김찬규
(Chan Kyu Kim)
1
방민규
(Min Gyu Bang)
2
정지웅
(Ji Woong Jeong)
3
백승효
(Seung Hyo Baek)
4,†
여명석
(Myoung Souk Yeo)
5
-
서울대학교 대학원 건축학과 박사과정
(Ph.D Student, Department of Architecture and Architectural Engineering, Graduate School,
Seoul National University, Seoul, 08826, Korea)
-
현대건설 매니저
(Manager, Hyundai E&C, Hyundai Building 75 Yulkok-ro, Seoul, 03058, Korea)
-
서울대학교 공과대학 건축학과 학사과정
(Undergraduate Student, Department of Architecture and Architectural Engineering, College
of Engineering, Seoul National University, Seoul, 08826, Korea)
-
목원대학교 건축학부 교수
(Professor, Division of Architecture, Mokwon University, Daejeon, 35349, Korea)
-
서울대학교 공과대학 건축학과․건설환경종합연구소 교수
(Professor, Department of Architecture and Architectural Engineering, College of Engineering
· Institute of Construction and Environmental Engineering, Seoul National University,
Seoul, 08826, Korea)
Copyright ⓒ Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
키워드
전열판, 열전달 성능, 바닥 복사 난방, 온수 온도 저감
Key words
Heat spreader plate, Heat transfer performance, Radiant floor heating, Supply water temperature reduction
기호설명
T：
레이어 온도 [℃]
α：
열확산율 [m2/s]
Δx：
전도 수직 방향에 대한 레이어 두께 [m]
ρ：
밀도 [kg/m3]
Cp：
비열 [J/(kg․K)]
e：
실내 온도와 설정 온도의 오차 [℃]
Tw：
공급 온수 온도 [℃]
qi：
열 유속 [W/m2]
Ceq：
배관 상부 단위 면적 당 등가 열용량 [J/(m2․K)]
1. 서 론
국내 공동주택의 바닥 구조는 ｢소음방지를 위한 층간 바닥충격음 차단 구조기준｣(1)에 따라 일정 수준 이상의 차음 성능을 확보하거나 표준 바닥 구조를 적용하도록 규정하고 있다. 표준 바닥 구조는 단열재, 경량기포 콘크리트, 모르타르
구성층 등을 포함하는 습식 바닥 패널이며, 이 중 모르타르 구성층은 바닥 복사 난방 시스템의 축열층으로 활용되고 있다. 이러한 축열층은 바닥 복사
난방 시스템에 있어 실내 온도의 변동폭을 줄이고 피크 부하를 감소시킨다는 장점이 있다(2). 그러나 축열층의 열적 지연(Thermal lag)으로 인하여 설정 실내 온도 도달까지 더 오랜 시간이 소요될 수 있으며, 축열 된 열이 실내로
방출되며 과열 현상이 발생하여 실내 불쾌와 에너지 낭비를 초래할 수 있다는 단점 또한 존재한다(3). 이러한 문제점은 열손실이 적은 공동주택에서 더욱 두드러질 수 있는데, 적은 열 공급에도 실내 온도를 크게 변화하여 과열을 쉽게 유발할 수 있기
때문이다(4). 반면, 단열 성능의 경우 2001년 ｢에너지절약설계기준｣(5) 도입 이후 지속적으로 강화되어 왔으며, 2025년 공동주택의 제로에너지건축물 5등급 의무화에 따라 난방 부하가 감소함으로써 축열층에 따른 문제는
더욱 심화될 가능성이 존재한다.
이와 같은 열적 지연 문제를 완화하기 위하여 바닥 복사 난방 시스템의 열전달 속도를 개선하려는 다양한 연구가 수행되어 왔다. 다만 바닥 복사 난방
시스템의 운전 특성은 바닥 패널의 구성, 온수 온도 등 다양한 설계․제어 인자에 의해 복합적으로 결정되므로(6), 이에 대한 접근 또한 다양하게 이루어졌다. Cho et al.(7)은 난방 배관을 기존 PB 배관에서 모세유관으로 변경함으로써 바닥 패널의 열전달 속도를 향상시키고 초기 난방 응답을 개선하였다. Ahn(8)은 기존 바닥 패널 구조에서 공급 온수 온도를 높여 초기 난방 응답을 개선할 수 있으나, 그 이후 오버슈팅 증가로 인해 실내 열환경이 악화될 수 있음을
보였다. Liang et al.(9)은 실내외 온도와 시간 정보를 변수로 활용한 Decision Tree 모델을 통해 바닥 복사 난방 시스템의 응답 시간을 예측하였다. 이후 재실 시점에
따라 난방 시작 및 정지 시점을 조정함으로써 기존 제어 대비 열쾌적과 에너지 성능을 개선하였다.
이러한 다양한 접근 중, 바닥 패널의 열전달 속도를 향상시키기 위해 알루미늄 패널과 같은 전열판(Heat Spreader Plate, HSP)을 삽입하는
연구가 진행되었다. 전열판을 활용한 방식은 기존 구조에 비교적 단순한 적용이 가능하여 공동주택에서 적합한 해결책이 될 수 있다. Liu et al.(10)은 알루미늄 전열판을 적용한 건식 바닥 패널이 기존의 축열층을 포함한 습식 바닥 패널 대비 표면 열 유속 증가에 따라 열전달 성능이 향상됨을 보였다.
또한 전열판을 포함한 건식 바닥 패널의 표면 열 유속 증가로 인하여 기존 패널보다 낮은 공급 온수 온도 적용이 가능함을 확인하였다. Werner-Juszczuk
et al.(11) 또한 기존 건식 바닥 패널에서 단열재 내부에 배관이 매립되는 구조와 달리, 단열재 상부에서 배관 하부를 감싸는 형태로 알루미늄 전열판을 적용한 경우
수평 열확산이 증가하여 바닥 표면의 열전달이 향상됨을 보였다. 이러한 열전달 향상은 기존 바닥 패널보다 표면 열 유속을 증가시켜 더 낮은 온수 온도에서도
동일한 방열량을 확보할 수 있음을 보였다(12). 다만 기존 선행 연구들은 주로 정상 상태를 기준으로 열전달 성능에 대한 분석을 수행하였으며, 축열층을 포함한 습식 바닥 패널에서 주로 나타나는
열적 지연에 따른 실내 온도 응답과 같은 동적 거동은 충분히 분석되지 않았다. 따라서 습식 바닥 패널에 전열판을 적용할 경우, 건식 바닥 패널에서
확인된 열전달 향상 효과가 동일하게 나타나는지, 그리고 이를 통해 시스템의 응답 속도 개선이 가능할지 검토가 필요하다.
따라서 본 연구의 목적은 기존 습식 바닥 패널의 열전달 성능 향상 관점에서 알루미늄 패널과 같은 전열판 적용의 유효성을 검증하는 데 있다. 이를 위해서
세 가지 조건에서 시뮬레이션을 수행하였다. 먼저 외기 온도를 고정한 조건에서 목표 실내 온도 도달 시간을 비교하여 전열판 적용에 따른 바닥 패널의
열전달 속도를 비교하였다. 두 번째로 외기 온도가 변화하는 조건에서 열전달 특성을 비교하여 동적 조건에서의 응답 특성을 분석하였다. 마지막으로 동일한
실내 열환경을 유지하는 조건에서 요구 온수 온도를 비교하여 전열판 적용에 따른 온수 온도 저감 가능성을 검토하였다.
2. 시뮬레이션 모델
2.1 시뮬레이션 대상 건물
시뮬레이션은 EnergyPlus를 이용하였으며, Fig. 1(a)은 해석 대상 공간의 평면을, Fig. 1(b)은 시뮬레이션에 활용한 주요 파라미터로 이를 기반으로 건물 및 시스템 조건을 설정하였다. 본 연구는 전열판 적용에 따른 패널 자체의 열전달 성능을
평가하는 데에 목적이 있으므로, 다른 외부 조건을 가능한 한 배제하고자 하였다. 이를 위해 Fig. 1(a)과 같이 단일 실을 해석 대상으로 설정하여 인접 공간의 영향을 최소화하였고, 외벽을 제외한 내벽, 천장 및 바닥 하부 경계는 단열 처리하였다. 또한
외기 조건 중 일사의 영향은 건물의 향 및 시간에 따라 난방 부하를 크게 변화시킬 수 있으므로 제외하였다. 복사 난방 배관의 경우 일반적으로 널리
사용되는 조건을 참고하여 모델링하였으며, 모델에 대한 주요 파라미터는 Fig. 1(b)과 같다.
Fig. 1 Simulation model plan & parameters.
2.2 바닥 패널 모델
바닥 패널은 열전달 특성 비교를 위하여 표준 바닥 구조(이하 표준 구조, Standard)와 전열판을 적용한 바닥 패널(이하 전열판 구조, HSP)
두 가지로 모델링하였다(Fig. 2(a), (b)). 바닥 패널의 열전달 특성을 모델링하기 위해서는 EnergyPlus에 적용되는 열전달 해석 방식에 대한 이해가 필요하다. EnergyPlus는
이전의 온도 이력을 바탕으로 구조체의 비정상 열전달을 계산하며, 이때 활용되는 기본적인 절점 온도 방정식은 식(1)과 같다(13,
14).
식(1)에서 층 두께 $\Delta x$가 작거나, 열확산율 $\alpha$가 클 경우 절점 온도의 변화율은 증가하며, 이는 시간 간격(Time-step)
내에서 급격한 온도 변화를 유발할 수 있다. 따라서 EnergyPlus에서는 계산 안정성을 확보하기 위해 프로그램에서 허용하는 수치적 한계가 존재한다.
이러한 수치적 한계를 고려하여 알루미늄 전열판은 계산 가능한 최소 두께인 3 mm로 설정하고, 열확산율 또한 1×10-5 (m2/s)로 조정하였다. 다만 실제 알루미늄 전열판의 두께는 약 0.3 mm 수준으로 매우 얇으며(11), 배관 상부 모르타르 축열층에 비해 1% 이하 수준의 매우 작은 열용량을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 전열판의 열전도율은 알루미늄 물성값으로
유지하되, 전열판 구조의 축열 영향이 과대평가되지 않도록 식(2)을 만족시키는 조건에서 배관 상부 모르타르층 두께를 조정하였다(Table 1). 이를 통하여 표준 구조의 배관 상부 모르타르층 열용량과 전열판 구조의 모르타르층 및 전열판층 열용량의 합이 동일하도록 구성하였다.
Fig. 2 Floor panel section.
Table 1 Configuration of floor panel layers
|
Standard
|
HSP
|
|
Layer
|
Thickness [mm]
|
Thermal conductivity [W/(m․K)]
|
Heat capacity [kJ/K]
|
Layer
|
Thickness [mm]
|
Thermal conductivity [W/(m․K)]
|
Heat capacity [kJ/K]
|
|
Linoleum Flooring
|
3
|
0.28
|
1,020
|
Linoleum Flooring
|
3
|
0.28
|
1,020
|
|
Mortar
|
40
|
1.40
|
4,100
|
Mortar
|
23
|
1.40
|
2,400
|
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Aluminum plate
|
3
|
200
|
1,700
|
|
Aerated Concrete
|
40
|
0.20
|
1,020
|
Aerated Concrete
|
40
|
0.20
|
1,020
|
|
Insulation
|
50
|
0.03
|
100
|
Insulation
|
50
|
0.03
|
100
|
|
Concrete
|
210
|
0.30
|
11,100
|
Concrete
|
210
|
0.30
|
11,100
|
2.3 시뮬레이션 케이스 조건 및 평가
시뮬레이션은 세 가지 케이스로 구분하여 수행되었다. Case 1에서는 전열판 적용에 따른 열전달 향상 효과를 확인하기 위하여 외기 온도(0℃)가 고정된
조건에서 실내 온도 상승 속도를 비교하였다. 이를 위해 초기 실내 온도 20℃가 목표 설정 온도 23℃에 도달하는 시간을 비교하였으며, 공급 온수
온도는 45℃와 60℃의 두 조건으로 설정하였다. 공급 온수 온도를 달리 한 이유는 바닥 복사 난방 시스템의 방열량은 온수 온도와 실내 온도 간의
온도 차이에 의해 결정되므로, 공급 온수 온도에 따라 열전달 특성이 달라질 수 있기 때문이다(6).
Case 2에서는 외기 조건 변화에 따른 열전달 특성을 분석하기 위하여 고부하 및 저부하 난방 조건을 달리하여 시뮬레이션을 수행하였다. 고부하 난방
조건은 서울 기상 데이터 기준 외기 온도가 가장 낮은 기간(1월 2일∼1월 9일)으로 설정하였다. 저부하 난방 조건의 경우 외기 온도가 영상이면서
일교차가 큰 기간(3월 19일∼3월 25일)으로 설정하였다. 이후 설정된 외기 조건에서 데드밴드를 이용한 온오프 제어 방식을 적용하였다. 분석은 열전달
특성 비교를 중심으로 수행하였으며, 이에 따라 실내 온도 응답 특성도 함께 분석하였다.
Case 3는 동일한 실내 열환경을 유지하는 조건에서 요구되는 공급 온수 온도를 비교하기 위하여 설정 온도에 가장 근접하게 제어가 가능한 외기 보상+실온
피드백 제어 방식(15)을 적용하였다. 해당 제어 방식은 외기 온도를 기반으로 온수 온도를 설정하고, 실내 온도와 설정 온도의 차이를 통하여 공급 온수 온도를 재조정하면서
온수를 연속 공급하는 방식이다. 외기 조건은 Case 2와 동일하게 고부하 및 저부하 난방 조건으로 설정하였으며, 전체 시뮬레이션 조건들은 Table 2에 정리하였다.
Table 2 Simulation cases
|
Parameter
|
Case 1 (Pick-up load)
|
Case 2 (General operation)
|
Case 3 (Required Tw)
|
|
Target indoor temperature [℃]
|
23
|
23±0.5
|
23
|
|
Outdoor temperature range [℃]
|
0 (Fixed)
|
-12.3 ~ -0.7 / 1.5 ~ 14.5
|
-12.3 ~ -0.7 / 1.5 ~ 14.5
|
|
Period [Hour]
|
8
|
168
|
168
|
|
Supply water temperature [℃]
|
45 / 60
|
45
|
31.6-0.6․Tout+PID($e$)
|
PID($e$): control signal based on indoor temperature error
3. 시뮬레이션 결과 분석
3.1 목표 실내 온도 도달 특성 분석
Fig. 3은 외기 온도를 고정한 조건에서 공급 온수 온도에 따른 목표 실내 온도 도달 시간을 비교한 결과이다. Case 1 결과, 공급 온수 온도 조건에 관계없이
전열판 구조의 열전달 속도가 표준 구조보다 더 빠르게 나타났다. 실내 온도가 20℃에서 23℃에 도달하는 시간은 공급 온수 온도 45℃ 조건에서 표준
구조가 334분, 전열판 구조가 293분으로 41분 단축되었다. 공급 온수 온도 60℃ 조건에서는 각각 192분과 165분으로 27분이 단축된 것을
확인하였다. 이를 상대적으로 비교하면 전열판 구조의 목표 실내 온도 도달 시간은 표준 구조에 비해 공급 온수 온도 45℃에서 약 14.1%, 60℃일
때 약 12.3% 감소하였다. 따라서 공급 온수 온도가 낮을 때 전열판 구조가 표준 구조에 비해 열전달 속도 향상이 더 큰 것으로 나타났다.
Fig. 3 Pick-up load time.
3.2 외기 조건에 따른 열전달 및 운전 특성 분석
Fig. 4, Fig. 5는 서로 다른 외기 조건에서 온오프 제어를 적용하였을 때의 실내 온도 결과이다. 온오프 제어 조건에서는 외기 온도 변화에 따라 난방 가동 양상이 달라지므로,
열전달 속도 차이를 확인하기 위해 전체 난방 가동 시간을 기준으로 비교하였다. 고부하 난방 조건에서는 전체 난방 가동 시간이 표준 구조 3,091분,
전열판 구조 3,059분으로 유사하게 나타났다. 실내 온도 또한 데드밴드 범위 내에서 목표 온도에 근접하게 유지되어, 패널 구조에 따른 차이는 크지
않았다(Fig. 4). 반면 저부하 난방 조건에서는 전체 난방 가동 시간이 표준 구조 1,662분, 전열판 구조 1,532분으로 전열판 구조에서 130분 단축되었다(Fig. 5). 저부하 난방 조건에서는 외기 온도 조건이 달라짐에 따라 패널 구조에 따라 실내 온도 유지 특성에도 차이가 나타났다. Fig. 5의 3/20 6:00 부근에서는 외기 온도 상승으로 인하여 난방 정지 이후에도 실내 온도가 장시간 유지되었다. 이로 인해 난방 주기(난방 가동 이후
재가동까지 걸린 시간)가 999분으로 증가하였으며, 동일 시점의 표준 구조 난방 주기(764분) 대비 135분 증가하게 되었다. 또한 Fig. 5의 3월 22일 00:00 부근에서는 높은 외기 온도에 의해 실내 온도 최고값이 약 23.7℃까지 상승하였다. 이후 같은 날 06:00 부근 외기
온도가 다시 상승하면서 앞선 경우와 같이 난방 주기가 증가하였으며, 이때 전열판 구조의 난방 주기는 표준 구조 대비 약 353분 길게 나타났다.
실내 온도에 대한 응답 특성 차이를 정량적으로 비교하기 위하여 제어 범위인 데드밴드를 벗어난 시간을 분석하였다(Fig. 6(a)). 고부하 난방 조건에서 데드밴드 이탈 시간은 전열판 구조 1,699분, 표준 구조 1,476분으로 약 15.1% 증가하였다. 반면, 저부하 난방
조건에서는 전열판 구조 2,495분, 표준 구조 2,038분으로 약 22.4% 그 차이가 증가하였다. 이는 전열판 구조의 열전달 속도가 더 빨라 목표
온도에 먼저 도달한 이후에도 축열층의 잔열이 실내에 공급되기 때문으로 판단된다. 이에 따라 전열판 구조의 난방 주기가 증가하였으며, Fig. 6(b)와 같이 고부하 난방 조건에서의 평균 난방 주기는 전열판 구조와 표준 구조 각각 520분, 379분, 저부하 난방 조건에서는 826분, 표준 582분으로
나타났다.
Fig. 4 Indoor temperature in high heating loads (Case 2).
Fig. 5 Indoor temperature in low heating loads (Case 2).
Fig. 6 Overshooting time & Heating cycle.
Table 3 Energy
|
Heating load conditions
|
Floor panel
|
Average heating cycle [min]
|
Cycle count
|
Average heat flux per area [W/m2]
|
Total input energy [kWh/m2]
|
|
High heating loads
|
Standard
|
379
|
26
|
80.6
|
4.02
|
|
HSP
|
520
|
19
|
81.9
|
4.01
|
|
Low heating loads
|
Standard
|
582
|
17
|
75.5
|
2.23
|
|
HSP
|
826
|
12
|
76.4
|
2.09
|
에너지 특성의 경우 외기 조건과 바닥 패널에 따른 운전 특성 및 투입 열량을 Table 3에 정리하여 비교하였다. 고부하 난방 기간에는 표준 구조의 투입 열량이 4.02 kWh/m2, 전열판 구조가 4.01 kWh/m2로 나타나 패널 구조에 따른 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 반면 저부하 난방 기간에서는 표준 구조가 2.23 kWh/m2, 전열판 구조가 2.09 kWh/m2로 전열판 구조에서 약 6.3% 감소하였다. 이는 앞서 확인된 바와 같이 전열판 구조에서 난방 주기가 증가함에 따라 난방 가동 횟수가 감소하였기 때문으로
판단된다.
3.3 전열판 적용에 따른 온수 온도 저감 검토
Fig. 7(a), (b)의 상단 그래프는 실내 온도 및 외기 온도 변화를, 하단은 공급 온수 온도와 바닥 패널에 투입된 열 유속을 나타낸다. Case 3 결과, 바닥 패널
구조와 관계없이 실내 온도는 목표 온도인 23℃에 근접하여 유지되었으며, 패널에 투입된 열 유속 또한 유사한 수준으로 나타났다. 따라서 동일한 실내
열환경 조건에서 바닥 패널에 따른 공급 온수 온도 차이를 비교할 수 있는 것으로 판단하였다. 반면 공급 온수 온도는 전반적으로 표준 구조가 전열판
구조에 비해 높게 유지되는 경향을 보였다.
패널 구조에 따라 공급 온수 온도의 차이를 확인하기 위해, 시뮬레이션 결과를 기반으로 각 타임 스텝에서의 외기 온도, 공급 온수 온도 및 바닥 패널에
투입된 순간 열 유속 데이터를 추출하였다. 이후 ‘공급 온수 온도, 외기 온도’, ‘온수 온도, 열 유속’ 간의 관계를 선형 회귀를 통하여 Fig. 8과 같이 나타냈다. Fig. 8(a)은 공급 온수 온도와 패널에 투입된 열 유속의 관계로, 동일한 공급 온수 온도 조건에서 전열판 구조가 표준 구조에 비하여 더 높은 열 유속이 투입되었다.
공급 온수 온도 35℃ 조건에서 투입된 열 유속은 전열판 구조 32.0 W/m2, 표준 구조 24.5 W/m2로, 전열판 구조에서 약 30.6% 높은 열 유속이 투입됨을 확인하였다. 이는 전열판을 적용할 시 열전달 성능이 향상되어 더 많은 열이 실내로 전달될
수 있음을 의미한다. 이러한 결과에 따라 Fig. 8(b)에서 동일한 외기 조건에 대해서도 전열판 구조가 표준 구조보다 더 낮은 공급 온수 온도를 요구하는 것을 확인하였다. 외기 온도 10℃ 조건에서는 전열판
구조와 표준 구조 간 공급 온수 온도 차이가 약 1.0℃ 수준으로 나타났으나, 외기 온도 -15℃ 조건에서는 약 2.4℃까지 차이가 확대되었다. 이는
외기 온도가 낮아질수록 전열판 적용에 따른 온수 온도 저감 효과가 더욱 커질 수 있음을 의미한다. 전열판 구조를 통한 온수 온도 저감은 추후 지역난방
배관 열손실 감소, 콘덴싱 보일러의 응축 효율 향상, 히트펌프 성능 향상 등 열원 시스템의 효율적인 운전으로 이어질 수 있음을 시사한다.
Fig. 7 Indoor temperature, Heat flux and supply water temperature (Case 3).
Fig. 8 Relationship between supply water temperature, outdoor temperature and heat
flux.
4. 결 론
본 연구는 기존 습식 바닥 패널의 열전달 성능 향상 관점에서 알루미늄 패널과 같은 전열판 적용의 유효성을 검증하고자 하였다. 이를 위해 세 가지 시뮬레이션
조건에서 열전달 특성과 실내 응답 특성, 요구 온수 온도를 비교․분석하였다. 주요 결과는 다음과 같다.
1. 외기 온도를 고정하여 목표 실내 온도 도달 특성을 분석한 Case 1 결과, 전열판 구조는 표준 구조 대비 목표 실내 온도 도달 시간이 감소하는
결과를 보였다. 전열판 구조는 표준 구조 대비 공급 온수 온도 45℃와 60℃ 조건에서 각각 약 14.1%와 12.3% 감소하여, 공급 온수 온도가
낮을수록 전열판 구조의 열전달 속도 향상이 더 큰 것으로 나타났다.
2. 외기 온도가 변화하는 조건에서 열전달 특성을 비교하기 위해 고부하 및 저부하 난방 조건에서 온오프 제어를 적용하여 Case 2를 수행하였다.
전체 난방 가동 시간을 기준으로 분석한 결과, 고부하 난방 조건에서는 전열판 구조 3,059분, 표준 구조 3,091분으로 유사하게 나타났으나, 저부하
난방 조건에서는 각각 1,532분과 1,662분으로 나타나 그 차이가 증가하였다. 이는 외기 온도가 높아짐에 따라 실내 온도 응답 특성이 변화하고,
이에 따라 난방 가동 양상이 달라졌기 때문으로 판단된다.
3. 실내 온도 응답 특성을 비교한 결과, 고부하 난방 조건에서는 바닥 패널 구조에 따른 차이가 크지 않았으나, 저부하 난방 조건에서는 전열판 구조에서
데드밴드 이탈이 증가하는 경향을 보였다. 이는 난방 주기 및 가동 특성의 변화를 유발하였으며, 그 결과 고부하 난방 조건과 달리 저부하 난방 조건에서는
전열판 구조에서 투입 열량이 일부 감소하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 실내 온도 응답 특성의 변화에 기인하였으므로 외기 조건 및 실내 온도 유지
조건에 따라 난방 운전 특성에 서로 다른 영향이 나타날 수 있다.
4. 동일한 실내 열환경을 유지하는 조건에서 공급 온수 온도 저감 가능성을 검토한 Case 3 결과, 전열판 구조는 동일한 공급 온수 온도에서 표준
대비 더 높은 열 유속을 나타냈으며, 동일한 외기 조건에서도 더 낮은 온수 온도를 요구하는 것으로 나타났다. 또한 외기 온도가 낮아질수록 요구 공급
온수 온도의 차이가 확대되는 경향을 보였다. 이는 전열판 적용 시 공급 온수 온도 저감이 가능함을 의미하며, 바닥 패널 구조의 열전달 특성에 따라
적합한 공급 온수 온도 설정이 필요함을 보여준다. 아울러 공급 온수 온도를 낮게 설정할 경우, 열원을 포함한 시스템의 효율 향상을 기대할 수 있다.
본 연구는 시뮬레이션 기반 분석으로 수행되었으며, 전열판은 EnergyPlus 모델링 한계에 따라 실제 시스템과 정량적 차이는 일부 존재할 수 있다.
향후 전열판을 적용한 시스템을 대상으로 실험적 검증과 열원 시스템을 포함한 종합적인 에너지 성능 평가가 필요할 것으로 예상된다.
후 기
본 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단(RS-2021-NR058796)의 재원으로 수행된 연구임.
Data sharing and reproducibility
Data Sharing Not Applicable
Analyzed in this study. (e.g., for Review articles, Editorials, or theoretical papers)
References
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Insulation Structure, MLIT criteria 2018-585.
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