겨울철 난방에너지 절감을 위한 이중외피형 태양열 집열시스템 설계 조건별 성능 분석

초록

본 연구에서는 이중외피형 태양열 집열시스템을 구상하고 에너지 성능을 평가하기 위해 모델링 및 시뮬레이션을 활용하였다. 기존의 이중외피 시스템과 달리 중공층의 공기 흐름을 활용하여 건물의 공기조화 시스템과 통합되는 하이브리드 시스템으로서의 가능성을 평가하였고, 파라미터에 따른 예열 효과를 분석하였다. 사례 연구를 통해 도출한 주요 결과는 다음과 같다. (1) 이중외피형 태양열 집열시스템의 에너지 성능을 분석한 결과, 파라미터 중에서 집열시스템의 너비율이 가장 큰 영향을 미치는 것을 확인하였고 외기 유입량 대비 태양열 집열량이 가장 중요한 역할을 하는 것을 확인할 수 있었다. (2)집열시스템 너비율, 태양열 취득률, 일사 흡수율은 높을수록, 열관류율, 열 방사율은 낮을수록 예열 효과에 긍정적인 영향을 미쳤다. (3)겨울철 공기조화 시스템에 예열된 외기를 통합할 경우, 이중외피형 태양열 집열시스템을 통해 최소 0.20 kWh/(m2․year)에서 최대 9.33 kWh/(m2․year)의 난방에너지를 절감할 수 있었다. 본 연구에서는 난방 기간 동안 이중외피형 태양열 집열시스템이 하이브리드 시스템으로서 예열 효과를 통해 제공하는 난방에너지 절감 효과를 분석하였다. 이중외피형 태양열 집열시스템은 하이브리드 시스템의 역할 이외에도, 추가적인 외피로서 건물 외피에 설치된 면적에서는 패시브 요소의 역할을 할 수 있다. 따라서, 이중외피형 태양열 집열시스템의 설계를 통해 얻을 수 있는 패시브 성능인 건물의 에너지 부하 절감까지 고려한다면, 이중외피형 태양열 집열시스템의 더욱 종합적인 성능을 평가할 수 있다.

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