초고층 공동주택의 실외기 기류 패턴에 따른 성능 연구

Abstract

현재 주거 건물이 초고층화 추세에 따라 주변기류는 복잡한 패턴의 특성을 나타내며 이는 건물의 에너지 소비 측면에서 다양한 문제의 원인이 될 수 있다. 특히, 실외기 주변의 기류는 증발선도에 많은 영향을 주고, 이는 에너지 소비에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 외부 풍환경을 고려한 외기의 원활한 흡입과 냉각 효율을 높일 수 있는 새로운 실외기 시스템이 개발되고 있다. 이러한 배경하에 기성품 및 새로운 시스템 제품의 기류 패턴별 외부 풍환경요인에 따른 초고층 주거 건물에서의 최적 실외기 배치를 위한 주요 설계 지침을 도출 하는 것이 본 연구의 목적이다. 또한 사례 조사를 통해 선정한 3가지 기류패턴을 8방위 풍향을 적용하여 에어컨의 성능 변화를 비교 분석하였으며, 에어컨 성능 분석 기준는 에어컨 성능 평가지수인COP(Coeffcient of performance)와 CGPI(Condenser group performance indicator)를 가지고 분석 하였다.

본 논문은 다음과 같이 구성되어 있다. 제 1장에서는 서론으로 연구배경 및 필요성, 연구목적, 연구방법 및 내용, 관련연구 동향에 관하여 기술 하였다. 제 2장에서는 이론고찰로 초고층 건축물의 정의와 수치해석, 높이에 따른 풍속지수, 에어컨 성능평가 지수등의 기술요소들을 기술하였다. 제 3장에서는 해석 모델 및 방법으로 수치해석 프로그램(CFD), 해석모델, 경계조건을 기술하였다. 제 4장에서는 건물배치 및 형태에 따른 기류분포, 고도에 따른 외풍속 적용 시뮬레이션 및 건물주변 풍환경 해석, 건물 층수, 실외기실, 기류패턴, 풍량 비교 분석하였다. 제 5장에서는 본 연구에 대한 결론을 기술하였으며 주요 연구 성과는 다음과 같다. 설계 시 층수에 대한 영향 보다는 건물 정면에서 발생 하는 풍압을 고려하여 적정 송풍량을 결정하여야 하며, 실외기의 배치는 외기에 직접면한 방식이 성능이 우수한 것으로 나타났다. 또한 실외기의 휀의 토출 방향은 측면으로 틀어져 있는 실외기가 에어컨의 성능이 우수하며, 실외기의 외기 흡입면과 토출면의 배치는 수평 배열이 우수한 것으로 나타났다. 최종적으로 외부 기류의 풍향에 따라 실외기를 고려하여 설계 하여야 에어컨의 성능을 최대로 높일 수 있는 것으로 나타났다. 이상 본 연구에서 제시된 연구결과는 실외기의 기류패턴에 대하여 기존 실외기와 초고층형 실외기를 가지고 비교 분석하였으며, 각각에 대한 에어컨 성능(Coeffcient of performance)과 외부풍향에 따른 에어컨 성능을 정량적으로 제시하였다.