주거용 전열교환 환기유닛의 성능평가

Abstract

건축기술의 발달은 에너지절약을 위하여 건물의 단열화 및 고기밀화를 추구하고, 이로 인해 환기부족 등으로 실내공기환경은 상대적으로 악화되어 재실자의 건강을 위협하고 있다. 이에 재실자의 괘적한 실내환경의 확보에 대한 욕구가 증대되면서 기계환기장치를 통해 실내공기질을 개선하고, 배출되는 공기로부터 열을 회수함으로써 환기에 의해 손실되는 에너지낭비를 최소화 하기 위한 전열교환  환기장치의 사용이 증가하고 있다. 그리고, 정부에서는 건축물의 설비기준법령, 주택성능등급표시제, 실내공기질관리법 등을 통해 신축공동주택의 실내공기질을 관리하고 있으나,  부적절한 환기장치의 선택시 환기에 의한 쾌적한 실내환경 확보가 어려울 뿐만 아니라 에너지 절약 측면에서도 문제점이 발생될 수 있다. 또한 열교환기가 건물에 적용된 역사는 매우 오래되었지만 국내의 경우 주거용건물에는 최근에 사용되었으며 냉․ 난방을 비롯한 공조설비 분야에서도 프라이버시를 중요하게 여기는 거주자의 특성 때문에 열교환기의 설치 및 운전방식은 공공건물이나 사무소건물에서와 같이 중앙운전방식이 아니라 공동주택 각 단위세대에 열교환기가 설치되고 공조설비 분야에 비전문가인 거주자가 직접 운전하는 개별방식을 취하고 있다. 그러므로, 국내 대표적인 전열교환환기유닛  생산업체 6개사의 주택성능등급 1등급을 만족하는 250CMH 제품을 각 각  성능평가 하고 검토하고자 한다.

본 논문은 총 5장으로 구성되어 있으며 내용은 다음과 같다.

1장에서는 서론적인 내용으로 본 연구의 배경과 필요성, 연구 내용 및 범위방법과 기존의 국내외 연구 및 논문을 조사하였다.

2장에서는 공동주택에서의 실내공기환경특성과, 환기관련 법규, 환기유닛관련 기본 이론, 국내외 성능평가방법을 비교 분석하였으며,

3장에서는 성능평가규격을 적용하여 6개 제조사에서 현재 생산되어지고, 현장에 시공되고 있는 주택성능등급 1등급을 만족하는 환기유닛을 실험실 측정 및 성능분석방법을 기술하였다.

4장에서는 3장의 성능평가규격에 따른 제품의 성능분석 결과를 분석하였다.

5장에서는 본 연구에서 도출된 결론을 기술하였으며, 내용을 요약하면 다음과 같다.

1) 환기장치 팬의 정압-풍량 특성을 측정한 결과, 일반적인 덕트 기구 설치에 따른 정압 손실이라 할 수 있는 100~150Pa에서 풍량이 크게 감소하였다. 그렇지만, 공동주택 시공 시에는 다양한 실내 타입에 따른 덕트 라인과 현장 조건에 따른 기외정압의 변화가 예상되므로, 기외정압의 변화에 따른 풍량변화 폭이 적은 유닛이 유리하다. 기준 기외정압대비 ±50Pa 에서 풍량변화의 폭이 기준풍량 대비 ±10% 이내로 설계 제작되어야 할 것이다.

2) 환기장치의 누기율 측정결과, 6개사 제품 모두 국내규격인 10% 이내에 들어오고 있으며, A와 D 제품이 2% 대를 보이고 있다.

3) 환기장치의 유효전열교환 효율 산출 결과, 제조사에서 제출한 사양에 비해 조금씩 낮게 나타났다. 이는 외기 온습도 조건을 KS규격에서 변형된 실제 서울지역 여름철 평균 온습도 (30℃ 70%)를 사용하여 생긴 결과로 사료되며, 그럼에도 3개사 제품 A, C, F는 고효율제품 기준인 냉방 시 45% 효율을 넘었다. 기존 문헌 고찰에서 보았듯이 전열교환효율 관련 성능기준조건의 국내실정에 맞는 변화가 필요할 것으로 판단된다.

4) 환기장치의 소음 측정 결과, 6개사 제품 모두 국내 기준인 50dB(A)를 만족하는 것으로 나타났으며, F 제품의 소음이 약 43dB(A)로 가장 작게 나타났다.

5) 제품의 크기 및 중량을 실측하여 비교한 결과 각 사의 가로 X 세로의 크기는 비슷하나 B와 F의 제품이 천정에 매립 할 경우 두께면에서 컴팩트한 크기를 보이고 있다. 현 공동주택의 실외기실에 시공 시, 시공성이나 천정 및 배관의 마감성과 필터청소 및 유지관리 측면에서 컴팩트하면서 편리한 제품 개발이 필요할 것이다.

6) 본 연구에서는 규격에 의한 실험실 성능평가에서 총 현재 생산 시공되고 있는 6개 제조사의 전열교환기를 대상으로 하였다. 그러나, 유지관리 측면에서 연구의 한계점 극복을 위해서는 실제 건물에 적용하고, 필터 및 열교환소자의 사용기간에 따른 풍량 및 소비전력의 변화 등 연간 성능평가를 수행함으로써 열교환기를 보다 효율적으로 이용하는데 필요한 자료를 제시하는 추후 연구과제가 필요할 것으로 사료된다.