뜬바닥 온돌 구조에서 바닥공간을 이용한 환기가 실내 열환경에 미치는 영향

Abstract

온돌은 고려 시대부터 우리 조상들이 사용해온 전통 난방 방식으로 열의 효율이 좋고 연료나 시설이 경제적이며 고장이 별로 없을 뿐만 아니라 손 질도 간편하다. 또한 복사 난방 방식이 적용되어 온열 환경이 우수하다는 장점을 가지고 있다. 현재 보편적으로 사용되는 온돌은 파이프 매립식 온수온돌 시스템(습식 온돌)과 조립식 온수온돌 시스템(건식온돌)로 분류된다. 파이프 매립식 온 수온돌 시스템은 축열 효과가 우수한 장점을 가지고 있으며, 조립식 온수 온돌 시스템은 파이프 매립식 온수 온돌 시스템의 단점을 보안하여 개발된 시스템으로, 예열에 들어가는 시간을 줄여 간혈 난방이 가능한 특징을 가 지고 있다. 그 외의 온돌 시스템으로는 조립식 온수 온돌 시스템의 장점과 바닥충격 음 완화등의 특징을 가지고 있는 이중바닥 온수온돌 시스템이 있다. 또한 이러한 이중바닥 온수 온돌 시스템의 바닥공간을 이용하여, 최근 건교부에서 제시한 신축 공동주택에서의 필요 환기량인 0.7회/h를 만족할 수 있는 환기 가능한 뜬바닥 온돌 시스템이 제안된바 있으며, 실험실 실험 을 통하여 적절한 실내 온열환경을 유지하면서 필요 환기향을 확보 할 수 있는 것으로 보고되었다. 그러나 기존 실험실 실험은 외기와 현장조건에 대한 고려가 없는 챔버에 서 이루어진 실험이라서 현장 적용성 유,무에 대한 검토가 필요로 하다. 따라서 본 연구에서는 실제 주거 주택에 환기 가능한 뜬바닥 온돌 시스 템을 적용하여 현장 적용성에 따른 실내 열환경에 대하여 검토하였다. 본 논문은 총 5장으로 구성되어 있으며 각 장의 내용은 다음과 같다. 제 1장에서는 환기 가능한 뜬바닥 온돌 시스템을 바탕으로, 연구 목적과 기존 연구, 연구 흐름에 대하여 기술하였다. 제 2장에서는 이론 고찰로서 온돌 및 환기에 관한 기본적인 이론과 열환 경에 에 대하여 기술하였다. 제 3장에서는 실험실 및 실험 장치 구성, 그리고 측정 항목 및 측정 방법 에 대하여 기술 하였다. 제 4장에서는 보일러 공급 온수 온도와 환기 유·무에 따른 실내 열환경 요소를 비교 분석하고, 환기 가능한 뜬바닥 온돌시스템의 성능에 대하여 기술 하였다. 제 5장에서는 본 연구에서 도출된 결론을 기술 하였으며, 주요 내용은 다 음과 같다. 1) 뜬바닥 온돌 시스템에서의 환기방식에 따른 실내 열환경에 대 한 연구 결과, 직접외기를 도입할 경우(Case B)의 모든 열환경 인자는 가장 낮게 나타났다. 뜬바닥 공간을 이용하여 환기가 실 시되었을 경우(Case C)를 온돌 난방시스템만 가동되었을 경우 (Case A)와 비교 하였을 때, 요구되는 환기량은 공급되었으며, 실내 온열 환경인자에 있어서도 그 차이가 없어 환기 가능한 뜬 바닥 온돌시스템 방식을 현장에 적용 하여도, 실내 온도에 대한 영향을 최소화 하면서, 필요 환기량을 확보할 수 있는 것으로 판 단된다. 2) 환기 가능한 뜬바닥 온돌 시스템을 이용하여 환기를 실시되었 을 경우, 취출되는 공기 온도는 평균 16.24의 온도를 보였다. 이는 하부 방열량을 이용하여 차가운 외기를 예열 하는 것으 로 판단되며, 환기가능한 뜬바닥 온돌 시스템의 실내 취출구는 외기도입부분과 멀수록 온돌페널의 열교환이 많이 이루어져 보다 높은 공기 온도를 취출 하는 것으로 나타났다. 3) 온수 온도 60℃ 1시간 ON/OFF 운전의 경우와 온수 온도 45℃ 연속난방의 경우를 비교한 결과, 두 경우 모두 겨울철 실내 적정 온도인 18℃~20℃를 만족하였다. 그러나 온수 온도 60℃ 1시간 ON/OFF 운전의 경우 바닥표면 온도는 바닥표면 적정 온열감 온도 보다 5℃높게 나타났다.; Ondol, Korean Raised-floor heating, is one of Korean traditional heating systems that have been used by our ancestors from Goryeo Dynasty, an ancient Korean state. The heating system is a fuel-efficient, economical and handy as well as having little trouble in operating the heating system. On top of it, the heating system has an advantage of thermal environment, which is applied radiant heating system. Currently, generally used Ondol, Korean traditional heating, is divided into two-types heating systems, which are pipe-burying heating system(wet-type Ondol) and prefabricated Ondol system(dry-type Ondol). The former has an advantage of heat storage effects, whereas the latter is a heating system that developed with supplement of disadvantages of the pipe-burying heating system. The system is possible to receive intermittent heating by reducing preheating time. Other Ondol system other than the above-mentioned Ondol systems is double-bottomed Ondol system, which has a characteristic of decreasing floor impact sound as well as the advantages of prefabricated Ondol system(dry-type Ondol). Lately, the Ministry of Construction and Transportation has presented an Ondol system called “Floating floor Ondol system”, which is taking advantage of the floor space of double-bottomed Ondol system and the system meets the requirements for amount of ventilation of 0.7/h for newly constructed apartment houses. On top of it, it was reported that it is possible to secure necessary ventilation while maintaining adequate indoor thermal environment thorough experiments in the laboratory. An existing lab experiment, however, was made in the laboratory without consideration on open air and the spot condition, so it is required to examine application to the real. Therefore, this research applied floating floor Ondol system with ventilation to real residential house to study indoor heat environment by an application to the real. This thesis consists of a total of five chapters and each chapter is as follows: In the chapter 1, it was described on purpose of research, existing research and flowing of research, on the basis of floating floor Ondol system with ventilation. In the chapter 2, it was described on basic theories of Ondol and ventilation and heat environment, as consideration of theories. In the chapter 3, it was described on a labalartory and experimental devices, measuring items and methods. In the chapter 4, it was compared and analyzed elements of indoor heat environment on the basis of temperature of warm water supplied by a boiler and without or with ventilation, explained on capabilities of floating floor Ondol system with ventilation. Conclusions drawn from this study is described in the Chapter 5, and the principal contents are as follow. 1) Study result on the indoor heat environment according to the ventilating method at the floating floor Ondol system. All heart environment factors in case of bringing in the direct air (Case B) to be most low. When the case the ventilation is done using the floating floor space (Case C) is compared with the case which the Ondol heating system is only operated (Case A), the necessary amounts of ventilation are supplied and there was no difference on the indoor heating environment factors, so it can be concluded that the necessary amount of ventilation can be secured with minimizing the influence on the indoor temperature if the floating floor Ondol system method possible of ventilation is applied to the field. 2) Case the ventilation is done using the floating floor Ondol system possible of ventilation. Air temperature drawn showed average of 16.24℃. It is estimated that the cold air is preheated using lower radiant heat, and it is shown that the indoor drawing hole of the floating floor Ondol system possible of ventilation draws higher air temperature due to much heat exchange more the distance from the air drawing part. 3) When the case of hot-water 60℃ / one hour ON/OFF operation and the case of hot-water 45℃ continuous heating are compared, both case satisfied the winter indoor adequate temperature of 1 8℃~20℃. But in case of hot-water 60℃ / one hour ON/OFF operation, the floor surface temperature was 5℃ higher than the floor surface adequate warm heat temperature.