아트리움의 온열환경 개선을 위한 환기 운전방안

Abstract

아트리움은 건물의 중심 중정을 일컫는 말로 개방감을 뜻하며 20세기에 들어 주택과 상업 건축이 복잡하게 발전함에 따라 아트리움은 격식을 갖춘 응접실이자 중심공간으로 사용되기 시작했다. 아트리움이라는 말은 영어의 '홀'과 같이 신성한 건물과 세속적인 건물에 두루 적용되는 포괄적 의미를 지니고 있었다. 최근의 건축물들은 유리에 의한 아트리움 건물의 추세로 자연채광과 환기도입이 유리한 것인 반면 여름철의 냉방을 통한 쾌적한 공간의 조성에는 에너지 소비 및 유지관리 차원의 문제를 고려해야 하는 어려운 면이 있음을 간과 할 수 없다. 본 연구에서는 아트리움에서 여름철 일사로 인한 냉방의 에너지 소비를 저감하기 위하여 자연환기를 유도하기 위한 창호의 설치, 블라인드 등 건축적인 고려사항과 공조를 통한 건축 설비적인 기술을 이용한 아트리움의 공간의 최적 환기 운전 방법에 대하여 검토하였다. 실험에서는 환기 미실시하는 경우, 전동 창호의 자연환기 운전, 강제배기 운전 그리고 블라인드의 설치 운영 등의 각각의 운전방식을 적용하여 그 효과를 분석하고 최적운전 방안을 제시 하였다.

본 연구에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다.

1) 외기와 아트리움 상부의 온도차는 08~10시까지 자연환기, 자연환기와 강제배기운전, 천창 블라인드 설치하의 자연환기와 강제배기의 운전방식은 외기온도가 낮아 유사한 온도차를 보였고 일사량이 많아지는 12시 이후부터 자연환기 운전조건 시 2.2~4.4℃, 자연환기와 강제배기 운전조건은 2~3℃, 블라인드 설치하의 자연환기와 강제배기 운전조건의 경우는 1.2~1.8℃으로 낮게 측정되었다.

2) 천창 블라인드를 사용한 경우의 자연환기와 강제배기 운전조건 경우(case4)가 온도차가 가장 낮았다. 이러한 결과는 열고임현상이 발생하는 상부구간의 일사를 블라인드에 의해 차단되어 내부 온도증가를 억제한 것으로 판단되었다.

3) 아트리움의 상하 온도차가 클수록 자연 환기량, 강제배기량이 많이 소요되었고 온도차가 큰데도 자연 환기량이 적은경우는 강제배기량이 많이 가동하였다.

4) 거주역의 온도 측정결과는 컴퓨터 시뮬레이션 해석결과의 설계실온(26℃)의 온도분포를 갖는 것으로 해석되었고 자연환기 기류속도는 0.53m/s로 컴퓨터 시뮬레이션 해석결과 0.2 ~0.72 m/s를 만족하는 것으로 평가되었다.

5) 외부 풍속 조건에 따른 시뮬레이션 분석결과 냉방시 아트리움 하부 거주역 부분은 설계실온을 충족하는 양호한 온도 분포를 보이는 것으로 분석되었으며, 아트리움 상부 비거주역 부분은 외부 풍속에 따라 풍속이 강할수록 환기성능이 우수하고 수직 온도 편차 또한 줄어드는 것으로 분석되었다.