기밀성능과 연돌효과 압력차를 고려한 고층건물에서의 침기량 계산 방법 :A Calculation Method for Determining Air Infiltration of High-rise Buildings Based on Airtightness and Stack Effect Pressure

신현국

추천

검색

자료유형: 학위논문

저자정보: 신현국 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수: 조재훈

발행연도: 2018

저작권: 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수82

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2018

기밀성능과 연돌효과 압력차를 고려한 고층건물에서의 침기량 계산 방법

신현국 건축공학과 2018.01 학위논문

2015

고층 건물에서 연돌효과에 따른 침기량 계산 방법

신현국 , 지경환 , 조재훈 대한건축학회 학술발표대회 논문집 2015.10 학술대회자료

이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
이 논문의 연구 히스토리 확인하기

초록· 키워드

오류제보하기

고층건물에서는 연돌효과로 인하여 건물의 외피에서 압력차가 발생한다. 이러한 압력차는 건물 외피를 통한 통제되지 않은 침기가 발생한다. 건물에서 통제되지 않은 침기로 인하여 열쾌적 저하, 실내공기질 문제, 습기의 확산, 소음 전달 등의 문제가 발생하며, 특히 고층건물에서는 연돌효과로 인하여 침기량이 증가하므로 에너지 사용량을 증가시킨다. 하지만 현재까지 침기량 검토는 저층건물과 동일한 방법으로 진행되고 있으며, 고층건물에서 침기량에 영향을 미치는 연돌효과의 영향을 정확하게 반영하지 못하고 있다. 따라서 고층건물에서는 연돌효과로 인하여 발생하는 건물 외피에서 침기량을 검토하는 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 기존의 계산 방법을 개선한 침기량 계산 방법을 개발하였다.
연구의 목적을 달성하기 위하여 첫 번째로 다양한 국가의 기밀성능 기준을 조사하고, 국내의 데이터를 측정하여 기밀성능 데이터베이스를 마련하였다. 그리고 고층건물에서 외피를 통한 압력차를 단순화하기 위하여 연돌효과로 인한 압력변화를 평균하는 방법을 제안하였다. 마지막으로 고층건물에서 외피압력에 영향을 미치는 복합적인 요인을 계수로 적용하여 산정모델을 개발하였다. 본 논문의 결과를 요약하면 다음과 같다.
(1) 침기량 계산에 필요한 외피의 기밀성능 데이터를 제시하기 위하여 기밀성능에 대한 기존의 기준 및 연구 자료를 조사하고, 실제건물에서 기밀성능 데이터를 측정하였다. 수집된 외피의 기밀성능 데이터는 기밀 수준을 비교할 수 있도록 환산하여 데이터베이스를 마련하였으며, 침기량 계산을 위하여 기밀성능 등급을 5단계로 분류하였다.
(2) 고층건물에서는 연돌효과로 인한 외피의 압력차를 도출하기 위하여 외피압력분담비율 이용하였다. 그리고 침기량 산정모델에 연돌효과로 인하여 높이에 따라 변화하는 외피의 압력차를 단순화하기 위하여 평균압력차법을 제안하였다.
(3) 고층건물의 침기량 계산 방법을 개발하기 위하여 침기량에 영향을 미치는 요인을 분석하였다. 영향 요인에 따른 입력 변수를 외피압력분담비율과 중성대높이비율을 사용하여 침기량 산정모델을 제안하였다. 산정모델은 고층건물을 승객용 엘리베이터 계획에 따라 다수의 싱글존 모델로 구분하였으며, 각각의 싱글존에서 침기량을 계산하도록 하였다.
(4) 산정모델의 오차를 검토한 결과, CONTAM 시뮬레이션 결과와 4.7 ∼ 9.2 % 오차가 발생하였다. RMSE 는 0.478 m3/s 이며, MAPE 는 7.2 % 로 나타났다. 산정모델에 정확도는 실제건물의 외피압력분담비율과 중성대높이비율을 적용하여 향상시킬 수 있다.
(5) 고층건물 난방부하에서 침기로 인한 영향을 검토한 결과, 대상건물에서 연간 난방부하 중 침기부하는 35.6 % 로 나타났으며, 건물의 로비와 저층존에서의 침기부하가 건물 전체 침기부하의 93.9 % 로 확인되었다. 따라서 기계시스템 부하 계산에 조닝에 따라 연돌효과의 영향을 반영할 필요가 있다.

The pressure difference across the building envelope is due to stack effect in high-rise buildings. An pressure difference causes uncontrolled infiltration through the building envelope. Uncontrolled infiltration can lead to significant problems such as reducing thermal comfort, indoor air quality problems, moisture movement, and noise transmission. Energy consumption is especially increased in high-rise buildings as the stack effect increases the infiltration rate. Therefore, infiltration rate should be taken into account at the design processe of the building in order to minimize energy losses and ensure the thermal comfort of the occupants of a building. Since infiltration rate review for high-rise buildings has been conducted in the same measure as for low-rise buildings, which does not accurately reflect the stack effect impacting on the amount of infiltrating air in high-rise buildings. Hence, it is necessary to establish a method for estimating the infiltration rate through the building envelope due to the stack effect in high-rise buildings. This study suggested an improved method of infiltration rate calculation.
First, airtightness requirement of various countries are investigated and measured in the korean buildings. As a result, airtightness database was presented. Next, in order to simplify the pressure difference across the envelope in high-rise buildings, an averaging method was suggested to take into account the changes of the pressure difference across envelope due to stack effect. Finally, an estimation model was proposed applying the coefficients as complex factors influencing the pressure difference across the building envelope in the high-rise buildings.
The results of this study can be summarized as follows:
(1) In order to propose the airtightness data required for the calculating infiltration rate, the existing airtightness requirements and research were investigated and the airtightness data was measured in the actual building. The collected envelope airtightness data was converted into a database to compare airtightness levels. In addition, the airtightness grade was classified into five levels to calculate infiltration rate.
(2) In high-rise buildings, envelope pressure distribution ratio was used to derive the pressure difference across the envelope due to the stack effect. In order to simplify the pressure difference across the envelope in the estimation model, the averaging pressure difference method was proposed.
(3) The factors affecting infiltration rate were analyzed to suggest an infiltration rate calculating method in high-rise buildings. An infiltration rate estimation model was proposed by using input variables according to factors such as the envelope pressure distribution ratio and the neutral pressure height ratio. In the estimation model, each infiltration rate was calculated by dividing the high-rise building into single-zone models according to the passenger elevator schedule.
(4) Verification of the error estimation indicated that 4.7 to 9.2 % of errors occurred compared with CONTAM simulation results. The RMSE was 0.478 m3/s and the MAPE was 7.2 %. The accuracy of estimation model can be improved by applying envelope pressure distribution ratio and neutral pressure height ratio of actual building.
(5) An analysis result of the effect of the infiltration load on the heating load of the building that the infiltration load in the total annual heating load was 35.6 % in the target building, and the infiltration load in the low-rise zone including lobby floor was 93.9% of the total infiltration load of the building. Therefore, the stack effect should be reflected in the mechanical system load calculation according to zoning.

#침기량 #산정모델 #연돌효과 #고층건물 #외피의 압력차 #기밀성능

제 1 장 서 론 1
1.1 연구의 배경 및 목적 1
1.2 연구의 범위 및 방법 5
제 2 장 침기량 계산 방법 고찰 9
2.1 개요 9
2.2 침기와 환기의 정의 10
2.3 침기로 인한 문제점 12
2.4 침기량 계산 방법 16
2.4.1 환기횟수법 17
2.4.2 면적법 18
2.4.3 틈새길이법 19
2.4.4 경험적 모델 19
2.4.5 싱글존 모델 21
2.4.6 멀티존 모델 23
2.5 침기량 계산에 관한 기존 연구 26
2.6 소결 29
제 3 장 건물 외피의 기밀성능 평가 31
3.1 개요 31
3.2 건물의 기밀성능 측정 방법 32
3.2.1 가압/가압법 32
3.2.2 가스추적법 33
3.3 외피의 기밀성능 측정표준 및 기준 조사 35
3.4 외피의 기밀성능 데이터 수집 48
3.4.1 기존 연구 자료 조사 48
3.4.2 국내 고층건물 기밀성능 측정 50
3.5 외피의 기밀성능 평가 62
3.6 소결 66
제 4 장 건물 외피의 압력차 도출 69
4.1 개요 69
4.2 건물 외피를 통한 압력차의 발생원인 70
4.2.1 연돌효과로 인한 압력차 70
4.2.2 바람으로 인한 압력차 77
4.2.3 기계시스템으로 인한 압력차 80
4.2.4 구동력의 복합효과로 인한 압력차 81
4.3 외피 압력차 도출 방법 84
4.4 기준층에서 gamma 값 도출 방법 86
4.5 건물 외피에서 압력차 도출 방법 제안 93
4.6 소결 97
제 5 장 고층건물의 침기량 계산 방법 개발 99
5.1 개요 99
5.2 측정을 통한 고층건물의 압력분포 분석 100
5.2.1 고층건물의 압력분포 특성 100
5.2.2 고층건물의 압력분포 측정 104
5.2.3 고층건물의 압력분포 측정결과 분석 107
5.3 고층건물에서 침기량에 영향을 미치는 요인 도출 114
5.3.1 외부환경 요인 114
5.3.2 건물 요인 115
5.4 고층건물의 침기량 산정모델 개발 118
5.5 Gamma 와 beta 값 도출 126
5.6 소결 131
제 6 장 고층건물의 침기량 계산 방법 평가 133
6.1 개요 133
6.2 침기량 산정모델 검증 134
6.2.1 검증 대상 및 방법 134
6.2.2 산정모델 검증결과 137
6.3 실제건물의 침기량 평가 144
6.3.1 대상건물 144
6.3.2 침기량 평가 147
6.3.3 난방 에너지 평가 155
6.4 소결 160
제 7 장 결 론 163
참고문헌 167
부록 178

최근 본 자료

전체보기

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

목차

최근 본 자료

댓글(0)