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학위논문
저자정보

김연정 (서울시립대학교, 서울시립대학교 일반대학원)

지도교수
허정호
발행연도
2016
저작권
서울시립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수38

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

초록· 키워드

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최근 기류에 대한 연구들은 재실자의 쾌적성 측면에서 긍정적인 영향에 초점을 맞추어 진행되고 있다. 특히 따뜻한 기후조건에서 상승된 기류조건에 대한 쾌적성을 중심으로 많은 연구가 진행되고 있다. 국외 논문의 경우 스탠드 팬, 탁상용 팬, 실링 팬 등 여러 팬을 대상으로 다양한 사용조건에서의 실내 온도 및 습도조건에 따른 기류속도의 쾌적 범위를 도출하기 위한 연구들이 진행되어왔다. 또한 쾌적 범위뿐만 아니라 팬 세기에 대한 제어 패턴이나 에어컨디셔너와의 에너지 소비량 비교와 같은 연구로 점차 발전해 나아가고 있으며 팬을 냉방 에너지 소비량 감소를 위한 효율적인 에너지 절약 방안으로 인지하고 있다.
하지만 국내의 경우 실내 기류 상승이 에어컨디셔너의 보완책 중 하나로 인정받고 있는데도 아직 기류에 대한 쾌적성이나 팬의 기류가 실내에 미치는 영향 등에 대한 연구는 부족한 실정이다.
따라서 본 연구는 국내에서 여러 팬 중 보편적으로 이용되는 스탠드 팬을 이용하여 국부적 기류를 상승시켰을 때의 냉각효과와 앉은 상태에서의 스탠드 팬의 쾌적한 사용조건을 도출하고자 한다. 이를 위해 20대 남녀를 대상으로 설문 실험과 써멀 마네킨 실험이 진행되었으며 상승된 기류조건에서의 열 쾌적성을 평가하는 기존의 ASHRAE Standard 55에서 제공하는 방식과 비교하였다.

본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.

1) 스탠드 팬 가동시 팬의 전면부에서의 풍속 변화가 가장 컸으며 후면과 좌측과 우측면에서는 재실자가 기류를 감지하지 못할 수준(0.25 m/s 이하)의 값이 측정되었다. 팬의 전면부를 제외하고는 기류의 영향이 미비함을 알 수 있었다.

2) 20대 남녀를 대상으로 앉은 상태에서 바닥에서부터 높이 0.6 m에 위치한 팬의 전면부가 인체의 좌측면을 향하도록 하여 설문을 진행하였다. 그 결과 ASHRAE Standard 55에서 제시하는 균일한 기류속도조건에서의 쾌적 범위(-0.5≤PMV≤+0.5)보다 온열감이 낮은쪽으로 확장된 -1.2≤PMV≤+0.5의 쾌적 범위를 나타냈다.

3) 대류열전달계수 회귀모델은 마네킨의 자세, 기류속도, 팬의 방향 및 기류가 불어오는 면적 등의 다양한 요인에 따라 연구자들마다 다른 수식을 보인다. 본 연구에서는 설문 실험과 동일한 조건으로 국부적인 기류가 불어오는 상태에서 0.6 m 높이의 풍속에 대한 대류열전달계수 회귀모델을 도출하였다.

4) 0.5 clo 의복상태(여름기준)에서 왼쪽 면에서 스탠드 팬에 의한 국부적인 기류 발생시 22~30℃의 온도조건에 대한 팬의 냉각효과를 정량적으로 제시할 수 있었으며 실내 온도와 팬 세기에 따라 최소 -0.27℃에서 최대 -4.23℃까지의 냉각효과를 보인다. 또한 각 온도조건에 따라 0.6 m 높이의 대표풍속에 대한 냉각효과 회귀모델을 도출하였다(R2≥0.91).

본 연구는 20대 남녀를 대상으로 진행된 설문을 통해 스탠드 팬의 쾌적한 사용조건을 도출 할 수 있었으며 이는 봄·가을·여름과 같은 온화한 온도조건에서의 냉방전략 수립 및 제어 측면에서 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 또한 높이 0.6 m의 풍속에 대한 냉각효과 회귀모델은 스탠드 팬의 냉각효과를 정량적인 수치로 제시함으로써 에어컨디셔너와 같은 다른 냉방기기와의 에너지 소비량 비교가 가능해지며 절감량 분석에 대한 기초자료로써 활용될 수 있다. 향후 에너지 측면에서의 연구가 동반된다면 쾌적 조건을 고려한 에너지 절약적인 냉방방식을 제안할 수 있을 뿐만 아니라 보다 정확한 에너지 소비량 분석을 기대할 수 있다.

목차

1. 서 론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.2 연구 방법 3
1.3 문헌 고찰 6
2. 이론적 고찰 8
2.1 열환경 8
2.1.1 인체에서의 열전달 8
2.1.2 대류열전달계수(hc) 11
2.1.3 냉각효과(Cooling Effect, △teq) 12
2.2 상승된 기류조건에서의 쾌적성 예측 13
2.2.1 ASHRAE Standard 55 13
3. 팬에 의한 실내 기류 분석 15
3.1 측정 15
3.1.1 측정 개요 15
3.1.2 측정 결과 19
3.2 시뮬레이션 24
3.2.1 CFD Model 24
3.2.2 기류속도 비교 및 검증 25
4. 재실자 온열 쾌적성 평가 29
4.1 온열 쾌적성 설문 29
4.1.1 설문 개요 29
4.1.2 설문 결과 39
4.2 써멀 마네킨 실험 49
4.2.1 실험 개요 49
4.2.2 실험 결과 52
5. 결론 및 향후연구 63
참고문헌 66
1. 국내문헌 66
2. 국외문헌 67
ABSTRACT 70

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