The objective of this study is to perform an analysis of the heat(heating and cooling) and lighting energy consumption according to the window area ratio and the application of horizontal louver, which is external shading device installed for the purpose of energy savings in office buildings. For this, a building was chosen as a typical example, and the heat and lighting energy consumption was calculated by using the daylight and building energy analysis simulation. The results showed that the total energy consumption, when the lighting control was applied, was reduced by an average of 11.49[%] compared to when there was no lighting control. The smaller the glazing ratio is, the less the total energy consumption is. Also, the application of the horizontal louver increases the total energy consumption under the same condition of glazing ratio.
Global efforts have made to reduce energy consumption and $CO_2$ gas emission. One of the weakest parts for energy loss through the whole building components is building envelopes. Lots of technologies to increase the thermal performance of building envelopes have been introduced in recent year. Transparent Insulation Wall(TIW) is a new technology for building insulation and has been function both solar transmittance and thermal insulation. A mathematical model of a Transparent Insulation Wall equipped with south wall was proposed in order to predict thermal performance under varying climates(summer and winter). Unsteady state heat transfer equations were set up using an energy balance equation and solved using Gauss-Seidel iteration solution procedure. The thermal performance of the TIW determined from a wall surface and air layer temperature, non-airconditioned room temperature and air conditioning load. As a result, this numerical study shows that the TIW is effective in an air conditioning load reduction. Further experimental study is required to establish complete TIW system.
The purpose of this study is to present rational methods of multi-criteria optimization of the envelope of buildings. The object is to determine the optimum R-value of the envelope of a building, based on the following criteria: minimum building costs (including the cost of materials and construction) and yearly heating costs. Mathematical model described heat losses and gains in a building during the heating season. It takes into consideration heat losses through wall, roof, floor and windows. Particular attention was paid to have a more detailed description of heat gains due to solar radiation. On the assumption that shape of building is rectangle in order to solve the problem, optimum R-value of the envelope of a building is determined by using non-linear programing methods(Kuhn-Tucker Conditions). The results constitute information for designers on the optimum R-value of a building envelope for energy saving buildings.
One of the most weak parts for energy loss through the whole building components are building envelopes. Lots of technbologies to increase the thermal performance of building envelopes have been introduced in recent years. Transparent insulation is a new technology for building insulation and has function both solar transmittance and thermal insulation. This study has been carried out to develope the transparent insulation panels and TI-wall system and to analyze the thermal performance of TI-wall system by experiments using test-cell and dynamic energy simulation program ESP-r 9.0. This system is regarded as a efficient building envelope system suitable for to reduce the heating and cooling load of the buildings in our country.
Recently residential buildings are characterized with high-rise and high density. Under this circumstance, achieving comfortable and healthy indoor environment with minimized energy consumption becomes a very challenging engineering and societal issue. Along this the increased size and transparency of window as well as light surface caused by high stories lowers the heat shield efficiency of building. Since glass that constitutes building surface has low heat efficiency, it aggravates heat loss of all building considerably, thereby resulting in extreme heating load and cooling load in the country where temperature varies much in summer and winter. The research will check whether experiment can be effectively done by overcoming the limit of existing artificial solar laboratory constructed in the country and properly adjusting controlled variables with simplified function through construction of this experimental set.
The purpose of this study is to develop an user-friendly computer program which can analyze the thermal performance of high-rise curtain wall. In this study, the sub-routines for FVM SOLVER, HIGH-RISE CONDITION CALCULATION, AUTOMATIC SPECIFICATION BOUNDARY/MESH, MATERIAL DATABASE, and GRAPHICAL CONDENSATION/U-FACTOR OUTPUT were developed by using Visual Basic. The curtain wall heat conduction simulation results of program showed good agreement with those of FLUENT and THERM. The minimum and maximum relative error rates were 3.17 and 9.68% compared to other software.
건축물의 유리창을 통하여 유입되는 태양광을 조절하여 냉난방 부하를 절감하고자 사용하는 스마트 윈도우 필름(Electrochromic (EC), Polymer Dispersed Liquid Crystal (PDLC), Suspended Particle Display (SPD))의 방식이 있다. 이러한 스마트 윈도우 필름은 건물 외피에 적용할 때 여름철 태양으로부터 유입되는 열선 차폐만을 목적으로 유리를 완전히 불투명하게 가려버리는 것은 맑고 투명해야하는 창호의 기본적인 용도를 무시한 단편적 기술로서, 스마트 윈도우 필름을 작동하여 투명하게 할 경우 외부에서 열선이 유입되는 문제를 가지고 있다. 스마트 윈도우 필름을 만들 때 필수적으로 사용하는 전극필름으로 플렉서블 기판에 투명 전도막이 형성됨과 동시에 적외선만을 선택적으로 차단하는 기능을 가지는 필름을 제조하여 단열 성능 실험을 실시하였다. 아울러, 스마트 필름의 다양한 적용을 위한 발열 실험도 실시하였다.
공동주택에서 2025년 정부가 추진하고 있는 Zero Energy 건축물 구현과 친환경에 대한 탄소배출 저감 문제로 재생에너지 생산시스템의 추가 적용은 반드시 필요하다. 따라서 공동주택 적용 및 활용성을 높일 수 있는 BIPV시스템 개발을 통하여 설치면적 확보와 세대 활용성을 높일 수 있도록 하는 것이 필요하다. 특히 거실 창호의 경우 주방향이 남향, 남동 또는 남서향으로 배치되어 태양광을 적용하기에 적합한 특성을 가지고 있다. 그러나 창호는 건물외피의 역할과 재실자가 조망과 정보취득을 얻을 수 있는 중요한 통로가 되기 때문에 단열 문제나 시야 차폐의 문제는 발생하지는 않도록 하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 a-si타입 모듈 2개를 10% 투과율로 Bsck Coating 색상을 달리한 모듈과 c-si BIPV 모듈을 커튼월 창호시스템으로 개발, 일반 2중 창호시스템과 비교 평가를 위해 실제 Test bed 건물에 시공하여 시환경 및 실내 창측면 온도변화 측정 분석을 진행하였다. 현재 국내외 출시되고 있는 a-si see through 모듈은 10~30%의 투과율로 창 마감재로 대체가 가능하나 건축 환경(시환경,열환경)에 대한 분석은 전무한 상태이다. 본 연구에서는 시환경과 창유리면의 열 부하, 자외선, 적외선 차폐 및 가시광선의 투과율에 대한 평가와 Back Coating에 따른 색온도 평가를 통해서 a-si BIPV의 공동주택 세대 발코니 창호 적합성에 대한 검토를 진행하였다. 연구결과는 아래와 같다. ${\bullet}$ 실내조도는 청천공 정오기준 가시성 확보 모듈의 경우 2,300 ~ 3,500lx를 나타내고 있어 대비 현상이나 창측의 급격한 조도 변화가 적은 시환경 구축이 가능 ${\bullet}$ 12시경 휘도는 창측면, 실내 벽체, 코너 바닥면을 대상으로 a-si BIPV 모듈을 적용한 경우 휘도비가 12:1로 KS나 IESNA의 광원과 근접면의 비 20:1 범위에 모두 존재, 적합한 것으로 분석되었으나 c-si의 경우는 그림자로 인한 대비 현상이 발생, 작업 시환경 문제 발생. ${\bullet}$ 이중시스템 창호와 비교하여 단열 성능 떨어짐. 발전시간대 창유리 면 온도 상승 으로 하절기 냉방부하 증가. ${\bullet}$ 자외선은 100% 가까이 차단, 적외선은 13~42%만 투과되고 가시광선은 13% 투과율을 나타내어 일반 창에 칼라 코팅을 적용하는 것과 유사한 경향을 나타냄.
Zero energy building is a self sufficient building that minimizes energy consumption through passive elements such as insulation, high performance window system and installing of high efficiency HVAC system and uses renewable energy sources. The Korea Government has been strengthening the building energy efficiency standard and code for zero energy building. The building energy performance is determined by the performance of building envelope. Therefore it is important to optimize facade design such as insulation, window properties and shading, that affect the heating and cooling loads. In particular, shading devices are necessary to reduce the cooling load in summer season. Meanwhile, BIPV shading system functions as a renewable energy technology applied in solar control facade system to reduce cooling load and produce electricity simultaneously. Therefore, when installing the BIPV shading system, the length of shadings and angle that affect the electricity production must be considered. This study focused on the facade design applied with BIPV shading system for maximizing energy saving of the selected standard building. The impact of changing insulation on roof and walls, window properties and length of BIPV shading device on energy performance of the building were investigated. In conclusion, energy consumption and electricity production were analyzed based on building energy simulations using energyplus 8.1 building simulation program and jEPlus+EA optimization tool.
최근 정부는 '저탄소 녹색성장 기본법'을 시행하여 국가 총체적 차원에서 에너지 절감, 온실가스 저감을 위한 노력을 기울이고 있다. 건물부문에서는 건물외피와 단열재의 열적 특성을 검토하여 건물 자체의 단열성능을 높임으로써 에너지를 절감할 수 있다. 이 연구는 건물부문의 에너지 절감을 목적으로 건물에 적용 가능한 경량기포 콘크리트 단열패널을 개발하기 위한 연구로서, 기포제 종류(AES, AOS, VS, FP)와 기포제 희석농도(1%, 3%, 5%), 기포율(30%, 50%, 70%)에 따른 기포 콘크리트의 물리·역학적 특성 및 열적 특성을 검토하여 에너지 절감을 위한 단열재로서의 최적조건을 찾고자 하였다. 실험 결과, 발포율에 영향을 미치는 기포제가 포함된 수용액의 표면장력은 AOS를 사용한 경우가 다른 기포제를 사용한 경우보다 낮게 나타났다. FP는 표면장력의 저하량이 크지 않고 발포율이 낮기 때문에 저농도로 희석한 경우 다량의 수분을 함유하고 있는 안정적이지 못한 기포가 생성되어 3% 이상 사용하여야만 비교적 안정적인 기포를 만드는 것이 가능하였다. 또한, 압축강도와 열전도율은 저밀도 영역에서는 기포제 종류에 따른 차이는 발생하지 않았으나, 상대적으로 고밀도영역에서 압축강도는 AOS와 FP, 열전도율은 VS와 FP가 더 효과적인 것으로 나타났다. 또한, 기포농도와 기포율이 증가할수록 공극 크기는 커지며 열린공극을 형성하는 것으로 나타났으며 모든 기포제에 대한 열전도율은 KS기준을 만족하여 우수한 단열재로서의 가능성을 보였다. 종합적인 분석 결과, FP를 농도 3%로 사용하여 제조한 시험체가 건물에 적용시 기포 콘크리트 단열패널로서 가장 우수한 성능을 발현할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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