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EXECUTIVE SUMMARY
표목차
그림목차
칼라
목차
1. 서론 40
1.1. 연구의 필요성 40
1.2. 연구의 내용 및 방법 41
2. 공동주택 바닥난방시스템의 개요 및 현황 44
2.1. 바닥난방시스템의 종류 44
2.2. 난방시스템의 구성 및 운전방법 54
2.2.1. 공동주택의 난방방식 54
2.2.2. 공동주택의 난방운전제어 56
3. 바닥난방시스템 관련 국내·외 기준 67
3.1. 국내기준 67
3.2. 일본기준 70
3.3. 독일기준 74
3.3.1. 바닥난방시스템에서의 방열량 74
3.3.2. 열류밀도의 계산 76
3.3.3. 시스템 디자인 80
3.3.4. 바닥난방시스템의 설치 87
3.4. ASHRAE 관련 지침 89
3.5. 국내·외 기준의 비교 및 고찰 92
4. 공동주택의 실내 열환경 실태 94
4.1. 실태조사 개요 94
4.1.1. 개요 94
4.1.2. 측정내용 및 방법 95
4.2. 실태조사 결과 및 고찰 98
4.2.1. 실내온도 분포 98
4.2.2. 바닥표면온도 분포 110
4.2.3. 온수공급온도 분포 116
5. 바닥난방시스템의 열성능 개선 및 검증실험 121
5.1. 열성능 개선의 필요성 121
5.2. 실물실험에 의한 열성능실험 123
5.2.1. 실물실험 개요 123
5.2.2. 실물실험의 제어 및 외기조건 128
5.2.3. 공급온수온도 변화 128
5.2.4. 실내온도 변화 138
5.2.5. 바닥표면온도 변화 149
5.3. 공동주택에서의 현장 열성능실험 165
5.3.1. 현장 열성능실험 개요 165
5.3.2. 공급온수온도 변화 167
5.3.3. 실내온도 변화 169
5.3.4. 바닥표면온도 변화 172
6. 바닥난방시스템의 설계과정 분석 177
6.1. 개요 177
6.1.1. 바닥난방시스템의 설계 현황 177
6.1.2. 공동주택의 난방설계시 검토사항 181
6.2. 공동주택의 최대부하 계산과정 186
6.2.1. 모델건물의 선정 186
6.2.2. 정상해석에 의한 부하계산 187
6.2.3. 비정상해석에 의한 부하계산 191
6.2.4. 비교·분석 및 고찰 194
6.3. 바닥난방시스템 구조체의 열성능평가 197
6.3.1. 비정상해석에 의한 모델분석 및 평가 197
6.3.2. 바닥난방구조의 구성요소별 성능평가 215
6.4. 바닥난방시스템의 설계자료 제시 227
6.4.1. 바닥난방시스템의 설계과정 228
6.4.2. 바닥난방시스템의 설계변수 설정 228
6.4.3. 시뮬레이션 결과 및 설계용 도표 232
6.5. 바닥난방구조의 측면 및 하부열손실량 평가 248
7. 결론 259
참고문헌 266
부록 1. 공동주택의 바닥난방시스템 설계지침(안) 270
부록 2. 공동주택의 실내 열환경 실태조사 결과 294
판권지 326
[title page etc.]
[Bibliographic Data Sheet etc.]
Contents
1. Introduction 40
1.1. Necessity 40
1.2. Contents and Method 41
2. Synopsis and Present State of Floor Heating System in Apartment Housing 44
2.1. Sorts of Floor Heating System 44
2.2. Constitution and Operation Method of Floor Heating System 54
2.2.1. Heating Method in Apartment Housing 54
2.2.2. Operation Control Method of Floor Heating in Apartment Housing 56
3. Domestic and Foreign Standard for Floor Heating System 67
3.1. Domestic Standard 67
3.2. Japan Standard 70
3.3. Germany Standard 74
3.3.1. The Amount of Radiation in Floor Heating System 74
3.3.2. Calculation of Heat Flow Density 76
3.3.3. System Design 80
3.3.4. Installation of Floor Heating system 87
3.4. Standard related to ASHRAE 89
3.5. Comparison of Domestic and Foreign Standard 92
4. State of Thermal Environment in Apartment Housing 94
4.1. Synopsis of State Investigation 94
4.1.1. Synopsis of State Investigation 94
4.1.2. Methods and Contents of Field Survey 95
4.2. Results and Analysis of State Investigation 98
4.2.1. Distribution of Indoor Temperature 98
4.2.2. Distribution of Floor Surface Temperature 110
4.2.3. Distribution of Supply Temperature of Hot Water 116
5. Improvement of Thermal Performance and Verification Test for Floor Heating System 121
5.1. Necessity of Thermal Performance Improvement 121
5.2. Thermal Performance Test in Test Room 123
5.2.1. Synopsis of Test Room 123
5.2.2. The Results of Thermal Performance Test 128
5.3. Thermal Performance Test in Field Experiment 165
5.3.1. Synopsis of Field Experiment 165
5.3.2. Variation of Supply Temperature of Hot water 167
5.3.3. Variation of Indoor Temperature 169
5.3.4. Variation of Floor Surface Temperature 172
6. Analysis of Design Process in Floor Heating System 177
6.1. Synopsis 177
6.1.1. Present State of Design Process for Floor Heating System 177
6.1.2. Consideration Factor of Heating Design for Apartment Housing 181
6.2. Calculation Process of Maximum Heating Loads in Apartment Housing 186
6.2.1. Selection of Calculation Model 186
6.2.2. Calculation of Heating Loads by Steady State Analysis 187
6.2.3. Calculation of Heating Loads by Unsteady State Analysis 191
6.2.4. Comparison and Analysis 194
6.3. Evaluation of Thermal Performance in Floor Heating System 197
6.3.1. Model Analysis and Evaluation by Unsteady State Analysis 197
6.3.2. Performance Evaluation for Floor Heating System by Elements 215
6.4. Design Data for Floor Heating System 227
6.4.1. Design Process of Floor Heating System 228
6.4.2. Establishment of Design Variable in Floor Heating System 228
6.4.3. Results of Simulation and Design Chart 232
6.5. Evaluation of downward and side Heat Loss in Floor Heating Structure 248
7. Conclusions 259
Reference 266
Appendix 1. Design Standard for Floor Heating System in Apartment Housing 270
Appendix 2. Results of State Investigation for Indoor Thermal Environment in Apartment Housing 294
copyright 326
(표 2.1) 단열층 구성재료의 물성치 46
(표 2.2) 각종 제어의 분류 방식 58
(표 3.1) θF, max 및 θi에 따라 변화하는 qG, max(이미지참조) 75
(표 3.2) 바닥난방시스템에 사용되는 재료의 열전도율 79
(표 3.3) 단열층의 최소 열저항 기준 87
(표 3.4) 마감층의 최소두께 88
(표 3.5) 플라스틱 배관재 두께에 대한 기준 88
(표 3.6) 바닥난방시스템의 각종 기준 및 지침 비교 93
(표 4.1) 실태조사의 측정방법 및 내용 95
(표 4.2) 실태조사의 측정기간과 측정지역 96
(표 4.3) 실태조사 대상 공동주택의 난방방식 97
(표 4.4) 실내온도 분포 98
(표 4.5) 세대별 평균 실내온도, 최고(저)온도 분포 109
(표 4.6) 바닥표면온도 분포 110
(표 4.7) 세대별 평균 바닥표면온도, 최고(저)온도 분포 113
(표 4.8) 공급온수온도 분포 118
(표 4.9) 세대별 공급온수온도 분포 119
(표 5.1) 실물실험의 내용 및 방법 127
(표 6.1) ASHRAE의 바닥난방시스템 설계과정 179
(표 6.2) 기준층에 대한 부하계산 결과 190
(표 6.3) DOE-2 프로그램 계산을 위한 입력조건 193
(표 6.4) DOE-2프로그램에 의한 부하계산 결과 194
(표 6.5) 각 재료의 물성치 202
(표 6.6) 열성능 평가를 위한 시뮬레이션 조건 203
(표 6.7) 모델별 발열밀도 및 표면온도 분포 204
(표 6.8) 구성층별 사용재료 및 두께 216
(표 6.9) 측열층두께에 따른 방열량 및 바닥표면온도 220
(표 6.10) 온수배관 간격에 따른 발열밀도 및 바닥표면온도 비교 226
(표 6.11) 바닥난방시스템의 설계단계 229
(표 6.12) 시뮬레이션을 위한 변수 설정 232
(표 6.13) 바닥난방용 설계자료 I 236
(표 6.14) 바닥난방용 설계자료 II 237
(표 6.15) 바닥난방용 설계자료 III 238
(표 6.16) 바닥난방용 설계자료 IV 239
(표 6.17) 바닥난방용 설계자료 V 240
(표 6.18) 바닥난방용 설계자료 VI 241
(표 6.19) 바닥난방용 설계자료 VII 242
(표 6.20) 바닥난방용 설계자료 VIII 243
(표 6.21) 바닥난방용 설계자료 IX 244
(표 6.22) 바닥난방용 설계자료 X 245
(표 6.23) 바닥난방용 설계자료 XI 246
(표 6.24) 바닥난방용 설계자료 XII 247
[그림 2.1] 기존 공동주택 바닥난방시스템의 단면구조 53
[그림 2.2] 2차측 제어방식 62
[그림 3.1] 유효 기본특성곡선 75
[그림 3.2] 마감층 내부에 난방배관이 있는 시스템 78
[그림 3.3] 배관간격이 일정한 경우 시스템 특성 곡선 81
[그림 3.4] 단열층의 평균두께 82
[그림 3.5] 실에 대한 난방평균 공급온도와 온도하강 б i의 결정 84
[그림 3.6] 온수바닥난방이 설치된 실의 천장 구조 86
[그림 3.7] 바닥패널 설계용 도표 90
[그림 4.1] 공동주택의 실내온도의 분포 99
[그림 4.2] 공동주택의 난방방식별 실내온도 분포 102
[그림 4.3] 지역난방 공동주택 세대(CASE-A1)의 온도변화 104
[그림 4.4] 중앙집중식 공동주택 세대(CASE-A3)의 온도변화 105
[그림 4.5] 중앙집중식 공동주택 세대(CASE-F2)의 온도변화 106
[그림 4.6] 개별난방 공동주택 세대(CASE-C1)의 온도변화 108
[그림 4.7] 공동주택의 바닥표면온도 분포 111
[그림 4.8] 공동주택의 난방방식별 바닥표면온도 분포 114
[그림 5.1] 실물실험실 및 주요 측정장치 개요 124
[그림 5.2] 실물실험실 구성도 125
[그림 5.3] 실물실험실의 바닥구조체 단면도 125
[그림 5.4] 실물실험 개요 126
[그림 5.5] 실물실험실 A 공급온도 및 환수온도 변화 I (연속난방 : 온수온도 50℃) 130
[그림 5.6] 실물실험실 A 공급온도 및 환수온도 변화 II (연속난방 : 온수온도 40℃) 131
[그림 5.7] 실물실험실 A 공급온도 및 환수온도 변화 III (연속난방 : 온수온도 35℃) 132
[그림 5.8] 실물실험실 A 공급온도 및 환수온도 변화 IV (간헐난방 : 온수온도 50℃) 133
[그림 5.9] 실물실험실 B 공급온도 및 환수온도 변화 V (연속난방 : 온수온도 50℃) 134
[그림 5.10] 실물실험실 B 공급온도 및 환수온도 변화 VI (연속난방 : 온수온도 40℃) 135
[그림 5.11] 실물실험실 B 공급온도 및 환수온도 변화 VII (연속난방 : 온수온도 35℃) 136
[그림 5.12] 실물실험실 B 공급온도 및 환수온도 변화 VIII (간헐난방 : 온수온도 50℃) 137
[그림 5.13] 실물실험실 A 실내온도 변화 I (연속난방 : 온수온도 50℃) 141
[그림 5.14] 실물실험실 A 실내온도 변화 II (연속난방 : 온수온도 40℃) 142
[그림 5.15] 실물실험실 A 실내온도 변화 III (연속난방 : 온수온도 35℃) 143
[그림 5.16] 실물실험실 A 실내온도 변화 IV (간헐난방 : 온수온도 50℃) 144
[그림 5.17] 실물실험실 B 실내온도 변화 V (연속난방 : 온수온도 50℃) 145
[그림 5.18] 실물실험실 B 실내온도 변화 VI (연속난방 : 온수온도 40℃) 146
[그림 5.19] 실물실험실 B 실내온도 변화 VII (연속난방 : 온수온도 35℃) 147
[그림 5.20] 실물실험실 B 실내온도 변화 VIII (간헐난방 : 온수온도 50℃) 148
[그림 5.21] 실물실험실 A 바닥표면온도 변화 I (연속난방 : 온수온도 50℃) 152
[그림 5.22] 실물실험실 A 바닥표면온도 변화 II (연속난방 : 온수온도 40℃) 153
[그림 5.23] 실물실험실 A 바닥표면온도 변화 III (연속난방 : 온수온도 35℃) 154
[그림 5.24] 실물실험실 A 바닥표면온도 변화 IV (간헐난방 : 온수온도 50℃) 155
[그림 5.25] 실물실험실 B 바닥표면온도 변화 V (연속난방 : 온수온도 50℃) 156
[그림 5.26] 실물실험실 B 바닥표면온도 변화 VI (연속난방 : 온수온도 40℃) 157
[그림 5.27] 실물실험실 B 바닥표면온도 변화 VII (연속난방 : 온수온도 35℃) 158
[그림 5.28] 실물실험실 B 바닥표면온도 변화 VIII (간헐난방 : 온수온도 50℃) 159
[그림 5.29] 실물실험실 A 바닥표면온도 구배(난방시) (간헐난방 : 온수온도 50℃) 160
[그림 5.30] 실물실험실 A 바닥표면온도 구배(냉각시) (간헐난방 : 온수온도 50℃) 161
[그림 5.31] 실물실험실 B 바닥표면온도 구배(난방시) (간헐난방 : 온수온도 50℃) 162
[그림 5.32] 실물실험실 B 바닥표면온도 구배(냉각시) (간헐난방 : 온수온도 50℃) 163
[그림 5.33] 적외선 열화상 측정에 의한 바닥표면온도 분포 (간헐난방 : 온수온도 50℃) 164
[그림 5.34] 현장 검증실험의 개요 165
[그림 5.35] 현장 검증실험 공동주택의 평면도 166
[그림 5.36] 공급온수온도 변화(현장실험) 168
[그림 5.37] 실내온도 변화(현장실험) 171
[그림 5.38] 바닥표면온도 변화(현장실험) 174
[그림 5.39] 적외선 열화상 측정에 의한 바닥표면온도 분포(현장 실험) 175
[그림 6.1] 독일의 바닥난방시스템의 설계용 도표 180
[그림 6.2] 부하계산을 위한 모델평면 187
[그림 6.3] 일최대 최저기온을 이용한 온도주기곡선 192
[그림 6.4] 모델건물에 대한 부하계산 결과 비교 195
[그림 6.5] 바닥난방구조의 기본 해석모델 199
[그림 6.6] 모델의 구조 및 단면구성 200
[그림 6.7] 정상상태에서의 바닥단면구조별 온도분포도 (TYP-I~TYP-III) 206
[그림 6.8] 정상상태에서의 바닥단면구조별 온도분포도(TYP-IV~TYP-VI) 207
[그림 6.9] TYPE-I모델의 시간별 단면 온도분포 209
[그림 6.10] TYPE-I-L모델의 바닥표면온도 분포 및 시간별 온도변화 특성 211
[그림 6.11] TYPE-I-H모델의 바닥표면온도 분포 및 시간별 온도변화 특성 212
[그림 6.12] TYPE-V모델의 바닥표면온도 분포 및 시간별 온도변화 특성 213
[그림 6.13] 모델별 평균 바닥표면온도 변화특성 비교 214
[그림 6.14] 바닥표면에서의 시간대별 방열량 비교 214
[그림 6.15] 구성요소별 특성분석을 위한 기본구조 217
[그림 6.16] 마감층의 두께에 따른 바닥표면온도 변화(배관 직상부) 218
[그림 6.17] 마감층의 두께에 따른 바닥표면온도 변화(배관 중심부) 218
[그림 6.18] 축열층 두께에 따른 바닥표면온도 변화(배관 직상부) 222
[그림 6.19] 축열층 두께에 따른 바닥표면온도 변화(배관 중심부) 222
[그림 6.20] 단열재 두께변화에 따른 상부 및 하부 방열량 비교(기준층) 224
[그림 6.21] 단열재 두께변화에 따른 상부 및 하부 방열량 비교(최하층) 224
[그림 6.22] 배관간격에 따른 바닥단면의 온도분포도 226
[그림 6.23] 시뮬레이션을 위한 기본모델구조 231
[그림 6.24] 기준층의 측면 모서리 부위 249
[그림 6.25] 최하층의 측면 모서리부위 250
[그림 6.26] 기준층 벽체모서리의 열적 특성(단열띠를 설치하지 않은 경우) 252
[그림 6.27] 기준층 벽체모서리의 열적 특성(단열띠를 설치한 경우) 253
[그림 6.28] 기준층 창호모서리의 열적 특성(단열띠를 설치하지 않은 경우) 254
[그림 6.29] 기준층 창호모서리의 열적 특성(단열띠를 설치한 경우) 255
[그림 6.30] 최하층 모서리의 열적 특성(단열층이 분리된 경우) 257
[그림 6.31] 최하층 모서리의 열적 특성(단열층이 바닥난방구조에 설치된 경우) 258
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