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SUMMARY
그림목차
표목차
목차
제1장 서론 25
제1절 연구의 배경 및 목적 25
제2절 연구의 내용 및 추진방법 26
제2장 지하철역 열환경 측정 및 모델역 기초조사 29
제1절 지하철내 온·습도등 열환경 측정 29
1. 측정 개요 29
2. 측정장치 34
3. 측정방법 35
4. 측정결과[원문불량;p.38,42] 39
제2절 열차풍 실측 55
1. 측정 개요 55
2. 측정기기 56
3. 측정방법 56
4. 측정결과 57
제3절 모델역의 기초 조사 63
1. 서면역, 범냇골역, 터널의 규모 63
2. 차량 및 운행 조건 64
3. 조명조건 66
4. 이용승객에 관한 조건 66
5. 열차풍 계산용 파라메타 68
제4절 결론 68
제3장 열환경 예측 프로그램 개발 70
제1절 목적 70
제2절 프로그램 구성 70
제3절 계산 개요 73
1. 지하철내의 열평형 73
2. 대상역의 계산 모델 75
3. 내부발열 계산 77
4. 열차풍 계산 80
5. 지중에서의 온·습도 계산 88
제4절 프로그램의 예측성능을 위한 검증 100
1. 열환경 예측 프로그램의 입력데이터 101
2. 출력데이터 103
3. 열차풍 예측 프로그램 입력 데이터 104
4. 열환경 예측 프로그램의 계산값과 실측값과 비교결과 및 고찰 106
5. 열차풍 예측 프로그램의 계산치와 실측치와의 비교 112
제5절 결론 113
제4장 지하철 폐열량 예측 시뮬레이션 115
제1절 개요 115
제2절 시뮬레이션의 목적 116
제3절 시뮬레이션의 계산조건 117
제4절 폐열량 및 열환경 예측 시뮬레이션 결과 118
1. 환기시간에 따른 폐열량 및 온도변화 119
2. 환기량 변화에 따른 폐열량 및 온도변화 121
3. 교통량 변화에 따른 폐열량 및 온도변화 123
4. 환기시간에 따른 냉방부하 절감효과 125
5. 환기시간에 따른 시간당 폐열량 127
6. 다른 도시의 지하철 폐열량 추정(서울) 128
제5절 지하철내 열환경의 경년변화 예측 시뮬레이션 130
1. 부산 지하철의 자연환기에서의 배기구 온도변화 131
2. 서울 지하철의 자연환기에서의 배기구 온도변화 131
제6절 결론 132
제5장 지하철폐열이용 모델시스템 선정 및 평가 134
제1절 폐열이용시스템의 개념 134
1. DHC 플랜트·수영장·빌딩의 냉난방, 급탕에 이용하는 경우 134
2. 급탕·난방에 이용하는 시스템 135
제2절 대상모델시스템별 특성 및 시스템 선정 137
1. 폐열히트펌프 + 가스보일러 + 터보냉동기 137
2. 폐열히트펌프 + 기름보일러 + 터보냉동기 137
3. 폐열히트펌프 + 흡수냉온수기 + 가스보일러 140
4. 폐열히트펌프 + 외기히트펌프 + 가스보일러 140
제3절 지하철폐열이용시스템 평가프로그램 개발 140
1. 폐열이용 모델 시스템 평가를 위한 설정 140
2. 프로그램의 개요 151
3. 프로그램 입·출력조건[원문불량;p.152,157~158] 155
제4절 폐열이용모델시스템의 평가 163
1. 에너지절약 효과 163
2. 환경오염저감 효과 175
3. 경제성 181
4. 결론 187
제5절 지하철 폐열이용을 위한 과제 190
제6장 결론 193
참고문헌 199
부록-A. 폐열이용처 용도별 에너지 소비량 207
부록-B. 해외 지하철 폐열이용사례조사 223
(표 2-1) 주요 측정항목 및 리스트 30
(표 2-2) 측정지점, 측정항목 및 측정기기 55
(표 2-3) 대상역의 사양 56
(표 2-4) 4월 11일의 열차진행 방향에 따른 풍량 61
(표 2-5) 4월 22일의 열차진행 방향에 따른 풍량 61
(표 2-6) 측정일 평균 열차진행 방향에 따른 평균풍량 61
(표 2-7) 역과 터널에 대한 규모 63
(표 2-8) 차량조건 64
(표 2-9) 차량편성 64
(표 2-10) 경로별 차량 통과시간 65
(표 2-11) 조명조건 66
(표 2-12) 인체발열량 66
(표 2-13) 경로별 통과시간 67
(표 2-14) 이용승객수 67
(표 2-15) 열차풍 계산용 파라메터 68
(표 4-1) 계산에 사용된 기준조건 117
(표 4-2) Case Study의 설정조건 118
(표 4-3) 환기시간에 의한 동계기간의 월평균 배열량 및 배기온도 120
(표 4-4) 환기량에 따른 동계기간의 월평균 배열량 및 배기온도 122
(표 4-5) 교통량에 의한 동계기간의 월평균 배열량 및 배기온도 124
(표 4-6) 환기시간에 의한 여름철 승강장의 온도(℃) 126
(표 4-7) 동계기간의 환기시간 변화에 따른 배열량(Mcal/h) 127
(표 4-8) 서울지하철의 경우 환기시간에 따른 배열량과 온도 변화 129
(표 5-1) 지하철폐열이용 급탕·난방시스템 143
(표 5-2) 적용대상 모델 설정규모 및 부하 146
(표 5-3) 에너지 환산치 146
(표 5-4) 전력구분 147
(표 5-5) 전기요금 단가표(한국전력공사 1997. 5. 30일 기준) 147
(표 5-6) 가스요금 (부산도시가스) 147
(표 5-7) 열원기기 기준치 148
(표 5-8) 가스, 전력의 NOx, CO₂ 배출 원단위 149
(표 5-9) 열원기기비 선정기준 (설비비 포함) 150
(표 5-10) 지하철배열이용 열단가 비교표 171
(표 5-11) 지하철배열이용 열단가 비교표 172
(표 5-12) 지하철배열이용 열단가 비교표 173
(표 5-13) 사무실(15,000m²)의 기기종류별 CO₂ 및 NOx 연간발생량 비교 176
(표 5-14) 병원(15,000m²)의 기기종류별 CO₂ 및 NOx 연간발생량 비교 177
(표 5-15) 호텔(15,000m²)의 기기종류별 CO₂ 및 NOx 연간발생량 비교 177
(표 5-16) 건물종류, 보조기기종류별 평가 190
[그림 1-1] 연구의 흐름도 28
[그림 2-1] 서면역의 중층 및 승강장의 단면도 31
[그림 2-2] 범내골역의 중층 및 승강장의 단면도 31
[그림 2-3] 서면역 승강장의 측정지점 32
[그림 2-4] 범냇골역 승강장의 측정지점 32
[그림 2-5] 터널내 측정지점 32
[그림 2-6(a)] 터널내 측정지점의 평면도 33
[그림 2-6(b)] 터널내 측정지점의 정면도 33
[그림 2-6(c)] 터널내 측정지점의 측면도 33
[그림 2-7] 서면역 2지점에서의 연간 온도변화 40
[그림 2-8] 터널내 측정점 5에서의 연간 온도변화 41
[그림 2-9] 서면역 승강장의 기간(1월과 8월) 습도변화[원문불량;p.38] 42
[그림 2-10] 터널내 측정점에서의 하루 온도변화(2/15) 44
[그림 2-11] 터널내 측정점에서의 하루 온도변화(2/21) 45
[그림 2-12] 터널내 측정점에서의 주간 온도변화[원문불량;p.42] 46
[그림 2-13] 각 역의 측정2지점에서의 주간 온도변화 48
[그림 2-14] 서면역 승강장에서의 주간 온도변화 49
[그림 2-15] 1월의 터널과 외기온과의 온도차 비교 50
[그림 2-16] 8월의 터널과 외기온과의 온도차 비교 52
[그림 2-17] 10월의 터널온도와 외기온과의 온도차 비교 53
[그림 2-18] 11월의 터널온도와 외기온과의 온도차 비교 54
[그림 2-19] 범냇골역 승강장에서 열차풍 측정지점 57
[그림 2-20] 실측당일 지상풍속의 변화(4/11) 58
[그림 2-21] 실측당일 지상풍속의 변화(4/22) 58
[그림 2-22] 4월 11일의 실측지점 A1에서의 열차풍속의 비교 59
[그림 2-23] 4월 11일의 실측지점 A2에서의 열차풍속의 비교 59
[그림 2-24] 4월 22일의 실측지점 A1에서의 열차풍속의 비교 60
[그림 2-25] 4월 22일의 실측지점 A2에서의 열차풍속의 비교 60
[그림 3-1] 프로그램의 계산 개요 71
[그림 3-2] 계산 프로그램의 흐름도 72
[그림 3-3] 지하철내의 열발생과 이동 74
[그림 3-4] 계산 블록 모델 75
[그림 3-5] 서면역의 계산대상 단면도 76
[그림 3-6] 차분격자분할 77
[그림 3-7] 열차풍 예측 프로그램의 흐름도 81
[그림 3-8] 환기회로망의 기본 모델 82
[그림 3-9] 대상역과 터널의 환기회로망 모델 87
[그림 3-10] 2차원 컨트롤 볼륨 94
[그림 3-11] 서면 도심부의 온도와 기상대에서 관측한 온도의 비교 98
[그림 3-12] 서면역에서 범냇골역 사이의 터널내 환기방식 100
[그림 3-13] 승강장에서의 계산값과 실측값의 비교 107
[그림 3-14] 터널에서의 계산값과 측정값의 비교 108
[그림 3-15] 승강장에서의 발열원에 따른 발생량(겨울) 109
[그림 3-16] 승강장에서의 발열원에 따른 발생량(여름) 110
[그림 3-17] 자연환기상태에서의 각 구간에서의 연간 일평균온도 111
[그림 3-18] 측정지점 1에서의 계산값과 실측값의 비교 112
[그림 3-19] 측정지점 2에서의 계산값과 실측값의 비교 113
[그림 4-1] 시뮬레이션의 상호관계 117
[그림 4-2] 환기시간에 의한 월평균 배열량 120
[그림 4-3] 환기시간에 의한 월평균 배기구 온도 121
[그림 4-4] 환기량에 따른 월평균 배열량 122
[그림 4-5] 환기량에 따른 월평균 온도 123
[그림 4-6] 교통량에 의한 월평균 배열량 124
[그림 4-7] 교통량에 의한 월평균 온도 125
[그림 4-8] 환기시간에 따른 월평균 온도변화 126
[그림 4-9] 환기시간에 의한 동계기간의 월평균 배열량 (서울) 129
[그림 4-10] 환기시간에 의한 동계기간의 월평균 배기온도(서울) 130
[그림 4-11] 부산지하철 배기구에서의 온도변화 131
[그림 4-12] 서울지하철 배기구에서의 온도변화(1996년도 서울) 132
[그림 5-1] 환기탑에 공기열원 히트펌프를 설치하는 경우 134
[그림 5-2] 역부를 연간 냉방하여 열회수하는 경우 135
[그림 5-3] 공기열원 히트펌프를 사용하는 경우 136
[그림 5-4] 환기탑에 공기열원 히트펌프를 설치하는 경우 136
[그림 5-5] 역을 연간 냉방하여 열회수하는 경우 136
[그림 5-6] 폐열히트펌프 + 가스보일러 + 터보냉동기의 개략도 138
[그림 5-7] 폐열히트펌프 + 기름보일러 + 터보냉동기의 개략도 139
[그림 5-8] 폐열히트펌프 + 흡수냉온수기 + 가스보조기기의 개략도 141
[그림 5-9] 폐열히트펌프 + 외기히트펌프 + 가스보일러의 개략도 142
[그림 5-10] 지하철 폐열회수 시스템 평가 145
[그림 5-11] 프로그램 개발을 위한 전체 개념도 152
[그림 5-12] 프로그램 흐름도 153
[그림 5-13] 폐열회수 시스템 평가 154
[그림 5-14] 시작화면[원문불량;p.152] 156
[그림 5-15] 지하철 폐열이용 기본조건 설정화면 157
[그림 5-16] 운전비 조건 화면 158
[그림 5-17] 전력요금자료 화면 159
[그림 5-18] 시간별 그래프 출력화면[원문불량;p.157] 161
[그림 5-19] 월별출력화면[원문불량;p.158] 162
[그림 5-20] 사무실 건물에 흡수냉온수를 설치한 경우 바닥면적당 경상비절감 165
[그림 5-21] 사무실 건물에 가스보일러를 설치한 경우 바닥면적당 경상비절감 165
[그림 5-22] 사무실 건물에 기름보일러를 설치한 경우 바닥면적당 경상비절감 166
[그림 5-23] 병원 건물에 흡수냉온수기를 설치한 경우 바닥면적당 경상비절감 166
[그림 5-24] 병원 건물에 가스보일러를 설치한 경우 바닥면적당 경상비절감 167
[그림 5-25] 병원 건물에 기름보일러를 설치한 경우 바닥면적당 경상비절감 167
[그림 5-26] 호텔 건물에 흡수냉온수기를 설치한 경우 바닥면적당 경상비절감 168
[그림 5-27] 호텔 건물에 가스보일러를 설치한 경우 바닥면적당 경상비절감 168
[그림 5-28] 호텔 건물에 기름보일러를 설치한 경우 바닥면적당 경상비절감 169
[그림 5-29] 사무실(15,000m²)의 연간 CO₂발생량 178
[그림 5-30] 사무실(15,000m²)의 연간 NOx발생량 178
[그림 5-31] 병원(15,000m²)의 연간 CO₂발생량 179
[그림 5-32] 병원(15,000m²)의 연간 NOx발생량 179
[그림 5-33] 호텔(15,000m²)의 연간 CO₂발생량 180
[그림 5-34] 호텔(15,000m²)의 연간 NOx발생량 180
[그림 5-35] 사무실 건물에 흡수냉온수기를 설치한 경우 바닥면적당 투자비회수년수 183
[그림 5-36] 사무실 건물에 가스보일러를 설치한 경우 바닥면적당 투자비회수년수 183
[그림 5-37] 사무실 건물에 기름보일러를 설치한 경우 바닥면적당 투자비회수년수 184
[그림 5-38] 병원 건물에 흡수냉온수기를 설치한 경우 바닥면적당 투자비회수년수 184
[그림 5-39] 병원 건물에 가스보일러를 설치한 경우 바닥면적당 투자비회수년수 185
[그림 5-40] 병원 건물에 기름보일러를 설치한 경우 바닥면적당 투자비회수년수 185
[그림 5-41] 호텔 건물에 흡수냉온수를 설치한 경우 바닥면적당 투자비회수년수 186
[그림 5-42] 호텔 건물에 가스보일러를 설치한 경우 바닥면적당 투자비회수년수 186
[그림 5-43] 호텔 건물에 기름보일러를 설치한 경우 바닥면적당 투자비회수년수 187
[사진 2-1] 계측기기의 센서(CLIMOMASTER) 36
[사진 2-2] 전력 공급원 37
[사진 2-3] 계측기기(DS-64K) 38
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