한국건축친환경설비학회 논문집 제0권 0호(2014.08.) ┃

┃ Journal of KIAEBS Vol. 0, No. 0, Aug. 2014

외기전담시스템의 병원건물에 대한 적용성 및

냉난방 에너지 절감 효과에 관한 연구

김환경*   박설비**

*대한대학교 건축학부, **한국대학교 건축공학과

Applicability and Air-Conditioning Energy Saving Potentials of a Dedicated

Outdoor Air System in a Healthcare Facilities

Kim, Hwan-Kyeong*   Park, Seol-Bee**

*Division of Architecture, Kim University, Seoul, Korea

**Division of Architectural Engineering, Park University, Seoul, Korea

Abstract

The purpose of this paper is to investigate supply air conditions and energy saving potentials of a dedicated outdoor air system (DOAS) applied to a patient room of health care facilities. Based on the current health care facilities design standards, it was assumed that four unit patient rooms are served by the three different HVAC systems; a constant air volume system(CAV) with fan coil unit(FCU), a variable air volume system (VAV), and a dedicated outdoor air system (DOAS) with fan coil unit (FCU). Control strategies and energy saving potentials of each system were modeled and estimated using the TRNSYS 16 energy simulation program. It was found that the DOAS+FCU system can reduce the fan energy consumption over 65% annually compared with the conventional CAV+FCU system. In addition, over 57.5% of annual cooling coil load can be reduced by use of DOAS+FCU system.

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주 요 어 : 외기전담시스템, 병원, 병실환기, 정풍량공조, 변풍량공조

Keywords : DOAS, Health care facilities, Patient room ventilation, CAV, VAV

1. 서  론

Corresponding Author

성 명 : 박설비, 한국대학교 부교수, 공학박사

전 화 : +82-2-2220-2370

E-mail : sbpark@park.ac.kr

우리나라의 병원 병동부에 사용되고 있는 공조시스템의 유형에 관해 조사한 기존문헌(우세진, 2000)에 의하면 조사대상 병원건물의 41.7%가 일반건물에 적용되고 있는 Cons- tant Air Volume (CAV)+Fan Coil Unit (FCU) 시스템에 의해 공조가 이루어지고 있고, 33.3%는 FCU만으로, 16.7%의 병원건물은 Variable Air Volume (VAV) +FCU 시스템을 통해 냉난방 및 환기가 이루어지고 있는 것으로 나타났다. 본 연구에서는  외기전담시스템 (Dedicated Outdoor Air System, DOAS)을 병원의 일반병동부에 적용하는 방안을 검토하였다.

2. 병원 HVAC 시스템 개요 및 에너지 시뮬레이션

병원건물에서의 적절한 환기공급은 다음의 몇 가지 중요한 문제들의 해결을 위해 매우 중요하다.

[eqn: OMEGA =tan ^{-1} LEFT ( {tan( beta )} over {cos( LEFT | A _{b} - PHI RIGHT | )} RIGHT )]	(1)

여기서, [eqn: OMEGA] : 태양프로파일각(°), [eqn: beta] : 태양고도각(°)

현재 국내의 경우 비교적 높는 청정도(class 2, 3)를 요구하는 실내에 온열환경조절을 위한 실내순환기기를 설치할 경우는 순환공기의 취출구 측에 고성능 필터를 장착하는 것을 전제로 설치를 허가하고 있다.

본 연구에서는 현행 우리나라 병원의 시설기준에 관한 법률에 의거 6인 환자가 거주할 수 있는 임의의 병실 4개를 설정하고, DOAS로 교체하여 DOAS+FCU로 운전할 경우의 연간 냉난방에너지 절감효과를 산정하였다.

Table 1. Results of linear regression fits of various broadband useful-to-detrimental sound ratio measures to STI values
Measure	R2
U50 (125-4000)	0.961
U50 (STI,500-4000)	0.953

3. 에너지성능 평가 결과

전체 냉방기간에 걸쳐 CAV+FCU 시스템이 가장 높은 냉방코일부하를 나타냈으며, DOAS+FCU 시스템이 가장 낮은 냉방코일부하를 보였다. DOAS+FCU 시스템의 냉방코일부하 절감효과는 여름철 냉방부하가 가장 높은 7월에 가장 컸는데, DOAS+FCU는 4850.5kWh, VAV가 11,472.6kWh의 냉방코일부하를 나타냈으며 CAV+FCU는 14,492.6kWh로 가장 높은 냉방코일부하를 나타내었다.

Figure 1. Calculated STI values versus mean frequency-weighted U50 values from 125 Hz to 4000 Hz for the 12 occupied classrooms

4. 결 론

본 연구를 통하여 병실에서의 DOAS를 이용한 중앙공급식 환기시스템의 기존 시스템에 대한 운전 에너지 절감효과를 정리하면 다음과 같다.

(1) 병원 병실의 DOAS+FCU시스템을 적용했을 경우 기존시스템 보다 적은 외기도입량을 적용할 수 있었으며, 이에 따른 팬 에너지 절감량이 기존의 CAV+FCU 시스템 대비 65%이며, VAV 시스템에 비해서도 43%의 팬에너지 절감율을 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

(2) DOAS+FCU시스템의 경우 기존의 CAV+FCU시스템에 비해 연간 냉방에너지 소비량을 53.5∼ 67%, VAV 시스템 대비 20∼36% 절감할 수 있을 것으로 생각된다.

후 기

이 논문은 2018년도 교육과학기술부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임

참 고 문 헌

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