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철골 건축에서 에너지 및 열 개선(21)

출처: https://constructalia.arcelormittal.com/files/KINA26010ENN_002aadd4dee607cb8b70e8bac8ff70618a1.pdf

 

 

 

  (3) CRM

 

   

       WP1에서, CRM4 건물은 지방 정부의 “PEB 2.5.2” 도구로 시뮬레이션되었습니다. 이 소프트웨어는 간단한 에너지 모델(U-값과 요소의 표면만 요구)과 기하학적 모델의 두 가지 모델을 재공합니다(전체 디테일을 그릴 수 있음). 간단한 에너지 모델이 사용되었으며, 외피 및 열교(샌드위치패널 접합부)의 정확한 디테일은 모델링되지 않았습니다.

 

[기밀효과]

       두 가지 매개 변수인 기밀성과 단열이 고려되었습니다. CRM4 건물에 대해 13가지의 기밀성 값이 시뮬레이션되었습니다. 상기 그림에서 그 효과는 다소 선형적인 것으로 보입니다. 0.6vol/hn₅₀(패시브 건물 수준에서)은 난방 순 소비를 10% 줄입니다. 7.7vol/hn₅₀(벨기에 건물의 평균)10% 증가할 것입니다.

 

       CRM4 건물에 대해 5가지 유형의 단열 수준을 시뮬레이션했습니다.

 

[건물 외피 요소의 세부사항]

 

       CRM4의 단열 효과는 아래 그림에 나와있습니다. CRM4의 단열 수준은 K56 등급을 만족시키기 위해 계산되었습니다. K20 등급은 난방에서 55% 감소하지만 냉방에서는 54% 증가로 이어질 것입니다. 전체 소비량(난방+냉방)8% 감소합니다. 계산된 난방 수요(99kWh/m²)은 측정된 난방 소비(91kWh/m²)에 가깝지만 냉각 수요(75kWh/m²)가 약간 과대 평가(측정된 61kWh/m²)되었습니다. 실제로 K20의 총 소비량은 8% 이상 감소해야합니다.

[건물의 에너지소비에 대한 단열 수준의 영향]

 

       외피의 열관류율만 사용하여 낮은 K 값을 도달하기는 어려웠습니다. 예를 들어, K56 등급의 U-값은 K45 주택과 더 일치합니다. K20수준에 도달하기 위해 일부 비현실적인 값(U창문=0.4m²K)이 선택되었습니다. 한 가지 설명은 건물의 낮은 밀도(외피 표면의 부피 비율, V/At)이며 1.56m입니다. CRM4 건물은 넓은 안뜰로 설계되었습니다. K값은 밀도를 고려합니다. 따라서 CRM4 K 수준은 열악한 밀도로 인해 불이익을 받습니다. 개방형 안뜰 공간 대신 아트리움(보호 공간)으로 더 나은 밀도를 실현할 수 있습니다.

 

  (4) CTICM

 

       이 단원에서는 스틸 건물의 5가지 사례 중 하나에 대한 열 및 에너지 계산 결과를 WP1아래에서 CTICM에 의해 조사된 두 건물을 포함하여 제시하였습니다. CTICM은 건물 개조에 대한 최상의 재정적 이점을 평가하기 위해 이러한 건물에서 에너지효율 매개 변수 변형을 수행했습니다.

 

건물1: ‘Hall Clermont-Ferrand’: 5개 건물의 예를 들어 조사했습니다.

 

       건물의 열 성능은 초기 단계에서 평가한 다음, 열 성능을 개선하기 위해 다양한 해법으로 평가했습니다. 해법에는 외피의 더 높은 수준의 단열과 기밀성이 모두 포함됩니다. 건물의 열 성능(난방 요건 및 난방 소비)은 시각법TTH2005 소프트웨어로 계산합니다. 이 소프트웨어를 사용하면 Ubât. Uât-réf, Cep, Cep-réf, Tic Tic-réf 등의 일반 계수를 계산할 수 있습니다. 입력 계산 데이터는 다양한 벽, 열교 계수 및 HVC에 사용되는 장비에 대한 U-값입니다.

 

       건물은 프랑스에 위치하고 있으며 바닥 면적은 802m2입니다. 외부 길이: 49.75m, : 12.90m, 높이: 10.03m 및 부피 6,610m³입니다. 건물은 일반적으로 겨울 동안 난방됩니다. 이 건물은 15년되었으며, 중간 수준입니다.

[Clermont-Ferrand에 건물]

   ① 원래 건물: 콘크리크 외관 및 스틸 외장: 외관의 약 30%가 단열되지 않은 콘크리트로 열 손실이 높습니다. 스틸 기둥으로 인한 2D 열교는 약 0.6W/(m·K)입니다.

그림101 [원래 형태의 건물 에너지소비]

 

   ② 콘크리트 벽의 단열 개선이 제안되었습니다. 외부 단열재(XPS 100mm, λ=0.03W/(m·K) 및 석고로 고정된 외장입니다. 이 해법은 0.6W/(m·K)에 비해 약 99%(0.005W/(m·K))의 열교를 감소시킵니다. U-값은 약 90% 감소합니다.

 

 

[단열재로 인한 에너지소비의 잠재적인 이득]

[기밀성 향상으로 인한 에너지소비의 잠재적인 이득]

 

   (5) Arcelor Liége

 

       이 보고서는 PEB 요건에 비교하여 철강 센터의 에너지소비 매개 변수를 설명합니다. 두 번째 부분에서는 건물에 대한 매개변수 연구가 제공됩니다. 그리고 목표는 건물 에너지성능에 대한 기밀성 및 열 매개변수의 영향을 연구하는 것이었습니다.

 

       사무실 건물의 경우 PEB의 요구 사항은 다음과 같습니다.

 

    ⓐ 지면과 접촉하는 바닥의 벽 유형 및 Rmin에 따른 최대 U-

    ⓑ 전체 단열 수준 KK45로 제한됩니다.

    ⓒ 동등한 건물 기준 Ew와 비교하여 1차 에너지소비는 80으로 제한됩니다.

    ⓓ 인원 수와 방의 면적에 따라 최소 환기 공기 흐름.

 

       스틸 센터에 따르면 전체 단열 수준은 K42K45 한계보다 작지만 모든 PEB 요구 사항은 아닙니다. 외관의 외벽은 주로 단열된 유리와 스틸로 구성됩니다. 이 요소에 대한 요구 사항은 창문(Umax=2.5K/m²·K)과 외관(Umax=0.4K/m²·K)에 대한 요구 사항입니다. 따라서 외피 요소의 유형을 고려할 때 모호성이 있습니다.

 

       사무실 건물의 에너지효율 향상시키는 주요 매개변수를 강조하기 위해 PEB 모델을 사용하여 매개변수 연구를 수행하였습니다. 다음과 같은 매개 변수가 수정되었습니다: 벽의 U-, 조명, 외피의 기밀성, 외부 태양 음영, 환기시스템. 총 에너지소비는 970500kWh/a이며, 건물 사용의 이러한 측면에 따른 에너지 사용의 비율은 아래 그림과 같습니다.

 

[철강 센터에 사용된 총 에너지의 비율]

       최종 허용 가능한 결과가 나올 때까지 소비의 개선은 점진적으로 수행되었습니다. 아래 표를 참고합니다.

 

[철강 센터 건물에서 열 거동의 연속 개선]

      아래 그림은 벨기에에 위치한 상업용 건물의 매개변수 연구 결과를 요약한 것입니다. 이 사무실 건물의 총 에너지소비를 줄이는 매개변수는 본질적으로 조명입니다. 보다 자세한 분석 결과 조명 및 열 저항(U-)은 비주거 건물의 총 에너지소비를 개선하는 주요 항목입니다. 이 유형의 건물에서는 기밀성이 덜 중요합니다.

 

[다양한 대책을 갖춘 철강 센터 건물의 에너지소비]