R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201717CTAP-C114863-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 바닥복사난방 시스템의 에너지 절약 제어를 위한 환경 센서기반 재실 인식 기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2016-10-24 ~ 2018-12-23 | |||||
| 연구책임자 | 이규남 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
6명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
15명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 50,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 50,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 70,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 70,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 부경대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ 주거건물의 난방 에너지절약을 위한 제어기술 개발로서, 현재 난방에너지 절약은 대부분 거주자의 개별적인 조절 행위 (밸브 잠금, 외출 설정 등)에 의해서 이루어지고 있는데, 이는 거주자의 불편을 초래하거나, 설정오류로 인한 불쾌적 또는 에너지 낭비로 이어질 수 있음에 착안 ○ 이러한 관점에서 거주자 재실을 인식하고, 건물 및 복사난방시스템의 열적 특성을 고려하여 자동으로 난방을 제어할 수 있는 시스템이 필요 ○ 이를 위해 본 연구에서는 주거건물에서 거주자의 재실에 따른 환경변수(온습도, CO2 농도 등) 변화추이를 일정 기간 센싱하여 재실여부와 환경변수간 상관성을 도출하고, 이를 근거로 복사난방시스템의 운전 및 정지 시점, 셋백 (set-back) 온도를 제어하는 기초 기술을 개발하고자 함 ○ 비재실기간동안 불필요한 난방을 방지하고 초기 기동시 과도 열량공급을 방지하여 난방에너지를 20% 절감하고, 재실자 맞춤형의 쾌적 수준을 제공 [최종목표] 기존의 재실 추적방법은 주로 PIR 등 재실센서를 이용하는 것이나, 본 연구에서는 주거건물에서 실용적으로 활용될 수 있는 실내환경 센서를 이용하여 재실인식 기초 기술을 개발하고, 이를 복사난방시스템의 제어에 적용하는 것이 최종목표이며, 아래와 같은 세부목표로 구성됨 1. 재실인식 정확도 70% (실제 재실여부 대비) - 복사난방시스템의 정지/기동 시점 결정에 필요한 재실 시간 추정의 정확도는 실제 재실 스케쥴과 비교하여 70%의 정확도를 확보하도록 함 2. 난방에너지 20% 절감 (거주자 on/off 대비) - 거주자에 의한 수동 on/off에 비교하여, 기동정지제어 및 셋백제어의 조합을 통해 20%의 에너지 절감량을 확보 3. 재실기간 쾌적도 90% 확보 (PMV 0.5~+0.5 기준) - 비재실시간의 불필요한 난방을 방지하고, 재실시간대 쾌적도를 ISO 7730기준의 Category B 수준으로 유지 [연구내용 및 범위] 본 연구의 내용은 환경센서를 이용한 재실인식 기술 개발 및 난방제어에의 활용, 그 범위는 주거건물의 복사난방시스템을 대상으로 하며, 세부적인 연구 내용 및 범위는 아래와 같음 1. 환경변수와 거주자 재실 간 상관성 규명 거주자가 실제로 거주하는 주거건물을 대상으로, 동절기 일정기간 동안 실내환경을 측정하고 주요 환경 변수의 변화추이를 분석하여 재실인식 방법 도출 (1) 기초 자료 및 기존 연구 조사 - 재실 추적 방법, 거주자 재실에 의한 실내오염물질/환경 변수 변화 관련 연구 (2) 실거주 주택의 실내환경 측정 분석 - 표준적인 주거 건물 유형 선정 및 현장 확보 - 주거 건물의 실내환경 측정을 통한 온습도, CO2 변화 추이 분석 (3) 재실 인식 방법 도출 - 실내환경 변수와 거주자 재실간 상관성 분석을 통해 재실 인식에 적합한 환경 변수 선정 - 실내환경 변수 변화를 응용한 재실 추정 방법 도출 - 실내환경 변수간의 상관성 분석을 통해 재실 인식 방법 보완 - 거주자 설문 또는 PIR 센서를 이용하여 측정 당시 실제 재실 스케쥴을 파악하고, 이를 추정된 재실 스케쥴과 비교하여 정확도 검증 (4) 연구 결과 정리 및 활용 - 재실 인식 및 제어 활용 가능성 확인 - 제어 알고리즘 탑재 방안 검토 - 논문 및 특허 출원 2. 재실인식 복사난방시스템 제어전략 도출 및 평가 환경센서에 기반한 재실인식 결과에 기반하여, 재실기간 중 열쾌적성을 확보하고 난방 에너지를 저감하기 위한 복사난방시스템의 제어전략을 구성하고, 시뮬레이션을 통해 쾌적성 및 에너지 소비량 분석 (1) 기초 자료 및 기존 연구 조사 - 복사난방시스템 제어기술, 시스템 및 제어알고리즘 모델링 연구 등 (2) 재실인식 복사난방시스템 제어 전략 도출 - 인식된 재실패턴에 대응 가능한 난방 기동·정지 시점 및 온수온도 제어 전략 도출 - 기동정지 시점, 셋백온도 설정을 위한 복사난방시스템의 설정온도 도달 시간 영향인자 분석 - 복사난방 시스템의 열적지연 효과, 외기온 변동 등을 고려한 온수온도 및 유량 제어 전략 수립 (3) 제어 전략 평가 및 보완 - 해석대상 표준 주거 모델 정립 및 에너지 소비량 평가를 위한 복사난방시스템 모델 구성 - 건물 에너지 시뮬레이션(TRNSYS 또는 에너지플러스)을 통해 에너지 절감 및 쾌적성 검토 단계까지 진행 - 시뮬레이션 결과에 기반한 제어 전략 보완 방안 수립 (4) 연구 결과 정리 및 활용 - 논문 및 특허 출원 - 향후 실용화, 제품화를 위한 수정사항 도출 - 후속 연구 기획 |
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| 색인어 | 한글 | 복사난방시스템 | 재실인식 | 난방에너지 | 열쾌적 | 제어 |
| 영문 | radiant heating system | occupancy detection | heating energy | thermal comfort | control | |
| 최종보고서 | [붙임1]_연구개발_최종보고서-요약서-수정제출본(제출문스캔).pdf | |||||