●건물의 에너지 절약을 위한건축환경, 설비기술R E P O R T과목명담당교수학과명학번이름차 례01 passive 기술02 passive house-삼중유리창-태양열 집열장치-환기장치03 외단열 system04 이중외피01 passive 기술에너지 절약 설계는 크게 Passive 기술을 통해 에너지 절약을 계획하는Site Design과Building Design 단계가 있다.Passive 기술은 기후조건, 대지조건 등을 고려하여 최적의 건물 형태, 배치, 공간 구성, 외피등을 계획하여 요구 부하량이 작은 건물을 계획하는 것이 목표가 된다.Active 기술은 Passive 기술을 통해 절감된 건축물 부하를 바탕으로 에너지 절약형설비시스템, 신재생 에너지 등을 이용하여 초저에너지 건축물을 달성할 수 있도록 계획하고있다.다음은 태양일사를 조절하여 실내 빛환경을 쾌적하게 유지하면서 조명전력과 건축물의냉난방부하를 동시에 저감할 수 있는 기술이다.선큰, 광덕트, 고층창, 조경 등을 이용하여 조명부하를 자연환기와 채광계획을 나타내고있다. 지하공간의 천창과 드라이에리어를 통한 자연환기와 채광계획을 나타내고 있다.옥상녹화와 건축차양을 통해 냉·난방 부하 감소와 일사 차단효과를 나타내고 있다.광선반과 벽면 녹화를 통해 냉난방 부하 감소와 함께 자연채광 효과를 기대 할 수 있다.건축 외피 계획을 통해 냉난방 부하와 일사부하 절감효과를 나타낸 것이다. 개폐 가능한 창 면적을 확보하여 중간기 외기냉방과 평상시 자연환기 성능을 기대할 수 있으며, 동서향에 수직루버를 설치하여 과다한 일사의 유입을 제어한다.02 passive house – 삼중유리창삼중유리창이 장치는 단순하게 환풍기만 붙어 있는 것이 아니다. 여기에는 들어오는 공기와 나가는 공기가 열교환기를 통해 접촉해서 열회수가 이루어지도록 되어 있다. 들어오는 공기가 건물에서 나오는 공기로부터 열을 전해 받아 어느 정도 데워진 상태에서 집안으로 공급되는 것이다. 열교환기 속으로 들어오는 공기도 영하의 아주 차가운 상태로 들어오지도 않는다. 열관류율, 방음 및 차폐 등의 요구 성능을 충족하고 실내·외 간의 불필요한 열전달을 제어 하도록 설계되어 있다. 영하의 공기가 들어오면 열교환기 속에서 나가는 공기 속의 수분이 응축하여 결로현상이 생긴다. 이것은 교환기를 상하게 만드는데, 이를 피하는 방법은 바깥의 차가운 공기를 먼저 땅 속에 묻혀진 관을 통과시켜서 땅속 온도와 비슷한 섭씨 7도 정도로 데우는 것이다. 패시브 하우스에는 보통 이러한 지하 공기관이 설비되어 있다.고기능 창호의 삼중유리는 열관류율, 방음 및 차폐 등의 요구 성능을 충족하고 실내·외 간의 불필요한 열전달을 제어 하도록 설계되어 있다.-태양열 집열장치건축물에서 사용하는 열에너지의 양이 전체 에너지 사용량 중에서 차지하는 비율은 꽤 높다.그런데 태양에너지를 적절하게 받아들이도록 건물을 설계하면 에너지 사용량을 크게 줄일 수 있다.태양열 집열장치를 설치해서 건물을 난방하거나 온수를 만들지 않고 건물의 설계만으로 태양에너지를받아들이는 것을 자연형 태양에너지 이용이라고 부른다. 이러한 이용기술은 이미 검증되어 있고,많은 건물이 자연형으로 설계되어 조명과 내부 열에 태양에너지를 이용하고 있다.빛이 비칠 때 채광창을 통해서 빛을 받아들여 전기조명이 필요없도록 설계하면 전기를 불필요하게소비할 필요가 없고, 단열을 적절하게 한 상태에서 건물 안으로 들어온 태양에너지를 가능한 한 많이축적할 수 있도록 건축하면 건물 내부에서 난방에 필요한 열이 크게 줄어든다. 열의 축적은 커다란단열창을 통해서 태양에너지를 받아 집열 능력이 뛰어난 벽체나 바닥재가 이 열을 흡수하도록 하는방식, 벽 자체의 단열재를 투명한 플라스틱이나 유리로 만든 것을 사용해서 벽에 태양에너지가 직접흡수되도록 하는 방식 등 여러 가지가 나와 있고 실행되고 있다.-환기장치패시브하우스 환기장치패시브 하우스는 냉방을 할 필요가 거의 없다. 단열재가 여름의 뜨거운 햇빛이 안으로 들어오는 것을 막아주기 때문이다. 콘크리트 집은 단열재를 수십 센티미터 덮지 않으면 더운 여름에는 냉방장치를 계속 돌려야만 내부 온도를 사람이 견딜 만한 정도로 낮출 수 있다. 콘크리트가 햇빛을 받아 뜨거워지면 복사되는 열이 내부를 밤에까지 뜨겁게 만들기 때문이다. 그런데 두터운 단열재는 햇빛의 열이 단열재 안쪽의 콘크리트까지 뚫고 들어가는 것을 막아준다. 벽에서 나오는 복사열을 막아주는 것이다. 이런 건물에서는 냉방이 필요없다. 창문을 열어서 공기가 통하도록 하거나 천장에 붙은 선풍기로 충분히 시원하게 만들 수 있기 때문이다.패시브 하우스에서 단열을 철저하게 한다고 해서 건축비가 다른 건물에 비해 많이 드는 것도 아니다. 물론 처음에는 건축재료를 구하기가 어려웠고 건축가도 경험이 부족했기 때문에 건축비가 많이 들었다. 그러나 지금은 건축재 료도 표준화되었고 노하우도 쌓여서 건축비는 보통 건물보다 높아야 10% 정도 높을 뿐이다. 패시브 하우스를 지을 때는 단열재나 환기장치 등에는 비용이 더 든다. 그러나 난방장치 같은 데에는 비용이 들어가지 않는다. 이러한 것이 상쇄되어서 건축비가 많이 들지 않는 것이다03 외단열 system외단열 system의 경우 단열재를 건축 외부에 설치하는 것을 말한다. 내단열 system의 경우 구조체 나 덕트 등에 의해 실외로 열손실이 되는 열교가 상당히 잘 발생된다. 외단열을 설치했을 시에는 내단열에서 발생 가능한 열교를 근원적으로 차단할 수 있다. 열교는 간단히 말해 열적 통로로 열 손실이 일어나는 곳이다. 그렇기 때문에 열교 발생 차단은 열 환경 조절에서 주요 과제 중 하나 이다. 무엇보다도 콘크리트 벽체 등의 축열재가 단열재 내측에 위치하므로 난방열 축열에 의한 난방 효율 향상이 가능하다. 외단열의 종류로는 습식시스템, 건식시스템, 통기 식 시스템이 있다.유럽의 경우 외단열 시공이 국내보다 활발하다. 이 같은 이유는 국외의 경우 국내와 달리 주거형식이 저층의 주택이기 때문이다. 외단열의 경우 밖에서 시공을 해야 하기 때문에 고층건물일 경우 시공이 어려울 뿐만 아니라 시공비용이 비싸다. 공사 단가가 비쌈에도 불구하고 최근 기술의 발전으로 대규모 병영시설에 외 단열을 도입 , 국외의 경우 고층건물에 외단열로 시공되는 사례가 증가되고 있는 등 수요가 증가하고 있다. 앞으로 고층건물에도 쉽게 외단열 system을 적용 할 수 있는 시공기법의 발전 및 이를 도와줄 가설도구 개발 등이 이루어진다면 충분히 아파트가 많은 국내에서도 외단열 system적용 사례가 늘어 날 것으로 기대 된다.04 이중외피(double glazing)개념이중외피란 이중 외피시스템이 적용, 태양열이 이중별 사이의 공기를 데워 겨울에는 열적 버퍼를 형성하여 난방부하를 절감하고 여름철에는 중공층에 외기를 도입해 냉방부하를 절감해준다.종류특징적용효과•겨울철 열적 버퍼를 형성하여 난방 부하 절감•여름철 중공층에 외기 도입에 의한 냉방 부하 절감•외부로부터 소음을 차단하는 스크린 효과Double glazing(이중외피) 대표 사례 –코오롱 건설기술 연구소코오롱건설기술연구소에는 지열 냉난방 및 태양광 발전 등 대체 에너지가 적용됐으며 각종 Passivesystem이 적용 되어 있는 환경 친화적인 건물이다. 건교부와 한경부가 공동으로 운영하는친환경건축물 인증제도는 토지이용 및 교통 에너지자원 및 환경분야 생태환경 실내환경 등4개부분 40개 항목을 평가하는 것으로 100점 만점에 코오롱 건설 기술연구소는91.2 점의 높은 점수를 받아 최우수 친환경건축물 본 인증을 받았다.
급수설비 기초내용 조사압력의 단위에서 표준기압이란? 2 1 2 3 4 5 밀도, 비중량 , 비체적 , 비중은 무엇인가? SI단위계란? 연속의 법칙이란? 베르누이의 정리란?01 SI단위계란? SI 는 국제 단위계 (International System of Units) 를 줄인말로 상이한 성질들을 측정하는데 사용되는 표준단위를 규정한다 . 기본 단위는 국제도량형위원회 (CIPM) 에서 긴밀히 검토한 끝에 총 7 개를 설정했고 , 1954 년 제 10 회 국제도량형총회 (CGPM) 에서 채택했다 . 현재 전 세계 대부분의 나라에서 합법적으로 사용할 수 있으며 , 많은 나라에서 의무적으로 쓰고 있다 . 하지만 일부 국가는 아직도 전통 단위계를 섞어 쓰고 있다 . 2018년 11월 프랑스 베르사유에서 열린 제26차 국제도량형총회 (CGPM)에서 질량의 단위인 킬로그램 (㎏), 전류의 단위인 암페어 (A), 온도의 단위인 켈빈 (K), 물질량의 단위인 몰 (mol)의 재정의 가 의결되었다 . 이에 따라 우리나라 도 2019년 5월 20일 0시부터 국제단위계(SI)의 바뀐 정의가 공식 시행 되었 다 . 산업통상자원부 국가기술표준원은 한국도 ‘국가표준기본법 시행령 일부개정령안 ’이 이날 공포·시행되면서 이를 따르게 됐다고 밝혔다 . 한꺼번에 4개 단위의 정의가 바뀌는 것은 역사상 처음 이 다 . 이번 재정의로 앞서 재정의됐던 시간 (s, 초)과 길이 (m, 미터), 광도 (cd, 칸델라 ) 를 포함한 7개 기본단위 모두가 불변의 속성 을 갖게 되 었 다 . 국제 단위계 (SI)01 SI단위계란? SI 단위는 기본단위 와 유도단위 의 두 가지로 분류 된 다 . 국제도량형총회는 국제관계, 교육, 과학적 연구활동에 있어서 실용적이고 범세계적인 단일 단위체계가 갖는 이점을 고려하여 , 독립적 차원을 가지는 것으로 간주되는 7개의 명확하게 정의된 단위들을 기본단위 로 삼기로 했다. 이것이 길이 의 단위인 미터(m), 질량 의 단위인 킬로그램(㎏), 시간 의 단위인 초(s 단 하나 의 SI 단위 만을 가진다 는 것 이 다 . SI 단위의 두 가지 분류01 SI단위계란? SI 기본단위 1. 길이 의 단위는 미터 이 다 . 1983년에 1 미터는 빛이 진공에서 1/299 792 458 초 동안 진행한 경로의 길이 로 정의되었다 . 이로서 불확도가 0인 정확한 값이 되었고, 그 대신 미터의 정의가 빛의 속력에 바탕을 두게 되었다 . 2. 질량 의 단위는 킬로그램 이 다 . 2018년에 1 킬로그램은 플랑크 상수 h가 6.626 070 15 x 10 -34 kg m 2 s -1 이 되도록 정의 되었다 . 킬로그램의 기준은 키블저울이 주도하고 있다 . 키블저울의 원리는 중력가속도, 코일의 이동속도와 관련이 있다 . 이렇게 측정한 질량은 플랑크 상수에 비례하는 양이 된 다 . 이러한 과정을 통해서 1 킬로그램의 질량을 나타낼 수 있을 것으로 예상되고 있다 . 3. 시간 의 단위는 초 이 다 . 1967년에 1 초는 세슘 -133 원자의 바닥상태에 있는 두 초미세 준위 사이의 전이에 대응하는 복사선의 9 192 631 770 주기의 지속시간 으로 정의되었다 . 4. 전류 의 단위는 암페어 이 다 . 1948년에 1 암페어는 무한히 길고 무시할 수 있을 만큼 작은 원형 단면적을 가진 두 개의 평행한 직선 도체가 진공 중에서 1 미터 간격으로 유지될 때, 두 도체 사이에 매 미터당 2 x 10 -7 뉴턴의 힘을 생기게 하는 일정한 전류 로 정의되었다 . 5. 온도 의 단위는 켈빈 이 다 . 2018년에 1 켈빈은 볼츠만 상수 k가 1.380 649 x 10 -23 kg m 2 s -2 K -1 이 되도록 정의 되었다 . 6. 물질양 의 단위는 몰 이 다 . 2018년에 1 몰은 6.022 140 76 x 10 23 개의 구성요소를 포함하는 것 으로 정의되었다 . 7. 광도 의 단위는 칸델라 이 다 . 1979년에 1 칸델라는 진동수 540 x 10 12 헤르츠인 단색광을 방출하는 광원의 복사도가 어떤 주어진 방향으로 는 SI 유도단위 특별한 명칭과 기호를 가진 SI 유도단위 이중 라디안과 스테라디안은 순전히 기하학적으로 정의된 단위로서 정의는 다음과 같다 . 라디안 은 한 원의 원둘레에서 그 원의 반지름과 같은 길이의 호를 자르는 두 반지름 사이의 평면각 이다 . 예를 들어 직각은 π/2 rad 가 되는데 , 이는 원의 둘레가 반지름의 2π 배이고 , 직각은 그 1/4이기 때문 이 다 . 스테라디안 은 한 공의 표면에서 그 공의 반지름의 제곱과 같은 넓이의 표면을 자르고 그 꼭지점이 공의 중심에 있는 입체각이다 . 공의 전표면적은 반지름 제곱의 4π 배이므로 전체 공의 입체각은 4π sr이 된 다 . 유도단위에는 이외에도 점성도, 힘의 모멘트, 표면장력, 각속도, 각가속도 , 열속밀도 , 열용량 , 비열용량, 비에너지 , 열전도도, 에너지 밀도, 전기장의 세기, 전하밀도, 전기선속밀도 , 유전율 , 투자율, 몰에너지 , 몰엔트로피 , 조사선량, 복사도, 복사휘도 등이 있다 .02 압력의 단위에서 표준기압이란? 압력 : 단위 면적에 가해지는 힘의 크기 국제단위계 (SI) 에서 압력의 단위를 Pa( 파스칼 ) 을 사용하기로 약속 1Pa 는 1㎡ 의 면적에 1N( 뉴턴 ) 의 힘이 가해지는 압력 예전에 기상대에서 날씨를 예보할 때 mbar 를 사용하다가 지금은 hPa 를 사용한다 . 단위는 바뀌었지만 , 그 크기는 다르지 않으므로 별 문제가 없었다 . 지구의 대기는 위치마다 시시각각 압력이 달라지는데 표준기압 ( 지구의 평균대기압 ) 은 101,325Pa 이고 , 이를 1atm( 아텀 ) 이라 한다 . 1 표준기압 =1atm=760mmHg=10.33mAq=1.033kg/cm 2 =101,325Pa =1,013.25hPa(mbar) =101,325kPa =0.101325Mpa =1.01325bar03 밀도, 비중량 , 비체적 , 비중은 무엇인가? 유체는 압축성을 가지므로 공간을 차지하고 있는 유체입자의 수가 얼마가 되냐를 나타낸 척도가 필요하다. 이러한 척도를 수치로 당 중량 을 의미한다. 지구상의 모든 물질은 중력이 작용하기 때문에 실제 문제에서는 밀도보다 비중량을 적용해야 하는 경우가 더 많다. 비중량을 나타내는 기호는 γ(gamma)이다.03 밀도, 비중량 , 비체적 , 비중은 무엇인가? 4 . 비중(specific gravity) 섭씨 4도의 물의 비중량에 대한 물질의 비중량의 비. 비(ratio)는 분수이므로 분모와 분자의 중력가속도가 소거되어서 물의 밀도에 대한 물질의 밀도의 비가 된다. 비중을 나타내는 기호는 S이다. 단위가 없는 무차원 수이다. 물의 비중량은 1기압 섭씨 4도일때 1000kgf/m3이다 . 여기서 , G 는 비중이며 무차원이다 . γ 는 물체의 단위중량 , γ 0 은 물의 단위중량이다 . 물의 비중 G w ≈ 1 이다 . 3 . 비체적 (specific volume ) – 단위 질량당 체적 압축성을 갖는 기체에서 주로 사용되는 물리량으로 밀도의 역수 이다. 즉 단위 질량 당 체적(부피) 을 의미하며 다음과 같이 표현한다 .04 연속의 법칙이란? 연속의 법칙 은 어느 관 속에서 정상흐름을 가진 유체가 일정한 시간동안 흐르는 유량은 일정하다 는 것이다 . Q = r 1 A 1 V 1 = r 2 ㆍ A 2 ㆍ V 2 = 일정 비압축성 유체이면 체적 유량도 일정 . r 1 = r 2 Q = A 1 V 1 = A 2 V 2 = 일정 A : 관 면의 면적 γ : 유체의 비중량 v : 유속04 연속의 법칙이란? 유체가 흐는 속도를 표시하는 방법으로는 체적유량, 질량유량, 중량유량의 방법이 있 다. 체적유량 Q[m 3 /s]은 단위시간당 단면을 통과하는 유체의 체적, 질량유량 q m [kg/s] 은 단위시간당 단면을 통과하는 유체의 질량, q w [N/s] 은 단위시간당 단면을 통과하는 유체의 중량을 나타낸 것 이다 . 속도를 v[m/s], 단면적을 A[m 2 ], 유체의 밀도 ρ[kg/m 3 ], 유체의 비중량 γ[kN/m 3 , kgf/m 3 ]라고 할 때 다음과 같이 유량을 정의할 수 있다. 체적유량 적이 작아져 유속이 커지기 때문 이 다. 유량이 일정하기 때문에 유속이 커진다고 해서 물이 더 많이 흘러나오는 것은 아 니 다.05 베르누이의 정리 란 ? 유체의 에너지에는 다음의 세 가지가 있다. 이러한 세 가지 에너지의 총합은 흐름의 상태에 따라 일정하게 보존 된 다. 이것을 베르누이의 정리라고 한 다 . (1) 압력에너지 W(압력에 따른 에너지) 질량 m[kg], 밀도 ρ[kg/m 3 ]인 유체가 압력 p[Pa] 로 용기에 밀폐되어 있을 때 압력에너지 W는 다음의 식으로 나타낼 수 있다 . (2) 운동에너지 E k (속도에 따른 에너지) 질량m[kg]인 유체가 속도 v[m/s] 로 운동하고 있을 때 운동에너지 E k 는 다음의 식으로 나타낼 수 있 다 . 압력에너지는 음료수 캔에 압축 공기를 넣는 것을 상상해 보면 캔에 공기를 압축해서 넣는 동안 외견상 변화는 보이지는 않 는 다. 그러나 용기안의 밀폐된 압축공기는 압력에너지를 가지게 되며 용기를 열면 압축공기가 일을 할 수 있게 된 다.05 베르누이의 정리 란 ? (3) 위치에너지 E p (기준면으로부터의 높이에 따른 에너지) 기준면으로부터 높이 z[m]에 있는 질량 m[kg] 인 유체의 위치에너지 E p 는 중력가속도를 g[m/s 2 ]라고 할 때 다음의 식으로 나타낼 수 있다 . 다음으로 3가지 에너지의 식을 모두 사용하여 베르누이의 정리를 정리해 보면 에너지의 총합은 일정하게 보존되므로 다음의 식과 같이 나타낼 수 있다. 위의 식을 질량 m으로 나눈 형태로 정리하게 되면 , 각각의 에너지를 비 압력에너지, 비 운동에너지, 비 위치에너지라고 하고 이것을 합산한 것을 비 전에너지라고 한다 . 유체의 질량이 이동중 변하는 일은 없기 때문에 에너지의 식으로 간결하게 나타낼 수 있다.05 베르누이의 정리 란 ? 위의 식은 정상류에서 단위질량당 유체가 가진 에너지의 총량인 비(比)전 에너지는 항상 일정하다는 것을 나타내고 있다. 위의 식을 다시 g[m/s 2 ] 으로 나누게 되면 에너지를 높이의 척도로 표현할w}
건물의 에너지 절약을 위한 건축환경, 건축설비 기술
건축, 건설분야에서의 BIM 적용사례 조사
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