엑세스플로어 일체형 복사난방패널의 난방성능 예측을 위한 열해석에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 복사난방시스템의 열성능 산정을 위한 기존 연구 및 기준과 복사난방시스템의 열성능 해석의 필요성에 대해 고찰하였다. 엑세스플로어 일체형 복사난방패널을 연구의 대상으로 삼아 기존의 열성능 해석법이 엑세스플로어 일체형 복사난방패널의 정상 및 비정상 상태 열성능 해석에 한계가 있음을 문제점으로 삼았다. 엑세스플로어 일체형 복사난방패널은 단면 형상이 배관 길이 방향으로 변화하는 유형의 시스템으로 기존 연구 및 기준에서 제시하고 있는 복사난방시스템의 대표 단면에 대해 간략계산 또는 수치해석을 이용한 방법을 적용하여 정상상태의 열성능을 해석하는 방법은 한계가 있다. 또한 복사시스템이 설치된 실을 간단히 모사하여 열적 거동을 예측하는 기존의 에너지 시뮬레이션을 이용하여 엑세스플로어 일체형 복사난방패널이 설치된 실의 정확한 비정상 열적 상태를 해석하기에 한계가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 엑세스플로어 일체형 복사난방시스템의 열성능 해석을 위한 3차원의 해석을 위한 최소단위 해석모델을 제안하였다. 제안된 최소단위의 해석모델은 패널 구성요소의 재료 및 형상을 반영한 제어체적 분할방법으로 분할되었으며 3차원 열해석 상용프로그램을 이용하여 분할방법의 적합성을 확인하였다. 분할된 3차원 최소단위 해석모델은 열성능 해석을 위해 열저항 네트워크 모델로 구현되었고 열평형 방정식을 만족시키는 유한체적법을 적용하여 수치해석을 하였다. 이후 제안한 해석법의 검증을 위해 정상상태의 열해석 상용프로그램을 통해 동일 경계조건과 입수조건에 따른 패널 상하부 표면온도를 비교하였다. 또한 실제 엑세스플로어 일체형 복사난방패널의 설계 시 활용될 수 있도록 제안된 해석법에 의해 계산된 결과 값을 실험의 결과 값과 비교하여 미지변수의 확인 및 검증을 하였다.