'2007 í™˜ê²½ì¡°ì ˆì‹œìŠ¤í œ 강의계획서

학정번호 1230-3-3550-01‘2007환경조절시스템강의계획서이수구분 전선 학점 3목 4,5 교시담당교수 이현우 연구실 참빛관 1001호, 5193강의내용외부환경조건이 인간의 생활조건에 항상 적합한 지역은지구상에 어느 곳에도 존재하지 않는다. 부적합한외부환경조건을 쾌적한 실내환경조건으로 조절하는자연형조절과 설비형조절의 기법을 습득하고 이의 건축적표현을 이해한다.평가비율중간시험 30% 기말시험 과제물 50% 출석점수 10% 수업태도 10%교재명(주) 환경조절시스템, 강의노트(부) The Architectural Expression of Environmental Control Syatem

‘2007환경조절시스템강의계획서주간강의정보1주내용수강신청과목소개환경조절시스템, 강의진행, 평가방법, 교재 등2주내용자연형 조절과 설비형 조절, 설비형조절시스템의 요소환경조절시스템의 건축적 표현의 예3주내용환경조절시스템의 실례 1환경조절시스템의 실례 2

‘2007환경조절시스템강의계획서4주내용주간강의정보환경조절시스템의 실례 3환경조절시스템의 실례 45주내용환경조절시스템의 실례 5환경조절시스템의 실례 66주내용환경조절시스템의 실례 7환경조절시스템의 실례 8

‘2007환경조절시스템강의계획서7주내용주간강의정보환경조절시스템의 실례 9환경조절시스템의 실례 108주내용견학: 한국에너지기술연구원(대전)4/209주내용환경조절시스템의 실례 학생조사 발표 1환경조절시스템의 실례 학생조사 발표 2

‘2007환경조절시스템강의계획서주간강의정보환경조절시스템의 실례 학생조사발표310주 내용환경조절시스템의 실례 학생조사발표 4환경조절시스템의 실례 학생조사발표 511주 내용환경조절시스템의 실례 학생조사발표 612주 내용환경조절시스템의 실례 학생조사발표 7환경조절시스템의 실례 학생조사발표 8

‘2007환경조절시스템강의계획서주간강의정보환경조절시스템의 실례 학생조사발표 913주 내용환경조절시스템의 실례 학생조사발표 1014주 내용환경조절시스템의 실례 학생조사발표 11환경조절시스템의 실례 학생조사발표 1215주 내용환경조절시스템의 실례 학생조사 발표 13환경조절시스템의 실례 학생조사 발표 14

‘2007환경조절시스템강의계획서주간강의정보환경조절시스템의 실례 학생조사 발표 1516주 내용환경조절시스템의 실례 학생조사 발표 16

환경 조절의 방법쾌적한환경 제공건축물환경 조절건축적 방법Passive Control설비적 방법Active Control

자연형조절 영역(passive control area) vs설비형조절영역(active control area)건물생체기후도

건축환경의의 조절자연형 조절 (passive Control)기계적 장장치의의 도움움없이이 건축계획, 외피계획 등을을 통한 자연적 조절방법건물 : Climatic Filter (열, 빛, 음음)설비형 조절 (Active Control)에너지를 사용하여 기계적 방법으으로실내 환경을을 제어외부의의 기후조건 무관유유지관리 : 에너지 투입입자연형 조절과 설비형 조절의의 관계외기조건 - 쾌적조건 = 필요한 조절필요한 조절(기후) – Passive Control =Active Control

여름건축환경의의 조절■자 연형 조 절겨울전통(passive control) 전: 건축의건축의처마처마

1.5 환경친화건축1.5.1 환경친화건축(Sustainable Architecture)의의 필요성20세기의의 대량생산과 소비지구 자원원 고갈엄청난 양의의 폐기물 : 공기, 물, 토양 오염지구환경 위위협지구 온난화 현상 : 인인간의의 생활과 생태계에 미치는 영향 막대해수면의의 상승화석에너지 소비는 급증대기 배출 이이산화탄소연간 삭감비가 1%이이면 환경 부담을을 반으으로 줄이이는데69년의의 시간이이 걸림.이이산화탄소를 배출하는 시설의의 숫자는 매년 계속적으으로증가하고 있있으으며 환경부담은은 계속 증가할 수밖에 없음음.환경부담의의 삭감을을 위위해서는 기술의의 혁신과 강력한사회경제적인인 변화가 필요연간 환경부하의의 삭감비에 의의하여환경에 미치는 환경부담 수준

1.5 환경친화건축환경건축, 생태건축, 환경친화건축, 친환경건축생태학(Ecology)의의 어원원유유기적 환경과 무기적 환경과의의 상호작용에 관한 학문생태건축의의 정의의재생가능한 자연순응응적 재료의의 사용자연과 조화를 이이루는 건축환경친화적이이고 에너지 효율율적 건축환경 조성친환경건축의의 정의의자연에 합일일하는 계절친화적 건축생태적 삶으으로의의 복귀인인간/환경적이이며 조화된 삶

1.5 환경친화건축1.5.2 환경친화건축의의 필수요소주거 및 상업 건물부문 에너지 소비(선진국의의 경우우)전체 에너지 소비 중 40 % 이이상Co 2 소비 36 %건물 에너지 소비의의 3가지 주요 형태실내공조(냉난방 및 환기)실내조명conveyance(사람, 물건, 공기 물의의 수송)환경영향의의 구성비사무소 건물의의 유유지 관리를 위위한에너지소비 구성비

1.5 환경친화건축환경영향에 관한 정량적 평가 지표 : 이이산화탄소의의 생애 배출량(Life Cycle CO 2: LCCO 2)설계단계에서부터 해체와 폐기단계에 이이르기까지건물의의 생애동안 이이산화탄소의의 체적배출량 - 건물의의 환경영향 지표건물 유유지 위위해 소비되는 에너지에서 방출, 건설 및 해체 시 방출LCCO 2삭감의의 중요한 요소1. 건물운운용 에너지 절약2. 건물의의 수명 연장장3. 자연친화적 재료의의 사용건물유유지에 사용되는 에너지를 연간 반으으로줄이이면 연간 LCCO 2 의의 방출을을 30% 가량줄이이며, 건물의의 수명을을 35년에서 100년까지연장장할 경우우 연간 LCCO 2 의의 방출을을 40%까지 줄이이고, 재활용 재료의의 사용으으로 연간LCCO 2 의의 방출을을 50%까지 줄일일 수 있있음음LCCO 2 방출량의의 환경친화요소별 삭감비

1.5 환경친화건축1.5.3 토속건축의의 환경친화적 교훈토속건축 : 자연과의의 융융화자연과 밀접하게 접촉최소한의의 에너지 소비로 쾌적함 유유지지역의의 기후조건에 적응응환경부하 최소화, 자연에너지 이이용재생가능하며 지역에서 얻기 쉬운운 재료자연과 조화를 이이룬 건축물대지와 지역기후 반영한 표현과 형태매우우 쾌적한 거리와 도시 연출자연형 설계기법을을 통하여 균형 있있는 쾌적한 환경에 이이르도록 설계

Ice CapsPolar climateThe Ice Blocks Used for IglooInsulation - Igloo Temperature

Tundra / TaigaThe Yurt, GerArctic climateVentilation by a Sectionof Hollow Whale Vertebra

MountainsCold, wet or dry climateStone Building in Val VerzascaSymbiotic Structures forHumans and Animals

Continental ClimateCold and warm summersEuropean Patchwork HouseDwellings below Ground

Marine West-coastal ClimateA warm, temperate environmentRoof for ProtectionDense Urban Structure

Mediterranean ClimateClose to ideal conditionsAtrium House

Subtropical ClimateWarm, humid settingsScreens and Sliding Doors

Rain-forestsTropical placesAerodynamics for Survival

SavannasWarm, wet environmentsBasic Structures for a Basic Task

SteppesHot, dry climateWind Catchers

DesertsThe hottest and driest of placeWind CatchersAdobe Houses

기후 구분 한국의의 기후구분과 건축한대지방 외통집한대지방 겹집서해안 민가 양통집중부지방 곱은은자집제주도 겹집

자연형 디자인인 원원리PASSIVE design principles전통건축에서의의 자연형 디자인인 원원리 배치계획 평면계획 일일사 및 일일조계획사례 투막집 (이이중외피구조) 장장경각 (통풍계획)

자연형 디자인인 원원리후정에Layout 의의한 실외 plan 기류현상지열상승부(마당)후정후정: 상록수 식재 압력차에 의의한 기류의의 순환마당: 노출에 의의한 지열상승

자연형 디자인인 원원리처마(Eaves)에 Daylight 의의한and 계절별Shading일일사조절 효과여름철의의 태양고도63.5。겨울울철의의 태양고도40。처마의의 수직음음영각 ( 장장경각 )

자연형 디자인인 원원리Double-envelope투막집 (울울릉도)투명재료 사용(우우데기)투막집의의이이중외피구조척담온돌현대건축물의의이이중외피구조부엌에서 발생된 더운운 공기의의 순환에 의의한 단열효과의의 극대화

자연형 디자인인 원원리Passive ventilation system장장경각 (해인인사) 국보 52호, 1995년 세계 문화유유산으으로 지정 약 720년 동안 경판을을 보관 자연형 통풍 및 제습 - 완벽한 상태로 경판 보존

자연형 디자인인 원원리Passive ventilation system장장경각 (해인인사)전면후면

환경친화적 재료의의 활용Eco-friendly reusable materials기와 진흙으으로 제조 우우수한 열성능 (Thermal Capacity)창호지 우우수한 자연채광 효과 쾌적한 물리적/심리적 환경제공

설비형조절시스템의 요소Heating, Ventilating, Air-Conditioning(HVAC)3 Basic Elements– 1)Equipment to generate heat or cooling(a.k.a. central equipment, plants, heatsources or cooling sources).Ex: Power (Steam) PlantFurnaces, BoilersAC, Chillers– 2) Heat distribution media and equipment– 3) Delivery devices (Terminal devices)

HVAC Review

Heating and CoolingSources:

온열원장치Boilers One or two forheating One backup Unit: Btuh

Boiler

Furnace Burner Heat Exchanger Blower Efficiency: 80 –90%

냉열원장치Chiller = A large (air)conditioning equipmentdesigned to producecold water. Two Chiller Types– Centrifugal Chiller:operates by electricity– Absorption Chiller: byheat (steam, hot water)

압축식 원심식냉동기Centrifugal Chiller압축응축팽창증발

Chiller

흡수식 냉동기Absorption Cooling Cycle재생응축증발흡수

AbsorptionChiller

Absorption Chiller

Cooling Tower

Cooling Tower

Chiller

Solar Collectors

Distribution Media Water/Steam SystemAir System

Air (Distribution) System 1 Air Handling Units(AHU)– Fans, filters, heating andcooling coils, humidifieror dehumidifier 2 Ductwork:– Supply and Return Ducts 3 Terminal heaters:– Duct heaters– Terminal boxes (heaters) 4 Controls:– Dampers– Thermostat, CO2Sensors

(Air Distribution) SystemTypes are classification by– Number of zones being served by oneAHU Single zone vs. multi-zone– Number of ducts: Single duct vs. dual duct

Thermal Zone Exposure to exterior walls and windows Space occupancy schedules Space functions and use patterns

Thermal Zone Interior spaces vs. perimeter spaces– Interior spaces need cooling– Perimeter spaces need heating (winter)or cooling (summer) Space orientation– South: Solar Heat Gain– North: heat loss– East: Solar heat gain in the morning– West: Solar heat gain in the afternoon

Interior vs. Perimeter Zones

Orientation

SpaceOccupancySchedule Space function Activities

Exterior Walls (Opaque Walls vs. Windows)

Air Handling Unit (AHU)

AHU

Applications– Small commercialbuildings (with floorarea less than 5,000 to15,000 ft2)– residential buildingsless than in 3,000– A large rooms in abuilding (auditoria,lecture halls, orkitchens, andmanufacturing spacesthat produce a highlevel of pollutants)Single Zone

Single Zone One AHU serves anentire building or aportion of thebuilding. Only one coil at atime operates(either cooling orheating).

A variation of singlezone systems. One AHU+ many terminal reheatunits.Terminal Reheat AHU provides coolingonly. Heating is accomplishedby terminal reheat units– Heating coils– Electric heaters

Can effectivelyrespond to the thermalloads of individualzones.Terminal Reheat Energy inefficient,because both coolingand heating systemoperatessimultaneously always. Low installation cost

Terminal Reheat Applications– Small or mediumsize buildings withmany small rooms(ex: Faculty Officesof Art and ArchBuilding)

Key features: AHU +a VAV box for eachzone.– VAV boxes = airflow controldampers– variation of singlezone systems(constanttemperature andvariable airvolume). AHU providescooling only (temp at55 – 65F).VAV

VAV Box

VAV Box

VAV Heating inperimeter zones isaccomplished byauxiliary heatingunits– fan coil units– base boardheaters

VAV Advantages– Energy efficient– Low installation cost– Most common in new office or institutionalbuildings.– Renovation of existing buildings withinefficient systems. Limitations– Stringent ventilation control is impossible– Precise humidity control is impossible– Inapplicable in hospitals and laboratories.

Key features: One AHUhas both a heating anda cooling coil, andserves many zones.Multi-Zone The supply airtemperature isdetermined bymodulating a set of twodampers (heating coiland cooling coil). Variable temperatureand constant air volume

Inherently energyinefficient, becauseboth cooling andheating systemoperatessimultaneouslyalways.Multi-zone Applications: Wereused in largebuildings in the past.Not recommendedfor new buildings.

Key features:Separate hot ductsand cold ducts + aterminal mixing boxfor each zone.Dual Duct Disadvantages– High installationcosts– Require morespaces for air ducts Higher floor-tofloorheight Not recommended fornew building.

Fans

Filters Purify circulatingair

Dampers Control air volume

Ducts Supply ducts Return ducts

Terminal Device

Higher internal heatgain (computers) More women inworkplaces Older population InformationTechnology Raised Underfloorair supplyModern Offices

Underfloor Air Supply Grilles

Louis Kahn Servant spaces vs Served spaces

Renzo PianoPompidou Center, Paris, France

PompidouCenter,Paris, France Air Intakes Exhausts

Pompidou Center, Paris, France

Pompidou Center, Paris, France

Richard RogersLloyds of London, London, UK

Richard RogersLloyds of London, London, UKExposed vertical/horizontal ductwork

Stansted Airport, Bishop’s s Stortford, UKSkylight modules and structural treeswith services pods

Stansted Airport, Bishop’s s Stortford, UKAir supply outlets

Manil Museum, Houston, Texas, USACurved ceiling louvres andfloor grille for air supply

Manil Museum, Houston, Texas, USADetachable external panelsfor additional light

Cy Twombly Gallery, London, UK

Institut du Monde Arabe, Paris,FranceSouth façade window module

Institut du Monde Arabe, Paris,FranceInterior close up

Tanfield House, Edinburgh, UKDouble facade

Tanfield House, Edinburgh, UKDomed glazing of a atria

Menara Mesiniaga, Kuala Lumpur,MalaysiaSky courts

Menara Mesiniaga, Kuala Lumpur,MalaysiaOpen naturally ventilatedescape stairs

Konami Training Center, Mount Nasu,JapanMultiple fresh air intakes

Konami Training Center, Mount Nasu,JapanMotorised window openingson both sides

Konami Training Center, Mount Nasu,JapanTransfer grilles forair movement

Public Library, Palmerston North,New ZealandAir supply ducts of main atrium

Public Library, Palmerston North,New ZealandSpringkler pipes, Hot water heating pipes,Air supply ducts, Cable trays

Public Library, Palmerston North,New ZealandWiring to the light fittings

Public Library, Palmerston North,New ZealandAir ducts cablelighting trays

Public Library, Palmerston North,New ZealandAir ducts cablelighting trays

Public Library, Palmerston North,New ZealandMain supply air ductin the atrium

Queens building, De MontfortUniversity, UKSouth-west façade shape

Queens building, De MontfortUniversity, UKPyramid-shaped skylights and openable windows

Queens building, De MontfortUniversity, UKRoofscape with a range of ventilation stacks

Queens building, De MontfortUniversity, UKLouvered air intakes to Auditorium No. 1

Queens building, De MontfortUniversity, UKAuditorium extractventilation stacks

Ionica Headquarters, Cambridge,UKView from the west

Ionica Headquarters, Cambridge,UKWind tower and lightwell

PowerGen Headquarters, Coventry,UKSouth façade with solar shading

PowerGen Headquarters, Coventry,UKExternally shaded skylightof central atrium

PowerGen Headquarters, Coventry,UKAutomatic window openings andanti-downdraft heaters

PowerGen Headquarters, Coventry,UKExposed cofferedCeiling providingthermal mass

BRE Environmental Building,Watford, UKSinusoidal floor slabincorporating air passages

BRE Environmental Building,Watford, UKFive glass block-cladventilation stacks

BRE Environmental Building,Watford, UKAdjustable glass louver

BRE Environmental Building,Watford, UKExhaust air tower of auditorium

Commerzbank Headquarters,Frankfurt, GermanyEnclosed garden areas

Commerzbank Headquarters,Frankfurt, GermanyExterior pane, openableinterior pane, blinds in between

Commerzbank Headquarters,Frankfurt, GermanyOpenable windows fornatural ventilation