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논문 초록 (Abstract)

도심지 모든 주거용 및 상업용 건물의 지하주차장은 대형화, 대심도화 되고 있다. 따라서 기계환기시스템이 대부분 적용된다. 그러나 지하주차장 급․배기를 위한 송풍기 성능은 팬룸의 위치에 따라 다르고 환기타워의 형상과 연결부위 형태 및 면적에 따라 다르기 때문에 획일적인 시스템 설계는 운영단계에서 문제발생의 위험성이 크다. 이러한 공학적인 오류를 최소화하기 위해 본 연구에서는 수치해석을 통한 기계환기 시스템 성능개선 설계방법을 수행하였으며 그 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 최초 설계안을 CFD 시뮬레이션을 수행하여, 위치별, 층별 송풍기 풍량과 압력손실을 분석하고 축동력 합이 일정수준을 넘지 않는 범위 내에서(주로 정압에 따라 결정됨) 대안 송풍기를 선정하여 반복 시뮬레이션을 통한 시스템 성능개선 방법을 제시하였다. (2) 급기시스템은 팬룸 내 송풍기 위치에 따른 풍량 저하의 차이가 크고, 배기시스템은 팬룸 내 송풍기 설치에 대한 물리적 조건 차이는 영향도가 작게 나타났다. (3) 편입형 송풍기는 운전점이 Surging영역 근처로 설계되어 안정적으로 운전되기 어렵기 때문에 양입형 송풍기의 대안설계가 가능하다. (4) 이러한 수치해석을 이용한 시스템 설계 성능개선은 반복수행을 통한 설계풍량의 5% 이내 오차를 갖는 기계환기시스템 최적화가 가능할 것으로 예상된다. (5) Index-based 설계의 한계를 공학적인 검증을 통하여 보완하는 차원으로 활용된 수치해석이며, 시간적인 제약 등 모든 건설 프로젝트에서 정밀한 수치해석을 통한 설계가 요구되지는 않는다. 따라서 학술적인 문제해결이 아니라 실무 공학적인 설계검증 차원에서 CFD 모델을 적용하였고 해석결과의 오차의 한계점은 분명히 존재한다. 국내 건축설비설계는 질적으로 세계적인 수준이다. 그러나 실질적인 운영단계 설비성능을 확보를 위한 시스템 최적화 절차는 규정되지 않다. 따라서 향후 기계설비법과 연계하여 성능점검을 위한 설계절차를 구체화함으로써 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다. 향후, 위치별 송풍기 성능 변동에 따른 변화에 대한 고찰이 추가적으로 필요하고, 송풍기 형식변경에 따른 초기투자비 및 운전에너지를 고려한 환기시스템의 경제성분석이 요구된다. The design improvement of mechanical ventilation systems (which usually operate 24/7 year round) for underground parking lots is critical for human health and energy. In this paper, a mechanical ventilation system was re-designed and improved to solve the problems of ventilation performance and high fan energy use in a large underground parking lots. The inlets/outlets are at the ground level of the building, and the dilution method is used to calculate the required exhaust and supply ventilation rates. Two types of fan room for vent tower models (with sirocco fan and airfoil fan) were constructed and simulated under seven design procedures using computational fluid dynamics (CFD). For the mechanical ventilation of an underground parking lot with an airfoil fan, the ranges of the computed air flow rate and ventilation efficiency are consistent with the requirements of ventilation performance and design criteria. This system optimization procedure of the ventilation system that has been re-designed is effective in meeting the required air flow rate in underground parking lots.