Theseus-FE Applications
: Buildings

Analysis & Optimization of Human Thermal Comfort Buildings

건물의 Thermal Design을 위한 THESEUS-FE

THESEUS‑FE는 건물 및 개별 공간의 Thermal Load를 모델링 할 수 있습니다. 여기에는 태양 복사(Solar Radiation), 바닥 난방, 인체 신진 대사(Human Body Metabolism)와 함께 기타 열원이 포함됩니다.

개념 연구(Concept Study)로 적절한 재료를 선택하거나, 계획 단계에서 특정 건물에 대한 구체적인 분석을 수행하거나, 오래된 건물 개조를 준비하든 상관없이 THESEUS‑FE는 소프트웨어 무기고에 유용한 기능입니다. 거실, 사무실 또는 전체 건물 내의 Thermal Condition에 대한 결과는 에너지 비용을 최소한으로 유지하면서 사용자의 Thermal Comfort를 높이기위한 다양한 기술을 평가하는 데 도움이 됩니다.

에너지 효율 및
Human Thermal Comfort 분석을 위한
바닥 난방 시스템 시뮬레이션.

Room Corner의 전형적인 Heat Bridge.

THESEUS‑FE를 사용하여 해결할 수있는 몇 가지 모범 예시는 다음과 같습니다.

      • Thermal Bridge 위치 찾기 (예 : 창문, 벽 및 난방 파이프)

      • 최대 전력에 대한 난방 시스템 치수 측정 (추운 겨울날 최악의 시나리오)

      • 달성 된 바닥 온도 및 Human Local Comfort Sensation에 대한 바닥 난방 시스템 등급

      • 일반적인 여름철 및 겨울철 Load Case에 대한 에너지 효율성과 관련하여 Different Window Glass Panes 또는 Conceptual Window Systems의 비교

      • 열 비용 절감 잠재력(Heat Cost Reduction Potential) VS 건축 자재 비용(Building Material Cost)의 비용 편익 분석(Cost-Benefit Analysis)

      • 구석(Corner)이나 벽장 뒤의 수분 응결 위험이 있는 위치 표시

Case study
[사무직 근로자의 Thermal Comfort]

모범적인 사무실 공간에 작용하는 환경 조건

이 연구는 뜨거운 여름의 태양 아래에 있는 사무실 컨테이너의 Building AC Scenario입니다.
우리는 창문 블라인드를 닫는 것이 직원 3명의 Thermal Comfort와 AC 전력 소비에 미치는 영향을 연구했습니다. 최적화 연구를 진행하기 위해 Thermal Simulation 소프트웨어인 THESEUS‑FE와 Pre-Processing 소프트웨어인 ANSA를 사용하여 비교적 간단하고 직관적으로 이번 사례를 진행하였습니다. 이 그림은 사무실 시스템의 열동작(Thermal Behaviour)을 결정하는 관련 물리학(Relevant Physics)의 개요를 보여줍니다. 2015년 6월 10일 그리스 데살로니키로 가상의 환경 조건(Hypothetical Environmental Conditions)을 모델링 하였고, 현지시간으로 09:00 부터 18:00까지 시뮬레이션하였습니다. 이 기간동안 태양의 위치는 지상에서 관찰된 실제 궤적을 적용하여, 직접적인 태양 광선 방사(Direct Solar Beam Radiation)의 방향이 시간에 따라 변하도록 설정하였습니다. 오후 시간에는 상당한 수준의 일사량(Solar Radiation)이 서쪽 창문을 통해 사무실 컨테이너로 들어가게 됩니다. 이동식 블라인드는 직접 복사열(The Direct Radiation)을 차단하는데 사용할 수 있고, 사무실은 실내 온도와 습도를 조절하는 에어컨 시스템을 갖추고 있습니다.

The Thermal Solver THESEUS‑FE는 하루 동안의 온도를 예측하기위한 모든 관련된 열효과(Thermal Effect)를 고려합니다.

      • Dynamic solar loads, Short-Wave Transmission, 반사(Reflection) 및 흡수(Absorption)

      • 열 표면(Thermal Surface) VS 표면 복사(Surface Radiation)

      • 직원이 사용하는 개인용 컴퓨터의 열방출(Heat Output)

      • 모든 고체 부품을 통한 열 전도(Heat Conduction)

      • 고체 부품과 공기량(Air Volumes)사이의 단순화된 대류열 전달(Convective Heat Transfer)

      • 사무실 내부 공기에 대한 에어컨의 효과

      • 사무실 공기와 가상 인간 열 모델(Virtual Human Thermal Model)인 Alice, Bob, Charlie의 완전한 Thermophysiological 상호작용

THESEUS‑FE는 사무실 구성요소의 간단한 이산화(Discretization)를 위해 표준 Nastran shell과 고체 요소(Solid Elements)를 사용합니다. 공기량(Air Volumes)은 각각 평균 온도 및 습도의 주어진 부피와 2자유도(Two Degrees of Freedom)를 갖는 열역학적 저장소(Thermodynamic Reservoirs)로 모델링됩니다. THESEUS‑FE에 사용된 인간 생리학 모델(The Human Physiology Model)인 FIALA-FE는 잘 알려져 있고 인정받고 있는 Fiala model을 기반으로 합니다. THESEUS‑FE는 등가온도(Equivalent Temperature), Berkeley 열 감각 및 쾌적성(Berkeley Thermal Sensation and Comfort) 및 예측 평균 투표(PMV : Predicted Mean Vote)와 같은 Thermal Comfort에 대한 지역 및 글로벌 측정 값을 계산할 수 있습니다. 이 연구에서 우리는 Alice, Bob, Charlie가 보고한 PMV값을 단순한 글로벌 Comfort의 척도로 사용할 예정입니다.

두 명의 직원 책상에 상당한 Thermal Load를 보여주는 사무실에 대한 공간 시뮬레이션 결과.