국내 주거 및 상업용 건물에는 실내 환경의 질적 향상에 대한 요구가 증가함에 따라 냉난방 시스템의 보급이 확대되고 있으며, 에너지 효율이 높은 히트펌프 시스템 채택이 증가하고 있다. 본 연구는 지상3층, 연면적 3000㎡의 사무시설을 모델링하여 건물 상세 동특성 해석 프로그램인 TRNSYS (transient systems ...
국내 주거 및 상업용 건물에는 실내 환경의 질적 향상에 대한 요구가 증가함에 따라 냉난방 시스템의 보급이 확대되고 있으며, 에너지 효율이 높은 히트펌프 시스템 채택이 증가하고 있다. 본 연구는 지상3층, 연면적 3000㎡의 사무시설을 모델링하여 건물 상세 동특성 해석 프로그램인 TRNSYS (transient systems simulation) 17을 이용하여 냉난방 부하를 계산하고, 이를 조건으로 시스템 운전 분석 및 에너지 사용량을 분석하여 경제성 비교를 한다. 장비선정은 냉방 및 난방을 위하여 가장 많이 사용되는 EHP(electric heat pump)와 GHP(gas engine driven heat pump) 공조방식의 경제성을 평가하는 방법을 제안하고자 한다. 경제성분석은 초기투자비에는 장비비, 건축공사비, 건축공사비, 수전설비, 지원금, 세제혜택 등을 고려하고 유지관리비에는 기본전력, 에너지비용, 공간사용료, 인건비, 보험금, 수선비등을 고려한다. 본 연구에서는 경제성 분석 방법으로 연간균등부담법(Annual Equal Payment)을 사용한다. 이 방법에서는 초기투자비에 대해서는 전체를 대출받은 후 매년 같은 금액을 기기의 수명이 종료될 때까지 상환한다고 가정한다. 매년 부담하는 금액은 원금 상환과 이자의 합이 된다. 초기에는 이자 부담이 많지만 점차로 감소되어 말기에는 원금 상환금이 많아지게 된다. 기기, 설비 또는 건축물의 수명은 동일할 필요가 없다. 각 대상별로 수명 기간까지만 원금 및 해당 이자를 상환하고 수명이 종료되면 새로 기기를 구입, 설치 또는 공사를 한다고 가정한다. (1) 건물모델링시 서울지역의 기상데이터 및 실외온습도, 건물물성치 등을 입력하여 최대냉방부하 386,696 kcal/hr , 최대난방부하 355,507 kcal/hr를 산출하였다. (2) 산출한 건물부하를 고려하여 제조업체인 S사의 장비 실내기 11kW x 42대와 46kW x 3대와 58kW x 6대로 총9대의 실외기를 선정하였다. 실내기 냉방능력 397,320 kcal/hr , 정격난방능력 462,336 kcal/hr 이다. (3) TRNBuild로 모델링한 T56b 건물을 TRNSYS에 적용하여 3개의 존으로 구성, 제조업체인 S사의 성능데이터를 적용하여 실내,외온도를 입력하여 출력값으로 용량 및 에너지소비량을 산출하였다. (4) 실내온도 냉방 26℃, 난방 20℃, 오전9시~오후6시 까지 근무시간을 조건으로 냉방 및 난방운전을 조건으로 시뮬레이션한 결과 연중 일일평균 기기 가동시간이 EHP는 냉방시 4.94시간, 난방시 4.24시간 작동한다. GHP는 냉방시 5.49시간, 난방시 4.29시간 작동한다. (5) 장비비, 설치공사비, 건축공사비, 지원금, 수전/가스설비를 포함한 초기투자비를 비교한 결과 EHP는 150,239,132원, GHP는 272,800,740원으로 EHP가 122,561,608원 낮다. (6) 기본전력비용, 에너지사용료, 공간사용료, 수선비 및 보험료를 포함한 유지비를 비교한 결과 EHP는 21,943,108원, GHP는 35,659,711원으로 EHP가 13,716,603원 낮다. (7) 에너지사용료(계약전력포함)는 EHP는 전기사용료 16,471,630원, GHP는 전기사용료 1,463,895원, 가스사용료 24,688,005원으로 EHP가 9,680,270원 낮다. (8) 총 연간부담액은 EHP가 43,333,780원, GHP가 74,500,399 원으로 EHP가 31,166,619원 낮다. (9) 경제성 비교는 GHP 대비 EHP가 초기투자비 45%, 유지관리비 38%, 에너지사용료 37%, 연간부담액 41% 낮아 종합적으로 EHP가 유리하다. (10) 지속적인 가스요금 인상, 제품(수입품) 가격 상승 등으로 인해 정부의 지원정책에도 불구하고 GHP의 보급률이 감소하고 있으나 수전불가지역이나 전력수요관리시스템의 가스냉방 설치의무화의 법제기준으로 GHP적용을 하기도 한다. EHP는 제품 성능 향상, 값싼 전기요금, 관리의 편리함으로 인해 보급률이 높아지고 있고 EHP가 GHP에 비해 경제성 및 환경성이 모두 우수하나 전력사용량을 증가 시키므로 국가적인 에너지 정책에서도 GHP 적용도 일부분 동반되어져야 할 것으로 보인다. 향후에는 건물의 규모, 용도 및 운전패턴 등을 다양화하여 경제성을 비교 하는 연구가 필요하다.
국내 주거 및 상업용 건물에는 실내 환경의 질적 향상에 대한 요구가 증가함에 따라 냉난방 시스템의 보급이 확대되고 있으며, 에너지 효율이 높은 히트펌프 시스템 채택이 증가하고 있다. 본 연구는 지상3층, 연면적 3000㎡의 사무시설을 모델링하여 건물 상세 동특성 해석 프로그램인 TRNSYS (transient systems simulation) 17을 이용하여 냉난방 부하를 계산하고, 이를 조건으로 시스템 운전 분석 및 에너지 사용량을 분석하여 경제성 비교를 한다. 장비선정은 냉방 및 난방을 위하여 가장 많이 사용되는 EHP(electric heat pump)와 GHP(gas engine driven heat pump) 공조방식의 경제성을 평가하는 방법을 제안하고자 한다. 경제성분석은 초기투자비에는 장비비, 건축공사비, 건축공사비, 수전설비, 지원금, 세제혜택 등을 고려하고 유지관리비에는 기본전력, 에너지비용, 공간사용료, 인건비, 보험금, 수선비등을 고려한다. 본 연구에서는 경제성 분석 방법으로 연간균등부담법(Annual Equal Payment)을 사용한다. 이 방법에서는 초기투자비에 대해서는 전체를 대출받은 후 매년 같은 금액을 기기의 수명이 종료될 때까지 상환한다고 가정한다. 매년 부담하는 금액은 원금 상환과 이자의 합이 된다. 초기에는 이자 부담이 많지만 점차로 감소되어 말기에는 원금 상환금이 많아지게 된다. 기기, 설비 또는 건축물의 수명은 동일할 필요가 없다. 각 대상별로 수명 기간까지만 원금 및 해당 이자를 상환하고 수명이 종료되면 새로 기기를 구입, 설치 또는 공사를 한다고 가정한다. (1) 건물모델링시 서울지역의 기상데이터 및 실외온습도, 건물물성치 등을 입력하여 최대냉방부하 386,696 kcal/hr , 최대난방부하 355,507 kcal/hr를 산출하였다. (2) 산출한 건물부하를 고려하여 제조업체인 S사의 장비 실내기 11kW x 42대와 46kW x 3대와 58kW x 6대로 총9대의 실외기를 선정하였다. 실내기 냉방능력 397,320 kcal/hr , 정격난방능력 462,336 kcal/hr 이다. (3) TRNBuild로 모델링한 T56b 건물을 TRNSYS에 적용하여 3개의 존으로 구성, 제조업체인 S사의 성능데이터를 적용하여 실내,외온도를 입력하여 출력값으로 용량 및 에너지소비량을 산출하였다. (4) 실내온도 냉방 26℃, 난방 20℃, 오전9시~오후6시 까지 근무시간을 조건으로 냉방 및 난방운전을 조건으로 시뮬레이션한 결과 연중 일일평균 기기 가동시간이 EHP는 냉방시 4.94시간, 난방시 4.24시간 작동한다. GHP는 냉방시 5.49시간, 난방시 4.29시간 작동한다. (5) 장비비, 설치공사비, 건축공사비, 지원금, 수전/가스설비를 포함한 초기투자비를 비교한 결과 EHP는 150,239,132원, GHP는 272,800,740원으로 EHP가 122,561,608원 낮다. (6) 기본전력비용, 에너지사용료, 공간사용료, 수선비 및 보험료를 포함한 유지비를 비교한 결과 EHP는 21,943,108원, GHP는 35,659,711원으로 EHP가 13,716,603원 낮다. (7) 에너지사용료(계약전력포함)는 EHP는 전기사용료 16,471,630원, GHP는 전기사용료 1,463,895원, 가스사용료 24,688,005원으로 EHP가 9,680,270원 낮다. (8) 총 연간부담액은 EHP가 43,333,780원, GHP가 74,500,399 원으로 EHP가 31,166,619원 낮다. (9) 경제성 비교는 GHP 대비 EHP가 초기투자비 45%, 유지관리비 38%, 에너지사용료 37%, 연간부담액 41% 낮아 종합적으로 EHP가 유리하다. (10) 지속적인 가스요금 인상, 제품(수입품) 가격 상승 등으로 인해 정부의 지원정책에도 불구하고 GHP의 보급률이 감소하고 있으나 수전불가지역이나 전력수요관리시스템의 가스냉방 설치의무화의 법제기준으로 GHP적용을 하기도 한다. EHP는 제품 성능 향상, 값싼 전기요금, 관리의 편리함으로 인해 보급률이 높아지고 있고 EHP가 GHP에 비해 경제성 및 환경성이 모두 우수하나 전력사용량을 증가 시키므로 국가적인 에너지 정책에서도 GHP 적용도 일부분 동반되어져야 할 것으로 보인다. 향후에는 건물의 규모, 용도 및 운전패턴 등을 다양화하여 경제성을 비교 하는 연구가 필요하다.
In residence and commercial buildings, in accordance with the requirement of qualitative improvement for indoor environment, installation of cooling and heating systems and the adoption of high efficiency heat pump have increased. The objective of this study is to compare economically the air-condit...
In residence and commercial buildings, in accordance with the requirement of qualitative improvement for indoor environment, installation of cooling and heating systems and the adoption of high efficiency heat pump have increased. The objective of this study is to compare economically the air-conditioning system and energy consumption of a 3 story office building with 3,000 ㎡ floor area using TRNSYS 17 for dynamic energy simulation. The selection of equipment is suggested by the method of the economic evaluation for the air conditioning method for EHP and GHP which is widely used to cool and heat. The economic analysis is considered equipment cost, building construction cost, electric power facility, supporting cost and tax benefit etc., in the initial investment and basis electric power, energy cost, space using cost, labor cost, insurance charge, maintenance cost, etc., in the maintenance expense. The economic analysis method used in this study is annual equal payment. This method is assumed to refund until the life cycle of equipment to the same amount every year after borrowed whole of the initial investment. Annual payment amount is total of the principal and interest. Interest charge in the beginning is large, but gradually declined and the principal refund is larger. The equipment, facilities or the life cycle of building need not to equal. When the life cycle is finished and the principal and interest is refunded until the life cycle for every object, it is assumed to purchase, install, construct for the new equipment. (1) When building is used to the model, maximum cooling load 386,696 kcal/hr and maximum heating loading is calculated to input weater condition data, outdoor temperature humidity, the properties of matter of the building. (2) To consider the building load, room unit 11kW x 42set and 46kW x 3set, 58kW x 6set total 9set are selected as the equipment of maker S' co,. The cooling capacity is 397,320 kcal/hr and net heating capacity is 462,336 kcal/hr. (3) It is applied to TRNSYS that T56b building is modeled by TRT56bNBuild and to compose 3-zone, to apply the performance data of maker S-company, to input indoor, outdoor temperature, output value is calculated capacity and energy consumption. (4) As a result, simulation is operated by the condition of cooling and heating operating as indoor temperature cooling 26℃, heating 20℃, from 9:00 AM to 6:00 PM working time, equipment operating time of annual average a day is operated cooling 4.94 hr, heating 4.24 hr for EHP and cooling 5.49 hr, heating 4.29 hr for GHP. (5) As a result, the initial investment that contented equipment cost, install cost, building construction cost, supporting cost, electric power and gas facility is compared, the EHP is lower 122,561,608 Won as EHP is 150,239,132 Won, GHP is 272,800,740 Won. (6) As a result, the maintenance expense contented basis electric power cost, energy using cost, space using cost, maintenance expense and insurance charge is compared, the EHP is lower 13,716,603Won as EHP is 21,943,108 Won, GHP is 35,659,711 Won. (7) In the energy using cost(with promised electric power), the EHP is lower 9,680,270Won as electric using charge of EHP is 16,471,630Won, electric using charge of GHP is 1,463,895 Won and gas using charge is 24,688,005 Won. (8) For the total annual equal payment, 43,333,780 Won for EHP is lower 31,166,619 Won than 74,500,399 Won for GHP. (9) For the economic comparison, the EHP is generally advantage due to the EHP is 45% for the initial investment, 38% for the maintenance expense to compare with GHP. Therefor, the adoption of EHP is recommended in selection individual air conditioning method. (10) According to continue rising for the gas rate, materials(income) price, the supply ratio of GHP is declined despite of the supporting policy of the government. But the GHP may be applied because of non electric region or the standard of law as an installation obligation for gas cooling system on the electric demand control system. The supply ratio of the EHP is increased due to the performance upgrade, low-priced electric charge, the convenience of control. The EHP is excellent than the GHP on the economic and environmental comparison. But also the GHP can be used by the government's policy for the electric power consuming. In the future, the study for the economic comparison need to diversify a scale, use and operating patten etc.
In residence and commercial buildings, in accordance with the requirement of qualitative improvement for indoor environment, installation of cooling and heating systems and the adoption of high efficiency heat pump have increased. The objective of this study is to compare economically the air-conditioning system and energy consumption of a 3 story office building with 3,000 ㎡ floor area using TRNSYS 17 for dynamic energy simulation. The selection of equipment is suggested by the method of the economic evaluation for the air conditioning method for EHP and GHP which is widely used to cool and heat. The economic analysis is considered equipment cost, building construction cost, electric power facility, supporting cost and tax benefit etc., in the initial investment and basis electric power, energy cost, space using cost, labor cost, insurance charge, maintenance cost, etc., in the maintenance expense. The economic analysis method used in this study is annual equal payment. This method is assumed to refund until the life cycle of equipment to the same amount every year after borrowed whole of the initial investment. Annual payment amount is total of the principal and interest. Interest charge in the beginning is large, but gradually declined and the principal refund is larger. The equipment, facilities or the life cycle of building need not to equal. When the life cycle is finished and the principal and interest is refunded until the life cycle for every object, it is assumed to purchase, install, construct for the new equipment. (1) When building is used to the model, maximum cooling load 386,696 kcal/hr and maximum heating loading is calculated to input weater condition data, outdoor temperature humidity, the properties of matter of the building. (2) To consider the building load, room unit 11kW x 42set and 46kW x 3set, 58kW x 6set total 9set are selected as the equipment of maker S' co,. The cooling capacity is 397,320 kcal/hr and net heating capacity is 462,336 kcal/hr. (3) It is applied to TRNSYS that T56b building is modeled by TRT56bNBuild and to compose 3-zone, to apply the performance data of maker S-company, to input indoor, outdoor temperature, output value is calculated capacity and energy consumption. (4) As a result, simulation is operated by the condition of cooling and heating operating as indoor temperature cooling 26℃, heating 20℃, from 9:00 AM to 6:00 PM working time, equipment operating time of annual average a day is operated cooling 4.94 hr, heating 4.24 hr for EHP and cooling 5.49 hr, heating 4.29 hr for GHP. (5) As a result, the initial investment that contented equipment cost, install cost, building construction cost, supporting cost, electric power and gas facility is compared, the EHP is lower 122,561,608 Won as EHP is 150,239,132 Won, GHP is 272,800,740 Won. (6) As a result, the maintenance expense contented basis electric power cost, energy using cost, space using cost, maintenance expense and insurance charge is compared, the EHP is lower 13,716,603Won as EHP is 21,943,108 Won, GHP is 35,659,711 Won. (7) In the energy using cost(with promised electric power), the EHP is lower 9,680,270Won as electric using charge of EHP is 16,471,630Won, electric using charge of GHP is 1,463,895 Won and gas using charge is 24,688,005 Won. (8) For the total annual equal payment, 43,333,780 Won for EHP is lower 31,166,619 Won than 74,500,399 Won for GHP. (9) For the economic comparison, the EHP is generally advantage due to the EHP is 45% for the initial investment, 38% for the maintenance expense to compare with GHP. Therefor, the adoption of EHP is recommended in selection individual air conditioning method. (10) According to continue rising for the gas rate, materials(income) price, the supply ratio of GHP is declined despite of the supporting policy of the government. But the GHP may be applied because of non electric region or the standard of law as an installation obligation for gas cooling system on the electric demand control system. The supply ratio of the EHP is increased due to the performance upgrade, low-priced electric charge, the convenience of control. The EHP is excellent than the GHP on the economic and environmental comparison. But also the GHP can be used by the government's policy for the electric power consuming. In the future, the study for the economic comparison need to diversify a scale, use and operating patten etc.
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