전 세계적으로 건물 냉난방에 사용되는 에너지가 전체 사용에너지의 큰 부분을 차지한다는 것을 인식하고, 온실가스를 감축하기 위해 대책을 마련하고 있다. 신축건물에서의 저에너지 소비를 위한 시스템 적용 뿐 아니라 기존 건물에서 에너지를 절감하기 위한 노력도 계속되고 있으며, 2013년 에너지관리공단 자료에 의하면 에너지 공급보다 설비의 효율 향상이 비용효과적인 수단으로 분석되어 설비적인 측면의 에너지 절감 시스템이 도입되어야 한다. 이에 본 논문은 공기열회수 히트펌프 시스템이 적용된 전산업무시설을 대상으로 현장측정을 실시하여 가동시간, 온도차, 유량 및 ...
전 세계적으로 건물 냉난방에 사용되는 에너지가 전체 사용에너지의 큰 부분을 차지한다는 것을 인식하고, 온실가스를 감축하기 위해 대책을 마련하고 있다. 신축건물에서의 저에너지 소비를 위한 시스템 적용 뿐 아니라 기존 건물에서 에너지를 절감하기 위한 노력도 계속되고 있으며, 2013년 에너지관리공단 자료에 의하면 에너지 공급보다 설비의 효율 향상이 비용효과적인 수단으로 분석되어 설비적인 측면의 에너지 절감 시스템이 도입되어야 한다. 이에 본 논문은 공기열회수 히트펌프 시스템이 적용된 전산업무시설을 대상으로 현장측정을 실시하여 가동시간, 온도차, 유량 및 전력량을 측정하고, 이를 기준으로 성적계수(COP:Coefficient of Performance)를 산출하여 시스템 성능을 분석하였다. 또한, IPMVP의 내용을 토대로 조정된 기준모델(Adjusted BaselineModel)을 선정하여 기존 가스보일러를 이용한 급탕시스템과 UPS(Uninterrupted Power Supply)실의 냉방기기 사용 시에 대한 예상 에너지 절감량을 분석하였고, 이를 토대로 공기열회수 히트펌프를 이용한 급탕 및 전산실 냉방시스템을 적용하였을 경우의 에너지 비용과 전체 1차 에너지 소요량을 분석하였다. 공기열회수 히트펌프 시스템은 전산실의 일정한 온도에서 열 교환하여 전산장비의 발열부하를 해소하고 동시에 고효율로 급탕을 공급하는 시스템으로, 업무시설의 급탕과 전산실 냉방에 모두 효율적으로 운용되는 것을 확인하였다. 또한, 급탕 사용량이 많거나 냉방이 필요한 전산실이 있다면 다양한 유형의 건물에 적용이 가능할 것으로 사료된다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 현장측정 결과, 2014년 5월에서 6월에 걸쳐서 17일 동안 측정한 급탕시스템의 COP는 3.6~4.1로 비교적 고르게 분포하고 있었으며, 평균은 3.9로 나타났다. 이는 UPS실 냉방용 공기열교환기(증발기) 능력은 제외한 수치로 UPS실의 전산기기발열로 인한 공기열을 이용하여 계절별 실외 온도의 영향을 받지 않아 연중 균일한 운전이 가능한 것으로 판단된다. 또한, UPS실 냉방능력까지 고려하면 급탕용 히트펌프 단일 성능 대비 150%의 높은 효율을 가지는 시스템임을 확인하였다. 2) 조정된 기준모델의 에너지 사용량을 분석하여 적용모델(Reporting Model)인 공기열회수 히트펌프 시스템과 비교하면, 보일러 및 냉방기기 사용 시 381,249kW였던 에너지가 히트펌프 운전 시 279,092kW로 낮아져서 102,157kW가 절감되며, 26.8%의 절감율을 나타냈다. 이때, 일반적인 ESCO사업과 같이 기준모델(Baseline Model)을 조정(Adjustment)하지 않고 적용하면 절감율 30.4%로 조정된 기준모델과 다소 차이를 보였다. 3) 공기열회수 히트펌프 시스템 적용 후 에너지 비용은 조정된 기준모델로 선정한 동일 연도의 보일러 및 UPS실용 냉방기기 예상 에너지 비용과 비교하면, 히트펌프 운전시 6,110,491원으로 계산되어 조정된 기준모델 운전시 21,775,301원 대비 72% 절감되는 것으로 계산되었다. 4) 본 시스템을 적용하였을 경우 조정된 기준모델에 대한 가스 및 전기 에너지를 환산한 1차 에너지는 333,874Mcal에서 171,049Mcal로 절감되어 48.8%의 절감율을 보였다. 또한, 냉방기기를 대체함으로서 절감되는 순수한 전기량이 연간 25,080kWh가 된다. 이는 UPS실의 전산장비 발열을 이용하여 공기열원 히트펌프의 급탕 효율이 향상되었으며, 열을 빼앗긴 공기를 UPS실에 재순환시켜 냉방부하를 해소하였기 때문인 것으로 판단된다.
전 세계적으로 건물 냉난방에 사용되는 에너지가 전체 사용에너지의 큰 부분을 차지한다는 것을 인식하고, 온실가스를 감축하기 위해 대책을 마련하고 있다. 신축건물에서의 저에너지 소비를 위한 시스템 적용 뿐 아니라 기존 건물에서 에너지를 절감하기 위한 노력도 계속되고 있으며, 2013년 에너지관리공단 자료에 의하면 에너지 공급보다 설비의 효율 향상이 비용효과적인 수단으로 분석되어 설비적인 측면의 에너지 절감 시스템이 도입되어야 한다. 이에 본 논문은 공기열회수 히트펌프 시스템이 적용된 전산업무시설을 대상으로 현장측정을 실시하여 가동시간, 온도차, 유량 및 전력량을 측정하고, 이를 기준으로 성적계수(COP:Coefficient of Performance)를 산출하여 시스템 성능을 분석하였다. 또한, IPMVP의 내용을 토대로 조정된 기준모델(Adjusted Baseline Model)을 선정하여 기존 가스보일러를 이용한 급탕시스템과 UPS(Uninterrupted Power Supply)실의 냉방기기 사용 시에 대한 예상 에너지 절감량을 분석하였고, 이를 토대로 공기열회수 히트펌프를 이용한 급탕 및 전산실 냉방시스템을 적용하였을 경우의 에너지 비용과 전체 1차 에너지 소요량을 분석하였다. 공기열회수 히트펌프 시스템은 전산실의 일정한 온도에서 열 교환하여 전산장비의 발열부하를 해소하고 동시에 고효율로 급탕을 공급하는 시스템으로, 업무시설의 급탕과 전산실 냉방에 모두 효율적으로 운용되는 것을 확인하였다. 또한, 급탕 사용량이 많거나 냉방이 필요한 전산실이 있다면 다양한 유형의 건물에 적용이 가능할 것으로 사료된다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 현장측정 결과, 2014년 5월에서 6월에 걸쳐서 17일 동안 측정한 급탕시스템의 COP는 3.6~4.1로 비교적 고르게 분포하고 있었으며, 평균은 3.9로 나타났다. 이는 UPS실 냉방용 공기열교환기(증발기) 능력은 제외한 수치로 UPS실의 전산기기발열로 인한 공기열을 이용하여 계절별 실외 온도의 영향을 받지 않아 연중 균일한 운전이 가능한 것으로 판단된다. 또한, UPS실 냉방능력까지 고려하면 급탕용 히트펌프 단일 성능 대비 150%의 높은 효율을 가지는 시스템임을 확인하였다. 2) 조정된 기준모델의 에너지 사용량을 분석하여 적용모델(Reporting Model)인 공기열회수 히트펌프 시스템과 비교하면, 보일러 및 냉방기기 사용 시 381,249kW였던 에너지가 히트펌프 운전 시 279,092kW로 낮아져서 102,157kW가 절감되며, 26.8%의 절감율을 나타냈다. 이때, 일반적인 ESCO사업과 같이 기준모델(Baseline Model)을 조정(Adjustment)하지 않고 적용하면 절감율 30.4%로 조정된 기준모델과 다소 차이를 보였다. 3) 공기열회수 히트펌프 시스템 적용 후 에너지 비용은 조정된 기준모델로 선정한 동일 연도의 보일러 및 UPS실용 냉방기기 예상 에너지 비용과 비교하면, 히트펌프 운전시 6,110,491원으로 계산되어 조정된 기준모델 운전시 21,775,301원 대비 72% 절감되는 것으로 계산되었다. 4) 본 시스템을 적용하였을 경우 조정된 기준모델에 대한 가스 및 전기 에너지를 환산한 1차 에너지는 333,874Mcal에서 171,049Mcal로 절감되어 48.8%의 절감율을 보였다. 또한, 냉방기기를 대체함으로서 절감되는 순수한 전기량이 연간 25,080kWh가 된다. 이는 UPS실의 전산장비 발열을 이용하여 공기열원 히트펌프의 급탕 효율이 향상되었으며, 열을 빼앗긴 공기를 UPS실에 재순환시켜 냉방부하를 해소하였기 때문인 것으로 판단된다.
주제어
#공기열회수 히트펌프 업무시설 급탕 전산실 냉방 성적계수(COP) IPMVP 조정된 기준모델 1차 에너지 환산계수
학위논문 정보
저자
이정훈
학위수여기관
서울시립대학교
학위구분
국내석사
학과
건축공학과
지도교수
허정호
발행연도
2015
총페이지
vi, 64 p.
키워드
공기열회수 히트펌프 업무시설 급탕 전산실 냉방 성적계수(COP) IPMVP 조정된 기준모델 1차 에너지 환산계수
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.