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전 세계적으로 환경적인 문제와 에너지원 고갈에 기인하여 에너지 소비 및 이산화탄소 저감에 대한 관심이 급증하고 있다. 특히 전체 에너지 수요의 상당 부분을 차지하는 건물 에너지 관련하여 다양한 연구가 수행되고 있으며, 효율적인 에너지 이용을 위한 방법으로는 에너지 수요의 예측과 그에 해당하는 에너지를 적절한 방법으로 공급하는 것이라 할 수 있다. 따라서 건물의 냉난방 에너지 수요 예측과 제어기법 개발을 통해 적절한 에너지 수급 계획을 수립하는 것이 중요하며, 건물의 열원설비로써 열펌프와 축열시스템은 하나의 유망한 기술로 주목받고 있다. 저렴한 심야전력을 이용하는 축열시스템의 경우 비축열방식 대비 에너지 수급의 불균형 해소 및 운전비용의 저감 등의 이점을 갖으며, 효율이 높은 열펌프를 축열시스템을 적용함으로써, 냉난방 모두에 대응이 가능한 시스템을 구축할 수 있다. 그러나 축열시스템 관련하여 대다수의 연구가 빙축열과 같이 한 가지 부하에 대하여 수행되었으며, 이러한 시스템은 국내와 같이 계절의 구분이 뚜렷한 경우 그 한계가 뚜렷하게 나타난다. 한편, 기존 축열시스템의 대표적인 운전방식으로는 ...

전 세계적으로 환경적인 문제와 에너지원 고갈에 기인하여 에너지 소비 및 이산화탄소 저감에 대한 관심이 급증하고 있다. 특히 전체 에너지 수요의 상당 부분을 차지하는 건물 에너지 관련하여 다양한 연구가 수행되고 있으며, 효율적인 에너지 이용을 위한 방법으로는 에너지 수요의 예측과 그에 해당하는 에너지를 적절한 방법으로 공급하는 것이라 할 수 있다. 따라서 건물의 냉난방 에너지 수요 예측과 제어기법 개발을 통해 적절한 에너지 수급 계획을 수립하는 것이 중요하며, 건물의 열원설비로써 열펌프와 축열시스템은 하나의 유망한 기술로 주목받고 있다. 저렴한 심야전력을 이용하는 축열시스템의 경우 비축열방식 대비 에너지 수급의 불균형 해소 및 운전비용의 저감 등의 이점을 갖으며, 효율이 높은 열펌프를 축열시스템을 적용함으로써, 냉난방 모두에 대응이 가능한 시스템을 구축할 수 있다. 그러나 축열시스템 관련하여 대다수의 연구가 빙축열과 같이 한 가지 부하에 대하여 수행되었으며, 이러한 시스템은 국내와 같이 계절의 구분이 뚜렷한 경우 그 한계가 뚜렷하게 나타난다. 한편, 기존 축열시스템의 대표적인 운전방식으로는 냉동기 우선 방식과 축열조 우선 방식이 있으며, 제어의 용이성으로 인해 가장 널리 쓰이고 있다. 하지만 에너지 소비 또는 비용 측면에서 이들 방식은 각각의 장단점을 가지고 있으며, 이를 대체할 효율적인 운전 방식이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 건물 냉난방 에너지의 효율적 이용과 전력평준화를 목적으로 열펌프와 축열시스템을 이용한 최적 제어 기법에 대한 연구를 수행하였다. 건물이라는 특성상 시뮬레이션 위주의 연구가 수행되었으며, 먼저 건물 냉난방 에너지의 예측을 위해 단순화된 예측 기법에 대한 연구를 수행하였다. 5 가지 단순화된 예측 기법을 선정하고, 동일한 대상 건물과 외기 기상 조건에 따른 시뮬레이션을 수행하였다. 예측 기법의 성능 분석을 위해 에너지 시뮬레이션 툴인 TRNSYS를 기준 모델로써 이용하였으며, 시뮬레이션 결과를 바탕으로 본 연구 목적에 적합한 예측 기법을 선정하였다. 다음으로 제어 시뮬레이션을 수행하기 위해 열펌프와 축열조 각각의 해석 모델을 개발하였으며, 이 때, 제어의 용이함과 복잡성을 줄이기 위해 비교적 단순한 모델을 사용하였다. 마지막으로 상기 수행된 건물 냉난방 부하 예측 기법과 열펌프 및 축열조 모델을 기반으로 제어 시뮬레이션을 구축하였으며, 냉난방 기간에 대한 기존 운전 방식과 새로운 운전 방식인 부하 대응 제어 방식 각각에 대하여 제어 시뮬레이션을 수행하였다. 각 운전 방식에 대한 일별, 월별 운전특성 및 에너지비용을 분석하였으며, 이를 통해 새로운 제어 방식이 다양한 부하 조건에서 기존 운전 방식 대비 유효한 방식임을 확인하였다.