병원용 건물의 부하종별 전력소비특성 분석 및 수용률 기준 정립에 관한 연구 Recommended Practice for a Reasonable Design Demand Factor and Analysis of Power Consumption Characteristics by loads in Hospitals원문보기
병원용 건물과 같은 전력다소비 건물에서는 전력의 효율적 이용에 의한 에너지절감을 위해서 설계 단계부터 합리적인 전기설비 설계가 요청되고 있다. 본 연구에서는 병원용 건물 32개소를 선정하여 부하종류별 전력소비특성을 조사 분석하였고, 9개소의 전기설계사무소로부터 설계단계에서 적용하는 수용률값을 조사하였다. 조사된 자료의 전체 특징과 중심적인 경향을 알아 보기 위해서 평균값, 표준편차, 최대값, 최소값, 중앙값 등의 특징파라메터를 분석하였고, 회귀분석을 통한 선형적인 방법과 비선형적인 방법으로 그 경향을 확인하였다. 그 결과 합성 수용률 평균값은 47.5[%]이었으며, 전력용변압기는 용량에 있어서 많은 여유를 가지고 있는 것으로 나타났다. 이를 토대로 변전 설비용량의 합리적인 설계를 위하여 부하종별 수용률 기준(안)을 제시하였고, 변전설비용량 산정에 필요한 자료를 데이터베이스화하였다.
병원용 건물과 같은 전력다소비 건물에서는 전력의 효율적 이용에 의한 에너지절감을 위해서 설계 단계부터 합리적인 전기설비 설계가 요청되고 있다. 본 연구에서는 병원용 건물 32개소를 선정하여 부하종류별 전력소비특성을 조사 분석하였고, 9개소의 전기설계사무소로부터 설계단계에서 적용하는 수용률값을 조사하였다. 조사된 자료의 전체 특징과 중심적인 경향을 알아 보기 위해서 평균값, 표준편차, 최대값, 최소값, 중앙값 등의 특징파라메터를 분석하였고, 회귀분석을 통한 선형적인 방법과 비선형적인 방법으로 그 경향을 확인하였다. 그 결과 합성 수용률 평균값은 47.5[%]이었으며, 전력용변압기는 용량에 있어서 많은 여유를 가지고 있는 것으로 나타났다. 이를 토대로 변전 설비용량의 합리적인 설계를 위하여 부하종별 수용률 기준(안)을 제시하였고, 변전설비용량 산정에 필요한 자료를 데이터베이스화하였다.
It is increased electrical energy consumption with the development of intelligence society in hospitals and thus an energy conservation through efficient use of electricity became more important. This paper shows a reasonable design demand factor in hospitals, that was made by the systematic and sta...
It is increased electrical energy consumption with the development of intelligence society in hospitals and thus an energy conservation through efficient use of electricity became more important. This paper shows a reasonable design demand factor in hospitals, that was made by the systematic and statistical way considering actual conditions, such as investigated electric equipment capacity, peak power consumption, demand factor, etc., for 32 hospitals and 9 electrical design offices. In this dissertation, it is necessary to analyze the key features and general trend from the investigated data. It made an analysis of the feature parameters, such as average, standard deviation, median, maximum, minimun and thus it was carried the linear and nonlinear regression analysis.
It is increased electrical energy consumption with the development of intelligence society in hospitals and thus an energy conservation through efficient use of electricity became more important. This paper shows a reasonable design demand factor in hospitals, that was made by the systematic and statistical way considering actual conditions, such as investigated electric equipment capacity, peak power consumption, demand factor, etc., for 32 hospitals and 9 electrical design offices. In this dissertation, it is necessary to analyze the key features and general trend from the investigated data. It made an analysis of the feature parameters, such as average, standard deviation, median, maximum, minimun and thus it was carried the linear and nonlinear regression analysis.
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문제 정의
본 연구에서는 병원용 건물 32개소를 선정하여 부하 종류별 전력소비특성을 조사 분석하였고, 9개소의 전기 설계사무소로부터 설계단계시 적용하는 수용률을 조사하였다. 조사된 자료의 전체 특징과 중심적인 경향을 알아 보기 위해서 평균값, 표준편차, 최대값, 최소값, 중앙값 등의 특징파라메터를 분석하였고, 회귀분석을 통한 선형적인 방법과 비선형적인 방법으로 그 경향을 추정하여 곡선으로 나타내었다.
제안 방법
부하의 분포 단위마다 부하종류, 전압, 용량 및 대수를 종합한 부하일람표를 작성하고, 이를 토대로 각 부하의 입력값을 계산하여 집계한 다음에 수용률을 곱해서 최대수요전력을 산출한다. 그리고 여기에 장래의 증가분을 감안하여 변압기용량을 산정한다. 그러나 계획 시점에서는 부하가 모두 결정되어 있지 않고 프로세스도 유동적이며 변경되는 수가 많으므로 이러한 부분은 각종 통계자료를 참고로 해서 추정 계산한다.
냉방동력부흐}용 변압기가 시설되어 있는 병원을 대상으로 분석하였으며 , 최대수요전력은 수 전일 지상에 작성된 자료를 기준으로 하였고, 부하 설비용량은 수용가에서 제시한 용량을 기준으로 하였다. 표 7은 조사 병원 13개소의 냉방동력부하용 수용률의 적용 현황을 통계 분석한 자료이며, 전체 분포되어 있는 냉방동력부하용 수용률값은 38~96[%]이고, 평균값은 76.
병원 전체 부하설비용량과 최대수요전력을 조사하였다. 조사된 최대수요전력은 수전단에 설치되어있는 최대수요전력계(DM)로부터 조사된 값이며, 수용률과 부등률이 함께 반영된 것이므로 합성 수용률에 대하여 분석하였다.
본 연구에서는 병원용 건물의 부하종별 전력 소비 특성을 고려하여 특징파라메터를 분석하였고, 회귀분석을 통하여 경향을 확인하였다. 이를 토대로 부하 종별 수용률 기준(안)을 제시하였고, 주요 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
작업이 부하조사이다. 부하의 분포 단위마다 부하종류, 전압, 용량 및 대수를 종합한 부하일람표를 작성하고, 이를 토대로 각 부하의 입력값을 계산하여 집계한 다음에 수용률을 곱해서 최대수요전력을 산출한다. 그리고 여기에 장래의 증가분을 감안하여 변압기용량을 산정한다.
비상동력 부하용 변압기가 시설되어 있는 병원을 대상으로 분석하였으며 , 최대수요전력은 수 전일 지상에 작성된 자료를 기준으로 하였고, 부하 설비용량은 수용가에서 제시한 용량을 기준으로 하였다. 표 9는 조사 병원 14개소의 비상동력 부하용 수용률의 적용 현황을 통계 분석한 자료이며, 비상시에 사용되는 특성으로 전체 분포되어 있는 수용률값은 9.
조사된 자료의 전체 특징과 중심적인 경향을 알아 보기 위해서 평균값, 표준편차, 최대값, 최소값, 중앙값 등의 특징파라메터를 분석하였고, 회귀분석을 통한 선형적인 방법과 비선형적인 방법으로 그 경향을 추정하여 곡선으로 나타내었다. 이를 토대로 전력용변압기 용량의 합리적인 설계를 위하여 부하 종별 수용률 기준(안)을 제시하였고, 변전설비용량 산정에 필요한 자료를 데이터베이스화하였다.
일반동력부하용 변압기가 시설되어 있는 병원을 대상으로 분석하였으며 , 최대수요전력은 수 전일 지상에 작성된 자료를 기준으로 하였고, 부하 설비용량은 수용가에서 제시한 용량을 기준으로 하였다. 표 5는 조사 병원 22개소의 일반동력부하용 수용률의 적용 현황을 통계 분석한 자료이며, 전체 분포되어 있는 일반동력부하용 수용률값은 16.
일반전등전열부하용 변압기가 시설되어 있는 병원을 대상으로 분석하였으며, 최대수요전력은 수전일지 상에 작성된 자료를 기준으로 하였고, 부하 설비용량은 수용가에서 제시한 용량을 기준으로 하였다.
조사된 최대수요전력은 수전단에 설치되어있는 최대수요전력계(DM)로부터 조사된 값이며, 수용률과 부등률이 함께 반영된 것이므로 합성 수용률에 대하여 분석하였다.
특히 주변압기 용량은 부하 전체의 특성, 수용률 부등률, 부하율 등을 가능한 정확히 파악하고, 장래의 부하 증가율, 운전 조건 및 급전 방식 등의 관련 사항을 충분히 검토하여 적정한 용량이 산정되도록 설계한다.
데이터처리
조사하였다. 조사된 자료의 전체 특징과 중심적인 경향을 알아 보기 위해서 평균값, 표준편차, 최대값, 최소값, 중앙값 등의 특징파라메터를 분석하였고, 회귀분석을 통한 선형적인 방법과 비선형적인 방법으로 그 경향을 추정하여 곡선으로 나타내었다. 이를 토대로 전력용변압기 용량의 합리적인 설계를 위하여 부하 종별 수용률 기준(안)을 제시하였고, 변전설비용량 산정에 필요한 자료를 데이터베이스화하였다.
성능/효과
(1) 변압기 용량이 부하의 최대수요전력에 비해 너무 작으면 변압기를 과부하 운전하게 되고, 변압기 수명 단축을 초래하는 결과가 된다. 또한 부하손의 증가로 효율이 저하한다.
1) 실태조사 결과, 합성 수용률 평균값은 47.5[%] 로 분석되었으며, 대부분의 병원에서 변압기는 용량에 있어서 많은 여유를 갖고 운전되고 있는 것으로 나타났다. 따라서 우리나라의 설비가동 특성을 고려한 수용률/부등률의 기준이 필요함을 확인할 수 있었다.
3) 최근에는 사무자동화기기, ME기기, 소형 및 대형 실험장치, 무정전전원장치 등과 같은 고조 파발 생원 부하가 상당히 보급되면서 고조 파발 생기기로 인한 변압기 출력 감소율 및 장차 부하증가율 등을 고려하여 설계에 반영하는 것이 필요하다.
4) 병원용 건물에 적용되는 변압기는 경부하가 걸리는 시간이 많으므로 손실 발생이 많다. 따라서 변압기 운전 효율을 향상시키기 위해서는 부하 구성 특성과 전력소비 특성(평균 부하율 등)을 정확히 검토하고, 최고 효율이 되도록 용량 설계를 하여야 한다.
그리고 최소제곱평균오차는 1차 선형 회귀모형식에서 17.6[%], 2차 비선형 회귀모형식에서 17.0[%] 발생한 것으로 분석되었다.
분석되었다. 그리고, 최소제곱평균오차는 1 차선형 회귀모형식에서 15[%], 2차 비선형 회귀모형식에서 15[%] 발생한 것으로 분석되었다.
분석되었다. 그리고, 최소제곱평균오차는 1 차선형 회귀모형식에서 18.2[%], 2차 비선형 회귀모형식에서 18.0[%] 발생한 것으로 분석되었다.
분석되었다. 그리고, 최소제곱평균오차는 1차 선형 회귀모형식에서 15.5[%], 2차 비선형 회귀모형식에서 15.5[%] 발생한 것으로 분석되었다.
그림 1에서 보는 바와 같이 조사된 총 부하 설비용량과 수용률과는 매우 약한 상관관계를 나타내고 있는 것으로 분석되었고, 최소제곱평균오차는 1차 선형 회귀 모형식 및 2차 선형 회귀 모형식에서 각각 13.3[%1 13.0[%] 발생한 것으로 분석되었다. 조사 결과, 조사 수용가 대부분이 전력용 변압기의 여유가 많게 운전되는 것을 알 수 있다.
냉방동력부하에 대한 수용률을 제시하고 있는 기준은 없으며, 조사 결과 수용률 특성이 냉방 동력용 변압기 용량에 따라 크게 변화하고 있으므로 연결 부하의 부사특성을 고려한 냉방동력부하의 수용률 범위는 70~100[%](중앙값 85[%]) 정도를 반영하는 것이 바람직한 것으로 판단된다. 다만 장래 부하증가율과 고조파발생기기로 인한 변압기 출력감소율 등을 고려하여 냉방동력부하의 수용률을 설계자가 조정할 수 있다.
5[%]로 분석되었다. 비상동력부하 사용 특성 분석결과, 병원마다 수용률 특성 범위가 크게 달랐으며, 설계수용률에 비하여 크게 낮은 것으로 판단되었다. 따라서 지역 정전 특성 등을 고려하여 비상동력 부하의 수용률 범위는 45~75[%](중앙값 60[%]) 정도를 반영하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.
일반동력부하에 대한 수용률을 제시하고 있는 기준이 없으며, 조사 결과 수용률 특성이 일반동력용 변압기 용량에 따라 크게 변화하고 있으므로 연결 부하의 부하특성을 고려한 일반동력부하 수용률 범위는 40~70[%](중앙값 55[%]) 정도를 반영하는 것이 바람직한 것으로 판단된다. 다만 장래 부하증가율과 고조 파발 생기기로 인한 변압기 출력감소율 등을 고려하여 일반동력부하의 수용률을 설계자가 조정할 수 있다.
조사 결과, 냉방동력부하의 경우는 변압기 용량이 커질수록 수용률이 크게 낮아지는 특성을 알 수가 있었다. 냉방동력부하로 연결되는 터보식냉동기, 흡수식냉동기 등이다.
조사 결과, 일반동력부하의 경우는 변압기 용량이 커질수록 수용률이 크게 낮아지는 특성을 알 수가 있었다. 일반동력부하로 연결되는 부하 종류로는 급배수설비, 환기설비 이외 FCU, AHU 등이다.
조사 결과, 조사 수용가 대부분이 일반 전등 전열 부하용 변압기의 여유가 많게 운전되고 있는 것으로 판단되며, 일반전등전열부하로 연결되는 부하 종류로는 전등부하 이외 각종 사무자동화기기 등이다.
0[%] 발생한 것으로 분석되었다. 조사 결과, 조사 수용가 대부분이 전력용 변압기의 여유가 많게 운전되는 것을 알 수 있다.
후속연구
5[%] 로 분석되었으며, 대부분의 병원에서 변압기는 용량에 있어서 많은 여유를 갖고 운전되고 있는 것으로 나타났다. 따라서 우리나라의 설비가동 특성을 고려한 수용률/부등률의 기준이 필요함을 확인할 수 있었다.
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