선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- AHU의 개폐 정도를 제어 포인트에 추가하고 시간지연에 의한 순차적 제어를 제안하였지만 히트펌프의 기기성능을 고려하거나 환경변수를 반영하는 제어방안은 아니었다. 따라서 본 연구에서는 환경변수를 고려한 외기보상제어를 지열 히트펌프 시스템에 적용하여 지열 히트펌프 시스템의 사용을 최대화하고 기존 열원 시스템의 사용을 최소화하는 에너지 효율 향상을 위한 실제 운영방안에 대한 제어방법을 제안하고 평가하고자 한다.
- 그러나 건물의 환경성능 향상을 위한 냉방부하 저감에 관한 연구는 미흡하다. 또한 실제 대상건물에서 팬 풍량 과대 설계로 인한 공조공간의 과냉 현상으로 인한 에너지 낭비와 기존운영방안의 문제점을 발견하였고 이에 본 연구에서는 여름철 냉방부하의 저감에 초점을 맞추어 지열 히트펌프 시스템의 에너지 효율 향상을 위한 실제 운영방안을 제안하고 평가하고자 한다.
제안 방법
- (2) 외기 온도의 변화에 따라 실내로 공급되는 냉방공급수의 온도를 비례적으로 변화시키는 외기보상제어를 제안하였다. 기존의 운영방안의 경우 지열히트펌프의 출구온도는 평균 7.
- 대상건물의 모델링은 Google Sketch up의 TRNSYS 3D를 이용하여 모델링 하였다. 그 후 그림 5와 같이Trnbuild modeling과 TRNSYS Studio modeling을 사용하여 대상건물의 세부 데이터를 입력하고 HVAC 시스템을 구현하였다. 기상데이터의 경우 대상건물이 위치한 대구지역의 기상데이터7)를 사용하였으며, 8월 평균기온은 26.
- 본 연구에서는 실제 지열 히트펌프 시스템이 설치되어 운영 중인 대상건물을 선정한 후 운영 현황을 분석하였다. 그 후 지열 히트펌프시스템의 기존 운영 방안의 문제점을 파악하였고 지열 히트펌프 시스템의 에너지 효율 향상을 위한 실제 운영방안을 제시한 후 TRNSYS 시뮬레이션을 통하여 평가하였다.
- 지열 히트펌프 시스템의 현재 운영현황의 문제점을 살펴본 결과 효율적인 활용이 이루어지지 않고 있었다. 따라서 본 연구에서는 지열 히트펌프 시스템의 효율을 최대화 하는 운영방안을 제시하고 시뮬레이션을 통한 평가를 실시하였으며 본 연구의 결론은 다음과 같다.
- 기존의 지열히트펌프 제어 방식으로는 부하 측 환수온도를 일정하게 유지하기 위해 불필요한 에너지가 발생한다. 따라서 외기온도의 변화에 따라 실내로 공급되는 냉방공급수의 온도를 비례적으로 변화 시키는 외기보상제어를 하나의 제어방안으로 마련하였다. 여기서 외기보상제어는 열손실율이 외기온에 따라 달라지므로, 공급온도를 외기온에 따라 조절함으로써 공급 냉수의 온도를 제어하는 제어방식이다.
- 본 연구에서는 실제 지열 히트펌프 시스템이 설치되어 운영 중인 대상건물을 선정한 후 운영 현황을 분석하였다. 그 후 지열 히트펌프시스템의 기존 운영 방안의 문제점을 파악하였고 지열 히트펌프 시스템의 에너지 효율 향상을 위한 실제 운영방안을 제시한 후 TRNSYS 시뮬레이션을 통하여 평가하였다.
- 히트펌프 시스템의 효율을 높이는 운영방안을 제시하였고 기존의 방식과 제안된 방식의 에너지 소비량을 비교하기 위하여 Trnsys simulation studio를 통하여 모델링한 후 시뮬레이션 하였다. 히트펌프는 물대물 방식의 Type927을 사용하였고, 지중열교환기는 Type557a 수직형 열교환기를 사용하였다.
대상 데이터
- 그 후 그림 5와 같이Trnbuild modeling과 TRNSYS Studio modeling을 사용하여 대상건물의 세부 데이터를 입력하고 HVAC 시스템을 구현하였다. 기상데이터의 경우 대상건물이 위치한 대구지역의 기상데이터7)를 사용하였으며, 8월 평균기온은 26.1℃이다. 대상건물의 냉방 기간은 6월 말부터 9월초까지이다.
- 대상건물은 경북 칠곡에 위치한 K대학 병원건물이며 그림1은 대상건물의 전경모습이다. 표1과 같이 지하3층, 지상9층으로 이루어진 건물이며, 신재생에너지로는 지열 히트펌프 530RT가 설치되어 있다.
- 1℃이다. 대상건물의 냉방 기간은 6월 말부터 9월초까지이다. 시뮬레이션의 신뢰도8)는 선행 연구에서 검증하였다.
- 히트펌프는 물대물 방식의 Type927을 사용하였고, 지중열교환기는 Type557a 수직형 열교환기를 사용하였다. 지열 히트펌프는 총 3 그룹으로 나누었으며 각각의 설정온도 제어를 위해서 Type 911의 on/off Controller를 사용하였다. 외기보상제어의 경우 기존의 운영방식에서 외기온도를 제어시스템에 연결시켜 구현하였다.
- 대상건물은 경북 칠곡에 위치한 K대학 병원건물이며 그림1은 대상건물의 전경모습이다. 표1과 같이 지하3층, 지상9층으로 이루어진 건물이며, 신재생에너지로는 지열 히트펌프 530RT가 설치되어 있다.
- 히트펌프 시스템의 효율을 높이는 운영방안을 제시하였고 기존의 방식과 제안된 방식의 에너지 소비량을 비교하기 위하여 Trnsys simulation studio를 통하여 모델링한 후 시뮬레이션 하였다. 히트펌프는 물대물 방식의 Type927을 사용하였고, 지중열교환기는 Type557a 수직형 열교환기를 사용하였다. 지열 히트펌프는 총 3 그룹으로 나누었으며 각각의 설정온도 제어를 위해서 Type 911의 on/off Controller를 사용하였다.
이론/모형
- 대상건물의 모델링은 Google Sketch up의 TRNSYS 3D를 이용하여 모델링 하였다. 그 후 그림 5와 같이Trnbuild modeling과 TRNSYS Studio modeling을 사용하여 대상건물의 세부 데이터를 입력하고 HVAC 시스템을 구현하였다.
성능/효과
- (1) 대상건물의 지열 히트펌프는 부하 측 환수온도를 설정 값에 맞추기 위하여 운영되며 그에 따라 on/off 제어를 하고 있었다. 그러나 공조공간의 부하가 없을 경우에도 냉수 온도의 설정 값에 맞추기 위하여 운전되어 불필요한 에너지가 소비되고 있었다.
- (3) 또한, 같은 부하상황일 때 기존운영방안보다 외기보상제어 일 때 히트펌프의 성능 즉, COP가 더 높게 나타났다.
- (4) 에너지 소비량을 비교한 결과 외기보상제어의 경우 기존의 방식에 비해 16% 에너지 절감이 가능하였다.
- 그림 9는 부하에 따른 COP의 관계를 분석하여 나타낸 그래프이다. 같은 부하상황일 때 기존운영방안보다 외기보상제어일 때 히트펌프의 성능이 더 높게 나타나는 것을 확인하였다.
- 25로 나타나고 있다. 냉수 온도 7℃를 맞추기 위해 낭비되는 에너지가 발생하므로 외기보상 제어를 적용하였으며 그 결과 외기보상제어의 경우 지열히트펌프의 출구 온도는 7℃~16℃ 입구온도는 7℃~16℃로 평균 냉수 출구온도는 10.29℃ 평균 냉수 입구 온도는 11.39℃를 나타냈다. 그림 8은 외기 온도에 따른 냉수 입 출구 온도를 나타낸 그래프이다.
- 29℃이다. 냉수 출구온도를 설정 값에 맞추는 것이 아니라 외기온도에 따라 비례적으로 변하기 때문에 냉수출구온도를 7℃로 고정하는 기존의 운영방안에 비해 입,출구 온도를 비례제어하는 외기보상제어가 입,출구 온도 모두 편차가 커졌다.
- 냉수 출구온도를 설정 값에 맞추는 것이 아니라 외기온도에 따라 비례적으로 변하기 때문에 냉수출구온도를 7℃로 고정하는 기존의 운영방안에 비해 입,출구 온도를 비례제어하는 외기보상제어가 입,출구 온도 모두 편차가 커졌으며, 설정값을 맞추기 위한 불필요한 에너지의 소비가 줄어 이에 따라 에너지 절약이 가능할 것으로 예상된다.
- 82℃를 나타냈다. 시뮬레이션 결과 두 방안 대부분 실내 공간의 설정 편차 내에서 실온의 제어가 가능했으나, 평균 실의 온도는 기존의 운영방안에서 외기보상제어로 갈수록 설정 값에 더 근접하였으며 실온편차가 줄어드는 것을 확인하였다. 이에 따라 실내 열 환경이 안정적으로 실온을 제어할 수 있음을 확인하였다.
- 또한 각 운영방안별 지열히트펌프의 에너지소비량측면에서 비교 분석한 결과는 그림 10과 같다. 외기보상제어가 기존의 운영방식에 비해 약 16% 정도 에너지가 절감된 것을 확인하였다. 이는 외기보상제어에 따른 기기의 효율적인 운영이 이루어졌기 때문으로 판단된다.
후속연구
- 대상건물의 지열 히트펌프는 부하 측 환수온도를 설정 값에 맞추기 위하여 운영되며 그에 따라 on/off 제어를 하고 있었다. 그러나 공조공간에 부하가 없을 경우에도 냉수 온도의 설정 값에 맞추기 위하여 운전되어 불필요한 에너지가 소비되고 있으며 이를 해결하기 위해 냉수 온도의 설정 값을 제한하지 않고 에너지 낭비를 줄이는 제어방안이 필요할 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.