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
- 본지에서는 수배관 시스템 최적화 설계를 위한 기술적인 이해와 방법에 대해서 서술하고, 이를 통한 에너지 절감 사례에 대해서 설명하고자 한다.
제안 방법
- IHE의 모델링 결과를 기준으로 AHU의 차압 제어기 및 변속 펌프의 차압 센서를 인덱스 순환로에 설치하여 건설이 진행되었으며, 2013년 6월 완공 후 최종적인 T&C를 3개월 운전 기준으로 진행하였다.
- 빌딩은 에너지 효율 관리 빌딩으로 LEED Platinum 인증을 확보하였다. LEED 인증을 위하여 ASHRAE 90.1의 수배관 시스템 설비의 필요사항에 대해서 명확하게 준수하였으며 최소 펌핑 에너지 사용의 솔루션을 제시하였다. 열원은 싱가포르 지역냉방공사의 열원을 사용하였고 열원 효율 유지를 위하여 모든 부하 운전 조건에서 환수온도를 항상 14℃ 이상을 요구하여 목표 환수온도가 유지되지 않은 경우 SGD 100,000의 벌금을 내야하며, 매년 T&C(Test & Commissioning)를 통해서 확인하게 된다.
- T&C는 LEED PLATINUM 과제인 부분 부하에서의 펌핑 비용 절감과 모든 컨트롤 밸브의 Authority 값과 열교환기 환수 온도 측정을 하였다.
- 이는 일반적으로 유량 제어 밸브의 Authority를 높이기 위하여 설계 유량에서의 밸브 통과 차압을 높이기 위하여 밸브 사이즈를 낮출 수가 있는데, 이는 결과적으로 순환로의 유효차압을 높이기 때문에 펌프 양정 상승을 유도한다. 따라서 제어 밸브 사이즈는 냉수 배관보다도 2DN을 제안하였다.
- 빌딩은 에너지 효율 관리 빌딩으로 LEED Platinum 인증을 확보하였다. LEED 인증을 위하여 ASHRAE 90.
대상 데이터
- 그림 6에서 냉수의 열원은 지역 냉방 설비로부터 공급을 받으며, 열원 냉수는 각 6,691 kW 용량을 갖는 4개의 열교환기에 제공하여 빌딩 사용처로 분배되고 있다. 냉수 분배 순환을 위해서 4개의 피크 부하용 펌프와 2개의 저부하용 펌프를 사용한다.
- 초기 설계회사의 유량 분배 제어를 위한 설계는 2-way 컨트롤 밸브와 밸런싱 밸브로 구성되어 있다. 열교환기의 설계 유량 압력강하는 78 kPa이며, 설계사의 초기 펌프 양정은 300 kPa을 선정하였다. 이에 따른 터미널 분배 양정은 222 kPa로 설계되었다.
데이터처리
- Asia Square 타워의 초기 설계는 냉수 유량 제어를 위하여 각 AHU 순환로에 2-way 컨트롤 밸브와 밸런싱 밸브로 구성되어 있다. 초기 설계 기준으로 모든 배관 사이즈를 설계값과 동일하게 하여 TA SELECT 4를 이용하여 시스템을 계산하였다. 그림 13의 계산 결과 컨트롤 밸브의 Authority는 0.
성능/효과
- TA SELECT 4 계산을 통해서 IHE는 최적의 밸런싱과 제어 솔루션을 선택하여 최적의 배관 사이즈 선정을 돕고, 최적의 유효 펌프 선정을 통해서 컨트롤 밸브의 Authority 보장, 펌프 양정 최소화와 함께 지역 냉방회사의 벌금을 피하는 환수 온도 향상을 가져와 고객의 요구와 기대를 만족할 수 있었다.
- 그러나 초기 재료 투자에 따른 오랜 시간의 투자 회수가 필요하게 된다. 둘째, HVAC 설비의 새로운 기술 사용과 수배관 시스템 설계의 최적화 설계를 통해서 에너지 절감을 이룰 수 있으며, 이와 같은 노력은 짧은 시간에 투자 회수가 가능하게 된다. 마지막으로, 인적 인자를 들 수 있는데 사람을 통해서 HVAC 시스템으로의 개입을 최소화하고, 거주자와 관리자의 교육 등을 통해서 올바른 HVAC 시스템의 운전을 할 수 있게 하는 것이다.
- 둘째, 냉수 유량 제어 밸브의 사이즈는 냉수 배관보다 2DN 낮지 않아야 한다. 이는 일반적으로 유량 제어 밸브의 Authority를 높이기 위하여 설계 유량에서의 밸브 통과 차압을 높이기 위하여 밸브 사이즈를 낮출 수가 있는데, 이는 결과적으로 순환로의 유효차압을 높이기 때문에 펌프 양정 상승을 유도한다.
- 따라서 50% 부하 운전에서 온오프 제어 시스템의 과유량에 따른 연간 펌핑 운전 비용 증가는 54%의 유량 증가에 비례적으로 증가하게 되며 총 SGD 43,880의 불필요한 펌핑 비용을 갖는다(표 2, 표 3).
- 또한, 가변 펌프 차압 센서의 인덱스 순환로 설치를 위한 TA SELECT 4를 이용한 전산 모델링의 결과와 이에 따른 시험 결과는 매우 정확한 결과를 가져오며, 충분한 에너지 절감 효과를 기대할 수 있었다.
- 48을 갖게 되었다. 또한, 분배 요구 펌프 양정은 143 kPa이 나왔으며 초기 설계 펌프 양정(222 kPa)에서 36% 감소 효과를 보았다. 차압 제어기 적용 결과의 Authority 0.
- 셋째, 배관에서의 설계 압력 강하는 입상관/인덱스 루트에서 150 Pa/m를 넘지 않아야 하고, 분지/ 부분지관에서는 400 Pa/m를 넘지 않아야 한다. 그리고 LEED 인증의 중요한 부분인 시공 완료 후의 모든 설비에서의 시운전(T&C)과 리포트를 제출하여야 한다.
- 또한, 분배 요구 펌프 양정은 143 kPa이 나왔으며 초기 설계 펌프 양정(222 kPa)에서 36% 감소 효과를 보았다. 차압 제어기 적용 결과의 Authority 0.48은 컨트롤 밸브의 안정적인 비례 제어 결과를 가져오며, 양정 감소에 따른 연간 펌핑 비용의 SGD 58,960 절감 효과를 갖는다(표 5, 표 6).
- 첫째, 냉수 유량 제어 밸브의 운전 제어성 확보를 위하여 컨트롤 밸브 최소 Authority는 0.5 이상을 확보할 수 있어야 한다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.