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문제 정의
- 본 연구는 종래 지열원식 히트펌프 시스템의 열 성능평가 방법에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서’ 그 목적은 지열원식 냉난방 히트펌프 시스템의 작동상태와 열 성능현황을 실시간으로 확인 및 평가하며' 현장 모니터링 상황을 본사에서 원격으로 관리 또는 제어할 수 있도록 원격 모니터링 방법을 제공하는 데 있다. 또한.
- 본 연구는 지열원식 냉난방 히트펌프 시스템의 상태 감시 및 열성능 평가에 관한 것으로서, 특히 지열원식 냉난방 히트펌프 시스템의 상태를 실시간으로 감시하고 열 성능을 실시간으로 평가할 수 있도록 한 지열원식 냉난방 히트펌프 시스템의 상태 감시 및 열성능 평가 방법에 관한 것이다. 일반적으로 사용되는 에너지원으로서 석탄, 석유, 천연가스 등과 같은 화석 연료를 이용하거나, 또는 핵연료를 이용하는 경우가 대부분이다.
제안 방법
- . 현장에 설치된 지열원식 히트펌프 시스템의 모니터링 상태를 TCP/IP 프로토콜을 활용하여 본사에서 IP 접속을 통하여 시스템 원격 상태 감시 기능의 제5단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
- 지열원식 냉난방 히트펌프 시스템의 성능 평가는 지열원식 냉난방 히트펌프 설비에 설치된 유량계, 저항온도계, 와트미터 등의 센서를 통해서부터 순환수유량, 순환수 온도, 압축기소비전력둥의 물리적 신호를 전기적 신호로 변환하고, Agilent 34970A 모듈과 34901A MUX 계측기를 사용하여 아날로그형 전기적 신호를 디지털식 전기적 신호로 변환한다. 그리고 RS-232C 통신용 케이블을 사용하여 계측기에서 측정된 전기적 신호를 컴퓨터에 설치된 응용프로그램과의 인터페이스 구축하고, 계측기에서 측정된 전기적신호를 Labview Development Studio 기반 성능 평가응용프로그램을 통하여 물리적 신호로 변환하여 컴퓨터 모니터 상에 기본 로(raw) 데이터를 지시계를 통하여 도시한다.
- 작동상태 페이지에는 건물 순환펌프, 응축부순환 펌프, 중 발부 순환 펌프의 작동상태, 소비전력을 도시하였다. 그리고 건물과 축열(냉)조의 난(냉)방배관, 축열조와 히트펌프와 응축기 배관, 지열루프와 중발기배관내의 순환수 유량을 도시하였다. 아울러, 개별 히트펌프 30RT, 30RT, 30RT의 작동상태, 소비전력 및 성능계수를 도시되도록 처리하였다.
- 열량상태 탭페이지에는 히트펌프(30RT, 30RT, 10RT) 의 총 건물공급량, 발생에너지량(응축기방열량), 투입에너지 량(압축기소비전력), 절감에너지 량(중발기흡열량), 온실가스이산화탄소감출량에 대한 실시간 값과 시작 후 현재 누적 값이 도표에 도시되어짐을 확인할 수 있다. 다음으로, 단계 S117에서 상기 산정된 열성능 평가 변수 중 성능계수를 제외한 건물공급열량 히트펌프 소비전력, 응축기 방열량, 중발기 흡열량 및 이산화탄소 절감량 등의 시간 누적치, 일 누적치, 월누적치 및 년 누적치를 프로그램적으로 적산한다. 이렇게 적산된 결과를 시간 누적치 시보는 Fig.
- 다음으로, 단계 S121에서 본 발명에 따른 지열원식 냉난방 히트펌프 시스템의 상태 감시 및 열성능 평가 방법욘 현장 모니터링 상황을 인터넷 프로토콜 TCP/IP를 활용하여 본사에서 원격으로 모니터링과 제어를 할 수 있도록 한다. Fig.
- 다음으로, 단계 sin에서 상기 순간치 물리적 데이터를 근거로 시스템 열성능 평가 변수를 산정하여 그 결과를 도시한다. 건물 공급열량, 응축기 발열량, 증발기 흡열량, 히트펌프 소비전력, 성능계수 cop와 이산화탄소 절감량을 산정한 후 작동상태 페이지에 도시한다.
- 도시된 바와 같이, 축열조 상중하의 온도와 , 난방공급 및 회 수리고, 웅축기 입출구 배관의 온도가 일별치가 도시되어지도륵 처리하였다.
- 도시된 바와 같이, 축열조 상중하의 온도와 , 난방공급 및 희수 그리고, 응축기 입출구 배관의 실시간 순간 치온 도가 도시되어지도록 처리하였다.
- 또한. 본 연구는 기존의 데이터 저장을 위한 파일 형성 기능과 아울러 현장 수혜자가 시스템의 작동상태 감시, 시스템의 열성능 상태를 확인 가능하도록 사용자 인터페이스를 대폭 중가시켰으며, 그리고, 현장 모니터링 상황을 본사에서 원격으로 관리 또는 제어할 수 있도록 원격 모니터링 기능을 포함하도록 하였다.
- 다음으로, 단계 S105에서는 시스템의 개통도 이미지 파일이 로딩 되어 페이지에 나타나게 하였다. 시스템 개요 탭 페이지에서는 상세 탭을 활용하여 지열원 히트 펌프 시스템 시설개요, 지열원 히트펌프시스템 시설개통도 및 지열원 히트펌프 시스템 열량상태를 확인할 수 있도록 하였다. 키보드에서 용량, 제작사, 모델을 입력 후 다이얼로그 박스의 확인 버튼을 클릭한다.
- 그리고 건물과 축열(냉)조의 난(냉)방배관, 축열조와 히트펌프와 응축기 배관, 지열루프와 중발기배관내의 순환수 유량을 도시하였다. 아울러, 개별 히트펌프 30RT, 30RT, 30RT의 작동상태, 소비전력 및 성능계수를 도시되도록 처리하였다. 다음으로, 단계 S113에서는 단계 Sill에서 산정된 성능계수와 이산화탄소 절감량을 측정 시간에 대한 상대적 값을 표를 활용하여 요약 페이지에 도시한다.
- 다음으로, 각종 센서와 연결된 계측기와의 통신 인터페이스를 구축한다. 여기서 통신 인터페이스는, RS-232C 통신케이블 및 VISA(Virtual Instrumentation Software Architecture) 함수를 활용하여 AgUent 34970A 모듈과 Agilent 34901A Multi Plex Module MUX로 구성된 계측기와 성능 평가 프로Z1 램 사이 통신용 인터페이스가 이루어지도록 한다. 이후 단계 S107에서 각종 계측기를 통해 전기적인 로(RAW) 데이터를 취득하게 된다.
- 본'연M.의 목적을 달성하기 위해 기존의 단순 물리적신호만을 특정 파일에 저장하는 지열원식 냉난방 히트펌프 열성능 평가 과정을 수정 보완하였다. 또한 one 방식으로, JH M&R GSHP 프로그램 설행을 통하여 측정 간격이 설정되고, 시스템이 설치 및 규모를 사용자가 확인할 수 있도록 다이얼로그 박스 상에서 시스템 개요, 공사개요.
- xls 의 형태로 생성된다. 이러한 파일 명은 컴퓨터의 CMOS 시간을 활용하여 프로그램 시작 시 현재일자(0000년 00월 00일 00시 00분 00초)가 자동으로 생성되도록 프로그램 내부적으로 처리하였으며, 시트의 이름은 0000년-00월-00일 00시 00분 00초가 자동 생성되도록 하였다. 그리고 기록되는 데이터의 형태는 첫 번째 행에 저장될 변수의 헤드를 기록한 연후에 연이어 다음의 행에 측정된 데이터와 해석을 통하여 산정된 데이터가 기록되도록 프로그램 내부적으로 처리한다.
- 다음으로, 상기 변환한 물리 신호를 분석하여 순간치를 산정하고 이를 도시하게 된다. 즉, 유량계 유량을 산정하여 작동상태 페이지에 도시하고, 히트펌프 작동상태, 히트펌프와 순환펌프 소비전력을 산정하여 작동상태 페이지에 도시하고, 히트펌프 알람 상태 산정하여 전기계통 LED 인디케이트를 사용하여 도시하고, RTD 온도계의 실 온도를 산정하여 Fig. 2.
- Studio를 사용한다. 지열원식 냉난방 히트펌프 시스템의 성능 평가는 지열원식 냉난방 히트펌프 설비에 설치된 유량계, 저항온도계, 와트미터 등의 센서를 통해서부터 순환수유량, 순환수 온도, 압축기소비전력둥의 물리적 신호를 전기적 신호로 변환하고, Agilent 34970A 모듈과 34901A MUX 계측기를 사용하여 아날로그형 전기적 신호를 디지털식 전기적 신호로 변환한다. 그리고 RS-232C 통신용 케이블을 사용하여 계측기에서 측정된 전기적 신호를 컴퓨터에 설치된 응용프로그램과의 인터페이스 구축하고, 계측기에서 측정된 전기적신호를 Labview Development Studio 기반 성능 평가응용프로그램을 통하여 물리적 신호로 변환하여 컴퓨터 모니터 상에 기본 로(raw) 데이터를 지시계를 통하여 도시한다.
대상 데이터
- 이후 단계 S107에서 각종 계측기를 통해 전기적인 로(RAW) 데이터를 취득하게 된다. 여기서 취득되는 로 데이터는, 유량계 전류, 순환펌프 소비전류 측정용 CT전압, 순환펌프 소비전압 측정용 전압, RTD저항값, 히트펌프 작동상태 감지용 전압, 히트펌프 알람 상태 감지용 전압, 히트펌프 소비전류 측정용 CT전압, 히트펌프 소비전압 측정용 전압 둥이다.
이론/모형
- 측정용 센서는 유량 측정용 유량계, 온도 측정용 저항온도계, 소비전력 측정용 와트미터 등으로 구성되며, 계측기는 Agilent 34970A 모듈과 34901A Multi Plex Module MUX 로 구성되고, 컴퓨터는 데스크-탑 (Desk-top) 또는 랩-탑(Lap-top)이 적용되며, 인터페이스 응용 프로그램으로는 애플리케이션 개발용 Labview Development Studio를 사용한다. 지열원식 냉난방 히트펌프 시스템의 성능 평가는 지열원식 냉난방 히트펌프 설비에 설치된 유량계, 저항온도계, 와트미터 등의 센서를 통해서부터 순환수유량, 순환수 온도, 압축기소비전력둥의 물리적 신호를 전기적 신호로 변환하고, Agilent 34970A 모듈과 34901A MUX 계측기를 사용하여 아날로그형 전기적 신호를 디지털식 전기적 신호로 변환한다.
성능/효과
- 본 연구에 따르면, 지열원식 냉난방 히트펌프 시스템의상턨를 실시간으로 감시하고 열성능을 실시간으로 평가하며, 현장에 설치된 지열원식 히트펌프 시스템의 상태를 TCP/IP 프로토콜을 활용하여 본사에서 IP 접속을 통하여 원거리 원격 작동상태 감시 기능 및 제어를 할 수 있는 장점이 있다.
- 다음으로, 단계 S115에서는 단계 S111에서 산정된 건물공급량, 발생에너지량(응축기방열량), 투입에너지량(압축기 소비전력), 절감에너지 량(중발기흡열 량), 온실가스이산화탄소감출량에 대한 실시간 값과 시작 후 현재 누적 값을지열원히트펌프시스템 열량 상태 탭페이지에 도시되도록 한다. 열량상태 탭페이지에는 히트펌프(30RT, 30RT, 10RT) 의 총 건물공급량, 발생에너지량(응축기방열량), 투입에너지 량(압축기소비전력), 절감에너지 량(중발기흡열량), 온실가스이산화탄소감출량에 대한 실시간 값과 시작 후 현재 누적 값이 도표에 도시되어짐을 확인할 수 있다. 다음으로, 단계 S117에서 상기 산정된 열성능 평가 변수 중 성능계수를 제외한 건물공급열량 히트펌프 소비전력, 응축기 방열량, 중발기 흡열량 및 이산화탄소 절감량 등의 시간 누적치, 일 누적치, 월누적치 및 년 누적치를 프로그램적으로 적산한다.
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