축열시스템
전문연구위원 차성기
1. CO2 배출량을 대폭삭감하는 히트펌프 축열시스템 ○ 투입된 에너지 이상의 에너지를 만드는 히트펌프와 저장하는 기술에 의해 수요공급의 불균형을 해소시켜서 설비와 고효율을 가능하게 하는 축열시스템
□ 민생수요가 전체에너지 소비구성의 반을 차지(일본)
○ 1990년대의 10년간 에너지 소비증가율은 산업부문이 9.1%이나 민생부문은 26%, 운수부문은 22%에 달하며 CO2 배출량도 민생부문은 20%를 상회함 ○ CO2 배출량의 증가를 6% 삭감해야 하는 목표(도꾜 의정서)에 따라 국가적인 노력을 경주 ○ 민생부문 에너지 가운데 가정부문의 58%가 냉난방,급탕수요이며, 업무부문에서도 냉난방,급탕이 50%를 넘어서고 있어 이의 대부분을 화석연료에 의지함으로서 CO2 배출량 증가의 주요인이 되고 있음.
□ 히트 펌프에 의한 CO2 배출량 삭감 잠재량 ○ 민생업무 부문 - 냉난방을 포함하여 업무용 에너지 중 30%가 공조에너지이며,에너지종별로 보면 60%가 석유, 14%가 가스, 25가 전기임. 이를 모두 전기에너지에 의한 히트펌프로 바꾼다면 (COP=6)현재 추정 CO2 배출량 4,400만 t-CO2 /년에 대해서 1,400만 t-CO2/년까지 삭감이 가능하다는 시산. 즉, 업무부문의 공조에서 약 2,900만 t-CO2 /년의 삭감잠재량을 가진 것으로 본다. - - 급탕은 업무용에너지 가운데 22%를 점유하며, 에너지 종별로는 54%가 석유, 33%가 가스이다. 이를 모두 전기에너지지에 의한 히트펌프로 대치한다면 (COP=4) 현재 추정 CO2 배출량 2,300만 t-CO2 /년에서 750 만 t-CO2 /년까지 삭감이 가능하다. 즉, 업무부문의 급탕에서 약 1,500 만 t-CO2 /년의 삭감잠재량을 가진 것으로 된다. ○ 민생가정 부문 -가정소요에너지중 28%가 난방으로서 이의 67%가 석유, 17%가 가 스, 8%가 전기에서 얻고있다. 이를 한랭지에서는 COP=3, 일반지역은 COP=6의 히트펌프난방기로 대치한다면 현재 추정 CO2 배출량 4,100만 t-CO2 /년에서 1,200만 t-CO2 /년 까지 삭감 가능시되므로, 가정난방분야에서 약 2,900만 t-CO2 /년 의 삭감잠재량이 있다. -가정용중 22%는 급탕으로 이가운데 26%가 석유, 62%가 가스이다.이를 COP=4의 히트펌프 급탕기로 대치한다면 현재 추정 CO2 배출량 3,700만 t-CO2 /년에서 1,200 만 t-CO2 /년까지 삭감가능하므로 약 2,500만 t-CO2 /년 의 삭감잠재량이 있다. 즉,전체 민생부문에서 1억 t-CO2 /년의 CO2삭감이 가능할것으로 보고있다.
□ 축열시스템 ○ 열의 생산은 열원동기의 최고효율점에서 운전하고, 발생열을 저장하여 필요시 공급하는 축열시스템에 의해 에너지 효율이 대폭개선 됨. ○ 현재는 축열시스템에서 공조가 중심이 되어왔으나, 급탕수요에 대해서 CO2 냉매히트펌프급탕기가 출현하여, 기존연소효울 90%를 넘는 잠열 회수형 보일러에 비해 2배의 에너지 절감효과가 있다. 2. 축열 시스템 보급 촉진 전략 (중부 전력)- 약 15만 kw분의 피크 shift 에 성공
□ 에코아이즈의 보급 촉진 O 공조 열원 경제성 검토 프로그램 개발 -열병합 시스템과 축열 시스템을 결합시켜서 최적의 에너지 시스템평가 프로그램을 개발하여 환경성, 에너지 절약, 경제성, 방재성 등에서 우월한 성능. O 축열 수탁 제도를 실시하여 고객 공조 설비 가운데 열원동기 축열조 등 1차측 설비는 회사가 설치하고 운전 관리 및 보수를 행하는 것으로 수요자의 초기 투자 부담을 경감 시키고 공조비 등의 경감을 도모 하고 있다. -이러한 활동을 측면 지원하는 PR 활동을 강화하여 전시회, 강연회, 기술 세미나를 통하여 축열 공조 시스템으로서 에코아이즈의 우위성을 소개. -이외 전기 요금 매뉴얼로서 축열 조정 계약서, 피크 시간 조정계약등, 축열시스템 에대한 전기요금할인계약 메뉴를 개발공급.
□ 새로운 기기 시스템의 개발 O 개별 유저 지향의 시스템 개발 -슈퍼마켓 등을 대상으로 한 축열식 냉장 쇼케이스나 냉동 사이클로 고효율인 로렌쯔 사이클을 실용화 시킨 초고효율 스크류 칠라 (울트라 하이에브) 등을 개발 -공조와 동시에 대량의 급탕을 필요로 하는 고객에 최적인 자연 냉매(CO2) 업무용 산업용 공조 급탕 히트 펌프를 개발하여 빙축열(제빙 능력 350 kw급)과 고온 급탕 (약 85℃)이 동시에 가능
□ 에너지 효율 이용의 제안 ○ 이러한 축열 시스템과 함께 고효율화가 현저한 전기식 공조전반 또는 off peak나 심야 시간 대의 부하용 전기 주방기기 및 시스템, 전기 바닥 난방 시스템, 프로세스 가열 냉열 시스템 등의 보급 촉진 ○ 다양한 기기시스템을 조합시켜서 최적의 에너지 효율적 이용을 제안 함으로서 다양한 수용가의 니즈에 대응 3. 대폭적인 성에너지를 실현한 신냉매 채용 (도시바)
□ 신냉매 에코 아이즈 미니 O 인버터 기술과 신냉매 R410A 채용 기술로서 성에너지와 쾌적성을 동시에 추구 -실외기는 축열 이용 냉방 능력으로 5,6,7 마력 채용, 축열조는 냉방 축열 용량 140 MJ 채용 실내 유니트로는 4방향 천장 카셋트형과 천장 현수형을 포함하여 7 종류가 있고, 시스템은 싱글 타입, 트윈 타입, 트리 플 타입으로 되어 있다.
□ 성에너지 성능 등 특징 O 업계 제일의 성에너지 성능 -압축기에는 DC 트윈 로터리 컴프레서를 채용하고 압축기 구동 파형을 극히 미세하게 제어하여 고효율 운전이 가능한 벡터 제어 인버터를 채용 함으로서 최고의 축열 이용 냉방 운전 시 COP 6.01을 실현, 종래기종에 비해 85% 향상되었고 년간 소비 전력량도 41% 절감 됨 O 설치가 자유로운 축열조와 실외기를 분할 -각각 분할 시켜서 크기 980mm 이하, 중량 140kg 이하로 하여 승강 기 이용이 용이하도록 하였음 O 다양한 운전 관리가 가능 -리모컨이나 on-OFF 콘트롤러 등 집중 관리용 옵션을 준비하여 학교 공조 등에 용이 -축열 리모컨은 축열조의 수온을 표시하여 얼음 이용 상황을 간단히 감시 가능 O 내구성이 좋은 축열조 -축열조 재질은 SUS를 채용하고 용접 부분을 최소화하여 내구성향상 O 배관 사이즈는 소구경화 하여 공사비 절감 -신냉매 R410A를 채용하여, 가스 배관을 직경 19mm에서 15mm로 바꾸어 배관 재료비가 10% 절감되는 효과
전문가 제언 □ 히프 펌프 기술을 채용한 공조 시스템 공급 평가 방법 개선 필요 - 현재는 건축물이나 기타 수용가에서 기 설계된 시스템의 기종별 가격 및 배관 설비 가격에 의해 입찰 또는 발주가 이루어지고 있는 현실임. 이에 따라 대부분 저가 낙찰이 성행하고 에너지 절약 측면에서 어떻게 하는 것이 유리한가는 거의 도외시 되고 있음. - 따라서 기기별 가격 또는 전체 입찰가와 함께 시스템의 효율도 함께 평가하는 이중 평가제 또는 PQ평가제에 의해 실시하여 성에너지 측면에서 유리한 업체에 발주 시킴으로서 성에너지 효율 제고와 향후 리모델링 등의 A/S에 대비 할 수 있음. - 특히, 기종별 공급기기 업체가 정해진 후, 최초 설비 설계자의 지속적인 확인 없이 준공되고 있어 단순한 운전관리로서 본래 설계 의도와는 많은 차이가 있게 됨. □ 요소 기술 개발 및 기기 국산화 시급 - 상당 부분은 국산화 되었으나, 지속적인 요소 기술 개발이 미흡하고 주요기기의 국산화도 촉진해야 할 것임. 특히, GHP 열병합 (가스 엔진 구동) 시스템이 최근 많이 도입되고 있으나, 주기기인 가스 엔진은 대부분 수입산으로 전체 시스템 가격 구성비가 35 ～50% 까지 이르고 있어 투자비 회수 단축에 큰 걸림돌이 되고 있음. □ 히트 펌프 개념을 포함한 에너지 절약 정신의 제도적 제고 필요 - 에너지 단위가 세계에서 가장 높은 우리나라로서는 폐열 이용이 가장 시급한 과제이나, 근년 에너지 절약에 대한 국민적 관심이 매우 저하된 상태임. 일본 경우 히트 펌프를 이용하여 하천의 열까지 이용하고 있는 추세이나, 우리나라의 경우 각 산업이나 가정이나 에너지소모가 심각하여, 에너지 자급률이 3%이하인 상황에서 에너지 절약 나아가 폐열재이용은 국가적인 관심으로 제고시켜야 할 것임.
www.shop-dwg.co.kr
1. CO2 배출량을 대폭삭감하는 히트펌프 축열시스템 ○ 투입된 에너지 이상의 에너지를 만드는 히트펌프와 저장하는 기술에 의해 수요공급의 불균형을 해소시켜서 설비와 고효율을 가능하게 하는 축열시스템
□ 민생수요가 전체에너지 소비구성의 반을 차지(일본)
○ 1990년대의 10년간 에너지 소비증가율은 산업부문이 9.1%이나 민생부문은 26%, 운수부문은 22%에 달하며 CO2 배출량도 민생부문은 20%를 상회함 ○ CO2 배출량의 증가를 6% 삭감해야 하는 목표(도꾜 의정서)에 따라 국가적인 노력을 경주 ○ 민생부문 에너지 가운데 가정부문의 58%가 냉난방,급탕수요이며, 업무부문에서도 냉난방,급탕이 50%를 넘어서고 있어 이의 대부분을 화석연료에 의지함으로서 CO2 배출량 증가의 주요인이 되고 있음.
□ 히트 펌프에 의한 CO2 배출량 삭감 잠재량 ○ 민생업무 부문 - 냉난방을 포함하여 업무용 에너지 중 30%가 공조에너지이며,에너지종별로 보면 60%가 석유, 14%가 가스, 25가 전기임. 이를 모두 전기에너지에 의한 히트펌프로 바꾼다면 (COP=6)현재 추정 CO2 배출량 4,400만 t-CO2 /년에 대해서 1,400만 t-CO2/년까지 삭감이 가능하다는 시산. 즉, 업무부문의 공조에서 약 2,900만 t-CO2 /년의 삭감잠재량을 가진 것으로 본다. - - 급탕은 업무용에너지 가운데 22%를 점유하며, 에너지 종별로는 54%가 석유, 33%가 가스이다. 이를 모두 전기에너지지에 의한 히트펌프로 대치한다면 (COP=4) 현재 추정 CO2 배출량 2,300만 t-CO2 /년에서 750 만 t-CO2 /년까지 삭감이 가능하다. 즉, 업무부문의 급탕에서 약 1,500 만 t-CO2 /년의 삭감잠재량을 가진 것으로 된다. ○ 민생가정 부문 -가정소요에너지중 28%가 난방으로서 이의 67%가 석유, 17%가 가 스, 8%가 전기에서 얻고있다. 이를 한랭지에서는 COP=3, 일반지역은 COP=6의 히트펌프난방기로 대치한다면 현재 추정 CO2 배출량 4,100만 t-CO2 /년에서 1,200만 t-CO2 /년 까지 삭감 가능시되므로, 가정난방분야에서 약 2,900만 t-CO2 /년 의 삭감잠재량이 있다. -가정용중 22%는 급탕으로 이가운데 26%가 석유, 62%가 가스이다.이를 COP=4의 히트펌프 급탕기로 대치한다면 현재 추정 CO2 배출량 3,700만 t-CO2 /년에서 1,200 만 t-CO2 /년까지 삭감가능하므로 약 2,500만 t-CO2 /년 의 삭감잠재량이 있다. 즉,전체 민생부문에서 1억 t-CO2 /년의 CO2삭감이 가능할것으로 보고있다.
□ 축열시스템 ○ 열의 생산은 열원동기의 최고효율점에서 운전하고, 발생열을 저장하여 필요시 공급하는 축열시스템에 의해 에너지 효율이 대폭개선 됨. ○ 현재는 축열시스템에서 공조가 중심이 되어왔으나, 급탕수요에 대해서 CO2 냉매히트펌프급탕기가 출현하여, 기존연소효울 90%를 넘는 잠열 회수형 보일러에 비해 2배의 에너지 절감효과가 있다. 2. 축열 시스템 보급 촉진 전략 (중부 전력)- 약 15만 kw분의 피크 shift 에 성공
□ 에코아이즈의 보급 촉진 O 공조 열원 경제성 검토 프로그램 개발 -열병합 시스템과 축열 시스템을 결합시켜서 최적의 에너지 시스템평가 프로그램을 개발하여 환경성, 에너지 절약, 경제성, 방재성 등에서 우월한 성능. O 축열 수탁 제도를 실시하여 고객 공조 설비 가운데 열원동기 축열조 등 1차측 설비는 회사가 설치하고 운전 관리 및 보수를 행하는 것으로 수요자의 초기 투자 부담을 경감 시키고 공조비 등의 경감을 도모 하고 있다. -이러한 활동을 측면 지원하는 PR 활동을 강화하여 전시회, 강연회, 기술 세미나를 통하여 축열 공조 시스템으로서 에코아이즈의 우위성을 소개. -이외 전기 요금 매뉴얼로서 축열 조정 계약서, 피크 시간 조정계약등, 축열시스템 에대한 전기요금할인계약 메뉴를 개발공급.
□ 새로운 기기 시스템의 개발 O 개별 유저 지향의 시스템 개발 -슈퍼마켓 등을 대상으로 한 축열식 냉장 쇼케이스나 냉동 사이클로 고효율인 로렌쯔 사이클을 실용화 시킨 초고효율 스크류 칠라 (울트라 하이에브) 등을 개발 -공조와 동시에 대량의 급탕을 필요로 하는 고객에 최적인 자연 냉매(CO2) 업무용 산업용 공조 급탕 히트 펌프를 개발하여 빙축열(제빙 능력 350 kw급)과 고온 급탕 (약 85℃)이 동시에 가능
□ 에너지 효율 이용의 제안 ○ 이러한 축열 시스템과 함께 고효율화가 현저한 전기식 공조전반 또는 off peak나 심야 시간 대의 부하용 전기 주방기기 및 시스템, 전기 바닥 난방 시스템, 프로세스 가열 냉열 시스템 등의 보급 촉진 ○ 다양한 기기시스템을 조합시켜서 최적의 에너지 효율적 이용을 제안 함으로서 다양한 수용가의 니즈에 대응 3. 대폭적인 성에너지를 실현한 신냉매 채용 (도시바)
□ 신냉매 에코 아이즈 미니 O 인버터 기술과 신냉매 R410A 채용 기술로서 성에너지와 쾌적성을 동시에 추구 -실외기는 축열 이용 냉방 능력으로 5,6,7 마력 채용, 축열조는 냉방 축열 용량 140 MJ 채용 실내 유니트로는 4방향 천장 카셋트형과 천장 현수형을 포함하여 7 종류가 있고, 시스템은 싱글 타입, 트윈 타입, 트리 플 타입으로 되어 있다.
□ 성에너지 성능 등 특징 O 업계 제일의 성에너지 성능 -압축기에는 DC 트윈 로터리 컴프레서를 채용하고 압축기 구동 파형을 극히 미세하게 제어하여 고효율 운전이 가능한 벡터 제어 인버터를 채용 함으로서 최고의 축열 이용 냉방 운전 시 COP 6.01을 실현, 종래기종에 비해 85% 향상되었고 년간 소비 전력량도 41% 절감 됨 O 설치가 자유로운 축열조와 실외기를 분할 -각각 분할 시켜서 크기 980mm 이하, 중량 140kg 이하로 하여 승강 기 이용이 용이하도록 하였음 O 다양한 운전 관리가 가능 -리모컨이나 on-OFF 콘트롤러 등 집중 관리용 옵션을 준비하여 학교 공조 등에 용이 -축열 리모컨은 축열조의 수온을 표시하여 얼음 이용 상황을 간단히 감시 가능 O 내구성이 좋은 축열조 -축열조 재질은 SUS를 채용하고 용접 부분을 최소화하여 내구성향상 O 배관 사이즈는 소구경화 하여 공사비 절감 -신냉매 R410A를 채용하여, 가스 배관을 직경 19mm에서 15mm로 바꾸어 배관 재료비가 10% 절감되는 효과
전문가 제언 □ 히프 펌프 기술을 채용한 공조 시스템 공급 평가 방법 개선 필요 - 현재는 건축물이나 기타 수용가에서 기 설계된 시스템의 기종별 가격 및 배관 설비 가격에 의해 입찰 또는 발주가 이루어지고 있는 현실임. 이에 따라 대부분 저가 낙찰이 성행하고 에너지 절약 측면에서 어떻게 하는 것이 유리한가는 거의 도외시 되고 있음. - 따라서 기기별 가격 또는 전체 입찰가와 함께 시스템의 효율도 함께 평가하는 이중 평가제 또는 PQ평가제에 의해 실시하여 성에너지 측면에서 유리한 업체에 발주 시킴으로서 성에너지 효율 제고와 향후 리모델링 등의 A/S에 대비 할 수 있음. - 특히, 기종별 공급기기 업체가 정해진 후, 최초 설비 설계자의 지속적인 확인 없이 준공되고 있어 단순한 운전관리로서 본래 설계 의도와는 많은 차이가 있게 됨. □ 요소 기술 개발 및 기기 국산화 시급 - 상당 부분은 국산화 되었으나, 지속적인 요소 기술 개발이 미흡하고 주요기기의 국산화도 촉진해야 할 것임. 특히, GHP 열병합 (가스 엔진 구동) 시스템이 최근 많이 도입되고 있으나, 주기기인 가스 엔진은 대부분 수입산으로 전체 시스템 가격 구성비가 35 ～50% 까지 이르고 있어 투자비 회수 단축에 큰 걸림돌이 되고 있음. □ 히트 펌프 개념을 포함한 에너지 절약 정신의 제도적 제고 필요 - 에너지 단위가 세계에서 가장 높은 우리나라로서는 폐열 이용이 가장 시급한 과제이나, 근년 에너지 절약에 대한 국민적 관심이 매우 저하된 상태임. 일본 경우 히트 펌프를 이용하여 하천의 열까지 이용하고 있는 추세이나, 우리나라의 경우 각 산업이나 가정이나 에너지소모가 심각하여, 에너지 자급률이 3%이하인 상황에서 에너지 절약 나아가 폐열재이용은 국가적인 관심으로 제고시켜야 할 것임.
www.shop-dwg.co.kr
'소방 > 소방 설비 자료' 카테고리의 다른 글
| 한화S&C ‘포스트타워’ (0) | 2011.06.08 |
|---|---|
| 아파트의 온열원 방식 비교(19) - 특수공조 (0) | 2011.06.08 |
| 열과 전기에너지의 가치와 Heat Pump(2004.02.) (0) | 2011.06.08 |
| 산업용 전기 및 열에너지 (0) | 2011.06.08 |
| 빙축열 냉방 시스템 (0) | 2011.06.08 |