에너지 : 빙축열시스템 운전방식의 분류 및 장단점

1. 개요

(1) 여름철 낮 냉방용 전력수요는 해마다 증가하고 있으며, 이들 전력수요는 특히 오후 2시～4시 사이에 피크(peak)를 이루고, 야간이 되면 현저히 줄어들어, 주간과 야간의 전력수요 불균형이 심각하다. → 주·야간 전력수요 평준화(平準化) 필요

(2) 빙축열은 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로, 야간의 값싼 심야전력을 이용하여 전기에너지를 얼음(氷) 형태의 열에너지로 저장하였다가, 주간에 이를 해빙(解氷)하여 냉방용으로 사용하는 것이다.

2. 운전방식

빙축열시스템은 외기온도, 냉방부하량, 냉방시간 등에 따라 다음과 같은 형태로 운전된다.

(1) 제빙 운전(ice making)

① 다음 날 낮 냉방을 위해, 야간(22:00～08:00)에 냉동기를 가동하여 축열조 내에 얼음을 만드는 과정으로,

② 냉동기는 저온상태로 운전되고(증발온도 -10℃ 정도), 열교환기 쪽으로는 브라인이 흐르지 않는다.(V1→開, V2→閉, V3의 b→閉, 축열조 입구 -6℃ 정도, 축열조 출구 -3.5℃ 정도)

(2) 해빙 운전

1) 축열조 단독운전(ice melting only)

냉동기를 가동하지 않고, 축열조의 용량만으로 부하를 감당하도록 하는 운전방식으로, 냉방 부하량이 적거나, 외기온도가 비교적 낮은 환절기, 혹은 토요일에 축열량 만 가지고 건물의 냉방을 담당하는 운전모드이다.(V1→閉, V2→開, V3의 c→閉, V4→부하측으로 공급되는 냉수온도가 7℃ 정도가 되게 개도 조절)

2) 냉동기 단독운전(chiller only)

축열조의 해빙을 피크 부하시에 대비하여 지연 보류시킬 때, 또는 축열조의 해빙이 이미 완료되었을 때 냉동기만으로 건물의 냉방을 담당하는 운전모드로, 여름철 오전 이른 시간 및 오후 늦은 시간에 주로 이용되는데, 이 때는 최대 전력 계약량 초과에 주의해야 한다.(V1 → 폐, V2 → 개, V3의 b → 폐)

(3) 축열조, 냉동기 동시운전(parallel)

① 축열조와 냉동기를 동시에 가동하여 냉방하는 형태로, 냉방부하가 큰 여름철 한낮에 주로 이용되는 방식으로, 냉동기 우선방식(chiller upstream)과 축열조 우선방식(chiller downstream)이 있다.

② 냉동기 우선방식은 1차열매(브라인)가 부하 → 냉동기 → 축열조 → 부하의 순으로 흘려, 냉동기의 작동온도가 높아 냉동기의 COP가 좋아지지만, 축열조의 용량이 커야 한다.(이용 온도폭이 적으므로)

③ 축열조 우선방식은 1차열매(브라인)가 부하 → 축열조 → 냉동기 → 부하의 순으로 흘려, 냉동기의 작동온도가 낮아 냉동기의 COP가 저하되지만, 축열조의 용량이 작아 경제적이다.(이용 온도 폭이 크므로)

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