도심 노후사옥 리노베이션을 통한 에너지 절감

집중기획

최근 건축물은 친환경, 녹색건축 등을 추구하며 에너지 사용에 대한 각종 규제들에 의해 에너지 저소비 건축물로 지어지고 있다. 그러나 과거 에 지어진 노후화된 건축물들, 특히 에너지 절약에 대한 개념이 강화되기 이전의 도심 대형 건축물의 경우 에너지를 과다 소비하며 많은 비용을 지 불하고 있다.

노후 건축물의 경우 에너지 소비에서 많은 부분을 차지하고 있는 열 원, 공조설비 등에 대해 기능 및 성능 저하로 에너지는 과소비하면서 사용 자의 만족도를 충족하지 못하는 상황에 처하게 되므로 쾌적 환경 확보와 에너지 사용량 저감을 위해 리모델링은 필수적이라 하겠다.

특히 도심 건축물은 면적, 공사상 자유롭지 못한 지리적 위치, 근무 등 내부 운영을 하면서 리모델링을 해야 하는 어려움 등이 있어 합리적이고 체계적인 리모델링 계획을 수립해야 한다.

한국◯◯ 본사 리모델링 사업은 건축과 관련된 일련의 공정이 배제 된 기계분야 단독(일부 전기포함)으로 진행된 것이 특징으로 특히, 공조 및 환기(냉·난방) 위생설비에 대한 CM(건설사업관리), 설계, 발주단계 및 운전까지 일련의 과정을 기계설비설계사 단독으로 수행하였으며, 향 후 기계분야 위주의 리모델링 프로젝트 수행 시 본 프로젝트 경험이 사업 고선희

(주)성일이앤씨 상무이사/본부장 [email protected]

기계분야 위주의 노후건물 리노베이션 수행 시 고려 사항 및 에너지 절감 요인을 아이템별로 소개하고자 한다.

도심 노후사옥 리노베이션을 통한 에너지 절감

집중기획_{기획 집중}

을 진행함에 있어 도움을 주고자 한다.

건물 개요

- 건물명 : 한국◯◯ 본사 사옥 - 위 치 : 서울특별시 서초구 잠원동 - 연면적 : 28,592 ㎡

- 규 모 : 지하 6층~지상 14층 - 준공일 : 1996년 5월

리모델링 진행 과정

육안검사부터 에너지 성능진단, 설계, 시공에 이르는 진행과정은 그림 1과 같다.

리모델링 범위

기존 시스템은 그림 2, 그림 3의 열원흐름도, 공조방식 및 표 1의 조닝과 같다.

흐름도 상에서의 리모델링 범위는 그림 4, 표 2와 같으며 에너지 절감을 위한 주요 개선 내용은 표 3, 표 4와 같다.

[그림 1] 리모델링 진행과정

[그림 2] 열원흐름도

(a) 내주부 방식(전공기 단일덕트방식, VAV+CAV)

(b) 외주부 방식 [그림 3] 공조방식

<표 1> 조닝

구 분 내주부 외주부

열원 •냉ㆍ난방 : 냉온수유닛

•가 습 : 노통연관식 보일러

•냉방 : 쿨링 타워

•난방 : 노통 연관식 증기보일러 층별

공조 방식

•외기공급 : 외기조화기 1대

•냉ㆍ난방 : 단일덕트 정풍량방식

•내 조 기 : 4 Sets(존별 설치)

•외주부 : 천장형 히트펌프 유닛 설치

•외기도입 없이 내부 순환용 팬과

•직팽식 코일(D.X Coil) 내장하여 부하처리

<표 2> Flow Diagram 요약

구 분 성능진단내용 (문제점) 개선방안

냉각탑 노후화로 운전비 상승, 효율저하 에너지 절감형으로 교체

냉각수 배관 부식, 열원 변경 시 재사용 불가 내구성 강한 스테인레스 적용

냉각수 순환펌프 인펠러침식 등에 의한 운전비 증대 고효율 펌프로 변경

냉온수 유닛 장비의 노후화로 에너지 비용 증가 심야전력(빙축열)+오일리스칠러

기계실 배관 시스템 교체 및 부식에 의한 교체 동관, 스테인레스관, 친환경보온재

냉온수 순환펌프 시스템 변경에 의한 교체 고효율 펌프로 변경

보일러 부속기기류 효율저하 노후화에 의한 교체 온수보일러, 고효율 보일러 적용

저탕조 형식변경 및 노후화에 의한 교체 직접 열교환 방식

AHU, OAHU 노후화에 의한 공조기 교체 교체 시 HPU 부하까지 담당

취출구 적정한 실내 환경유지, 최소부하운전 가능한 VAV

Diffuser로 변경 외주부 부하까지 고려

주변배관 배관, 밸브류 노후화에 의한 교체 외주부 부하까지 담당하는 규격

공조, 위생, 오배수배관 X-ray 검사시 비교적 양호 주기적 검사, 노후화 확인 후 교체

덕트 주요 층별 공조덕트 청소필요 외주부 부하까지 고려 규격 적정성 확인 후 일부

신설

[그림 4] Flow Diagram

집중기획_{기획 집중}

<표 3> 에너지 저감을 위한 주요 개선 내용-1

구 분 기존방식 개선방식

냉열원

•흡수식 냉온수 유닛

•장비효율 낮고 가스 사용으로 운전비 높음

•빙축열 시스템+스마트 칠러

•부분부하 효율 우수, 시스템 효율 높고 운전비 저렴

온열원

•증기보일러

•시스템 복잡, 긴 예열시간

•온수보일러

•사용이 용이, 부하대응 용이

공조

•정풍량 디퓨저

•노후화로 풍량부족, 온도불균형

•변풍량 디퓨저

•부하량 따른 가변 풍량 제어, 최소부하 운전 가능

•Heat Pump Unit(Cooling Tower)

•노후화 및 누수로 인한 비운전

•ELEV. 홀 : EHP로 대체 적용

•기준층 외주부 : 변풍량 디퓨저 적용

순환 펌프

•1차 펌프 정속제어 펌프

•기동 및 운전 전류 큼, 운전비 높음

•1차 정속+2차 인버터 제어 펌프

•부분부하 효율 높고 운전비 저렴, 부하변동 따른 운전

<표 4> 에너지 저감을 위한 주요 개선 내용-2

구 분 기존방식 개선방식

급수

· 급탕

•고층부, 저층부 2개 존 구성

•6층 급수 감압변에 의한 저층부 급수·급탕 압력 불균형

•지하층 샤워실 급탕온도가 너무 높아 사용불가능 상태

•저층부, 중층부, 고층부 3개 존 구성

•기존 저층부 2개로 구분하여 감압변 위치 조정, 저탕조 추가계획

•급수·급탕 압력이 동일하도록 배관 구성

집중기획_{기획 집중}

분야별 에너지 저감 특성

빙축열 시스템

도시가스를 열원으로 사용하는 흡수식 냉온수 기로 냉난방을 수행하고 있으며, 에너지 및 운영비 절감을 위해 빙축열 시스템과의 경제성 검토를 수 행하였다.

표 5와 같이 빙축열 시스템을 사용할 경우 운 전비뿐 아니라 효율 향상에 의한 에너지 절감효과 를 얻을 수 있다고 판단되어 개보수를 진행하였다.

여러 가지 빙축열 시스템의 방식이 있으나 개보 수 현장의 특성상 축열조의 현장 적응성이 가장 문 제가 되어 각 방식에 대한 검토를 수행한 결과 표 6 에서와 같이 코일에 비하여 캡슐형이 현장 적응성 이 우수하였다. 캡슐형 중에서 에너지 절약형 축열 시스템이 가장 축열조 면적이 작고 효율면에서 가 장 우수한 제품으로 평가되어 이를 기준으로 설계 를 진행하였다. 다만, 코일형 빙축열 시스템의 경우 캡슐에 비하여 축열조 설치 면적이 1.5배~2배 이상 이 되므로 개보수 현장에 적용하기는 어려웠다.

<표 5> 열원 시스템 경제성 검토

구 분 빙축열시스템 흡수식 냉온수기 비 고

초기투자비 765,255,000원 투자부담제외

무상지원금 104,400,000원 KEPCO 지원

세액공제 79,830,000원 투자금x10%

순수투자비 581,025,000원 표준 초기투자비-무상지원금

-세액공제

연간 운전비

냉방 17,319,675원 90,268,748원 절감

계 17,319,675원 90,268,748원

20% 표준 66.1%

회수년수 7.96 Years 표준

에너지 사용량

kWh 247,236 kWh 173,047 kWh 일반 & 심야전력

N㎥ 　 54,147 N㎥ 가스 사용량

TOE 53 TOE 94 TOE 56%

CO2 사용량 TCO2 110 TCO2 198 TCO2 56%

<표 6> 빙축열 시스템별 에너지 사용량 비교표

구 분 에너지 절약형 축열시스템 기존 캡슐형 축열시스템 코일형 축열시스템

규격 소비전력(kW) 규격 소비전력(kW) 규격 소비전력(kW) 비고

냉동기 주간 550 RT

440 kW

440 kW

446 kW

411.5 kW

411.5 kW

411.5 kW

브라인 축열 30 hp

22.5 kW

5% 전후 75 hp

56.25

13% 해당 125 hp

93.75 kW

방열 40 hp

30 kW

소비전력합계/

시스템 COP

주간 492.5 kW /

3.93

3.90

3.31

3.45

3.19

2.95

에너지 사용량 80% 90% 100%

SMARDT 오일리스 터보냉동기

최소운전, 부분부하 운전 시 최적운전이 가능 하도록 빙축열과 냉동기를 8 : 2 비율로 구성하였다.

냉동기 선정을 위해 표 7과 같이 초기투자비 및 운 전비용, 장비 수명 등의 여러 요소를 종합 검토한 결과, 초기투자비에 있어서는 ALT1이 ALT2 대비 약 2.0배 높아 불리하였으나 운전 비용면에서는 연간 절감액이 약 12,832천 원이 예측되고, 투자비 회수

기간이 약 7년으로 다소 소요되나, 오버홀 비용 없 이 반영구적 사용이 기대되므로 본 현장에 ALT1을 적용하는 것이 유리하다 판단되어 반영하였다.

1차 정속+2차 인버터제어 순환 펌프

펌프시스템 선정을 위해 표 8과 같이 초기투 자비 및 운전비용 등을 종합 검토한 결과, 초기투 자비에 있어서는 ALT1이 ALT2 대비 약 2.1배 증가

<표 7> 공조용 냉동기 경제성 검토

구 분 ALT1 : SMARDT 오일리스 터보냉동기 ALT2 : C사 스크류 냉동기

외형 사진

성능보증 AHRI 인증 AHRI 인증

압축기 방식 직결식 고속 2단압축 스크류

구동 방식 인버터 구동 정속 구동

실 소비전력 43.0 kW(65.4%) 65.7 kW(100% 기준)

효율(NPLV) 0.358(kW/USRT) 0.546(kW/USRT)

운전 비용

운전비 6,176천원 13,008천원

오버홀비용 - 6,000천원(년간)

소계 6,176천원(32.5%) 19,008천원(100% 기준)

증발기 형식 SHELL & TUBE SHELL & TUBE

압축기 구조

압축기 냉각방식 냉매냉각방식 냉매냉각방식

압축기 윤활유 무급유(자기부상 베어링 사용) 윤활유 공급

냉동기 점검 윤활계통이 없어 점검이 간단 복잡

오버홀 오버홀 필요없음 주기 : 40,000시간/5년

비용 : 약 30,000천원/1회

용량제어 10~100% 20~100%

냉동기 수명(예) 약 30년 이상 약 20년(오버홀 시 냉동기 수명 1/2로 단축)

냉동기 소음 100% 부하시 70 dBA 100% 부하시 85 dBA

사용냉매 R-134a(고압) R-134a(고압)

집중기획_{기획 집중}

하나, 운전비용면에서는 연간 절감액이 약 9,500 천 원이 예측되고, 투자비 회수기간이 약 5년으로 ALT1으로 적용하는 것이 유리하다 판단되어 적용 하였다.

공기조화기

기존 공조기 수량, 용도는 동일하게 적용하면 서 전면적인 부하 재검토를 통한 공조 부하 재선 정, 에너지 절감을 고려한 외기 도입량 최소화를

<표 8> 인라인펌프 시스템 경제성 검토

구 분 ALT1 : 1차 정속+2차 인버터제어 ALT2 : 1차 정속 비 고

펌프 용량/

수량

1차측(정속제어) : 5,040 lpmx10 m_11 kW/

2대(1대 S.B) 2차측(인버터제어) :

1) 962 lpmx15 m_3.7 kW/2대(1대 S.B) 2) 1,869 lpmx20 m_11 kW/2대(1대 S.B) 3) 1,694 lpmx20 m_11 kW/2대(1대 S.B)

only 1차측(정속제어) : 1) 5,040 lpmx30 m_37 kW/2대 2) 1,210 lpmx30 m_15 kW/2대

1대 standby

소비 동력

1차측 : 10.4 kW

2차측(인버터제어) : 5,2 kW 1) 0.9 kW

2) 2.2 kW 3) 2.1 kW

only 1차측 1) 32.4 kW 2) 8.3 kW

인터터 평균 부하율 50%

(Index)투자비 210% 100% 기준

운전 비용

1) 에너지 비용(년) : 6,176천원

① 3,600 h/Yx10.4 kW/대x1대x110원/kWh

= 4,118천원(년간)

② 3,,600 h/Yx0.9 kW/대x1대x110원/kWh

= 356천원(년간)

③ 3,,600 h/Yx2.2 kW/대x1대x110원/kWh

= 871천원(년간)

④ 3,,600 h/Yx2.1 kW/대x1대x110원/kWh

= 831천원(년간)

소계 (①+②+③+④) : 6,176천원(년간) 2) 유지관리 비용(년) : 800천원

① 모터 베어링 교체 : 1회/5만시간(10년) 1,000천원/회x4대 = 4,000천원

② M/S 교체 : 1회/5만시간(10년)x1,000천원/회 x4대 = 4,000천원

소계 (①+②) : 8,000천원(10년)

⇒ 800천원(년) Total 1)+2) : 6,976천원

(기준대비 약 9,540천원 ↓, 42.2%)

1) 에너지 비용(년) : 16,116천원(기준)

① 3,600 h/Yx32.4 kW/대x1대x110원/kWh

= 12,830천원(년간)

② 3,600 h/Yx8.3 kW/대x1대x110원/kWh

= 3,286천원(년간)

소계 (①+②) : 16,116천원(년간) 2) 유지관리 비용(년) : 400천원

① 모터 베어링 교체 : 1회/5만시간(10년) x1,000천원/회x2대 = 2,000천원

② M/S 교체 : 1회/5만시간(10년)x1,000천원/회 x2대 = 2,000천원

소계 (①+②) : 4,000천원(10년)

⇒ 400천원(년) Total 1)+2) : 16,516천원

운전시간 : 5개월

3,600시간/년 평균 요금 : 110원/kWh 기준 평균 부하 : 50% 기준

장단점

• 초기투자 비용 다소 高

• 년간 에너지 비용 低(부분부하 효율 高)

• 운전시 운전전류 및 운전상태(유량 및 양정 등) 확인 용이

• 기동 및 운전전류 小

• 부하변동에 신축적 대응 가능

• 타인버터 DP센서이용 PPC 대비 약 25% 이상 에너지 절감가능

• 초기투자 비용 低

• 년간 에너지 비용 高(부분부하 효율 低)

• 운전시 운전전류 및 운전상태(유량 및 양정 등) 확인 곤란

• 기동 및 운전전류 大

<표 9> 공기조화기 개선 전후 동력 비교

구 분 외기조화기 공기조화기

수량 동력(kW) 수량 동력(kW)

기존안 11 90 50 132.75

개선안 11 36.75 50 131.45

<표 10> 신규장비 및 개선 현황

구 분 기존장비 개선장비 비 고

FAN

- 모터직결형으로 장비 콤팩트화 실현 - BELT 분진발생에 의한 오염방지

- 인버터 방식으로 초기풍량세팅 및 풍량조절 간편화 - BELT, BEARING, PULLY가 없어 유지관리 용이

및 소모품교체비용 절감

- BELT 구동형 대비 저소음 및 저진동 - 구동부분(BELT, BEARING) 동력손실이 없어

BELT 구동형 대비 축동력 약 10% 절감

COIL - OVAL COIL 적용으로 장비 콤팩트화 실현

- 공기저항 감소

가습기

- 기화식가습기 적용 따른 기존 보일러설비 철거 - 가습을 위한 증기보일러 철거로 운영비 절감 - 배관설비 간편화

- 유지관리 및 보수 간편화

난류

발생기 -

- MIXING Part 난류 발생으로 온도성층화 방지 - 냉난방 COIL에 균일한 기류 및 온도 분포로 COIL

효율 극대화 - 운전중 코일 동파 방지 - 구동부가 없어 반영구적 사용 - 유지관리 및 보수 간편화

기타 개선 장비

댐퍼 폐열회수 열교환기 케이싱프레임 필터

- Air Tight 적용 - 누설이 적은 기밀형

- 완벽한 기밀로 누설율 ZERO로 교차오염 없음 - 불연소 소재

- 구동부가 없어 반영구적 - 유지관리 용이

- 완벽한 단열 및 차음 - 설치 및 철거가 간편하여

유지 관리 및 보수 용이 - 누설율 ZERO - 결로방지

- PRE, MEDIUM 적용 - PRE 필터 세척가능 - 탈착 및 교체용이

집중기획_{기획 집중}

계획하고 기존 H/P에서 담당하던 외주부 부하를 공조기에서 함께 담당하도록 구성하고도 공조기 풍량 및 동력이 기존 장비보다 줄어들었다(표 9).

이와 함께 공조기 세부 장비들의 성능을 우수 한 제품으로 개선하였다(표 10).

VAV 디퓨저

에너지 절감을 고려하여 기존 정풍량 방식에서 변풍량(VAV) 시스템을 적용하였다.

외기조화기 및 공조기는 기존의 수량, 용도는

동일하게 구성하고 효율이 높은 장비로 대체하였고 내외주부 전체 VAV 디퓨저를 사용하였다. 겨울철 공조기 엔탈피 제어 시 외주부의 콜드 드래프트를 막기 위해 기존의 히트펌프를 철거하고 전기식을 사용하였다.

표 11과 같이 방식 비교를 통해 전기전자식 VAV 디퓨저방식을 적용하고 사무실 내주부는 기 존에 설치되어 있던 라인 디퓨저 대신 VAV 사각 디 퓨저로 변경하여 수평취출(코안다 효과), 높은 공 기확산 성능계수(ADPI), 충분한 도달거리를 가능하

<표 11> VAV 디퓨저 비교

구 분 ALT1 : VAV 디퓨저(전기전자식) ALT2 : VAV 디퓨저(열구동식) ALT3 : VAV BOX

개념도

작동 원리

• VAV 디퓨저에 장착된 실내 온도센서 에 의해 프로그램에 설정된 온도에 따 라서 모터를 작동시켜 풍량을 조절하 는 방식

• VAV 디퓨저 내부에 설치된 온도감지 기에 의해 댐퍼를 제어하여 풍량을 조 절하는 방식

• 온도감지기의 신호로 VAV BOX의 모 터 및 Actuator를 작동하여 풍량을 조절하는 방식

쾌적성 • 부분 부하시 덤핑 현상 및 콜드 드래 프트 현상이 없어 쾌적성이 우수

• 부분 부하시 덤핑 현상 및 콜드 드래 프트 현상이 없어 쾌적성이 우수

• 부분 부하시 덤핑 현상 및 콜드 드래 프트 현상이 발생하여 쾌적성이 저하 에너지

절감

• 저 정압 시스템 채택으로 운전비 절감 VAV 디퓨저 작동 정압 30 Pa, VAV BOX 대비 15~47% 절감

• 저 정압 시스템 채택으로 운전비 절감 VAV 디퓨저 작동 정압 30Pa, VAV BOX 대비 15~47% 절감

• 높은 정압 손실로 VAV 디퓨저 보다 운전비 상승 모터 구동을 위한 동력이 필요함

장점

• 취출기류 속도 빠르고 도달거리 큼

• 높은 코안다 효과(Coanda Effect) 로 유인비가 우수

• 실내 온도 분포 및 기류분포가 우수 하고 ADPI(공기확산성능지수)가 높음

• 중앙감시반에서 실내 온도 및 급기온 도 확인, 실내 설정온도 가능

• 취출기류 속도가 빠르고 도달 거리 큼

• 높은 코안다 효과(Coanda Effect) 로 유인비가 우수

• 실내 온도 분포 및 기류분포가 우수 하고 ADPI(공기확산성능지수)가 높음

• 실 구획 변경 시 디퓨저의 설치 이외 의 추가 비용이 없음

• 부하증가에 따른 대응이 용이

• 중앙감시반에서 실내 온도 및 급기온 도 확인, 실내 설정온도 가능

단점

• 모터 및 구동부의 유지관리가 필요

• 실 구획 변경 시 디퓨저 설치 및 자동 제어 공사가 추가 비용이 발생됨

• 중앙제어시 별도의 자동제어 비용 추가

• 설정온도 변경시 직접 디퓨저를 열어 변경해야함

• 제어장치의 주기적인 보수 점검으로 유지관리 필요

• 실 구획 변경 시 디퓨저 설치 및 자동 제어 공사가 추가 비용이 발생됨

•모터, 엑추레이터 유지보수 비용 발생 초기

투자비 100% 70% 105%

운전비 100% 98% 148%

게 하였고 외주부의 경우 기존 라인디퓨저 위치에 맞게 같은 수량으로 VAV 라인디퓨저를 설치하여 외주부 부하를 담당하게 하였다.

공조기 팬 인버터 제어

기존 정풍량 방식의 공조기 팬 제어를 에너지 절감 및 부분 부하 대응이 가능하도록 변풍량 인버 터 제어 방식을 적용하였다.

기존 공조실 공간에 적용이 가능하도록 별도의 인버터 패널이 없는 외함 일체형의 보호등급 IP66 인버터(FC-102)를 적용하여 기존 유효공간에 설치 함으로써 공간 활용성을 높이고 적용 목적이 최대 한 발휘되도록 하였다.

표 12는 인버터 제원 비교로 성능이 우수한 D 사 제품을 선정하였다.

자동차압 밸런싱 유량제어 밸브

기존 변유량 시스템 조건에서 공조기용 냉·온 수 유량제어가 배관 내 압력변화에 영향을 받는 2방 향밸브에서 배관 내 압력변화에 영향을 받지 않는 자동차압 밸런싱 밸브(차압밸브 내장)로 변경하여 정확한 유량제어에 의한 공조기 토출 급기온도 제 어를 적용하였다.

냉·난방을 각각 분리하여 제어할 수 있도록 자동차압 밸런싱 밸브를 각각 적용하여 정확한 공 조기 토출 급기온도를 제어하였다.

<표 12> 인버터 제원 비교

제조사(MODEL) 댄포스(danfoss)(VLTHVAC Drive-FC) ABB(ACS 510) 용량(kW) 및

압력전압 범위

• 3 ph 200-240 V(+/-10%)/0.25-11 kW

• 3 ph 380-480 V(+/-10%)/0.37-90 kW

• 380~480 V 3 phase 1.1-110 kW

국제 규격 인증 • UL(cUL)/CE/C-tick/ISO9001/ISO14001 • UL/CE/고마크 고조파 저감 대책 • 기본 내장(필터) : DC 리액터(EN61000-3-12) • Swing choke 적용

(고조파 저감 성능이 상대적으로 약함) EMC 규격 RFI

노이즈 저감대책

• 기본 내장(필터) : EN61800-3 cl.C3(인버터내 내장)

• 옵션 : EN61800-3 cl.C2(내장 또는 외장)

•EN61800-3 cl. C1 (내장 또는 외장)

• EN 61800-3 cl. C3 or C2

전력 GRID 최적화 • 공급 전원망의 구성 형태에 따른 최적화 설정 기능

(Delta, IT main 등) • 해당 없음

갈바닉 절연

• Galvanic 절연구조 보유(PELV)-전력 부와 전자

• 부(콘트롤 회로) 전기적으로 절연-전원 부

• 직간접 영향에 의한 손·망실 방지, 인체감전 방지

• 해당 없음

직렬통신 • 기본 내장 RS485, ModbusRTU

• MetasysN2, ApogeeFLN, BACnet

• RS-485, Modbus RTU(기본 내장), DeviceNet, Lonwork, Profibus(옵션)

보호 기능

화재시 우선대응 모드(제연 등)

• 기능보유

(화재신호 입력 시 설정된 동작을 최우선적으로 수행 예) 제연 동작 등)

• 없음

자동 팬벨트 이상 검출, 보호기능

• 기능보유

(팬밸트 이상 검출기능 활성화시 자동으로 팬밸트 끊김 또는 이상을 검출, 보호동작 수행)

• 없음

자동에너지 최적화 운전모드

• 기능보유

(일반운전모드에 비해 통상 5~10% 추가적인 에너지 절감량 증대, 절감량 극대화)

• 자속조정 기능으로 적용

자동모타튜닝 • 기능 보유

(모터 특성 자동 검출하여 모터에 최적화 튜닝) • 없음

집중기획_{기획 집중}

기존의 공조실 내 유효공간에 적용이 가능하도 록 개별 냉·난방 밸브와 바이패스 밸브를 콤팩트 하게 조립하여 최소의 설치공간에 설치함으로 공

간 활용성을 높이고 적용 목적이 최대한 발휘되도 록 하였다.

표 13은 밸런싱 방법 비교를, 표 14는 복합밸브

<표 13> 변유량 시스템에서 밸런싱 방법별 장/단점 비교

구 분 자동차압 밸런싱 밸브(복합밸브) 정유량 밸브 수동 밸런싱 밸브

개념도

^M

M

_M

밸브 영향도 • 밸브 영향도 = 100% • 밸브 영향도 예측 불가능 • 밸브 영향도 예측 불가능 제어비 • 300:1(최소 필요차압 이상 시

즉시 일정해짐)

• 제어비 가장 나쁨 • 제어비 나쁨

유 량 • 부분 부하 비례제어 시 과다 유량 없음

• 부분 부하 비례제어 시 과다 유량 (ON/OFF 제어 적합)

• 부분 부하 비례제어 시 과다 유량

비례제어 적합성 • 비례제어에 최적합 • 비례제어 시 부적합(과다 유량) • 부분적으로 비례제어 적합

<표 14> 복합밸브 제조사별 제품 비교표

구 분 D사 S사 T사 B사

밸브 형상

밸브 구성도 ^{M M} _{Fc T} ^K

M

M

기능

• 시스템 압력 변동과 무관하게 일정한 유량을 유지하도록 하는 정유량 밸브 기능과 온도조절 밸브의 기능을 동 시에 수행해야 하는 밸브 특성을 갖어야 함.

• 광범위한 사용 압력에서 유량 정확성과 저압의 압력 강하를 갖는 밸브로서 에너지 절약이 가능한 밸브 최대/최소

작동비율 1:3,000 1:100 1:100

15 mm(50:1) 25~50 mm(100:1) 65~150 mm(40:1) 차압구동 범위 0.16~4.00 Bar 0.32~4.00 Bar 0.15~4.00 Bar 0.35~3.5 Bar

고 유량 정확도 ±3% ±3%

•설정유량에 따른 최대 유 량편차

DN32-DN50±%12 이내 DN65-DN150±%10-%17

±5%(소규경)

±10%(대구경)

밸브 구동

•2-Way Part : Stem을 위, 아래로 유량을 조절 한다(스트로크 독립형).

•Balancing Part : Dia - phragm 차압독립형 밸브

•2-Way Part : Stem을 위, 아래로 작동하여, 유 량을 조절한다(스트로크 의존형).

•Balancing Part : Diap- hragm으로 구동

•2-Way Part : 인라인타 입으로 좌,우로 작동하 여, 유량을 조절한다(스 트로크 의존형).

•Balancing Part : 스프 링을 이용하여 구동

•2-Way Part : Stem을 수평 회전 작동하여 유량 을 조절한다.

•Balancing Part : 15~

50 mm 스프링을 이용하 여 구동, 65~150 mm : 볼 밸브(차압컨트롤러 없음)

밸브 사이즈 10~250 mm 15~150 mm 15~150 mm 15~150 mm

최대 유량범위 0.5~7,367 L/m 11~1,770 L/m 14.6~3,333 L/m 3.6~2,700 L/m

제조사별 비교 자료로 작동비율, 차압범위, 고유량 정확도 등을 고려하여 D사 제품을 선정하였다.

자동제어

● 기존 현황

노후화로 인한 교체가 일부 이루어졌으나 프로 그램은 미교체되어 오작동 및 시스템 셧다운 현상

이 발생하고 알람, 중요상태 포인트 누락, 화재경 보 감지 불량, 댐퍼 오작동 등 자동제어의 중요기 능이 어려운 상태이다.

개선 방안 (1) DDC 패널교체

- 기존 DDC 모듈 결선도 체크 및 케이블 라벨링

<표 15> 작업 준비 및 철거 시 고려 사항

구 분 고 려 사 항

작업준비 자재 및 장비의 반입반출의 경로 확보 자재 야적장 확보

환기시설 준비 → 쾌적한 작업장 조성 안내판 설치

철 거 작업동선 고려 B/T 설치 산소절단지양, CUT SAW 이용

산업폐기물 적법하게 반출 이동경로(복도, 엘리베이터 등) 보양

집중기획_{기획 집중}

- 기존 DDC 모듈 및 속판 철거 후 신설 - 결선 및 시운전

(2) 제어기기 및 구동기 교체

- 기존 온·습도 센서 및 기타 기기류 철거 후 신설

- 밸브 구동기 및 댐퍼 구동기 철거 후 신설 (3) 중앙감시반 교체

- 기존 중앙감시반 데이터 백업 - 컴퓨터 및 프로그램 설치 - 시운전

- 설치 완료 확인 및 시운전 - 현장 정리 정돈

공 사

당 현장은 전면 리모델링 공사의 형태가 아닌 부분 리모델링 공사로 평상시처럼 근무를 하면서 야간 및 휴일에 공사를 수행해야 되고 중간기인 4~6월 내에 공사를 완료하는 일정 등 제한 사항이 많은 특성상 공종 간 및 발주처와의 긴밀한 협조와 철저한 사전준비 계획이 요구되었다.

표 15는 공사전 사전준비 작업 내용 및 철거 시

고려할 사항을 정리한 것이다.

맺음말

그림 5, 표 16은 냉난방 시스템 개선에 따른 실 제 운전비를 비교한 결과이다.

시스템이 교체되어 2014년 7월부터 2년간 운전 이 됐으며 리모델링 전인 2013년 대비 냉방운전비 가 21.1%, 15.3% 절감되었다.

- 리모델링 전 공조기 운전시 외조기 가동 없이 공조기(내조기)만 가동

- 엘리베이터 홀 EHP로 냉난방 변경으로 전기 사용량 증가

- 빙축열 시스템보다 터보냉동기를 우선 운전 하는 점

등 계획 단계에서와 다른 점들이 추가되어 예상 절감안에는 다소 못 미치나 개선에 의한 에너지 절 감은 성공적이라 하겠다.

<표 16> 냉방에너지 사용금액

년도 금 액(원) 13년도 대비 절감(%)

2009년 106,794,770 2010년 104,247,350 2011년 111,813,810 2012년 132,262,990 2013년 144,428,910

2014년 113,950,684 21.1%

2015년 122,306,060 15.3%

[그림 5] 에너지 절감 비교표