전주대학교조 성 환

ESCO 사업관련 에너지성능

측정 및 검증 (M&V) 방안

2005. 9. 27

목 차목 차

1. 성능 측정 및 검증의 중요성

2. 국제 성능 측정 및 검증 (M&V) 지침서

5. 측정 절차 및 측정표 사례

3. 국내 성능 측정 및 검증 (M&V) 지침서

4. 에너지 절약 프로젝트 보고서

6. 측정 및 검증 프로그램 쉬트

1. 성능측정 및 검증의 중요성 성능 측정 및 검증의 중요성성능 측정 및 검증의 중요성

···1

가동 조건 가동시간/년 협정냉각부하(

ton)

기준냉동기(kW/ton)

설치후 냉동기(kW/ton)

kWh 절약량

1 1,000 400 1.0 0.7 120,0002 3,000 350 1.1 0.8 315,0003 1,500 300 1.2 0.9 135,0004 2,000 200 1.3 1.0 120,0005 1,260 0 N/A 0

합계 8,760 690,000

평균 kW 감축 79kW

최대 kW 감축 120kW

가동 조건 가동시간/년 협정냉각부하(

ton)

기준냉동기(kW/ton)

설치후 냉동기(kW/ton)

kWh 절약량

3 8760 300 1.2 0.9 788,400

▶ ▶ 가동조건 가동조건 1 ⇒ 1,051,200 kwh (1 ⇒ 1,051,200 kwh ( 오차율 오차율 : + 5: + 52%)2%)

▶ ▶ 가동조건 가동조건 2 ⇒ 919,800 kwh (2 ⇒ 919,800 kwh ( 오차율 오차율 : + 3: + 33%)3%)

▶ ▶ 가동조건 가동조건 3 ⇒ 788,400 kwh (3 ⇒ 788,400 kwh ( 오차율 오차율 : - 1: - 14%)4%)

▶ ▶ 가동조건 가동조건 4 ⇒ 525,600 kwh (4 ⇒ 525,600 kwh ( 오차율 오차율 : - 2: - 24%)4%)

전체 오차율 전체 오차율 : + 52% ∼ - 24%: + 52% ∼ - 24%

2. 국제 성능 측정 및 검증 (M&V) 지침서

연방 에너지 프로젝트 연방 에너지 프로젝트 M&V M&V 지침서지침서 (FEMP)(FEMP)

북미 에너지 성능측정 및 확인 규약북미 에너지 성능측정 및 확인 규약 (MEMVP)(MEMVP)

국제 에너지 성능측정 및 확인 규약국제 에너지 성능측정 및 확인 규약 (IPMVP)(IPMVP)

···1

- 1996 : - 1996 : 버전 버전 1 1 - 1999 : - 1999 : 버전 버전 22- IPMVP(- IPMVP( 국제 국제 M&V M&V 규약규약 ) ) 기준기준

- 1996. 3 - 1996. 3 - - 미국미국 , , 캐나다캐나다 , , 맥시코맥시코

- MEMVP - MEMVP 기준 기준 - 20- 20 여 개국 이상 참가여 개국 이상 참가

분류 참여현황

참여국가 ( 기관 )

미국 (ASHRAE, AWWA, BOMA, NAESCO, DOE, EPA), 브라질 (INEF,PCDEE, MME), 불가리아 (EnEffect), 캐나다 (CAESCO, NRC), 중국(SETC, BECON, EPRI), 체코 (SEVEng), 인도 (TERI), 한국 (KEMCO), 일본 (MITI), 멕시코 (CONAE), 폴란 (FEWE), 러시아 (CENEf),우크라이나 (ARENA-ECO), 스웨덴 (SNB-TUD), 영국 (ACE)

번역서 출간언어 불가리아어 , 중국어 , 체코어 , 한국어 , 일본어 , 폴란드어 , 포르투갈어 , 러시아어 , 서반아어 , 우크라이나어

구성된 위원회 정책위원회 , 기술분과위원회 , 재정분과위원회 , 물분과위원회 , 신규건물분과위원회

···2

<IPMVP 에의 국제적 참여 현황 >

측정 및 확인 옵션 절약치 계산 방법 ( 건축비백분율로의 ) 비용

방안 A : 절약시설의 설치를 보장하기 위한 절약시설변화의 물리적 산정에 초점을 두어 명시한다 . 핵심 성능인자 ( 예 : 조명 Watt 또는 냉동기 효율 ) 는 현장에서 단기간의 측정으로 결정되고 가동 인자 ( 예 : 조명 가동 시간 혹은 냉방 ton/h) 는 기존의 기록 자료나 단기간 측정치에 근거하여 약정된다 . 성능 인자와 적절한 가동상태가 매년 측정되거나 조사된다 .

현장 혹은 단기적인 측정치를 사용한 공학적 계산 , 컴퓨터 시뮬레이션 혹은 기록된 자료

측정 자료의 수에 따라 추정 비용 범위는 1%∼5%

방안 B : 절약치는 단기적으로 장비나 시스템 에 대하여 성능계약 전기간 내내 실시되는 연속 측정에 의한다 . 성능 및 가동 인자 모두 모니터된다 .

계측 자료를 이용한 공학적 계산

측정 시스템수와 유형 및 분석 /계측기간에 따라 추정 비용범위는 3%∼10%

방안 C : 프로젝트 완결후 , 절약치는 당해년도와 기록된 시간별 혹은 월별의 유틸리티 계량기나 부 계량기 자료를 사용하여 “건물전체” 혹은 시설 수준에서 결정된다 .

단순 요금고지서 비교로부터 다중변수 회귀분석에 이르는 기법을 이용한 유틸리티 계량기 자료에 대한 분석

요금고지서 분석에서 변수 개수와 복잡도에 따라 추정 비용범위는 1%∼10%

방안 D : 절약치는 시설 구성요소 및 전체시설에 대한 시뮬레이션을 통해 결정된다 .

보정된 에너지 시뮬레이션 / 모델링 : 유틸리티 요금고지서 자료 및 최종 사용량 계측

평가되는 시스템수와 복잡도에 따라 예상비용 범위는 3%∼10%

···3

측정 및 검증 방법

···4

방안 A : 고효율 형광등 , 조명제어 등 건물의 외적변화에 크게 종속되지 않는 프로젝트

방안 B : 인버터 채용 , 냉동기 및 보일러 등 냉난방 열원기기 , 코제네레이션 , 공조설비 등 외적 변화에 크게 종속되는 프로젝트

방안 C : 건물의 단열강화 , 외피의 개보수 등 직접적으로 측정하기 어려운 프로젝트

방안 D : 설비와 시스템 , 건물 전체에 대한 에너지 사용량

측정 방안별 프로젝트

3. 국내 M&V 지침서

3-1. 1. 에너지절약 프로젝트의 측정 및 검증 지침서에너지절약 프로젝트의 측정 및 검증 지침서

···5

1. 지침서 개요 및 용어정의 2. 에너지절약설치 성능 측정 및 검증 (M&V) 개요

ⅠⅠ. . 에너지절약성과 배분계약 프로그램 설명 및 개요에너지절약성과 배분계약 프로그램 설명 및 개요

1. 조명 효율화 및 제어 2. 정속 전동기 3. 가변속 전동기 4. 냉동기 5. 빙축열시스템 6. 보일러 8. 범용 가변부하

Ⅱ Ⅱ. . 측정 및 검증방법측정 및 검증방법 (( 방안 방안 A, B)A, B)

···6

1. 회귀모델을 이용한 유틸리티 요금고지서 분석 ( 방안 C) 2. 유틸리티 요금고지서 비교 ( 방안 C)

ⅢⅢ. . 유티리티 청구서에 의한 검증방법유티리티 청구서에 의한 검증방법 (( 방안 방안 C) C)

Ⅳ Ⅳ. . 컴퓨터 시뮬레이션에 의한 검증방법컴퓨터 시뮬레이션에 의한 검증방법 (( 방안 방안 D)D)

Ⅴ Ⅴ. . 측정 및 검증방법의 소요 비용측정 및 검증방법의 소요 비용

1. DOE 등 연간 에너지 해석 프로그램 이용 기준

1. 측정 및 검증방안 별 개보수 비용의 1-10% 소요

···7

3-2. 2. 분야별 지침서 내용분야별 지침서 내용

1) 프로젝트 정의

2) 평가방법의 개관

- 비측정방법 - 성능측정방법 ( 장 , 단기측정 )

3) 프로젝트 정의

- 개선전 수요전력 및 전력량 개선방법 - 개선전 설비조사 측정 방법 및 양식 - 개선전 운전시간 - 개선전 수요전력 및 전력량의 조정 - 개선후 수요전력 및 전력량 - 개선후 운전시간 - 수요전력 및 전력 절감량 계산방법

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4) 표본선정 방법

5) 에너지 절약시설 개선전 , 후의 제출사항

- 설치전 설비조사서 - 에너지절약 계산서 - 전력량 비용 고지서 자료에 관한 문서 - 추정예산서

6) 현장특징을 반영한 측정 및 검증계획

- 접근방법의 개관 - 절감량 계산의 명세서 - 개선전 설비부하의 자료출처 - 현장조사계획의 명세서 - 자료수집방법 , 스케줄 , 기간 , 설비 및 보고양식

···11

4-1. . 에너지절약 프로젝트의 설치전에너지절약 프로젝트의 설치전 (( 후후 ) ) 보고서 보고서 양식양식

4. 에너지 절약 프로젝트의 보고서

▶ 배경 ▶ 건물 / 설비 분석 ▶ 복합적인 프로젝트 요약 ▶ 프로젝트 선정 방법론

Ⅰ Ⅰ. . 진단결과 요약진단결과 요약

▶ 설비 설명 ▶ 건물 설명 ▶ 에너지 분석 방법론

II. II. 일반 설비 개요일반 설비 개요

Ⅲ Ⅲ. . 기준 년도의 에너지 사용량 및 비용기준 년도의 에너지 사용량 및 비용

···12

▶ 전기요금 분석 ▶ 가스요금 분석

IV. IV. 에너지 요금 분석에너지 요금 분석

▶ 고효율 조명등 교체 ▶ 고효율 모터 교체 ▶ 인버터 제어 ▶ 고효율 보일러 교체 ▶ 고효율 냉동기 교체 ▶ 빙축열시스템 ▶ 열병합시스템

V. V. 에너지절약기법 기술분석에너지절약기법 기술분석

VI. VI. 측정 및 확인 계획측정 및 확인 계획

···13

5. 측정절차 및 측정표 사례

1단계

냉동기 성능특성 냉동기 성능특성 보고서 양식보고서 양식

(a) (a) 원심식 냉동기원심식 냉동기

각 냉동기의 조사표 및 측정표를 원심식 냉동기 , 흡수식 냉동기 , 흡수식 냉온수기로 나누어서 기록한다 .

···14

(b) (b) 흡수식 냉동기흡수식 냉동기

···15

(c) (c) 흡수식 냉온수기흡수식 냉온수기

···16

2단계

각 냉동기에 대한 부분부하별 효율표를 작성한다 .

냉동기의 부분부하별 효율표냉동기의 부분부하별 효율표

···17

3단계

각 냉동기에 대해 부분부하별 에너지 사용량표를 작 성 한 다 부 분 부 하 에 따 른 소 비 전 력 및 효 율 을 결정하는 방법은 4 절에 기술되어 있다 .

냉동기의 부분부하별 에너지소비량

냉동기의 에너지사용량 ( 냉동기 별 )

방안 방안 AA

···18

부분부하별로 측정이 불가능한 경우는 평균 부분부하율을 이용하여 작성

냉동기의 에너지 ( 전기 , 열원 ) 소비량

- 1 개월 이상의 장기측정을 한 경우에 해당됨 .

- 장기간 측정된 전기 및 열원의 사용량과 외기온도와의 선형 상관관계식을 도출함 .

방안 방안 BB

···19

냉동기의 에너지소비량에 대한 선형회귀 그래프의 예

···20

선형회귀방정식 : Y = C0 ＋ C1*x

여기서 Y : 전기 및 열원에너지 사용량 (kWh/day, Nm3/day) C0 , C1 : 리그레션 상수 x : 일평균온도 (℃)

년간 에너지사용량

회귀방정식

···21

4단계

냉동기 부속기기 ( 냉각탑 팬 및 순환펌프 등 ) 의 전력사용량을 작성한다 .

방안 방안 AA 냉동기 부속기기의 전력사용량

···22

장기적으로 측정된 값에 기초하여 부속기기별 년간 사용전력량 (kWh/yr) 을 계산한다 .

방안 방안 BB

냉동기의 에너지사용량을 아래 표에 의거 계산한다 .5단계

냉동기의 에너지사용량

···23

냉동기의 에너지사용량 계산식냉동기의 에너지사용량 계산식

- - 증발기 부하증발기 부하 (kW) = (1/860) × (kW) = (1/860) × 냉수유량 냉수유량 (kg/h) ×(kg/h) × 냉수비열냉수비열 (kcal/kg℃) × (kcal/kg℃) × 냉수 입출구온도차냉수 입출구온도차 (℃) (℃)

- - 에너지소비량에너지소비량 (kW) ·(kW) · 원심식 원심식 : RMS : RMS 전력 측정치전력 측정치 ·· 흡수식 흡수식 : 3: 3 장 참조 장 참조

- - 냉동기 성적계수냉동기 성적계수 (COP) = (COP) = 증발기부하증발기부하 (kW) / (kW) / 소비전력소비전력 (kW)(kW)

- - 냉동기 등급냉동기 등급 (kW/ton) = 3.516 / COP (kW/ton) = 3.516 / COP

- - 절감량절감량 (kW) = (kW) = 냉방부하냉방부하 (tons) × [(tons) × [ 냉동기 등급냉동기 등급 (kW/ton)(kW/ton) 개선전 개선전 - - 냉동기 등급냉동기 등급 (kW/ton)(kW/ton) 개선후 개선후 ] × ] × 가동시간가동시간

···24

냉동기 본체의 년간 에너지절감량

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냉동기 부속기기 ( 순환펌프 및 냉각탑 팬 등 ) 의 전력절감량

···26

6단계

연간 절감금액 및 투자비 회수기간을 계산한다 .

냉동기의 년간 에너지 절감금액 ( 냉동기 부속기기 포함 )

냉동기의 전력수요 절감금액 ( 부속기기 포함 )

투자비 회수기간 산출

···27

···27

5. 측정 및 검증 Program Sheet

측정 및 검증 프로그램측정 및 검증 프로그램

- 에너지사용량 계산방법을 Excel 쉬트를 이용하여 작성

- 지침서에 따라 측정하고 그 결과를 입력하면 연간 에너지절약량을 용이하게 계산

- 메인화면 구성

· 고효율 조명등 교체· 고효율 전동기 교체· 인버터 제어· 절약형 냉동기 교체· 빙축열시스템 교체· 고효율 보일러 교체

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측정 및 검증 프로그램 메인화면측정 및 검증 프로그램 메인화면

Energy Saving • • • •

감사합니다감사합니다

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