지열 에너지와 제빙 (earth energy & ice)
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지열 에너지와 제빙지열 에너지와 제빙(Earth Energy & Ice)(Earth Energy & Ice)
Ice Kube System Ltd.41 St. Paul Blvd.
West St. Paul MB R2p 2W5
P : (204) 255-5959 F : (204)255-7365
E-mail : edlohrenz@shaw.ca
CNE INC.서울시 송파구 거여동 36-4 스위트 빌딩 6 층
( 대 )02-430-3728
( 팩 )02-430-2630
E-mail : cne04@hotmail.com
포트 호크스버리 시민회관 건물포트 호크스버리 시민회관 건물 (Port Hawkesbury, (Port Hawkesbury, NS)NS)
1. 건물규모 및 개요
2. 시스템 개요A. 기존시스템B. 복합지열시스템
3. 에너지 소비량 비교
4. 시설비 비교 및 투자비 환수기간 검토
5. 높은 효율의 신 · 재생 에너지
6. 높은 효율의 청정 에너지
7. 복합 지열시스템의 이점
1. 1. 건물규모 및 공사개요건물규모 및 공사개요
포트 호크스버리 시민회관 ( Port Hawkesbury, NS)
● 건물규모 1. 빙상경기장 ( 아이스 하키장 ) : 1200 관람석 48,900ft2 (4,545 m2)2. 사무실 : 2,600 ft2 (241 m2)3. YMCA 체육실 : 10,000ft2 (930 m2)4. 상점공간 : 5,200 ft2 (483 m2)5. 회 의 장 : 19,200 ft2(1,785 m2)6. 극 장 : 2,900 ft2(270 m2)7. 기타공간 : 3,300 ft2 (307 m2)
SAERC Building Eligible for LEED SILVER Certification
Earth Energy system contributes
15 of 36 points
건물 평면 배치도건물 평면 배치도
1 층 2 층
체육실930m2
사무실242m2
상점 극장270m2
탈의실
회의장
빙상경기장
구내매점
체육실
사무실
극장상점회의장
빙상 경기장
건물연면적 : 92,100 ft2 (8,560 m2)
건물내부건물내부
1,200 석 빙상경기장
체육실
회의장 및 사무실
컬링대회 장면
2. 2. 시스템 개요시스템 개요 (System description)(System description)
A. 기존 시스템 (Conventional System)
개별 시스템을 위한 별도의 공급 시설이 필요함
- 냉동기기에 의한 제빙장치- 냉난방 장치- 제습장치- 샤워 및 빙면 보수용 온수공급 장치
기존 시스템에 의한 아이스링크의 에너지 사용 개요기존 시스템에 의한 아이스링크의 에너지 사용 개요
전기난방
가스보일러 - 실내의난방과 풀장 가열 및
급탕공급
실내링크 냉방
냉 방
가스히터
제 습
온 수
폐 열
수영장
빙상경기장
온실가스방출
화석연료에 의한 난방 성적계수화석연료에 의한 난방 성적계수
화석연료 사용량 100%
건물의 난방에 80~90% 사용
10-20% 의 열량이
연돌을 통해 소비됨
성적계수성적계수 (C.O.P)(C.O.P) = 0.9 = 0.9
전기에너지에 의한 난방 성적 계수전기에너지에 의한 난방 성적 계수
전기사용량 1단위 요금 지불
건물의 난방에 1단위의 열사용
성적계수성적계수 (C.O.P)(C.O.P) = 1.0 = 1.0
기존 냉동기 시설 기존 냉동기 시설
종래의 아이스링크를 위한 냉동기는 통상 1~3 개의 산업형 컴프렛샤가 장착되었으면 냉매 R717(암모니아 가스 ) 를 사용하는 냉동기로서 캐나다 내 아이스링크에는 60% 이상 설치되었다 .기본적인 소형 냉동시스템도 통상적으로 800~1200 파운드 (360~550 Kg) 의 냉매가 소요되며 , 800~1500GPM(50~95 liter/sec)의 냉수 순환을 위해서 20~40 마력의 블라인 펌프가 소요된다 .스크류식 냉동기
왕복동식 냉동기
30-hp brine pump
기존 냉동기 시설의 보수 작업기존 냉동기 시설의 보수 작업
왕복동식 컴프렛샤 보수작업에 8000 시간이 소요되며 (예상비용 : $5,000 - $8,000)스크류식 컴프렛샤 보수시간은 대당 25,000 시간이 소요된다 ( 예상비용 : &12,000~ $18,000)
왕복동식 컴프렛샤의 보수작업
냉각탑 냉각탑
냉동기로부터 취득한 열의 배출을 위해 용량 및 규격에 맞게 설계된 냉각탑을 설치해야 한다 . 그러나 보수에 애로점이 있으며 물의 소모량이 많다 .
기존 공기조화 및 냉난방 시설 기존 공기조화 및 냉난방 시설
냉난방 공급을 공동으로 할 수 있는 옥상 공조기 (Rooftop units) 를 설치함 .
배기 휀과 신선공기 공급용 휀을 설치함
적은 시설비로 가스식 적외선 히터(Geo fired infrared heaters)를 설치하여 관람석에 난방을 공급함
옥상 냉난방기 설치모습
가스식 적외선 히터
기존 아이스링크 배관시설 기존 아이스링크 배관시설
트랜치 안의 PVC 햇더와 배관 연결부분
바닥의 중심부에 매설된 스틸 햇더와 배관 연결부분
링크의 가장자리에 매설된 굽은 모양의 스틸 햇더와 배관 연결부분
콘크리트에 배설된 U- 밴드와 배관 연결부분
복합지열 시스템을 적용한 빙상 경기장복합지열 시스템을 적용한 빙상 경기장
• 복합시스템은 단일시설로 여러개의 개별 시스템을 동시에 만족시킬 수 있는 새로운 기술- 제빙- 실내 냉 난방- 빙상 경기장의 습기 제거- 샤워 및 빙면 보수용 급탕 공급
• 단일 시설로 냉온수를 동시에 공급할 수 있어 효율 증가
• 지열 교환기에 에너지를 저장할 수 있으며 냉난방 공급을 동시에 할 수 있다 .
복합지열시스템에 의한 냉난방 공급 및 제빙복합지열시스템에 의한 냉난방 공급 및 제빙
제빙시 얻은 열은 지열교환기에
저장
히트펌프에 의한 수영장 가열 , 실내 난방 및 급탕 공급
수영장
빙상경기장
히트펌프에 의한 실내 냉난방 및 제습
히트펌프를 통한 열을 건물과 지열교환기에
서로 주고 받음 .
지열교환기에 남는 열을 흡수하여
저장하고 필요시 사용
혁신적인 설계( 동시 난방 / 냉방 )
ID Credit 1.2: 1 point1 point
에너지 효율의 최적화(45-55% 의 에너지 절약 )
EA Credit 1: 8 points8 points
혁신적인 설계( 눈을 녹여 응축온도를 줄임 )
ID Credit 1.3: 1 point1 point
CFC 감소EA Prerequisite 1
Integrated GeoExchange System Integrated GeoExchange System $114,000/yr$114,000/yr근처에 있는 건물도 지열교환기를 연결하여 함께 이용근처에 있는 건물도 지열교환기를 연결하여 함께 이용 ..
제빙시 얻은 열로서 지열교환기에 저장 할 수 있으며 옆에 있는 건물도 지열교환기를 함께 이용하면 유리하다 .
수영장빙상경기장
지열교환기는 남는열을 흡수하여 저장하고 필요시 사용 .
지열에너지 이용시 성적계수지열에너지 이용시 성적계수
전기사용량 1 단위
요금지불
2.5 단위의 열을 지중에서 무상으로 취득
건물의 난방에 3.5단위의 열 사용
성적계수성적계수 (C.O.P)(C.O.P) = 3.5 = 3.5
복합지열시스템에 의한 냉복합지열시스템에 의한 냉 ·· 난방 공급 및 제빙시 난방 공급 및 제빙시 성적계수성적계수
제빙시 얻는열 3
단위
건물난방에 4 단위의 열사용
성적계수성적계수 (C.O.P)(C.O.P) = 7.0 = 7.0
전기사용량 1 단위
요금지불
저온의 수대수 방식 히트펌프저온의 수대수 방식 히트펌프
8 대의 수대수 방식의 히트펌프의 냉동 부하를 이용하여 제빙하며 이때 발생하는 열은 건물의 바닥 복사난방에 이용하거나 지중 열교환기에 저장 .
제빙작업을 마친 후에도 계속 난방이 요구될 때는 지열교환기를 통해 난방에 필요한 열을 공급 .
제빙 능력 : 88tons
대당 소요 냉매 (R404A) 량 : 12LBS(5.5kg)CFC Reduction
EA Prerequisite 1
Eliminate HCFC & Halon(R404A refrigerant – 36 kg)
EA Credit 4: 1 point1 point
기계실의 링크배관 햇더기계실의 링크배관 햇더
기계실에 놓인 융착식 헷더는 링크배관과 축열 버퍼의 배관을 연결하는 작업과 보수 작업을 편리하게 할 수 있다 .
배관 라인에 각각 따로 설치한 압축연결식 밸브는 배관연결을 쉽게 할 수 있고 배관 청소 및 공기 배출 작업을 수월하게 할 수 있다 . 기계실의 햇더로 부터 연결된 링크 배관은 링크의 형태에 따라 설치된다 .
열원 장비로 부터의 직접 복사 난방열원 장비로 부터의 직접 복사 난방
현관 및 탈의실 바닥난방
관람석 바닥 난방
빙면 보수시 생긴 얼음 잔해를 녹이기 위한 피트
급탕 및 빙면 보수용 온수급탕 및 빙면 보수용 온수
이중 판열교환기를 사용하는 제빙용 히트펌프에 의해 예열된 보충수를 공급한다 .
전기식 온수기 2 대 (12KW/
대 ) 에 의한 온수 가열(120°F =50°C)
온수저장탱크 4 대 (120gallons=450liter)
수대수 방식의 히트펌프에 의해 샤워장과 빙면 보수용 온수공급(120°F= 50°C)
강제 급기 방식 히트펌프에 의한 냉난방강제 급기 방식 히트펌프에 의한 냉난방
수대 공기 방식의 히트펌프를 이용하여 복도 , 사무실 , 회의장 , 체육실 및 극장에 냉난방 공급
지열교환기 사용에 의해 냉각탑 설치를 줄임 지열교환기 사용에 의해 냉각탑 설치를 줄임
지열교환기를 설치함으로 연간 냉각탑의 가동일수를 줄일 수 있다 . 유체 냉각기 (fluid cooler) 를 가동함으로서 물소비량을 줄일 수 있으며 야간에 지열교환기로부터 열을 방출함으로써 냉방에 필요한 낮은 온도를 얻을 수 있는 이점이 있다 .
수도 사용량 절약 – 20%
WE Credit 3.1: 1 point1 point
수도 사용량 절약 – 30%
WE Credit 3.2: 1 point1 point
* 제 공 : Massachusetts Water Resources Authority
http://www.mwra.state.ma.us/04water/html/bullet4.htm
시설개요시설개요
빙상장
축열버퍼
바닥난방
SAERC 건물과의 연결용 예비배관
건물 내부에 설치되는 수대공기형 방식
히트펌프
히트펌프를 이용하여 급탕공급
보충수예열
증발식 유체 냉각기
4 – 배관 형식의 저온 수대수 방식 히트펌프
수평형 지열교환기
빙상장의 빙면을 열원으로 사용하는 시스템 개요빙상장의 빙면을 열원으로 사용하는 시스템 개요빙면
축열버퍼
바닥난방
SAERC 건물과의 연결용 예비배관
건물내부에 설치되는 수대공기형 방식 히트펌프
보충수 예열
히트펌프를 이용하여 급탕공급
증발식 유체 냉각기
수평형 지열교환기
빙상경기장장의 빙면은 첫번째 열원이며 얼음의 온도조절이 가장 중요함
4 – 배관 형식의 저온 수대수 방식 히트펌프
축열 버퍼를 열원으로 사용하는 시스템 개요축열 버퍼를 열원으로 사용하는 시스템 개요
축열버퍼는 두번째 열원이며 피크시간이 아닐때 축열 버퍼는 다음날을 위하여 냉열원 공급
빙면
축열버퍼
바닥난방
SAERC 건물과의 연결용 예비배관
건물 내부에 설치되는 수대공기형 방식 히트펌프
보충수 예열
증발식 유체 냉각기
수평형 지열교환기
4 – 배관 형식의 저온 수대수 방식 히트펌프
히트펌프를 이용하여 급탕공급
지열교환기를 열원으로 사용할 때의 시스템 개요지열교환기를 열원으로 사용할 때의 시스템 개요
빙상장의 제빙과 축열 버퍼의 온도가 충분히 낮을 때 필요시 지열교환기를 열원으로 사용한다 .
빙면
축열버퍼
바닥난방
SAERC 건물과의 연결용 예비배관
건물 내부에 설치되는 수대공기형 방식 히트펌프
보충수예열
히트펌프를 이용하여 급탕공급
증발식 유체 냉각기
수평형 지열교환기
4 – 배관 형식의 저온 수대수 방식 히트펌프
빙상표면빙상표면 -- 건물냉방시 얻는열을 열원으로 사용할때의 시스템 개요건물냉방시 얻는열을 열원으로 사용할때의 시스템 개요
건물 실내에 개별적으로 필요한 난방 및 냉방을 공급 할 수 있는 물대공기 방식의 히트펌프
빙면
축열버퍼
바닥 난방
SAERC 건물과의 연결용 예비배관
건물 내부에 설치되는 수대공기형 방식 히트펌프
보충수 예열
히트펌프를 이용하여 급탕공급
증발식 유체냉각기
수평형 지열교환기
4 – 배관 형식의 저온 수대수 방식 히트펌프
바닥난방을 열싱크로 사용할 때의 시스템 개요바닥난방을 열싱크로 사용할 때의 시스템 개요
빙상장의 빙면 또는 축열버퍼에 냉수 공급시 실내 바닥 난방은 히트 싱크 역할을 한다 . 이때 지열교환기는 선택적 열원으로 사용한다 .
빙면
축열버퍼
바닥난방
SAERC 건물과의 연결용 예비배관
건물 내부에 설치되는 수대공기형 방식 히트펌프
보충수 예열
히트펌프를 이용하여 급탕공급
증발식 유체 냉각기
수평형 지열교환기
4 – 배관 형식의 저온 수대수 방식 히트펌프
건물을 열싱크로 사용할 때의 시스템 개요건물을 열싱크로 사용할 때의 시스템 개요
건물의 실내에 개별적으로 필요한 난방 및 냉방을 공급할 수 있는 물대공기 방식의 히트펌프
빙면
축열버퍼
바닥난방
SAERC 건물과의 연결용 예비배관
건물 내부에 설치되는 수대공기형 방식 히트펌프
보충수 예열
히트펌프를 이용하여 급탕공급
증발식 유체 냉각기
수평형 지열교환기
4 – 배관 형식의 저온 수대수 방식 히트펌프
급탕을 열싱크로 사용할 때의 시스템 개요급탕을 열싱크로 사용할 때의 시스템 개요
급탕은 제빙 히트펌프로 예열하며 수대수 방식의 히트펌프로 온도를 상승시킨다
빙면
축열버퍼
바닥난방
SAERC 건물과의 연결용 예비배관
건물 내부에 설치되는 수대공기형 방식 히트펌프
보충수 예열
히트펌프를 이용하여 급탕공급
증발식 유체 냉각기
수평형 지열교환기
4 – 배관 형식의 저온 수대수 방식 히트펌프
지열교환기를 열싱크로 사용할때의 시스템 개요지열교환기를 열싱크로 사용할때의 시스템 개요
건물 실내의 열공급이 만족되었을때 지열교환기는 두번째 열싱크로 사용
빙면
축열버퍼
바닥난방
SAERC 건물과의 연결용 예비배관
건물 내부에 설치되는 수대공기형 방식 히트펌프
보충수 예열
히트펌프를 이용하여 급탕공급
증발식 유체 냉각기
수평형 지열교환기
4 – 배관 형식의 저온 수대수 방식 히트펌프
증발식 유체 냉각기를 열싱크로 사용시 시스템 개요증발식 유체 냉각기를 열싱크로 사용시 시스템 개요
지열교환기의 온도가 상승 되었을때 증발식 유체 냉각기는 백업 열싱크로 사용
빙면
축열버퍼
SAERC 건물과의 연결용 예비배관
건물 내부에 설치되는 수대공기형 방식 히트펌프
보충수 예열
히트펌프를 이용하여 급탕공급
증발식 유체 냉각기
수평형 지열교환기
4 – 배관 형식의 저온 수대수 방식 히트펌프
바닥난방
주변의 다른 건물을 열싱크로 사용시 시스템 개요주변의 다른 건물을 열싱크로 사용시 시스템 개요
예비 배관에 의해 근처에 위치한 SAERC 건물이 연결 되었을때 또 하나의 추가 열싱크로 사용함
빙면
축열버퍼
바닥난방
건물 내부에 설치되는 수대공기형 방식 히트펌프
보충수 예열
히트펌프를 이용하여 급탕공급
증발식 유체 냉각기
수평형 지열교환기
SAERC 건물과의 연결용 예비배관
4 – 배관 형식의 저온 수대수 방식 히트펌프
수평 지열교환기 부지 평면도수평 지열교환기 부지 평면도
시민회관 & 빙상경기장
SAERC 건물
165’ (50 m)
500’ (150 m)
SAERC 건물의 수영장 기계실에 연결할 예비용 배관
수평지열 교환기 설치예정인 주차장 부지수평지열 교환기 설치예정인 주차장 부지
SAERC 건물
시민회관
수평지열 교환기 설치를 위한 대지 굴착수평지열 교환기 설치를 위한 대지 굴착
SAERC 건물
수평 지열교환기를 위한 바닥 고르기수평 지열교환기를 위한 바닥 고르기
SAERC 건물
수평지열교환기의 건물연결수평지열교환기의 건물연결
시민회관의 기계실에 슬리브를 설치하여 수평지열 교환기와 연결한다
수평지열 교환기수평지열 교환기 아래에 배수 홈을 설치아래에 배수 홈을 설치
대지 표면에 고이는 수분은 배수 홈을 통하여 제거해 줌으로서 지열 교환기의 성능을 증가 시킨다 .
유수 처리SS Credit 6.1: 1 point1 point
수평 지열교환기 설치 후 포장된 주차장수평 지열교환기 설치 후 포장된 주차장
SAERC Building
지중열교환기의 건물 인입 연결지중열교환기의 건물 인입 연결
융착 제작된 햇더와 압축연결식 밸브에 1` (25mm) 의 80 여 개의 배관이 각각 지중의 슬리브를 통해서 기계실에서 연결된다 .
지열교환기의 장점지열교환기의 장점
• 단기간 및 일정한 기간별로 에너지 저장을 할 수 있음- 사용하지 않는 열을 지열교환기에 저장- 제빙을 할때 동시에 열원으로 사용할 수 있음
• 증발식 유체 냉각기의 사용을 최소화 함으로서- 전기 소비량을 절약함- 물소비량을 줄일 수 있음- 외부공기가 시원할때만 유체 냉각기를 사용
증발식 유체 냉각기증발식 유체 냉각기
증발식 유체 냉각기는 하절기에 제빙과 냉방부하의 피크타임시 지열교환기 순환수 온도의 급격한 상승을 방지하는 역할을 한다 .
링크바닥은 첫번째 열원링크바닥은 첫번째 열원
링크바닥에 설치한 배관은 히트펌프 장비에게 첫번째의 열원 (Heat Source) 을 제공한다 .
빙면의 모서리 부분에 있는 햇더를 줄이며 , 아이스링크 벽면 바깥쪽의 필요없는 빙면은 제거한다 .
축열버퍼는 두번째 열원축열버퍼는 두번째 열원
얼음과 축열버퍼는 건물에 난방과 급탕을 공급하는 열원이다 . 축열 버퍼는 피크시 추가 제빙을 공급하며 야간 , 즉 제빙이 필요없는 시간에는 히트펌프에 열원 ( Heat source) 을 제공한다 .
축열버퍼
Innovation in Design(Thermal storage buffer)
ID Credit 1.1: 1 point1 point
축열 버퍼 배관축열 버퍼 배관
“ 축열버퍼” 는 피크를 피한 시간 즉 off-peak 동안의 보조 냉각 장치이다 . 큰 용량의 제빙을 위하여 중요한 역할을 하며 축열 버퍼로부터 얻은 열은 건물의 난방과 급탕 생산에도 사용된다 .
축열 버퍼의 이점축열 버퍼의 이점
• 수백 ton-hours 의 냉동능력을 저장할 수 있으며- 피크시의 냉동부하를 줄일 수 있으며- 전력 공급이 중단되었을 경우에도 일정한 빙질을 유지 해 줌
• 대규모 빙면의 온도를 일정하게 유지해줌• 펌프 전력사용량의 감소 (60~70%)
- 냉동부하를 줄임
• 냉방과 난방을 동시에 공급할 수 있어 높은 성적계수를 얻을 수 있다 . (off-peak 시간에 축열 버퍼를 냉각시켜 이때 얻은 열로 건물의 난방 공급 )
3. 3. 에너지 소비량 비교에너지 소비량 비교
*Source: Natural Resources Canada ( 동일한 규모의 하키 경기장 40 개의 에너지를 평균한 자료 )
0
500,000
1,000,000
1,500,000
2,000,000
2,500,000
3,000,000
3,500,000
4,000,000
4,500,000
기존방식 복합지열방식
(K
Wh/
EK
Wh)
환산
전기
소비
량
컴프렛샤 펌프 콘덴서 난방 급탕 조명 기타
20%
85%85%
85%
85%
동일한 아이스링크장의 월별 에너지 평형동일한 아이스링크장의 월별 에너지 평형
0
20,000
40,000
60,000
80,000
100,000
120,000
140,000
160,000
180,000
200,000
9월 10월 11월 12월 1월 2월 3월 4월 5월
년간
(환
산전
기소
비량
kWh
)
난방및 급탕 냉동으로부터 열추출
*Source: Natural Resources Canada ( 동일한 규모의 하키경기장 40 개의 에너지를 평균한 자료 )
열량차이
냉동장비의 열추출량
건물의 열소요량
동일한 링크의 월별 에너지 사용량동일한 링크의 월별 에너지 사용량 (( 기존 방식 대 기존 방식 대 지열방식지열방식 ))
0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
Nov Dec Jan Feb Mar Apr
(
환산
전기
소비
량kW
h)
기존방식 지열방식*Source: Natural Resources Canada ( 동일한 규모의 하키경기장 40 개의 에너지를 평균한 자료 )
아이스링크장의 월별에너지 평형아이스링크장의 월별에너지 평형
0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
300,000
350,000
Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep
환산
(전
기소
비량
ekW
h)
전기소비량 프로판가스의 환산전기 소비량
*Source: Natural Resources Canada ( 동일한 규모의 하키경기장 40 개의 에너지를 평균한 자료 )
호크스버리 시민회관과 비교한 아이스 하키장의 에너지 소비량
제습건조를 위해 프로판 가스 사용시
PHCC PHCC 건물과 아이스 하키장건물과 아이스 하키장
포크 호크스버리 시민 회관빙상 경기장 건물 : 4,545m2
주변 건물 : 4,015m2
전체 건물 연면적 : 8,560m2
체육실930m2
사무실242m2
상가484m2
극장270m2
탈의실
회의장1,785m2
Ice rink
아이스 하키 경기장빙상 경기장 건물 : 2,342m2
주변 건물 : 934m2
전체 건물 연면적 : 3,276m2
아이스 하키
경기장
탈의실
복도 / 관람석
빙상 경기장
에너지 소비량 비교에너지 소비량 비교 --첫해 첫해 11년년
에너지 소비량에너지 소비량 아이스 하키장아이스 하키장(( 실제실제 ))
아이스하키장아이스하키장(( 동일면적으로 환산동일면적으로 환산 ))
포트 포트 호크스버리 호크스버리 시민회관시민회관
건물 연면적35,250 sq.
ft.*(3,276 m2)
92,100 sq. ft.(8,560 m2)
92,100 sq. ft.(8,560 m2)
kWh plus ekWh
1,500,000* 3,920,000 1,970,000
Energy Cost ($0.097 /
kWh)$145,500 $380,240 $191,090
에너지 소비량 50% 절약
Source: Natural Resources Canada (average energy use of 40 typical hockey arenas)
시스템 조정시스템 조정
• 시스템의 첫해 1 년 가동 후 조정해야 할 사항 .• 바닥난방을 위한 온도 센서는 10°F (5.5°C) 에서 끈다• 온수의 온도를 85°F (29.5°C) 에서 75°F (24°C) 로 낮추도록 조절한다 .
• 시스템 조정은 상온의 수대수 방식 히트펌프의 효율과 능력을 향상시킨다 .
• 기본적인 제빙 부하 및 바닥난방 부하를 위해 3 대의 히트펌프 대신 두쌍 (4 대 ) 의 히트펌프를 설치함 .
온도차온도차 ( ( ΔΔT)T) 의 영향의 영향
냉방 능력 냉방 능력 > 7.7%> 7.7%
난방 능력 난방 능력 > 3.2%> 3.2%
효 율 효 율 > 16.1%> 16.1%
전기소비량전기소비량 (kW)(kW) < 11.3%< 11.3%
일일 평균 전기일일 평균 전기 (KWh)(KWh) 소비량 감소소비량 감소 (2006(2006년 년 11 월월 ))
5,880
5,043
0
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
일일 평균 전기소비량 (KWh)-2005
일일 평균 전기소비량 (KWh)-2006년
전기사용량의 14% 이상 절약
에너지 소비량 비교에너지 소비량 비교 -- 가동 첫해 이후가동 첫해 이후
에너지 소비량에너지 소비량 아이스 하키장아이스 하키장(( 실제실제 ))
아이스하키장아이스하키장(( 동일면적으로 환산동일면적으로 환산 ))
포트 포트 호크스버리 호크스버리 시민회관시민회관
건물 연면적35,250 sq.
ft.*(3,276 m2)
92,100 sq. ft.(8,560 m2)
92,100 sq. ft.(8,560 m2)
환산 전기 소비량 1,500,000* 3,920,000 1,769,000
에너지 비용 ($0.097 /
kWh)$145,500 $380,240 $171,590
55% 의 에너지 소비량 절약
Source: Natural Resources Canada (average energy use of 40 typical hockey arenas)
결론결론
• 효율적인 장비 가동을 위해서 복합지열시스템의 설계와 운용은 필수적이며• 바닥난방과 배관회로는 저온 운전해야 하며• 시설관리 요원을 장비나 시스템의 가동시 주위온도에 따른 입출구 수온차를 조절 할 수 있도록 교육과 훈련을 받아야 하며 충분히 내용을 숙지해야 한다 .
포크 호크스버리 시민회관포크 호크스버리 시민회관 -- 온실가스 방출량 저감온실가스 방출량 저감
0
50
100
150
200
250
300
350
기존 아이스 하키장 새로지은 시민회관
kg C
O2 /
m2
온실가스 방출량의 73% 저감
4. 4. 설치비 비교 및 비용환수 기간설치비 비교 및 비용환수 기간기존냉동 & 냉난방 및
공기조화시스템 복합 지열 시스템
냉동 장비 ( 히트펌프 등 ) $290,000 $330,000
링크바닥 $160,000 $185,000
바닥 복사 난방 $75,000 $65,000
급탕 $25,000 $35,000
냉난방 및 공기조화 $260,000 $260,000
전기공사 $150,000 $150,000
지열교환기 설치 --- $220,000
자동제어 $90,000 $90,000
계계 $1,050,000$1,050,000 $1,335,000$1,335,000
에너지 소비 비용에너지 소비 비용 $380,240$380,240 $191,090$191,090
단순 설치비용 환수기간단순 설치비용 환수기간 :: ($1,335,000 - $1,050,000) / ($380,240 - $191,090) = 1.5 yrs 1.5 yrs
설치비 비교 및 비용환수기간 설치비 비교 및 비용환수기간 - - 수정수정
기존냉동 & 냉난방 및 공기조화시스템 복합 지열 시스템
냉동 장비 ( 히트펌프 등 ) $290,000 $330,000
링크바닥 $160,000 $185,000
바닥 복사 난방 $75,000 $65,000
급탕 $25,000 $35,000
냉난방 및 공기조화 $260,000 $260,000
전기공사 $150,000 $150,000
지열교환기 설치 --- $220,000
자동제어 $90,000 $90,000
계계 $1,050,000$1,050,000 $1,335,000$1,335,000
에너지 소비 비용에너지 소비 비용 $380,240$380,240 $171,590$171,590
단순 설치비용 환수기간단순 설치비용 환수기간 :: ($1,335,000 - $1,050,000) / ($380,240 - $171,590) = 1.4 yrs1.4 yrs
5. 5. 높은 효율의 신재생 에너지 높은 효율의 신재생 에너지
Renewable Energy, 5%
EA Credit 2.1: 1 point1 point
Renewable Energy, 10%
EA Credit 2.2: 1 point1 point
Renewable Energy, 20%
EA Credit 2.3: 1 point1 point
지열시스템은 기존 냉난방 및 공기조화 시스템대비 에너지 소비량을 40~60%절약 .
현장에서 사용되는 에너지 가운데서 신재생 에너지가 차지하는 비율이 점점 커지고 있다 .
6. 6. 높은 효율의 청정 에너지높은 효율의 청정 에너지
지열시스템은 기존 냉난방 및 공기조화 시스템 대비 에너지 소비량을 40~60% 절약 .
건물에 사용되는 에너지 가운데서 청정에너지가 차지하는 비율이 점점 커지고 있다 .
Green Power
EA Credit 6: 1 point1 point
LEED Credits – Up to 23 Points Using Earth LEED Credits – Up to 23 Points Using Earth Energy!Energy!
CreditCredit DescriptionDescription PointsPoints
SS: 5.2Reduced site disturbance, footprint 11
SS: 6.1 Stormwater management 11
WE: 3.1 Water use reduction, 20% 11
WE: 3.2 Water use reduction, 30% 11
EA: Prerequisite 1 Minimum energy performance RequiredRequired
EA: Prerequisite 2 CFC reduction in HVAC&R Equip RequiredRequired
EA: 1 Optimize energy performance 1-101-10
EA: 2.1 Renewable energy, 5% 11
EA: 2.2 Renewable energy, 10% 11
EA: 2.3 Renewable energy, 20% 11
EA: 4 Elimination of HCFC’s & Halons 11
EA: 6 Green power 11
ID: 1.1 Innovation in design 11
ID: 1.2 Innovation in design 11
ID: 1.3 Innovation in design 11
ID: 1.4 Innovation in design 11
Up to 23 Up to 23 pointspoints
Certified 26-32 points Silver 33-38 points Gold 39-51 points Platinum 52-69 points
복합지열 시스템의 이점복합지열 시스템의 이점
• 에너지 소모량의 40-60% 절약• 화석연료 사용의 배제• 냉동 ( 제빙 및 냉방 ) 비용 절약• 펌프 동력의 절약• 관리 및 보수 비용 절약• 현지 기능인에 의한 보수가 가능• 장비의 잉여 능력으로 가동시간을 줄일 수 있음• 축열 버퍼에 의한 빙질의 향상• 축열 버퍼 없이도 시스템 가동 할 수 있음
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