[건축설비] 빙축열냉방시스템

소개글

빙축열시스템에 대한 개념과 원리, 실 적용된 예를 들었습니다

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빙축열 냉방시스템

공조용 빙축열시스템은 에너지 형태를 열에너지로 저장하였다가 필요시 공조에 사용하는 시스템으로서 냉열원기기와 공조기기를 이원화하여 운전함에 따라 열의 생산과 소비를 임의로 조절할 수 있으므로 에너지를 효율적으로 이용할 수 있다. 이 시스템을 심야전력과 연계하여 사용하면 기존의 공조방식과 비교하여 냉열원기기의 고효율 운전 및 설비용량의 축소(최대 70%),열회수에 의한 에너지 절약 등을 얻을 수 있다. 심야전력을 이용하여 냉열을 저장하고 주간에 이 열을 이용하여 주간의 전력피크를 심야로 이전하는 전력 평준화를 목적으로 하는 것이다. 현재 이용되고 있는 용도로는 일반 공조용, 공장공조용 등으로도 널리 사용되고 있다. 기존의 공조방식은 냉수를 만들어 즉시 부하 측에 공급하여 냉방을 실시하고, 빙축열 공조방식은 심야시간대에 일부하의 전량 또는 일부를 얼음으로 만들어 빙축열조에 저장하였다가 필요시 부하 측에 공급하여 냉방을 하는 공조 방식이다. 냉방부하에서 빙축열조의 완충작용으로 냉동기 용량이 작아지므로, 압축식 냉동기 열원 설비에 비해 수전설비 용량이 작고, 빙축열시스템의 큰온도차(℃)를 이용한 저온급기(Cold Air Distribution)시스템 적용시 반송장비, 배관공사, 닥트공사 등의 비용절감을 기대할 수 있다. 빙축열조의 완충역활로 시스템의 신뢰성이 높다.

빙축열 냉방시스템 원리
물을 냉각하면 온도가 내려가 0℃가 되며 이를 더욱 더 냉각하면 얼음이 되고 액체에서 고체로 상변환될때 응고열은 얼음 1kg에 대해서 79.68kcal를 저장한다. 이와는 반대로 얼음이 물로 변할 때는 융해열 79.68kcal가 방출되며 빙축열식 냉방시스템에서는 이 잠열을 이용하는 것으로, 물은 상변환시 많은 열을 저장하는 특성 때문에 단위체적당 축열 밀도가 높아 탱크의 크기가 작아지므로 옥상,옥외,지하 등 설치장소 선정이 자유롭고, 열손실이 적으며 시공상 유리하다. 다만 제빙시 냉동기는 저온으로 운전되므로 효율이 저하되는 단점이 있다.

빙축열 시스템의 기본구성도
냉동기
개요
빙축열 시스템의 사용 냉매

빙축열 냉방시스템의 냉동기에 사용되고 있는 냉매는 주로 HCFC-22 (R-22)를 사용한다. 수소를 포함하지 않는 특정 프레온 (CFC)과 비교하면 오존 파괴 계수(ODP)는 약 1/20정도로 작지만 HCFC도 오존층 파괴 원인인 염소를 포함하기 때문에 규제 대상이 되기도 한다. 원칙으로 우리나라의 경우 2030년에 HCFC 냉매의 생산중지 되도록 되어 있다. 하지만 HCFC-22 (R-22)를 사용한 기기의 사용을 금지하고 있는 것은 아니어서 계속 사용은 가능하다. 현재로서는 신대체 냉매로서 염소를 포함하지 않는 냉매 HFC-134a (R- 134a)를 사용한 기기가 생산되고 있고 일부는 기타 대체냉매를 사용한 기기도 개발 중에 있다.

참고 자료

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