[22년 1월 특집] 병원에서의 수(水)축열 시스템을 포함한 고효율 열공급 시스템 구축
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[22년 1월 특집] 병원에서의 수(水)축열 시스템을 포함한 고효율 열공급 시스템 구축 <쥰텐도 B동>

- 시미즈건설(주)/마치다 고이치

1. 머리말


‘쥰텐도 B동’은 고도의 첨단 의료, 재해거점 병원의 기능을 가진 도시형 고층 병원<사진 1><사진 2>으로서 에너지 소비량이 많은 건물이다. 이번에 ‘전력 평준화’ ‘에너지 절감’ ‘환경부하 저감’을 실현하기 위해 수축열 시스템과 가스 코제너레이션의 최적 조합으로써 고효율의 열공급 시스템을 도입했다. 본 시스템은 수축열용 물을 재해 시에는 잡용수로 이용하는 등 ‘BCP(사업연속성계획)’ 성능을 겸하고 최신형 BEMS(건물에너지관리시스템)에 의해 적절히 운용되고 있으며 ‘쾌적성’과 ‘에너지 절감’의 양립을 테마로 다양한 에너지절감 기술과 환경기술을 도입해 열원 효율을 더욱 높이는 연구가 담겨 있다. 


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2. 병원의 부하 특성에 적합한 전력·가스의  ‘베스트 믹스’ 형 고효율 열공급 시스템 


열원 시스템은 일 년을 통틀어 열 수요가 많아 24시간 365일 운전하는 병원의 부하 특성에 맞게 연간 시뮬레이션에 의해 열원 용량을 적절히 설정하고 계절마다 최적의 운전이 가능하도록 계획했다. 

열원 구성을 보면 냉열원은 고효율 터보 냉동기에 의한 냉수 축열 시스템, 냉온 열원은 배기열 이용 가스 냉온수 발생기, 온열원은 코제너레이션의 배기열, 증기보일러, 온수 보일러를 조합한 전력과 가스의 ‘베스트 믹스’형 열원 시스템<그림 1>을 각각 채택했다. 그리고 신재생 에너지인 프리 쿨링, 대온도차 송수, 변류량 제어 등의 기술을 조합해 열을 효율적으로 공급하게 했다. 

수축열 시스템은 냉축열 전용이고 축열조 용량 : 680m³, 고효율 터보 냉동기 : 200RT를 설치했다. 여름철에는 약 15% (CGS와 합하면 약 25%)의 피크컷<그림 2>, 겨울철에는 병원 특유의 냉방 수요에 대응해 연간 주간 부하의 40%를 야간으로 옮기는 등 일 년 내내 그 특징을 최대한 살려 냉수 축열을 이용할 수 있게 했다<그림 3>. BCP 대응으로는 재해 시 수축열용 물을 잡용수로 사용하는 시스템도 겸하도록 계획하고 물을 7일 이상 비축하는 데도 기여했다. 

 

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<그림 1> 전력·가스의 ‘베스트 믹스’형 고효율 공급 시스템

 

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<그림 2> 열부하 피크컷율과 야간이행률

 

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<그림 3> 일년 내내 냉수 방열 이용

 

3. 최신형 BEMS 도입과 안정적인 열원 운전 실적 


열원 시스템을 설계 시 상정했던 대로 운전하게 하는 구조로는 BEMS에 ‘에너지 절감 운전 내비게이션’ 시스템<그림 4>을 도입해 열원을 효율적으로 운용하게 했다. 

‘에너지 절감 운전 내비게이션’이란 과거의 운전실적과 익일 기상정보를 토대로 건물관리자에게 열원 등 최적의 운전패턴 정보를 제공하는 내비게이션 시스템이다. 

이 시스템은 열원설비, 공조설비를 최적의 에너지로 운전하도록 각종 운전방법을 비교하고 가장 바람직한 운전방법을 안내하는 소프트웨어로서 시설관리자가 최적의 운전패턴을 실행할 수 있다. 

본 시설은 2016년 4월부터 운용되기 시작했고 준공한 지 5년이 경과했는데 특히 축열 운전에 있어서는 <그림 5>에 나타내는 바와 같이 설계 시 상정의 25%에 가까워 연간 부하의 24.5~24.9%로 안정적으로 이용되고 있고 겨울철에는 신재생 에너지인 프리 쿨링도 유효하게 활용되고 있다. 

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<그림 4> ‘에너지 절감 운전 내비게이션’ 시스템

 

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<그림 5> 기기별 냉열 적산부하 실적 : 2017~2019년

 

 

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본 원고는 일본공업출판주식회사 발행하는 ‘建築設備と配管工事’잡지에서 발췌하여 번역한 것입니다.

전체 기사는 2022년 1월호 ‘월간 설비기술’에 게재되어 있습니다.(월간지 구입문의(02)2633-4995)

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