1. 열원용량 산정 방법

1.1  열부하와 열원용량

열원설비가 처리해야 할 부하는, <그림 1>에 나타내는 바와 같이 열부하를 최대로 계산한 공조기·팬코일 유닛 부하의 시각별 집계 최대치에 펌프부하·배관계 열손실·장치 축열 부하를 가산해 구한다. 이들을 합계하고 공조기 부하의 집계에 대해 냉방부하는 105%, 난방부하는 110% 정도를 열원부하로 해도 된다. 열원설비의 장치용량은 열원부하에 경년계수·능력보상계수를 계산해 열원장치 부하로 한다. 그 수치들을 합계해 냉방부하와 난방부하 모두 열원부하의 110% 정도로 한다.

장치 용량은 열부하 계산 결과를 토대로 결정하는데 그 구성을 결정함에 있어서는 연간부하의 변동을 고려한다. 분할 대수, 분할 용량을 검토함에 있어서는  부하지속곡선을 이용하는 것이 좋다. 한편 연간 열원기의 냉방/난방 전환이라든가 축열조 운용계획을 검토함에 있어서는 연간부하의 변화를 상정한다. 그리고 1일 운전계획이나 축열조 운용계획을 세움에 있어서는 1일 부하의 변화를 상정한다. 이들에 이용할 수 있는 연간부하를 산정하는 데는 다음과 같은 방법이 있다.

① 표준 데이터를 적용한다

건물용도별 표준 부하 패턴을 적용한다. 부하 요소마다 다양한 데이터가 공표되고 있다. 지역에 따른 차이는 지역계수로 예상해 계산한다.

② 시뮬레이션

연간 365일 24시간의 열부하를 계산한다. 통상 비정상으로 계산된다. 간편하게 월 평균일로 계산하기도 한다. 시간 단위로 계산하는 것이 일반적이었지만 계산능력이 향상돼 분 단위로도 계산한다.

③ 실적 부하

유사한 물건의 데이터가 정리됐든가 리뉴얼 공사에서 실적 부하를 입수할 수 있는 경우 등에는 그 데이터를 이용한다.

본고에서는 표준적인 부하 변동을 부하 패턴으로, 실제 설비의 부하 변동을 부하 프로필로 각각 구분한다. 변동률에 대해서는 피크를 100으로 하는 값을 부하율로, 합계를 100으로 하는 값을 분배율로 각각 구분한다. 그리고 그 시각의 부하(열류)를 시각별 부하, 1시간의 부하열량을 시간대 부하(열량)라고 기술한다. 이하에서는 주로 ①에 대해 기술한다.

1.2  부하 지속곡선

부하 지속곡선은 부하열량을 내림차순으로 나란히 나타낸다. 분할 설치한 열원기의 운전비율을 표시함에 있어 부하 지속곡선으로 나타내면 알기 쉽다. 표준 데이터가 충분히 갖춰지지 않았으므로 여기서는 다음과 같은 식으로 표시한다. 부하는 피크 부하를 100으로 했다.

내림차순 T번째의 부하율 ø%

여기서 c : 연간 일정한 부하 [%]

냉방운전에서는 a=0.0012, 난방운전에서는 a=0.0017 그리고 c=5라고 하면 <그림 2>와 같다. 이와 같이 제시하면 어느 운전시간의 부하율과 그 부하율 이하로 되는 연간 부하량을 간단히 계산할 수 있고 또 어느 부하율의 운전시간을 역산할 수도 있다.

냉방부하는 연간 운전시간을 하루 16시간, 365일 운전으로 5,840시간까지, 난방부하는 하루 16시간, 181일 운전으로 2,896시간까지의 그래프를 <그림 2>에 나타낸다. 그림을 보면 예를 들어 냉열원으로 열원기를 등(等)용량 3분할로 했을 때 3대로 운전하면 370시간, 2대로 운전하면 640시간으로 각각 산정된다. 그리고 10%이하의 부하이면 3,386시간이고 그 사이의 부하량은 연간부하의 19.4%다.

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

전체 기사는 2023년8월호 ‘월간 설비기술’에 게재되어 있습니다.(월간지 구입문의(02)2633-4995)

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