바카라 따거

1.서언

바카라 따거는 대표적인 에너지 절약기기로 이산화탄소 발생을 효과적으로 저감시킴에 따라 지속적으로 시장이 성장하고 있다. 특히1대의 실외기에 다수의 실내기를 장착해 건물의 냉난방을 수행하는VRF(Variable Refrigerant Flow)바카라 따거시스템은 용량가변과 냉매 분배 및 최적 제어 등 바카라 따거 관련 첨단 기술이 집약된 제품으로서 냉동기와 보일러로 구성된 기존의 냉난방시스템 시장을 빠르게 대체하면서 성장하고 있다.

BSRIA(The Building Services Research and Information Association)는 2013년의VRF시장 규모는 약120만대이며2016년에는 약170만대로 성장할 것으로 예측하고 있다. 우리나라에서도2005년부터 연평균23%이상으로 성장해2010년에는1조6,000억원의 시장을 형성했으며2015년에는 약2조원의 시장으로 성장할 것으로 전망하고 있다.

VRF히트펌프시스템은 기본적으로 공기열원을 이용하는 제품으로 하계의 고온 외기와 동계의 저온 외기에 따른 바카라 따거 성능 변화를 피할 수 없으며 이에 따라 전력 피크 문제 발생의 원인으로 지적을 받기도 하는 실정이다.

본 고에서는 이와 같은VRF히트펌프시스템이 가지고 있는 냉방과 난방시의 바카라 따거성능을 향상시키는 하나의 방법으로 제안된 심야시간 요금을 적용 받는 축냉식 설비와 혼합한 방식 시스템을 소개하고자 한다. 주요 내용으로는 제안된 시스템에 대해 칼로리메타실에서 각 바카라 따거 모드에서의 성능을 측정해 기준치와 비교함으로써 제시한 시스템의 타당성을 살펴보고자 한다.

2.혼합방식 바카라 따거시스템

본 고에서 다룰 축열조 이용 혼합방식의VRF히트펌프시스템의 개략도는 칼로리메타실에서 바카라 따거이 가능하도록 구현한 시스템으로 실제 시스템을 구성할 때는 기존의 공랭식 히트펌프(VRF)의 실외기를 그림에 표시한 바의 트랜스펌프(수열원 바카라 따거와 고온용 하이드로유닛을 일체화함)로 교체하거나 실외기에 포함하게 된다.

기존VRF바카라 따거 시스템 단독 운전과 심야전기 이용 축열식 히트펌프의 축열 바카라 따거, 축열된 열을 난방과 냉방 바카라 따거에 따라 선택적으로 이용하는 트랜스펌프 바카라 따거이 포함된 혼합 방식 바카라 따거을 위해 그림에 보인 바와 같이 다수의 밸브를 사용했으며 이 밸브의 개폐에 따라 여러 가지 모드의 바카라 따거이 가능하도록 구성했다.

또한 공랭식의VRF실외기와 트랜스펌프의 수냉식 실외기 바카라 따거 절환에 따른 적정 냉매 충진량을 유지하기 위해 수액기를 추가했다.

3.혼합방식 바카라 따거 시스템 성능 시험

제안된 혼합방식 바카라 따거 시스템에 대한 성능 실험은VRF히트펌프 단독 바카라 따거, 축열조에 빙축열 저장을 위한 심야시간 축열용 히트펌프 단독 바카라 따거, 트랜스펌프와VRF실외기를 동시에 이용하여80℃에 이르는 고온의 현열을 축열조에 저장하는 심야시간 수축열 단독바카라 따거, 축열조 및 트랜스펌프를 냉방과 난방시 선택적으로 바카라 따거하는 각각의 경우에 대해 물 혹은 냉매의 배관의 개폐는 다음과 같이 조절하게 된다.

a.공랭식VRF히트펌프 단독 바카라 따거:

- 냉방: 1(O), 2(O), 3(X), 4(X), 5(X), 6(X)

- 난방: 1(O), 2(O), 3(X), 4(X), 5(X), 6(X)

b.축열조(빙축열) 단독 바카라 따거: 모든 밸브 개폐와 무관

c.축열조(고온 수축열) 단독 바카라 따거: 1(X), 2(X), 3(O), 4(O), 5(X), 6(X)

d.트랜스펌프+ 축열조 혼합 바카라 따거:

- 냉방: 1(X), 2(X), 3(X), 4(X), 5(O), 6(O)

- 난방: 1(X), 2(X), 3(X), 4(X), 5(O), 6(O)

실험의 중요한 목적인 트랜스펌프와 축열조 혼합 바카라 따거을 위해서 삼방밸브를 사용함으로써 냉·난방시 응축기와 증발기로 유입되는 축열조 물의 온도를 임의로 조정해 이 조정 온도에 따른 성능을 측정했다.

4.성능 시험 결과 및 고찰

실험방법에서 제시한 각 경우에서VRF히트펌프의 냉방과 난방 단독 바카라 따거의 성능은 표1과 같이 나타났다. 심야시간에 빙축열 형태로 축열을 한 후 이를 이용해 트랜스펌프 시스템으로 냉방 바카라 따거을 한 경우의 성능 특성은 그림1 및 그림2과 같이 나타났다.

그림1는 수액기를 설치하지 않은 상태에서 냉매 충진량을 조정해 가면서 측정한 결과이며 그림2은 수액기를 보완함으로써 별도의 냉매 충진량 조정이 필요 없이 바카라 따거이 가능한 상태에서 측정한 결과다. 그림에 보인 바와 같이 이용할 수 있는 잠열이 존재하는 구간에서 입수 온도를 낮게 조정함에 따라 냉방 능력과 성능계수가 크게 증가하며 결과적으로 표준 상태에서 바카라 따거되는VRF히트펌프 단독 바카라 따거의 경우에 비하여 약2배로 향상된 바카라 따거이 가능함을 알 수 있었다. 여기서 냉방 능력이 단독 바카라 따거에 비해 작은 것은 트랜스펌프에 포함된 수냉식 히트펌프의 용량이 작은 것이 기인한다. 그림1의 경우에 비해 수액기를 설치해 바카라 따거한 그림2의 결과에서 응축기 입구측의 냉수 온도에 따라 그림5와는 달리 용량이나 성능이 크게 변화하지 않은 것은 트랜스펌프 내 수열원 히트펌프의 용량 가변 바카라 따거에 기인한 특성이라 판단된다.

동일한 축열조에 고온을 축열해 증발기로 유입되는 물의 온도가 조절되는 구간에서의 난방 바카라 따거의 특성은 그림3과 같이 나타났다. 그림에 보인 바와 같이VRF단독 바카라 따거에 비해 표준 조건에 비해서는1.6배, -8.5℃ 저온 조건에 비해서는2배 이상의 성능 향상을 볼 수 있었다.

앞에서 이미 언급한 바와 같이 그림에 보인 결과는 축열조의 빙축열과 고온수 축열을 이용할 수 있는 기간 동안의 결과이며 따라서 냉난방 부하에 최적화된 축열조를 사용하지 않은 경우이다. 이에 따라 본 연구에서 제안한 시스템 전체의 소비전력량과 추가 장비 등 그에 따른 경제성은 향후에 더 연구를 해야 할 과제다.

5.결언

공기열원을 이용하는VRF히트펌프 시스템의 바카라 따거 성능을 향상시키는 하나의 방법으로 제안된 빙축열과 고온 축열을 혼합한 방식을 제안하고 칼로리메타실에서 실제 시스템을 구성해 공기열원의VRF시스템과 수냉식 히트펌프가 포함된 시스템의 혼합 이용시 냉매 충진량에 관계없이 바카라 따거을 하기 위해서는 적정한 용량의 수액기 설치가 필요함을 알 수 있었다. 제안한 트랜스펌프와 축열조를 이용할 경우 냉방 표준 상태에서 바카라 따거되는VRF히트펌프 단독 바카라 따거에 비해 응축기로 유입되는 물의 온도를 조정함에 따라 약2.0배로 향상된 바카라 따거이 가능함을 알 수 있었다.

또한 난방의 경우에도VRF단독 바카라 따거에 비해 표준 조건에 비해서는1.6배, -8.5℃ 저온 조건에 비해서는2.0배 이상의 성능 향상을 볼 수 있었다. 제안한 시스템의 냉난방 기간 전체의 소비전력량과 그와 함께 경제성 문제는 향후의 연구를 통해 규명이 필요하다고 사료된다.

본 원고는 대한설비공학회2014년 동계학술대회에서 발표됐던 논문을 각색한 것으로 우리나라의 경우 냉방부하의40%이상 축열 기능을 가진 설비에 대해 심야전력기기로 인정을 하고 있어 일본의 에코아이스 미니와 같은 간접축열방식의VRF바카라 따거 시스템은 인정을 받지 못한 상태이므로 시스템이 다소 복잡해지나 큰 시장을 형성하고 있는VRF시스템의 실제 바카라 따거성능 향상을 위한 방안 중의 하나가 될 수 있다고 판단되어 기초 실험을 수행하고 그 내용을 발표한 것임을 밝히는 바이다.