해수열원-계간축열 지역냉방 시스템의 기본설계

Basic Design ror the District Cooling System Utilizing SeaWater Heat Source-Seasonal Cold Thermal Storage

우리나라의 기온은 지구온난화 영향으로 계속 상승되고 있으며 계절적으로 여름은 20세기 초보다 32일이나 길어졌다 . 이러한 추세는 냉방에너지의 급증을 초래하게 될 것이다 . 이에 대한 대응책으로 자연열원인 해수열원을 지역냉방 열원으로 활용하는 것은 바람직한 방법이다 . 이 방법을 적용하고 활용하기 위해서는 실용적으로 적용 가능한 기본적인 설계 자료가 필요하다 . 해수열원-계간축열 냉방시스템은 겨울철에 최저 수온으로 낮아진 해수열원을 취득하여 계간축열조에 저장해 두었다 여름철에 냉방열원으로 사용하는 개념이다 . 해수열원-열교환기에 대한 설계는 실용적 측면에서 지역특성에 부합되도록 발전시켜야 할 필요가 있다 . 인천 인근의 해안도서 지역에 지역냉방 단지를 조성하고 2,500nf 크기의 계간축열조를 설정하였다 . 열교환기는 주어진 조건에서 최적의 운전상태로 작동되는 해석값을 구하였다 . 계간축열조에 대한 분석은 예측식에 의한 해석과 TRNSYS 시뮬레이션을 수행한 결과를 비교하였다 . 전체 시스템의 운전 스케줄을 설정하고 요소별 특성과 냉열에너지의 흐름을 분석하는 방법체계를 수립하였다 . 이 시스템의 축열용량은 56MWh이고 히트펌프를 이용하면 가용 냉방에너지는 164MWh로 예상되었다 . 이 열량은 인천지역의 기후조건에서 1,000가구의 냉방이 가능하였다 . 부수적으로 C02 발생량을 65톤이나 감축시키는 효과를 거두었다 . 열교환기와 축열조의 설계 제원 및 시스템의 냉열에너지 분석과 운전 체계를 기본적인 설계방안 으로 제시 한다 .

In Korea, temperature continues to rise due to the effect of global warming. And in terms of seasons, summer got longer by as many as 32 days than in the early years of the 20th century. These trends will come to cause an sharp increase in energy for cooling. With regard to countermeasures agamst this, it is a very desirable method to utilize seawater heat source, natural heat source, as district cooling source. Practically applicable basic design data are necessary for the application and utilization of this method. The concept of seawater heat source - seasonal thermal storage cooling system is to use seawater heat source as cooling source in summer after storing it in seasonal thermal storage following the acquisition of seawater heat source of which the temperature goes down to minimum water temperature in winter. It is necessary to develop seawater heat source - heat exchanger design so that the design conforms to regional characteristics from the practical aspect. A district cooling housing estate was built and seasonal thermal storage with a size of 2,500m3 was established in islands and coastal area around Incheon. A value calculated in an analysis was obtained, where the heat exchanger worked in optimal operating status in a given condition. Data obtained by carrying out an analysis using an equation for prediction and TRNSYS simulation were examined with regard to an analysis of seasonal thermal storage. This study established a method framework for analyzing the flow of cold energy and characteristics according to component and setting up the operating schedule of the whole system. The thermal storage capacity of this system was 56MWh. And it was estimated that available energy for cooling was 164MWh if heat pump was used. This capacity enabled 1,000 houses to be cooled down in the climate condition of Incheon area. Incidentally, this produced an effect of reducing C02 emissions by 65 tons. Heat exchanger and thermal storage design specification and system cold energy analysis and operating framework is suggested as basic design scheme.