KR100292245B1

KR100292245B1 - 방축열냉방시스템의운전제어방법

Info

Publication number: KR100292245B1
Application number: KR1019970065915A
Authority: KR
Inventors: 이대영; 정성훈; 강병하
Original assignee: 박호군; 한국과학기술연구원
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 2001-07-12
Also published as: KR19990047480A

Abstract

본 발명은 냉동기와 축열조를 결합하여 냉방을 수행하는 부분부하 축열방식의 빙축열 냉방시스템에 관한 것으로, 냉방부하량에 따라 축열조 우선방식 제어와 냉동기 우선방식 제어를 조합하여 운전모드를 변환하는 것을 특징으로 하는 빙축열 냉방시스템의 운전제어방법과, 냉동기와 축열조의 동시 운전으로 냉방부하를 분담함에 있어서, 냉동기의 최적 부분부하 운전율을 이용한 부하 분담 방식으로 제어함을 특징으로 하는 빙축열 냉방시스템 운전제어방법을 제공한다. 이러한 운전제어방법은 순전히 냉동기와 축열조의 부하분담방법에 대한 것으로 냉동기와 축열조의 배치방법과는 관계가 없어 냉동기 상류방식이나 하류방식에 모두 적용할 수 있다. 또한 기존의 빙축열 냉방시스템을 수리하거나 새로운 장치를 부가하지 않고도 기존의 빙축열 냉방시스템의 기존 프로그램을 본 발명이 설명하는 방식대로 수정하기만 하면 시스템의 배치방식이나 용량에 관계없이 냉방운전에 소요되는 운전경비를 절감할 수 있으며, 아울러 주간 전력사용량을 줄일 수 있게 되는 것이다.

Description

빙축열 냉방시스템의 운전제어방법{OPERATION CONTROL METHOD FOR BUILDING AIR-CONDITIONING SYSTEM USED CHILLER AND ICE-STORAGER}

본 발명은 빙축열(Ice-Storage) 냉방시스템의 운전제어방법에 관한 것으로, 특히 냉동기와 축열조의 동시 운전으로 냉방부하를 각각 분담함에 있어서 냉동기의 최적 부분부하 운전출력을 이용한 부하 분담 방식으로 제어하는 빙축열 냉방시스템의 운전제어방법에 관한 것이다.

근래 하절기에 냉방시스템 사용의 급증으로 주야간 전력수요의 격차가 증가하여 전력수급 문제가 발생함에 따라 주간 냉방운전에 이용되는 전력사용량을 감소하기 위하여 대형건물을 중심으로 빙축열 냉방시스템을 설치하여 값싼 심야전력을 이용한 냉방운전이 이루어지고 있다.

빙축열 냉방시스템은 주간 냉방부하를 심야전력을 이용하여 냉열을 저장하여 축열조만을 이용하여 모두 담당하는 전부하(全負荷) 축열방식과 주간 냉방부하를 축열조와 냉동기가 분담하는 부분부하 축열방식이 있다.

상기 전부하 축열방식을 이용할 경우 시스템의 용량이 크게 되고 초기 설치비용이 많게 되므로 대부분 부분부하 축열방식을 사용하고 있다.

상기 부분부하 축열방식 냉방시스템은 냉방운전시 냉동기와 축열조의 부하 분담 방식에 도 1a에 도시한 바와 같이 기저부하(L1)를 냉동기가 담당하고 변동부하(L2)를 축열조의 방냉(放冷)을 이용하여 처리하는 냉동기 우선방식과 도 1b에 도시한 바와 같이 기저부하를 축열조의 방냉을 이용하여 처리하고 변동부하를 냉동기가 담당하는 축열조 우선방식으로 구분할 수 있다.

이들 부분부하 축열방식 냉방시스템은 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이 냉방부하에 연결되는 열교환기(1)의 냉매입구(1a)와 냉매출구(1b)에 냉동기(2)와 축열조(3)를 연결하는 것으로, 냉동기(2)와 축열조(3)의 배치방식에 따라 도 2a에 도시한 바와 같은 냉동기 상류방식과 도 2b에 도시한 바와 같은 냉동기 하류방식으로 구분된다.

도 2a에 도시한 냉동기 상류방식 시스템에서는 열교환기(1)의 냉매출구(1b)에 냉동기(2)의 냉매입구(2a)를 냉동기측 냉매복귀라인(12)으로 연결하고, 열교환기(1)의 냉매입구(1a)에 축열조(3)의 냉매출구(3b)를 열교환기측 냉매공급라인(11)으로 연결하며, 냉동기(2)의 냉매출구(2b)와 축열조(3)의 냉매입구(3a)를 축열조측 냉매공급라인(13)으로 연결하고, 상기 열교환기측 냉매공급라인(11)과 축열조측 냉매공급라인(13)을 바이패스라인(14)으로 연결함과 아울러 상기 냉동기측 냉매복귀라인(12)의 도중에는 냉매가 열교환기(1)의 냉매출구(1b)로부터 냉동기(2)의 냉매입구(2a)측으로 순환되도록 하는 순환펌프(15)를 설치하며, 상기 열교환기측 냉매공급라인(11)과 상기 바이패스라인(14)의 연결부위에는 상기 열교환기측 냉매공급라인(11)의 축열조(3)측으로부터의 냉매유량과 바이패스라인(14)측으로부터의 냉매유량을 조절할 수 있도록 3방밸브(16)를 설치한다.

도 2b에 도시한 냉동기 하류방식 시스템에서는 열교환기(1)의 냉매출구(1b)에 축열조(3)의 냉매입구(3a)를 냉매복귀관(22)으로 연결하고, 열교환기(1)의 냉매입구(1a)에 냉동기(2)의 냉매출구(2b)를 열교환기측 냉매공급라인(21)으로 연결하며, 축열조(3)의 냉매출구(3b)와 냉동기(2)의 냉매입구(2a)를 냉동기측 냉매공급라인(23)으로 연결하고, 상기 냉매복귀라인(22)의 중간부와 냉동기측 냉매공급라인(23)의 중간부를 바이패스라인(24)으로 연결함과 아울러

냉동기측 냉매공급라인(23)과 냉동기(2)의 냉매입구(2a)의 사이에는 냉매공급라인(23)에서 냉동기(2)의 냉기입구(2a)측으로 냉매가 순환되도록 하는 순환펌프(25)를 설치하고, 상기 냉동기측 냉매공급라인(23)과 상기 바이패스라인(24)의 연결부위에는 냉동기측 냉매공급라인(23)의 축열조(3)측으로부터의 냉매유량과 바이패스라인(24)측으로부터의 냉매유량을 조절할 수 있도록 3방밸브(26)를 설치한다.

위의 방식들을 적용함에 있어서는 냉동기 우선방식+냉동기 상류방식, 냉동기 우선방식+냉동기 하류방식, 축열조 우선방식+냉동기 상류방식, 축열조 우선방식+냉동기 하류방식등 4가지의 운전이 가능하다.

이 4가지 운전방식은 각기 나름대로 장단점을 가지고 있으며, 각 운전방식에 대한 엄밀한 경제성 비교가 이루어진 적이 없으므로 빙축열 냉방시스템을 설계하고 시공하는 업체마다 경험적으로 선호하는 방식이 달라 현재 4가지 방식이 모두 혼용되고 있는 실정이다.

또한 위의 방식들을 적용한 빙축열 냉방시스템의 설계에서 대부분 설계 냉방부하(연중 최대 냉방부하일을 기준으로 냉방시스템의 용량을 선정함)를 기준으로 용량선정을 고려할 뿐 실제 운전시 고려해야 할 냉방부하에서의 운전특성에 대하여는 고려하지 않고 있다.

도 3에는 냉방부하가 감소하였을 때의 종래 운전방식을 적용한 시스템의 운전비 변화 추이를 나타내었다. 각각의 운전방식에서 냉동기(2)와 축열조(3)의 용량은 축열조(3)의 부하 분담률이 40%가 되도록 선정하였으며 용량선정시 이용되는 최대부하량(100%)을 기준으로 냉방부하가 감소하였을 때의 운전경비(심야 축열경비 + 주간 방열경비)를 냉동기 단독운전으로 냉방운전하였을 때의 경비를 기준으로 하여 나타내었다.

도 3에 도시한 바와 같이 냉동기 우선방식의 경우 냉방부하를 냉동기(2)가 우선 담당하므로 냉방부하가 감소하였을 경우 냉동기(2)의 냉열출력은 거의 변하지 않고 단지 냉방부하 감소량만큼 축열조(3)의 이용량을 감소시키게 되며, 이처럼 냉방부하가 감소하였을 경우 심야전력의 이용량이 줄어들면서 운전경비가 감소할 뿐 주간 운전경비는 큰 변화가 없기 때문에 심야전력을 이용하여 주간전력 사용량을 억제하고자 하는 취지를 벗어나는 결과를 보여 주었으며, 운전경비의 감소 측면에서도 감소율이 낮게 나오고 있음을 볼 수 있다.

반면, 축열조 우선방식을 채택하였을 경우에는 설계점에서 냉동기 우선방식에 비해 냉동기(2)의 용량도 크고 운전경비도 높게 되어 비효율적이지만 평균부하가 감소하였을 때에는 축열조(3)의 이용을 최대로 유지할 수 있는 장점을 갖고 있어 주간전력 사용량을 줄일 수 있으며 운전경비 감소율도 냉동기 우선방식보다 크게 되어 냉방부하가 작을 경우에는 운전경비가 오히려 적게 됨을 볼 수 있다.

축열조 우선방식을 채용한 시스템의 운전에서 냉동기(2)의 부분부하 운전으로 인한 냉동기 운전효율 감소가 운전경비를 크게 하고 있음을 고려하면 새로운 제어방식은 최대부하시(설계점) 냉동기(2)의 용량을 작게 선정할 수 있으면서 냉동기(2)의 운전율을 높게 유지하여 부분부하 운전으로 인한 냉동기(2)의 성능이 감소되지 않도록 하여야 하며, 심야전력을 최대한 이용하기 위해서 축열조(3)의 이용률을 높일 수 있는 방식이 되어야 한다.

따라서 냉방부하가 클 경우에는 냉동기 우선방식의 장점을 살리고 냉방부하가 작을 경우에는 축열조 우선방식의 장점을 이용하여 축열조(3)의 이용률을 높이면서 냉동기(2)의 성능을 높게 유지하는 운전방식을 적용하여 냉방운전경비를 감소하는 새로운 방식이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 상술한 요구에 따라 축열조와 냉동기의 동시운전으로 냉방운전을 할 때의 임의의 냉방부하에 대해서 운전경비를 최소로 할 수 있는 냉동기와 축열조의 부하분담 방식을 구하기 위하여 임의의 냉방부하에 대한 운전비용의 비를 나타내는 비용함수를 정의하고 가장 효율적인 냉동기의 운전율을 결정하여 냉동기와 축열조의 최적 부하분담 방식을 도출할 수 있도록 한 빙축열 냉방시스템의 운전제어방법을 제공하려는 것이다.

도 1a는 빙축열 냉방시스템의 냉동기 우선 운전시의 냉열출력 변화 선도.

도 1b는 빙축열 냉방시스템의 축열조 우선 운전시의 냉열출력 변화 선도.

도 2a는 냉동기 상류방식 빙축열 냉방시스템의 계통도.

도 2b는 냉동기 하류방식 빙축열 냉방시스템의 계통도.

도 3은 종래 운전방식에서의 냉방부하 감소에 따른 운전경비 변화 선도.

도 4는 본 발명에 의한 빙축열 냉방시스템의 운전제어방법을 설명하기 위한 선도.

제 5는 본 발명과 냉방부하 변화에 따른 종래 운전방식과의 비교 선도.

도 6은 일일 냉방운전 시간변화에 따른 냉방부하 변화 및 시스템의 운전상태를 보인 선도.

도 7은 본 발명 운전제어방법의 시스템 성능시험을 통한 적용가능성 검증 선도.

도 8은 냉방운전 기간중 평균 냉방부하 변화를 보인 선도.

도 9는 냉방운전 기간중 냉방부하 변화에 따른 냉방운전경비 비교 선도.

도 10은 빙축열 냉방시스템의 총운전비용을 나타낸 선도.

**도면의주요부분에대한부호의설명**

1 : 열교환기 2 : 냉동기

3 : 축열조 15,25 : 순환펌프

16,26 : 3방밸브

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 부분부하 축열방식을 적용한 빙축열 냉방시스템에서 축열조 우선방식 제어와 냉동기 우선방식 제어를 조합하여 운전모드를 변환하는 것을 특징으로 하는 빙축열 냉방시스템의 운전제어방법과, 냉동기와 축열조의 동시 운전으로 냉방부하를 분담함에 있어서 냉동기의 최적 부분부하운전율을 이용한 부하 분담 방식으로 제어함으로써 절감함을 특징으로 하는 빙축열 냉방시스템의 운전제어방법을 제공한다.

상기 운전방식에서는 냉방부하와 축열조 기준방냉률을 비교하여 축열조 단독운전 모드, 냉동기 단독운전 모드, 냉동기의 최적 부분부하 운전 + 축열조 보조운전 모드, 축열조 우선운전 + 냉동기 보조운전 모드, 냉동기 전부하운전 + 축열조 보조운전 모드로 구간을 나누어 제어한다.

도 4는 최적의 운전이 되도록 하는 냉동기(2)와 축열조(3)의 냉방부하 분담을 냉방부하량에 따라 냉동기(2)와 축열조(3)의 냉열출력의 변화로 나타낸 것으로 냉방부하의 크기에 따라 5가지 구간으로 나뉘어지며 각 구간에서의 운전방식을 설명하면 다음과 같다.

(1) 구간 I : Qld 〈 Qst,ref

냉방부하(Qld)가 축열조 기준 방냉률(Qst,ref)보다 작은 경우로 축열조(3) 단독운전에 의해 냉방부하를 만족시킬 수 있으므로 냉동기(2)를 정지시킨다.

(2) 구간 II : Qst,ref 〈 Qld 〈 Qch,opt

구간(II)에서는 냉방부하(Qld)가 축열조(3)의 기준 방냉률(Qst,ref)보다 커서 축열조(3) 단독운전에 의해서는 냉방부하를 만족시킬 수 없는 구간이다. 이 구간에서 축열조(3)의 이용률을 증가시키기 위해 냉동기(2)의 부분부하 운전율을 감소시키면 냉동기 (2)의 운전효율 감소에 의한 비용상승이 축열조(3)의 이용에 의한 이득보다 크므로 축열조(3)의 방냉을 중지시키고 냉동기(2)를 단독 운전한다.

이때 냉방부하(Qld)가 냉동기의 최적 부분부하 운전출력(Qch,opt)보다는 작으므로 냉동기 단독운전이 가능하게 되는 것이다.

빙축열시스템의 총운전비용은 냉동기의 운전비용과 축열조의 운전비용을 합한 값이므로, 빙축열시스템의 최적운전조건은 총운전비용이 최소가 되는 냉동기의 운전율과 축열조 방냉량의 조합을 의미한다. 축열조의 운전비용은 주간에 녹인 얼음을 심야시간에 다시 얼리기 위한 비용을 의미하며, 축열조의 방냉량이 작을수록 축열조의 운전경비는 작아지는데, 제빙효율은 제빙량에 관계없이 거의 일정하므로, 축열조의 운전경비는 축열조 방냉량에 선형적으로 비례한다. 한편 냉동기의 운전율이 감소하면, 냉동기의 부분부하 성능감소로 인하여 효율이 감소하므로, 냉동기의 운전비용은 운전율 감소에 선형적으로 비례하지는 않으며, 운전비용의 감소율은 운전율의 감소만큼 크지 않다. 그 결과 냉동기 운전비용은 운전율이 감소할수록 감소하기는 하지만 감소율이 점차 작아지게 된다.

한편 빙축열시스템으로 냉방을 공급하기 위해서는 냉동기의 냉방출력과 빙축열조 방냉량의 합이 냉방부하와 같도록 조절하여야 하므로, 축열조의 방냉량을 증가시키려면 냉동기의 운전율을 감소시켜야 하며, 반대로 냉동기의 운전율이 증가하면 축열조의 방냉량을 감소시켜야 한다. 결과적으로 축열조 운전비용과 냉동기 운전비용의 합인 빙축열시스템의 총운전비용을 도 10과 같이 구할 수 있는데, 냉동기의 운전효율이 부분부하에서 감소하는 특성으로 인하여 총운전비용은 도 10에서 보는 바와 같이 최소값을 가지게 되며, 이 때의 냉동기 운전율이 최적 운전율이다.

냉동기의 최적 운전율이 존재하는 이유를 요약 설명하면, 냉동기의 운전율을 감소시키면 축열조의 이용률을 증가시킬 수 있어 운전비용이 감소하지만, 냉동기의운전율이 어느 한도(냉동기의 최적 운전율) 이하가 되면, 축열조를 이용함으로써 얻을 수 있는 경제적 이득의 증가가 냉동기의 운전효율 감소로 인한 전력비용 상승으로 상쇄되고, 더욱 운전율을 감소시키면 오히려 총 비용이 증가하기 때문이다.

냉동기의 최적운전율은 냉동기의 부분부하 성능과 심야전력의 할인율과 밀접한 관계가 있으며, 수학적인 방법으로 구할 수 있다.

(3) 구간 III : Qch,opt〈 Qld 〈 Qch,opt + Qst,ref

구간(III)에서는 냉방부하(Qld)가 냉동기(2)의 최적 부분부하 운전출력(Qch,opt)보다 크고, 냉동기(2)의 최적 부분부하 운전출력(Qch,opt)과 축열조(3)의 기준 방냉률(Qst,ref)의 합보다 작은 구간이다.

이 구간에서는 냉동기(2)의 운전이 최적의 부분부하 운전이 되도록 제어하고, 부족 분을 축열조(3)가 담당한다. 이 구간에서 냉동기(2)의 부분부하 운전율을 증가시키면 축열조(3)의 이용률이 감소하여 운전비용이 상승하며, 축열조(3)의 이용률을 증가시키기 위해 냉동기(2)의 운전율을 감소시키면 냉동기(2)의 운전효율 감소에 의한 비용증가가 축열조(3)의 이용률 증가에 의한 이득보다 커지게 된다.

(4) 구간 IV : Qch,opt + Qst,ref 〈 Qld〈 Qch,ful + Qst,ref

구간(IV)에서는 냉방부하(Qld)가 냉동기(2)의 최적부하 운전출력(Qch,opt)과 축열조(3)의 기준 방냉률(Qst,ref)의 합보다 크고, 냉동기(2)의 전부하 운전출력(Qch,ful)과 축열조(3)의 기준 방냉률(Qst,ref)의 합보다 작은 구간이다.

이 구간에서는 축열조(3)는 기준 출력을 유지하고 냉동기(2)는 냉방부하를 만족시키기 위해 최적 부분부하 운전율 이상으로 운전되는 구간으로 축열조 우선방식과 동일한 운전방식이 적용되는 구간이다. 이 구간에서도 가능하다면 축열조(3)의 방냉률을 기준 방냉률보다 증가시키고 냉동기(2)를 최적 부분부하 운전율로 운전하는 것이 더 경제적이지만, 축열조(3)의 방냉량이 기준값보다 커지게 되면 냉방운전 종료 이전에 축열조(3)의 축열량을 모두 소모하여 냉방부하를 만족시키지 못하게 될 가능성이 있으므로 축열조(3)의 방냉률을 기준값으로 제한한다.

(5) 구간 V : Qld 〉Qch,ful + Qst,ref

구간(V)에서는 냉방부하(Qld)가 냉동기(2)의 전부하 운전출력과 축열조(3)의 기준 방냉률(Qst,ref)의 합보다 큰 구간이다.

이 구간에서는 냉동기(2)는 전부하상태로 운전되고 축열조(3)의 방냉률을 제어하여 냉방부하를 만족시키는 구간으로 이 구간에서 축열조(3)의 방냉량은 기준값보다 커지게 된다. 이 구간의 운전방법은 냉동기 우선방식과 동일하다.

한편, 위에서 정리한 운전방식은 Qch,opt 〉Qst,ref인 경우에 해당하며, 빙축열 냉방시스템의 설계 기준 냉동기 부하분담률이 작아져서 축열조 설계용량이 커지면 Qch,opt 〈 Qst,ref가 되어 구간 II는 없어지고, 나머지 4가지 구간만이 존재하게 된다. 이때 구간 III의 범위는 Qst,ref 〈 Qld 〈 Qch,opt + Qst,ref가 된다.

위에서 냉방부하의 크기에 따라 냉동기(2)의 운전율을 제어하는 방식에 대하여 정리하였는데 이 때 구간의 범위 결정에 축열조(3)의 기준 방냉률이 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있다. 특히 구간 I과 구간 II의 경계를 결정하는 축열조(3)의 기준방냉률을 크게 하면 축열조(3)의 이용률을 증가시킬 수 있으나 너무 크게 하면 냉방운전 종료 이전에 축열조(3)의 축열량을 모두 소모하게 될 가능성이 있으며, 또한 축열조(3)의 방냉률은 축열조(3)의 열교환 성능과 잔여 축열량에 의하여 최대값에 제한이 있으므로 임의로 크게 할 수 없다. 따라서 이 축열조(3)의 기준 방냉률은 축열조(3)의 잔여 축열량과 냉방운전 종료 시까지의 남은 시간을 고려한 평균 방냉가능량과 축열조(3)의 열전달효율을 고려한 최대 방냉가능량 사이에서 결정하여야 한다.

축열조(3)의 기준방냉률을 평균 방냉가능량으로 결정할 경우, 냉방부하 변동에 의하여 축열조(3)의 방냉률은 항상 기준 방냉률과 같거나 또는 작아지므로 방냉 종료시 항상 축열량이 남게 된다. 따라서 축열조(3)의 방냉률은 평균 방냉가능량보다 크게 하는 것이 유리하나 그 크기를 적절히 하기 위해서는 냉방부하 변동 패턴에 대한 엄밀한 분석이 필요하다. 여기서는 가장 안전한 운전을 보장할 수 있도록 축열조 평균 방냉률과 최대 방냉률의 최소값을 기준 방냉률로 결정하였다.

도 5는 본 발명에 의한 운전방식을 적용한 시스템의 운전특성을 종래의 운전방식과 비교한 것으로, 냉방부하가 감소할 때 운전경비가 종래의 다른 운전방식에 비해 크게 적어짐을 볼 수 있다.

이는 냉방부하가 작을 때는 축열조(3)의 단독운전으로 냉방부하를 추종하여 냉동기(2)의 운전이 최대한 억제되도록 하여 축열조(3)의 이용률을 크게 하기 때문이며, 냉동기(2)의 운전이 불가피한 상황에서는 냉동기(2)가 최적의 부분부하 운전율로 운전되기 때문이다.

참고로 도 6에는 일일 냉방부하 변화에 따른 냉동기(2)의 냉열출력을 평균냉방부하가 각각 100%, 80%, 60%인 경우에 대하여 나타내었다.

도 7은 본 발명에 의한 제어방식을 적용한 시스템의 운전이 실제 가능한가를 검증하기 위하여 100kW급의 냉방시스템에 적용하여 그 성능시험 결과를 나타내었다. 도 7에서 냉방운전시간은 08:00시에서 18:00시까지 10시간동안 냉방운전을 하였을 경우에 대하여 성능시험을 수행하였으며, 주어진 설계부하를 바탕으로 하여 냉동기(2)와 축열조(3)의 용량은 각각 70kW, 1600MJ로 선정하였다. 여기서 일일 최대 냉방부하는 15:00시를 전후하여 발생되는 것으로 하였다. 위의 성능시험 결과에서 볼 수 있는 것처럼 본 발명에 의한 제어방식을 적용한 시스템의 운전이 가능함을 알 수 있다.

본 발명에 의한 제어방식을 적용하였을 때의 연중 운전경비 감소정도를 비교하기 위하여 기상청에서 계측한 하절기 기상자료를 근거로 하여 건물의 냉방운전 기간중의 냉방부하량 변화에 대해서 총운전경비를 계산하였다.

도 8은 6월에서 9월까지 냉방운전을 수행한다고 보았을 때 건물의 냉방부하 변화를 보여주고 있으며 같은 냉방부하 변화에 대해서 종래의 운전방식과 본 발명에 의한 방식을 적용한 시스템에서의 총운전경비를 도 9에 나타내었다.

여기서 총운전경비는 냉동기 단독운전으로 냉방운전하였을 때의 값을 100%로 하여 나타내었다. 도 9에서 볼 수 있는 것처럼 본 발명에 의한 제어방식을 적용한 시스템의 총운전경비는 종래 운전방식을 적용한 시스템의 운전경비에 비해 현저히 감소하였음을 알 수 있다.

또한 대부분의 시스템 용량선정시 연간 최대부하일(最大負荷日)에서 운전 가능한 시스템 용량을 선정하지만 운전의 안전성을 도모하여 실제 설치 시에는 냉방부하가 클 때에 대비하여 시스템의 용량을 크게 설정하고 있다. 이처럼 시스템의 용량을 적정용량보다 크게 설치할 경우 냉동기(2)의 부분부하 운전율 증가로 인하여 시스템의 운전효율이 감소되는데 본 발명에 의한 제어방식을 적용한 시스템에서는 냉동기(2)와 축열조(3)의 용량증가로 인한 시스템의 운전경비 증가는 거의 없게 된다. 이는 우선 냉동기(2)의 용량이 증가하여도 냉동기(2)의 운전효율 감소현상이 일어나지 않도록 하였기 때문이다. 또한 축열조(3)의 용량증가로 인하여 심야 축열량을 증가시킬 수 있는 데다 축열조(3)의 주간 이용률을 가능한 한 크게 유지하므로 축열조(3)의 부하분담율을 증가시켜 냉방운전시 냉동기(20의 운전으로 인한 냉방운전 경비를 감소시켰음을 볼 수 있다. 이처럼 본 발명에 의한 제어방식을 적용한 시스템의 운전은 냉동기(2)와 축열조(3)의 용량증가로 인한 운전효율 감소현상은 발생하지 않고, 운전경비는 최적의 시스템 용량선정시와 비슷하게 할 수 있으며, 축열조(3)의 용량증가시에는 심야전력을 더 많이 이용하여 주간 전력사용을 작게 할 수 있으므로 본 발명에 의한 제어방식을 도입한 시스템의 운전특성은 종래의 다른 방식을 적용한 시스템에 비해 크게 향상되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 순전히 냉동기와 축열조의 부하분담방법에 대한 것으로 냉동기와 축열조의 배치방법과는 관계가 없으므로 냉동기 상류방식이나 하류방식에 관계없이 적용할 수 있다. 또한 기존의 빙축열 냉방시스템을 수리하거나 새로운 장치를 부가하지 않고도 빙축열 냉방시스템의 기존 제어프로그램을 본 발명이 설명하는 방식대로 수정하기만 하면 시스템의 배치방식이나용량에 관계없이 냉방운전에 소요되는 운전경비를 절감할 수 있으며, 아울러 주간 전력사용량을 줄일 수 있게 되는 것이다.

Claims

냉방부하량에 따라 축열조 우선방식 또는 냉동기 우선방식을 적용한 빙축열 냉방시스템에서 축열조 우선방식 제어와 냉동기 우선방식 제어를 조합하여 운전모드를 변환하는 것에 의하여 운전경비를 절감함을 특징으로 하는 빙축열 냉방시스템의 운전제어방법.
제1항에 있어서, 냉방부하를 축열조 기준방냉률 및 냉동기의 최적 부분부하 운전출력과 비교하여 운전모드의 변환을 결정함을 특징으로 하는 빙축열 냉방시스템의 운전제어방법.
부분부하 축열운전방식을 적용한 빙축열 냉방시스템에서 냉동기와 축열조의 동시 운전으로 냉방부하를 각각 분담함에 있어서, 냉동기의 출력을 최적 부분부하 운전출력으로 고정하고, 축열조의 방냉률을 제어하여 변동하는 냉방부하에 맞춰 제어함을 특징으로 하는 빙축열 냉방시스템의 운전제어방법.
부분부하 축열운전방식을 적용한 빙축열 냉방시스템에서 냉방부하의 크기에 따라 운전모드가 축열조 단독운전 모드, 냉동기 단독운전 모드, 냉동기의 최적 부분부하 운전 + 축열조 보조운전 모드, 축열조 우선운전 + 냉동기 보조운전 모드, 냉동기 전부하운전 + 축열조 보조운전 모드로 이루어지도록 제어함을 특징으로 하는 빙축열 냉방시스템의 운전제어방법.