한국설비기술협회(회장 김철영)는 지난 10월 21일 오후 2시 대한건축학회 건축센터 강당에서 대온도차 흡수식 냉방 적용을 위한 ‘흡수식냉방 대온도차 적용 타당성 검토 연구용역’ 공청회를 개최했다고 밝혔다.

이 연구용역은 한국지역난방공사 의뢰로 2021년 8월 31일부터 수행중이며 올 11월 30일 종료 예정이다. 용역 결과에 따라 지역냉방 공급지역 대온도차 냉동시 설치 확대와 한국지역난방공사의 지역냉방 흡수식 냉동기 기술규격서 개정(안)이 제시된다. 

이번 공청회에서는 연구용역 검토결과에 대해서 △연구 내용 설명(김내현 위원장, 인천대 교수) △대온도차 적용(흡수식 냉동기) 설명(김철기, 정기문 월드에너지) △대온도차 적용(냉각탑 등) 설명(송덕용, 김주남 성지공조기술) △대온도차 열원시스템 절감효과 설명(정재훈 씨엔아이엔지니어링) △지역난방공사 기술기준 개정(안) 설명(김종하 히트앤쿨에너지) 및 참석자들의 질의 및 응답순으로 진행됐다.

김내현 위원장(인천대 교수)은 “기존 지역냉방의 냉수, 냉각수 온도차를 5℃에서 5℃ 이상으로 추가하면 설비 투자비 및 운영비 절감을 통한 흡수식 냉방 대온도차 시장 확대가 기대된다."라며 "연구용역 후 한국지역난방공사의 대온도차 흡수식 냉동기 표준정격 조건 및 성능시험 기준 수립, 그리고 대온도차 흡수식 냉동기 성능계수 및 통합성능계수 기준이 제시될 것"이라고 말했다.

이번 연구용역을 통해 대온도차 흡수식 시스템 적용시 냉방성능 변화 및 부대설비 용량 변경 을 검토해 대온도차 흡수식 시스템의 지역냉방 적용 가능성이 확인됐다.

또 표준온도차 대비 대온도차 적용시 부하계산, 표준온도차 대비 대온도차 적용시 초기 투자비 및 운영비 비교, 대온도차 시스템의 안정성 분석을 통해 대온도차 시스템 절감효과를 산출했다.

김철기 월드에너지 담당은 “대온도차 흡수식 냉동기를 적용해 냉수, 냉각수 대온도차 5℃ 초과 국내외 사례는 2022년 9월 현재 국내 21건, 해외 32건이며 이중 냉수는 34건, 냉각수는 26건”이라며 “냉각수 입구온도를 31℃로 고정한 상태에서 냉수 온도차별 냉각수 온도차에 따른 냉동기 냉방용량 변화를 실험값과 시뮬레이션을 비교한 결과, 트렌드의 유사성을 확인했다."고 말했다.

이어 ”표준온도차 FCU를 대온도차 시스템에 적용할 경우 FCU 출구온도 상승이 우려되므로 FCU의 열교환 코일을 재설계해 최적화했으며 이 경우 출구공기 온도가 거의 비슷한 것으로 확인됐다“고 언급했다.

송덕용 성지공조기술 담당은 '대온도차 적용 냉각탑 소개'에서 ”냉각수의 온도차가 커짐에 따라 순환되는 냉각수량이 감소되는데 이를 냉각수 대온도차 시스템이라 한다.“라며 ”냉각수 온도차가 증가하면 냉각 효율 증가, 냉각수 반송동력 절감, 냉각수 배관 사이즈 감소하는 반면 냉각수 출구온도가 상승해 냉동기 COP가 감소하는 등 장단점이 있다.“고 설명했다.

이어 ” ASHRAE GREENGUIDE에는 냉각수의 적정 온도차를 7~10℃로 권장하고 있으며 냉동기, 냉각탑, 펌프의 에너지 사용량을 기준으로 냉각수 어프로치 및 레인지를 조정해 냉각수 온도를 선정해야 한다.“라며 ”타당성 검토연구 시 냉각수 레인지는 ASHRAE 권장 최대 조건인 10℃로 하고 냉각탑 냉각수 출구온도는 31℃ 보다 낮을 경우 냉각탑 사이즈가 지나치게 커질 우려 있어 31℃로 선정하는 등 일반 공조 시스템에 적용 가능한 최대 조건을 기준으로 진행했는데 이는 냉각수 대온도차 시스템의 최적의 온도 조건이 아님에 유의해야 한다.“고 말했다.

정재훈 씨엔아이엔지니어링 연구소장은 ’대온도차 열원시스템 절감효과 설명‘에서 고양시 덕은도시개발사업지구 내 지식산업센터, 오피스텔, 상업시설 3개동을 분석모델로 선정해 산출한 절감효과를 소개했다.

이 건축물은 주거, 상업, 사무환경을 고루 갖추었으므로 다양한 종류의 부하 검토가 가능해 일반 온도차 및 대온도차 시스템 비교 모델로 적당하다. 또 전수방식(FCU 방식)의 공기조화 시스템으로 수-공기 방식에 비해 에너지, 운영비, 투자비 등의 검토에 용이한 점도 있다.

정재훈 연구소장은 검토 결과 ”대온도차의 경우 펌프를 제외한 장비비가 약 18% 상승하나 펌프와 배관 공사의 비용이 59% 절감돼 전체 초기투자비는 85%로 절감되고 연간운전비는 대온도차의 경우 냉방시 온수 사용량이 6% 증가하나 냉각수 및 냉온수 펌프의 전기 소비량이 66%로 감소하므로 전체 운영비는 87%로 절감되는 것으로 판단된다.“고 말했다.