히트파이프 제습시스템, 열이송 시스템

수술실 공조개선(히트파이프 제습시스템을 통한 수술실 에너지절감)

우수사례명 : 히트파이프 제습시스템을 통한 수술실 에너지절감
공정 및 설비 : 수술실 공조
에너지사용량 : 29,971toe

1. 개선 전

1) 현황 및 문제점

○ 병원 수술실 공조기는 여름철 수술실 온습도 제어를 위하여 냉각 제습을 실시하고, 적정
온도 및 습도를 맞추기 위하여 재가열하는 시스템으로 에너지 소비가 많은 UNIT임.

○ 수술실의 온습도 조건은 22℃, 50%이나 여름철 우기 동안에는 습도가 높아 온도를 18℃
이하로 유지하기 위하여 에너지가 다량 사용되고 있음.

 

 

 

 

 

 

2. 개선 후

1) 개선방안

○ 기존의 수술실 AHU내에 히트파이프 제습시스템을 설치하여 냉각코일의 cooling load를
줄여서 냉동기의 동력비를 절감함과 동시에 2차 재가열부하를 줄여 에너지를 절감한다.
또한, 히트파이프 제습시스템을 설치함으로서 평균습도를 50%이하로 유지 할 수 있어
22℃에서도 18℃의 쾌적함을 느낄 수 있는 우수한 실내공기 질[IAQ] 유지하도록 함.

 

 

 

 

 

 

2) 기대효과

○ 계산기준

- 운전 시간 : 3,600 h/y
- 전력 단가 : 90 원/kwh
- LNG 단가 : 710 원/N㎥

 

○ 예상절감량

 

- 에너지절감량 산출기준

예냉 에너지 절감량 (Pre-cool energy)
(전기 절감량(kW) = 3.52 x 냉동톤(USRT) ÷ 터보냉동기 COP)
(냉동톤 = 예냉 에너지절감량 ÷ 3,024Kcal/USRT)
재열에너지 절감량 (Reheat Energy)
(도시가스 절감량 = Reheat energy 절감량 ÷ 9,550 Kcal/N㎥)
(Reheat energy 절감량 ÷ 보일러효율 = Reheat energy 절감량 ÷ 0.85)
Thermostat setting 효과에 의한 에너지절감 (DOE 자료)
△t = 4℃Thermostat setting 효과= 냉방에너지 x 0.126 x 4℃

- 에너지절감량 산출

적용기준 : 본관동 AHU 11대, 암센타 4대 적용
예냉에너지 절감량
= 시간당 절감량 x 가동시간 ÷ 3,024 Kcal/USRT
= 180,114 Kcal/hr x 3,600 hr ÷ 3,024 Kcal/USRT
= 214,421 USRT (214,421 kWh)
재열에너지 절감량
= 절감량 x 가동시간 ÷ 보일러효율(85%) ÷ LNG 발열량(9,550Kcal/hr)
= 180,114 Kcal/hr x 3,600 hr ÷ 0.85 ÷ 9,550 Kcal/hr = 79,878 N㎥
Thermostat setting 효과에 의한 에너지절감
= 냉방에너지 x 절감율 x 운전시간 ÷ 3,024 Kcal/USRT

= 1,89,0550 Kcal/hr x 0.504 x 3,600 hr ÷ 3,024 Kcal/USRT
= 1,134,330 USRT (1,134,330 kWh)

 

 

○ 예상 절감률 :

- 전기 절감률

pre-cool(예냉) 절감률 = 평균 10.6%
Thermostat setting 효과에 의한 절감률 = 12.6% x 4℃ = 50.4%
전기 절감률 = 10.6% + 50.4% = 61%

- 가스 절감률
re-heat(예냉)에 의한 가스 절감률 = 100%

 

○ 예상 절감액 :

- 전기 절감액
= (214,421 kWh + 1,134,330 kWh) x 90원/Kwh
= 121,387,590 원/년
- 가스 절감액
= 79,878 N㎥/년 x 710 원/N㎥
= 56,713,380 원/년
- 합계
= 178,100,970 원/년

○ 투자비 : 700,000,000 원

○ 투자비 회수기간 : 3.9 년

○ 온실가스(tC/년) 저감량 :

- 전기
= 1,348 MWh x 0.1319 tC/M조
= 178 tC/년

 

- 가스
= 76 TOE x 0.637 tC/TOE
= 48 tC/년
- 합계
= 226 tC/년

 

 

○ 개선사례의 파급효과

대형병원 수술실의 특성상 여름철 습도가 높아 온도를 18℃이하로 유지하기위하여 에
너지가 다량 사용되고 있으므로 히트파이프 냉매 특성을 이용하여 에너지를 최적화할
경우 파급효과가 클 것으로 판단됨.

 

<기대효과 종합>

* 1. 소수점 첫째자리까지 기재
  2. 절감율(%)은 진단대상 에너지사용량 대비 절감율 임

 

 

참고문헌
1. 한국에너지공단, 진단우수사례집, 2009년

 

 

 

 

 

2021.08.13 - [에너지절감] - 배관보온의 개요, 열이송 시스템

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2021.09.06 - [에너지절감] - 초저온용(LNG) 이중보온관, 열이송 시스템 기술동향

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2021.08.23 - [에너지절감] - 분리형 히트파이프를 이용한 고효율 폐열회수장치, 열이송 시스템

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