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대한설비공학회|설비공학논문집 2021년 9월

논문명 복수의 열에너지 프로슈머가 존재하는 열 네트워크에서의 양방향 열공급 실증운전 결과 / Experimental Investigation of the Bi-Directional Heat Supply Operation in a Thermal Network with Multiple Heat Prosumers
저자명 김민휘식별저자 ; 김득원 ; 이동원 ; 허재혁
발행사 대한설비공학회
수록사항 설비공학논문집, Vol.33 No.9 (2021-09)
페이지 시작페이지(456) 총페이지(9)
ISSN 1229-6422
주제분류 환경및설비
주제어 열 네트워크; 열에너지 프로슈머; 양방향 열공급/열거래; 실증연구 ; Thermal network; Thermal energy prosumer; Bi-directional heat supply/heat trade; Experimental analysis
요약1 본 연구에서는 기 구축된 진천 친환경에너지타운의 소규모 냉난방 열 네트워크를 기반으로, 3곳의 열에너지 프로슈머가 존재하는 네트워크 수정방안을 제안하고 양방향 열공급 실증운전을 수행하였다. 선행연구에서는 6동의 건물을 대상으로 하는 중앙공급방식 열 네트워크의 배관 및 밸브를 수정 보완하여, 기존 통합제어실 외에 고등학교를 열에너지 프로슈머를 설정하고 양방향 열공급 시운전을 수행한 바 있다. 본 연구에서는 자체 열원설비를 갖추고 추가 건설된 육아센터 건물을 열 네트워크에 편입하고, 이 건물 역시 열에너지 프로슈머의 역할을 수행할 수 있도록 배관 및 밸브 등을 보완하였다. 이로써 3곳의 열에너지 프로슈머가 총 7동의 건물에 열에너지를 공급할 수 있는 확장된 열 네트워크를 완성하였으며, 이를 대상으로 양방향 열공급 실증운전을 수행하였다.
본 연구에서는 총 10가지 운영모드의 양방향 열 네트워크 설비 운전방식을 도출하고, 이를 바탕으로 실증운전을 통해 각각의 열에너지 프로슈머가 다양한 운전방식에 따라 원활한 냉난방 열공급이 가능한지 여부를 검증하였다. 양방향 열공급에 대한 실증운전은 여름철 및 겨울철, 각각 5주 및 6주간 진행되었는데, 이 중 대표 일에 대한 난방 및 냉방 운용결과로 적용 가능성을 검증하고 4주간의 운전결과 데이터를 정리하여 나타내었다. 그 결과, 하루 중 일부 시간에서는 기존 통합제어실에서 중앙공급 방식으로 태양열과 지열원 및 하수열원 히트펌프를 이용하여 네트워크 내 건물에 온열 및 냉열 공급이 이루어지고, 일부 시간에서는 또 다른 프로슈머인 고등학교 측 흡수식 히트펌프 또는 육아센터의 지열원 히트펌프 운전을 통해 생산된 열에너지를 제시된 10가지의 운영모드로 건물에 공급하는 것이 가능함을 확인하였다.
제안한 양방향 열공급 네트워크 구축방법은 복수의 열에너지 프로슈머가 있는 열 네트워크 상에서 건물 사이 열거래를 구현하는데 활용할 수 있으며, 실증운전 결과는 경제성이나 친환경성 등을 감안하여 각 열에너지 프로슈머가 열에너지 공급량을 적절히 분담하도록 하는 최적의 양방향 열공급 운전방안을 도출하는데 기여할 수 있다.
요약2 In this study, a small-scale thermal network with multiple thermal energy prosumers was configured and a bi-directional heat supply operation for thermal energy sharing or heat trading was experimentally investigated. The conventional centralized thermal network was remodeled to bi-directional thermal network and two buildings, among the seven buildings, were retrofitted to the heat prosumer buildings. The heat prosumer buildings, including an absorption heat pump system and a geothermal heat pump system, were connected to four buildings devoid of heat production facility under the cooling and heating and hot water supply thermal network. Through this research work, it was proved that the bi-directional heat supply could be performed during five weeks cooling and heating operation in summer and winter. It was also found that the proposed bi-directional heat supply network construction method could be used to implement heat transactions between buildings on a heat network with multiple heat energy prosumers.
소장처 대한설비공학회
언어 한국어
DOI https://doi.org/10.6110/KJACR.2021.33.9.456
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