| 논문명 |
캠퍼스 에너지 자립을 위한 5세대 지역냉난방시스템 적용성 평가 / Evaluation of the Applicability of Fifth Generation District Heating and Cooling Systems for Net Zero Energy Campus |
| 저자명 |
최원종(Won-Jong Choi) ; 이왕제(Wang-Je Lee) ; 김종규(Jongkyu Kim) ; 정재원(Jae-Weon Jeong) ; 김민휘(Min-Hwi Kim) |
| 수록사항 |
설비공학논문집, Vol.37 No.04 (2025-04) |
| 주제어 |
5세대 지역냉난방시스템; 히트펌프; 자가소비율; 열네트워크; 캠퍼스 에너지자립 ; 5GDHC; Heat pump; Self-consumption; Thermal network; Zero energy campus |
| 요약1 |
본 연구 결과는 다양한 부하 수요 패턴을 가진 캠퍼스 내 5GDHC의 적용 가능성을 실증적으로 평가하고, 해당 시스템이 에너지 자립률과 자가소비율을 향상하는데 효율적으로 기여할 수 있음을 확인하였다. 5GDHC 시스템은 태양광 용량이 25 kWp에서 100 kWp로 증가함에 따라 에너지 자립률이 25%에서 71%로 증가하는 것으로 나타났다. 자가소비율은 96.8%에서 65.2%로 점차 감소하였으나, 자급자족률의 증가로 인해, 자가소비- 자급자족 밸런스는 39.2%에서 61.2%로 증가하는 것으로 분석되었다. 5GDHC의 에너지 효율 증가와 태양광 발전의 실시간 소비량이 증대될 수 있도록 운영되어 자가소비율이 개선되는 것으로 나타났다. 반면, ASHP 시스템은 동일한 태양광 용량 증가 조건에서 에너지 자립률이 16%에서 53%로 증가하고, 자가소비율은 98.3%에서 70.1%로 감소하였으나 자급자족률 증가로 인해 SCSB는 28.7%에서 43%로 증가하였다. 이러한 결과는 5GDHC 시스템이 데이터 센터 폐열과 같은 잉여 열을 효과적으로 재활용하고, 재생 가능 에너지를 더 효율적으로 활용함으로써 전체 에너지 균형이 ASHP 대비 우수한 성능을 보인 것으로 분석되었다.
5GDHC 시스템은 기존 지역난방 시스템 대비 에너지 절감과 탄소 저감 측면에서 우수한 성능을 보였으나, ASHP와의 비교 결과를 기반으로 냉방 및 난방 부하의 비율이 상이한 건물군에서의 성능 검토가 추가적으로 필요하다. 특히 자가소비-자급자족 밸런스를 기준으로 부하 패턴에 따른 시스템 효율 차이를 분석하여 시스템 최적화 방안을 분석할 필요가 있다. 본 연구는 시뮬레이션 기반으로 이루어졌기 때문에, 실제 구현 단계에서 발생할 수 있는 초기 투자 비용, 운영 효율에 따른 경제성 분석이 추가 진행할 예정이다. |
| 요약2 |
To address climate change and achieve carbon neutrality in the building sector, improving the efficiency of heating and cooling systems and integrating renewable energy sources are emerging as key technologies. Existing district heating systems face limitations in enhancing energy efficiency due to high thermal losses in pipelines. To overcome these challenges, a fifth-generation district heating and cooling system has been proposed. This study investigates the application of a fifth-generation district heating and cooling system to existing campus buildings with various load characteristics and evaluates their energy efficiency through simulations, comparing them to existing air-source heat pumps. Additionally, the study analyzes the improvement in self-consumption and self-sufficiency. The simulation results indicate that the self-consumption rate increased from 25% to 71% as the capacity of the roof photovoltaic system rose from 25 kWp to 100 kWp, and the balance between self-consumption and self-sufficiency increased from 39.2% to 61.2%. |
