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제출문
에너지·자원기술개발사업 최종보고서 초록[개인신상정보 삭제]
요약문
CONTENTS
목차
제1장 서론 18
제1절 연구의 필요성 18
제2절 연구사업 개요 24
제3절 연구개발결과 활용방안 27
제2장 설비 유지관리 관련 특허 분석 28
제1절 특허 분석방법 28
제2절 국내 특허 출원 현황 29
제3절 국외 특허 출원 현황 34
제3장 세부과제별 기술개발결과 요약 36
제1절 통합형 온라인 유지관리시스템 개발 36
제2절 에너지 성능평가 및 FDD 시스템 개발 48
제3절 열원 및 공조설비 통합 최적 제어시스템 개발 57
제4절 공조설비 성능진단 매뉴얼 및 전문가용 평가프로그램 개발 64
제5절 세부과제별 연관성 74
1세부과제 : 공조시스템의 통합형 온라인 유지관리시스템 개발 76
제출문 77
에너지·자원기술개발사업 최종보고서 초록[개인신상정보 삭제] 79
요약문 81
SUMMARY 89
CONTENTS 91
목차 93
제1장 서론 101
제1절 연구의 필요성 101
제2절 연구목표 및 내용 107
제3절 기대효과 및 활용방안 113
제2장 공조시스템 유지관리 현황 및 국내외 사례분석 115
제1절 공조시스템 유지관리 현황 115
제2절 설비관리시스템의 종류 및 구분 121
제3절 국내 설비관리시스템 사례 분석 122
제4절 국외 설비관리시스템 사례 분석 125
제3장 공조시스템 LCC 분석 및 프로그램 개발 131
제1절 개요 131
제2절 LCC 분석 관련 이론 131
제3절 LCC 분석 프로그램 개발 140
제4절 LCC 분석을 통한 공조설비 내구연한 산정 방안 141
제5절 LCC 분석을 통한 유지관리 효과 분석 147
제4장 복합 열원기기 연계운전 제어기 개발 169
제1절 개요 169
제2절 제어기의 분석 169
제3절 복합 열원기기 연계운전 최적제어 알고리즘 개발 174
제4절 복합 열원기기 연계운전을 위한 제어기의 개발 188
제5절 제어기의 성능평가 및 신뢰성 향상 191
제5장 통합형 온라인 유지관리시스템 개발 211
제1절 개요 211
제2절 시스템 구성 체계 214
제3절 시스템 주요 기능 및 데이터 수집 방안 224
제4절 SI(System Integration) 방안 232
제5절 통합군관리시스템 구축 및 운영방안 240
제6장 유지관리시스템 Prototype 개발 251
제1절 Prototype 구성 체계 251
제2절 Prototype 주요 기능 및 UI 구성 264
제3절 Prototype 기술문서 268
제7장 결론 269
참고문헌 275
부록 A. 건물별 자동제어시스템 관제점 일람 277
부록 B. 통합형 온라인 유지관리시스템 Prototype 개발 산출물 291
2세부과제 : 공조시스템의 에너지 성능 평가 및 FDD 시스템 개발 321
제출문 322
에너지·자원기술개발사업 최종보고서 초록[개인신상정보 삭제] 323
요약문 324
SUMMARY 328
CONTENTS 329
목차 331
제1장 연구개발과제의 개요 333
제1절 연구개발의 목적 및 필요성 333
제2절 연구개발 목표 및 내용 337
제3절 연구개발 추진전략 및 체계 341
제2장 국내·외 기술개발 현황 344
제1절 국내·외 관련분야 기술개발 현황 344
1. 국외기술현황 344
2. 국내기술현황 345
3. 특허현황 346
제2절 국내·외 기술개발의 문제점 347
1. 현 기술상태의 취약성 347
2. 본 기술개발의 우위성 348
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 349
제1절 성능 진단과 고장 진단 대상 시스템 선정 350
제2절 냉동기에 대한 고장 유형 분석 및 연구방향 353
1. 냉동기에 대한 고장 유형 분석 353
2. 냉동기에 대한 고장 검출 및 진단 시스템 연구개발 방향 354
제3절 열원기기의 고장검출 및 진단 기법 선정 356
1. 고장검출 및 진단 개념 356
2. 고장검출 및 진단 기법의 종류 357
3. 열원기기의 고장검출 및 진단 기법 364
제4절 열원기기의 고장검출 및 진단 알고리즘 개발 367
1. 열원기기의 고장 검출 및 진단 알고리즘 개발 367
2. 열원기기의 FDD 시스템 알고리즘 개발에 대한 고려사항 370
제5절 터보냉동기의 고장검출 및 진단 알고리즘 개발 371
1. 터보냉동기의 FDD 시스템 전체 알고리즘 구성 371
제6절 터보냉동기의 고장검출 및 진단 알고리즘 검증 387
1. 시뮬레이션을 이용한 터보냉동기의 FDD 시스템 알고리즘 검증 387
2. 실증 실험을 이용한 터보냉동기의 FDD 시스템 알고리즘 검증 399
제7절 열원기기의 에너지 성능진단 430
1. 터보냉동기의 에너지 성능진단 기법 430
2. 보일러의 성능진단 기법 435
3. 흡수식냉동기의 성능진단 기법 437
제8절 열원기기 FDD 시스템 Prototype H/W 개발 443
1. 터보냉동기의 FDD 시스템 전체 구조와 사양 결정 443
2. FDD 시스템의 운영프로그램 개발 448
3. 로컬 FDD의 설계 449
4. 로컬 FDD 시스템의 구조 450
제9절 열원기기 통합형 온라인 FDD 시스템 개발 465
1. 열원기기 FDD 시스템 Prototype 개발 465
2. 통합형 온라인 FDD 시스템 개발 466
3. Embedded 프로그램을 장착한 통합형 온라인 FDD 시스템 개발 466
4. 통합형 온라인 FDD 시스템 감시반 구성 468
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 476
제5장 연구개발결과의 활용계획 477
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 478
제7장 참고 문헌 480
3세부과제 : 열원 및 공조설비 통합 최적제어시스템 개발 484
제출문 485
에너지·자원기술개발사업 최종보고서 초록[개인신상정보 삭제] 486
요약문 487
SUMMARY 490
CONTENTS 493
목차 495
제1장 연구개발과제의 개요 501
1절 연구 개발의 목적 501
2절 연구 개발의 필요성 506
1. 기술적 측면 506
2. 산업 경제적 측면 510
3. 정책적 측면 512
3절 연구 개발 범위 514
제2장 국내외 기술개발 현황 515
1절 국내 기술 개발 현황 515
2절 국외 기술 개발 현황 516
3절 국내외 특허 현황 518
4절 현재 기술상태의 취약성 519
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 522
제1절 통합 최적제어시스템 구성 522
1. 제어 시스템 계층 구조 522
2. 제어 시스템 사양 검토 523
제2절 공조시스템 전용 제어기 528
1. 제어 시스템 개요 528
2. 제어기 외형 530
3. 제어기 구성 531
제3절 중앙 제어 및 감시 시스템 536
1. 중앙 제어 시스템 개요 536
2. 중앙 제어 시스템 개발 내용 537
제4절 에너지 제어성능 예측 분석용 프로그램 551
1. 냉방 및 난방시스템의 에너지 해석용 TRNSYS 프로그램 551
2. TRNSYS 프로그램을 활용한 에너지해석 시뮬레이션 연구 563
제5절 통합제어 알고리즘의 구현 및 검증 585
1. 통합제어 알고리즘 585
2. 실험장치 및 방법 589
3. 통합제어 알고리즘의 구현 596
4. 통합제어 알고리즘의 적용에 따른 결과 및 고찰 610
제6절 성능 실증 계획 621
1. 성능 실증 개요 621
2. 성능 실증 대상물 선정 621
3. 성능 실증 계획 및 설계 622
제7절 통합시스템 구현 629
제8절 결론 633
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 635
1절 목표 달성도 635
1. 1차년도 연구 진척도 635
2. 2차년도 연구 진척도 636
2절 관련 분야에의 기여도 637
제5장 연구개발결과의 활용계획 638
1절 개발품 활용 방안 및 파급 효과 638
1. 기술적 측면 638
2. 산업 경제적 측면 640
3. 정책적 측면 642
2절 타 연구에의 응용 644
3절 기업화 추진 방안 644
1. 사업화 대상 제품 644
2. 시장 조사 645
4절 추가 연구 필요성 647
1. 연구 필요성 647
2. 추가 연구 내역 648
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 650
제7장 참고문헌 652
4세부과제 : 공조시스템 성능진단 전문가용 평가시스템 개발 654
제출문 655
에너지·자원기술개발사업 최종보고서 초록[개인신상정보 삭제] 657
요약문 659
SUMMARY 663
CONTENTS 665
목차 667
제1장 서론 673
제1절 연구의 필요성 673
제2절 연구목표 및 내용 677
제2장 공조시스템 성능진단 기술개발 현황 679
제1절 공조시스템 성능진단 기술현황 조사 및 분석 679
제3장 공조시스템 성능진단 매뉴얼 685
제1절 공조시스템 성능진단 항목 및 절차 685
제2절 공조시스템 성능진단 매뉴얼 개발 691
제3절 조사분석 695
제4절 진단착안점 696
제5절 진단엔지니어링 및 경제성 분석 698
제6절 측정 및 조사 710
제7절 e-Audit 프로그램 718
제4장 건물에너지 성능평가 프로그램 개발 723
제1절 기존 사무소 건물의 공조방식 현황 파악 723
제2절 건물에너지 사용량 분석방법 725
제3절 건물 에너지 관리 프로그램 현황 및 분석 729
제4절 건물 에너지 성능분석용 워크시트 개발 742
제5절 건물에너지 성능분석용 프로그램 개발 746
제5장 간이 건물 냉난방부하 평가프로그램 개발 752
제1절 연구의 필요성 752
제2절 건물에너지 해석을 위한 시뮬레이션 프로그램 754
제3절 건물에너지 간이계산법 관련 연구 765
제4절 DOE2와 RTS-Sarek을 통한 건물의 열부하 분석 770
제5절 단순화 모델링 기법의 타당성 검증 773
제6절 간이 건물 냉난방부하 평가프로그램 개발 778
제7절 간이 건물 냉난방부하 평가프로그램 검증 804
제6장 결론 818
제7장 기대효과 및 활용방안 820
제1절 기대효과 820
제2절 활용방안 822
제8장 참고문헌 823
표 2.1. 분석국가별 특허분석 건수 28
표 3.1. 통합형 온라인 유지관리시스템에서의 활용 데이터 40
표 3.2. 복합열원기기 연계운전 방안 43
표 3.3. 통합 군관리시스템의 주요 기능 및 목적 47
표 3.4. 터보냉동기용 고장패턴 테이블 51
표 3.5. 흡수식 냉동기용 고장 패턴 테이블 51
표 3.6. 통합 제어알고리즘의 에너지절감에 대한 검증실험 결과 59
표 3.7. 공조, 냉동기의 온도설정에 따른 에너지 절약 개선사례 66
표 1.1. 건축설비 관리방식의 변천 105
표 2.1. 유지관리 도구의 필요성에 대한 설문조사 내용 117
표 2.2. 설비관리시스템의 종류 및 구분 121
표 2.3. KT-MOS 시스템의 구성요소별 하드웨어 및 통신방법 분석 127
표 3.1. 유지관리효과 분석을 위한 각 설비별 사양 및 조건 139
표 3.2. 공기조화설비의 내구연한 144
표 3.3. LCC 분석을 위한 데이터베이스 세부항목 146
표 3.4. 펌프의 LCC 분석을 위한 사양 및 조건 148
표 3.5. 30년 시점의 효율에 따른 시간, 성능 관계식 153
표 3.6. 보일러 효율과 교체주기의 변화 155
표 3.7. 냉동기의 유지관리 수준에 따른 COP 변화 163
표 3.8. 공조 설비 유지관리 사례에 따른 LCC, LE에 의한 내구연한 166
표 3.9. 총 LCC에 대한 민감도 분석 167
표 4.1. 신재생/미활용에너지 설비에 대한 투자계획 170
표 4.2. 지열설비 보급추정량 (정부지원사업) 170
표 4.3. 시뮬레이션 대상 건물 175
표 4.4. 냉방모드와 난방모드 시 실내 설정온도 178
표 4.5. 복합열원기기 부하대응 연계운전모드 방안 178
표 4.6. 제어기 사양 192
표 4.7. 복합열원설비 설비 제원 195
표 4.8. 복합열원설비 냉방운전 시 운전비용 분석 201
표 4.9. 복합열원설비 난방운전 시 운전비용 분석 202
표 4.10. 성능예측 상관식 계수값 203
표 4.11. 설정온도 변화 범위 [℃] 206
표 4.12. L9(이미지참조)(34) 직교배열표 206
표 4.13. 단위 설정온도 변화에 따른 에너지 변화량 분석 [%] 209
표 5.1. 통합관리시스템의 대상설비 213
표 5.2. 대형건물에서의 시설관리 업무내역 225
표 5.3. 통합관리시스템의 주요 기능 및 목적 226
표 5.4. 통합관리시스템의 사용자 정의 227
표 5.5. 기기별 성능계산식 및 성능분석을 위하여 필요한 측정데이터의 종류 229
표 5.6. 시스템별 필요센서 및 정보 231
표 5.7. 군관리시스템 구축을 위한 하위단위(건물)에서의 인터페이스 방안 233
표 5.8. 연동 인터페이스에 대한 설계시 검토사항 234
표 5.9. 적용 사례 비교 분석 239
표 5.10. 적용 사례 비교 분석(장점 및 단점) 239
표 5.11. 유지관리 프로세스 개선을 위한 제도개선 방안 244
표 6.1. 프로토타입 구축 대상 장소 및 기기 252
표 6.2. 통합군관리시스템 프로토타입에서의 활용 데이터 254
표 6.3. 통합관리센터로 전송할 화성청사 데이터 255
표 6.4. 통합관리센터로 전송할 일산청사 데이터 255
표 6.4. 고장진단시스템 감시포인트 일람 256
표 1. 국내 특허 현황 519
표 2. 국외 특허 현황 519
표 3. Motorola CPU 사양 525
표 4. ATmel, ST CPU 사양 526
표 5. 실내 부하모델의 매개변수 552
표 6. 냉동기의 매개변수 553
표 7. 보일러 모델의 매개변수 554
표 8. 냉각코일 모델의 매개변수 554
표 9. 급기팬 모델의 매개변수 555
표 10. 냉수순환펌프 모델의 매개변수 556
표 11. 냉각수순환펌프 모델의 매개변수 556
표 12. 냉각탑 모델의 매개변수 557
표 13. 냉수온도 최적 설정치 선정을 위한 퍼지룰 569
표 14. 급기온도 최적 설정치 선정을 위한 퍼지룰 569
표 15. 냉각수온도 최적 설정치 선정을 위한 퍼지룰 569
표 16. 서울의 여름철 설계기상 조건 572
표 17. 시뮬레이션 연구를 위한 각 제어방법 573
표 18. 통합제어알고리즘의 에너지절감에 대한 검증 실험 결과 620
표 19. 1차년도 연구 진척도 635
표 20. 2차년도 연구 진척도 636
표 21. 개발품 시장 현황 및 보급 목표 646
표 22. 개발품의 SWOT 분석 647
〈표 2.1〉 공조시스템 성능진단 관련 국내외 기술현황 684
〈표 3.1〉 공조시스템 성능진단 항목 및 내역 687
〈표 3.2〉 공조설비 성능진단 기준의 측정항목 689
〈표 3.3〉 매뉴얼 번호 입력 참고표 691
〈표 3.4〉 에너지 절약 개선 제안 사례 697
〈표 3.5〉 00건물 보일러 보유현황 699
〈표 3.6〉 연소가스 분석기 700
〈표 3.7〉 Digital 온도계 701
〈표 3.8〉 적외선 열화상 카메라 702
〈표 3.9〉 보일러 3호기 4(ton) 측정데이터 703
〈표 3.10〉 열정산표 704
〈표 3.11〉 성능계산 704
〈표 3.12〉 보일러 3호기 배기가스 성분 측정 결과(3회 측정) 705
〈표 3.13〉 보일러의 기준 및 목표 공기비 706
〈표 3.14〉 검사 및 시험 항목별 사용 계측기 715
〈표 3.15〉 보일러 성능의 진단기준 요점 716
〈표 3.16〉 보일러의 기준 및 목표 공기비 717
〈표 4.1〉 국내 사무소 건물의 공조시스템 현황 724
〈표 4.2〉 건물사용 용도에 따른 면적당 건물에너지 사용량 726
〈표 4.3〉 건물 설비 시스템 및 에너지 사용량 조사 워크시트 743
〈표 5.1〉 시뮬레이션 대상 건물의 개요 770
〈표 5.2〉 대상건물의 공조설비 운전조건 및 공조시스템 사양 771
〈표 5.3〉 기준모델링과 단순화 모델링의 최대 냉난방부하 비교 776
〈표 5.4〉 주광제어 사용 시 기준 모델링과 단순화 모델링의 최대 냉난방부하 비교 777
〈표 5.5〉 RTS-Sarek과 DOE2의 설계개요 비교 778
〈표 5.6〉 RTS-Sarek과 DOE2의 부하계산기준 비교 779
〈표 5.7〉 RTS-Sarek과 DOE2의 유리 데이터 비교 780
〈표 5.8〉 RTS-Sarek과 DOE2의 건물 부재 데이터 비교 781
〈표 5.9〉 RTS-Sarek과 DOE2의 실(Room) 데이터 비교 782
〈표 5.10〉 RTS-Sarek과 DOE2의 기타 입력값 비교 782
〈표 5.11〉 S-DOE의 단위 체계 783
〈표 5.12〉 대규모 사무소건물의 설계 개요 804
〈표 5.13〉 대규모 사무소건물의 공조설비 시스템 운전 조건 805
〈표 5.14〉 열원설비 사양 및 용량 805
〈표 5.15〉 VisualDOE와 S-DOE의 최대 냉난방부하 810
〈표 5.16〉 소규모 사무소건물의 설계 개요 811
〈표 5.17〉 소규모 사무소건물의 공조설비 시스템 운전 조건 812
〈표 5.18〉 소규모 사무소건물의 열원설비 사양 및 용량 812
〈표 5.19〉 VisualDOE와 S-DOE의 최대 냉난방부하 817
그림 1.1. 설비 유지관리 방식의 변화 18
그림 1.2. 열원 및 공조시스템 최적화 인자 19
그림 1.3. 건물에서의 각 부문별 에너지소비 비율 분포 21
그림 2.1. 건축설비 특허 연도별 출원동향 29
그림 2.2. 건축설비 특허 기술분류별 점유율 30
그림 2.3. 연도별 기술 동향 31
그림 2.4. 출원기관별 점유율 31
그림 2.5. 유지관리 방법(온라인/오프라인)에 따른 연도별 출원동향 32
그림 2.6. 온라인 유지관리 기술별 점유율 32
그림 2.7. 진단방법(성능/고장)에 따른 연도별 출원동향 33
그림 2.8. 고장진단에 관한 대상설비별 점유율 33
그림 2.9. 국가별 연도별 출원동향 34
그림 2.10. 십년 단위의 국가별 기술동향 35
그림 3.1. 유지관리 방법에 따른 터보냉동기의 LCC 비용 변화 36
그림 3.2. 유지관리 방법에 따른 보일러의 연간 LCC 변화 37
그림 3.3. 유지관리 방법에 따른 HVAC 시스템의 최적경제수명 38
그림 3.4. 통합형 온라인 유지관리시스템의 하드웨어 구성도 39
그림 3.5. 통합형 온라인 유지관리시스템의 소프트웨어 구성도 39
그림 3.6. 통합형 온라인 유지관리시스템의 메뉴 구조(흰색 부분 : 2단계 개발 범위) 40
그림 3.7. 통합형 온라인 유지관리시스템의 메인 화면 구성 41
그림 3.8. 통합형 온라인 유지관리시스템의 상태감시 화면 구성 41
그림 3.9. 통합형 온라인 유지관리시스템의 비용분석 화면 구성 41
그림 3.10. 통합형 온라인 유지관리시스템의 고장진단 화면 구성 42
그림 3.11. 통합형 온라인 유지관리시스템의 최적제어지원 화면 구성 42
그림 3.12. 통합형 온라인 유지관리시스템의 보고서 작성 기능 화면 구성 42
그림 3.13. 기존열원과 열점프를 적용한 연계운전 제어모형 43
그림 3.14. 일별 에너지소비율 및 연간 에너지소비량 (2번째 방안 적용시) 44
그림 3.15. 운전방안별 연간 에너지사용량 44
그림 3.16. 방안/ 장비별 연간 에너지사용량 44
그림 3.17. 수정된 복합열원설비 연계운전 제어알고리즘 45
그림 3.18. 통합 군관리시스템 개념도 46
그림 3.19. 열원기기에 대한 고장검출 및 진단 알고리즘 48
그림 3.20. 2단 원심압축식 터보냉동기 구성도 49
그림 3.21. 모드별 최초 고장 검출시 고장정도 50
그림 3.22. 터보냉동기 및 흡수식냉동기에 대한 고장검출 및 진단시스템 개략도 52
그림 3.23. 수냉식 냉동시스템 장치 개략도 53
그림 3.24. 수냉식 냉동시스템 장치 53
그림 3.25. 고장모드별 분류오차 값 53
그림 3.26. 최초 고장검출시의 고장정도 54
그림 3.27. 감시반 구성도 54
그림 3.28. 터보냉동기용 고장검출 및 진단 감시반 시작품 55
그림 3.29. 고장검출 및 진단 감시반 화면 구성 55
그림 3.30. 최초 고장검출시의 감소된 COP 비 56
그림 3.31. TRANSYS 프로그램으로 작성한 열원 및 공조시스템의 에너지해석 프로그램 57
그림 3.32. 통합제어 알고리즘 구현에 따른 제어프로그램의 화면 58
그림 3.33. 공조시스템의 통합 제어알고리즘 적용에 따른 실험결과 58
그림 3.34. 공조설비 제어시스템 59
그림 3.35. 제어기 외형 60
그림 3.36. 제어기 구성 61
그림 3.37. 중앙제어 및 감시시스템의 구조 63
그림 3.38. 제어 및 감시기능 63
그림 3.39. 공조설비 성능진단 전문가용 매뉴얼 총 목차 64
그림 3.40. 진단착안점 구성항목 65
그림 3.41. 측정 및 조사 구성항목 67
그림 3.42. 진단엔지니어링 및 경제성 분석 구성항목 68
그림 3.43. e-Audit 프로그램의 보일러 연소효율 개선에 관한 예 69
그림 3.44. BEST의 시뮬레이션 진행절차 70
그림 3.45. Best의 입력 및 출력화면 예 71
그림 3.46. S-DOE의 정보 흐름도 72
그림 3.47. S-DOE의 실행 흐름도 72
그림 3.48. S-DOE의 화면 구성 73
그림 3.49. 세부과제별 연관성 74
그림 3.50. 공조시스템 지역단위 시범 통합군관리센터 개념도 75
그림 1.1. 연구개발의 기술적 필요성 및 개요 103
그림 1.2. 설비 유지관리 방식의 변천 105
그림 1.3. 건물에서의 각 부문별 에너지소비 비율 분포 106
그림 2.1. 시설관리의 환경 변화 116
그림 2.2. 인력관리상의 문제점에 대한 설문조사 내용 117
그림 2.3. 터보냉동기의 용량에 따른 유지관리비용 변화 118
그림 2.4. 흡수식 냉동기 및 냉온수기의 용량에 따른 유지관리비용 변화 119
그림 2.5. 보일러의 용량에 따른 유지관리비용 변화 119
그림 2.6. 보일러에 대한 유지관리비용의 구성 항목 120
그림 2.7. 설비관리시스템의 구분 122
그림 2.8. 무역센터 FMS 개념도 123
그림 2.9. 무역센터 BEMS 개념도 124
그림 2.10. KT-MOS의 FMS 서비스 기능 126
그림 2.11. KT-MOS의 시스템 구성 체계 126
그림 2.12/2.11. KT-MOS의 시스템 기본 구성도 127
그림 2.13. 에너지관리 지원시스템의 구성도 및 탑재기능 129
그림 3.1. 시간경과에 따른 성능과 유지관리비용의 변화 133
그림 3.2. LCC 분석 프로그램 구동 화면 140
그림 3.3. BLCC 프로그램 실행화면과 분석결과 화면 141
그림 3.4. BLCC 프로그램과 개발한 LCC 프로그램과의 LCC 분석결과 비교 142
그림 3.5. LCC 분석을 위한 이자율 변화 추이 (한국은행, 2001년~2007년) 147
그림 3.6. 시간에 따른 펌프의 효율 변화 149
그림 3.7. 시간경과에 따른 CASE별 LCC 변화 149
그림 3.8. 펌프 교체주기의 구분 150
그림 3.9. 교체주기별 LCC 변화(CASE A의 경우) 151
그림 3.10. 교체주기별 LCC 변화(CASE E의 경우) 152
그림 3.11. 펌프 수리 주기의 구분 152
그림 3.12. 수리 주기별 LCC 변화(CASE E의 경우) 153
그림 3.13. 시간경과에 따른 효율변화 곡선(내용연수 : 20년) 154
그림 3.14. 시간경과에 따른 연간 LCC 변화 155
그림 3.15. 시간경과에 따른 교체주기의 변화 156
그림 3.16. 보일러 교체주기 변화에 따른 총 LCC(CASE 1 : 보일러의 20년 경과시점의 효율이 60%일 경우) 156
그림 3.17. 보일러 교체주기 변화에 따른 총 LCC(CASE 4 : 보일러의 20년 경과시점의 효율이 45%일 경우) 157
그림 3.18. 시간경과 및 효율저하에 따른 터보냉동기의 연간 LCC 변화 158
그림 3.19. 터보냉동기 유지관리방법별 성적계수의 변화 159
그림 3.20. 터보냉동기 유지관리방법에 따른 각 종 비용 변화 160
그림 3.21. 유지관리 수준에 따른 펌프의 LCC 변화 160
그림 3.22. 유지관리 수준에 따른 펌프의 비용 분석 161
그림 3.23. 유지관리 수준에 따른 보일러의 LCC 변화 162
그림 3.24. 유지관리 방법에 따른 보일러의 비용 분석 162
그림 3.25. 유지관리 수준에 따른 냉동기의 LCC 변화 164
그림 3.26. 유지관리 수준에 따른 냉동기의 RC 변화 164
그림 3.27. 유지관리 방법에 따른 냉동기의 비용 분석 165
그림 3.28. 유지관리 사례에 따른 공조 설비 내구연한 166
그림 4.1. 지열히트펌프 시스템 제어 흐름도(G사) 173
그림 4.2/4.53. 최적제어알고리즘을 찾기 위한 시뮬레이션 과정 174
그림 4.3. 시뮬레이션 대상건물의 구조도 및 건물의 부하지역에 따른 조닝 175
그림 4.4/4.55. 복합열원설비의 열원설비 측 해석모델 개략도. 176
그림 4.5/4.56. 복합열원설비의 응축기 측 해석모델 개략도. 176
그림 4.6. 외기건습구온도에 따른 실내온도 변화 180
그림 4.7. 대상건물 연간 냉난방부하 시뮬레이션 결과 180
그림 4.8. 대상건물 연간 냉난방 에너지 소비량 비교 181
그림 4.9. 첫 번째 방안 시스템 운전 시 연간에너지 소비율 182
그림 4.10. 첫 번째 방안 시스템 운전 시 연간에너지 소비량 183
그림 4.11. 두 번째 방안 시스템 운전 시 연간에너지 소비율 183
그림 4.12. 두 번째 방안 시스템 운전 시 연간에너지 소비량 184
그림 4.13. 세 번째 방안 시스템 운전 시 연간에너지 소비율 184
그림 4.14. 세 번째 방안 시스템 운전 시 연간에너지 소비량 185
그림 4.15. 네 번째 방안 시스템 운전 시 연간에너지 소비율 185
그림 4.16. 네 번째 방안 시스템 운전 시 연간에너지 소비량 186
그림 4.17. 운전방안별 연간에너지 사용량 186
그림 4.18. 운전 방안에 따른 장비별 연간에너지 사용량 187
그림 4.19. 해석모델 검증 및 현장 적용실험을 위한 실험장치 구성도 188
그림 4.20. 건구온도와 이슬점온도가 냉동기 성능에 미치는 영향력 분석 190
그림 4.21. 지열 히트펌프가 적용된 복합열원 연계운전 냉방제어 알고리즘 190
그림 4.22. 지열 히트펌프가 적용된 복합열원 연계운전 난방제어 알고리즘 191
그림 4.23. 복합열원설비 제어기의 제어대상도 192
그림 4.24. 복합열원 연계운전 제어기 설치 193
그림 4.25. 제어기 제어인자 범위 입력창 193
그림 4.26. 건구온도 변화에 따른 스크루냉동기의 성능변화 197
그림 4.27. 냉수온도변화에 따른 스크루냉동기 성능변화 197
그림 4.28. 부하에 따른 스크루냉동기와 지열히트펌프의 성능변화 199
그림 4.29. 동시운전 기간 지열히트펌프 성능변화 199
그림 4.30. 동시운전 기간 중 복합열원 설비 성능변화 200
그림 4.31. 시간경과에 따른 지열히트펌프 성능변화 200
그림 4.32. 예측된 성능계수와 측정된 성능계수의 비교 203
그림 4.33. 성능계수 상관식이 적용된 제어 알고리즘 204
그림 4.34. 스크루 압축식 냉동기의 전부하 운전비 곡선 205
그림 4.35. 봄철 설정온도 변화에 따른 에너지 소비량 207
그림 4.36. 여름철 설정온도 변화에 따른 에너지 소비량 207
그림 4.37. 가을철 설정온도 변화에 따른 에너지 소비량 208
그림 4.38. 겨울철 설정온도 변화에 따른 에너지 소비량 208
그림 4.39. 냉수설정온도에 따른 복합열원설비 에너지 소비율 210
그림 5.1. 기존 유지관리방식과 통합관리시스템의 구분 212
그림 5.2. 통합관리시스템의 계획 수립 절차 214
그림 5.3. 통합관리시스템의 기본 구성도 215
그림 5.4. BAS 및 FMS 연계 공조시스템 온라인 유지관리 시스템 개념도 215
그림 5.5. 시스템의 기본 구성도 216
그림 5.6. 통합관리시스템의 개념도 217
그림 5.7. 소프트웨어 구조도(통신 프로토콜 부문) 220
그림 5.8. 하드웨어 및 네트워크 구성도 221
그림 5.9. 하드웨어-기능 구성도 223
그림 5.10. 통합관리시스템의 서비스 개념도 227
그림 5.11. 공조시스템 통합형 온라인 유지관리시스템의 기본 서비스 내역 228
그림 5.12. BACNet 기반의 연동 인터페이스 시스템 구성 개념도 235
그림 5.13. TCP/IP 소켓 접속 기반 연동방법 237
그림 5.14. DB 원격접속 기반 연동방법 237
그림 5.15. 건물 연면적 및 용도별 일차에너지 사용량 분석 사례 240
그림 5.16. 통합관리시스템의 개념도 및 세부과제와의 연계 방안 241
그림 5.17. 국가단위 통합관리시스템의 개념도 242
그림 5.18. 유지관리 프로세스의 개선방안 243
그림 6.1. 프로토타입 하드웨어 구성도 252
그림 6.2. 프로토타입 소프트웨어 구성도 253
그림 6.3. 터보냉동기에서의 고장예측 유형 및 위치 256
그림 6.4. BACnet 프로토콜이 지원되는 타사 자동제어시스템과의 연계방안 260
그림 6.5. 시뮬레이터 전체 시스템 구성도 (WebCTRL 이용 시스템) 261
그림 6.6. DB 연동 프로그램을 이용한 데이터 수집방안 262
그림 6.7. 통신 인터페이스용 게이트웨이를 이용한 데이터 수집방안 262
그림 6.8. BACnet 프로토콜이 지원되는 경우의 데이터 수집방안 263
그림 6.9. 단위 건물 서버와 통합서버와의 연계 방안 263
그림 6.10. 통합관리시스템 단말기에서의 메뉴 구조 264
그림 6.11. 통합관리시스템 프로토타입의 메인 화면 구조 265
그림 6.12. 통합관리시스템 프로토타입의 상태감시 화면 구성 265
그림 6.13. 통합관리시스템 프로토타입의 비용분석 화면 구성 266
그림 6.14. 통합관리시스템 프로토타입의 고장진단 화면 구성 267
그림 6.15. 통합관리시스템 프로토타입의 최적제어지원 화면 구성 267
그림 6.16. 통합관리시스템 프로토타입의 보고서 작성 기능 화면 구성 268
그림 1. 공조시스템 최적화 인자 501
그림 2. 열원 및 공조시스템의 통합 최적제어시스템 505
그림 3. 열원 및 공조 최적 제어 시스템 계층 구조 523
그림 4. 제어기의 기본 구조 524
그림 5. 공조 설비 제어 시스템 528
그림 6. 공조 시스템 전용 제어기 529
그림 7. 제어기 외형 (1) 530
그림 8. 제어기 외형 (2) 531
그림 9. 제어기 구성 531
그림 10. CPU 보드 532
그림 11. I/O 보드 534
그림 12. 중앙 제어 및 감시 시스템 구조 536
그림 13. 이중화 Ethernet Port 537
그림 14. 제어기 터미널 연결 기능 538
그림 15. I/O 카드 연결 539
그림 16. I/O 카드 연결 상태 539
그림 17. BACnet/IP 지원 540
그림 18. 제어 프로그램 작성 기능 541
그림 19. 터미널 프로그램 다운로드 기능 541
그림 20. 터미널 프로그램 542
그림 21. LCD 연결 기능 543
그림 22. 제어 및 감시 기능 544
그림 23. 경보 발생 기능 545
그림 24. 실시간 동향 기능 546
그림 25. 연속 감시 기능 547
그림 26. 달력 기능 548
그림 27. 일정 기능 549
그림 28. 보고서 기능 550
그림 29. PID 제어기를 이용한 Close loop 시스템의 개략도 557
그림 30. 중앙냉방시스템의 에너지해석을 위한 TRNSYS 프로그램 560
그림 31. 중앙난방시스템의 에너지해석을 위한 TRNSYS 프로그램 561
그림 32. 중앙공조시스템 최적제어 알고리즘 관련 개발된 소스코드(Fortran Program)중 한 예의 앞부분 562
그림 33. 냉방부하 변화에 따른 제어변수들의 최적설정치 변화 564
그림 34. 현열비 변화에 따른 제어변수들의 최적설정치 변화 565
그림 35. 습구온도 변화에 따른 제어변수들의 최적설정치 변화 565
그림 36. 입력의 퍼지화를 위한 삼각형 연속 멤버쉽 함수 567
그림 37. 출력의 퍼지화를 위한 삼각형 연속 멤버쉽 함수 568
그림 38. 시뮬레이션 해석을 위한 구성요소들의 상관관계 571
그림 39. 환경조건 변화에 따른 제어변수의 최적설정온도의 변화 575
그림 40. 제어변수의 최적설정치 변화와 대상온도의 온도변화 특성 575
그림 41. 실내설정온도의 변화에 따른 실내공기온도의 온도변화특성 576
그림 42. 제어변수의 최적설정치 변화와 대상온도의 온도변화 특성(외기온도=30℃) 576
그림 43. 실내설정온도 변화에 따른 에너지 변화특성 578
그림 44. 실내설정온도 변화에 따른 총 에너지 소모량 579
그림 45. 급기설정온도의 변화에 따른 총 에너지 소모량 579
그림 46. 냉수설정온도의 변화에 따른 총 에너지 소모량 580
그림 47. 냉각수설정온도의 변화에 따른 총 에너지 소모량 580
그림 48. 외기온도의 변화에 따른 총 에너지 소모량 (외기온도 고정) 581
그림 49. 퍼지제어와 퍼지제어를 적용하지 않았을 경우의 총 에너지 소모량 582
그림 50. 회전수제어와 유량제어의 총에너지 소모량 583
그림 51. 냉각탑 팬과 냉각수순환펌프로 냉각수온도를 제어했을 경우의 총 에너지 소모량 583
그림 52. 모형실험장치의 Room별 덕트의 계통도 589
그림 53. 모형 중앙난방시스템의 제어 및 모니터링 시스템 591
그림 54. 공기조화기 591
그림 55. 송풍기 (SF-2SS) 592
그림 56. 3-Way 밸브 592
그림 57. 냉동기 593
그림 58. 보일러 (KDB-96SA) 594
그림 59. DDC 제어기와 인버터 595
그림 60. PC와 DDC 제어기의 신호전달용 Gateway 장치 595
그림 61. Visual logic 프로그램을 이용한 최적제어 프로그램-1 599
그림 62. Visual logic 프로그램을 이용한 최적제어 시스템용 프로그램-2 600
그림 63. BACtalk for windows S/W를 이용한 공조기 모니터링 시스템 601
그림 64. BACtalk for windows S/W를 이용한 보일러의 모니터링 시스템 601
그림 65. Labview S/W 모니터링 화면(중앙냉방시스템) 603
그림 66. Labview S/W 모니터링 화면(중앙난방시스템) 604
그림 67. Labview 프로그램을 이용한 최적제어 프로그램(중앙냉방시스템) 605
그림 68. Labview 프로그램을 이용한 최적제어 프로그램(중앙난방시스템) 606
그림 69. 최적제어 알고리즘 적용을 위한 중앙공조시스템의 제어 흐름도 609
그림 70. 외기온도 변화에 따른 최적제어 알고리즘 적용에 따른 각 온도변화 611
그림 71. 변풍량 제어 방식 적용에 따른 각 온도변화 611
그림 72. 준최적 제어와 변풍량 방식의 급배기팬제어에 따른 총에너지 소모량 612
그림 73. 준최적제어와 변풍량방식의 3시간마다의 외기온도 및 총에너지 소모량비교 614
그림 74. 준최적제어와 변풍량 방식의 구성요소별 에너지 소모량 비교 614
그림 75. 준최적제어 알고리즘 적용에 따른 각 온도변화 615
그림 76. 변풍량 제어 방식 적용에 따른 각 온도변화 616
그림 77. 준최적제어와 변풍량 방식의 3시간마다의 외기온도 및 총에너지 소모량 비교 618
그림 78. 준최적제어와 변풍량 방식의 구성요소별 에너지 소모량 비교 618
그림 79. 외기평균온도에 따른 준최적제어와 변풍량 방식의 총에너지 소모량 비교 619
그림 80. 실증 대상 후보 건물 622
그림 81. 실증 실험 대상 건물 구조 623
그림 82. 실증 실험용 테스트 베드 설계 (자동제어 일반 사항) 624
그림 83. 실증 실험용 테스트 베드 설계 (자동제어 일람표) 625
그림 84. 실증 실험용 테스트 베드 설계 (자동제어 계통도) 626
그림 85. 실증 실험용 테스트 베드 설계 (자동제어 평면도) 627
그림 86. 실증 실험용 테스트 베드 설계 (공조실 확대 자동제어 평면도) 628
그림 87. 중앙 제어 및 감시 시스템 화면 #1 630
그림 88. 중앙 제어 및 감시 시스템 화면 #2 630
그림 89. 사용자 프로그램 변수 정의 예 631
그림 90. 사용자 프로그램 예 632
[그림 3.1] 공조시스템 성능진단 항목 및 절차 686
[그림 3.2] 공조설비 성능진단 매뉴얼 형식(1) 691
[그림 3.3] 공조설비 성능진단 매뉴얼 형식(2) 692
[그림 3.4] 공조설비 성능진단 매뉴얼 목차 694
[그림 3.5] 조사분석 구성항목 695
[그림 3.6] 진단착안점 구성항목 696
[그림 3.7] 진단엔지니어링 및 경제성 분석 구성항목 698
[그림 3.8] 배기가스 측정사진 700
[그림 3.9] 온도 측정사진 701
[그림 3.10] 적외선 열화상 카메라 측정사진 702
[그림 3.11] 적정 공기비 706
[그림 3.12] 부하별 적정 공기비의 예 707
[그림 3.13] 측정 및 조사 구성항목 710
[그림 3.14] 측정 및 조사 내용 구성형태 711
[그림 3.15] e-Audit 프로그램의 보일러 연소효율 개선 예시 722
[그림 4.1] Energy Audit 초기화면 730
[그림 4.2] Energy Audit의 시뮬레이션 진행절차 731
[그림 4.3] EnergyCAP의 실행 화면 733
[그림 4.4] EnergyCAP의 Web Reports 실행 화면 734
[그림 4.5] EnergyCAP의 시뮬레이션 진행절차 735
[그림 4.6] Market Manager의 시뮬레이션 진행절차 737
[그림 4.7] Baseline 설정 후 현재 자료와의 비교 화면 739
[그림 4.8] Metrix 4의 시뮬레이션 진행절차 740
[그림 4.9] EMST의 시뮬레이션 진행절차 741
[그림 4.10] BEST의 시뮬레이션 진행절차 747
[그림 4.11] BEST의 초기화면 748
[그림 4.12] BEST의 입력화면 1 748
[그림 4.13] BEST의 입력화면 2 749
[그림 4.14] BEST의 출력화면 1 749
[그림 4.15] BEST의 출력화면 2 750
[그림 4.16] BEST의 출력화면 3 750
[그림 4.17] BEST의 출력화면 4 751
[그림 5.1] 시뮬레이션 대상 건물의 외관 771
[그림 5.2] RTS and DOE2의 최대 냉난방 비교 772
[그림 5.3] 대상건물의 기준 모델링 775
[그림 5.4] 대상건물의 단순화 모델링 775
[그림 5.5] 주광제어 유무에 대한 기준 모델링의 최대 부하비교 776
[그림 5.6] 주광제어 사용 시 기존 모델링과 단순화 모델링의 연간 에너지 사용량 비교 777
[그림 5.7] S-DOE 정보 흐름도 784
[그림 5.8] S-DOE 실행 플로우차트 785
[그림 5.9] S-DOE 플래시 창 786
[그림 5.10] S-DOE 시작화면 787
[그림 5.11] S-DOE 설계개요 입력 창 787
[그림 5.12] S-DOE 부하계산기준 입력 창 789
[그림 5.13] S-DOE 실 데이터 추가 및 삭제 창 790
[그림 5.14] S-DOE 실 데이터의 재료 및 부재 입력 창 791
[그림 5.15] S-DOE의 재료 물성치 및 Construction 입력 창 794
[그림 5.16] S-DOE 내부발열부하 창 795
[그림 5.17] S-DOE의 Room Surface Data 입력 방법 796
[그림 5.18] S-DOE의 System 및 Plant 입력 방법 797
[그림 5.19] S-DOE 시뮬레이션 실행 창 797
[그림 5.20] S-DOE 파일 불러오기 창 799
[그림 5.21] S-DOE 설계 개요 수정 창 799
[그림 5.22] S-DOE 건물 부재 요소별 성능 요약본 리포트 800
[그림 5.23] S-DOE 건물 부재 요소별 연간 에너지 사용량 리포트 801
[그림 5.24] S-DOE 월별 건물 최대 냉난방 부하 리포트 802
[그림 5.25] S-DOE 월별 건물 냉난방에너지 사용량 리포트 803
[그림 5.26] VisualDOE 모델링 화면 806
[그림 5.27] 연간 에너지 사용량 비교 807
[그림 5.28] 월별 에너지 사용량 비교 808
[그림 5.29] 부분별 에너지 사용량 비교 809
[그림 5.30] 소규모 건물의 모델링 화면 813
[그림 5.31] 연간 에너지 사용량 비교 814
[그림 5.32] 월별 에너지 사용량 비교 815
[그림 5.33] 부분별 에너지 사용량 비교 816
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