심야전력 방식 및 빙축열 시스템의 운전방식

심야전력 방식 및 빙축열 시스템의 운전방식

 

1. 심야전력의 개요

주간피크부하와 심야부하의 차이를 줄이기 위한 효과적인 부하관리를 위해 전력회사에서 적극 권장하고 있는 전력요금 제도로서 이의 활용을 위해 최대부하를 억제, 심야부하의 창출, 최대부하의 이동, 전략적 소비이동, 전략적 소비증대, 가변부하의 조정 등을 꾀하여 이들 부하를 전력비가 싼 심야전력을 활용하기 위한 방법이다.

 

2. 심야전력의 활용방안

1) 히트펌프를 이용한 수축열 냉난방 시스템(히트펌프+축열조)

< 히트펌프 수축열 냉난방 시스템 >

· 하나의 시스템으로 냉열과 온열을 동시에 필요한 장소에서 열효율을 최대로 높일 수 있고 동계에는 난방, 하계에는 냉방으로 활용할 수 있는 기기이며, 히트펌프를 이용하여 주간사용부하를 심야시간에 50% 수(빙)축열하여 냉난방하는 방식으로 히트펌프는 외부의 열을 이용하므로 열효율(성적계수)이 높아 기존 방식보다 연간 운전비가 1/3로 절감된다.

· 온도의 이용범위가 낮아 축열조 등의 설비비가 증가 되므로 경제성을 감안하여 시설하여야 한다.

· 외국의 경우 에너지절약형 기기로 널리 보급되고 있다.

 

1-1) 히트펌프의 종류

주. 성적계수 :

냉각 또는 난방할 수 있는 열량과 운전에 소비된 전력량의 비를 히트펌프의 효율(COP)이라 한다.

 

2) 수축열 냉방시스템(냉동기+축열조)

· 주간 냉방에 필요한 열량을 심야시간대에 냉동기로 물을 냉각시켜 축열조에 저장하는 방식으로 1일 최대 사용열량의 50%를 축열하도록 냉동기와 축열조용량을 선정하여 냉동기 및 전기용량을 1/2로 축소 함으로써 설비비 및 연간 운전비를 절감하는 효율적인 냉방방식이다.

 

3) 빙축열 냉방시스템(냉동기 + 빙축열조)

· 수축열 방식과 비슷한 시스템으로 냉각수용 보다 낮은 온도용의 냉동기로 축열조의 물을 적당히(약 40%) 얼려 저장하는 방식이다.

· 축열조 공간이 수축열 시스템에 비해 1/6로 감소되며 설비비 및 연간 운전비를 절감하는 효율적인 방식이다.

· 물의 상태변화시 소요되는 열량

- 액체(물)→고체(얼음)→80Kcal/ℓ

- 고체(얼음)→액체(물)→80Kcal/ℓ

· 난방열량 = 난방시간*시간당 평균소요열량(Kcal/평)* 난방면적(평)*난방부하지수*지역별지수

< 빙축열냉방시스템 설치도 >

 

4) 축열식 전기온돌

난방이 필요한 장소에 난방판 대신 전열관과 축열블럭을 설치하여 심야시간에 70~80℃까지 가열 축열재에 열을 축적하였다가 서서히 방열하게 함으로서 상면온도는 30~40℃로 일정하게 유지하도록 하여 난방하는 것으로서 보일러가 필요없고 난방장소에 직접 가열,축열되므로 열효율을 높일 수 있다.

 

5) 축열식 전기 겹구들

겹구들 속에 히터를 설치하여 생상된 열을 밀폐공동 속에서 복사, 대류, 전도 및 관류 등으로 보전하며 고체와 기체를 교합해서 열을 저속도로 전달하며 가열, 축열온도를 희석하고 방열을 반복하여 윗구들 표면에서 균등한 온도로 24시간 방열하는 난방방식.

 

6) 축열식 전기 온풍기

심야전력을 이용하여 세라믹 또는 고밀도 철 화합물의 벽돌에 800℃ 정도의 고온으로 축열 하였다가 난방장소의 공기를 기기내부로 순환시켜 실내를 난방하는 것으로서 자연대류식과 강제 송풍식으로 분류되며 공간 난방기기 이다.

 

7) 축열식 전기온수기

심야전력으로 온수를 만들러 저장했다가 필요한 시간에 사용하는 방식. 1인당 40~50ℓ필요.

 

8) 축열식 전기차 끓이기

학교, 병원, 요식업소에서 심야전력으로 물을 끓여 보관후 필요시 사용하는 방식.

 

9) 축열식 전기 보일러

심야전력을 이용하여 90℃정도의 온수를 만들어 축열조에 저장하였다가 필요한 시간에 순환하여 난방하는 방식.

 

10) 충전에 활용

직류전원을 많이 사용하는 공장 등에서 심야전력을 이용하여 충전하여 주간의 필요시간에(피크시) 활용하는 방식.

 

10-1) 효과

최대부하시간대의 부하이동으로 최대수요를 억제할 수 있어 전화국, 전기화학공장, DC설비가 많은 대형빌딩, 전기자동차 등에 활용되어 전기요금의 절감, 설비예비력의 증대, 수전설비의 용량감소, 전원의 신뢰성의 증대 효과가 있다.

또한 충전용 2차전지의 개발이 활발하게 진행되고 있어 가까운 장래에 그 활용이 크게 진전이 예상된다.

 

3. 빙축열 시스템

1) 특징

1-1) 장점

냉동기 및 주변기기의 감소로 수전설비 용량의 감소.

하절기 냉방 요금의 절감.

무인운전 가능.

건축물의 냉방부하 변동에 신속한 대처가 가능하다.

1-2) 단점

축열조 설치로 설치면적이 증가한다.

초기 설치비용이 약 30% 증가된다.

 

2) 운전방식

 

4. 배선설계시 고려사항

1) 심야전력기기에 전기를 공급하는 전로의 사용전압은 대지전압 300V 이하이어야 한다.

2) 배선은 전용회로로 하고 일반부하용 전력량계의 전원단자에서 분기할 것.

3) 배선은 점검이 쉬운 노출장소에 시설할 것.

4) 일반부하와 심야부하를 공용하는 부분의 전선은 다음식에 의한 계산 값 이상일 것.

I : 일반부하와 심야부하를 공용하는 부분의 부하전류

I1 : 심야부하의 부하전류

I0 : 일반부하의 부하전류

α : 중첩율(전등부하 : 0.7 이상, 동력부하 : 0.2 이상)

5) 인입구에서 심야전력기기까지의 배선은 다음 각 호에 의할 것.

- 배선의 굵기는 분기회로 규정에 의할 것.

- 심야전력기기의 배선은 기기마다 전용의 분기회로로 할 것.(단, 20A 이하의 배선용 차단기로 보호되는 분기회로는 제외)

- 배선공사방법은 금속관, 합성수지관, 금속제가요전선관, 케이블배선 중 하나에 의할 것.

- 분기회로에서 심야전력기기까지의 도중에는 접속개소를 만들거나 개폐기 콘센트류의 배선기구를 시설하지 않을 것.(단, 배선이 매우 긴 경우로서 동일배선에서 분기하여 2대 이상의 심야전력기기에 배선하는 경우 또는 축열식 전기 난방기로서 기기에 이르는 전선에 내열성의 사용이 필요한 경우 등에는 봉인할 수 있는 구조 또는 쉽게 덮개를 열 수 없는 구조의 접속함 내에서 접속할 수 있다)

- 심야전력기기는 배선과 직접 접속할 것.

6) 인입구 장치의 시설(기술기준 190조, 195조, 196조)

- 인입구 장치는 배선용 차단기일 것.단, 분기회로에 배선용차단기를 시설하는 경우 예외.

- 배선용 차단기는 다음 표에 적합한 것으로서 금속제의 분전함 등에 시설할 것.

- 인입구 장치 부근의 배선은 전기사업자의 영업업무처리지침(아래)참고.

- 타임스위치 및 전류제한기는 전기사업자가 지급하는 것을 설치할 것.

- 타임스위치의 용량이 30A를 초과하는 경우에는 전자접촉기와 조합하는 것이 일반적이다.

7) 보안공사

- 심야전력기기에는 제3종 접지공사를 한다.

- 다음의 경우에는 감전보호용 누전차단기를 설치할 것.

심야전력기기를 수분이 있는 곳에 시설하는 경우

대지전압 150V를 초과하여 사용하는 심야전력기기를 시설하는 경우

貯藏(저장)식 전기온수기를 목욕용 및 수분이 있는 장소에서 사용하는 경우.

- 목욕용 및 수분이 있는 장소에서 사용하는 저장식 전기온수기와 수분이 있는 장소에 시설하는 저장식 전기온수기는 급탕관 및 급수관에 다음의 절연관을 시설하여야 한다.②,③의 급수관에서 수도관리자의 승인을 얻을 수 없는 경우에는 제외

① 대지전압 150V 이하로 사용하는 저장식 전기온수기의 급탕관의 절연관 길이는 1m 이상으로 할 것.

② 대지전압 150V 이하로 사용하는 저장식 전기온수기의 급수관의 절연관 길이는 0.5m 이상으로 할 것.

③ 대지전압 150V를 초과하여 사용하는 저장식 전기온수기의 급탕관 및 급수관의 길이는 각각 ①②의 2배로 할 것.