건 축 설 비

건 축 설 비

나우설비기술주식회사

나 정 서

나우설비기술㈜ 건축설비

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- 목 차 -

1. 건축설비개요

1.1 정의와 목적

1. 2 건축과 대비되는 특징

1. 3 라이프 사이클 코스트

1. 4 기본개념의 정의

4. 설계 사례

4.1 서울대 대학원 연구동

4.2 안산테크노 파크

4.3 신재생에너지 도입의 검토

2. 열원 설비

2.1 열원방식 선정시 고려사항

2.2 온열원 설비

2.3 냉열원 설비

2.4 열원장비 선정 예

3. 공조 설비

3.1 공조 방식 선정의 고려

3.2 공조방식의 분류

3.3 공조방식별 장단점

3.4 공조방식의 선정 예 ( 사무소 건물 )


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1. 건축설비 개요

1.1 정의와 목적

(1) 정의와 목적

건축공간 속에 열 , 빛 , 물 , 전기 , 가스등을 공급하여 쾌적하고 위생적인

실내환경을 구현하는 제반 시설 .

건축물을 인체에 비유할 때 건물구조가 골격이고 건축마감이 피부에 해당된다면 ,

건축설비는 인간의 생명을 유지시키는 호흡기능 , 소화기능 , 혈관계통 , 신경계통

및 임파계통의 역할을 수행하는 기능 .

즉 . 건축물에 생명을 불어넣는 기능 .

업역명 건축법 개선안

“ 건축설비”의 정의

“ 건축설비”라 함은 건축물에 설치하는 전기• 전화• 가스• 給水• 배수 ( 配水 )•배수 ( 排水 )• 환기• 난방• 소화 및 오물처리의 설비와 굴뚝• 승강기• 피뢰침( 避雷針 )• 국기게양대• 공동시청안테나• 유선방송수신시설• 우편물수취함 기타 건설교통부령이 정하는 설비를 말한다

“ 건축설비”라 함은 건축물에 설치하는 공기조화•냉난방 • 환기 • 급수 • 급탕 • 오배수 • 통기 •건물자동화 • 가스 • 소화 • 제연 • 승강 • 발전기 •쓰레기처리 • 진공청소 • 냉동 , 냉장 • 세탁 •문서발송 • 주방 • 주차설비 • 방음방진• 수처리 •수질 및 대기오염 방지설비 등의 건축기계설비와 전기• 통신 • 유무선방송• 피뢰침 • 공시청안테나 •화재감시 및 경보설비 등의 건축전기설비와 기타 건설교통부령이 정하는 설비를 말한다 .


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1. 1. 건축설비 개요건축설비 개요

1.2 건축과 대비되는 특징

(2) 건축과 대비되는 특징

( 가 ) 건축 – 정적 : 수명 50 년 이상 .

( 나 ) 설비 – 동적 : 수명 20 년 이하 . • 강관 : 내구수명 15 년 • 동관 : 내구수명 30~40 년 • 스테인레스관 : 40~60 년

* 건물의 유지관리를 위해 설비 리모델링 필요


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1.3 Life Cycle Cost ( 건축생애비용 )

항 목 비 율 (%) 비 고

설계 기획 0.4건설 16.4 %

시 공 16

보전 관리 24.2

유지 보수 47.7 %수선 관리 21.8

개수 관리 1.7

운전 관리 33 운전 관리 33 %

일반 관리 1.7

기타 0.8

철거 및 처분 0.4

< 표 1-1 소요 비용 비율 >


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1.4 기본개념의 정의(1) 공기조화 ( 가 ) 공조 4 요소 - 온도 , 습도 , 기류 , 청정도 *IAQ ( 나 ) 쾌감공조 ( 다 ) 산업공조 ( 라 ) 냉방 , 난방

(2) 열원설비 ( 가 ) 온열원 – 보일러 ( 나 ) 냉열원 – 냉동기 ( 다 ) 지역냉난방

(3) 열매 : - 열원의 운반 매체 - 물 , 증기 , 공기 , 냉매

(4) 반송설비 : - 열을 운반하는 수단 ( 가 ) 펌프 – 물 ( 나 ) 송풍기 - 공기


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1.4 기본개념의 정의

(5) 단말기기 - 열을 최종방열 ( 열사용처 )

( 가 ) 휀코일 유닛 ( 나 ) 방열기 , 콘벡터 ( 다 ) Panel

( 라 ) 공기조화기

(6) 공기조화기의 구성 ( 가 ) 급기 및 환기송풍기 ( 나 ) 공기정화장치 (Air Filter)

( 다 ) 가열코일 - 온수 또는 증기 ( 라 ) 냉각코일 ( 마 ) 가습장치


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2. . 열원설비


(1) Site 조건 - 연료공급 가능여부 및 종류 ( 특히 도시가스의 공급 여부 )

(2) 법규 검토 ( 가 ) 지역난방 관련 ( 집단에너지공급법 / 시행령 제 8 조 )

- 지역난방 고시지역인 경우 일정규모 이상 건물은 지역난방을 의무적으로 사용하여야 함 .

- 지역난방 고시지역이 아닌 지역에서는 건축주가 선정 - 지역난방 공급지역 / 지역난방 의무지역 / 지역냉난방 의무지역

( 나 ) 건축물의 설비기준등에 관한 규칙 제 23 조 -2 - 일정규모 이상의 건축물에 중앙집중식 냉방설비를 설치하는 경우에는 축냉식 또는 가스를 이용한 냉방방식으로 하여야 한다 .


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2. 2. 열원설비열원설비


( 다 ) 건축물의 냉방설비에 대한 설치 및 설계기준 - 축냉식 , 가스식냉동기 용량이 전체 용량의 60% 이상이어야 함 .

( 라 ) 신재생에너지 개발 및 이용 – 보급촉진법 시행령 제 16 조 - 대상 : 국가기관 , 지자체 , 투자․출자․출연기관 , 특별법인 등 공공기관 중 건축연면적 3 천㎡ 이상의 건축물 - 투자기준 : 건축공사비의 5% 이상을 신재생에너지에 투자하여야 함 .

(3) 건물종류 및 규모에 따른 운전효율 및 경제성 고려


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(1) 보일러 종류 ( 가 ) 연료에 의한 구분 - 가스 (LPG/LNG), 경유 , 전기 ( 나 ) 열매에 의한 구분 1) 증기보일러 : 주철제 , 관류형 , 노통연관식 , 수관식 2) 온수보일러 : 가스 , 온수 , 진공온수 , 관류형 온수보일러 3) 전기보일러 : 전기보일러 ( 축열식 ), 전기온풍기 , 전기바닥난방 * 심야전기 최고 50 Kw 로 제한 ( 다 ) 기타 - 지역난방 , 냉온수기 , 심야전기 , 히트펌프 , 태양열 , 열병합

(2) 보일러의 능력 표시 ( 가 ) 온수보일러 : kcal/h ( 나 ) 증기보일러 : 환산증발량 ton/h = 539,000 kcal/h

(3) 보일러의 용량산정 - 부하량 x 1.2 ( 예열부하 20%) x 1.15 ( 배관손실 15%) = 총부하량 x 1.38


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중형가스보일러 대형가스보일러 심야전기보일러 스크럼보일러

관류형 증기보일러 진공온수보일러 노통연관 증기보일러 수관식증기보일러

보일러의 종류


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증기 보일러 형식 비교

구분항목

주철제 Sectional 보일러 관류형 보일러 노통 연관식

보일러 수관식 보일러

개 요

주철제 섹션을 조립한 제품으로 섹션내의 물을 가열하여 증기를 발생하는 형식

다수의 수관으로 구성되며 수관에 공급된 물이 전부 증발하여 송출되는 형식

노통형의 본체로 동체를 수실로 하고 내부에 연소실로 구성되어 증기를 발생하는 형식

다수의 수관과 드럼으로 구성 , 증기드럼이 있어 드럼과 수관 사이를 순환하며 증기가 발생되는 형식

용량(ton/h)

0.1 ～ 5 0.1 ～ 3.0 0.5 ～ 15 2.0 ～ 30

주요열원 도시가스 (LNG) 혹은 경유

도시가스 (LNG) 혹은 경유



효 율 70 ～ 80 75 ～ 85 80 ～ 88 80 ～ 90

초기 투자비 130% 140% 100% 120%

보수관리 A C B D

설치공간 D A B C

허용압력 1.0 kg/㎠ 10 kg/㎠ 16 kg/㎠ 20 kg/㎠


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증기 보일러 형식 비교

구분항목

주철제 Sectional 보일러 관류형 보일러 노통 연관식

보일러 수관식 보일러

장 단 점 비

교

장점

- 분할반입 가능- 보수관리 , 운전용이- 수명이 길다- 가격 저렴하다

- 보유수량이 적고 부하 변동에 대응성이 양호 하다 .- 경량이고 설치 면적 적음- 기동시간이 짧다 .

- 부하변동에 대해 안전성이 있다- 수면이 넓어 급수 제어가 용이- 수처리 간단- 효율이 가장 높다- 수명이 길다

- 기동시간이 짧다- 부하변동에 대응성 양호- 예열이 용이하고 열효율이 좋음

단점

- 저압소용량만 가능- 기동시간 길다- 내부청소 곤란

- 수명짧음 (5-6년 )- 효율저하가 크다- 엄밀한 수처리요 .- 소음이 크다 .- 가격이 비싸다- 스케일제거 곤란- 연관교체 불가능

-기동시간이 길고 분할 반입 불가능

- 수처리가 복잡- 가격이 비싸다- 청소 , 보수 곤란- 수위변동이 심해 수위 조절에 주의- 과열되기 쉽다

용 도- 중소규모 건물- 증기용 외에 온수 용으로 사용 가능

- 소규모 건물에 증기 난방용

- 대규모 건물의 고압증기 보일러로 사용

- 지역난방의 고온수 보일러 사용- 대규모 병원 , 호텔등 고압증기 다량 필요장소


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(1) 냉동기 종류 ( 가 ) 증기압축식 - 왕복동식 냉동기 , 터보식 냉동기 , 스크류 냉동기 ( 나 ) 흡수식 - 흡수식 냉동기 , 흡수식냉온수기 ( 다 ) 에어콘 1) 일반 에어콘 : 창문형 , 벽걸이형 , 슬림형 2) 시스템 에어컨 : 멀티형 , 천장카세트형 , 매립덕트형 … 3) 난방 겸용 : 전기히터 부착용 , 스팀․온수코일 내장형 4) 히트 펌프 : EHP, GHP

5) 덕트 연결형


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2.3 냉열원설비

(2) 냉동기 이론 ( 가 ) 냉동기의 구성과 원리 - 구성 : 압축기 , 응축기 , 팽창밸브 ,

증발기 ( 나 ) 냉동기 성적계수 (COP) = q / AL

- 냉온수 유니트 1.01

- 일중효용 흡수식 냉동기 0.68

- 이중효용 흡수식 냉동기 1.2

- 중온수 냉동기 0.72

( 다 ) 냉동능력 RT (Ton of Refrigeration)

- 0℃ 물 1Ton 을 24 시간 동안 0℃ 의 얼음

으로 만드는 능력 - 1RT = 3,320 kcal/h (CGS 냉동톤 )

- 1USRT = 3,024 kcal/h


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터보식냉동기

왕복동식냉동기

스크류냉동기

흡수식냉동기

냉동기의 종류


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항 목 냉온수기 2 중효용 흡수식냉동기 빙축열 시스템

장비설치비 저렴 (100%) 비교적 저렴 (110%) 고가 (140%)

운 전 비 고가 (100%) 고가 (95%) 저렴 (55%)

열원출구온도

냉열원 7℃ 7℃ 5 ～ 7℃

온열원 60℃～ 55 (Δt = ℃5 )℃

80℃～ 70 (Δt = 10 )℃ ℃* 증기 : 132℃

80℃～ 70 (Δt = 10 )℃ ℃* 증기 : 132℃

예냉 시간 30분 50분 -

설치 면적 적다 (100%) 약간 많다 (135%) 많다 (180～ 200%)

전기 소모량 43 Kw 23 Kw 약 1,320 Kw

관리인 수및 자격

최소 2 인 ( 자격제한 없음 )

최소 2 인( 보일러기사로 가능 )

최소 3 인( 고압가스기사 필요 )

냉열원 장비류 형식 비교


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항 목 냉온수기 2 중효용 흡수식냉동기 빙축열 시스템

장 점

1. 수전용량 절감

2. 구동체가 적어 소음 ,

진동 적음

3. 1대로 냉난방이 가능

1. 수전용량 절감

2. 소음 , 진동 적음

3. 난방공급온도 , 온도차

냉온수기에 비해 큼

4. Systm 구성 간단

1. 운전비 절감

2. 고장시 축열분 운전

으로 신뢰성 확보

3. 부하변동에 안정적 냉방 가능

단 점

1. 예냉시간이 길다 .

2. 난 방 온 수 온 도 ,

온도차가

적음

3. 공조 System 구성 타

방식에 비해 불리

1. 예냉시간이 길다 .

2. 하계에도 냉동기가동

위해 증기보일러 운전이

필요함 .

1. System 구성 복잡

2. 저온매체 저장에 따른

축열 손실 발생

3. 초기투자비가 고가

냉열원 장비류 형식 비교


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(3) 냉각탑 ( 가 ) 용량 선정 - 일반 전기식 냉동기 : 냉동기 용량 x 1.2

- 흡수식 냉동기 / 냉온수기 : 냉동기 용량 x 1.5

- 중온수 흡수식 냉동기 : 냉동기 용량 x 2.0

( 나 ) 종류 - 대향류형 - 직교류형 - 기타 특수형 : 밀폐형

대향류형 ( 원형 ) 냉각탑 직교류형 냉각탑 밀폐형 냉각탑


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2.4 열원장비 선정 예 ( 사무소기준 )

건물규모 일반 지역 지역난방 공급 지역

1,000평 이하 온수보일러 / 개별냉방 지역난방 / 개별냉방

1,000 - 2,000평 냉온수기 + 보조보일러 지역난방 / 중온수흡수식냉동기 ( 빙축열 / 냉온수기 )

2,000 - 5,000평 - 증기보일러 + 흡수식냉동기- 냉온수기 + 보조 보일러

지역난방 / 중온수흡수식냉동기 ( 빙축열 / 냉온수기 )

5,000평 이상- 증기보일러 + 흡수식냉동기- 증기보일러 + 빙축열시스템- 냉온수기 + 보조 보일러

지역난방 / 중온수흡수식냉동기 ( 빙축열 / 냉온수기 )

* 지역난방 공급지역은 다시 , ① 지역냉난방 의무지역 ,

② 지역난방 의무지역 ,

③ 지역난방 공급지역으로 구분 .


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2.4 열원장비 선정 예 ( 사무소기준 )

연료비 비교

구분 도시가스 경유 LPG 전기 심야전기사용량 24.00Nm3/h 27.15Lit/h 21.0kg/h 258.4kW 258.4kW단위

발열량10,500kcal/

Nm3

15,240kcal/Lit

12,000kcal/kg

860kcal/kW 860kcal/kW

단가 545.08원 /Nm2 1,004원 /Lit(13.6% 인상 )

1,197.72원 /kg

(27.8% 인상 )

기본 5,730원 /kW

32.60원 /kW사용 70.80원 /kW

금액 ( 월 )

1,766,060 3,679,911 3,395,536 3,950,420 947,674

비율 100.0% 207.2% 192.2% 223.7% 53.7%

- 난방 요금의 비교 (K 보일러 200,000 Kcal/h 기준 )

- 도시가스 요금의 비교 (2005.6 서울도시가스 / 서울기준 )

구분 요금 구분 요금

주택난방용 532.37원 /m3(14.4%인상 ) 주택취사용 526.37원 /m3(14.4%인상 )

일반난방용 545.08원 /m3(14.4%인상 ) 산업용 427.98원 /m3(16.2%인상 )

수송용 411.02원 /m3(12.1%인상 ) 냉방용 301.69원 /m3(16.2%인상 )


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3. 공조설비

3.1 공조방식 선정의 고려와 Zoning 계획

(1) 공조방식 선정의 고려

• 건물종류 , 용도 , 규모• 운영방식 , 개별제어 가능성• 초기 투자비 및 운전비

(2) 공조 Zoning 계획

• 사용시간대 고려• 온습도 조건 / 공기청정 조건 고려• 냄새 , 오염 고려


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3. 3. 공조설비공조설비

3.2 공조방식의 분류

구분 열매체 분류 시스템 명칭 세분류

중앙방식

전공기방식

정풍량단일덕트방식 존리히트 , 터미널리히트

변풍량단일덕트방식

이중덕트방식 멀티존 방식

공기 - 수방식

팬코일유니트․덕트병용방식

인덕션 유니트 방식

복사냉난방방식 ( 패널에어방식 )

수방식 팬코일유니트 방식 2 관식 , 3관식 , 4관식

개별방식 냉매방식

일반 / 시스템에어콘 + 전기일반 / 시스템에어콘 + 온수 / 증기 EHP /

GHP개별식 / 중앙식


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3. 3. 공조설비공조설비

3.3 공조방식별 장단점

공조방식 장점 단점

전공기방식

- 온습도 , 청정도 , 취기제어 용이- 실내기류분포 좋음- 수배관이 없어 물피해 없음- 외기냉방 , 배기회수 용이- 실 유효공간 증대- 운전 및 보수관리 집중 가능- 가습 용이

- 덕트 스페이스증대 : 천정공간- 반송동력비 증대- 공조기계실 면적 증대- 초기투자비 증대- Cold Draft 우려

전수방식

- 개별제어 , 개별운전 용이- 반송동력 절감- 덕트스페이스 불필요- 공조기계실 불필요- 반송동력절감- 초기투자비 저렴- Cold Draft 제어 용이

- 습도 , 청정도 , 기류분포 제어곤란- 실내 수배관 필요- 외기냉방 불가- 소음문제- 신선외기도입 곤란- FCU설치공간 필요

공기 - 수방식 - 전공기방식과 전수방식의 중간 - 전공기방식과 전수방식의 중간

냉매방식

- 개별제어 , 개별운전 용이- 반송동력 매우 적음- 덕트스페이스 , 기계실면적 축소 가능- 운전 , 취급용이- 고장시 타영향이 적으며 , Flexibility 용이- 초기투자비 저렴

- 습도 , 청정도 , 기류분포 제어곤란- 외기냉방 불가- 소음 , 진동문제- 내구성이 비교적 낮음- 실외기 설치공간 확보 필요- 냉매 /Drain 배관 설치필요


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3. 3. 공기조화설비공기조화설비

3.4 공조방식의 선정 예 ( 사무소 건물 )

규모구분

1,000평 이하 1,000-3,000평 3,000평 이상

저 급 난방 : 방열기 냉방 : 개별냉방 혹은 Heat Pump

난방 : 방열기 냉방 : 개별냉방 ( 지하는 중앙냉방 )

냉난방 : FCU* 지하등 환기고려지역 CAV + FCU

중 급

냉난방 : FCU 혹은 Heat Pump + 환기

냉난방 : FCU + 환기

냉난방 : CAV + FCU

고 급

냉난방 : CAV + FCU 혹은 Heat Pump + 환기유니트

냉난방 : CAV + FCU

냉난방 : VAV + FCU

최고급 - 냉난방 : VAV + FCU

+ 자동제어 , 향공조 , 음이온 발생 등 ....


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3. 3. 공기조화설비공기조화설비

3.4 공조방식 선정 예 ( 사무소 건물 )

FCU 종류

상치노출형 상치매입형 로보이타입

천정설치 노출형 천정설치 매입형 천정 커세트형 자립형


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4. 설계사례

4.1 서울대학교 대학원 연구동 : 열원 및 공조설비의 설계변경

건축개요

① 건 물 명 : 서울대학교 대학원 교육 연구동

② 대지위치 : 서울시 관악구 신림동 산 56-

1

서울대학교 관악캠퍼스 내

③ 연 면 적 : 26,655.70m2 (8,063평 )

④ 규 모 : 지하 3 층 / 지상 5 층

⑤ 구 조 : 철근콘크리트조

⑥ 용 도 : 교육연구시설


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4. 4. 설계사례설계사례


(1) 열원 및 공조설비 기본 계획 ( 턴키 설계지침 )

( 가 ) 열원설비

구 분 장비형식 및 용량 특기사항

- 수관식 증기보일러 7.0 Ton/h x 1대- 도시가스 연료- 폐열회수 시스템 적용

- 건물 냉난방 , 급탕 주열원- 제 2 파워플랜트에 설치 → 증기헤더에 연결 (1대 설치 가능 ) →기존 보일러와 대수분할 효과 - 폐열회수설비 설치 : 연 36,805,000원 절감

- 2중효용 흡수식냉동기 400 URRT x 2대- 파워플랜트 증기수급- 무동력 냉각탑

- 건물 냉방 주열원 (AHU + FCU)- 연구동 기계실에 설치 / 무동력냉각탑 설치- 1중효용 / 2중 효용냉동기 LCC 분석- 대수분할로 부분부하 운전 및 고장시 대비

- Compact형 열교환기 1,200,000 kcal/h x 2대- 안 전 밸 브 부 착 , 과열방지형 ( 펌프용량 :30Hp x 2)

- 건물 AHU, FCU 난방용 온수 생산- 연구동 기계실에 설치- Compact형으로 기계실면적 축소 및 운전 관리 용이

온열원

냉열원

열교환기

* 종합방재실 냉난방용 ( 지열 히트펌프 ) : 24 시간 운전 /자연열원이용 경제성 우수

* 체력단련실 , 매점 냉난방용 ( 전기 히트펌프 ) : 간헐 개별운전에 용이


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( 나 ) 공조설비

Zone 해당실운영 특성

공조 방식12시간 24시간 간 헐

사 용

Zone-1저층부동 사무실 , 휴게실 ,

자료실 ● AHU + FCU

Zone-2저층부동 교수실 , 연구실 ,

실험실 ● AHU + FCU

Zone-3고층부동 사무실 , 휴게실 ,

자료실 ● AHU + FCU

Zone-4고층부동 교수실 , 연구실 ,

실험실 ● AHU + FCU

Zone-5 중량 / 경량 가공실 , 자동화공장 ● AHU + CHU

Zone-6 다목적 회의실 ●All Air System

Zone-7 매점 , 체력단련실 ● EHP


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(2) 열원 및 공조설비 실시 설계 [ 설계변경 ]

( 가 ) 열원설비

설계변경 내용 및 이유 주요 장비 선정

㉧ 변경 내용 중앙냉난방 방식 => 개별냉난방 방식 ( 증 기 B+ 흡 수 식 냉 동 기 ) (GHP)

㉧ 주열원 장비 GHP : 실외기 84 대 / 실내기 367대 ( 고 정 압 덕 트 형 40 대 : 지하층중량실험실용 ) ㉧ 보조열원 장치 - 화장실 난방 : 전기방열기

㉧ 변경 이유 ․ 대학원 연구동 건물의 특성 고려 - 24시간 운전 필요 - 개별 사용 다수 예상 ․ 쾌적한 실내환경의 확보 ․ 에너지절감 ․ 운전관리의 효율성 등을 고려

* GHP/EHP 성능 및 경제성 검토 실시 * 화장실 난방 방식 경제성 검토 실시


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4-Way Type

고정압 덕트형

폐열회수 환기장치

공조 기본 방향 변경 특기 사항

CAV + FCU ⇒ GHP 개별냉난방 + 자연환기 ( 열원방식 변경에 따른 공조방식 변경 )

- GHP 용 기류 순환팬을 설치 : 실면적이 다소 넓은 대학원 실험실- 고정압 덕트형 실내기와 폐열회수 환기장치를 설치 : 지하층의 중량실험실- HEPA Filter Unit 추가설치 : 청정실

( 나 ) 공조설비


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4.2 안산테크노 파크

건축개요

(1) 건 물 명 : 안산 테크노 파크

(2) 위 치 : 한양대학교 안산 캠퍼스 내

(3) 층 수 : 지하 1 층 , 지상 12층

(4) 연 면 적 : 39,998.25 ㎡ (12,120평 )

(5) 동별개요

① 신기술창업․기술고도화센터 :

22,950m2(B1/11F)

② 지원편의시설 : 9,661m2 (B1/4F)

③ 임대공장 : 5,837m2 (4F)

④ 파일롯플랜트 : 1,550m2 (1F)


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4.2 안산 테크노 파크(1) 열원설비의 선정 ( 가 ) 열원설비 선정을 위한 검토

열원설비 선정을 위한 고려 열원설비 대안 선정

① 건물특성상 야간냉방부하 50% 이상 확보필요 ② 설계당시시 지역난방 , 도시가스 배관 미설치 ( 지역난방공급가능 ) ③ 지역난방 사용시 도시가스는 공급 불가 통보 ④ 발주처 ( 안산시 ) 지역난방 사용 권장 ( 발주처 지역난방공사의 50% 지분 ) ⑤ 심의위원의 빙축열 사용의 적극 권장

① 지역난방 + 중온수흡수식냉동기 ( 냉온수기 적용 가능 ) ② 흡수식냉온수기 방식 ③ 빙축열 + 증기보일러방식 ( 빙축열 부분적용 가능 ) => 경제성 , 건물이용특성 , 도시가스 , 유지관리성 , 기타 사업성 고려

( 나 ) 열원설비 선정

구 분 장비형식 및 용량 특기사항

- 흡수식냉온수기 400 URRT x 3대- 직교류형 냉각탑

- 건물 냉난방 주열원 (AHU + FCU)- 대안의 LCC 분석- 대안의 일반 특성 분석

- 콘 덴 싱 증기보일러 2.0Ton/h x 2대

- 임대공장동 , 파일롯 플랜트 난방- 화장실 난방- 급탕용

주열원

보조열원


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4.2 안산 테크노 파크

( 다 ) 열원설비 대안의 일반 특성 비교

구분 제 1 안 : 지역난방 + 중온수 흡수식 냉동기 2 안 : 흡수식 냉온수기 3 안 : 증기보일러 +

빙축열 시스템

주요장비 중온수 흡수식 냉동기 , 냉 각 탑 , 열 교 환 기 , 증기보일러

냉 온 수 기 , 냉 각 탑 , 증기보일러

저온냉동기 , 냉각탑 ,빙축열시스템 , 증기보일러

주요열원 지역난방 도시가스 도시가스 + 전력( 주중 / 심야 )

장점

- 주 보일러 설치가 필요 없음 - 설치공간 다소 적음 - 수변전 용량 적음

- 시스템 단순 - 설치공간 적음 - 수변전 용량 적음 - 초기투자비 저렴 - 운전비 비교적 저렴 - 소음 . 진동 적음

- 운전비 가장 저렴 - 주간 전력사용량 절감 - 냉동기 용량 감소 - 부하변동 적응성 양호 - 정전시 일정시간 냉방가능

단점

- 초기투자비 증대 ( 지역난방분담금 ) - 냉동기 효율저하 - 지역난방 공급 중단시 전체 냉난방 불가

- 냉동기 성적계수 낮음 - 사계절 가동으로 장비 수명이 다소 짧음 - 온수공급 온도차가 타 시스템에 비해 적음

- 초기투자비 증대 - 시스템구성 , 자동제어 복잡 - 기계실 면적 증대 - 심야 상주 관리원 필요

초기투자비 - 고가 : 130% ( 지역난방분담금 4 억 9 천 )

- 가장저렴 : 100% - 고가 : 130% ( 추가면적 공사비 고려 )

연간운전비 - 고가 : 150% - 중간 : 100% - 저렴 : 86%

선정 - 초기투자비 및 유지관리 비용이 적게들며 , 시스템이 단순하여 유지관리가 용이하며 , 기계실 면적 축소가 가능하여 냉온수기 방식을 선정함


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4.2 안산 테크노 파크

( 라 ) 열원설비 대안의 경제성 검토

구분 지역난방방식( 중온수흡수식 )

냉온수기방식 빙축열시스템 60% 도입

초 기투자비

1,273,873,000(130.2%)

978,421,000(100.0%)

1,272,302,000(130.0%)

연 간운전비

229,599,000(150.7%)

152,402,000(100.0%)

131,701,000(86.4%)

LCC비 용

5,416,127,000(129.9%)

4,169,412,000(100.0%)

4,237,227,00(106.2%)

LCC (30 )열원장비 비용분석 년 현가

-

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

지역난방 냉온수기 부분빙축열

()

금액백만

원

* LCC 비용은 30 년 현가 기준으로 Discount Factor 로 고려

(2) 기본 공조방식의 결정 : 신기술창업센터의 공조계획 및 운전계획제약조건 공조계획 및 운영계획

- 테크노파크의 가장 중요 시설 ( 면적의 대부분 차지 ) - 쾌적한 환경 유지필요 - 24시간 공조 필요 - 운전비용을 최소화 요구

- 기본 공조방식은 일반적인 사무소 건물에 사용하는 AHU + FCU 방식 선정 => 주간 AHU + FCU 운전 / 야간 FCU만 운전 - 공조기는 최소 make-up 공조만 담당 (3.0 ACH 기준 ) - 실의 대부분 부하 FCU 담당 - 실별온도조절을 위해 실별 온도센서와 FCU fan 연동 - 에너지절감을 위해 실내 전등스위치와 FCU fan 연동


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( 가 ) 법규조항 - 신재생에너지개발및이용․보급촉진법시행령 제 16 조 ( 대통령령제 18344 호 / 2004.3.29 시행 )

( 나 ) 주요내용 검토 1) 대 상 : 국가기관 , 지자체 , 투자․출자․출연기관 , 특별법인 등 공공 기관 중 건축 연면적 3 천㎡ 이상의 건축물

2) 투자기준 : 건축공사비의 5% 이상을 신재생에너지에 투자하여야 함

* 건축공사비 산정기준 및 방법 : 산자부고시 제 2004-47 호 : 건교부 고시의 표준건축비에 용도 및 면적에 따른 보정계수 적용 * 표준건축비 : 2004 년 1,270,000 원 /m2 ( 건설교통부 고시 제 2003-316 호 )

3) 신재생에너지설비 ( 신재생에너지법 시행규칙 ) : 태양열 ( 냉난방․온수 ), 태양광 ( 전기 ), 풍력 ( 전기 ), 지열 ( 냉난방 ), 수소․연료전지 ( 전기 ), 바이오 및 폐기물에너지 ( 열․전기 ) 등

(1) 관련법규의 검토


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(2) 금천구청 신재생 에너지 이용

( 가 ) 건축개요

① 건 물 명 : 금천구청 종합청사

② 대지위치 : 서울시 금천구 시흥동 113번지 외

③ 대지면적 : 17,200m2 (5,203평 )

④ 연 면 적 : 39,075m2 (11,840평 )

⑤ 규 모 : 지하 2 층 / 지상 12층

⑥ 구 조 : SRC + 철골조

⑦ 주요시설 : 구청사 , 구의회 , 보건소 ,

구민회관


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4.3 신재생에너지 도입의 검토( 나 ) 열원설비 기본계획

기본방향 냉난방 주열원 신재생 에너지

∙ 운 전 비 적 극 절 감 및 환경친화적 시스템 채택

∙ 신재생에너지 적용 및 운전비절감 : 축열식 지열 히트펌프

∙ 주 열 원 - 빙축열 + 증기보일러 - 기저부하 담당 /전체 부하 60%

∙ 신재생에너지 - 지 열 냉 난 방 : 전 체 부 하 30% - 태양열급탕 : 공급수 1차가열

∙ 보조열원 - EHP 개별냉난방 - 항온항습기 설치

∙ 빙축열 방식 ∙ 저온터보냉동기

: 350 USRT x 2 대

∙ 축열조 : 8,000 USRT

ㆍ h

∙ 스크럼증기보일러 ∙ 2.0 Ton/h x 4 대

∙ 최대담당부하 : 400 USRT ∙ Heat Pump : 100 USRTx 2∙ 지 열 열 교 환 기 : 375 Mcal/hx 2

냉난방 보조열원

∙ EHP : 실별 필요 용량 ∙ 항온항습기 : 실별 필요 용량

* 총부하량 ( 개별냉난방제외 ) : 냉방부하 1,138USRT / 난방부하 2,818,660kcal/h(5.25 Ton/h)


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( 다 ) 법적 사용금액의 산정

- 건축연면적 ( 주차장 면적 제외 ) : 31,285.1 m2

- 표준 건축비를 기준한 건축공사비 = (1,321,000 원 /m2 x 0.7) x 5,000 m2 + (1,321,000 원 /m2 x 0.7 x 0.8) x 5,000 m2

+ (1,321,000 원 / m2 x 0.7 x 0.6) x 21,285.1 m2

= 20,131,699,182 원 * 설계 공모시 총공사비 : 63,056,000 천원 (VAT 포함 , 5,325 천원 /평 )

- 신재생에너지 설비 의무화 관련 공사비 ( 표준건축비의 5%)

= 1,006,584,959 원 (85,016.62 원 /평 )


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* 지열 히트펌프의 도입 검토

시스템 개요 지열히트펌프 시스템 개념도

∙ 기본방식 : 지열 이용 Heat Pump 냉난방방식

∙ 담당 부하 : 시스템 특성상 24 시간 운전 가능 - 주간 : 건물 전체부하의 15% 담당 - 야간 : 종합관제센터 , 상황실 등 부하 전담

∙ 최대부하량 - 냉방부하 : 200 USRT - 난방부하 : 557 Mcal/h

∙ 주요장비 사양 - Heat Pump : 50 USRT x 4 대 - 2 차 열교환기 : 30 USRT x 8 대

검토결과( 적용문제점 )

- 신재생에너지의 의무 적용시 다른 대안이 없음 : 주 신재생에너지로 선정- 일반 열원설비와 입출구온도 차이 발생에 따른 계통 연결 문제 : 난방 최고 가능 온도 55℃ ( 일반 온열원 80℃ 까지도 가능 )

- 신재생에너지와 주열원과의 계통 연결 /분리 설치 등 기본 방식 - 지열히트펌프 시스템의 전력사용비용에 따른 경제성 문제


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* 태양광 가로등의 도입 검토

시스템 개요 태양광 가로등 이미지

∙ 광장 야간조명 및 가로 조명에 적용 ∙ 유도등 소등제어 ∙ 사양 ( 예 )

- Module : 200Wp(50x4)

- Solar Gel-Battery :

340Ah(85x4)

- Lamp(SET) : 삼파장 55W

- Inverter : 12V/220V

(200W)

- 높 이 : 5~7M

- 사용시간 : 10 시간 / 1 일 - 부조일수 : 3 일

검토 결과- 경제성이 전혀 없어 본 설계시 제외예정 ( 가로등 전력 요금 매우 저렴 )

- 주민 홍보용으로 설치 검토


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* 태양열 급탕의 도입 검토

시스템 개요 태양열 급탕설비 시스템 개념도

∙ 건물 옥상에 고효율 집열판 설치 ,

자연에너지의 적극활용

∙ 급탕 보급수의 1 차 가열용 적용으로 에너지 절감효과 기대

∙ 용량선정 : 직원식당 주방 급탕용 1 일 급탕부하량 ( 약 350Mcal/ 일 ) 의 80%

담당 1 Module(1.98m2) 1 일 3,288kcal 축열

검토결과

- 경제성이 전혀 없음 ( 단순투자비 회수기간 약 30 년으로 산정됨 )

- 주민 홍보용으로 최소 설치 검토

- 최종 70Module 설치 결정 (80% 담당 기준시 85Module 필요 /

설치면적 고려 )

열교환기열매체순환펌프

SOLAR COLLECTOR

온 수순환펌프팽창탱크 급 수

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기존열원

온수공급

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전원

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