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열회수를 통한 냉난방 적용 시 시스템 효율 분석

시스템의 일일 사용전력량은 Table 4.9의 급속운전시스템 운전 소비전력량 에 일일 운전횟수인 19회를 곱하여 계산하였으며 그 결과 310.14 ㎾h를 사용 하며 열량으로 환산하면 1,116,704.97 kJ을 사용하는 것으로 나타났다.

일반적으로 냉동공조분야에서 냉난방기의 성능을 평가하는 방법으로 에너지 효율을 표시하는 단위인 에너지 효율비(Energy Efficiency Ratio, EER)와 성능 계수(COP)를 사용하고 있으며, EER은 식 (5.4)로 나타낸다. 성능계수와 에너지 효율비는 단위의 차이를 제외하고는 근본적인 의미는 동일하다[51][52].



비전력

 냉방능력



(5.4)

냉방시스템으로 동결폐수농축처리장치의 냉방효율( )을 성능계수와 식 (5.4) 에너지 효율비를 고려하여 일일 사용되는 입력 열량에 대한 일일 얻어지는 이 용 가능한 냉방열로 정의하면 식 (5.5)로 나타낼 수 있다.

 



(5.5)

여기서, 는 일일처리량에서 얻을 수 있는 냉열, 은 일일 사용열량이다.

 1,248,445.14 kJ

 1,116,704.97 kJ

계산 결과 동결폐수농축처리시스템의 냉방효율은 약 1.12로 낮게 나타났다.

이는 공급되는 열량 중 많은 양이 초기빙층 제빙 시 청수 냉각과 폐수 처리과 정에서 폐수를 동결온도까지 냉각하는데 이용되고 있고 또, 일부는 단기운전 하는 펌프 동력으로 이용되기 때문이다. 결국 실제 냉방에 이용 가능한 냉열 로 회수되는 얼음의 제빙에 사용되는 열량이 작아지기 때문이다.

5.4.2 난방 적용 시 시스템 효율

난방에 적용되는 열원은 냉동부의 응축기에서 얻어진다. 응축기를 온브라인 탱크 내부에 설치하여 응축기로부터 전달되는 열로 온브라인을 가열하여 축열 하는 방식이다. 탱크 내장형 응축기는 온열을 회수하는데 손실을 최소화할 수 있으며, 난방부하에 연동되어 온열을 조절, 공급할 수 있어 유리한 점이 있다.

온브라인은 탱크에서 50 ℃까지 가열된 후 온브라인냉각기(warm brain cooler)에서 난방 열매체와 열교환 후 45 ℃ 까지 냉각되는 것으로 하였다. 이 때 회수되는 열량은 Fig 4.3 모델링의 해석결과 164,248.16 kJ/h로 계산되었다.

일회 운전 시 냉동부가 작동하는 과정은 초기빙층 제빙과 폐수 농축 본 처리 과정으로 회당 냉동부의 운전시간은 64.3분을 운전하게 된다. 따라서 일일 운 전횟수 19회에 이용 가능한 난방열량은 3,344,366.44 kJ이 된다. 시스템의 일일 사용 전력량은 Table 4.9의 급속운전시스템 회당 운전 소비전력량에 일일 운 전횟수인 19회를 곱하여 계산하였으며 그 결과 310.14 ㎾h로 열량으로 환산하 면 1,116,704.97 kJ을 사용하는 것으로 나타났다.

동결농축폐수처리시스템의 난방효율( )을 위의 식 (5.5)를 고려하여 일일 사 용되는 입력에너지에 대한 일일 얻어지는 이용 가능한 난방열로 정의하면 식 (5.6)으로 나타낼 수 있다.



(5.6)

여기서, 는 일일 운전에서 얻을 수 있는 난방열,

3,344,366.44 kJ

 1,116,704.97 kJ

계산 결과 동결폐수농축처리시스템의 난방효율은 약 2.99로 계산되어, 냉방 효율보다 높은 것을 알 수 있었다. 이는 발생되는 온열이 모두 난방에 이용되 기 때문으로 판단된다.