건물의 에너지 효율화, 건물의 온도 감시 및 온도 관리, 건물의 외부 환경이나 내부 환경의 개선을 도모하기 위한 설비 시스템 운영 계획과 에너지 효율화를 위한 대표적인 설비 시스템 소개

효율적인 에너지 관리

1. 서론

건물의 에너지 효율을 높이기 위한 설비 시스템을 운용하는 것으로 에너지 절약이나 효율적인 건물의 운영을 실시하는 것과 동시에, 건물 외기온·실내 온도를 모니터링해 온도 관리나 건물 외·내 환경의 개선을 도모해, 에너지 효율을 향상해야 합니다. 실시간. 이 기사에서는 대표적인 장비 시스템을 소개하고 싶습니다. 꼭 유의해 주시고, 건물의 에너지를 효율적으로 관리해 주시기를 바랍니다.

 

2. 건물의 에너지 효율을 높이기 위한 설비 시스템 운용 계획

1) 노후화된 시설의 개선

건물 내의 냉난방, 조명, 전기 등 노후화된 설비 시스템을 갱신함으로써 에너지 효율을 향상하거나, 단열재나 창, 이중벽 등 건물의 외피(외장)를 개선함으로써 에너지 손실을 최소한으로 억제하는 것이 효과적입니다.

2) Building Energy Management System (BEMS)는 건물의 에너지 효율을 향상하는 중요한 시스템입니다. BEMS를 세우면 다음 기능을 수행할 수 있습니다.

· 실시간 에너지 사용량 모니터링 및 분석

BEMS는 건물 내 전력, 가스, 수도 등 에너지 사용량을 실시간으로 모니터링하고 분석할 수 있습니다. 이것은 에너지 사용 패턴을 이해하고 비효율성을 확인하는 데 도움이 됩니다. 또한 실시간 데이터를 기반으로 에너지 사용량을 최적화하는 데 도움이 됩니다.

· 장비의 자동 제어로 에너지 최적화

BEMS는 건물 내의 다양한 설비를 자동 제어하여 에너지를 최적화합니다. 예를 들어 조명, 난방, 냉방, 환기 시스템을 모니터링하고 실시간으로 효율적으로 제어하여 에너지 소비를 최소화할 수 있습니다.

· 사용자에게 맞는 에너지 절약 서비스 제공

BEMS는 사용자의 요구에 맞는 맞춤형 에너지 절약 서비스를 제공할 수 있습니다. 예를 들어 건물의 특정 지역이나 시간에 에너지를 효율적으로 사용하는 방법을 제안하고 에너지 사용에 대한 피드백을 제공하여 에너지 절약을 실현할 수 있습니다.

3) 에너지 절약 인증 제도의 활용

신축 건물에 대해서는 에너지 절약 성능 인정을 취득해, 기존 건물에 대해서는 에너지 진단에 의해 개선책을 도출합니다.

4) 지속적인 모니터링 및 관리

에너지 사용량이나 설비 가동 상황 등을 지속해서 감시하고, 문제가 발생한 경우에는 신속한 대응과 개선책이 가능합니다.

 

3. 건물 내외의 온도를 감시하는 방법

1) 건물 외기온의 감시

· 열화상 카메라 사용

열화상 카메라를 사용하면 건물 외벽의 온도 분포를 확인할 수 있습니다. 이를 통해 단열 성능 저하 및 열교 등 건물 외벽의 문제를 사전에 발견할 수 있습니다.

2) 건물 내의 온도 감시

· 실내 온도 센서 설치

온도 센서를 건물의 주요 공간에 설치하여 실내 온도 변화를 실시간으로 모니터링할 수 있습니다. 이렇게 하면 HVAC 시스템의 효율성을 이해하고 개선하는 방법을 제안하는 데 도움이 됩니다.

3) 온도 차를 이용

건물 내외의 온도 차를 10℃ 이상 유지하는 것이 효과적입니다. 실내 온도가 실외보다 높은 상태가 지속되면 열화상 카메라는 건물 외벽 문제를 보다 정확하게 파악할 수 있습니다.

 

4. 건물 내의 온도를 관리하는 다양한 방법

1) 절연 기술의 활용

벽, 지붕, 바닥, 배관 등에 단열재를 설치하여 외부 온도 변화로 인한 내부 온도에 미치는 영향을 최소화합니다.

2) 스마트 윈도 기술 활용

스마트 윈도 기술은 창의 광 투과율을 능동적으로 제어하여 건물 내의 온도와 조명 환경을 최적화할 수 있는 기술입니다. 에너지 효율을 높이고 편안한 실내 환경을 실현합니다.

· 패시브 스마트 윈도

패시브 스마트 윈도는 외부 환경의 변화에 따라 빛의 투과율을 자동으로 조정하는 기술입니다. 태양 센서와 제어 시스템은 방에 들어오는 태양열을 제어하여 냉난방 에너지 소비를 줄입니다.

· 활성 스마트 창

액티브 스마트 윈도는 사용자의 요구에 따라 빛의 투과율을 능동적으로 조정할 수 있는 기술입니다. 전기 신호로 창의 광 투과율을 조정하여 실내조명 환경을 최적화합니다.

· 유기 소재를 기반으로 한 스마트 윈도

최근에는 유기 재료를 이용한 스마트 윈도 기술이 개발되고 있다. 유기 태양전지와 전자식 크롬 막 소자를 조합함으로써 발전과 광 투과율의 제어가 가능한 창을 개발했습니다.

· 스마트 윈도 기술의 장점

실내 온도와 조명 환경을 최적화하여 에너지 절약을 실현하고 쾌적한 실내 환경을 제공합니다. 유기 재료를 기반으로 한 창문은 저온 공정을 사용하여 제조할 수 있습니다.

3) 쿨 루프(지붕) 기술

쿨 루프(지붕) 기술은 건물의 지붕 표면을 고 반사재로 덮음으로써 태양열 흡수를 최소화하는 기술입니다. 건물의 온도 상승을 억제하고 냉방 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.

· 쿨 루프(지붕)의 원리

일반 지붕은 태양열을 흡수하여 실내 온도가 상승하지만 태양열을 반사하여 실내 온도 상승을 억제합니다. 쿨 루프(지붕) 재료는 65% 이상의 높은 반사율을 갖추고 있어 냉각 에너지 사용량을 최대 15% 줄일 수 있습니다.

· 쿨 루프(지붕)의 장점

실내 온도를 낮추면 냉방 에너지를 절약하고 도시 지역의 히트 아일랜드 현상을 완화하여 대기 오염을 줄이고 지붕 방수 도료의 수명을 연장할 수 있습니다.

· 쿨 루프(지붕 ) 기술의 진보

에코 쿨 루프®는 친환경 수계 기술로 개발된 하이브리드 쿨 루프(지붕) 융합 방수 기술입니다. 기존 기술에 비해 온실가스 배출량을 20% 이상 삭감하는 효과가 있다.

· 쿨 루프(지붕) 기술의 한계

겨울에는 실내 난방 에너지 소비가 증가할 수 있습니다. 효과는 지역 기후에 따라 다를 수 있습니다.

4) 실내 온도 감시 및 자동 제어

건물 에너지 관리 시스템(BEMS)을 사용하면 실내 온도를 실시간으로 모니터링하고 냉난방 장비를 자동으로 제어하여 에너지 효율을 최적화할 수 있습니다.

5) 실내 온도 최적화 알고리즘 개발

외부 온도 변화에 기초하여 실내 온도 변화를 시뮬레이션하고 최적의 실내 온도를 유지하기 위한 제어 알고리즘을 개발하는 연구가 진행 중이다.

에너지 효율을 높이기 위한 설비 시스템 개선

5. 건물의 에너지 효율을 높이기 위해 건물 내외 환경 개선

1) 건물의 외부 환경 제어

· 단열 및 창 개선

 - 건물 외벽의 단열 성능을 향상해 열 손실을 최소화합니다.

 - 고성능 창 설치로 냉난방 에너지 절감

· 자연환경 제어 기술의 응용

 - 일사, 자연 환기, 지열 등의 자연 에너지의 활용

 - 건물의 형상, 배치, 공간 구성 등에 의한 자연환경의 컨트롤

2) 건물 내부 환경 관리

· BEMS(빌딩 에너지 경영 시스템) 구축

 - 실시간 에너지 사용량 모니터링 및 최적 제어

 - 센서, 제어기기, 해석 소프트웨어 등으로 구성됩니다.

· 에너지 절약 인증 제도 활용

 - 신축 건물의 에너지 효율 평가 인증 취득

 - 기존 건물에 대해서는, 에너지 진단에 의해 개선책을 도출합니다.

· AI에 의한 자동 제어 기술 도입

 - 실내 환경과 부유 인구 데이터 분석을 통한 최적 제어

 - 에너지 효율과 쾌적성을 양립한 자율주행 시스템

 

6. 건물의 에너지 효율을 높이는 대표적인 설비 시스템

건물의 에너지 효율을 높이기 위해 다양한 설비 시스템 기술이 활용되고 있습니다. 대표적인 기술로는 다음과 같은 것이 있습니다.

1) 고효율 에어컨 시스템

· 고효율 HVAC 시스템 소개

HVAC (난방, 환기, 에어컨) 시스템은 건물의 난방, 냉방 및 환기를 담당하는 중요한 장비입니다. 고효율 HVAC 시스템 기술은 건물의 에너지 효율을 높이는 데 매우 중요합니다.

· 고효율 보일러와 냉동고

기존 보일러나 냉장고보다 에너지 효율이 높은 제품을 사용하고 있습니다. 대표적인 고효율 공조 장비로는 응축수 보일러와 인버터 냉동기가 있습니다. 이를 통해 냉난방 에너지 소비를 최대 30% 이상 줄일 수 있습니다.

· 히트 펌프 기술

히트 펌프는 외기와 지열을 이용하여 냉난방을 실시하는 고효율 시스템입니다. 전기로 구동하기 때문에 기존의 보일러나 냉장고에 비해 에너지 효율이 매우 우수합니다. 공기 히트 펌프와 지열 펌프 등 다양한 열원을 사용할 수 있습니다.

· 지열 냉난방 시스템

일정한 지온을 이용하여 냉난방을 실시하는 환경친화적인 시스템입니다. 지중 열 히트 펌프와 지중 열교환기로 구성되어 일 년 내내 안정된 냉난방이 가능합니다. 기존의 냉난방 시스템에 비해 에너지 소비를 최대 60% 이상 줄일 수 있습니다.

2) 고효율 에어컨

에어컨의 팬, 모터, 열교환기 등을 고효율 제품으로 교체합니다. 인버터 기술을 적용하여 부하 변동에 따라 에너지 소비를 최적화합니다. 배열은 열 회수 환기 장치 등에 의해 회수·재이용할 수 있습니다.

3) 빌딩 에너지 관리 시스템 (BEMS)

센서와 제어를 통해 실시간 에너지 사용량을 모니터링하고 최적화합니다. 에너지 사용 패턴을 분석하고 에너지 절약 설루션을 제공하는 기능 등을 갖추고 있습니다.

4) 에너지 자급자족 건축 기술

건물의 단열 성능을 향상하고 고효율 창을 설치하여 에너지 소비를 최소화합니다. 태양 에너지와 지열 에너지 등의 재생 가능 에너지를 활용하여 에너지 자급률을 높입니다.

5) 스마트 조명 시스템

LED 조명이나 센서에 의한 조명 제어 등에 의해 조명 에너지 소비를 삭감합니다. 사용자 맞춤형 조명 제어 및 자동 디밍과 같은 기능을 제공합니다.

 

7. 결론

건물의 에너지 효율을 높이는 설비 시스템을 구축함으로써 건물의 에너지 효율을 높이고 에너지 비용을 줄일 수 있습니다. 특히 BEMS의 구축과 에너지절약 인증제도의 활용은 중요한 역할을 합니다. 또한 에너지 효율성 구축에는 정부 정책 지원, 기업 기술 개발, 사용자의 관심과 참여가 필요합니다. 이를 통해 지속 가능한 건물 에너지 관리 시스템을 구축할 수 있습니다. 특히 BEMS와 AI 기술의 활용이 중요한 역할을 할 것으로 기대되고 있습니다. 스마트 윈도 기술은 건물의 에너지 효율과 실내 환경 개선에 기여할 수 있는 유망한 기술입니다. 앞으로도 다양한 재료와 제어 기술의 개발에 의해 더욱 발전이 기대됩니다. 또한 건물 외벽의 단열 강화와 고효율 전기 기기의 도입, 폐열 회수 시스템 등 다양한 기술이 활용되고 있습니다. 이러한 설비 시스템 기술은 건물의 에너지 효율 향상과 온실가스 배출량 감소에 기여합니다.