심층수원냉각

Deep water source cooling

심층수원냉각(DWSC) 또는 심층수공기냉각은 자연적으로 차가운 물이 많은 대체를 열제거원으로 사용하는 공정 및 쾌적한 공간 냉각을 위한 공기냉각의 일종이다. 그것은 호수, 해양, 대수층 또는 강 안의 깊은 지역에서 끌어온 섭씨 4도에서 10도의 물을 사용하며, 열 교환기의 한 면을 통해 펌프된다. 열교환기의 반대쪽에는 냉각수가 생성된다.[1]

기본개념

물은 표준 대기압에서 3.98°C(39.16°F)에서 가장 밀도가 높다. 따라서 물은 3.98 °C 이하로 냉각되면 밀도가 감소하여 상승한다. 기온이 3.98℃ 이상으로 올라가면서 수밀도도 낮아져 물이 불어나는 현상이 나타나 여름철 호수가 지표면에서 더 따뜻해지는 이유다. 이 두 가지 효과의 조합은 적도 지역에서 멀리 떨어진 곳에 위치한 대부분의 깊은 수역의 바닥이 일정한 3.98°C임을 의미한다.

에어컨열펌프다. 외부 공기 온도가 건물 내부 온도보다 높은 여름철에는 에어컨이 전기를 사용하여 건물의 시원한 내부로부터 따뜻한 외부 주변으로 열을 전달한다. 이 과정은 전기 에너지를 사용한다.

대부분의 현대적인 상업용 에어컨 시스템은 가정용 에어컨과 달리 열을 외부 공기로 직접 전달하지 않는다. 냉각탑에서 증발해 냉각수의 온도가 습전 온도에 가깝게 낮아지는 증발식 냉각을 활용하면 전체 시스템의 열역학적 효율을 개선할 수 있다. 이 냉각수는 열펌프의 열제거원 역할을 한다.

깊은 호수 수냉은 호수 바닥에서 펌핑된 냉수를 기후 제어 시스템열제거원으로 사용한다. 열제거원이 차가워질수록 열펌프 효율이 향상되기 때문에, 깊은 호수 수냉은 사용 가능한 대형 냉각 시스템의 전기적 수요를 감소시킬 수 있다. 그것은 현대의 지열제거원과 개념은 비슷하지만, 적절한 수원이 주어진다면 일반적으로 건설하는 것이 더 간단하다.

딥레이크 수냉은 주변 습구 온도보다 차가운 차가운 딥레이크 물을 사용해 열역학적 효율을 높일 수 있다. 효율이 높을수록 전력 사용량이 줄어든다. 많은 건물의 경우, 냉방장치의 냉동부분이 일부 환경조건에서 차단될 수 있을 정도로 충분히 냉기가 흐르고 건물 내부열은 호수 물 열제거원으로 직접 전달될 수 있다. 이것은 "자유 냉각"이라고 일컬어지지만, 펌프와 팬이 호수의 물을 순환시키고 공기를 만들기 때문에 실제로는 무료가 아니다.

깊은 호수 물 냉각의 한 가지 더 큰 매력은 총 전력 그리드 부하 중 상당량이 에어컨인 여름 오후와 같이 피크 부하 시간 동안 에너지를 절약한다는 것이다.

이점

심층수원 냉각은 에너지 효율이 매우 높아 기존 냉각기 시스템에 필요한 평균 에너지의 1/10만 있으면 된다.[1] 결과적으로, 그것의 운영 비용도 훨씬 더 낮을 것으로 예상할 수 있다.

환경(흔히 같은 호수나 근처의 강)으로 거부된 물과 열이 자연 순환을 방해하지 않는다면, 에너지원은 매우 국지적이고 완전히 재생 가능하다. 그것은 오존을 고갈시키는 냉매를 사용하지 않는다.

건물의 냉방 수요와 지역 날씨에 따라, 심층 상수원 냉각은 종종 건물의 냉방 수요의 완전한 부분을 충족시켜, 냉방기를 통해 제공되는 기계적인 냉장고에 대한 건물의 의존을 근절시킬 수 있다. 이것은 건물의 전기 수요를 감소시킬 만 아니라, 치명적인 박테리아 레지오넬라 폐렴을 함유할 수 있는 증발 냉각탑에 대한 의존도 증가시킨다. 그러나 건물 운영자는 심층수 냉각이 건물의 냉각 수요를 충족시킬 수 있는 냉각일 동안 휴면 상태에 있는 냉각탑을 재가동하기 전에 올바른 소독 절차를 준수하고 실천해야 한다.

필요성과 수온에 따라 커플 냉난방도 고려할 수 있다. 예를 들어, 열은 먼저 물에서 추출될 수 있고(그것을 차갑게 만든다), 그리고 두 번째로, 같은 물은 냉장 장치로 순환하여 훨씬 더 효과적인 냉간 생산을 위해 사용될 수 있다.

단점들

심층 상수원 냉각은 주변 수량이 크고 깊어야 한다. 3~6°C(37~43°F) 범위에서 물을 얻으려면 일반적으로 현지 조건에 따라 50m(160ft)~70m(230ft)의 깊이가 필요하다.

시스템의 설정은 비싸고 노동 집약적이다. 이 시스템은 또한 그것의 건설과 배치를 위해 많은 양의 원재료를 필요로 한다.

일부 문헌에서는 심층수원 냉각을 "자유 냉각"이라고 부르지만, 마찰력, 분배 배관 및 열교환기의 경미한 손실에 대한 충분한 헤드로 펌프를 작동하기 위해 상당한 에너지(일반적으로 전기적)가 소모된다.

미국의 첫 번째 주요 시스템

코넬 대학교의 호수원 냉방 시스템은 카유가 호수를 열제거원으로 사용하여 캠퍼스의 중앙 냉수 시스템을 운영하고 이타카시 학군에도 냉방을 제공한다.[2] 이 시스템은 2000년 여름부터 운영되어 왔고 5,500만~6,000만 달러의 비용으로 건설되었다. 그것은 14,500톤(51메가와트)의 하중을 냉각시킨다. 이 계통의 흡입관은 길이 3,200m(10,498ft)이며 배관 지름은 1,600mm(63")로 229m(750ft)의 깊이에서 설치돼 3-5C(37-41F) 사이의 수온에 접근할 수 있다. 물은 1,200mm(47인치) 길이의 780m(2,560ft)의 낙하 파이프를 통해 호수로 되돌아간다. 이 프로젝트에 선택된 파이프는 고밀도 폴리프로필렌(HDPE)으로 만들어진 Sclairpipe였다. 추정 절감액은 기존 전기 냉각 시스템 작동에 필요한 화석 연료의 80% 감소다.

캐나다의 첫 번째 시스템

2004년 8월부터 온타리오토론토에 있는 엔웨이브 에너지 주식회사가 심층호수 냉방 시스템을 운영하고 있다.[3] 그것은 온타리오 호수에서 5킬로미터(3.1 mi)를 연장하는 관을 통해 호수로 물을 끌어들이며, 물이 일정한 4°C로 유지되는 83미터(272ft)의 깊이에 도달하는데, 그 위 물의 층으로 보호되는 온타리오 호수의 온도를 열선이라고 한다. 딥레이크 냉각수 냉각 시스템은 토론토 금융지구를 커버하는 통합 지역 냉방 시스템의 일부분으로 냉각력이 5만9000t(207MW)에 이른다. 이 시스템은 현재 4,000,000 평방 피트(3,700,000 m2)의 사무실 공간을 냉각시킬 수 있는 충분한 용량을 가지고 있다.[4]

설치된 심층호 냉각수 취수선은 지름 1600mm(63인치) 길이 15,000m(4만 9,213ft)로, 85m(278ft) 깊이에서 설치돼 3-5C(37-41F)의 수온에 접근할 수 있었다. 선택된 파이프는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지로 만들어진 Sclairpipe였다.

온타리오 호수의 깊은 곳에서 끌어온 물은 상업용 또는 주거용 건물에 설치된 팬 코일 유닛을 통해 직접 순환되지 않는다. 대신, 건물에서 호수 물로 돌아오는 물-글리콜 혼합물로부터 열 에너지를 순이송하기 위해 호수에서 나오는 물은 일련의 폐쇄 루프 열 교환기를 통해 순환된다. 물-글리콜 혼합물은 밀폐 루프 지역 냉각 시스템의 일부로서, 열 교환기가 설치된 중앙 위치에서 잠재적이고 감각적인 공간 냉각을 제공하기 위해 설치된 팬 코일 유닛의 열을 흡수할 수 있는 건물로 펌핑된다.

온타리오 호수의 엔웨이브 계통의 깊은 층에서 뽑아낸 냉수는 일단 열교환 계통을 거쳐서 호수로 직접 되돌아가지 않는다. 대신 도시 정수장에 물을 퍼 올려 처리하고 주거용 및 상업용 사용자에게 분배한다.

해수공조

홍콩의 엑셀시오르 호텔 시스템의 해수 파이프.

이 버전은 해수 냉각이라고도 알려져 있다. 보라보라섬인터컨티넨탈 리조트와 탈라소-스파는 해수공조시스템(SWAC)을 이용해 빌딩을 공기조화한다. 이 시스템은 밀폐 루프 시스템에서 담수를 냉각하는 열교환기를 통해 차가운 바닷물을 통과시켜 이를 실현한다. 이 시원한 담수는 건물로 펌핑되어 직접 냉각하는데 사용되며, 전기로의 전환은 일어나지 않는다. 홍콩엑셀시오르 호텔과[5] 홍콩·상하이은행 본관, 하와이공사의 자연에너지 연구소에도 비슷한 시스템이 설치돼 있다.[6]

1960년대 상업용 냉방 시스템이 부상한 이후 시드니의 Circular Quay와 항만 내의 저명한 건물에서 소금물 냉방 시스템이 사용되어 왔다. 여기에는 유산으로 등재된 AMP '팜 코브' 빌딩(62년 건설)과 시드니 오페라 하우스 등이 포함된다. [7][8]

인터컨티넨탈 리조트는 현재까지 가장 큰 해수 냉방 시스템이다. 비록 몇몇 다른 대형 시스템들이 계획되고 있다.[9] 호놀룰루 해수 에어컨은 호놀룰루 시내의 상업용 및 주거용 부동산에 재생 냉각을 제공하기 위해 해수 에어컨을 사용하는 프로젝트였다.[10] 2020년 12월 19일 호놀룰루 해수 냉방기는 개발을 종료하고 2021년 1월 말까지 가동을 종료한다고 발표했다.[11] 호놀룰루 해수 에어컨은 이베이 설립자 피에르 오미디야르울루포노 이니셔티브가 다수 소유하고 있다.[12]

참고 항목

메모들

  1. ^ a b Burford, Hazen E.; Wiedemann, Les; Joyce, W. S.; McCabe, Robert E. (1995). Deep Water Source Cooling: An Untapped Resource. 10th Annual District Cooling Conference. International District Energy Association. OSTI 272719. Archived from the original on 2012-02-16.CS1 maint: 잘못된 URL(링크)
  2. ^ "Lake Source Cooling". Facilities and Campus Services. Cornell University. Archived from the original on 2020-07-02. Retrieved 2020-07-18.
  3. ^ "A Brief History of Enwave". Enwave. Archived from the original on 2007-12-30.CS1 maint: 잘못된 URL(링크)
  4. ^ "Toronto". Enwave. Archived from the original on 2020-04-06. Retrieved 2020-07-21.
  5. ^ Wong, Yiu-ming (1998). Biofouling treatment of seawater cooling systems in Hong Kong (M.Sc. in Environmental Management thesis). University of Hong Kong. doi:10.5353/th_b4257477.
  6. ^ "Seawater/Lake Water Air Conditioning (SWAC/LWAC)". Ocean Thermal Energy Corporation. Archived from the original on 2020-06-07. Retrieved 2020-07-21.
  7. ^ "AMP Building". Sydney Living Museums. Archived from the original on 2020-06-06. Retrieved 2020-07-21.
  8. ^ "Lend Lease looks to Sydney Harbour for water cooling at Barangaroo". The Fifth Estate. November 20, 2012. Archived from the original on 2020-06-06. Retrieved 2020-07-21.
  9. ^ "The Basics of Seawater Air Conditioning Explained". YouTube. Retrieved 2020-07-21.
  10. ^ Lincoln, Mileka. "$1M local investment in Honolulu Seawater Air Conditioning". Hawaii News Now. Archived from the original on 2020-07-21. Retrieved 2020-07-21.
  11. ^ "Honolulu Seawater Air Conditioning to end development after 15 years". www.bizjournals.com. Retrieved 2020-12-21.
  12. ^ Shimogawa, Duane (March 24, 2015). "Honolulu Seawater A/C project clears federal environmental hurdle". Pacific Business News. Archived from the original on 2015-03-28. Retrieved 2020-07-21.

참조

  • Sudick, Jennifer (January 15, 2008). "New seawater cooling plant in the works". Honolulu Star-Bulletin. 13 (15). Archived from the original on 2008-11-20. Retrieved 2008-04-26.
  • Godvin, Tara (April 7, 2005). "Using Cold Seawater for Air-Conditioning". Long Beach Press-Telegram. Associated Press – via NewsBank.

외부 링크