건물에너지 상세해석을 위한 VRF 시스템 에어컨의 TRNSYS 시뮬레이션 방법

초록

본 연구에서는 TRNSYS를 활용하여 일반적인 아파트에서 설치되는 시스템 에어컨의 실내기 조합비 및 부분 부하에 따른 실제 냉방 제어를 정상상태 on/off 제어 상황으로 묘사하는 방법론을 제시하였다. 실제 VRF의 제어알고리즘 및 세부 컴포넌트 모델을 모델링하기에는 기기별 특성을 모두 고려한 복잡한 모델링이 요구되므로, 제조사에서 제공하는 성능데이터를 활용한 모델링 방법을 채택하였다. 제안한 모델링 방법과 이를 적용한 시뮬레이션을 통해 도출된 주요 결과는 다음과 같다. (1) 제조사가 제공하는 에어컨 모델의 performance data set을 통해 온․습도 환경에 따른 냉방 능력 및 소비 전력의 변화가 TRNSYS 시뮬레이션에서 활용될 수 있도록 데이터를 변환 및 확장하였다. 이를 통해 실내 온습도 제어 결과를 상세하게 반영할 수 있었다. (2) 시뮬레이션에서 설정한 계산 시간 간격이 늘어날수록 제어 시 설정 온도를 벗어나는 폭이 늘어났으며, 에어컨의 소비 전력은 실제 계산 시간 간격이 작은 케이스를 반영하지 못하였다. 실제 비례식 제어를 On/off 제어로 치환할 경우 냉방기기의 용량 및 실의 크기를 고려한 부하에 따른 적절한 시간 간격의 설정이 필요하다. (3) 단열 성능이 향상함에 따라 냉방 부하가 과거와 비교하면 상당히 줄었기 때문에(9-10) 냉방 용량이 과대 설계되었을 수 있으며, 제안한 상세 모델은 다양한 조건에서의 정밀한 용량 설계 목적으로 활용할 수 있다. (4) 사용된 성능데이터는 설정 온도가 유지된 상태에서 조합비별 에너지 소비량을 측정한 것으로, 순간적인 부하 증감이나 설정 온도와의 이격이 큰 경우 실제 적용되는 조합비는 내부 제어에 의해 별도로 결정될 수 있을 것으로 판단한다. 즉, 실별 반응속도가 중요한 프로젝트의 경우 이를 추가로 고려해야 한다.

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