축열 시스템

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축열 시스템

축열(TES, Thermal Energy Storage)기술은 열에너지의 공급과 수요 사이에 나타나는 시간적, 양적, 질적 부하격차를 해소하기 위한 기술이다.

축열시스템은 심야시간대에 전기구동식 냉동기 또는 히트펌프를 이용하여 냉난방용 열 에너지를 생산하고 이를 축열조에 저장하였다가, 주간시간대에 저장된 열에너지를 이용하여 냉난방에 이용하는 설비이다. 

축열시스템은 전기에너지를 저장하였다가 공급하는 배터리(battery)와 같은 기능을 하기 때문에 thermal battery라고 부르기도 한다.

쉽게 예를 들어 설명하면, 낮시간 동안 생산되는 태양열을 밤에 난방으로 활용하기 위해서는 열을 저장해놓을 필요가 있다. 이렇듯 열을 저장하는 기술이 축열기술이다.

축열매체는 주로 물이나 얼음, 상변화물질(PCM)이 이용된다.

1. 축열 기술의 장점
   • 에너지 이용효율을 향상시키는데 기여함
   • 축열시스템은 주간시간대 냉난방용 전력소비를 크게 감소시켜 국가적 전력부하 평준화
   • 설계 시, 공조설비의 용량 축소 가능
   • 공조설비의 정격운전이 가능
     • 공조설비의 수명 연장
     • 공조설비의 효율 향상
     • 공조설비의 에너지 효율 향상
2. 축열 기술의 단점
   • 상당한 규모의 축열조 설치 필요
   • 운전관리 상태에 따라 열적 성능 운전비용이 달라짐

축열시스템은 대용량 2차전지를 이용한 전력부하 평준화보다 기술적·경제적으로 유리할 수 있다. 예를 들어, 지름 3m에 높이 5m인 축열조를 갖는 빙충진률 80%인 빙축열 시스템은, 총괄 COP 3.5인 냉방설비를 이용하여 냉방하는 경우와 비교할 때 약 870 kWh의 전력 저장효과를 나타난다.

목차

 [숨기기] 

• 1 분류
  • 1.1 수축열 시스템
  • 1.2 빙축열 시스템
• 2 주석

분류[편집]

열매체에 따른 분류는 다음과 같다.

수축열 시스템[편집]

수축열 시스템은 물을 이용하여 축열 하는 시스템이다. 

축열매체로서 물은 질량대비 열용량이 크고, 안정적이며, 저렴하고, 냉난방 공조용으로 사용하기에 적합한 작동온도를 가지고 있다. 

1. 수축열 시스템의 장점

   하절기 냉방용으로 사용하던 수축열조를 동절기 난방용으로도 활용할 수 있기 때문에,

   • 수축열조의 활용도가 높음

2. 수축열 시스템의 단점

   수축열 시스템은 현열축열을 주로 하기 때문에,

   • 축열조 부피가 큼
   • 축열조 설치공간에 제약이 있는 도심지에서는 적용하기 어려움

   • 축열조 내 온도성층화 형성에 유의해야 함

빙축열 시스템[편집]

빙축열 시스템은 얼음을 이용하여 축열 하는 시스템이다. 
물이 얼음으로 상변화할 때 필요한 열량을 잠열량이라 부르며, 약 333 kJ/kg이다. 이는 액체상태의 물을 1도 상승할 때 필요한 현열량에 비해 현저히 크다.(수치적으로 표현할 것)

1. 빙축열 시스템의 장점

   잠열축열 시스템이라,

   • 수축열 시스템보다 부피가 작다.

2. 빙축열 시스템의 단점

   빙축열시스템은 얼음을 만들기 위해 낮은온도까지 물의 온도를 낮춰야 하기 때문에,

   • 수축열 시스템의 비해 소비동력이 많고 냉동기 성적계수(COP)은 낮음

   빙축열시스템의 축열조는 대부분 그 내부에 제빙코일이나 캡슐 등이 차있어서,

   • 동절기 난방용 축열조로 겸용하기 힘듦

축방열 방법에 따른 축열 시스템은 다음과 같이 분류한다.

축방열 방법에 따른 축열 시스템

축방열방법				축열매체
대분류	중분류		소분류
수축열 시스템	온도성층형		-	물 수용액
	혼합형
	기타 수축열
빙축열시스템	관외빙착형	내융형	전열관의 종류 및 형태	얼음(물)
		외융형
	캡슐형		캡슐 재질 및 형태
	아이스슬러리형		슬러리 제빙기 종류
	하베스트형		제빙기 종류
	기타 수축열		-
잠열축열시스템	관외빙착형	내융형	전열관의 종류 및 형태	잠열재
		외융형
	캡슐형		캡슐 재질 및 형태	Clathrate
	포접화합물형		-	잠열재
	기타 잠열축열		-	-
기타축열시스템	상기이외		-	-
혼합축열시스템	2가지 이상		-	-

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2014. 10. 27 작성