기후변화에 따라 건축물의 에너지절감이 필수다. 이에 따라 정부를 비롯해 산·관·학·연은 신재생·융복합에너지, 고효율설비시스템, IoT 등을 활용하는 BEMS 기술개발에 매진하고 있다.

그러나 최근 개발되고 있는 BEMS는 건축물에너지절감에 핵심적인 역할을 수행하는 수배관시스템에 대한 고려가 미흡한 실정이다.

중규모 이상 건축물의 냉난방수배관시스템에는 부하의 대응에 따라 합리적으로 유량을 조절하는 복합밸브가 적용돼 최근 급성장하고 있다. 이에 따라 IoT기술을 활용해 BEMS와 연동되는 복합밸브 적용이 필요하다.

최근 하나지엔씨(대표 박동일)는 냉난방수배관시스템에서 압력독립형유량온도조절밸브(PIBCV)인 복합밸브를 BEMS와 연동해 에너지를 절감하는 방안을 제시하고 있다.

수배관 최적운전조건 제시
현재 1만㎡ 이상 건물의 냉난방수배관시스템의 경우 BEMS를 적용하기 위해 공조기·FCU에 유량을 측정할 수 있는 장치를 설치하게 된다.

글로벌 밸브기업 IMI에서 개발한 TA-Slider 복합밸브는 공조기·FCU의 사용유량 측정과 냉·온수의 입·출구 온도를 측정한다. 이후 운전 중인 공조기·FCU 등의 사용열량을 통신망으로 호스트컴퓨터(host computer)와 실시간 소통한다.

이를 통해 최적의 운전조건을 제시할 수 있으며 펌프, AHU, 칠러, 냉각탑과 연동해 최적의 에너지사용을 유도한다. 또한 부분부하 운전 시 에너지사용을 최소화해 제로에너지건축물 구현을 가능케 한다.

IMI-TA가 개발한 TA-Modulator는 ASHRAE에서 추천하는 등가특성(EQM)을 따른다. 수배관 내 압력변동에서 항상 일정유량을 유지하는 압력독립형 제어밸브로 설계유량을 설정해 과유량을 방지한다.

컨트롤밸브 어소리티(Authority) 최소값이 ASHRAE 권고사항인 0.25 이상을 유지하며 열출력의 제어성을 극대화한다. 또한 레인저빌리티(rangeability)를 100% 이상 유지해 냉난방 시 유량차를 극복한다. 이에 따라 4-pipe 배관을 2-pipe 배관으로 변경해 사용할 수 있어 초기 투자비를 줄일 수 있다.

유량흐름이 Linear Flow방식을 따르기 때문에 유량사용범위가 동일한 타사 제품에 비해 경제적 크기로 선정할 수 있어 초기투자비와 펌프동력비를 절감한다.

또한 밸브에 측정 port를 구비해 유량, 차압, 온도, 온도차를 측정할 수 있어 수배관내 고장을 실시간으로 진단한다. 즉 IoT, Cloud 등 ICT 기술을 구사해 BEMS에 가장 적합한 장치를 제공하는 것이다.

또한 TA-Slider Actuator는 △냉난방방식 감지로 바이너리 입력에 의한 시스템전환 △자동 스트로크 조정으로 설계유량 자동계산 △모든 유형의 제어밸브와 호환 △IMI Hydronic 앱 ‘Hy-Tunes’와 Micro-USB Dongle 장착으로 밸브의 상태진단 및 통계작업 등이 가능하다.

이와 같이 ICT와의 연계를 통해 냉난방수배관 시스템의 FCU, 칠드빔, AHU에 TA-Slider를 적용해 중앙제어반 또는 BEMS와 연동할 수 있다.

해외 다수 TA-Slider & BEMS 적용사례를 통해 냉난방수배관시스템의 30~60% 에너지절감을 실현할 수가 있는 것으로 나타났다. 하나지엔씨는 국내에서도 검증절차를 준비해 이를 입증할 방침이다.