ESCO 사업관련 에너지성능 측정 및 검증(M&V)방안 2005. 9. 27 전주대학교 조 성 환

목 차 1. 성능 측정 및 검증의 중요성 2. 국제 성능 측정 및 검증(M&V) 지침서 목 차 1. 성능 측정 및 검증의 중요성 2. 국제 성능 측정 및 검증(M&V) 지침서 3. 국내 성능 측정 및 검증(M&V) 지침서 4. 에너지 절약 프로젝트 보고서 5. 측정 절차 및 측정표 사례 6. 측정 및 검증 프로그램 쉬트

1. 성능측정 및 검증의 중요성 성능 측정 및 검증의 중요성 ···1 1. 성능측정 및 검증의 중요성 성능 측정 및 검증의 중요성 ▶ 가동조건 1 ⇒ 1,051,200 kwh (오차율 : + 52%) ▶ 가동조건 2 ⇒ 919,800 kwh (오차율 : + 33%) ▶ 가동조건 3 ⇒ 788,400 kwh (오차율 : - 14%) ▶ 가동조건 4 ⇒ 525,600 kwh (오차율 : - 24%) 전체 오차율 : + 52% ∼ - 24%

- 1996 : 버전 1 - 1999 : 버전 2 - IPMVP(국제 M&V 규약) 기준 ···1 2. 국제 성능 측정 및 검증(M&V) 지침서 연방 에너지 프로젝트 M&V 지침서(FEMP) - 1996 : 버전 1 - 1999 : 버전 2 - IPMVP(국제 M&V 규약) 기준 북미 에너지 성능측정 및 확인 규약(MEMVP) - 1996. 3 - 미국, 캐나다, 맥시코 국제 에너지 성능측정 및 확인 규약(IPMVP) - MEMVP 기준 - 20여 개국 이상 참가

분류 참여현황 <IPMVP에의 국제적 참여 현황> ···2 <IPMVP에의 국제적 참여 현황> 분류 참여현황 참여국가(기관) 미국(ASHRAE, AWWA, BOMA, NAESCO, DOE, EPA), 브라질(INEF,PCDEE, MME),불가리아(EnEffect),캐나다(CAESCO, NRC), 중국(SETC, BECON, EPRI),체코(SEVEng),인도(TERI), 한국(KEMCO), 일본(MITI), 멕시코(CONAE), 폴란(FEWE),러시아(CENEf),우크라이나(ARENA-ECO), 스웨덴(SNB-TUD), 영국(ACE) 번역서 출간언어 불가리아어, 중국어, 체코어, 한국어, 일본어, 폴란드어, 포르투갈어, 러시아어, 서반아어, 우크라이나어 구성된 위원회 정책위원회, 기술분과위원회, 재정분과위원회, 물분과위원회, 신규건물분과위원회

측정 및 검증 방법 ···3 측정 및 확인 옵션 절약치 계산 방법 (건축비백분율로의) 비용 방안 A : 절약시설의 설치를 보장하기 위한 절약시설변화의 물리적 산정에 초점을 두어 명시한다. 핵심 성능인자(예: 조명 Watt 또는 냉동기 효율)는 현장에서 단기간의 측정으로 결정되고 가동 인자(예: 조명 가동 시간 혹은 냉방 ton/h)는 기존의 기록 자료나 단기간 측정치에 근거하여 약정된다. 성능 인자와 적절한 가동상태가 매년 측정되거나 조사된다. 현장 혹은 단기적인 측정치를 사용한 공학적 계산, 컴퓨터 시뮬레이션 혹은 기록된 자료 측정 자료의 수에 따라 추정 비용 범위는 1%∼5% 방안 B : 절약치는 단기적으로 장비나 시스템 에 대하여 성능계약 전기간 내내 실시되는 연속 측정에 의한다. 성능 및 가동 인자 모두 모니터된다. 계측 자료를 이용한 공학적 계산 측정 시스템수와 유형 및 분석/계측기간에 따라 추정 비용범위는3%∼10% 방안 C : 프로젝트 완결후, 절약치는 당해년도와 기록된 시간별 혹은 월별의 유틸리티 계량기나 부 계량기 자료를 사용하여 “건물전체” 혹은 시설 수준에서 결정된다. 단순 요금고지서 비교로부터 다중변수 회귀분석에 이르는 기법을 이용한 유틸리티 계량기 자료에 대한 분석 요금고지서 분석에서 변수 개수와 복잡도에 따라 추정 비용범위는 1%∼10% 방안 D : 절약치는 시설 구성요소 및 전체시설에 대한 시뮬레이션을 통해 결정된다. 보정된 에너지 시뮬레이션/모델링: 유틸리티 요금고지서 자료 및 최종 사용량 계측 평가되는 시스템수와 복잡도에 따라 예상비용 범위는 3%∼10%

방안 A : 고효율 형광등, 조명제어 등 건물의 외적변화에 크게 종속되지 않는 프로젝트 ···4 측정 방안별 프로젝트 방안 A : 고효율 형광등, 조명제어 등 건물의 외적변화에 크게 종속되지 않는 프로젝트 방안 B : 인버터 채용, 냉동기 및 보일러 등 냉난방 열원기기, 코제네레이션, 공조설비 등 외적 변화에 크게 종속되는 프로젝트 방안 C : 건물의 단열강화, 외피의 개보수 등 직접적으로 측정하기 어려운 프로젝트 방안 D : 설비와 시스템, 건물 전체에 대한 에너지 사용량

3. 국내 M&V 지침서 3-1. 에너지절약 프로젝트의 측정 및 검증 지침서 ···5 3. 국내 M&V 지침서 3-1. 에너지절약 프로젝트의 측정 및 검증 지침서 Ⅰ. 에너지절약성과 배분계약 프로그램 설명 및 개요 1. 지침서 개요 및 용어정의 2. 에너지절약설치 성능 측정 및 검증(M&V) 개요 Ⅱ. 측정 및 검증방법(방안 A, B) 1. 조명 효율화 및 제어 2. 정속 전동기 3. 가변속 전동기 4. 냉동기 5. 빙축열시스템 6. 보일러 8. 범용 가변부하

Ⅲ. 유티리티 청구서에 의한 검증방법(방안 C) ···6 Ⅲ. 유티리티 청구서에 의한 검증방법(방안 C) 1. 회귀모델을 이용한 유틸리티 요금고지서 분석(방안 C) 2. 유틸리티 요금고지서 비교(방안 C) Ⅳ. 컴퓨터 시뮬레이션에 의한 검증방법(방안 D) 1. DOE 등 연간 에너지 해석 프로그램 이용 기준 Ⅴ. 측정 및 검증방법의 소요 비용 1. 측정 및 검증방안 별 개보수 비용의 1-10% 소요

3-2. 분야별 지침서 내용 1) 프로젝트 정의 2) 평가방법의 개관 3) 프로젝트 정의 - 비측정방법 ···7 3-2. 분야별 지침서 내용 1) 프로젝트 정의 2) 평가방법의 개관 - 비측정방법 - 성능측정방법 (장,단기측정) 3) 프로젝트 정의 - 개선전 수요전력 및 전력량 개선방법 - 개선전 설비조사 측정 방법 및 양식 - 개선전 운전시간 - 개선전 수요전력 및 전력량의 조정 - 개선후 수요전력 및 전력량 - 개선후 운전시간 - 수요전력 및 전력 절감량 계산방법

4) 표본선정 방법 5) 에너지 절약시설 개선전, 후의 제출사항 6) 현장특징을 반영한 측정 및 검증계획 - 설치전 설비조사서 ···8 4) 표본선정 방법 5) 에너지 절약시설 개선전, 후의 제출사항 - 설치전 설비조사서 - 에너지절약 계산서 - 전력량 비용 고지서 자료에 관한 문서 - 추정예산서 6) 현장특징을 반영한 측정 및 검증계획 - 접근방법의 개관 - 절감량 계산의 명세서 - 개선전 설비부하의 자료출처 - 현장조사계획의 명세서 - 자료수집방법, 스케줄, 기간, 설비 및 보고양식

4. 에너지 절약 프로젝트의 보고서 4-1. 에너지절약 프로젝트의 설치전(후) 보고서 양식 Ⅰ. 진단결과 요약 ▶ 배경 ···11 4. 에너지 절약 프로젝트의 보고서 4-1. 에너지절약 프로젝트의 설치전(후) 보고서 양식 Ⅰ. 진단결과 요약 ▶ 배경 ▶ 건물/설비 분석 ▶ 복합적인 프로젝트 요약 ▶ 프로젝트 선정 방법론 II. 일반 설비 개요 ▶ 설비 설명 ▶ 건물 설명 ▶ 에너지 분석 방법론 Ⅲ. 기준 년도의 에너지 사용량 및 비용

IV. 에너지 요금 분석 ▶ 전기요금 분석 ▶ 가스요금 분석 V. 에너지절약기법 기술분석 ▶ 고효율 조명등 교체 ···12 IV. 에너지 요금 분석 ▶ 전기요금 분석 ▶ 가스요금 분석 V. 에너지절약기법 기술분석 ▶ 고효율 조명등 교체 ▶ 고효율 모터 교체 ▶ 인버터 제어 ▶ 고효율 보일러 교체 ▶ 고효율 냉동기 교체 ▶ 빙축열시스템 ▶ 열병합시스템 VI. 측정 및 확인 계획

···13 5. 측정절차 및 측정표 사례 각 냉동기의 조사표 및 측정표를 원심식 냉동기, 흡수식 냉동기, 흡수식 냉온수기로 나누어서 기록한다. 1단계 냉동기 성능특성 보고서 양식 (a) 원심식 냉동기

···14 (b) 흡수식 냉동기

···15 (c) 흡수식 냉온수기

각 냉동기에 대한 부분부하별 효율표를 작성한다. ···16 2단계 각 냉동기에 대한 부분부하별 효율표를 작성한다. 냉동기의 부분부하별 효율표

···17 각 냉동기에 대해 부분부하별 에너지 사용량표를 작성한다부분부하에 따른 소비전력 및 효율을 결정하는 방법은 4절에 기술되어 있다. 3단계 방안 A 냉동기의 부분부하별 에너지소비량 냉동기의 에너지사용량 (냉동기 별)

- 장기간 측정된 전기 및 열원의 사용량과 외기온도와의 선형 상관관계식을 도출함. ···18 부분부하별로 측정이 불가능한 경우는 평균 부분부하율을 이용하여 작성 방안 B 냉동기의 에너지(전기, 열원) 소비량 - 1개월 이상의 장기측정을 한 경우에 해당됨. - 장기간 측정된 전기 및 열원의 사용량과 외기온도와의 선형 상관관계식을 도출함.

···19 냉동기의 에너지소비량에 대한 선형회귀 그래프의 예

선형회귀방정식 : Y = C0 ＋ C1*x 여기서 Y : 전기 및 열원에너지 사용량(kWh/day, Nm3/day) ···20 선형회귀방정식 : Y = C0 ＋ C1*x 여기서 Y : 전기 및 열원에너지 사용량(kWh/day, Nm3/day) C0 , C1 : 리그레션 상수 x : 일평균온도(℃) 회귀방정식 년간 에너지사용량

냉동기 부속기기(냉각탑 팬 및 순환펌프 등)의 전력사용량을 작성한다. ···21 냉동기 부속기기(냉각탑 팬 및 순환펌프 등)의 전력사용량을 작성한다. 4단계 방안 A 냉동기 부속기기의 전력사용량

장기적으로 측정된 값에 기초하여 부속기기별 년간 사용전력량 (kWh/yr)을 계산한다. ···22 방안 B 장기적으로 측정된 값에 기초하여 부속기기별 년간 사용전력량 (kWh/yr)을 계산한다. 5단계 냉동기의 에너지사용량을 아래 표에 의거 계산한다. 냉동기의 에너지사용량

- 증발기 부하(kW) = (1/860) × 냉수유량 (kg/h) × 냉수비열(kcal/kg℃) × 냉수 입출구온도차(℃) ···23 냉동기의 에너지사용량 계산식 - 증발기 부하(kW) = (1/860) × 냉수유량 (kg/h) × 냉수비열(kcal/kg℃) × 냉수 입출구온도차(℃) - 에너지소비량(kW) ·원심식 : RMS 전력 측정치 ·흡수식 : 3장 참조 - 냉동기 성적계수(COP) = 증발기부하(kW) / 소비전력(kW) - 냉동기 등급(kW/ton) = 3.516 / COP - 절감량(kW) = 냉방부하(tons) × [냉동기 등급(kW/ton)개선전 - 냉동기 등급(kW/ton)개선후 ] × 가동시간

···24 냉동기 본체의 년간 에너지절감량

냉동기 부속기기(순환펌프 및 냉각탑 팬 등)의 전력절감량 ···25 냉동기 부속기기(순환펌프 및 냉각탑 팬 등)의 전력절감량

···26 6단계 연간 절감금액 및 투자비 회수기간을 계산한다. 냉동기의 년간 에너지 절감금액(냉동기 부속기기 포함)

냉동기의 전력수요 절감금액(부속기기 포함) ···27 냉동기의 전력수요 절감금액(부속기기 포함) 투자비 회수기간 산출

5. 측정 및 검증 Program Sheet 에너지사용량 계산방법을 Excel 쉬트를 이용하여 작성 ···27 5. 측정 및 검증 Program Sheet 측정 및 검증 프로그램 에너지사용량 계산방법을 Excel 쉬트를 이용하여 작성 - 지침서에 따라 측정하고 그 결과를 입력하면 연간 에너지절약량을 용이하게 계산 - 메인화면 구성 · 고효율 조명등 교체 · 고효율 전동기 교체 · 인버터 제어 · 절약형 냉동기 교체 · 빙축열시스템 교체 · 고효율 보일러 교체

···27 측정 및 검증 프로그램 메인화면

···36 Energy Saving • • • • 감사합니다