분산 펌핑: 브레이크에서 발 떼기

상업용 건물의 에너지 사용량을 살펴보면 공간 냉방은 전기를 가장 많이 소비하는 분야 중 하나입니다. 중앙 냉각은 냉수 플랜트가 건물 전체 전기 에너지의 20~30%를 소비할 수 있는 대형 건물에 사용됩니다. 냉각수를 건물 공기조화장치에 분배하려면 펌프가 필요합니다.

현재 가장 일반적인 냉수 설계는 가변 1차 흐름(VPF) 시스템입니다. 이 설계의 간단한 예가 이미지 1에 나와 있습니다. 물은 냉각기를 통해 펌핑되어 건물의 공기 조화 장치로 분배된 다음 펌프로 반환됩니다. 이 설계에서는 펌프 헤드가 냉각기, 배관, 공기 처리 코일, 제어 및 밸런싱 밸브를 통한 마찰 손실을 극복하기에 충분해야 합니다. 가변 속도 펌프의 가장 일반적인 제어 방법은 배관 시스템에 전략적으로 위치한 차압 트랜스미터를 통한 압력 제어입니다. 일정한 차압이 유지되면 각 공기조화기에 적절한 압력과 충분한 유량이 공급됩니다. 공조기의 냉수 흐름 요구량이 냉각기의 최소 흐름 요구 사항보다 낮을 경우 바이패스 밸브를 열어 냉각기를 보호해야 합니다.

VPF 설계가 널리 보급되기 전에는 1차/2차 시스템이 냉수 시스템의 표준이었으며 오늘날에도 여전히 설계 고려 사항입니다. 일정한 1차/가변 2차 시스템의 간단한 예가 이미지 2에 나와 있습니다. 이러한 유형의 설계에는 두 세트의 펌프가 필요합니다. 기본 펌프는 기본 냉각기 루프를 통해 물을 공급합니다. 이러한 펌프는 냉각기를 통한 압력 손실과 함께 파이프, 피팅 및 밸브 손실을 극복할 수 있을 만큼 충분한 헤드만 제공하면 됩니다. 보조 펌프는 펌프 헤드가 배관, 공기 처리기 코일, 제어 및 밸런싱 밸브를 통해 마찰 손실을 극복해야 하는 공기 처리 장치에 물을 분배합니다. VPF 시스템과 마찬가지로 차압 트랜스미터는 충분한 압력을 유지하기 위해 전략적인 위치에 설치되어 각 AHU(공조 장치)에 적절한 흐름을 보장합니다.

VPF와 1차/2차 시스템 모두 제어 및 밸런싱 밸브를 사용하여 각 공기 처리 장치에 대한 적절한 흐름을 보장합니다. 이미지 3은 공기 조화 장치의 일반적인 코일 배관 배열을 보여줍니다. 조절 제어 밸브를 사용하여 일정한 배출 공기 온도(LAT)가 유지됩니다. 환기 및/또는 실외 공기 온도가 증가하면 나가는 공기 온도도 증가하게 되며, 이로 인해 추가 냉각 흐름이 필요하게 되며, 이 경우 제어 밸브가 더 열린 위치로 조절됩니다. 마찬가지로, 환기 및/또는 실외 공기가 감소하면 출구 공기 온도가 감소하고 제어 밸브가 더 닫힌 위치로 조절됩니다.

코일로의 적절한 흐름을 보장하려면 펌프는 코일, 제어 및 밸런스 밸브를 통한 압력 손실을 극복할 수 있을 만큼 충분한 양정을 제공해야 합니다. 흐름이 발생하려면 제어 밸브 전체에 압력 강하가 존재해야 합니다. 완전히 열렸을 때 밸브 전체의 압력 강하가 전체 시스템 수두 손실의 비율만큼 크지 않으면 밸브가 실제로 닫힐 때까지 유체 흐름의 변화가 거의 없습니다. 좋은 제어가 필요한 경우 냉각 코일의 성능에 맞춰 제어 밸브를 선택해야 합니다. 우수한 제어를 보장하기 위한 일반적인 경험 법칙은 설계 유량에서 전체 시스템 압력 강하의 25%~50%가 제어 밸브에 의해 흡수되도록 밸브를 선택하는 것입니다. 제어 밸브의 크기가 작으면 밸브 권한이 양호하고 제어가 양호할 수 있지만 최대 수요 동안 충분한 흐름을 제공하지 못할 수 있으며, 제어 밸브가 너무 크면 제어 성능이 저하될 수 있습니다.

제어 및 밸런싱 밸브와 관련된 문제를 피하는 한 가지 방법은 이를 제거하는 것입니다. 이미지 4는 제어 및 밸런스 밸브를 통합 제어 기능이 있는 스마트 펌프로 교체할 수 있는 방법을 보여줍니다. 이 설계를 사용하면 제어 밸브에 연결되었던 동일한 온도 센서를 이제 펌프에 직접 연결할 수 있습니다. 스마트 가변 속도 펌프는 회전 속도를 조정하여 배출 공기 온도 설정점을 유지할 수 있습니다. 말 그대로 제어 밸브와 동일한 기능을 수행하지만 작동 압력은 훨씬 낮습니다. 체크 밸브는 AHU를 사용하지 않을 경우 공급측으로의 역류를 방지합니다. 이 둘의 차이점에 대한 비유는 제어 및 밸런스 밸브가 자동차의 브레이크를 나타내고 펌프가 가속 페달(가속기)을 나타낸다는 것입니다. 가속기와 브레이크를 모두 적용하는 대신 스마트 펌프는 이 경우 속도나 설정점을 유지하는 데 필요한 가스량만 적용합니다.