DOI QR코드

DOI QR Code

Optimal Control Strategies for Energy Saving of Central Cooling System with Outdoor Air Temperature Changes

외기온도 변화특성을 고려한 중앙냉방시스템의 에너지 절감 최적제어에 관한 연구

  • Park, Ki-Tae (Department of Building Equipment & System Engineering, Graduate School of Gachon University) ;
  • Ahn, Byung-Cheon (Department of Mechanical Engineering, Gachon University)
  • 박기태 (가천대학교 건축설비공학과 대학원) ;
  • 안병천 (가천대학교 기계공학과)
  • Received : 2015.04.29
  • Accepted : 2015.06.11
  • Published : 2015.06.30

Abstract

In this study, the optimal control method for minimizing of energy consumption for central cooling system with proper occupant comfort level is researched by simulation. The optimal control method is that the optimal set temperatures such as the condenser water temperature, supply air temperature, and chilled water temperature with environment variable change such as outdoor air dry-bulb and wet-bulb temperatures are obtained by suggested optimal control algorithm with maximum and part building load. The TRNSYS program is used for system modeling and the control performances with the suggested optimal control method are compared with the existing control method of fixed set points. The suggested optimal control method shows better responses in energy consumption in comparison with existing control ones.

본 연구는 외기의 변화에 대해 쾌적성을 유지함과 동시에 열원 및 공조설비의 총 전력소비량을 최소화할 수 있는 최적 제어방법에 대한 시뮬레이션 연구를 수행하였다. 최적제어방법은 외기 건구 및 습구온도 등의 환경변수가 변할 경우 냉각수온도, 급기온도, 냉수온도 등의 제어변수 최적 설정값들이 결정되도록 함으로써 환경 변화에 따라 최대 및 부분부하운전을 적절히 수행하도록 한 것이다. TRNSYS 프로그램을 이용하여 시스템을 모델링하였으며, 본 연구에서 제시한 최적제어방법과 고정 설정값으로 운전한 기존의 방식의 제어성능을 비교 분석하였다. 연구결과로는 본 연구에서 제시한 최적제어방법이 기존 운전방식에 비해 에너지 절감 성능이 양호함을 알 수 있었다.

Keywords

References

  1. J.W.Hwang and B.C.Ahn, "Experimental Study on Optimal Operation Strategies for Energy Saving in Building Central Cooling system", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vo1.14, No.9, pp4610-4615, 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2013.14.9.4610
  2. S.D.Kim and J.Lee, "Recommended Practice for a Reasonable Design Demand Factor and Analysis of Power Consumption Characteristics by Loads in Office Building", Journal of the Korean Institute and Electrical Installation Engineers, Vol. 19, No.3, pp. 111-118, 2005. DOI: http://dx.doi.org/10.5207/JIEIE.2005.19.3.111
  3. B.C.Ahn and J.W.Mitchell, "Optimal control development for chilled water plants using a quadratic representation", Energy and Buildings 33 No. 4, pp.371-378, 2001. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0378-7788(00)00119-5
  4. J.E.Braun, S.A.Klein, W.A.Beckman, J.W.Mitchell "Methodologies for optimal control of chilled water systems without storage, ASHRAE Transactions 95 (1), pp. 652-662, 1989.
  5. Minitab Inc., MINITAB User's Guide Release 16, 2013.