배전 시스템의 에너지 절약

학습 목표:

엔지니어와 건물 소유주는 에너지 효율 투자에 대한 경제적 의사 결정 기준으로 투자 회수 기간과 투자 수익에 중점을 두는 경우가 많습니다. 이러한 에너지 효율성 개선은 일반적으로 에너지 효율적인 조명(예: LED), 가변 주파수 드라이브(VFD) 사용 또는 NEMA(National Electrical Manufacturer Association) 프리미엄 모터 사용을 중심으로 이루어집니다. 그러나 건물 시스템, 특히 배전 시스템에 대한 투자 결정을 내리는 데 더 정확하고 효과적인 다른 매개변수가 있습니다.

에너지 효율성과 관련된 규정 및 표준은 새 건물의 설계 및 기존 건물의 개조에 필요한 최소 에너지 효율성 요구 사항을 설정합니다. 그러나 코드는 기계 및 조명 시스템의 효율성에 맞춰져 있습니다. 배전 시스템의 설계에 대한 에너지 효율 측정을 설정하기 위해 이러한 코드에는 많은 정보가 제공되지 않고 배전 시스템이 제공하는 시스템만 제공됩니다. 이러한 코드와 표준에는 다음이 포함됩니다.

에너지 코드의 채택과 각 주에서 사용되는 에너지 코드는 크게 다릅니다.

ASHRAE 90.1에는 전원에 관한 장(8장)이 포함되어 있습니다. 표준에는 변압기가 2005년 에너지 정책법(EPAct)을 충족해야 한다는 요구 사항이 포함되어 있지만 배전 시스템의 다른 측면에 대해서는 논의하지 않습니다.

또한 이 표준에서는 전압 강하가 피더의 경우 2%, 분기 회로의 경우 3%를 초과하지 않아야 한다고 규정합니다(8.4.1장). ASHRAE 90.1은 210.19조에 포함된 FPN(미세점 참고 사항) 섹션에 설명된 NFPA 70: NEC(National Electrical Code) 전압 강하 권장 사항보다 더 엄격하지는 않지만 ASHRAE 90.1은 표준을 충족하기 위한 요구 사항으로 전압 강하를 설정합니다. NEC FPN에서는 최대 5%의 전압 강하를 권장하며 피더는 3%를 초과하지 않아야 합니다. 이는 FPN이므로 코드 요구 사항이 아닙니다. 그러나 에너지 효율적인 배전 시스템을 설계하려면 전압 강하를 고려하는 것이 중요합니다. 전압 강하는 유도 부하의 저전압 조건으로 인해 장비의 과열과 수명 단축을 초래할 수 있습니다. 과도한 열로 인해 냉각 공간에 대한 추가 HVAC 요구 사항이 필요합니다. 또한 전압 강하는 조명에 전력이 완전히 공급되지 않고 케이블에 손실이 발생하여 조명 부하의 비효율성을 초래합니다. 케이블 크기가 증가하면 소스에서 추가 전력을 공급하지 않고도 조명 출력을 높일 수 있습니다.

8장의 나머지 부분에서는 제출물(작업장 도면)과 용기 관리에 대해 논의합니다. 표준의 나머지 부분은 주로 에너지 효율성을 달성하기 위한 기계 장비 및 건물 조치와 관련됩니다. 그러나 조명(9장) 및 모터(10장)를 포함한 전기 설계의 일부 측면을 다루고 있습니다. 이 기사에서는 VFD를 제외하고 조명이나 모터에 대해 논의하지 않습니다.

콘센트의 자동 제어는 ASHRAE 90.1-2010에 포함되어 있으며 표준에서 논쟁거리가 되어 왔습니다. 자동 콘센트 제어는 상업용 및 주거용 애플리케이션에서 에너지 소비를 줄이기 어려운 항목인 플러그 부하에 추가적인 에너지 효율성을 제공하지만 소유자에게 적절한 애플리케이션과 이점에 대한 교육도 필요합니다.

ASHRAE 90.1과 유사하게 IECC에 설명된 에너지 효율성 측정은 주로 건물 측정 및 기계 장비와 관련됩니다. 이 규정에서는 전력 밀도 및 제어(4장)에 대한 조명 요구 사항을 논의하지만 ASHRAE와 달리 배전 시스템 에너지 효율 설계 최소값을 설정하지 않습니다. 예를 들어, 매사추세츠 스트레치 에너지 규정은 2009 IECC를 기반으로 합니다. 그러나 요구 사항을 충족하려면 설계자는 상업용(중형 또는 대형) 건물에 대해 기본 IECC 표준을 20% 초과하거나 점진적인 개선을 제공해야 합니다. HVAC 효율성 향상, 현장 발전 또는 조명 전력 밀도 추가 감소를 포함하는 코드에서 사용 가능한 세 가지 옵션 중 두 가지를 선택하여 (중형) 건물에 대한 기본 IECC 표준을 충족합니다.