Design of an Optimal Operation Scheduler to Maintain Domestic Hot Water Temperature in a Cascade Heat Pump System

본 논문에서는 중고온수 캐스케이드 히트펌프 급탕 시스템에서 급탕 온도 유지를 위한 최적 운영 스케줄러를 제안한다. 기존 건물 내의 급탕 공급은 가스보일러를 사용하는 경우가 대부분이나 가스비 변동과 높은 탄소 배출 문제를 발생시켜 최근에는 전기 소비량이 적고 높은 성능계수를 가지는 히트펌프를 이용한 급탕 시스템이 도입되고 있다. 일반적으로 히트펌프의 출수 온도는 가스 보일러보다 낮기 때문에 급탕 공급을 위해서는 중온수를 생산하고 이를 고온수로 상승시키는 중고온수 캐스케이드 구조가 필요하다. 이러한 구조에서 급탕 부하에 직접 연결되는 고온 축열조의 경우 급탕 부하의 변동성, 고온부 히트펌프 공급열 및 중온 축열조로부터의 입수 온도에 따라 온도 변동성이 커지게 되므로 급탕 부하의 변동성에 적절하게 대응하기 위해서는 고온 축열조에 저장되는 고온수의 온도 변동성을 최소화해야 한다. 따라서 본 논문에서는 급탕 부하의 변동성에 대응하면서 고온 축열조의 급탕 온도를 일정한 범위 내에서 유지할 수 있는 최적 운영 스케줄러 모델을 도출하였으며 시뮬레이션을 통해 제안된 기법의 성능을 검증하였다.