의정부 을지대학교병원(이하 을지병원)은 2021년 개원 이후 프리미엄 HVAC 적용과 BEMS를 통한 에너지절감 운전을 통해 인근지역 종합병원 평균대비 50% 이상 에너지효율화를 달성했다.
의정부 을지병원의 기계설비를 기획하고 운영‧유지관리‧보수를 총괄하고 있는 김용주 시설부장을 만나 적용 시스템의 특장점과 병원공조의 특성 및 주안점에 대해 들었다.
■ 의정부 을지병원 HVAC시스템 계획은경기북부지역 대표병원으로 병원시설에 적합한 기계설비시스템을 구축하고자 했다. 상시 및 시설운영 안정성을 고려해 열원이중화와 비상시 대체열원시스템을 반영했으며 유지관리 및 에너지절감을 최우선으로 고려해 병원 설립을 계획하고 시공했다.
먼저 효율적이고 안정적인 운영을 위해 냉열원설비의 경우 주간 부하량이 큰 12시간 계통에 빙축열, 흡수식 냉동기, 지열히트펌프, 터보냉동기시스템을 적용했다. 이를 통해 안정적인 열원을 공급토록 했으며 흡수식 냉온수기와 터보냉동기를 이용해 야간부하 및 부분부하 시 고효율 운전을 위한 대수분할 운전을 구성했다.
온열원설비의 경우 부분부하 운전에 용이하게 대응할 수 있는 이중효용 콘덴싱 증기보일러를 설치해 난방, 가습, 급탕, 주방 및 멸균용으로 운전토록 했다.
둘째로 에너지다소비 건물로서 에너지사용량 절감을 위해 반송동력비를 절감하고 장비의 최소운전을 통한 열원사용 계획을 수립했다.
수배관시스템은 냉온수 순환계통의 공급거리 및 다양한 용도를 고려했다. 기계실 내 순환은 1차펌프(정유량)를 적용해 장비운전시간 절약을 도모했으며 기계실과 사용처에는 2차펌프(변유량)를 적용해 부하변화에 따른 반송동력비를 최소화하는 1, 2차 펌프시스템으로 구성했다.
실제 열원을 사용하는 부하 측(사용처)에서 열원이 낭비되는 부분을 개선하기 위해 공조기마다 에너지밸브를 설치해 공조장비의 열교환성능을 분석함으로써 불필요한 열원이 통과되지 않도록 했다. 이를 통해 필요한 열원만 2차펌프를 통해 공급하게 하므로 2차펌프 반송동력비를 효과적으로 절감했다.
에너지밸브는 부하 측에서 실제로 필요로 하는 에너지요구량에 대한 데이터를 측정하고 저장해 분석할 수 있어 이를 통해 부하 측에 필요로 하는 열원계획을 데이터를 기준으로 수립해 대수분할을 통해 장비의 운전시간을 최소로 운영할 수 있었다.
이밖에도 중간기에는 외기냉방을 도입해 운전비를 절약했으며 공조기 폐열회수를 통해 에너지사용량을 절감했다. 또한 급탕 폐열회수를 통해 에너지를 절약하고 있으며 급수펌프 인버터 제어를 통해 반송동력비를 절감하고 있다.
■ 병원시설 공조설비 적용 시 주안점은
병원은 각 실별특성을 고려해 경제적이며 유지관리가 용이하고 환자 및 이용객이 쾌적하게 시설을 이용할 수 있도록 범용적이며 신뢰성이 높은 기기 및 방식을 채택해야 한다.
병실 및 진료부 공조설비의 경우 24시간 연중 운영되는 병실 특성과 12시간 상시 사용하는 진료실 특성을 반영해 공기질을 향상할 필요가 있다. 공조기 및 천장형 FCU, 배기폐열회수장치를 적용할 필요가 있으며 FCU를 통한 실별 온도조절로 각 실에 적절한 냉난방이 가능하고 배기폐열회수로 에너지절감을 달성할 수 있다.
중환자실의 경우 24시간 연중운영되는 공간으로서 공기청정도를 유지해야 하는 특성이 있다. 공조기 및 FFU, 배기폐열회수시스템을 적용해 청정도를 향상해야 하며 전외기방식으로 쾌적한 실내환경을 조성할 필요가 있다.
격리병실 역시 연중 24시간 운영되며 특히 오염공기의 확산방지가 중요하다. 공조기, 천장형 FCU를 적용하되 차압유지를 통해 감염원 확산을 방지해야 하며 RA측에 HEPA필터를 설치함으로써 오염공기의 재순환을 방지할 수 있다.
영상의학부와 같은 공간은 24시간 운영되지만 간헐적으로 활용되는 공간으로서 방사능 배기와 장비발열 제거가 필요한 공간이다. 공조기, 천장형FCU, RI(방사선기체제거) 필터가 탑재된 흄후드배기를 설치해 방사능오염을 방지하고 안전하게 배출해야 한다. 또한 기계실배기와 수냉식 PAC(Package Air-conditioner) 설치를 통해 발열을 제거함으로써 전산장비를 보호할 수 있다.
검사실, 분석실 등은 12시간 상시운영되는 공간으로서 흄후드배기가 필요한 공간이다. 공조기, 천장형 FCU, 살균 및 필터가 장착된 흄후드배기장치 적용이 필요하다. 이를 통해 최적의 의료검사‧분석환경을 조성하며 감염 및 오염원을 효과적으로 배출토록 설계해야 한다.
수술실 공조설비는 정풍량 단일덕트(CAV), 팬필터모듈(FFM), EHP 등을 적용한다. 환기를 위한 전외기공조기와 공기순환 및 냉난방을 위한 FFU를 적용함으로써 수술실 내부 청결도를 유지할 수 있으며 FFU 내 고성능 HEPA필터를 설치해 내부공기순환 시 오염원의 재순환을 방지하고 청정도를 향상할 수 있다.
또한 릴리프 댐퍼를 적용해 항상 내부가 양압상태를 유지토록 해 외부오염원의 침입을 방지해야 하며 비상시를 대비해 공조기 코일을 직팽식과 냉온수로 이중설치하며 급배기팬도 이중설치해야 한다.
■ 병원HVAC 우수사례로서 의정부 을지병원의 의미는
의정부 을지병원은 추후 에너지다소비건물 설계 시 기준이 될 만하다. 공조설비부문은 에너지다소비건물 특성을 고려해 고효율 열원기기를 채택했으며 반송펌프의 대온도차제어, 2차펌프의 인버터제어, 배기폐열회수, 팬 인버터제어 및 BEMS를 도입해 효과적으로 에너지사용량을 절감토록 한 병원이다.
또한 주요 병원시설 특성에 따른 공조설비 방식을 구분해 각 실에서 요구하는 특성에 맞춘 시스템을 구성했다. 병실의 경우 개별 팬코일에 의한 실별 온도조절이 가능하도록 했으며 중환자실의 경우 FFU를 통한 청정도 향상과 전외기 방식에 의한 쾌적 실내환경 조성을 도모했다. 또한 격리병실의 경우 차압유지에 의한 감염원 확산을 방지하도록 공조시스템을 구성했다.
냉열원시스템 계통도
의정부 을지대병원은 에너지 다소비 건물의 특성과 병원시설의 다양한 각 실의 특성에 맞춘 HVAC 시스템을 구성한 우수사례로 병원시설 공조시스템 기획‧설계 시 충분히 참고할만한 프로젝트라고 판단한다.
■ 의정부 을지병원 HVAC시스템 계획은
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