UVC HVAC 처리로 효율성 12% 향상

누적된 축적물을 제거하면 오염되고 더러운 코일에 비해 냉각 용량이 최대 30% 증가할 수 있습니다.

톰 멜튼

오염물질 없음:254-나노미터 UVC 램프는 HVAC 시스템 내부와 코일에 누적된 오염 물질이 최대 99.999% 없도록 유지합니다. (에비슨 영 제공)

2023년 12월 9일

자외선(UVC) 광 소독은 지난 2년 동안 IAQ 뉴스를 지배했습니다. 이는 코로나를 유발하는 바이러스를 효과적으로 퇴치하는 데 널리 사용되었기 때문입니다-19. 전염병이 잦아들면서 건물 소유주와 시설 관리자는 HVAC 코일과 장비 성능 및 효율성을 높이는 기술의 원래 이점 중 하나를 다시 한 번 수용하고 있습니다.

UVC 소독 빛이 코로나-19를 유발하는 바이러스인 SARS-CoV-2를 중화하는 능력 외에도 254-나노미터 UVC 램프가 HVAC 시스템 내부와 코일을 최대 100%까지 유지한다는 것이 잘 문서화되어 있습니다. 99.999% 축적된 오염 물질이 없습니다. 더 깨끗한 코일은 감소된 정압으로 코일 전체에 보다 효율적인 열 전달을 제공함으로써 더 나은 효율성을 약속합니다.

효율성 향상:더 깨끗한 코일은 감소된 정압으로 코일 전체에 보다 효율적인 열 전달을 제공함으로써 더 나은 효율성을 약속합니다. (에비슨 영 제공)

이 전제를 증명하기 위해 저는 애틀랜타 기반 부동산에 대해 자체 효율성 테스트를 실행했습니다.

1년간 통제된 연구를 통해 UVC 램프를 장착한 공기조화기의 에너지 효율이 12% 향상되는 결과를 얻었습니다. 테스트는 14-상업 고층 건물 내 다른 공조기에 대한 UVC 개조 자금 승인을 조사하기 위해 설계되었습니다.

연구 결과:1년간 통제된 연구를 통해 UVC 램프를 장착한 공기조화기의 에너지 효율이 12% 향상되는 결과를 얻었습니다. (에비슨 영 제공)

HVAC 시스템에 오염 물질이 축적되는 것을 방지하는 것은 이미 입증된 사실이며, 저는 UVC가 가능한 투자 수익(ROI)과 함께 에너지 효율성도 향상시킨다는 것을 증명하고 싶었습니다.

저는 Trane에서 제조한 건물의 비슷한 80-톤, 독립형, 수냉식 단일 장치(SWUD) 공조기 두 개를 선택했습니다. 그들은 가변 풍량(VAV) 박스와 전동식 유도 장치를 통해 동일한 32000-평방피트의 바닥 공간을 조절합니다. 한 층의 공기 처리기가 테스트 장치가 되었고 Fresh-Aire UV에서 제조한 48-인치 길이의 코일 장착 UVC 소독 시스템 4개가 장착되었습니다. 공장 엔지니어들은 독점 BlueCalc UV 사양 소프트웨어를 사용하여 적절한 크기 및 투여량을 위해 Fresh-Aire UV 'CORE' 시스템을 지정했습니다. 기타 기술 지원은 EC 전기 및 에너지 서비스 계약업체인 Engineered Technical Services Inc.에서 제공했습니다. 다른 층의 공조 장치는 테스트를 위한 제어 그룹 역할을 했습니다.

테스트 장치에는 코일 위의 플레넘에 장착된 UVC 시스템이 장착되었습니다. 각 공조 장치는 킬로와트 미터로 모니터링되었습니다.

이번 연구 결과는 실제 운영 장비를 기반으로 한 것이지만, 실험실 연구에서도 유사한 결과가 입증되었습니다. 예를 들어 축적된 얇은 막은 HVAC 시스템 코일의 절연체 역할을 하며 열 전달 에너지 효율을 감소시킵니다. 또한 연구에 따르면 코일에 장기간 축적된 축적 물질을 0.002-인치 두께로 코팅하면 열 전달에 부정적인 영향을 미치고 공기 속도를 최대 9%까지 증가시키는 자유 면적을 줄일 수 있다는 것이 입증되었습니다. 그 결과 코일 전체에 더 높은 정압이 발생하고 더 많은 팬 에너지가 필요합니다. 누적된 축적물을 제거하면 오염되고 더러운 코일에 비해 냉각 용량이 최대 30% 증가할 수 있습니다. 더욱이 축적된 물질은 일반적으로 깨끗한 코일에 쌓이지 않는 추가 먼지를 접착식으로 끌어당길 수도 있습니다.

12% 에너지 절감 효과는 다음과 같습니다.

UVC 공조기는 1년 동안의 테스트 동안 56,{1}}Kwh를 사용했는데 이는 제어 공조기에 비해 12% 적은 Kwh였습니다.

유틸리티 전기 비용은 kW당 .12-센트 x 56,169 Kwh=연간 $6,740입니다.

$6,740 ¼ 12%=공조기당 연간 $808, 그리고

추가적인 이점은 전국 평균을 기준으로 공기 처리자당 연간 1,408달러를 절약하여 청소 노동력과 화학 물질을 줄이는 것입니다.

두 장치는 모두 동일했지만 테스트 장치의 20-년형 팬 모터는 원본이었고 제어 장치의 팬 모터는 최근 최신 기술 기반 효율 모델로 교체되었습니다.

매우 보수적인 추정으로 이러한 차이를 설명했기 때문에 테스트 결과가 약간 더 인상적이었을 수도 있습니다. 두 공조업체의 Kwh 사용량을 비교한 월별 차트에서 차이가 눈에 띕니다. 두 공조업체 모두 연구를 시작하기 전에 청소되었기 때문입니다. 제어 장치의 최신 기술은 청소 후 첫 3개월의 비교에서 더 효율적인 것으로 입증되었습니다. 나는 덜 산성이고 더 환경적인 코일 클리너를 향한 유지 관리 경향이 코일을 완전히 청소하고 밝게 하지 않는다는 이론을 세웠습니다. 결과적으로 테스트 장치는 초기 청소 후 UVC 램프가 남아 있는 축적된 축적물을 모두 용해시키기 때문에 테스트의 마지막 9개월 동안에만 제어 장치에 비해 효율성이 향상되었습니다.

코일, 배수 팬 및 응축수 라인을 청소하는 데 소요되는 유지 관리 노동/화학물질의 감소(공기 처리기당 연간 약 $1,408)는 투자 회수 혜택에 포함되지 않습니다.

Fresh-Aire UV의 비즈니스 개발 담당 부사장인 Aaron Engel은 "지난 몇 년 동안 UVC 제조업체는 IAQ에 대한 인식이 높아진 것을 확인했으며 IAQ 기본 사항과 오염이 장비 효율성에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 재검토하는 것이 중요하다는 것을 알게 되었습니다."라고 말했습니다. "공기를 처리하되 HVAC 장비를 깨끗하게 유지하지 않으면 결국 집이나 건물에 다시 오염이 발생하게 됩니다. UVC 소독은 장비를 보호하고 HVAC 성능과 효율성을 최대화하는 동시에 입주자 IAQ를 개선하기 위한 계층적 전략의 일부입니다."

저는 주거용 3 1/2-톤 HVAC 분할 시스템에 UVC 조명 시스템을 사용했는데, 이는 가능한 효율성 이점을 위해 상업용 건물을 테스트하도록 영감을 주었습니다. 2년 전, 우리 집 시스템의 가습기가 누출되었습니다. 청소 중에 20-년 된 코일과 단열재를 포함한 내부 부품이 그가 설치한 UVC 램프로 인해 깨끗하다는 것을 발견했습니다. 남부 주의 여름철 습도는 부식으로 이어질 수 있으며 궁극적으로 12년 이내에 조기 고장을 일으킬 수 있지만 시스템은 20년 이상 계속 작동했습니다.

저는 증발기 코일이 불과 몇 년 만에 오염 물질로 인해 매우 불쾌한 일부 주거 단위를 본 적이 있습니다. 코로나-19 대유행으로 인해 입증되지 않은 다른 소독 기술이 등장했을 때에도 저는 SARS-CoV-1, 인플루엔자 및 기타 바이러스를 중화하는 데 효과적이라는 연구를 통해 이미 입증된 UVC의 지지자로 남았습니다. UVC는 또한 미생물 중화를 위해 ASHRAE와 미국 질병통제예방센터(CDC)에서 권장됩니다.

이제 에너지 효율성을 입증하는 연구를 통해 앞으로 다른 공기 처리기에 UVC를 장착하여 효율성을 향상시킬 수 있기를 바랍니다.