ESCO의 도입사례로 2008년 7월에 개최된 ‘도야코 정상회담’의 메인 회장이 된 대형 리조트 호텔, ‘더 윈저 호텔 도야(The Windsor Hotel TOYA)’에서의 ESCO사업에 대해 소개한다. 더 윈저 호텔 도야에서 개최된 정상회담은 ‘환경 정상회담’으로 칭해지기도 하였으며, ‘더 윈저 호텔 도야’에서는 2007년 4월 정상회담의 장으로 결정된 이래 다양한 환경대책들이 모색되어왔다. 그리고 그 총 마무리로서 실효성 높은 에너지 절약이 기대되는 ‘ESCO사업’을 도입하는 데 이르게 되었다. <사진 1>에 대상건물의 외관을, <표 1>에 시설개요를 나타냈다.  ‘더윈저 호텔 도야’에서의 에너지 원단위는 2006년도 실적으로 2522MJ/년·㎡이며, 호텔의 평균치인 3064MJ/년·㎡와 비교해 약 18% 정도 감소한 수치이다. 이것의 이유로는 다음 아래와 같은 요인들을 들수있다.

 

•홋카이도에 위치한 리조트 호텔이기 때문에 여름철과 중간기(中間期, 냉방기인 여름철과 난방기인 겨울철의 중간 시기. 일반적으로 4~5월 및 10~11월)에 있어서 객실가동률이 높지만 피서지이기 때문에 냉방수요가 적다. 또 겨울철에 있어서는 매우 춥기 때문에 난방부하가 증가하지만 객실가동률은 비교적 낮다.
•본건물의 공조방식은 2관식이며, 공조의 혼합손실이 없다.

•외기냉방 및 변풍량 제어 등 에너지 절약 제어 기술이 도입되었다.

•호텔 종업원의 에너지 절약 활동


 

① CO₂절감 보증 개런티드 세이빙스
계약은 호텔 소유자인 세콤㈜, 호텔 운영회사인 ㈜더 윈저 호텔즈 인터내셔널, ESCO사업자인 JFS의 3사 계약이다. 공사비는 소유주 측이 부담하고, ESCO사업자는 에너지 절약 성능을 보증하는 개런티드 세이빙스 방식(계약기간 3년)으로 했다. 또한 본계약에서는 통상의 광열수비의 절감 보증뿐만 아니라, CO₂절감량에 대해서도 보증하는 ‘W보증 서비스’를 제공하기로 했다. 이 서비스는 CO₂절감량이 보증량에 미치지 못하는 경우에는 JFS가 미달분에 상당하는 CO₂배출권을 제공·보완함으로써 경제적 이득뿐만 아니라, 환경에의 기여도도 높일 수 있는 ESCO 회사 이념을 담은 독자적인 신(新)서비스이다.

 

ESCO 도입까지의 시간적 경과를 <표 2>에 나타냈다. ESCO에서는 에너지 절약 효과를 정확하게 예측하기 위해 운전상태 및 에너지 소비량 등의 현황을 계절변동을 포함하여 정량적으로 파악할 필요가 있다. 그 때문에 소규모의 사업이라도 1차 진단의 착수에서 공사의 준공까지 1년 이상 소요되는 것이 통례이다. 본 사업의 경우에는 정상회담에 대비해 엄중경비가 펼쳐지는 2008년도 골든위크가 시작될 때까지 공사를 끝마칠 것을 절대적인 조건으로 했다. 이 때문에 대형차량의 출입이 어려운 엄동설한 가운데서의 시공이 될 수밖에 없었으며, 여름보다는 객실가동률이 떨어진다고는 하나, 운영 중에 있는 고급호텔의 공사이기 때문에 갖가지 시공제약을 감안해가면서 실시 가능한 에너지 절약 대

책을 수립할 필요가 있었다.
 

ESCO 도입에 의한 효과 전망을 <그림 3>에 나타냈다. 전체적으로 6% 미만의 에너지 절약 효과가 기대된다. 열원개수 등을 포함한 대대적인 ESCO가 20% 전후의 에너지 절약 실적을 올리고 있는 것에 비하면 규모가 작은 감을 부정할 수는 없지만, 위의 ②에서 설명한 제약을 감안하면 대체적으로 합리적인 수준까지 끌어올렸던 것으로 자체 평가하고 있다.

본사업에서는 에너지 절약 수법을 총 7종류(<그림 4> 참조) 도입했다. 그 내역으로는 ‘부하 감축’에 기여하는 수법 3종류와‘효율성 제고’에 기여하는 수법 5종류가 있다. 얼마만큼의 대책을 <그림 4>의 위쪽에 수립할 수 있는가가 에너지 절약을 실시하는 데 있어 중요한 관건이 된다고 할 수 있다. 또한, 각각의 수법에 있어서의 1차 에너지 절감 예상량을 <그림 5>에 나타내었다.

객실계통에서는 2대의 외조기를 통해 전 객실의 환기를 실시하고, 각 객실에 설치되어 있는 팬 코일 유닛에 의해 실온조절을 실시하고 있다. 외조기는 객실 재실율에 관계없이 항상 일정한 풍량으로 가동되고 있어 필요 이상의 과잉 환기를 하고 있음이 발견되었다. 그리하여 객실계통의 외조기팬에 인버터를 설치해 재실율이 낮은 시간대의 풍량을 낮춤으로써 공조부하·반송동력의 절감을 도모했다. 또한 고정되어 있던 공조기의 급기 온도 설정치를 외기온에 맞춰 변경함으로써 과잉가열·과잉냉각을 억제시키는 제어를 도입했다. 또 기존 제어로서 외기냉방이 도입되었던 공조기에 대해서는 외기냉방 가부의 판단 기준을 조정하여 공조부하의 저감을 도모했다.

 

주방의 외조기는 주방의 가동 상황에 관계없이 항상 댐퍼를 통해 일정의 풍량을 도입하는 운전을 실시하고 있었다. 댐퍼에 의한 풍량의 조정은 커다란 팬 동력의 저감에는 기여도가 낮았다. 그리하여 외조기에 인버터를 설치하고 댐퍼로 조정한 풍량을 인버터의 주파수 변경에 의해 조정함으로써 팬 동력의 저감을 도모하였다. 또 일부 계통에서는 주방의 가동 상황에 맞춘 타임 프로그램을 통해 풍량을 저감케 했다. 이를 통해 과잉 외기 도입이 억제되어 공조부하의 저감도 가능하게 되었다.

 

아트리움·목욕탕·탈의실 등 바닥난방의 송수온도는 열교환기가 개재된 2방 밸브로 조정한다. 이 송수온도는 일정하였으며, 과잉 난방이 될 때가 있음을 확인하였다. 이에 따라 송수온도를 외기온도로 자동변경하는 제어를 도입해 난방부하의 절감을 도모하였다. 객실용 패널히터로의 송수유량 또한 일정하였으며 과잉 난방이 될 때가 있음이 확인되었다. 이에 따라 환수온도로 송수유량을 자동변경하는 제어를 도입해 난방부하의 절감을 도모하였다. 원래대로라면 방사난방의 경우는 바닥난방·패널히터의 표면온도로 송수온도 및 유량을 제어하면 되지만, 건축상의 제약으로 인해 표면온도 계측용 센서의 설치가 곤란했기 때문에 편법으로써 외기온도·환수온도에 따른 캐스케이드 제어(Cascade control)를 하기로 했다.

 

공조부하 및 배관저항의 설계 여유도가 겹친 결과, 공조에 사용되는 2차 펌프에 대한 과도한 설비용량이 의심되었다. 그리하여 2차 진단에서 헤더 사이의 차압이나 펌프 전후 차압 등에 의해 여유도를 확인한 결과, 펌프의 양정에 대해 약 40% 정도의 절감이 가능하다는 확증을 얻었다. 이 결과에 따라 우선은 최적 용량의 펌프로 다운사이징Downsizing(소형화)한 후에 인버터를 설치하고 변류량 제어를 도입하였다.

 

기계실의 환기팬은 실내온도에 따라 발진과 정지가 행해지는 제어로 에너지 절약을 고려한 설계이다. 이번에는 이를 더욱 개선하기 위해 급배기팬에 인버터를 추가하여 실온에 따라 환기량을 제어하는 방식으로 바꾸었다. 이 제어는 일반 기계실과 열원기계실의 2실에 도입했으며, 최저 환기량의 확보는 물론이거니와, 연소 공기 등의 영향으로 에어 밸런스가 무너지기 쉬운 열원 기계실에 있어서 급기측은 내외차압으로 인버터를 제어하는 등 안전 면에 유의한 제어로 하고 있다. 외기온도가 낮은 시기라는 영향도 작용하여 2008년 10월~2009년 2월의 기계실 급배기팬의 에너지 절감률은 약 85% 정도로 높은 효과를 거두었다.

 

온수 저장 탱크는 순환펌프(24시간 운전)로 가온을 실시하고 있으며, 3방 밸브로 탱크 내 온도를 조절하고 있다. 그리하여,

•온수 저장 탱크에 설치되어 있는 3방 밸브의 2방밸브화

•순환펌프에 인버터를 설치하여 변류량 제어(부하에 따라 차압 설정치 변경) 도입을 통하여 저부하 시 순환펌프에 필요한 반송동력의 절감을 꾀했다. 이를 통해 객실가동률이 비교적 높은 10월에 있어서도 순환펌프의 에너지 절감률은

약 60% 정도였으며, 겨울철에는 약 80% 이상으로 높은 효과를 거두었다.

 

상기 ①~⑥의 직접적인 에너지 절약 수법과는 성격이 다르지만, 에너지 절감을 목적으로서 이번 ESCO사업에서는 BEMS를 도입하였다. 이를 통해 각 에너지의 사용 현황 및 각 기기의 운전 현황을 보다 상세히 파악할 수 있게 되었으며, 종업원의 계발활동의 일조로서 BEMS 연계형 모니터를 사원식당 내에 설치하였다. 이 모니터에는 ESCO에 따른 효과 및 용도별 에너지 소비량 등을 표시해두었으며, 모니터에 표시되는 콘텐츠는 앞으로도 계속해서 확충해나갈 계획이다. 이를 통해 설비관리자뿐만 아니라, 종업원을 포함한 호텔 관계자 전원이 호텔 전체의 에너지 사용량을 확인해볼 수 있다. 더 나아가 에너지 효율 개선책을 계획·실시하여 그 효과를 검증하는 PDCA 사이클을 반복·실행함으로써 에너지 절약을 한층 더 촉진할 계획이다.