산둥성 후이민 3중학교 태양열 온수 시스템 프로젝트

산둥성 후이민 3중학교 태양열 온수 시스템 프로젝트

I. 프로젝트 배경: 캠퍼스 생활 요구 사항과 녹색 개발의 조화

산둥 후이민현의 주요 공립 중학교인 산둥 후이민3중학교는 약 3,000명의 교사와 학생의 교육 및 생활 수요를 담당하고 있으며, 기숙생이 60% 이상을 차지합니다. 매일 온수 공급은 학생들의 매일 세탁 및 식당 청소 등 기본 생계 보장과 직결됩니다. 이전에는 오랫동안 가스 보일러에 온수를 공급해 왔는데, 이는 높은 가스 조달 비용과 겨울철 난방 기간 동안 공급 불안정이라는 문제를 야기했을 뿐만 아니라, 연소 배출로 인해 "이중 탄소"(탄소 정점 달성 및 탄소 중립)라는 맥락에서 친환경 캠퍼스 개발이라는 정책 방향에도 부합하지 못했습니다.

2023년, 후이민현 교육체육국은 "그린 캠퍼스" 건설 특별 캠페인을 시작하여, 초중등학교와 중등 직업학교가 생계형 에너지 수요를 충족하기 위해 재생에너지를 우선적으로 사용하도록 명시했습니다. 후이민 제3중학교는 자체적인 용수 사용량 규모와 건물 배치를 고려하여 태양열 온수 시스템을 도입하기로 결정했습니다. 이 시스템은 지역 정책 요구에 부응할 뿐만 아니라 온수 공급 비용을 근본적으로 절감하고 서비스 안정성을 향상시켜 교사와 학생 모두에게 더 나은 캠퍼스 생활 환경을 조성합니다. 이 프로젝트는 2023년 하반기에 착공하여 2024년 초에 정식 가동되었으며, "태양에너지를 주에너지원으로, 보조에너지를 보조에너지로" 구현하는 후이민현 최초의 대규모 캠퍼스 온수 시스템 프로젝트가 되었습니다.

II. 핵심사업 규모: 캠퍼스 일일 온수 수요 180톤에 정확히 대응

1. 기본 매개변수 및 적용 범위 시나리오

본 프로젝트의 핵심 설계 규모는 하루 180톤의 온수를 공급하는 것이며, 온수 온도는 55~60℃로 안정적으로 유지됩니다(국가 "음용수 위생 기준"의 캠퍼스 생활용 온수 온도 요건 충족). 본 설계는 다음 세 가지 핵심 시나리오를 완벽하게 포괄할 수 있습니다.

기숙사 학생용 물 사용량: 2,200명 이상의 기숙 학생에게 물을 공급하고 있으며, 일일 수요량은 110톤(학생 1인당 하루 50리터의 온수 사용으로 계산)으로 전체 공급량의 61%를 차지합니다.

식당 물류용수 사용량: 3개 식당의 식기 세척 및 식품 전처리에 필요한 용수 사용량을 충족하며, 일일 용수 소비량은 40톤으로 전체의 22%를 차지합니다.

교사 사무실과 사무실의 물 사용: 교사 사무실과 다기능 교실의 청소 및 비상용 물 수요를 충당하며, 일일 물 소비량은 30톤으로 전체의 17%를 차지합니다.

2. 시스템 레이아웃 및 생산 용량 설계

하루 180톤의 공급 목표를 달성하기 위해 본 프로젝트는 "중앙집열+분산축열" 방식을 채택했습니다. 학교 운동장 동서쪽에 위치한 교육동 건물 옥상에는 총 300세트의 평판형 태양열 집열기(세트당 집열 면적 2.5㎡, 총 집열 면적 750㎡)가 설치되었으며, 각 세트에는 50㎥ 용량의 단열 온수 저장 탱크 4개(총 축열 용량 200㎥, 비상 완충 용량 10% 예비)가 함께 설치되었습니다. 스마트 온도 조절 시스템은 탱크 내 수온과 수위를 실시간으로 모니터링합니다. 태양열 집열이 부족할 경우, 캠퍼스 안전 전기 기준을 준수하는 비직접 전기 가열 방식의 공기열 히트펌프가 자동으로 작동하여 보조 난방을 제공하여 극심한 비나 흐린 날씨에도 안정적인 전력 공급을 보장합니다.

III. 프로젝트의 핵심 이점: 캠퍼스 온수 공급 문제점에 대한 맞춤형 솔루션

1. 에너지 절감 및 비용 절감 효과 극대화, 학교 운영 부담 완화

기존 가스 연소 보일러와 비교하여 이 프로젝트는 운영 비용을 72% 절감합니다. 후이민 현의 천연 가스 시장 가격(입방 미터당 3.8 위안)을 기준으로 가스 연소 보일러는 하루 180톤의 온수를 생산하기 위해 2,880 입방 미터의 천연 가스를 소비해야 하며 일일 비용은 10,944 위안입니다. 태양열 온수 시스템의 경우 공기열 히트펌프의 보조 전력 소비량(약 800kWh, 전기 가격은 kWh당 0.56위안)과 장비 유지 관리비만 매일 지불하면 되며 총 일일 비용은 3,000위안 미만입니다. 이를 통해 학교는 연간 280만 위안 이상의 비용을 절약하게 되었습니다. 동시에 시스템의 사용 수명은 15년이고 투자 회수 기간은 3.5년에 불과해 장기적으로 탁월한 경제적 이점을 제공합니다.

2. 캠퍼스 상황에 맞춘 기술, 안전성과 편의성의 균형

캠퍼스 물 사용의 특성인 "수요가 많은 시간대와 수요가 적은 시간대의 안정적인 시간대"를 타깃으로 이 프로젝트는 세 가지 타깃 설계를 수립했습니다.

피크시간 급수 최적화: 3개의 물 사용 피크 기간(아침 6:00-8:00, 점심 11:30-13:30, 저녁 18:00-22:00) 동안 가변 주파수 펌프를 사용하여 급수 압력을 높여 6개 기숙사 건물과 3개 식당에서 동시에 물을 사용할 때 수압이 부족하지 않도록 보장합니다.

안전 보호 업그레이드: 온수 저장 탱크에는 이중 오버플로 밸브와 수질 여과 시스템이 장착되어 있어 매달 물의 경도와 박테리아 지표를 자동으로 감지하여 석회질 축적과 미생물 증식을 방지하고 교사와 학생의 물 사용 건강을 보장합니다. 수집기에는 낙하 방지 브래킷을 설치하고 지붕 파이프라인은 단열 코튼과 알루미늄 시트로 감싸 겨울철 동결 및 균열과 학생의 우발적인 접촉을 방지합니다.

편리한 스마트 관리: 학교 물류 부서는 모바일 관리 플랫폼을 통해 온수 출력, 물탱크 수위, 장비 작동 상태를 실시간으로 확인할 수 있습니다. 장애 발생 시 자동 경보 알림이 발생하여 24시간 수동 근무가 필요 없어지고 관리 비용도 절감됩니다.

IV. 사업의 실행 가치: '생계 보장'에서 '개발 역량 강화'로

산둥성 후이민3중학교의 태양열 온수 공급 프로젝트 시행은 캠퍼스의 오랜 온수 공급 문제를 해결할 뿐만 아니라, 세 가지 가치 업그레이드를 달성했습니다. 첫째, 경제적 가치 측면에서 학교 운영 비용을 크게 절감하고, 절감된 자금을 교육 장비 업그레이드와 교사 교육에 투자했습니다. 둘째, 생태적 가치 측면에서 녹색 캠퍼스의 개념을 구체적인 행동으로 실천하여 지역 교육 시스템에서 재생 에너지를 적용하는 모델을 제공했습니다. 셋째, 교육적 가치 측면에서 이 프로젝트를 환경 교육의 매개체로 전환하여 학생들의 저탄소 의식과 과학적 소양을 함양했습니다.