Performance of Natural Circulation Hot Water System with Flat-Plate Solar Collectors

평만형 태양열 집열기 를 설치한 자연 순환식 급탕시스템 의 성능 에 관한 연구

The storage tank of the natural-circulation-solar-hot-water system equipped with flat-plate solar collectors is located at higher elevation than the solar collectors. Therefore, the heat loss from the system due to a reversed flow during the night-time is an important factor as well as the day-time thermal performance of the system. The thermal performance of the natural-circulation-solar-hot-water system with flat-plate solar collectors during the day-time depends mainly on the heat collecting efficiency of the solar collectors, whereas its thermal performance during the night-time depends on the system configuration , such as the elevation of the water storage tank with respect to the solar collectors and the piping connections between the storage tank and the solar collectors, as well as thermo-physical properties of the circulating fluid. In the present work, a computer program has been developed to simulate a typical natural-circulation-solar-hot-water-system, and a series of simulation tests have been carried out with the computer program to examine the thermal performance of the system during the day-time as well as the hight-time. In addition , a series of experiment have been conducted under a real sun condition using a natural-circulation-solar-hot-water-system constructed and installed at the KAIST building to compare with the results obtained from computer simulations.

본 논문의 모의 실험에 사용한 자연순환식 급탕 시스템과 지금까지 발표된 것 과의 차이점은 다음과 같다. 집열기의 집열성능 계산에 Close의 모델은 시스템의 평 균 온도를 이용하였으며, Mertol의 모델은 집열기의 성능을 일정하게 하여 자연순환식 급탕 시스템의 성능을 계산하였다. 그리고, Young의 모델은 집열기 입구 및 출구 유 체의 평균 온도로 집열기의 집열 성능을 계산하였다. Shitzer, Ong의 연구에서 밝혀 진 바와 같이 집열기 집열판의 온도와 유체 온도는 서로 다르므로, 본 논문에서는 이 것들에서 오는 오차를 줄이기 위해 집열기 순환 유체의 평균 온도와 집열판의 온도를 해석적으로 구하여 집열기의 성능과 순환 유체의 성질 계산에 이용하였다.