• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.1-6
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• 2016

A ground air heat exchanger (GAHX), also called earth air heat exchanger is a useful technology to be integrated with other renewable energy technologies. In this study, ground-air heat exchanger system for the air source heat pump is introduced. The purpose of this study is to design the volumetric flow rate and the length of GAHX system. A GAHX length model equation has been developed and used for calculation. GAHX thermal efficiency are recommended as 75% and 85% in order to optimize pipe length. $2,750m^3/h$, $2,420m^3/h$ of volumetric flow rate on 88.3m, 111.7m length are suggested for providing 7.5kW thermal capacity. And the number of path is recommended more than two to minimize pressure drop. For future study, advanced model equation study with ground thermal behavior and a more efficient GAHX design will be considered.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권5호
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• pp.467-472
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• 2013

정수장 내 축열조 설치 원수열원 히트펌프시스템의 동적 특성을 TRNSYS 프로그램을 이용하여 모델링 하였다. 원수열원 히트펌프의 실증평가를 위해 성남정수장 내 축열조가 설치된 히트펌프 실험결과를 이용하여 검증하였고, 본 설비는 2010년 11월부터 운전되고 있다. 모델링 결과 원수열원 히트펌프의 평균 COP는 냉 난방 시 각각 4.97과 3.17을 나타냈다. 축열조 용량은 $5m^3$에서 $20m^3$로 변화시킬 때, 축열조 용량 $10m^3$ 에서 가장 높은 COP와 소비전력이 나타났다. 설치지역으로 서울, 인천, 강릉, 그리고 광주를 고려하였고, 지역에 따른 COP와 소비전력은 큰 변화가 없었으나 소비전력량에 있어서 난방 시에 위도가 높은 서울의 소비전력량이 가장 높으며, 냉방 시에 가장 낮게 나타났다. 본 시스템을 동일한 용량의 물-공기방식의 히트펌프와 비교할 때 평균 25%정도 낮은 소비전력량을 나타냈다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권1호
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• pp.99-104
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• 2017

본 연구는 태양일사에 의하여 가열되는 온실상단에 고온의 태양잉여열을 축열조에 축열한 후 이를 이용하여 온실을 난방하는 히트펌프시스템의 실증연구에 관한 것으로 히트펌프시스템은 축열조를 구비하고, 각종 열교환을 위한 판형열교환기, 팬코일유닛 그리고 부가적인 에너지원으로 태양일사를 직접 집열할 수 있는 태양집열기로 구성되어 있다. 히트펌프시스템은 R410a냉매를 사용하며 일반적인 히트펌프시스템과 마찬가지로 외기열원만으로도 운전될 수 있으며, 온실내부의 설정온도에 따른 제어로직에 따라 외부조작없이 온실상단열의 축열운전, 외기공기에 의한 외기열원 및 축열조의 온수를 히트펌프의 작동 없이 난방하는 다수의 운전방식이 자동적으로 운전되도록 하였다. 개발된 축열식 히트펌프의 현장평가 성능실험을 위하여 제주시 조천리에 있는 $100m^2$ 크기의 온실에 설치하고 10월부터 12월까지 운전하였다. 실증연구 실험을 수행한 결과로써 외기열원을 이용하여 난방 할 경우 난방열량은 19.9 kW의 용량을 얻을 수 있었으며, 온실상단의 잉여열에 의하여 축열조의 온수로 히트펌프운전 없이 직접 난방 할 경우에 난방열량은 21.4 kW로 외기난방과 비슷한 난방용량을 나타내는 것을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.573-577
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• 2013

히트펌프는 에너지 효율이 높고, 지열, 폐열, 공기열 등 다양한 열원 사용이 가능하기 때문에 보급이 빠르게 확대되고 있다. 공기를 열원으로 이용하는 공랭식 히트펌프의 경우는 실외기 표면에 형성되는 서리를 제거하기 위해 제상운전이 요구된다. 일반적으로 사용하는 역사이클(reverse cycle) 제상운전 방법은 연속난방이 불가능하며 이로 인해 성능계수가 감소하는 원인이 된다. 본 연구에서는 실외기 코일용 휜-관 열교환기를 3열로 구성하고 난방과 제상이동시에 가능하도록 일정시간 간격으로 열교환기의 한 개의 열을 응축기로, 나머지 열은 증발기로 교번 운전을 수행하여 KS C 9306에 규정된 제상-난방 시험조건(건구온도 $2^{\circ}C$, 습구온도 $1^{\circ}C$)에서 최소 180분 이상 연속난방이 가능함을 실증하였으며 역사이클 제상방법을 사용하는 일반적인 히트펌프 대비 COP가 약 20% 향상됨을 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.120-120
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• 2010

에너지 절약적 차원에서 한 대의 실외기에 다수의 실내기가 접속되는 개별공조형 멀티 열펌프에 관한 연구 및 개발과 보급이 증대되고 있다. 본 연구에서는 복수의 실내기를 갖고 가변속 압축기를 채용한 지열원 물대공기 멀티열펌프시스템을 학교 현장에 설치하여 제조사의 운전 제어 알고리즘에 따라 일일 냉난방 실증 성능 특성을 분석하였다. 2008년 9월 30일의 냉방부하가 낮은 일자에 대하여 시간에 따른 부하 변동에 따라 압축기의 용량가변으로 실내기 냉방용량은 정격용량 대비 17.1%에서 111.3%의 범위에서 변이되었으나, 열펌프 유닛의 일일 최대 COP는 6.2를 나타냈으며, 일일 평균 열펌프 유닛 COP는 4.5로 열펌프 유닛 인증 기준 이상의 성능을 나타냈다. 2008년 11월 10일 대비 2008년 12월 15일에는 시스템 가동 중의 평균 외기온도가 $9.6^{\circ}C$ 감소하였으나, 각 재실공간의 용도별 부분 부하특성으로 11월 10일 보다 난방 부하량이 작게 나타났다. 하지만, 12월 15일에는 부하량이 매우 작아서 11월 10일보다 잦은 압축기 가변에 따른 손실로 일일 평균 COP가 낮게 나타났다. 2009년 1월 12일에는 정격 용량대비 94%의 부하율로 11월 10일과 12월 15일 대비 4배 이상의 부하량으로 압축기 용량 가변율이 작아서 난방용량과 COP 변화율이 작게 나타났다. 2009년 1월 12일에는 지중순환수의 실외열교환기 유입온도가 2008년 12월 15일보다 감소하고, 시스템의 난방용량 증가로 상대적으로 응축기와 증발기 크기가 감소한 효과로 히트펌프 유닛 COP가 감소하였으나, 본 지열원 열펌프 제조사에서 생산하고 있는 본 지열원 시스템과 동일한 압축기 등을 채용한 동일 용량의 공기열원 열펌프의 1월 12일 외기온도 $-10^{\circ}C$에서의 열펌프 유닛 COP 대비 70% 우수한 성능을 나타냈다. 본 지열원 히트펌프의 2008년 11월 10일의 일일 평균 히트펌프 유닛 COP는 외기온도가 낮고 일일 부하량이 크게 나타난 1월 12일의 일일 평균 히트펌프 유닛 COP 대비 37% 높게 나타났으나, 지중순환펌프의 정속운전으로 시스템 요구 지중순환수 유량 증가에 따른 성능 향상보다 소비전력 증가 영향이 커서 1월 12일의 시스템 COP 보다 33.3% 작은 값을 나타냈다. 본 연구의 용량 가변형 압축기를 채용한 지열원 멀티 히트펌프 유닛을 지열원 냉난방 시스템의 히트펌프 유닛으로 사용할 경우 시스템 최적화를 통한 시스템 COP 향상과 연간에너지 절감을 이루기 위해서는 히트펌프의 용량 변화 시에 지중순환펌프의 순환 유량 최적화를 위한 효율적 운전 제어 알고리즘 개발이 요구된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권4호
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• pp.328-334
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• 2013

본 연구에서는 온실 내부의 태양 잉여열과 외부의 공기열을 선택적으로 열원으로 이용함으로써 히트펌프의 성능을 향상시키고, 온실의 환기 지연을 통해 이산화탄소 시용비용을 절감할 수 있는 온실 공조시스템을 개발하고자 하였다. 본 시스템의 축열 과정은 태양 잉여열을 이용하는 내부순환모드와 외기열을 이용하는 외부순환모드가 온실 내부온도에 따라 자동으로 절환되도록 구성하였으며, 히트펌프 가동, 축열모드 절환, 난방 가동을 위한 6개의 온도값을 입력함으로써 축열과 난방이 자동으로 수행되도록 설계하였다. 단동온실을 대상으로 무환기 조건에서 기초시험을 수행한 결과, 태양 잉여열을 이용한 축열은 약 11시부터 시작되어 평균 3시간 30분 정도 유지되었으며, 주간의 온실 내부온도는 환기를 수행하지 않음에도 대부분 약 $20{\sim}28^{\circ}C$ 범위를 유지하였다. 주간 내부순환모드에서 시스템의 난방성능계수는 약 3.35로 야간 외부순환모드의 2.46 및 주간 외부순환모드의 2.67에 비해 각각 36% 및 25% 향상됨을 확인하였다. 본 시스템의 개선사항으로 태양 잉여열의 효율적 이용을 위해 축열조 관리온도를 상승시킬 수 있는 고효율 히트펌프의 적용이 필요하며, 온실의 무환기 운용에 따른 과습환경의 조성을 방지하고 태양 잉여열 수준이 높은 시기에 온실의 온도상승을 방지하기 위해 강제환기를 운전모드에 추가할 필요가 있는 것으로 판단되었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.838-844
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• 2022

In this paper, an experimental study was conducted on the energy efficiency ratio of performance for air source heat pump. The energy efficiency ratio presents the operating efficiency of heat pump performance. In order to improve reliability in the energy efficiency ratio test of air source heat pump, the measurement uncertainty of the instrument was estimated. Measurement uncertainty refers to the uncertainty of a measurement, estimates the range in which the expected value of the measurement can be within a certain confidence level, and suggests a range in which the measured representative value is incorrect. The measurement uncertainty for the energy efficiency ratio test of air source heat pump was calculated and the measured results were presented.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.634-637
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• 2008

Ground source heat pumps are clean, energy-efficient and environment-friendly systems cooling and heating. Although the initial cost of ground source heat pump system is higher than that of air source heat pump, it is now widely accepted as an economical system since the installation cost can be returned within an short period of time due to its high efficiency. In the present study, performances of ground source compound hybrid heat pump system applied to a large community building are simulated. The system design and operation process appropriate for the surrounding circumstance guarantee the high benefit of the heat pump system applied to a large community building. If among several renewable energy sources, ground, river, sea, waste water source are chosen as available alternative energies are combined, COP of the system can be increased largely and hybrid heat pump system can reduced the fuel cost.

• 한국기계기술학회지
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• 제13권3호
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• pp.81-85
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• 2011

The night time electric cost is cheaper due to electric supply and demand policy in Korea from 1985. Currently about 900,000 customers are using night time electric heating boilers and this causes shift of peak demand time to night in winter and increase of deficit spending. To solve this problem, replacing night time electric heating boiler by air-source heat pump using night time electricity has been proposed. An air-source heat pump can provide efficient heating equipment especially in a warm climate. For estimating the night time electric heat pump COP(Coefficient of Performance), Korean Standard KS C 9306:2010 and European Standard EN-14511:2004 is available. SCOP(Seasonal COP) using European weather bin data is also calculated. SCOP is not available yet but European Committee for Standardization will establish a standard in the near future. The evaluation result show that the replacing night time electric heating boiler by heat pump can be possible.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2007년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.82-87
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• 2007

In the present study, the simulation on the annual performance evaluation of a renewable energy systems with fuel cell driven compound source hybrid heat pump systems is applied to the heating and cooling of large community building. The large community building has the economical advantage to apply heat pump cooling and heating systems the long period operation. If air and ground source hybrid heat pump systems are combined, COP of the system can be increased largely. Fuel cell driven compound source hybrid heat pump system can reduced the fuel cost as well as thermal storage tank sharply.