• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.405-408
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• 2009

공기열원 히트펌프시스템의 문제점, 즉 열효율, 안정성, 착상에 대한 현황을 파악하고 이를 해결하기 위한 연구를 수행하였다. 열효율과 안정성을 위해 기존 시스템을 보완한 8행정 냉매사이클시스템 개발과 제어시스템의 개발을 통해 히트펌프 시스템의 효율을 2배 정도 증가시키고, 안정성을 높이며, 착상 문제를 최소화할 수 있도록 하였다. 개발된 공기열원 히트펌프시스템의 COP는 평균 5정도이고, 안정적으로 운용되는 외부 온도는 $-10^{\circ}C$에서 $55^{\circ}C$까지이다. 토출되는 온수의 온도는 $50{\sim}60^{\circ}C$정도이다. 평균 제상시간은 1분 이내이다. 앞으로 개발해야 할 문제는 외부 온도 $-10^{\circ}C$ 이하지역에서 보조열원 없이 난방을 할 수 있고 친환경 냉매를 사용하며 COP가 7이상인 고효율 히트펌프시스템를 실용화하는 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.81-81
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• 2011

본 연구는 $CO_2$를 냉매로 하는 급탕용 히트펌프 성능특성을 평가하는 시험 평가법에 대하여 국내 실정에 맞는 시험평가법을 개발하기 위한 목적으로 기존 $CO_2$ 급탕용 히트펌프의 평가방법을 분석하고자 한다. 현재 $CO_2$ 급탕기 또는 급탕용 히트펌프 제품은 일본에서 2000년 초반부터 에코큐트라는 제품으로 일본 급탕용 난방기기로 판매되고 2009년을 기초로 누적판매 대수가 150만대에 이르고 있다. 국내에는 2008년 후반부터 공기열원 또는 폐열원 등을 이용한 급탕용 히트펌프 제품이 일부 수입되어 목욕탕, 찜질방과 같은 숙박업소용으로 판매되고 있는 추세이다. 국내에서는 급탕용 열펌프의 제품의 정의가 아직 정립되지 않고 이에 대한 시험평가방법이 전무한 실정이기 때문에 현재 일본의 가정용 열펌프 급탕기의 규격을 토대로 실제 급탕용 열펌프의 시험을 수행하여 급탕용 히트펌프의 급탕성능특성을 평가하는 방법을 개발하고자 한다. 시험시료는 일본에서 판매되고 있는 급탕용 히트펌프(D사) 제품을 이용하였으며, 현재 일본에서 사용하고 있는 JRA4050 규격에 의해 급탕성능평가를 진행하고 급탕성능평가 지표 등을 국내 유사조건과 급탕성능특성의 평가방법을 비교분석하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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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.

• The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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• v.19 no.6
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• pp.73-77
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• 2019

In this paper, the heat pump system was designed using heat absorption of the refrigerant or condensation heat. The cooperation system has been developed to pass a heat source of low temperature to a high temperature or to pass the heat source of high temperature to a low temperature. Heat pump for using the valve as a function of switching a condenser and an evaporator in a refrigerating cycle. As a result, heat pump system was developed by air source method. Therefore cooperating system for energy saving to solve at the same time as the cooling and heating by system of one was equipped.

• Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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• v.19 no.4
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• pp.8-17
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• 2023

The air temperature is gradually increasing owing to global warming, especially in summer, therefore, the performance of an air source heat pump (ASHP) is expected to be decreased. Accordingly, the performance gap between the ASHP and ground source heat pump (GSHP) should be increased, however, the quantitative comparison has not been yet investigated. In this study, impact of global warming on the performance of the ASHP and GSHP is investigated based on the climate data for 1930, 1980, and 2030. The coefficient of performance (COP) as well as annual power consumption of the ASHP and GSHP are compared and analyzed. In the case of COP, the COP of GSHP hardly changes over the years owing to the constant ground temperature, while that of ASHP decreases by 3.7% for cooling and increases by 0.71% for heating. In the case of annual power consumption, the cooling and heating power consumption of GSHP increases by 12.69% and decreases by 15.58%, respectively, over the year owing to the changes in heating and cooling loads. As for the ASHP, the cooling and heating power consumption increases by 16.64% and decreases by 17.8%, respectively. For a more accurate comparison, power consumption ratio is introduced and shows that total annual power consumption of the GSHP to ASHP decreased from 68% in 1930 to 65% in 2030. Therefore, as global warming accelerates, the effect of reducing power consumption by using GSHP compared to ASHP is expected to be increasing.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.22 no.4
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• pp.328-334
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• 2013

A greenhouse heating system to improve heat pump performance using inside and outside air of greenhouse as a heat source selectively and cut $CO_2$ enrichment costs by delay of greenhouse ventilation was developed. In this system, thermal storage modes divided into inside circulation mode using surplus solar energy and outside circulation mode using outside air heat. The thermal storage modes were designed to be switched mutually according to inside greenhouse temperature and six temperature values were input to control the heat pump operating, thermal storage mode switching and greenhouse heating automatically. Operating characteristics of this system were tested in a plastic greenhouse of non-ventilation condition. The results of test showed that the inside circulation mode began at about 11:00 and lasted for about 210 minutes and inside greenhouse temperature was maintained between $20{\sim}28^{\circ}C$ in spite of non-ventilation. System heating COP of the inside circulation mode in the daytime was 3.35, which was 36% and 25% higher than that of the outside circulation modes in the nighttime and daytime respectively.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.14 no.2
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• pp.573-577
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• 2013

Heat pumps come into wide use because high energy efficiency can be obtained and diverse heat sources like geothermal heat, waste heat and air are available. It is necessary for an air source heat pump to defrost in order to remove frost on the surfaces of an outdoor heat exchanger. It is impossible for continuous heating if reverse cycle operation is used as defrosting method, furthermore it causes the degradation of COP. In this study an fin-tube heat exchanger with three rows was used as an outdoor coil. One row among three rows of the heat exchanger was used like a condenser in order to remove frost on it, the others were used as evaporator to accomplish continuous heating. Each row was switched in order from a condenser to an evaporator in specified time interval. Tests were carried out during minimum 180 minutes at the defrost-heating test condition(dry bulb temperature $2^{\circ}C$, wet bulb temperature $1^{\circ}C$) described in KS C 9306. Time-averaged COP was about 20% higher than that of conventional defrosting method.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.40 no.7
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• pp.563-568
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• 2016

In this study, experiments were conducted to evaluate the performance of a heat pump system. A heat pump system with an air as heat source is adapted as reference. The developed system uses a plate heat exchanger an evaporator to absorb heat from a stack of fuel cell driven electric vehicles. Hence, the system functions as a water source heat pump system. The results indicated that the; power consumption increased with the rotational speed of the compressor. A system performance($COP_h$) of 2.03 at an electronic expansion valve(EEV) openings of 25% and a compressor speed of 1200 rpm was observed in the reference system. However, at the same compressor speed, the $COP_h$ of the water source heat pump system corresponded to 9.42 at an EEV openings of 75%. It was found that the water source heat pump system exhibited the highest performance at a water temperature of $50^{\circ}C$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.363-372
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• 2005

최근 고유가상황 및 에너지소비가 증대되는 사회적 분위기와 환경적 변화에 힘입어 대체에너지기술개발에 대한 절실한 대책마련이 중요시 되고있다. 기후변화협약의 발효로 환경에너지에 대한 새로운 인식의 필요로 에너지체제의 변환이 촉구되어지고 있으며 이에 따른 환경친화적 에너지자원을 이용한 신 재생에너지개발에 대한 연구개발기술이 관심을 받고 있다. 현재 사용중인 화석연료는 환경오염 및 지구의 온난화 현상 등 심각한 공해문제를 야기시키고 있는 반면에 태양에너지와 같은 청정에너지의 개발은 환경오염방지와 친환경에너지자원의 활용이라는 점에서 관심이 대상이 되고 있고 특히, 우리나라의 경우 에너지수입 의존율이 97%로 높은 상황에서 국가에너지대책을 수립하고 해외수입에너지 의존율을 최소화시키기 위하여 가히 필수적인 상황이다. 따라서, 본 실증연구사업(태양열 이용 Hybrid냉난방시스템 실증연구)은 태양열 집열기에서 생산된 저온의 $20\sim30^{\circ}C$의 승온된 양질의 열원을 히트펌프 증발기 열원으로 이용 히트펌프의 압축동력이 상대적으로 작아져 기존 히트펌프 시스템에서의 성적계수(COP)를 높여 주는 효과를 기대할 수 있고, 특히 하절기 복사량이 많은 시기에는 $50\sim60^{\circ}C$ 정도로 승온되어진 중 고온수를 직접 온수탱크로 이동시켜 필요수요처에 공급함으로써 이에 따른 에너지절감효과를 기대할 수 있다. 구축된 태양열 이용 하이브리드(Hybrid)냉난방시스템은 계절별, 설비별 특성을 적절히 활용하여 연평균 집열기 효율은 70%수준으로 유지하면서, 계절별 성적계수는 '4'수준을 목표로 하여 추진되었으며, 그간, 태양열 이용 보급분야의 실용화는 주로 건물의 급탕용 온수생산의 수준에 머물렀으나 이 단계를 극복한 건물의 냉 난방 및 급탕을 위한 태양열 및 공기열원을 활용한 하이브리드(Hybrid)냉난방 시스템 구축하였다. 아울러, 태양열 이용 하이브리드 냉난방 히트펌프 시스템 실증 실험은 유가상승과 신재생에너지에 대한 국가적 분위기 고취로 어느때 보다도 개발기술의 상용화 및 실용화적 측면의 염두와 태양열 이용 Hybrid냉난방 시스템의 효율향상과 저가화를 통해 기술의 경제성과 신뢰성을 확보하여 태양열 이용 시스템의 보급활성화를 목표로 하고 있다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.14 no.12
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• pp.6053-6059
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• 2013

Heat pumps have attracted considerable attention as a green energy system because they use renewable energy, such as geothermal, solar energy and waste heat, and can have a low electricity consumption rate compared to other conventional electric heating system. Many studies of high efficient heat pump system design was performed previously,but it is not easy to find any an analytical model that consists of components (e.g. compressor, heat exchangers, and expansion valve), not only having an interrelation and interconnection each other but also being flexible to any change in geometry and operating parameters. In this study, a computational model was developed for a heat pump with warm air as a heat source using the one-dimensional modeling software, AMESim. In combination with an independently-developed analytical model for a scroll compressor, the heat pump model can simulate the physical characteristics and actual behavior of the heat pump precisely. In addition, the reliability of the model was improved by verifying the simulation results using experimental data. The simulation data fell into the 10% error range compared with the experimental data. The heat pump model can be used for system optimization studies of product development and applied to other applications in a range of industrial field.