• 설비공학논문집
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• 제9권4호
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• pp.462-471
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• 1997

The water-to-air heat pump system requires relatively lower energy consumption and less installation space. The heat exchangers used for this system are the finned-tube type for the indoor unit and the double-tube type for the outdoor unit. Mathematical models for this system are developed and programmed in computer. Experimental data from various conditions are obtained and compared with calculated values from the computer simulation program. Differences of cooling capacity and COP are 1.25% and 0.47%, and those of heating capacity and COP are 0.51% and 0.13%, respectively. Simulation results are in good agreement with test results. Therefore, the developed program is effectively used for the design and the performance prediction of water-to-air heat pump system.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권12호
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• pp.4721-4726
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• 2010

본 논문은 압축기 인버터 주파수 제어에 따른 CO2용 수냉식 열펌프의 성능 특성에 대해서 실험적으로 조사하였다. 실험장치는 압축기, 가스냉각기, 팽창밸브, 증발기, 내부 열교환기, 수액기로 구성된다. 실험장치에 사용된 모든 열교환기는 동관으로 제작된 이중관식 대향류형이다. 가스냉각기와 증발기는 2.4 m인 소시험부 6개와 4개로 각각 구성된다. 실험결과를 요약하면, 우선 증발기와 가스냉각기의 입구온도와 냉매유량이 일정한 조건하에서 압축기 인버터 주파수가 증가할수록 압축비와 토출압력이 증가한다. 또한 인버터 주파수가 증가할수록 난방능력과 압축일량은 증가하는 반면 성능계수는 감소한다. 그리고 증발기 입구 2차유체의 온도가 $15^{\circ}C$에서 $25^{\circ}C$로 증가함에 따라 압축비와 압축일량은 감소하지만 질량유량, 난방능력, 성능계수는 증가한다. 위의 이러한 경향은 종래의 프레온계 냉매 시스템의 성능 변화와 유사하다.

• 설비공학논문집
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• 제23권6호
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• pp.400-405
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• 2011

This paper presents the heating performance characteristics of the air source heat pump with air to water type. The heating capacity, COP, P-h diagram were measured at various operating conditions, air-side temperatures, relative humidities, and inlet/outlet water temperature under the standard heating condition of KS B 6275. The experimental data for the heat pump were measured using the air-enthalpy calorimeter and the constant temperature water bath. As the air-side temperature increases, the heating capacity and COP increase. The effect of the air-side relative humidities on the heat pump performance is insignificant. The heat pump performance on inlet and outlet water temperatures and air-side temperatures(-7, -11, $-15^{\circ}C$) were studied. Heating capacity and COP increased about 27~39% with the air-side temperature increasing. Enthalpy between the front and the rear of condenser decreased about 6% by increasing of the inlet water temperature. These results can be utilized in the design of the air source heat pump system with air to water type.

• 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.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권4호
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• pp.437-444
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• 2012

본 논문은 지열을 이용한 코일 침적형 히트펌프 시스템의 운전변수에 대한 최적 설계를 위해서 히트펌프의 성능 특성을 실험적으로 조사하였다. 본 연구에서 고려된 작동변수로는 과냉각도, 증발온도, 응축온도 등이다. 그 실험결과를 요약하면 다음과 같다. 지열 이용 코일 침적형 히트펌프 시스템의 증발온도와 과냉각도가 증가할수록, 응축온도는 감소할수록 성능계수는 증가함을 알 수 있다. 즉, 지열 이용 코일 침적형 히트펌프 시스템의 증발온도, 응축온도, 과냉각도는 냉방과 난방의 성능계수에 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 따라서 본 연구에서 제안하는 히트펌프 시스템이 최고의 성능을 나타내기 위한 최적의 운전조건을 결정할 필요가 있다.

• 설비공학논문집
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• 제9권2호
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• pp.229-238
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• 1997

A third-order simulation model of VM heat pumps has been developed. This model allows consideration of the major losses such as heat conduction losses through regenerators and displacers, pumping losses and wall-to-gas heat transfer losses in working volumes, in addition to the heat exchanger and regenerator losses. The working volume was divided into 12 control volumes and conservation equations of mass and energy were applied to each control volume. Pressure drop was considered in regenerators only. Thermodynamic behavior of working fluid in a VM heat pump was investigated and effects of major losses on the performance of a VM heat pump were shown.

• 설비공학논문집
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• 제8권2호
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• pp.208-218
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• 1996

Performance of a VM heat pump is considerably affected by various losses, such as enthalpy dump, reheat loss, pumping loss, conduction loss and shuttle loss. A second-order analysis model of VM heat pumps, which allows consideration of the major losses, was presented. Actual heat transfer rates for heat exchangers were calculated from the heat transfer rates obtained by the adiabatic analysis and various losses. New effective temperatures of heat exchangers were calculated from the actual heat transfer rates and the mean heat transfer coefficients until there was no appreciable change in the effective temperatures. Effects of design parameters, such as phase angle, swept volume ratio, regenerator length and speed on heating capacity, cooling capacity and COP were shown.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권3호
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• pp.270-278
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• 2013

본 연구는 우리나라 상업용 온실의 보온성능 및 광투과 성능을 개선할 수 있는 피복방식을 결정하는데 필요한 자료를 제공하기 위하여 토마토 재배용 실험온실의 세 가지 피복방식에 대한 보온효과 및 광투과 특성을 평가하였으며 결과를 요약하면 다음과 같다. 공기주입 이중피복온실과 관행 이중피복온실의 관류열손실량이 거의 비슷한 것으로 나타났으나 외부기온이 비슷할 때 피복재와 보온커튼 사이의 온도가 공기주입 이중피복온실이 더 낮게 나타난 것은 공기주입 이중피복온실의 경우 나비식 천창의 틈새로 인한 환기전열손실이 크기 때문인 것으로 판단된다. 따라서 공기주입 이중피복온실에서 나비식 천창을 사용할 경우 틈새 환기전열손실을 줄일 수 있는 대책이 수립되어야 할 것으로 판단된다. 일중피복 온실과 관행이중피복온실의 관류열전달계수에 대한 온실 실험결과와 모형실험결과를 비교한 결과 모두 비슷한 값을 나타내었다. 이러한 결과는 측정된 관류열전달계수가 타당성 있는 값임을 보여주는 것이며 향후 온실의 난방설계시 직접 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 공기주입 이중피복온실이 비록 일중피복온실보다는 광투과율이 낮으나 동일한 이중피복온실인 관행이중피복온실보다 광투과율이 높기 때문에 보온을 위해서 이중피복을 설치할 경우에 광투과율을 확보하기 위해서는 공기주입 이중피복방식을 채택하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 공기주입 이중피복온실에 비해 일중피복온실의 피복재 내부표면에서 발생하는 결로량이 큰 이유는 일중피복온실의 피복재 내부표면온도가 훨씬 낮기 때문에 피복재에서의 포화습도가 작아져 내부공기의 절대습도와의 차이가 증가하기 때문인 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제17권5호
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• pp.476-482
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• 2006

본 연구에서는 핀-관 열교환기의 공기측 열전달 및 마찰특성을 조사하기 위하여 8종의 열교환기에 대하여 난방조건에서 실험을 수행하였다. 핀-관 열교환기의 성능 비교평가를 위하여 공기엔탈피식 칼로리미터를 이용하였다. 실험에 사용된 핀은 슬릿, 루버, 평판형이며, 관경은 7.0 mm, 열수는 1, 2, 3열 그리고 4종의 관회로에 대해 j 계수와 마찰계수를 획득하였다. 실험을 통해서 핀형상, 핀피치, 열수 그리고 관회로의 변화에 대한 핀-관 열교환기의 공기측 열전달 및 마찰거동을 조사하였다. 실험결과는 관회로의 구성이 열교환기의 열전달과 마찰과 관련이 있음을 보여주었다. 동일 핀피치의 열교환기의 경우에 저 Re 수에서는 1열의 열전달성능이 우수하나 Re 수가 증가할수록 j 계수의 거동은 역전함을 보였다. 그리고 2열의 열교환기에서 핀종류에 따라 공기측 열전달성능과 마찰계수가 다르게 나타남을 확인하였다.

• 설비공학논문집
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• 제17권1호
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• pp.39-46
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• 2005

The present study concerns an experimental study of a R-22 heat pump system consisted of liquid and liquid heat exchangers. The test was performed for various systems of a single-, tandem-, and two stage-cycle at the same environmental conditions of temperature. Various experiments of the heat pump system were peformed to compare the heating capacity and COP, when the outdoor temperature is near $-15^{\circ}C$ and the indoor temperature is $20^{\circ}C.$ As the results of the present study, the system of Tandem(parallel) cycle showed the best heating performance, while the discharge temperature of refrigerant was too high. In case of the system of two stage cycle, the performance characteristics were significantly improved by employing the inter cooler.