• Journal of Energy Engineering
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• v.15 no.4 s.48
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• pp.235-242
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• 2006

This study experimentally investigates the performance improvement of the heat pump by adopting the hot gas bypass method and using the internal heat exchanger according to the automatic defrost test conditions of ISO 5151 This study compares the hot gas bypass method with the time step method, and investigates effect on outdoor coil fan speed when the hot gas of compressor outlet enter outdoor coil inlet after the frost formation. The tests were made for the fan speeds of the outdoor coil controlled at 90, 60 and 30% of the normal speed together with the case of the stationary fan. The performance of the heat pump is evaluated by variables such as COP, heat capacity, and the average COP during the 210 minutes heating mode. Results show that average COP of the hot gas bypass mettled is $2.2{\sim}6%$ higher than that of the time step method. When the outdoor coil fan speed is 60% (780 rpm) of the normal speed, it shows the best COP and heating capacity.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.460-465
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• 2007

유출지하수는 지하공간이 깊고 넓게 분포하는 건물에서 자연적으로 유출되어 배출되는 낮은 심도의 지하수이다. 본 연구에서는 신축된 교회건물에서 유출되는 지하수를 열원으로 밀폐형태와 개방형태의 열교환기를 활용하여 각각 5RT급 히트펌프시스템을 난방모드로 운전한 결과를 정리하였다. 실험은 난방순환수의 온도를 $43{\sim}49$ $^{\cdot}C$ 범위에서 제어하면서 진행하였으며, 시스템 COP에 있어서 밀폐형은 $4.12{\sim}4.75$, 개방형은 $3.42{\sim}3.98$의 범위에서 측정되었다. 이는 기존의 지열히트펌프시스템의 COP와 대동 소이한 우수한 성능이라고 판단된다. 또한 펌프동력을 제외한 히트펌프 자체 난방COP에 있어서 밀폐형은 $4.69{\sim}5.81$, 개방형은 $4.38{\sim}5.43$의 범위에서 나타났다. 유출지하수의 온도가 겨울철에도 약 $12{\sim}14^{\cdot}C$를 유지하므로 히트펌프와 시스템전체의 COP가 매우 우수한 값을 나타내고 있음이 확인되었다.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2002.02a
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• pp.151-157
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• 2002

화석에너지에 대한 경제적 부담과 환경오염문제를 줄이기 위하여 열펌프의 성능계수향상을 위하여 냉온 공기열교환기(HEEVA)를 고안하였고, 이 열교환기의 열특성과 성능계수향상에 미치는 영향을 분석하기 위하여 냉.난방 실험을 수행하였다. HEEVA에 의한 찬 공기와 더운 공기의 온도변화, 전열량 및 냉온 공기열교환기 효율, 총열전달계수등을 측정분석하였고, 냉난방시 외기온에 따른 열펌프의 성능계수, 소비전력, 응축기.증발기 출구 공기토출 온도 변화를 측정 분석함으로서 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 1. 외기온이 -4~11$^{\circ}C$로 변할 때 열펌프의 난방과정에서 HEEVA 찬공기 입출구 온도차는 4.5$^{\circ}C$에서 9.$0^{\circ}C$로 증가하였으며, HEEVA에 의한 영향으로 2~6$^{\circ}C$상승된 공기가 증발기 입구로 유입되어 냉매증발을 촉진하였다. 2. 실온이 4~22$^{\circ}C$일 때 HEEVA 더운공기 입출구 온도차는 3$^{\circ}C$에서 7$^{\circ}C$로 증가하였으며, 응축기에 유입되는 공기온도를 3~8$^{\circ}C$낮게 함으로서 압축기 소모전력을 감소시켜 COP 상승 효과를 나타냈다. 3. 외기온과 실온변화에 따라 풍량 346m$^3$/hr의 찬 공기가 받은 열량과 풍량 747m$^3$/hr의 더운 공기가 준 열량간의 차는 50~150kcal/hr로 나타났으며, 더운 공기가 준열량과 찬 공기가 받은 열량의 비가 83~98% 이었으므로 HEEVA의 열 교환율은 91% 을 보였다. 4. 총합열전달계수는 이론값이 실험 값보다 1~3W/m$^2$K 크게 나타났으며, 이 결과는 두 값 사이에 10% 내.외의 편차로서 Nusselt수를 구하기 위한 Petukhov상관식의 자체오차 15%에 비해 크지 않은 오차범주에 속하며, 이론상의 총합열전달계수 유도식의 타당성을 입증한 것이라 하겠다. 5. HEEVA를 작동함으로서 난방시 COP가 HEEVA를 작동하지 않았을 경우보다 0.3~0.5 향상된 것으로 나타났다. 이것은 HEEVA가 겨울철 난방에 효율을 높일수 있는 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.193-193
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• 2011

현재까지 대부분의 지열원 열펌프 시스템에 관한 연구는 열펌프 유닛과 지중열교환기에 대해 개별적으로 수행되었으며, 열펌프 유닛과 지중열교환기 설계 및 최적화의 공통변수인 지중순환수 유량에 따른 시스템 전체에 대한 연구성과는 매우 미미한 실정이다. 본 연구에서는 현재 국내에서 인증되어 보급되고 있는 물매물 지열원 열펌프 유닛의 성능 자료를 분석하고, 지중순환수 유량 변화에 따른 물대물 열펌프 유닛의 성능 실험 및 지중열교환기 형상에 관한 설계 및 분석을 수행하여 지열원 열펌프 시스템 최적화에 관한 기반 기술 확보하고자 하였다. 현재 국내의 물대물 지열원 열펌프 유닛의 냉방 및 난방 조건에서의 최소 인증 COP는 각각 4.1과 3.45이다. 다양한 용량 및 성능을 갖는 국내 인증 물대물 지열원 열펌프 유닛에 대한 정량적 성능 분석을 위하여 3.5kW(1RT) 용량당의 지중순환수 유량과 COP를 고찰하였다. 냉방운전시 3.5kW 단위 용량당 열펌프 유닛의 지중순환수 유량은 10.73에서 18.52LPM을 나타냈으며, 난방운전에는 10.41에서 18.16LPM을 나타냈다. 이때, 냉방 COP는 4.1에서 5.4의 값을 나타냈으며, 난방 COP는 각각 3.5에서 4.2를 나타냈다. 인증 열펌프 유닛에서 지중순환수 유량과 열펌프 유닛의 냉난방 성능은 일정한 경향성을 나타내지 않았다. 지중순환수 유량에 따른 지열원 열펌프 유닛과 시스템의 성능을 정량적으로 분석하고자 지중순환수 유량 변화에 따른 물대물 지열원 열펌프 유닛 성능 실험을 수행하고 이를 기반으로 지중열교환기를 설계 및 분석하였다. 냉난방 각 운전모드에서 ISO 13256-2 규격과 NRGT 101 규격을 기준으로 지중순환수와 부하측 유량 6LPM 에서 36LPM 사이에서 변화시키며 성능 실험을 수행하였다. 냉방 및 난방모드 모두 유량이 증가함에 따라 열펌프 유닛 COP가 증가하였으나, 유량 증가에 따른 열펌프 유닛 COP 증가율은 감소하였다. 지중순환수 유량이 18LPM 이상에서는 COP 상승폭은 미소하였다. 기존문헌의 부하 산정자료와 열펌프 유닛 실험 성능 데이터를 이용하여 지식경제부 고시 2009-332호에 준하여 수직밀폐형 지중열교환기를 설계하고 순환펌프 소요동력을 이용하여 시스템 COP를 분석하였다. 지중열교환기 설계 시 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 상용지중열교환기 설계프로그램인 GLD 프로그램을 사용하였다. 지중순환수와 부하측 2차 유체 유량 증가 시에 열펌프 유닛 COP 증가율 대비 시스템 COP 증가율은 감소하였으며, 난방모드에서는 일정 유량 이상에서는 열펌프 유닛 COP는 증가하였으나, 시스템 COP는 감소하였다. 또한, 지중순환수 유량 증가에 따라 지중열교환기 길이가 증가하였으며, 냉난방시의 지중열교환기 길이차이가 증가하였다. 지열원 열펌프 시스템의 고효율화 및 시공비 절감을 통한 경제성 확보를 위해서는 지열원 열펌프 유닛 성능과 지중열교환기 형상 공통 변수인 지중순환수 유량을 함께 고려하여 시스템을 설계하여야한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.194.2-194.2
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• 2011

Heating and cooling performance has been analyzed for the water-source heat pump system using raw water from Daechung reservoir. During heating operation from March to May, water temperature is not good condition for a heat source due to the higher atmospheric temperature. Avearged heating load ratio is only 14.3%, and the averaged unit COP and system COP are estimated to be 2.46 and 2.15 respectively. The COP is affected considerably by the water temperature, and the unit COP is increased from 2.16 at $5^{\circ}C$ to 2.95 at $11^{\circ}C$. Cooling performance is analyzed with the measured data from June to August. During cooling operation, raw water has lower temperature by 4. $5^{\circ}C{\sim}4.7^{\circ}C$ than the atmosphere. The load ratio is 39.2%, and the averaged unit COP and system COP are estimated to be 7.25 and 6.13 respectively. The heating COP is affected by the load ratio rather than water temperature. The COP is increased for 20%~40% load ratio, while is decreased for 40%~60% load ratio. It is estimated that the compressor operation combination for 3 (two constant speed and one inverter) compressors is changed for the load ratio.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.10 no.10
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• pp.2565-2571
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• 2009

In this paper, cycle performance analysis of cascade refrigeration system using $NH_3-CO_2$(R717-R744) is presented to offer the basic design data for the operating parameters of the system. The operating parameters considered in this study include subcooling and superheating degree and condensing and evaporating temperature in the ammonia(R717) high temperature cycle and the carbon dioxide low temperature cycle. The COP of cascade refrigeration system increases with the increasing superheating degree, but decreases with the increasing subcooling degree. The COP of cascade refrigeration system increases with the increasing condensing temperature, but decreases with the increasing evaporating temperature. Therefore, superheating and subcoolng degree, evaporating and condensing temperature of cascade refrigeration system using $NH_3-CO_2$ have an effect on the COP of this system. A multilinear regression analysis was employed in terms of subcooling, superheating, evaporating, condensing, and cascade heat exchanger temperature difference in order to develop mathematical expressions for maximum COP and an optimum evaporating temperature.

• Journal of the Korean Society of Mechanical Technology
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• v.13 no.1
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• pp.73-79
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• 2011

In this paper, cycle performance analysis of cascade refrigeration system using alternative FREON refrigerants are presented to offer the basic design data for the operating parameters of the system. The operating parameters considered in this study include subcooled and superheated degree, and evaporating and condensing temperature, temperature difference of cascade heat exchanger in cascade refrigeration system. The COP of cascade refrigeration system increases with the increasing subcooled degree, but there is no significant changes with the increasing superheated degree. The COP of cascade refrigeration system depends on evaporating and condensing temperatures of cascade heat exchanger. Therefore, subcooled degree, evaporating and condensing temperature of cascade heat exchanger using alternative FREON refrigerants have an effect on the COP of this system. In this paper, COP of cascade refrigeration system using R23 for low temperature system and R507A for high temperature system is higher 8 ~ 29 % than using R13 for low temperature system and R22 for high temperature system.

• Journal of Biosystems Engineering
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• v.25 no.4
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• pp.273-278
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• 2000

The hybrid heat pump system of the air to air and / or air to water was composed and its COP was analyzed with the ambient temperature on the opened and closed loop system respectively. The results be indicated by the equation(7) that the COP(Coefficient of Performance) of air-source(air to air and / or air-water) heat pump is effected with the ambient air temperature and AVACTHE.(Automatic Variable Area Capillary Type Heat Exchanger) 2. The COP of air-to-water heat pump without AVACTHE decreased in accordance with the ambient temperature decrease, however in case of the heat pump with AVACTHE the COP was maintained at 2.8∼3.0 level when the ambient temperature decrease from -$5^{\circ}C$ to $-11^{\circ}C$. 3. The COP of the air-to-water heat pump operated on the open loop was higher 40∼58% than that of the heat pump operated on the close loop. 4. The lower ambient temperature air effect on the COP of the air-to-air heat pump operated on the semi closed loop could be controlled using the AVACTHE, and at the high ambient air temperature the COP increased using the Bypass circuit.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.16 no.3
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• pp.42-47
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• 2012

In this paper, alternative natural refrigerant R290(Propane), R600(Butane), R717(Ammonia), R1270(Propylene) for freon refrigerant R22 were used working fluids for 2-stage compression and 1-stage expansion refrigeration system. The operating parameters considered in this study included evaporation temperature, condensation temperature, subcooling degree, superheating degree, mass flow rate ratio of inter-cooler. The main results were summarized as follows : The COP of 2-stage compression and 1-stage expansion refrigeration system increases with the increasing subcooling degree and mass flow rate ration of inter-cooler, but decreases with the increasing evaporating temperature, condensing temperature and superheating degree. Therefore, subcooling degree, mass flow rate ratio of inter-cooler of 2-stage compression and 1-stage expansion refrigeration system using natural refrigerants have an effect on COP of this system. The COP of natural refrigerants was higher than the COP of freon R22 in this study, so points to be considered are the security, the attached facilities for natural refrigerants than COP.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.18 no.9
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• pp.753-760
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• 2006

The purpose of the present work is to investigate the influence of the refrigerant adulteration by LiBr solution on the cooling capacity and COP for three different types of abso게tion chillers: a single-effect type, a series-flow double-effect type and a parallel-flow with double-effect type. A simulation program has been prepared for the cyclic analysis of absorption chillers. With some assumptions, the calculations have been performed by solving the mass balance equation, energy balance equation and the state equation simultaneously. The range of the LiBr concentration of refrigerant was 0% to 20% in the present study. For the single-effect absorption chiller, the maximum decrease in the cooling capacity was 10% at the 20% of LiBr concentration. For the double-effect chiller, the capacity was decreased by 11.1% for the parallel-flow type and the series-flow type. Also, the COP was reduced by 3.0% in single-effect, 2.8% in series-flow type (SR=0.4) and 2.3% in parallel-flow type.