• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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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.

• 설비공학논문집
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• 제25권4호
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• pp.173-179
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• 2013

Middle-sized $CO_2$ water heater having compressor power of 7.45 kW was designed, and its performances were experimentally tested. Besides, optimum design of the $CO_2$ water heater was conducted by cycle simulation. When ambient temperature of $7^{\circ}C$ and hot water outlet temperature of $80^{\circ}C$ the $CO_2$ water heater showed the COP of 3.2. As hot water temperature increased the COP is getting decreased due to significant increase of compressor power consumption compared to increasing rate of heating capacity. When ambient temperature increased from $-3^{\circ}C$ to $12^{\circ}C$ the COP increased by 30%. The optimum components design of a gas cooler, an internal heat exchanger, and an evaporator were conducted, and the experimental correlation between amount of EEV opening and ambient temperature, and hot water temperature was suggested.

• 설비공학논문집
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• 제25권1호
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• pp.20-27
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• 2013

Numerical modeling of $CO_2$ water heater was conducted prior to optimal design of medium and large sized $CO_2$ water heater, and the experimental test with small sized $CO_2$ water heater having heat capacity of 4 kW was completed to verify the present numerical model. The present model estimated the experimental data of COP(coefficient of performance), heating capacity, and the hot water outlet temperature within the range of 3% to 8% of mean deviation. As increase of EEV(electric expansion valve) opening area, decreasing of heating capacity and the hot water outlet temperature, and increasing of COP were found in both experimental and numerical investigation.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제31권7호
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• pp.29-31
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• 2002

생활수준의 향상과 산업의 고도화로 에어컨의 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 표 1에 나타낸 바와 같이 2001년의 세계 에어컨 (가정용 및 패키지 에어컨) 수요량은 약 4000만대로 전체 생산 및 수요의 80% 이상을 아시아(중국, 일본, 한국)와 미국이 차 지하고 있다. 국내업체의 2001년의 국내외 총 에어컨 생산량도 700만대 정도로 전 세계 수요의 약 15% 이상을 점하고 있는데, 에어컨의 냉매에 의한 환경문제가 중요한 사안으로 대두되고 있다. 에어컨의 냉매로 사용되고 있는 HCFC계 (R22) 냉매의 대채냉매로 사용중인 HFC계 냉매도 지구온난화지수가 높으며, 1997년 채택된 교토 의정서에서 대기 배출가스 억제 물질로 분류되었다. 따라서, HFC물질을 사용하는 경우 제품 폐기시 냉매를 회수해야 하는 문제를 가지고 있어서 자연냉매의 사용에 대한 관심이 높아지고 있다. 이산화탄소도 자연냉매의 하나로 선진국을 중심으로 이산화탄소에 대한 이용기술 개발이 활발히 진행되고 있으며, 선진국에서는 이산화탄소 냉매를 적용한 급탕기와 같은 일부 상품이 출하되고 있다. 그러나, 이산화탄소 냉매를 이용한 냉난방시스템에 대해서는 선진국에서도 현재 실험실 차원의 시작품을 제작하여 성능과 신뢰성 향상을 위한 연구가 진행되고 있는 단계이며, 실용화를 위해서는 해결되어야 할 여러 가지 문제점들이 남아 있는 것으로 알려져 있다. 본 글에서는 산업자원부의 차세대신기술개발사의 일환으로 지원되고 있는 이산화탄소 냉매를 이용한 냉난방시스템의 개발 과제에 대해 간단히 소개하기로 한다.

• 설비공학논문집
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• 제20권4호
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• pp.230-237
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• 2008

The objective of this paper is to investigate the performance characteristics of a $CO_2$ cooling and water heating system using a twin-rotary compressor with the compression volume ratio of 0.6. The cooling performances of the $CO_2$ heat pump were measured and analyzed with the variations of charge amount, EEV opening, and compressor frequency. In addition, the performance of the combined system including cooling and water heating was also measured and analyzed by varying inlet temperature of the EEV. As a result, the optimal normalized charge and cooling COP in the cooling mode were 0.307 and 2.06, respectively. The application of the water heating into the $CO_2$ heat pump improved the cooling performance over 78% and decreased the EEV inlet temperature by $8^{\circ}C$, which can increase system reliability.

• 설비공학논문집
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• 제19권9호
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• pp.640-646
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• 2007

The cooling heat transfer coefficient of $CO_2$ (R-744) for tube and coil diameter (CD), inclined angle of tube and coil pitch of inclined helical coil type copper tubes were investigated experimentally. The main components of the refrigerant loop are a receiver, a variable-speed pump, a mass flow meter, a pre-heater and a inclined helical coil type gas cooler (test section). The test section consists of a smooth copper tube of 2.45 and 4.55 mm inner diameter (ID). The refrigerant mass flukes were varied from 200 to 800 [$kg/m^2s$] and the inlet pressures of gas cooler were 7.5 to 10.0 [MPa]. The heat transfer coefficients of $CO_2$ in inclined helical coil tube with 2.45 mm ID are $5{\sim}10.3%$ higher than those of 4.55 mm. The heat transfer coefficients of 41.35 mm CD are $8{\sim}32.4%$ higher than those of 26.75 mm CD. Comparison between $45^{\circ}\;and\;90^{\circ}$ of coil angle, the heat transfer coefficients of $45^{\circ}$ are higher than those of $90^{\circ}$. For coil pitch of gas cooler, the heat transfer coefficients of inclined helical coil gas cooler with coil pitch of 5 mm are similar to those of 10 and 15 mm.

• 설비공학논문집
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• 제15권6호
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• pp.461-470
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• 2003

The purpose of this study is to investigate the performance of a transcritical cycle for hot water heating using $CO_2$ as a working fluid. Some of the main parameters that affect the practical performance of the $CO_2$ system are discussed; the performance on the variation of refrigerant charge, changes in flow conditions of secondary fluids, and that with or without internal heat exchanger, The experimental results show that the optimum charge is approximately the same for various mass flow rates of the secondary fluid at gas cooler. The experimental results on the effect of secondary fluids are in general agreement with the experimental results of transcritical cycle in the open literature and show similar trend for conventional subcritical vapor compression cycles. The heat exchanger effectiveness increases with an increase of the heat exchange area of the internal heat exchanger regardless of the mass flow rate at the gas cooler.

• 설비공학논문집
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• 제16권3호
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• pp.241-249
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• 2004

A parametric study on the scroll wrap configuration factors of a $CO_2$scroll compressor for heat pump water heater has been carried out. Since there are 7 scroll wrap design parameters and 5 equations relating them, two of the design parameters can be selected as independent parameters. In this study, the wrap thickness and orbiting radius are chosen as independent ones. Computer simulation program has been used to estimate the compressor performance at various combinations of the scroll wrap design parameters. It has been found that there exists optimum combination of the wrap parameters for the highest compressor performance over analyzed ranges of the design parameters.