Energy is motive power that makes convenient society. But, our country's energy is depending on most import. Also, energy and environmental issue are important problem in community of nations. The purpose of this study is to analysis the energy consumption and environmental load of EHP and GHP in Medium and small-scaled office building. The annual energy consumption used to cooling and heating by EHP was 10 percent more than GHP. And annual energy cost of EHP was 33 percent more expensive than GHP. But, Compared to the annual $CO_2$ emission, EHP was 6 percent less than GHP. Therefore, equipment selection should be consider environmental load as well as energy consumption and cost.
최근 공공건물에 신재생에너지 적용이 의무화되었고, 기후변화협약의 발효로 이산화탄소배출 절감에 대한 관심이 매우 높다. 가장 효율이 높은 냉난방 시스템인 지열히트펌프를 대표적인 신재생에너지인 태양광발전을 이용하여 구동하여 건물을 냉난방을 수행하도록 적용되었다. 야간 또는 태양에너지 밀도가 낮은 날을 위하여 축열과 축냉을 할 수 있는 수축열시스템과 연계하여 적용되었다. 지열히트펌프는 도심지역의 열섬현상 해소에 기여할 수 있으며, 외기 온도의 변화에 관계없이 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있으며 향후에 그린 빌딩인증등을 위해 에너지 절약과 신재생에너지 사용량을 높일 수 있는 방안으로 판단된다. 이를 적용한 설치 사례에 대한 사양과 운전 조건이 제시된다.
가스 엔진 히트 펌프는 가스 엔진의 축동력으로 압축기를 구동하는 시스템으로 전력을 거의 사용하지 않고, 엔진 폐열을 활용하기 때문에 하절기와 동절기에 전력 Peak 를 억제하는 공조기로 주목을 받고 있는 제품이다. 제품 개발 시 시스템 성능 예측이 중요하므로 이를 위해 초기 설정한 운전점에서 열교환기 및 압축기의 특성을 반영하여 반복 계산을 수행하면 최종적인 운전점을 도출할 수 있고, 가스 엔진의 성능 데이터를 활용하면 가스 엔진 히트 펌프의 정확한 효율을 예측할 수 있다. 난방 성능을 예측할 때에는 엔진 폐열이 시스템에 공급되기 때문에 외부 열을 흡입하는 구간과 엔진 폐열을 흡입하는 구간을 동시에 고려해야 예측의 정확도를 높일 수 있다. 25 마력 가스 엔진 히트 펌프의 성능을 예측한 값은 실제 측정한 값과 비교하였을 경우 5% 정도의 오차가 발생하며 향후 성능 예측 모델을 구성되는 부품 특성을 반영하면 오차의 폭이 감소될 것으로 예상된다.
기존 내연기관에 비해 전기자동차가 가지는 한계 중 하나는 에너지 밀도가 상대적으로 낮은 배터리로 인한 짧은 주행거리이며, 겨울철 실내 난방을 위하여 전기 히터 사용 시, 전기 소모량이 30%이상 증가하는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 전기 히터보다 에너지 효율이 우수한 히트펌프를 이용하여 난방 시, 전기 자동차의 주행성능 변화를 조사하였다. 일차원 해석 프로그램인 AMESim Software를 이용하여 전기자동차의 구동시스템 및 히트펌프의 해석모델을 개발하였고, 해석 결과 전기 히터를 히트펌프로 대체하면, 배터리 소모량이 약 50% 감소하여 그 만큼의 주행거리를 증가시킬 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 전기자동차 난방을 위한 히트펌프의 장점을 입증하였으며, 향후 전기 자동차 난방 대책의 비전을 제시하는데 기여할 것으로 사료된다.
The demands are increasing for the efficient heating and cooling system and thermal comfort environment because of changes in climate and environment, and deterioration of buildings and facilities can cause education budget to increase. So the study to apply heating and cooling system to university is urgently needed to improve an optimum energy saving system, educational environment and convenience of maintenance. For this reason, we selected a university campus in Seoul then came to understand the current situation and found some problems. We drew alternatives from comparative analysis of them. It selects representative building and carries out economic analysis to evaluate characteristics of energy consumption and economics on each type of heating and cooling system. As a result we drew the optimum system from those processes as previously stated. We studied 3 available systems, absorption chiller, EHP(Electric Heat Pump) and GHP(Gas Engine Heat Pump). According to LCC analysis suppose that the value of EHP is 1, it came out that the value of absorption chiller is 1.5 and the value of GHP is 2.2. This study, suggesting the optimum heating and cooling system, will support educational and research activities furthermore effect to maximize energy efficiency. Ultimately it is expected that it will contribute to make eco-friendly Green Campus.
Buildings with heating and cooling systems have been increased, since the requirement of thermal comfort for residents is grown. Heating and cooling systems, have been changed from two separate systems to one multi-function system which includes both heating and cooling. Especially, heat pump heating and cooling system has been adopted for general classrooms in schools since education environment improvement project has been launched. This research suggests the best option for the heat pump heating and cooling system in educational buildings through economic assessments for four alternative systems based on electric heat pump (EHP) and gas engine driven heat pump (GHP), which are most widely used for elementary, middle and high schools. The model buildings are in the Y high school which has 24 classes of new construction building, which will be built soon. Annual energy consumption for alternative systems uses BECS 3.10, which can be used for system simulation.
냉방기기별 하절기 가동률 및 동시사용률 실태를 조사하여 건물의 용도 및 면적 별냉방기기의 시간별 부하률 과 동시사용률, 연간 사용일수 가동시간을 조사하여 냉방기기별 에너지 소비현황 하절기 에너지수급 영향분석을 하고자 하였다. 그리고 국내에 설치된 냉방기기를 대상으로 현장조사 진단을 통해 냉방기기 사용 실태 및 냉방성능을 측정하고, 현장 조사를 통한 만족도와 불만사항을 조사하여 냉방기기 보급 및 운전의 효율을 상승시키고 모든 냉방기기 국산화를 위한 기초자료와 이를 위한 정책적 지원방안 및 향후 냉방기기 기술개발 방향을 제시하고자 한다. 또한 냉방기기별로 문제점을 도출하여 향후 정책제도 개선에 반영할 수 있도록 하였다.
The present study has been conducted economic analysis through actual operation of EHP and GHP which are installed at the same building of an university Cost items, such as initial cost, annual energy cost and maintenance cost of each system are considered to analyze LCC and economical efficiency is compared. The initial cost is considered on the basis of actual costs, and annual energy cost is converted into the cost after measuring electricity and gas consumption a day. LCC applied present value method is used to assess economical efficiency of both them. Variables used to LCC analysis are electricity cost escalation rate, natural gas cost escalation rate, interest rate, and service lives and when each of them are 4%, 2%, 8%, and 20 years, results of analysis short that EHP(148,257,306 won) is 8.05%(12,981,990 won) more profitable than GHP(161,239,295 won).
The research aims to study a new, optimum and renewable energy application method that can cover the minimum energy and operation costs within a range of school budgets. By deriving the optimum application method, it is expected to maximize the cooling/heating and water heating energy saving efficiencies for educational facilities. Therefore, this research carried out a study on the new/renewable energy utilization technique diffusion expansion method and the optimum method. As a result, the first optimum plan was introduced with the multi-type geothermal heat pump 174kW + solar heat collector $94\;m^2$ + highly efficient electronic cooling/heating device (EHP) 249.4kW. On the other hand, the second optimum plan was induced as the multi-type geothermal heat pump 255.2kW + highly efficient electronic cooling/heating device (EHP) 168.2kW.
The study is conducted to study a new, optimum and new and renewable energy application method that can cover the minimum energy and operation costs within a range of school budgets. By deriving the optimum application method, it is expected to maximize the cooling/heating and hot water supply energy saving efficiencies for educational facilities. Therefore, this research implemented a study on the new and renewable energy utilization technique diffusion expansion method and the optimum method. As a result, the first optimum plan was introduced with the multi-type geothermal heat pump 475.6 kW+highly efficient electronic cooling/heating device(EHP) 545.2 kW. On the other hand, the second optimum plan was induced as the multi-type geothermal heat pump 261kW+solar heat collector $240\;m^2$+highly efficient electronic cooling/heating device(EHP) 759.8 kW.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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