본 논문은 태양열을 구동원으로 하고 액체흡수제인 염화리튬(LiCl) 용액을 이용하여 제습/냉방 및 난방을 하나의 시스템으로 이루는 태양열 이용 냉난방 공조시스템 중 여름철 전열교환기의 제습/냉방에 관한 성능실험 결과이다. 여름의 고온다습한 실내공기는 휀에 의해 전열교환기로 유입되어 충진층에서 살수된 LiCl 용액과 직접 접촉하여 제습/냉각된 후, 건조공기로 바뀌어 실내로 취출된다. 한편 수분을 흡수하여 저농도 용액으로 변한 LiCl 용액은 재생기에서 태양열에 의해 다시 고농도 용액으로 바뀌어 흡수포텐셜을 갖는다. 본 실험에서는 형상 및 크기가 다른 3가지 충진재를 사용하여 전열교환기의 제습성능을 비교하였으며, 절대습도기준 총괄 물질전달계수인 $k_xa(kg/m^3h{\Delta}x)$로써 그 성능을 평가하였다. 특히 $k_xa$값은 액체흡수제 유량, 공기 풍량, 충진재 형상 및 충진층 높이에 따라 변한다. 따라서 이에 대한 영향을 조사하기 위하여 여러 가지 실험한 결과, 풍량은 $k_xa$값에 미치는 영향이 컸으나, 유량은 그다지 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 또한 충진재의 형상에 따른 비교 실험에서 충진재의 직경이 큰 경우에는 충진층 높이의 영향이 컸으나, 직경이 작은 경우에는 높이에 의한 영향이 직경이 큰 경우보다 작았다. 이상의 실험 결과로부터 $k_xa$값을 충진재 형상 및 충진층 높이에 따라 정지하면 최적 전열교환기 설계 및 제작에 기초자료로 활용할 수 있음을 알았다.
본 연구에서는 감자 플러그묘를 생산하고자 개발된 폐쇄형 시스템에서 식물묘 생산에 필요한 관수량, 식물묘와 배지로부터의 증발산량, 기습기에 의한 가습량, 공조기구에 의한 제습량, 환기에 의한 수분손실 등을 정량적으로 분석하고, 수분수지에 미치는 상대습도의 영향을 검토하였다. 기온, 상대습도, 광주기 및 PPF 를 각각 20$^{\circ}C$, 70%, 16/8 h, 200 ${\mu}$mol${\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-l}$로 조절한 조건에서 묘생산 시스템에서의 기습량, 제습량, 관수량 및 증발산량은 각각 167.9 kg${\cdot}m^{-2},\;196.9{\cdot}m^{-2},\;44.3\;kg{\cdot}m^{-2},\;33.5\;kg{\cdot}m^{-2}$로 나타났다. 식물체와 배지가 지닌 수분함량은 각각 $1.2\;kg{\cdot}m^{-2},\;6.9\;kg{\cdot}m^{-2}$ 로 나타났다. 3수준 (60%, 70%, 80%)의 상대습도 처리에 따른 묘생산 시스템내의 가습량, 제습량, 관수량, 증발 산량, 배지와 식물체의 수분함량은 상대습도가 증가할수록 모두 증가하였다. 그러므로 상대습도가 낮아질수록 시스템내의 물사용량은 줄어들었으나, 물이용가능효율은 증가하였다. 제습된 물을 재이용할 경우 시스템의 물이용가능효율은 상대습도 처리에 따라 0.97~1.0으로 나타났다. 따라서 제습된 물을 회수하여 재이용할 수 있는 폐쇄형 시스템의 개발은 식물묘생산에 요구되는 수분소모량을 절감시킬 뿐만 아니라 물소비 절약형 식물생산 방식의 확립에 크게 기여할 것이다.
폐쇄형 묘생산 시스템(closed system for transplants production)은 자연광이 투과되지 않도록 단열재로 구성되어 있어 시스템 내부와 외부의 공기, 물, 열 등의 교환이 기본적으로 제한된다. 또한 식물 생육에 필요한 관수량, 내부에 적절한 습도를 유지시켜 주기 위한 가습량 및 공조기구에 의한 제습량 등이 시스템 내에서 평형을 이루며 순환한다. (중략)
The climate of summer in Korea is quite hot and humid. Many studies have been carried out to reduce the energy required for operating a dehumidifier. The dehumidifier is mainly connected to the cooling system since it operates in the summer. Conventional dehumidification methods often require additional cooling and energy for dehumidification. In this study, a system for increasing the efficiency by applying a membrane was analyzed. Its energy saving effect was analyzed when it was applied to residential buildings. Economic efficiency was also evaluated. As a result of this study, 9.0% energy savings were achieved for residential buildings. The investment recovery period was 28.9 years. Such long investment recovery period was because the initial investment cost was excessive and annual energy saving only appeared in the summer.
This paper presents the optimization process of liquid desiccant cooling system using LiCl aqueous solution as a working fluid. Operating conditions(mass flow rate, conditioner outlet concentration, difference concentration) and design factors for heat exchangers(difference temperature of the district heating water, leaving temperature difference of the conditioner, leaving temperature difference of the regenerator, air temperature difference of the conditioner, air temperature difference of the regenerator) were optimized by response surface method. As a result, we obtained the 7.297 kW of cooling capacity and 0.788 of COP at optimized condition. Effect of difference temperature of hot water on system performances was also examined. As difference temperature of the district heating water increases, the cooling capacity increases and COP decreases.
Improvement in the energy efficiency has been studied of the desiccant cooling system by applying a vapor compression type heat pump to modify the system into a hybrid system. The cycle simulation was performed and the results were compared between a reference desiccant cooling system composed of a desiccant rotor, a sensible rotor and a regenerative evaporative cooler, and a hybrid desiccant cooling system with the sensible rotor being replaced by a heat pump. Though the electric consumption increases as much as the compressor power consumption, the total cooling capacity increases and the thermal energy input decreases by the addition of the heat pump. Therefore, the total energy efficiency can be improved if the increase in the electric consumption can be compensated with the increase in the cooling capacity and the decrease in the thermal energy input. The results showed that the total energy efficiency is optimized at a certain heat pump capacity. When the heat from the CHP plant is used for the thermal energy input, the energy consumption of the hybrid system is reduced by 20~30% compared with the reference system when the heat pump shares 30~40% of the total cooling capacity.
슬러지 공기건조장치는 외기로부터 공기를 흡입/송풍하여 이젝터(Ejector) 및 다단 사이클론(Multi-Cyclone)에서 슬러지를 건조하는 시스템이다. 즉 공기건조장치는 외기의 조건에 따라 시스템 성능 변화가 클 뿐 아니라 개루프(Open-Loop) 구조로 되어 있어 에너지 소모량이 큰 단점이 있다. 이를 해결하기 위한 방안으로 공기건조장치의 분리기 후단에 응축기(Condenser), 냉각기(Cooler), 압축기(Compressor)로 구성된 제습기를 장착하여 송풍-건조-제습-송풍으로 순환하는 폐루프(Closed-Loop) 공기건조 기술을 개발하였다. 기존의 공기건조와 비교하여 본 기술의 특성을 비교 분석한 결과, 본 시스템의 공기는 외기에 비하여 약 50% 이상의 에너지를 더 많이 함유하고 있었다. 또한 공기가 시스템 내에서 순환하기 때문에 슬러지 건조에 공급하는 공기의 질을 일정하게 유지할 수 있어 시스템을 안정적으로 운용할 수 있을 것으로 분석되었다. 그리고 경제성을 분석한 결과, 폐루프 공기건조장치를 이용하여 슬러지 1톤을 건조하는데 소요되는 비용은 기존의 건조장치에 비하여 약 35% 절감되는 것으로 파악되었다. 따라서 본 기술은 에너지 소모량이 적고, 일정한 품질의 공기를 송풍할 수 있어 시스템의 안정적으로 운전할 수 있는 기술로 평가된다.
A prototype of the desiccant cooling system with a regenerative evaporative cooler was built and tested for the performance evaluation. The regenerative evaporative cooler is to cool a stream of air using evaporative cooling effect without an inc6rease in the humidity ratio. It is comprised of multiple pairs of dry and wet channels and the evaporation water is supplied only to the wet channels. By redirecting a portion of the air flown out of the dry channel into the wet channel, the air can be cooled down to a temperature lower than its inlet wet-bulb temperature at the outlet end of the dry channels. Incorporating a regenerative evaporative cooler eliminates the need for deep dehumidification in the desiccant rotor that is necessary to achieve low air temperature in the system with a direct evaporative cooler. Subsequently, the regenerative evaporative cooler enables the use of low temperature heat source to regenerate the dehumidifier permitting the desiccant cooling system more beneficial compared with other thermal driven air conditioners. At the ARI condition with the regeneration temperature of $60^{\circ}C$, the prototype showed the cooling capacity of 4.4 kW and COP of 0.75.
With the possibility of hot water being able to be used as a heating source in a liquid desiccant system, an experimental apparatus for regeneration of the liquid desiccant was set up and series of experiments were conducted in a climate-controlled chamber. This study was performed to ascertain the influences of experimental factors on regenerating performance and to suggest the optimal combination of factors affecting regeneration rate. Furthermore. in order to figure out the contribution ratio of the factors on regenerating performance, a multi-way factorial design among the design of experiments was adopted. According to experimental results, the most influential factor on regenerating performance was temperature of the liquid desiccant and its contribution ratio was about 79.4%. In addition. the optimal operating combination was as follows; $60^{\circ}C$ of solution temperature, $14\ell$/min of solution flow rate, and 190m3/h of air volume.
The summer climate is very hot and humid in Korea. The humidity is an important factor in determining thermal comfort. Recently, the research for dehumidification device development has been attempted to save energy that is required for the operation of the current dehumidifiers on the market. Existing dehumidification systems have disadvantages such as wasting energy to drive a compressor. Meanwhile, dehumidification systems with membranes can dehumidify humid air without increasing the dry bulb temperature so it doesn't have to consume cooling energy. In this paper, the cooling energy savings was studied when a dehumidification system was applied in a model building instead of a chiller. The sensible heat load was almost the same result, but the latent heat load was decreased by 38.9% and the total heat load was decreased by 8.5%. As a result, electric energy used to drive the compressor in a chiller was saved by applying a membrane air-conditioning system instead.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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