Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.29
no.5
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pp.249-258
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2017
This paper provides an economic analysis of a new geothermal heat pump system that reuses condenser waste heat from a Ground Source Heat Pump ($GSHP_{ch}$) to provide energy for a hot water Ground Source heat pump ($GSHP_{hw}$). After conducting feasibility tests using GLD and TRNSYS simulations, the proposed system was effectively installed and thoroughly tested. We observe that 1) the Coefficient of Performance (COP) of the $GSHP_{hw}$ and the $GSHP_{ch}$ during cooling mode improves by up to 62% and 7%, respectively; 2) the number of bore holes can be reduced by two; and 3) the hot water supply temperature of the $GSHP_{hw}$ increases by up to $60^{\circ}C$. We further conclude that 1) the reduction of two bore holes can save approximately ten million Won from the initial cost investment; and 2) the increased COP of the $GSHP_{hw}$ can save approximately one million Won in annual electricity costs.
Geothermal heat pump system (GHPS) is an energy-efficient technology that use the relatively constant and renewable energy stored in the earth to provide heating and cooling. With the aim of using GHPS as a heating source, it's possibilities of application in farrowing house were examined by measuring environmental assessment and sow's performance. A total of 96 sows were assigned to 2 pig housings (GHPS and conventional housing) with 48 for four weeks in winter season. During the experimental period, indoor maximum temperature in GHPS-housing was measured up to $26.7^{\circ}C$, average temperature could maintain $21.2^{\circ}C$. The mean value of dust levels and $CO_2$, $NH_3$ and $H_2S$ gas emissions were decreased in GHPS-housing compare with those of conventional housing. Litter size, birth weight, parity and weaning weight did not differ between housings. However, feed intake of sow in GHPS-housing was lower than that of conventional housing. In energy consumption for heating, electric power consumption increased in GHPS-housing than the conventional housing, a 2,250 kwh increase, whereas there is no fuel usage for heater in GHPS-housing. Amount of ground water circulated for heating in cold weather for earth heat exchanger was 8.4-12.9 ton per day. In conclusion, GHPS may have environmental benefits and effectiveness of heating in farrowing housing and affect the performance in sows.
In this study, the energy and economic analysis of KIER Zero Energy Solar House (KIER ZeSH) was carried out. KIER ZeSH was designed and constructed in the end of 2009 for the purpose of more than 70% energy self-sufficiency in total load as well as less than 20% of additional construction cost. The several building energy conservation technologies like as super insulation, high performance window, wast heat recovery system, etc and renewable energy system. The renewable heating and cooling system is a kind of solar thermal system combined with geo-source heat pump as a back-up device. The capacity of 3.15kW solar BIPV system was also installed on the roof. The measurement by monitering system of ZeSH was conducted for one year from November 2009 to October 2010. The energy self-sufficiency and economic analysis were conducted based on the this monitering result. As a result, the energy self sufficiency is about 83% which is higher than that of the target and the payback period is 11 years.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.23
no.5
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pp.321-326
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2011
Recently, ground source heat pump (GSHP) systems have been introduced in many modem buildings which use the annually stable characteristic of underground temperature as one of the renewable energy uses. However, all of GSHP systems cannot achieve high level of energy efficiency and energy-saving, because their performance significantly depends on thermal properties of soil, the condition of groundwater, building loads, etc. In this research, the effect of thermal properties of soil on the performance of GSHP systems has been estimated by a numerical simulation which is coupled with ground heat and water transfer model, ground heat exchanger model and surface heat balance model. The thermal conductivity of soil, the type of soil and the velocity of groundwater flow were used as the calculation parameter in the simulation. A numerical model with a ground heat exchanger was used in the calculation and, their effect on the system performance was estimated through the sensitivity analysis with the developed simulation tool. In the result of simulation, it founds that the faster groundwater flow and the higher heat conductivity the ground has, the more heat exchange rate the system in the site can achieve.
Purpose: Ground source heat pump system has been attracted in the horticulture industry for the reduction of energy costs and the increasing of farm income. Even though it has higher initial costs, if it uses in combination with heat storage, it is able to reduce the initial costs and operate efficiently. In order to have significant effect of heat storage type ground source heat pump system, it is required to design the capacity considering various conditions such as energy load pattern and operating schedule. Method: In this study, we have designed heat storage type ground source heat pump system in 5 cases by the operating schedule, and examined the system to find the most economic and having superb performance regarding the system COP(Coefficient of Performance) and energy consumption, using dynamic energy simulation, TRNSYS 17. Result: Conventional ground source heat pump system has lower energy consumption than heat storage type, but following the result of LCC(Life Cycle Cost) analysis, the heat storage type was more economic due to the initial costs. In addition, it has the most efficient performance and energy costs in the case of the smallest heat storage time.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.18
no.3
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pp.279-286
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2006
The present study concerns the annual performance evaluation of a hybrid-renewable energy system with geothermal and solar heat sources for hot water, heating and cooling of the residential buildings. The hybrid energy system consists of ground source heat pump of 2 RT for cooling, solar collectors of $4.8m^2$, storage tank of 250 liters and gas fired backup boiler of 11.6 kW. The averaged coefficients of performance of geothermal heat pump system during cooling and heating seasons are measured as 4.1 and 3.5, respectively. Also solar fraction for hot water is measured as 35 percent. Overall, the results shows that the hybrid-renewable energy system satisfactorily operated under all climatic conditions.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.22
no.9
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pp.641-647
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2010
Ground-source(Geothermal) heat pump(GSHP) systems can achieve a higher coefficient of performance than conventional air-source heat pump(ASHP) systems. However, GSHP systems are not widespread because of their expensive installation costs. The authors have developed a GSHP system that employs the cast-in-place concrete pile foundations of a building as heat exchangers in order to reduce the initial cost. In this system, eight U-tubes are arranged around the surface of a cast-in-place concrete pile foundation. The heat exchange capability of this system, subterranean temperature changes and heat pump performance were investigated in a full-scale experiment. As a result, the average values for heat rejection were 186~201 W/m(per pile, 25 W/m per pair of tubes) while cooling. The average COP of this system was 4.6 while cooling; rendering this system more effective in energy saving terms than the typical ASHP systems.
Recently, the use of renewable energy has been attracted due to the interest in energy-saving and the reduction of CO2 emission. In order to reduce the energy consumption of the cooling and the heating in the field of the architectural engineering, heat pump systems using renewable energy have been developed and used in various applications. In many researches, integrated heat pump systems are suggested which use solar and geothermal heat as the heat source for cooling and heating. However, it is still difficult to predict the performance of the systems, because the characteristic of heat exchange in each system is complicated and various. In this system, the performance prediction simulation of the heat pump was developed using a dynamic simulation model. This paper describes the summary of the suggested systems and the result of the simulation. The average temperature of the heat source, heating loads and COP were calculated with the cases of different local conditions, different system composition and different operation time by TRNSYS 17.
Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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v.10
no.2
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pp.7-12
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2014
Government has recently restricted heating and cooling set temperatures for the commercial and public buildings due to increasing national energy consumption. The goal of this paper is to visualize a future two way indoor set temperature control impact on building energy consumption by using TRNSYS simulation modeling. The building was modelled based on the twin test cell with the same dimension. Air source ground coupled heat pump performance data has been used for modeling by TRNSYS 17. Daejeon weather data has been used from Korea Solar Energy Society. The heating set temperature in the reference room is $24^{\circ}C$ as well as the target room set temperature are $23^{\circ}C$, $22^{\circ}C$, $21^{\circ}C$ and $20^{\circ}C$. The cooling set temperature of the reference room is also $24^{\circ}C$ as well as the target room set temperature of $25^{\circ}C$, $26^{\circ}C$, $27^{\circ}C$ and $28^{\circ}C$. For the air source heat pump system, heating season energy consumption is $35.52kWh/m^2y$ in the reference room. But the heating energy consumption in the target room is reduced to 7.5% whenever the set temperature decreased every $1^{\circ}C$. The cooling energy consumption in the reference room is $4.57kWh/m^2y$. On the other hand, the energy consumption in the target room is reduced to 22% whenever the set temperature increased every $1^{\circ}C$ by two way controller. For the geothermal heat pump system, heating energy consumption in the reference room is reduced to 20.7%. The target room heating energy consumption is reduced to 32.6% when the set temperature is $22^{\circ}C$. The energy consumption in the target room is reduced to 59.5% when the set temperature is $26^{\circ}C$.
To purpose of this research is to develop the numerical model for simulating performance of ground heat exchanger with high prediction accuracy. This paper describes the development of a numerical model that simulates the heat transfer between ground and circulation water in ground heat exchanger. Furthermore, we propose the estimating technique of soil properties, such as thermal conductivity, heat capacity and hydraulic conductivity, based on ground investigation. Comparison between experiment and numerical analysis based on the model developed above was conducted under the condition of the experiment in 2004. The result of analysis agreed well with the experimental result.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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