생활공간 냉난방용 열펌프의 성능향상을 위해 R22의 대체 냉매로서 새로운 혼합냉매R22/R23/R152a(RM-1)을 개발하고 U. S. A.의 NIST사의 REFPRO Pprogram을 이용해 이 혼합냉매의 P-h diagram을 구성하여 실용화에 이용할 수 있도록 하였다. 본 연구는 실험을 통해 R22와 RM-1의 열펌프 성능효과를 분석하였다. 입 출구 물의 온도와 제2의 전열매체로서 물의 질량유량, 압축기의 소요 에너지 그리고 열펌프의 기타 열적 특성을 다양한 조건하에서 측정하였다. 이 실험 데이터를 통해 공기-물 열펌프 시스템에서의 RM-1과 R22의 성능계수(COP)를 비교하였다. 이를 통해, 혼합냉매 RM-1을 사용하는 열펌프 시스템은 외기온 $-17^{\circ}C$에서도 2.2의 성능계수로 작동하는 결과를 본 연구에서 보여주었다.
일반적으로 열 다이오드(thermo-diode)란 임의의 한 방향으로만 열 전달이 가능하도록 설계된 열 전달 기구이나, 열 흐름이 원하는 방향으로 이루어지는 양방향 열 다이오드를 사용한다면 겨울철 난방과 여름철 냉방부하 감소에 모두 효과적으로 적용될 수 있다. 본 연구에서는 루프형 양방향 열 다이오드를 응용한 태양열 이용 시스템을 설계 제작하였으며, test cell을 이용한 옥외 실험을 수행하여 실용 가능성을 확인하였다.
Study on the performance characteristics of the solar hybrid system with heat pump operating temperature during winter season has performed by using an experimental test. The system performance and operating characteristics with the heat pump operating temperature, hour and load condition were investigated and analyzed. As a result, the hot water temperature was significantly affected by the heat pump operating temperature at the morning(time 1) and noon(time 2). However, hot water temperature was set by the radiation quality and collecting operation hour at the afternoon(time 3). In addition to the solar fraction was decreased for the high heat pump operating temperature because the heat pump operated with a long operating time and short operating period.
본 연구에서는 온실 내부의 태양 잉여열과 외부의 공기열을 선택적으로 열원으로 이용함으로써 히트펌프의 성능을 향상시키고, 온실의 환기 지연을 통해 이산화탄소 시용비용을 절감할 수 있는 온실 공조시스템을 개발하고자 하였다. 본 시스템의 축열 과정은 태양 잉여열을 이용하는 내부순환모드와 외기열을 이용하는 외부순환모드가 온실 내부온도에 따라 자동으로 절환되도록 구성하였으며, 히트펌프 가동, 축열모드 절환, 난방 가동을 위한 6개의 온도값을 입력함으로써 축열과 난방이 자동으로 수행되도록 설계하였다. 단동온실을 대상으로 무환기 조건에서 기초시험을 수행한 결과, 태양 잉여열을 이용한 축열은 약 11시부터 시작되어 평균 3시간 30분 정도 유지되었으며, 주간의 온실 내부온도는 환기를 수행하지 않음에도 대부분 약 $20{\sim}28^{\circ}C$ 범위를 유지하였다. 주간 내부순환모드에서 시스템의 난방성능계수는 약 3.35로 야간 외부순환모드의 2.46 및 주간 외부순환모드의 2.67에 비해 각각 36% 및 25% 향상됨을 확인하였다. 본 시스템의 개선사항으로 태양 잉여열의 효율적 이용을 위해 축열조 관리온도를 상승시킬 수 있는 고효율 히트펌프의 적용이 필요하며, 온실의 무환기 운용에 따른 과습환경의 조성을 방지하고 태양 잉여열 수준이 높은 시기에 온실의 온도상승을 방지하기 위해 강제환기를 운전모드에 추가할 필요가 있는 것으로 판단되었다.
흑점은 태양 표면에 검은 구멍처럼 보이는 것으로 흑점이 나타나면 태양활동이 활발함을 의미한다. 이러한 태양활동은 플레어나 홍염 등의 형태로 표출되어 지구의 자기장을 변동시킴으로써 전력, 통신 시스템의 장애를 유발하게 된다. 따라서 이러한 흑점 데이터를 예측함으로써 사전에 대비할 수 있도록 할 필요가 있다. 흑점 시계열 데이터의 예측에 사용된 시스템은 병렬구조를 갖는 퍼지시스템(PSFS)으로 각 퍼지시스템의 규칙은 주어진 입출력 데이터를 클러스터링하여 생성하였다. 특히, 흑점 시계열 데이터와 같이 주기성향을 갖는 테이터의 경우에도 적용가능하도륵 유연한 구조를 갖는 개선된 PSFS를 제안하여 그 성능을 검증하였다.
본 연구에서는 자연형 태양열 시스템의 하나인 축열벽형(Trombe Wall System)에 대한 전산해석을 수행하였다. 자연대류가 있는 2차원 정상상태 층류 해석모형을 설정하고, 상용 유동해석 프로그램인 PHOENICS를 이용하여 형상 변화가 성능에 미치는 영향을 검토하였다. 주된 인자인 통기구 넓이, 벽 간격, 통기구 위치에 따라 질량유속, 최고온도 등이 변하여 각각의 경우에 열활용율이 최대가 되는 조건이 있음을 보이고, 세가지 인자를 모두 고려한 더욱 정밀한 해석을 통하여 최적의 형상을 제시하였다.
This paper is to simulate a solar hot water heating system used in a medium-scale office building using the dynamic simulation. This study is focused chiefly on the annual variation of energy performance, the solar fraction with respect to the difference of hot water load temperature. For this purpose the simple model of a solar hot water heating system has been considered with TRNSYS program and the simulations were performed with the weather data in Seoul, Korea. The share ratio of solar hot water system of the summer season appeared higher than the winter season because that the decrease of the domestic hot water load was far despite the relative decrease of the solar radiation. As the temperature was lower from $60^{\circ}C$ to $50^{\circ}C$, the solar fraction increases 8.1 percent due to 20-percent decrease of annual hot water load.
This study examined the cooling performance of a solar heating and cooling system for an office building using the dynamic simulation program (TRNSYS). This solar heating and cooling system incorporates evacuated tube solar collectors of $204m^2$, storage tank of $8m^3$, 116.2kW auxiliary heater, single-effect $LiBr/H_2O$ absorption chiller of 20RT nominal cooling capacity. It was found that for the representing day showed peak cooling load the annual average collection efficiency of the collector was 32.9% and coefficient of performance of single-effect $LiBr/H_2O$ absorption chiller was 0.68. And the results shows for the cooling season the solar fraction of the solar heating and cooling system was 32.2% and maximal and minimal solar fraction was 63.4% for May 17.9% for July respectively.
The final energy consumption in the building sector in Korea represents almost 20% of the total energy consumption. Besides, Space heating and hot water generation in Korea are based on fossil fuels, with a serious environmental impact. Despite the popularity of simple solar domestic hot water systems, active solar space heating remains, for various reasons, marginal. And thus, the aim of this paper is to demonstrate potentialities of solar assisted space heating systems, both technically and economically. From this study found that the solar heating system with CPC solar collectors integrated the roof of a single-story residential building shares $50{\sim}55%$ of the annual heating load.
태양열의 이용에 있어 직접접촉식 열교환기(DCHX)는 여러 가지 잇점을 제공한다. 그중에서도 제일 부각되는 것은 폐쇄형 열교환기의 대체에 다른 경비 절약과 작은 온도차에서도 열교환이 가능한 뛰어난 열성능일 것이다. 본 연구는 액-액 타입의 직접접촉식 열교환기에 대한 열성능 실측을 통하여 직접 접촉 열교환에 대한 이해를 증진하고 아울러 태양열에의 적용성을 평가하고자 하였다. 실측 시스템은 집열기와 펌프 그리고 직접접촉식 열교환기로 구성되어 있는데 작동유체의 종류에 따라 서로 다른 두 가지 방법에 의해 열교환기 내로 유입되도록 하였다. 작동유체로는 Texatherm 46과 물이 사용되었는데 이는 이들 유체가 서로 전이지 않고 높은 온도$(<150^{\circ})$에서도 화학적으로도 안전하며 열적으로도 비교적 양호한 성능을 가지고 있기 때문이다 본 연구는 실측을 통해 열교환기 내에서의 미미한 열성층화 현상에 대한 메카니즘을 확인하였으며 아울러 열교환기의 작동유체에 따라 작동의 안정성과 열적 성능(11% 차이)이 다르게 나타날 수 있음을 보여주고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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