• 생물환경조절학회지
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• 제26권4호
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• pp.353-360
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• 2017

본 연구에서는 장미 재배온실을 대상으로 온실 내부의 태양잉여열과 외부의 공기열을 선택적 열원으로 이용하여 온실난방용 온수를 생산할 수 있는 공기 대 물 히트펌프의 설계와 성능시험을 수행하였다. 태양잉여열 이용 축열운전과 외기열 이용 축열운전은 작물의 생육적온을 고려한 온실내부의 설정온도에 따라 자동전환 되도록 설계하였다. 제어반에 12개의 기준온도를 설정함으로써 축열운전 전환, 난방, 환기를 자동제어하며, 태양잉여열-외기열 선택적 축열운전에서 축열조의 온도는 축열능력과 난방부하에 대응하여 $35{\sim}52^{\circ}C$로 3단계 변온제어 하였다. 태양잉여열-외기열 선택적 축열에서 태양잉여열 이용 축열은 전체 시간의 23.1%, 외기열 이용 축열은 30.7%, 히트펌프 휴지시간은 46.2%를 차지하였으며, 난방성능계수는 태양잉여열 이용 축열 시 3.83, 외기열 이용 축열시 2.77, 전체 3.24로 평가되었다. 비교시험을 위해 축열조 온도를 $50{\sim}52^{\circ}C$로 항온제어 하는 조건에서 외기열 단독 이용 축열 시험을 수행하였으며 이때의 난방성능계수는 2.33으로 분석되었다. 결과적으로 공기 대 물 히트 펌프의 열원으로 온실내부 태양잉여열과 외부 공기열을 병용하고, 축열조 온도를 변온제어 한 결과 일반적인 외기열 이용 축열운전과 축열조 항온제어에 비해 난방성능 계수가 39% 향상됨을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권5호
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• pp.413-421
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• 2014

제습 냉방시스템은 증발식 냉각기를 이용하여 공조 공기를 냉각하는 시스템으로 전기구동 냉각기 없이 열에너지만으로 냉방 공급을 수행할 수 있다. 따라서, CFC 계열의 냉매 사용에 의한 오존층 파괴 및 하절기 냉각기 가동에 의한 첨두 전력부하의 증가 등 기존의 냉방시스템이 야기하는 여러 가지 문제점들을 해결할 수 있다. 본 연구에서는 제습 냉방시스템의 효율을 향상시키기 위해 냉방 성능과 엑서지 해석을 수행하였다. 특히 열역학 제2법칙에 근거한 엑서지 해석을 이용할 경우 전체시스템과 구성요소에서의 엑서지 파괴의 원인을 분석함으로써 시스템의 효율과 관련된 주제에 대하여 더욱 본질적인 측면에서 접근할 수 있다. 본 연구의 목적은 재생온도와 외기조건의 변화에 따른 재생 증발식 냉각기를 이용한 제습 냉방시스템의 성능계수, 냉방용량, 엑서지 성능을 평가하는 것이다.

• 에너지공학
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• 제28권1호
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• pp.22-29
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• 2019

발전소 온배수의 폐열을 회수하여 인근 농가에 난방 에너지를 공급하는 열펌프 시스템은 기존 난방방식 대비 에너지 사용량을 획기적으로 절감하고 온실가스의 배출을 줄이는 데에 기여할 수 있다. 제주대학교 컨소시움은 한국중부발전 제주화력본부에서 약 3 km의 원거리에 위치하고 있는 시설온실로 냉온수를 공급하기 위한 열펌프 시스템을 구축하였다. 본 논문에서는 열펌프 시스템의 구성과 더불어, 2018년 동절기에 수행된 난방성능 평가 실증운전 결과를 기술하였다. 열펌프 가동운전 시 대부분의 공급열 수송배관 내 담수의 온도강하는 $2^{\circ}C$ 이하로 유지됨을 확인하였다. 난방운전 시 열펌프의 성능계수는 4.0 보다 크며, 온배수를 열원으로 활용하여 최대 $50^{\circ}C$의 온수를 농가로 지속적으로 공급할 수 있음을 입증하였다.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.30-41
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• 2021

This paper presents the heating performance analysis results of a heat pump system using a dual heat source. In this paper, a dual heat source refers to the ground-coupled heat exchanger using both a surface water heat exchanger (SWHE) and a vertical ground heat exchanger (VGHE). In order to evaluate the system performance, we installed a monitoring system to measure the temperature and power consumption of a heat pump and then collected operation data with 4 different load burdened ratios of the dual heat source heat exchanger. During the whole measurement period, the average heating capacity of a water-to-water heat pump unit was 37.3 kW. In addition, the compressor of the heat pump consumed 9.4 kW of power, while the circulating pump of the dual heat source heat exchanger used 6.7 kW of power. Therefore the average heating coefficient of performance (COP) for the heat pump unit was 4.0, while the entire system including the circulating pump was 2.7. Finally, the parallel use of SWHE and VGHE was beneficial to the system performance; however, further researches are needed to optimize the design data for various load ratios of the dual heat source heat exchanger.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.797-802
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• 2012

본 연구에서는 두 대의 히트펌프를 이용하여 $60^{\circ}C$의 난방 공급을 하는 경우에 대하여, 병렬운전을 할 경우의 성능과 직렬운전을 할 경우의 성능을 서로 비교함으로써, 직렬운전에 의한 성능 향상 가능성을 연구하였다. 두 경우의 성능을 공정하게 비교하기 위하여, 히트펌프를 구성하는 열교환기의 전열면적을 고정하였으며, 부하측 및 열원측의 입구 유량 및 온도 조건을 고정하였다. 또한, 보다 현실적인 결과를 위하여 열교환기 내 열전달 및 압력강하 특성을 고려하였다. 시뮬레이션 결과, 직렬운전 시스템의 난방성능계수가 병렬운전 시스템의 난방성능계수에 비해 본 연구의 시뮬레이션 조건 하에서 약 5% 향상 될 수 있음을 관찰하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권3호
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• pp.191-196
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• 2017

20세기에 대두된 HCFC나 CFC계의 냉매들의 환경에의 악영향을 극복하기 위하여 보다 환경 친화적인 이산화탄소와 같은 자연냉매에 대한 관심이 커지고 있다. 겨울철 대기의 열원을 이용하여 증발을 유도하는 이산화탄소 열펌프는 증발기의 온도가 높아 효율이 상대적으로 낮아지고, 130bar가 넘는 고압으로 인하여 열펌프 설비 부품들의 제작의 어려움이 따르게 된다. 본 연구는 보다 낮은 압력의 새로운 2단 팽창식 $CO_2$ 오토 캐스케이드 열펌프를 고안하여 이러한 단점들을 해소하고 보다 효율을 증가시키고자 하였다. 새로운 오토 캐스케이드 열펌프에 2단 팽창방식과 효과적인 냉각방식의 시스템 구성을 하여 혼합냉매인 $CO_2$ 와 R32를 적용하였다. 공정에 고압 70bar, 중간 팽창압은 25bar, 최종 저압은 10bar를 적용하여 해석한 결과, 현재의 오토 캐스케이드 열펌프 공정의 COP는 1.629이었으나, 개선된 중간 압력 25bar의 2단 팽창 오토 캐스케이드 공정은 2.332로 현재의 공정보다 43.15% 향상되었다. 또한 저압측 증발기의 온도도 $-10^{\circ}C$ 이하가 되어 찬 외기에도 증발이 용이하게 발생되는 공정이 되었다. 본 공정이 향후 $CO_2$ 열펌프의 성능계수를 보다 향상시키고 고압에 따른 부품 문제들의 해소에 기여할 수 있는 공정으로 분석되었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권9호
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• pp.1021-1026
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• 2014

본 논문에서는 hot-gas를 이용한 다양한 바이패스 제어 방식 중에서 증발기 흡입부 방식에 대해 각각의 성능에 영향을 미치는 외기온도, 출수온도, 과열 및 과냉도 등에 대해서 알아보았다. 그 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. 우선, 증발기 흡입부로 hot-gas를 바이패스 하였을 경우에 냉동장치의 성능은 외기온도, 출수온도, 과열 및 과냉도 등에 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 따라서 이러한 변수에 대한 최적화를 통해 본 냉동장치의 기초 설계 자료를 제공할 수 있다. 그리고 증발기 흡입부 hot-gas 바이패스 방식의 운전특성을 고찰하여 본 논문에서 제안하는 냉동장치에 대한 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.255-262
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• 2008

The simulation of refrigeration cycle is important since the experimental approach is too costly and time-consuming. The present simulation focuses on the effect of capillary tube-suction line heat exchangers (CT-SLHX), which are widely used in small vapor compression refrigeration systems. The simulation of steady states is based on fundamental conservation equations of mass and energy. These equations are solved simultaneously through iterative process. The non-adiabatic capillary tube model is based on homogeneous two-phase model. This model is used to understand the refrigerant flow behavior inside the non-adiabatic capillary tubes. The simulation results show that both of the location and length of heat exchange section influence the coefficient of performance (COP). These results can be used in either design calculation of capillary tube length for refrigeration cycle or effect of suction line heat exchanging on refrigeration cycle.

• 설비공학논문집
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• 제27권11호
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• pp.567-573
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• 2015

Commercial buildings account for significant portions of the total building energy in Korea, and thus, a variety of research on chiller operation has been carried out. However, most of the studies were carried out on the chiller itself, i.e., the part load ratio characteristics and the corresponding electricity energy consumption patterns were not analyzed in existing studies. In this study, the part load ratio and the operating characteristics of the vapor compression chiller were analyzed within an office building equipped with the conventional variable air volume system. As a result, significant portions of total operating hours, cooling load, and energy consumption turned out to be in the part load ratio range of 0 through 50%. Thus, energy consumption was significantly affected by the chiller COP at low part load conditions, indicating that chiller operation at the part load is an important factor in commercial buildings.

• 설비공학논문집
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• 제21권3호
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• pp.131-139
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• 2009

The simulation of refrigeration cycle is important since the experimental approach is costly and time-consuming. The present paper focuses on the simulation of a refrigeration cycle equipped with a capillary tube-suction line heat exchanger(SLHX), which is widely used in small vapor compression refrigeration systems. The present simulation is based on fundamental conservation equations of mass, momentum, and energy. These equations are solved through an iterative process. The non-adiabatic capillary tube model is based on homogeneous two-phase flow model. This model is used to understand the refrigerant flow behavior inside the non-adiabatic capillary tube. The simulation results show that both of the location and length of heat exchange section influence the coefficient of performance (COP).