• 제목/요약/키워드: Cooling and Heating

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상변화물질을 적용한 건축자재의 에너지절약 가능성 분석 (The Analysis of the Energy Saving Performances of Building Materials using Phase Change Materials)

  • 안상민;황석호;김태연;이승복
    • 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국태양에너지학회 2011년도 춘계학술발표대회 논문집
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    • pp.162-167
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    • 2011
  • Thermal storage plays an important role in building energy saving, which is greatly assisted by the incorporation of latent heat storage in building materials. A phase change material is a substance with a high heat of fusion which, melting and solidifying at a certain temperature, can be storing and releasing large amount of energy. Heat is stored or released when the material changes from solid to liquid. Integration of building materials incorporating PCMs into the building envelope can result in increased efficiency of the built environment. The aim of this research is to identify thermal performance of PCMs impregnated building materials which is applied to interior of building such as gypsum and red clay. In order to analyze thermal performance of phase change materials, test-cell experiments and simulation analysis were carried out. The results show that micro-encapsulated PCM has an effect to maintain a constant indoor temperature using latent heat through the test-cell experiments. PCM wallboard makes it possible to reduce the fluctuation of room temperature and heating and cooling load by using EnergyPlus simulation program. Phase change material can store solar energy directly in buildings. Increasing the heat capacity of a building is capable of improving human comfort by decreasing the frequency of indoor air temperature swings so that the interior air temperature is closer to the desired temperature for a long period of time.

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Performance of steel beams at elevated temperatures under the effect of axial restraints

  • Liu, T.C.H.;Davies, J.M.
    • Steel and Composite Structures
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    • 제1권4호
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    • pp.427-440
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    • 2001
  • The growing use of unprotected or partially protected steelwork in buildings has caused a lively debate regarding the safety of this form of construction. A good deal of recent research has indicated that steel members have a substantial inherent ability to resist fire so that additional fire protection can be either reduced or eliminated completely. A performance based philosophy also extends the study into the effect of structural continuity and the performance of the whole structural totality. As part of the structural system, thermal expansion during the heating phase or contraction during the cooling phase in most beams is likely to be restrained by adjacent parts of the whole system or sub-frame assembly due to compartmentation. This has not been properly addressed before. This paper describes an experimental programme in which unprotected steel beams were tested under load while it is restrained between two columns and additional horizontal restraints with particular concern on the effect of catenary action in the beams when subjected to large deflection at very high temperature. This paper also presents a three-dimensional mathematical modelling, based on the finite element method, of the series of fire tests on the part-frame. The complete analysis starts with an evaluation of temperature distribution in the structure at various time levels. It is followed by a detail 3-D finite element analysis on its structural response as a result of the changing temperature distribution. The principal part of the analysis makes use of an existing finite element package FEAST. The effect of columns being fire-protected and the beam being axially restrained has been modelled adequately in terms of their thermal and structural responses. The consequence of the beam being restrained is that the axial force in the restrained beam starts as a compression, which increases gradually up to a point when the material has deteriorated to such a level that the beam deflects excessively. The axial compression force drops rapidly and changes into a tension force leading to a catenary action, which slows down the beam deflection from running away. Design engineers will be benefited with the consideration of the catenary action.

모바일 전자기기의 열점 제어를 위한 수평형 박막 열전 냉각 소자의 모사 해석 (Simulation of Horizontal Thin-film Thermoelectric Cooler for the Mobile Electronics Thermal Management)

  • 박상국;박홍범;주영창;주영철
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제24권2호
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    • pp.17-21
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    • 2017
  • 본 연구에서는 수평형 열전 냉각 소자의 열전 냉각 성능 극대화를 위해 모사 해석을 수행하였다. ANSYS Workbench의 Thermal-Electric 프로그램을 활용한 모사 해석을 진행하였으며 해당 프로그램은 열전 효과에 초점이 맞춰 있어 보다 정확하고 효과적인 모사 해석이 가능하다. 수평형 열전 냉각 소자는 n-type의 $Bi_2Te_3$와 p-type의 $Sb_2Te_3$ 및 Au 금속 전극으로 가정하였으며, Joule 발열이 소자 중앙 하부에서 발생되는 것으로 가정하였다. 모사 해석을 통해 최대 $13^{\circ}C$의 냉각 효과를 확인하였으며, 이런 기하학적인 변수들로부터 냉각 성능을 최적화 할 수 있는 디자인을 제시하였다.

Salt Distiller With Mesh-covered Crucible for Electrorefiner Uranium Deposits

  • Kwon, S.W.;Lee, Y.S.;Kang, H.B.;Jung, J.H.;Chang, J.H.;Kim, S.H.;Lee, S.J.
    • 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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    • 한국방사성폐기물학회 2017년도 춘계학술논문요약집
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    • pp.83-83
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    • 2017
  • Electrorefining is a key step in pyroprocessing. The electrorefining process is generally composed of two recovery steps - the deposit of uranium onto a solid cathode and the recovery of the remaining uranium and TRU elements simultaneously by a liquid cadmium cathode. The solid cathode processing is necessary to separate the salt from the cathode since the uranium deposit in a solid cathode contains electrolyte salt. Distillation process was employed for the cathode processing. It is very important to increase the throughput of the salt separation system due to the high uranium content of spent nuclear fuel and high salt fraction of uranium dendrites. In this study, a mesh-covered crucible was investigated for the sat distillation of electrorefiner uranium deposits. A liquid salt separation step and a vacuum distillation step were combined for salt separation. The adhered salt in uranium deposits was efficiently removed in the mesh-covered crucible. The salt distiller was operated simply since repeated cooling - heating step was not necessary for the change of the crucible. The operation time could be reduced by the use of the mesh-covered crucible and the combined operation of the two steps. A method to preserve a vacuum level was proposed by double O-rings during the operation of the distiller with the mesh-covered crucible. After the salt distillation, the salt content was measured and was below 0.1wt% after the salt distillation. The residual salt after the salt distillation can be removed further during melting of uranium metal.

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지열 성능해석 시뮬레이션에 기반한 최적 설계 수법 개발 (Development of Optimum Design Method for Geothermal Performance based on Energy Simulation)

  • 문형진;김홍교;남유진
    • 대한건축학회논문집:구조계
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    • 제35권3호
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    • pp.43-48
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    • 2019
  • Since the revision of the Rationalization of Energy Use Law, the spread of new and renewable energy in buildings has been promoted. In addition, the production of electric power and thermal energy is an important issue in the change of energy paradigm centered on the use of distributed energy. Among them, geothermal energy is attracting attention as a high-performance energy-saving technology capable of coping with heating / cooling and hot water load by utilizing the constant temperature zone of the earth. However, there is a disadvantage that the initial investment cost is high as a method of calculating the capacity of a geothermal facility by calculating the maximum load. The disadvantages of these disadvantages are that the geothermal energy supply is getting stagnant and the design of the geothermal system needs to be supplemented. In this study, optimization design of geothermal system was carried out using optimization tool. As a result of the optimization, the ground heat exchanger decreased by 30.8%, the capacity of the heat pump decreased by 7.7%, and the capacity of the heat storage tank decreased by about 40%. The simulation was performed by applying the optimized value to the program and confirmed that it corresponds to the load of the building. We also confirmed that all of the constraints used in the optimization design were satisfied. The initial investment cost of the optimized geothermal system is about 18.6% lower than the initial investment cost.

열교환기의 흐름개선을 통한 고효율 지열 히트펌프 시스템에 관한 연구 (A Study on High Efficiency Geothermal Heat Pump System by Improving Flow of Heat Exchanger)

  • 안성환;최재상;김상범;안형환
    • 한국가스학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.42-46
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    • 2017
  • 화석연료의 무분별한 사용으로 인한 이산화탄소의 대기 중 방출은 지구의 연평균 기온을 상승시키는 원인으로 작용하고 있다. 이를 해결하기 위한 대체에너지로써 지열은 연중 일정한 온도를 갖는 무한자원이다. 지열에너지를 널리 보급하기 위해서는 히트펌프의 성능과 지중열교환기의 열교환 효율이 매우 중요하다. 이에 본 연구는 히트펌프의 성능을 증가시키기 위해 팽창변을 이중으로 구성하고 지중열교환기의 열교환 효율을 높이기 위해 입출관과 유입관 사이에 간격유지부재를 사용하여 실험하였다. 실험한 결과 팽창변을 이중으로 구성하였을 때 냉난방 능력이 최대 11.4%가 증가됨을 얻을 수 있었고, 간격유지부재를 사용 시 열교환 효율이 17.5% 향상되었다. 이러한 결과를 토대로 지열시스템의 설치 시 히트펌프의 성능과 지중열교환기의 열교환 효율의 상승으로 인해 설치비용이 많이 절감될 것으로 판단된다.

스마트 홈에서 프라이버시 보호를 위한 사용자 동적 접근제어 (User Dynamic Access Control for Privacy Protection in Smart Home)

  • 조도은;김시정
    • Journal of Platform Technology
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    • 제6권3호
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    • pp.17-22
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    • 2018
  • 스마트 홈이란 집 안의 냉난방에서부터 조명, 주방, 보안에 이르기까지 가정에 있는 다양한 장치들을 네트워크에 연결해서 집안의 모든 정보를 모니터링 및 제어할 수 있는 기술을 의미한다. 스마트 홈 기술의 발전으로 집안 기기의 사용은 편리 해졌지만 반면 정보보안 측면의 해저드가 공존한다. 권한이 없는 방문자가 집안의 기기에 임의로 접근해서 정보 조회나 기기를 제어하는 프라이버시 및 보안 문제는 스마트 홈에 있어 해결해야 할 중요한 문제이다. 본 논문에서는 스마트 홈에서 프라이버시 보호를 위한 사용자 동적 접근 제어 기법을 제안하고자 한다. 제안된 시스템은 스마트 홈서비스 사용자의 상황정보를 자동 판별하여 사용자의 역할을 정의하고 서비스 접근 범위를 동적으로 제어함으로써 사용자의 프라이버시를 보호하고 스마트 디바이스 간의 효과적인 서비스를 제공한다. 제안된 스마트 홈에서의 동적 접근 제어 방법은 스마트 홈 기기에 대한 개인정보 보호를 위한 향상된 보안서비스를 제공할 것으로 기대된다.

HVAC 관련 매개변수 및 탑승조건에 따른 자동차 실내의 온열쾌적성 평가모델에 관한 수치해석적 연구 (A Numerical Study of Automotive Indoor Thermal Comfort Model According to Boarding Conditions and Parameters Related to HVAC)

  • 윤성현;박준용;손덕영;최윤호;박경석
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제38권9호
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    • pp.979-988
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    • 2014
  • 자동차를 이용하는 시간이 늘어남에 따라 자동차 실내의 온열쾌적성에 대한 관심이 급증하고 있다. 그러나 아직까진 실제 자동차 중에서 공조시스템의 냉방성능은 자동차 제조사별로 온열쾌적성 지표를 통해 평가되지 않고, 실내의 공기 속도와 온도 등 열환경 기준에 의해 평가되고 있다. 또한 차 실내의 온열쾌적성을 수치해석으로 평가하는 경우 타당한 결과를 도출할 수 있는 수치기법에 대한 기준이 확립되지 않은 상황이다. 본 연구에서는 외부 열원을 모사하기 위하여 태양광선 추적모델을 사용하고, 공조시스템 작동 후 20 분까지 다양한 매개변수(공조시스템의 작동모드와 작동풍량, 인체모델 탑승조건)에 대한 자동차 실내의 온열쾌적성 평가를 수행하였다. 이를 통해 자동차 실내의 온열쾌적성 지표를 예측할 수 있는 평가모델을 도출하였다.

공조제어 적용을 위한 재실자 온열반응 데이터의 유효성 분석에 관한 연구 (An application to HVAC control system based on occupants' thermal response in office buildings)

  • 한혜심;김종훈;정학근;장철용
    • KIEAE Journal
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    • 제14권4호
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    • pp.111-117
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    • 2014
  • In South Korea, the government has recently enforced regulations associated with buildings. Temperature restriction in indoor environment is one of the common ways of energy reduction in order not to dissipate heating and cooling energy; however the people who are in restricted temperature feels uncomfortable. Furthermore, occupants cannot feel the same thermal sensation even they are in the same place. For the reason, occupants should express their thermal sensation and HVAC system should be able to apply their demand. It is proved by an adaptive principle. The adaptive model means that people react in ways which tend to restore their comfort, when change occurs such as to produce discomfort. In order to design HVAC control strategies based on adaptive model, we designated an existing office building as a reference building to gather data from actual field. Furthermore, we gathered occupants' thermal sensation and clothing insulation in real-time. We filtered the data with Kalman's filter method. The data was reasonable when there is an alarm messages for asking questionnaire. The response ratio were different in occupants' thermal condition. In conclusion, the filtered occupants' thermal sensation can be used as a real time HVAC control and input value of HVAC control.

핀-휜 구조물을 삽입한 채널의 열전달 특성과 압력강하에 관한 수치해석 (Numerical Analysis on the Heat Transfer and Pressure Drop Characteristics of a Channel with Pin-fin Structure)

  • 허주녕;김지훈;손영석;신지영
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제35권2호
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    • pp.224-231
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    • 2011
  • 핀-휜 구조물이 삽입된 채널은 열전달이 향상되는 것으로 알려져 있다. 복잡한 핀-휜 구조물은 다공성 매체로 모사할 수 있을 만큼 매우 불규칙적인 유동을 보여준다. 본 연구는 수치해석을 통하여 핀-휜 구조물이 삽입된 채널의 열전달과 압력강하의 특성을 분석하였다. 유효유동공간비가 높고 직경이 큰 경우 실험데이터를 잘 예측 하였지만, 유효유동공간비가 낮은 경우 비교적 오차가 큰 편이었다. 유효유동 공간비가 낮을수록 유동교란이 강해져서 열전달이 증가하지만 압력강하도 증가하여 팬의 동력이 증가하기 때문에 최적점을 찾아서 설계하여야 한다. 본 연구에서는 전면유속이 5m/s 일 때, D25 모델에서는 유효유동공간비가 0.5인 지점에서, D05 모델에서는 0.9에서 압력강하가 급격하게 늘어나기 때문에 이보다 더 작은 유효유동공간비에서의 작동은 바람직하지 않다.