The principal intention of this experimental work is to confer upon the exergy study of GSHP associated with horizontal earth heat exchanger for space heating. The exergy analysis recognizes the assessment of the tendency of various energy flows and quantifies the extensive impression of inefficiencies in the system and its components. Consequently, this study intends to provide the enlightenment for well interpretation of exergy concept for GSHP. This GSHP system is composed of heat pump cycle, earth heat exchanger cycle and fan coil cycle. All the required data were measured and recorded when the experimental set up run at steady state and average of the measured data were used for exergy investigation purpose. In this study the rate at which exergy destructed at all the subsystems and system has been estimated using the analytical expression. The overall rational exergetic efficiency of the GSHP system was evaluated for estimating its effectiveness. Hence, we draw the exergy flow diagram by using the various calculated results. The result shows that in the whole system the maximum exergy destruction rate component was compressor and minimum exergy flow component was earth heat exchanger. Consequently, compressor and earth heat exchanger need to be pay more attention.
The ground source heat pump (GSHP) system has attracted much of attention, because of its stability of heat production and the high efficiency of the system. Performance of the heat exchanger is dependent on the soil temperature, the ground thermal conductivity, the operation schedule, the pipe placement and the design temperature. However, in spite of the many variables of these systems, there have been few research on the effect of the systems on system performance. In this study, analysis of the heat exchange rate according to soil temperature and grout material was conducted by numerical simulation. Furthermore, the heat distribution around the ground heat exchanger was presented on the different conditions of grout and underground temperature by the simulation.
Because of the climate changes and the development of building technologies, the cooling loads have been increased. Among the various renewable energies, geothermal energy is known as very useful and stable energy for heating and cooling of building. This study proposes a road snow-melting system of which heat is supplied from GSHP(Ground source heat pump) in viewpoint of the initial investment and annual running performance, which is also operating as a main facility of heating and cooling for common spaces. The results of this study is as followings. From the site measurement, it is found out that the road surface temperature above the geothermal heating pipe rose up to $5^{\circ}C$, which is the design temperature of road snow-melting, after 2 hours' operation and average COP(Coefficient of performance) was estimated as 3.5. The reliability of CFD has confirmed, because the temperature difference between results of CFD analysis and site measurement is only ${\pm}0.4^{\circ}C$ and the trend of temperature variation is quite similar. CFD analysis on the effect of pavement materials clearly show that more than 2 hours is needed for snow-melting, if the road is paved by ascon or concrete. But the road paved by brick is not reached to $5^{\circ}C$ at all. To evaluate the feasibility of snow-melting system operated by a geothermal circulation which has not GSHP, the surface temperature of concrete-paved road rise up to $0^{\circ}C$ after 2 hour and 40 minutes, and it does never increase to $5^{\circ}C$. And the roads paved by ascon and brick is maintained as below $0^{\circ}C$ after 12 hours geothermal circulation.
In this study, air conditioning systems include ground source heat pump (GSHP), are evaluated for economic feasibility. The building is modeled an air conditioned for 280kW scale. This analysis is compared with the energy tariff programs of Korea and USA. The objectives of this paper are to evaluate the cost-effectiveness of the GSHP and combined system using Life-Cycle Cost (LCC) analysis, and to carry out the sensitivity analysis of key parameters. The paper considered the cases including the base case of air source heat pump and the other two alternates for comparisons. The combined system is not only a cost-effective way to the low energy consumption but also a way to avoid a high initial investment. The variations of initial investment and energy rates give a significant effect on the total LCC and payback period.
A ground source heat pump (GSHP) system is recommended as a heating and cooling system to solve the pending energy problem in the field of air conditioning, because it has the highest efficiency. However, higher initial construction cost works as a barrier to the promotion and dissemination of GSHP system. In this study, numerical analysis on the characteristics of high density polyethylene (HDPE) pipe with spiral inside was executed. The heat transfer and flow characteristics of it were compared with those of a conventional smooth HDPE pipe. The heat transfer coefficient and pressure drop of the spiral HDPE pipe were higher than those of the smooth HDPE pipes at the same fluid flow rate. By decreasing the flow rate, the spiral HDPE pipe represented similar values of heat transfer coefficient and pressure drop to the smooth HDPE pipe. The lower flow rate of the spiral HDPE pipe comparing with it of the smooth HDPE pipe is estimated to reduce the length of the ground loop heat exchanger.
This study intends to analyse the economical aspect of a GSHP(Ground Source Heat Pump) system compared to the conventional system which is consisted with a boiler and a chiller. This study has simulated four systems in Incheon. It developed and analyzed for applications in a residential and an office building which was based on the hourly EPI(Energy Performance Index, $kWh/m^2yr$). Case 1 is utilizing a boiler and a chiller to meet heating and cooling demand of a house. Case 2 is utilizing the same conventional set up as Case 1 of a office. Case 3 is summation of Case 1(house) and 2(office) systems and loads. And Case 4 is utilizing a GSHP to meet the combined loads of the house and office. The method of the economic assessment has been based on IEA ECBCS Annex 54 Subtask-C SPB(Simple Payback) method. The SPB calculated the economic balanced year of the alternative system over the reference system. The SPB of the alternative systems (GSHP) with 10%, 30% and 50% initial incentive has been calculated as 9.38, 6.72 and 4.06 year respectively while the SPB without initial incentive of systems was 10.71 year.
최근 에너지 위기와 지구 온난화의 영향으로 국내에서 건물의 냉난방에 지열에너지를 비롯한 재생에너지의 사용이 증가하고 있다. 지열히트펌프시스템은 지금까지 지구상에서 가장 환경친화적인 냉난방 공조설비의 하나로 알려져 있다. 그러나 지열히트펌프시스템의 설치 및 운영이 토양 지하수환경에 미칠 수 있는 몇 가지 영향들에 대한 보고가 있다. 이들 영향으로는 주로 지열히트펌프시스템의 부적절한 설치, 운영 및 폐쇄와 관련된다. 본 논문에서는 지열히트 펌프시스템이 토양 지하수환경에 미칠 수 있는 영향에 관하여 고찰하였다.
지하수열펌프시스템(GWHP)은 지원열펌프시스템(GSHP)가운데 성능이 가장 우수하며 저온의 천부지하수열을 이용하는 시스템이다. GWHP시스템은 지중연결 열펌프시스템(GCHP)에 비해 최대 블록부하와 전 시스템 성능에 부합되는 지하수유량을 기준으로 하여 설계를 하며 최적 지하수유량은 해당지역의 지하수온도, 판형열교환기의 규격과 전체펌프와 배관류의 전 양정고에 따라 결정한다. 대체적으로 전형적인 빌딩루프순환수의 필요유량은 1RT당 $9.5{\sim}11.4lpm$ 정도인데 비해 GWHP시스템이 필요로 하는 최적 지하수유량은 이보다 꿜씬 적은 $3.8{\sim}9.5lpm$정도이다.
This paper describes the multi-heat pumps applied in an ground source heat pump system for an actual building. The performance of a ground source multi-heat pump installed in the field was investigated at heating season. The average COP of the systems with single U-tube and double tube type GLHXs were 4.8 and 5.0, respectively. It is needed to investigate the long term performance of double tube type GLHX, because the reduction of inlet temperature of OD HX for this GLHX was larger than it for U-tube GLHX.
Due to reinforcement of international environment regulation and high oil prices, interest in renewable energy is growing. Countries participating in UNFCCC are continuously putting efforts in reducing greenhouse gas after enforcing Kyoto Protocol into effect on Feb, 2005. Energy used in buildings, which relies heavily on fossil fuel accounts for about 24% of total energy consumption. In this study, air, geothermal and water source heat pump systems for an 322 $m^2$ auditorium in an office building is simulated using TRNSYS version 17 for comparing energy consumptions. The results show that energy consumptions of air, geothermal and water source heat pumps are 14,485, 10,249, and 10,405 kWh, respectively. Annual equal payments which consider both initial and running costs become 5,734,521, 6,403,257 and 5,596,058 Won. Thus, water source heat pump is the best economical choice.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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