Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.15
no.12
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pp.979-986
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2003
The performance characteristics of heating and cooling operation for a heat pump system using seawater heat source and exhaust energy are presented. The heat pump system is made of a waste heat recovery system and a vapor compression refrigeration system. The working fluid is R-22. The heat pump system COPs are measured during heating and cooling operation modes, and the resultant COPs were 9.7 and 7.9, respectively, which are three times higher than those of the heat pump itself. Therefore, the performance of the heat pump system using exhaust energy is excellent compared to that of a general heat pump. The experimental data can be effectively used for the design of the high efficient heat pump using a seawater heat source.
In this study, in order to utilize the seawater as a heat source at Gangneung city near the East Sea in Korea, an annual heating performance of a screw heat pump was simulated. For a simulation, the maximum heating capacity of heat pump was assumed at 3.5 MW. An ambient temperature at Gangneung city was calculated from the TMY2 weather data, while the seawater temperature was calculated from the regression equation based on the measurement by the National Fisheries Research and Development Institute of Korea. The heating load was assumed linearly dependent on the ambient temperature, while the maximum heating load was assumed to appear when the ambient temperature is below $-2.4^{\circ}C$, which is the temperature of TAC 2.5% for heating at Gangneung city. A heat pump performance at full-load was calculated from the regression equation, which involves refrigerant's evaporating and condensing temperatures, based on a commercial screw compressor performance map. A heating supply temperature which determines refrigerant's condensing temperature was assumed linearly dependent on the heating load. A performance degradation due to the part-load operation of heat pump was also considered. Simulation results show that an annual heating coefficient of performance ($COP_H$) of a seawater-source screw heat pump is approximately 2.8 and that it is necessary to improve part-load performance to increase an annual performance of the heat pump.
In this study, in order to utilize the seawater as a heat source at Gangneung city near the East Sea in Korea, an annual heating performance of a screw heat pump was simulated. For a simulation, the maximum heating capacity of heat pump was assumed at 3.5 MW. An ambient temperature at Gangneung city was calculated from the TMY2 weather data, while the seawater temperature was calculated from the regression equation based on the measurement by the National Fisheries Research and Development Institute of Korea. The heating load was assumed linearly dependent on the ambient temperature, while the maximum heating load was assumed to appear when the ambient temperature is below $-2.4^{\circ}C$, which is the temperature of TAC 2.5% for heating at Gangneung city. A heat pump performance at full-load was calculated from the regression equation, which involves refrigerant's evaporating and condensing temperatures, based on a commercial screw compressor performance map. A heating supply temperature which determines refrigerant's condensing temperature was assumed linearly dependent on the heating load. A performance degradation due to the part-load operation of heat pump was also considered. Simulation results show that an annual heating coefficient of performance ($COP_H$) of a seawater-source screw heat pump is approximately 2.8 and that it is necessary to improve part-load performance to increase an annual performance of the heat pump.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.15
no.1
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pp.59-66
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2003
The purpose of this study is to analyze the characteristics (COP) of the heat pump system for various operating conditions with the use of seawater heat source and exhaust energy. To accomplish the goal, first of all, the computer simulation for heat pump system is carried out. The heat pump system model is made of a waste heat recovery system and a vapor compression refrigeration system, and the working fluid is R-22. The model calculated the change of COP with the variation of temperature and flow rate. The COP and the plate heat exchanger (PHE) area of the heat pump system are considered moderately high in the condensation temperature of $25^{\circ}^C$ and the evaporation temperature of $2^{\circ}^C$ in indoor culture system. The simulation results will be used effectively for the design and the performance prediction of heat pump system using unused energy in a land base aquaculture system.
Use of heat from seawater could be different from the weather conditions of a coastal city and seawater temperatures near the city. It will be a good option to use surface layer water with Heat Pump system for using seawater cooling/heating in Jeju. The study investigates the proper depth for seawater heat gain of Jeju area in Korea. Sampling points are 0, 10, 20, 30m from the surface of the Sea. Seawater temperature does not change significantly according to the depth in winter, while the temperature is quite different according to the depth in summer. In this study, it is analyzed to compare existing system and seawater heat source system for target buildings on Jeju. And this systems are calculated a initial cost.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.59
no.2
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pp.155-163
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2023
This study deals with the maximum thermal load analysis and optimal capacity determination method of tank culture system for applying seawater source heat pump to save energy and realize zero energy. The location of the fish farm was divided into four sea areas, and the heat load in summer and winter was analyzed, respectively. In addition, two representative methods, the flow-through aquaculture system and the recirculation aquaculture system were reviewed as water treatment methods for fish farms. In addition, the concept of the exchange rate was introduced to obtain the maximum heat load of the fish farms. Finally, power consumption for heat pumps was analyzed in the view point of sea areas, tank capacity, and exchange rate based on the calculated maximum thermal load.
Ice Rink is energy intensive building type. Concern of energy saving from buildings is one of very important issues nowadays. New and renewable energy sources for buildings are especially important when we concern about energy supply for buildings. Among new and renewable energy sources, use of seawater for heating and cooling is an emerging issue for energy conscious building design. The options of energy use from sea water heat sources are using deep sea water for direct cooling with heat exchange facilities, and using surface layer water with heat pump systems. In this study, energy consumptions for an Ice Rink building are analyzed according to the heat sources of air-conditioning systems; existing system and sea water heat source system, in a coastal city, Kangnung. The location of the city Kangnung is good for using both deep sea water which is constant temperature throughout the year less than $2^{\circ}C$, and surface layer water which should be accompanied with heat pump systems. The result shows that using sea water from 200m and 30m under sea lever can save annual energy consumption about 33% of original system and about 10% of that using seawater from 0m depth. Annual energy consumption is similar between the systems with seawater from 200m and 30m. Although the amount of energy saving in summer of the system with 200m depth is higher than that with 30m depth, the requirement of energy in winter of the system with 200m depth is bigger than that with 30m depth.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.60
no.1
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pp.87-99
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2024
This study deals with the application of an artificial neural network (ANN) model to predict power consumption for utilizing seawater source heat pumps of recirculating aquaculture system. An integrated dynamic simulation model was constructed using the TRNSYS program to obtain input and output data for the ANN model to predict the power consumption of the recirculating aquaculture system with a heat pump system. Data obtained from the TRNSYS program were analyzed using linear regression, and converted into optimal data necessary for the ANN model through normalization. To optimize the ANN-based power consumption prediction model, the hyper parameters of ANN were determined using the Bayesian optimization. ANN simulation results showed that ANN models with optimized hyper parameters exhibited acceptably high predictive accuracy conforming to ASHRAE standards.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.60
no.2
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pp.194-206
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2024
This study focuses on analyzing the energy-saving effects of the recirculation aquaculture system using seawater source heat pumps and solar power generation. Based on the thermal load analysis conducted using the transient system simulation tool, the annual energy consumption of the recirculation aquaculture system was analyzed and the energy-saving effects of utilizing the photovoltaic system was evaluated. When analyzing the heat load, the sea areas where the fish farms are located, the type of breeding tank, and the circulation rate of breeding water were taken into consideration. In addition, a method for determining the appropriate capacity for each operation time was examined when applying the energy storage system instead of the existing diesel generator as an emergency power, which is required to maintain the water temperature of breeding water during power outage. The results suggest that, among the four seas considered, Jeju should be estimated to achieve the highest energy-saving performance using the solar power generation, with approximately 45% energy savings.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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