Currently, the world is paying keen attention to the production of renewable energy along with environmental issues, and the share of renewable energy in the world is rising above that of nuclear power. Especially when Korea, which is heavily dependent on foreign countries, needs to reconsider its national competitiveness due to the recent high oil prices, the government's energy policy is to develop and use renewable energy that replaces fossil fuels. In particular, solar energy, the most actively studied and commercialized field of renewable energy, is the main research for solar energy and is commercialized and used. However, the efficiency of solar energy has already reached saturation. Studies are also focusing on increasing the reflectivity of solar energy to increase efficiency. Therefore, this paper proposes a solar collection system that can utilize solar energy rather than solar energy. The proposed solar heat collection system uses solar tracking systems to effectively collect solar energy, particularly those that can be easily produced using single-modular reflectors and have price competitiveness. In addition, temperature measurement experiments with temperature measuring sensors were conducted to ensure reliability in order to verify the results interpreted.
This study analyzed by simulation using TRNSYS as well as by experiment on the solar district heating system installed for the first time for the district heating system in Bundang. Simulation analysis using TRNSYS focused on the thermal behavior and long-term thermal efficiency of solar system. Experiment carried out for the reliability of simulation system. This solar system where the circuits of two different collectors, flat plate and vacuum tube collector, are connected in series by a collector heat exchanger, and the collection characteristics of each circuit varies. Therefore, these differences must be considered for the system's control. This system uses variable flow rate control in order to obtain always setting temperature of hot water by solar system. Specifically, this is a system that heats returning district heating water (DHW) at approximately $60^{\circ}C$ using a solar collector without a storage tank, up to the setting temperature of approximately $85{\sim}95^{\circ}C$ To realize this, a flat plate collector and a vacuum tube collector are used as separate collector loops. The first heating is performed by a flat plate collector loop and the second by a vacuum tube collector loop. In a gross collector area basis, the mean system efficiency, for 4 years, of a flat plate collector is 33.4% and a vacuum tube collector is 41.2%. The yearly total collection energy is 2,342GJ and really collection energy per unit area ($m^2$) is 1.92GJ and 2.37GJ respectively for the flat plate vacuum tube collector. This result is very important on the share of each collector area in this type of solar district heating system.
This study simulates a typical solar system using the transient simulation program TRNSYS, and calculates the maximum cooling load of the model room of $50m^2$. In this study, energy rate control method is used in calculating a maximum cooling load. On the ground of the maximum cooling load of the model room, the variables that have an effect on the solar collection performance of the solar system are made a selection. Also in this study the trend of the solar collection performance is shown as the variables change. The results show that the variables which have an effect on the collection performance are collector area, collector mass flow rate, collector slope and the volume of storage tank, and the optimal value of Ac/Vt is not constant but varies as the collector area and the collector mass flow rate. Also the results show that for cooling system the optimal value of the collector slope is latitude minus $15^{\circ}$ during the seasonal operations, and twenty percent of the maximum cooling load is saved with the aid of the solar energy.
A batch type passive solar water systems, which perform the dual function of absorbing the solar energy and storing the heated water, have been designed and fabricated for the purpose of side-by-side testing at KIER. The test models included an A, B and C type batch systems which were classified according to the design of box and arrangement of tanks. The year-round performance tests show that B type batch system taken the step-wise tank arrangement indicates 55.7% yearly-average collection efficiency factor and 61% yearly-average maximum collection efficiency factor. Computer-aided-experimental results show that the sufficient hot water can be obtained in the early morning if the glazing is supplemented by a reflector/insulation cover. The thermal performance equation has been developed for the prediction of hourly variation of the water temperature in tank.
석탄과 석유를 대신할 새로운 대체 에너지의 연구 및 개발은 지난 수년간 계속해서 연구되고 있다. 최근엔 유한 에너지 가격 상승으로 인하여 무공해 신재생 에너지의 관심이 증가하고 있다. 특히 기존에 활발히 연구되고 상용화된 신재생 에너지 분야 중 태양에너지는 태양광 에너지에 주된 연구가 이루어져 있다. 그러나 태양광 에너지의 효율성은 이미 포화상태에 도달하였다. 이에 본 논문에서는 태양광이 아닌 태양열 에너지를 활용할 수 있는 태양광 추적형 파라볼릭 집열장치를 제안한다. 제안하는 태양열 집열장치는 효과적으로 태양열을 집열하기 위하여 파라볼릭 형태로 제안하고, 계절 및 시기에 따른 태양의 위치변화를 감지할 수 있도록 5축 센서 방식의 태양광 추적형 트래킹 기술을 결합한 태양열 집열장치의 프로토타입을 제안한다. 또한 집열장치의 효율적인 관리를 위하여 관리자 인터페이스를 설계 및 구현한다.
Thermal performance of a solar heating plastic greenhouse designed for a hydroponic system was studied. The system was constructed with the air-water heat exchanger and thermal storage tank that were combined with hydroponic water beds. Experiments were carried out to investigate the daily average heat stored and released in thermal storage tank, average solar energy collection efficiency, average coefficient of performance, average oil reduction factor of thermal storage system, and the heat transfer coefficient during the nighttime in plastic greenhouse. The results obtained in the present study are summarized as follows. 1. Daily average heat stored in thermal storage tank and released from the thermal storage tank was 1,259 and $797KJ/m^2$ day, respectively. 2. The average solar energy collection efficiency of thermal storage tank was 0.125 during the experiment period. And the average coefficient of performance of thermal storage system in plastic greenhouse was 3.6. 3. The average oil reduction factor of thermal storage system and the heat transfer coefficient during the nighttime in plastic greenhouse were found to be 0.52 and $4.3W/m^2\;hr\;^{\circ}C$, respectively.
In this study, a solar light collector that collects and transmits solar light required for crop production in a closed plant production system was developed. The solar light collector consisted of a Fresnel lens for collecting solar light, and a tracking actuator for tracking solar light from sunrise to sunset to increase the light collection efficiency. The optical fiber that transmitted solar light was made of Glass Optical Fiber (GOF), and it had an excellent optical transmission rate. After collecting the solar light, the amount of light was measured at 5, 10, 15, 20, 25, and 30 cm distances from the GOF through the darkroom by using a light sensor logger connected to a quantum and pyranometer sensor. Compared with solar light, the light intensity of pyranometer sensor measured at 5 cm was 114% higher than solar light, and 61% at 10 cm. In addition, it was observed that it is possible to transmit the necessary amount of light for growing crops up to about 15 cm (as over 22%) through GOF. Therefore, adding diffusers to the solar light collector should be expected to replace artificial light in plant factories or plug seedlings nurseries for leafy vegetables. More studies on the solar light collection devices and the light transmission devices that have high light collection efficiency should be conducted.
This study was carried out solar heating system design for district heating and it's the performance analysis by experiment. This experimental system was installed in Bundang district heating area in the end of 2006. The flat plate and vacuum tube solar collector are combined in one system. So district heating water is heated first by flat plate solar collector and than by vacuum tube solar collector. This solar heating system has not a solar buffer tank and is operating with variable flow rate to obtain a setting temperature of $90{\sim}95^{\circ}C$. As a result, the daily solar thermal collection efficiency is about 30 to 40% for the plate type and 50 to 55% for the vacuum tube solar collector. It varied especially depend on the weather condition like as solar radiation and ambient temperature. This variable flow rate system can be also reduced much pumping power more than 50%.
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.
This study has been prepared for the purpose of developing the system performance prediction method of natural circulation solar hot water system. The storage tank of the natural circulation solar hot water system equipped with flat-plate solar collector is located at higher elevation than the solar collectors. Therefor, the storage tank temperature distribution formed accordance with configuration of storage tank by flow rate of circulating fluid affect system collection efficiency. In this study measure the storage tank temperature distribution with various experimental system under real sun condition and present the theoretical prediction method of the storage tank temperature. Moreover measure the flow rate not only day-time but also night-time reverse flow rate with die injection visual flow meter. Main conclusion obtain from the present study is as follows; 1) The storage tank temperature distribution above the connecting pipe connection position is the same as that of the fully mixed tank and below the connection position is the same as that of stratified tank. 2) The system performance sensitive to the storage tank temperature distribution. Therefore detailed tank model is necessary. Average storage tank temperature can be calculate 3% and storage tank temperature profile can get less than 10% difference with this model system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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