• Title/Summary/Keyword: 열펌프 시스템

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Construction of the Heat Pump System Using Thermal Effluents for Greenhouse Facilities in Jeju and Evaluation of Cooling Performance (제주 시설온실 냉난방을 위한 발전소 온배수 활용 열펌프 시스템 구축 및 냉방성능 평가)

  • Lee, Yeon-Gun;Heo, Jaehyeok;Lee, Dong-Won;Hyun, Myung-Taek
    • Journal of Energy Engineering
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    • v.27 no.4
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    • pp.70-79
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    • 2018
  • A heat pump system using the thermal effluent from the Jeju thermal power plant of KOMIPO was constructed with the capacity of 300 RT to supply cool or hot water to greenhouse facilities located 3 km from the power station. The way of transporting heat from the thermal effluent to greenhouses at a long distance was optimized, and a monitoring system to measure the water temperature and detect a leakage in a pipe conduit was also installed. This paper presents the system configuration of the constructed heat pump system for air conditioning and heating of greenhouse facilities in Jeju, and the characteristics of major components deployed in the system. The preoperational tests of the heat pump system were conducted during the summer season in 2018 for evaluation of its cooling performance. The operational stability and cooling performance of the heat pump system were confirmed by investigating the measured fluid temperature and flow rate, and COP of the heat pump in a cooling mode.

Development of a New Heat Exchanger for the Super Cooling (HESC) to Enhance the Performance of the Heat Pump System for the Living Space by the Natural Energy (자연에너지를 이용한 생활공간 냉난방용 열펌프의 성능향상을 위한 과냉 촉진 신개념 열교환기(HESC) 개발)

  • Song, Heon
    • Journal of the Korean Solar Energy Society
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    • v.31 no.6
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    • pp.40-48
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    • 2011
  • 과냉 촉진을 위한 새로운 열교환기(HESC)가 생활공간의 냉난방을 위한 공기-물 열펌프의 성능계수 향상을 위해 본 연구에서 개발되었으며 그 효과를 실험적으로 분석하였다. 이 열교환기(HESC)는 여러 단계의 셀과 튜브로 구성되어 있으며, 열펌프 시스템의 응축기와 증발기 사이에 장착되었다. 실험 조건으로, 외기온은 $7^{\circ}C$에서 $-17^{\circ}C$, 입구 물 온도는 $7{\sim}10^{\circ}C$ 그리고 제 2열전달매체로서 물의 질량 유동율은 시간당 100에서 $300{\ell}$로 변화를 주었다. 본 실험에서 이 열교환기가 장착된 열펌프의 압축기에서의 냉매 입 출구 사이의 온도 차이는 열교환기가 장착되지 않은 열펌프보다 $15^{\circ}C$ 높았다. 이에 따라 이 열교환기가 장착된 열펌프 시스템은 외기온 $-10^{\circ}C$에서 COP가 0.8 증가하였다. 따라서 이 공기-물 열펌프 시스템은 최근 한국에서 실용화되고 있는 고비용이 요구되는 지열 열펌프 시스템을 대체하여 생활공간을 위한 냉난방 시스템으로서 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 사료된다.

Dynamic Behavior Simulation of Reactor for Chemical Heat Pump System Design (화학 열펌프 시스템 설계를 위한 반응기의 동적 거동 모사)

  • 김태민;김성준;최홍규;이태희
    • Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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    • 1994.11a
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    • pp.43-47
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    • 1994
  • 화학 열펌프 시스템의 반응기 설계를 위하여 정적 설계의 결과를 이용하여 시간에 따른 전화율, 온도, 압력, 출력 등의 변화에 대한 모사를 시도하였다. 정적 모사를 통한 설계결과는 동적 거동 모사의 결과와 유사하였으며, 이로부터 정적모사가 동적모사를 위한 적절한 초기치와 기초 설계 정보를 제공함을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 확립된 설계절차와 해석방법에 따른 사례연구를 통하여 향후 실용화될 화학 열펌프 시스템의 개략적인 사양과 바람직한 설계방향을 제시 할 수 있었으며, 반응기의 조작에 따른 제어변수의 영향을 평가하는 기준을 마련할 수 있었다.

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Status of GSHP System Development (지열원 열펌프 시스템 기술 연구 현황 및 현안)

  • Lee, Euy-Joon
    • Proceedings of the SAREK Conference
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    • 2006.06a
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    • pp.1238-1243
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    • 2006
  • 최근 열펌프 시스템 설치가 해마다 평균 10-30% 정도 꾸준히 증가하고 있다. IEA HP Annex 28, 29('열펌프 성능평가 기술', '열펌프 시장 현황 현안')등 국제공동연구를 통한 꾸준한 지열원 열펌프 시스템 응용분야의 발전은 기존의 지열원 시스템에 비해 비용과 더불어 보다 많은 에너지 절감효과를 가져왔다. 지열기술의 성공적 사용여부는 기술의 견실함, 설계기술의 개발, 기반시설설치, 히트펌프와 부품제조업자의 반응에 기인한다. 최근 주요 연구동향은 토양열전도 측정, 지열히트펌프 시스템 전주기 성능평가, 하이브리드 시스템의 초기비용 절감과 이러한 열펌프 시스템 설계방법분야 개발에 대해 초점이 맞춰지고 있다. 본 기술현안 보고서는 최근 국내외 연구동향을 정리하여 본다.

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A Study on the Simulation of Chemical Heat Pump System Based on 2-Propanol /Acetone/Hydrogen System (2-Propanol/Acetone/Hydrogen 반응계로 구성된 화학적 열펌프 시스템의 모사 연구)

  • 김범재;여영구;정연수;송형근
    • Journal of the Korea Society for Simulation
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    • v.5 no.1
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    • pp.43-50
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    • 1996
  • 2-propanol/acetone/hydrogen 반응계로 구성된 화학적 열펌프 시스템은 낮은 온도(82.5~$90^{\circ}C$)에서의 2-propanol의 탈수소화 반응과 높은 온도(약 $200^{\circ}C$ 부근)에서의 acetone의 수소화반응을 이용하여 열을 고품위화 시키는 장치이다. 본 연구에서는 이 시스템의 해석 및 설계를 목적으로 이 시스템에 대한 수치적인 모델들을 세우고 Sequential modular approach를 이용하여 시스템의 모사를 수행하였다. 또한 에너지 효율을 최대화하기 위하여 열펌프 시스템에서의 환류비의 영향을 규명하였다. 모사결과 이 시스템의 scale up을 위한 정량적인 정상상태 운전조건들을 구할수 있었으며 두 반응의 반응 전화율이 다르더라도 반응물의 유량의 차이를 통하여 두 반응열이 거의 같아지는 것을 알수 있었다. 아울러 주어진 운전조건에서 증류의 환류비는 최소환류비 근처의 최적값이 존재함을 알수 있었다.

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GSHP System Development and Dissemination Issues (지열원 열펌프 시스템 개발 및 보급 활성화 개선방안)

  • Lee, Euy-Joon
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2006.11a
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    • pp.202-205
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    • 2006
  • 최근 지열원 열펌프 시스템 설치가 해마다 평균 10-30%젓도 꾸주히 증가하고 있다 주요 연구동향은 토양열전도 측정, 지열히트펌프 시스템 전주기 성능평가 하이브리드 시스템의 초기비용 저감과 이러한 지열원 열펌프 시스템 설계방법분야 개발에 대해 초점이 맞춰지고 있다. 특히 국내에서 현재 시공되어진 많은 시스템들이 부실시공의 문제에 노출되고 있으며 이러한 시점에서 현재의 저가 입찰제도 보다는 외국 사례와 같은 성능확인 제도로의 전환 및 많은 연구가 필요하다. 성능확인제도는 사전 성능 예측과 사후 성능 확인 검증으로 구성되며 본 기술현안 보고서는 최근 국내외 연구동향 및 사전 성능 예측과 사후 성능 검증 관하여 정리하여 본다.

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Economic Evaluation of ATES Heat Pump System (ATES 열펌프 시스템의 경제성 평가)

  • Kim, Namtae;Choi, Jong Min
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2011.05a
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    • pp.199-199
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    • 2011
  • ATES(Aquifer Thermal Energy Storage) 열펌프 시스템은 기존의 다양한 열원 적용 시스템 대비 효율이 우수한 것으로 알려져 유럽과 미국에서 건물 냉난방 시스템으로 적용되고 있다. 특히, ATES 시스템은 기존의 냉난방 시스템 대비 경제성이 우수한 것으로 알려져 있으나 국내에서는 이에 대한 연구 결과는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 결과를 분석하였으며, LNG 보일러와 에어컨을 사용하는 기존의 냉난방 시스템을 비교시스템으로 ATES 열펌프 시스템의 경제성 평가를 수행하였다. ATES 시스템의 연간 실증 성능 실험결과 ATES 시스템은 외기온도와 무관하게 연중 안정적인 성능을 나타내었다. 경제성 평가시에 생애주기법(Life Cycle Cost)을 적용하여 ATES 열펌프 시스템의 설치 및 운전에 필요한 총 소요비용을 산정하고, 이 결과를 바탕으로 투자회수기간법을 통해 ATES 시스템의 투자회수 기간을 산정하였다. 생애주기법 적용 시에 현재가치법을 사용하였으며, 현재가치법은 수명주기에 발생하는 모든 투자비용과 절감액을 일정한 시점을 기준으로 등가환산하는 방법을 의미한다. 현재가치법에 사용되는 현재가치는 초기비용과 현재가치계수의 곱으로 나타나는데, 여기에서 현재가치계수는 임의의 이자율로 일정기간 동안 정기적인 할부금액이 적립될 때의 현재금액을 구하기 위해 사용하는 계수를 의미한다. 전기와 LNG는 각각 2009년 7월의 (주)한국전력공사와 (주)한국가스공사의 고시요금을 적용하였다. 본 시스템은 실증 설비용량인 20RT를 대상 건물로 가정하였고, 초기투자비는 크게 공사비와 냉난방 설비 구입비로 구성되어 있으며, 기본적인 물가지표는 (사)한국물가정보(KPI)의 고시 데이터를 참조하였다. 각 시스템의 초기투자비는 ATES 시스템이 비교대상 기존 냉난방 시스템 대비 5.7배 높게 나타났다. 일일 8시간 사용기준으로 계절별 전력요금을 고려한 연간운전 비용은 ATES 시스템이 기존 시스템 대비 냉난방 시에 각각 77%와 16%를 나타내어 운전비용이 연간 절감되었고, 난방 운전 시 절감 비율이 냉방시보다 크게 나타났다. 두 시스템에 대한 생애주기비용을 산정하기 위하여 에어컨과 보일러의 기존시스템과 ATES 시스템의 가용연수를 모두 20년으로 설정하였고, 유지보수 비용은 초기투자비용의 2%로 설정하고, 할인율은 은행 예금이자를 기준으로 5%로 설정하였다. 전기와 LNG의 요금 상승률은 (사)한국물가정보를 바탕으로 각각 2%와 8%로 가정하였다. 이러한 조건에서 생애주기법을 이용한 경제성평가는 ATES 시스템의 경우 생애운전비용이 초기투자비용보다 작게 나타났으며, 기존 냉난방 시스템은 생애운전비용이 초기투자비용에 비하여 높게 나타났다. 본 연구 대상 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 데이터와 기존 문헌으로부터 얻은 냉난방 시스템의 성능 결과를 이용하여 생애주기 비용을 적용한 결과 ATES 시스템의 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 6.62년으로 나타났다. 특히, 본 연구에서는 ATES 시스템이 국내 최초로 적용됨에 따라 스크린 등의 부품을 다소 고가의 제품으로 시스템에 적용하였으므로 ATES 시스템의 신뢰성과 안정성이 확보되면 초기 투자비 감소가 가능할 것으로 예상되며, 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 더욱 감소될 수 있을 것으로 예상된다.

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Design and performance analysis of water-to-air heat pump system using double-tube heat exchanger (이중관 열교환기를 사용한 물 대 공기 열펌프 시스템의 설계와 성능해석)

  • Han, D.Y.;Park, K.J.
    • Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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    • v.9 no.4
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    • pp.462-471
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    • 1997
  • The water-to-air heat pump system requires relatively lower energy consumption and less installation space. The heat exchangers used for this system are the finned-tube type for the indoor unit and the double-tube type for the outdoor unit. Mathematical models for this system are developed and programmed in computer. Experimental data from various conditions are obtained and compared with calculated values from the computer simulation program. Differences of cooling capacity and COP are 1.25% and 0.47%, and those of heating capacity and COP are 0.51% and 0.13%, respectively. Simulation results are in good agreement with test results. Therefore, the developed program is effectively used for the design and the performance prediction of water-to-air heat pump system.

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An Evaluation of Heating Performance of the Heat Pump System Using Wasted Heat from Thermal Effluent for Greenhouse Facilities in Jeju (발전소 온배수 폐열을 이용한 제주 시설온실 냉난방용 열펌프 시스템의 난방성능 평가)

  • Moon, Sungbu;Hyun, Myung-Taek;Heo, Jaehyeok;Lee, Dong-Won;Lee, Yeon-Gun
    • Journal of Energy Engineering
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    • v.28 no.1
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    • pp.22-29
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    • 2019
  • A heat pump system using wasted heat from thermal effluent to supply the heating energy can reduce energy consumption and emissions of greenhouse gases by greenhouse facilities nearby. The Jeju National University consortium constructed a heat pump system using the thermal effluent from the Jeju thermal power plant of KOMIPO to provide with cool or hot water to greenhouse facilities located 3 km from the power station. In this paper, the system configuration of the heat pump system was summarized, and the results of operations for demonstration of a heating performance carried out during the winter season in 2018 were investigated. The preoperational tests proved that the water temperature drop through the pipeline transporting extracted heat was less than $2^{\circ}C$. The COP (coefficient of performance) of the heat pump was higher than 4.0, and hot water with the maximum temperature of $50^{\circ}C$ could be supplied to greenhouse facilities by utilizing wasted heat from thermal effluent.