지열에너지를 건물의 냉·난방에 이용하기 위하여 히트 펌프 시스템의 적용에 대하여 연구하였다. 기본 이론 및 시스템 적용을 위한 수치해석과 대상 건물에 대한 설계 및 실험을 통하여 건물의 에너지 절감 방안에 대하여 연구하였다. 1) 본 연구와 건물 공사를 통하여 대전지역의 지중 ...
지열에너지를 건물의 냉·난방에 이용하기 위하여 히트 펌프 시스템의 적용에 대하여 연구하였다. 기본 이론 및 시스템 적용을 위한 수치해석과 대상 건물에 대한 설계 및 실험을 통하여 건물의 에너지 절감 방안에 대하여 연구하였다. 1) 본 연구와 건물 공사를 통하여 대전지역의 지중 열전도도 및 지중 환경을 조사한 결과 지열에너지의 활용에 충분한 에너지를 보유하고 있음을 확인하였다. 2) 지열 시스템에 히트펌프 적용 모델에 대한 수치해석을 통하여 지중열교환기의 출구 온도차이가 약 1℃ 이내의 오차를 보였다. 파이프 내부의 유동을 확인한 결과 전체적인 유동 현상은 정체 등의 불안전한 구간이 없었으며, 곡관 부분 일부에서 정체 등의 현상이 보이지만 전체 유동에는 큰 영향을 미치지 않았다. 3) 수치해석을 통하여 지중열교환기의 입구 유체 온도를 5℃와 10℃로 가정하여 해석을 진행한 결과 5℃의 입구 온도일 경우 열교환기 출구의 온도는 약 11℃ 상승하는 것을 확인할 수 있었고 입구 온도 10℃인 경우는 약 7℃의 상승을 보였다. 4) 지중 열전도도를 측정한 결과 지중 열교환기의 입·출구 온도차는 평균 5℃ 이상의 편차를 보였고 건물의 냉·난방에 있어 보조열원을 사용할 경우 충분한 에너지원임을 확인하였다. 5) 실험 대상 현장의 표토는 모래로 덮여 있고 풍화토가 지중 약 18m까지 형성되어 있었다. 지중 18m 까지 강관을 삽입하고 18m 이하에 형성되어 있는 연암층에 천공작업을 하였다. 지중 약 18m에서부터 형성된 연암층은 지중 약 60m까지 보통암과 혼합된 지층구조를 보였으며, 지중 약 60m부터 경암층의 구조로 천공 종료지점인 150m까지 균일한 암반특성을 보였다. 6) 적용된 시스템의 운전으로 생산된 에너지량은 냉방시 약 4.0toe이고 지열 히트펌프 가동 소비 에너지는 약 0.82toe이다. 따라서 본 시스템으로 절감된 냉방 에너지량은 약 3.18toe로 나타났으며, 절감 금액으로 환산하면 냉방을 기준으로 하여 약 1,380,000원(6일간 운전) 절감되었다. 7) 적용된 시스템 운전으로 생산된 에너지량은 난방시 약 6.25toe이고 지열 히트펌프 가동 소비 에너지는 약 0.5toe이다. 따라서 본 시스템으로 절감된 난방 에너지량은 약 5.75toe이고 절감 금액으로 환산하면 1,680,000원(6일간 운전) 절감 할 수 있었다. 8) 지열에너지를 이용한 히트 펌프 구동으로 건물 냉난방을 효율적으로 할 수 있으며, 이에 필요한 기본 설계 자료를 확보하였다.
지열에너지를 건물의 냉·난방에 이용하기 위하여 히트 펌프 시스템의 적용에 대하여 연구하였다. 기본 이론 및 시스템 적용을 위한 수치해석과 대상 건물에 대한 설계 및 실험을 통하여 건물의 에너지 절감 방안에 대하여 연구하였다. 1) 본 연구와 건물 공사를 통하여 대전지역의 지중 열전도도 및 지중 환경을 조사한 결과 지열에너지의 활용에 충분한 에너지를 보유하고 있음을 확인하였다. 2) 지열 시스템에 히트펌프 적용 모델에 대한 수치해석을 통하여 지중열교환기의 출구 온도차이가 약 1℃ 이내의 오차를 보였다. 파이프 내부의 유동을 확인한 결과 전체적인 유동 현상은 정체 등의 불안전한 구간이 없었으며, 곡관 부분 일부에서 정체 등의 현상이 보이지만 전체 유동에는 큰 영향을 미치지 않았다. 3) 수치해석을 통하여 지중열교환기의 입구 유체 온도를 5℃와 10℃로 가정하여 해석을 진행한 결과 5℃의 입구 온도일 경우 열교환기 출구의 온도는 약 11℃ 상승하는 것을 확인할 수 있었고 입구 온도 10℃인 경우는 약 7℃의 상승을 보였다. 4) 지중 열전도도를 측정한 결과 지중 열교환기의 입·출구 온도차는 평균 5℃ 이상의 편차를 보였고 건물의 냉·난방에 있어 보조열원을 사용할 경우 충분한 에너지원임을 확인하였다. 5) 실험 대상 현장의 표토는 모래로 덮여 있고 풍화토가 지중 약 18m까지 형성되어 있었다. 지중 18m 까지 강관을 삽입하고 18m 이하에 형성되어 있는 연암층에 천공작업을 하였다. 지중 약 18m에서부터 형성된 연암층은 지중 약 60m까지 보통암과 혼합된 지층구조를 보였으며, 지중 약 60m부터 경암층의 구조로 천공 종료지점인 150m까지 균일한 암반특성을 보였다. 6) 적용된 시스템의 운전으로 생산된 에너지량은 냉방시 약 4.0toe이고 지열 히트펌프 가동 소비 에너지는 약 0.82toe이다. 따라서 본 시스템으로 절감된 냉방 에너지량은 약 3.18toe로 나타났으며, 절감 금액으로 환산하면 냉방을 기준으로 하여 약 1,380,000원(6일간 운전) 절감되었다. 7) 적용된 시스템 운전으로 생산된 에너지량은 난방시 약 6.25toe이고 지열 히트펌프 가동 소비 에너지는 약 0.5toe이다. 따라서 본 시스템으로 절감된 난방 에너지량은 약 5.75toe이고 절감 금액으로 환산하면 1,680,000원(6일간 운전) 절감 할 수 있었다. 8) 지열에너지를 이용한 히트 펌프 구동으로 건물 냉난방을 효율적으로 할 수 있으며, 이에 필요한 기본 설계 자료를 확보하였다.
The temperature at a certain depth in the ground remains nearly constant throughout the year and the ground capacitance is regarded as a passive means of heating and cooling of buildings. To exploit effectively the heat capacity of the ground, there need a heat exchanger system. This is usually an a...
The temperature at a certain depth in the ground remains nearly constant throughout the year and the ground capacitance is regarded as a passive means of heating and cooling of buildings. To exploit effectively the heat capacity of the ground, there need a heat exchanger system. This is usually an array of buried pipes running along the length of a building or buried vertically into the ground. There exist open and closed types of ground heat exchangers. In an open system, the ground may be used directly to heat or cool a medium. Also, the ground may be used indirectly with the aid of a heat carrier medium in a closed system. The loop of the heat exchanger is made of extraordinarily durable material typically with high-density polyethylene. The length of the loop depends upon type of loop configuration, the house heating and air conditioning load, soil conditions, local climate and many more. Water or an environmentally safe antifreeze solution is used as working fluid. Ground source heat pump(GSHP) or geothermal heat pump systems are recognized to be outstanding heating and cooling systems. Vertical GSHP systems are installed and studied in Korea mostly as it requires relatively small area of land. They are expensive because of limited availability of appropriate equipment and installation personnel. But horizontal GSHP systems are relatively less expensive and require wide area to bury ground heat exchanger. In this research, by deducing the condition that the performance of the geothermal energy system with the ground heat pump system to a building was studied. Application of the CFD analyzing technique toward the optimum allocation of the ground heat exchanger was performed. The results obtained from this research are as follows: 1) Thermal conductivity in ground has a deviation more than the average 5℃. Building inlet and outlet temperature difference of the ground heat exchanger confirmed to be the sufficient energy source to the cooling and heating. 2) The amount of energy produced by the operation of the applied system of air-conditions is about 4.0toe and the energy consumption driving geothermal heat pump was about 0.82toe. The amount of energy saved to this system was about 3.18toe. Financially, it saved with about 1.38 million won (6 days operation) for cooling. 3) During heating, geothermal heat pump consumed about 0.5toe energy with production of about 6.25toe. The 5.75toe energy was saved which amounted. 1.68 million won in cash for 6 days heating operation. 4) The temperature variation of the ground heat exchanger showed the error within about 1℃ with experimental. Therefore, the validity of the analysis model can be considered. 5) The inlet fluid temperature of the ground heat exchanger as 5℃ resulted 11℃ rise; and 10℃ resulted about 7℃ increase of the temperature of the ground heat exchanger exit.
The temperature at a certain depth in the ground remains nearly constant throughout the year and the ground capacitance is regarded as a passive means of heating and cooling of buildings. To exploit effectively the heat capacity of the ground, there need a heat exchanger system. This is usually an array of buried pipes running along the length of a building or buried vertically into the ground. There exist open and closed types of ground heat exchangers. In an open system, the ground may be used directly to heat or cool a medium. Also, the ground may be used indirectly with the aid of a heat carrier medium in a closed system. The loop of the heat exchanger is made of extraordinarily durable material typically with high-density polyethylene. The length of the loop depends upon type of loop configuration, the house heating and air conditioning load, soil conditions, local climate and many more. Water or an environmentally safe antifreeze solution is used as working fluid. Ground source heat pump(GSHP) or geothermal heat pump systems are recognized to be outstanding heating and cooling systems. Vertical GSHP systems are installed and studied in Korea mostly as it requires relatively small area of land. They are expensive because of limited availability of appropriate equipment and installation personnel. But horizontal GSHP systems are relatively less expensive and require wide area to bury ground heat exchanger. In this research, by deducing the condition that the performance of the geothermal energy system with the ground heat pump system to a building was studied. Application of the CFD analyzing technique toward the optimum allocation of the ground heat exchanger was performed. The results obtained from this research are as follows: 1) Thermal conductivity in ground has a deviation more than the average 5℃. Building inlet and outlet temperature difference of the ground heat exchanger confirmed to be the sufficient energy source to the cooling and heating. 2) The amount of energy produced by the operation of the applied system of air-conditions is about 4.0toe and the energy consumption driving geothermal heat pump was about 0.82toe. The amount of energy saved to this system was about 3.18toe. Financially, it saved with about 1.38 million won (6 days operation) for cooling. 3) During heating, geothermal heat pump consumed about 0.5toe energy with production of about 6.25toe. The 5.75toe energy was saved which amounted. 1.68 million won in cash for 6 days heating operation. 4) The temperature variation of the ground heat exchanger showed the error within about 1℃ with experimental. Therefore, the validity of the analysis model can be considered. 5) The inlet fluid temperature of the ground heat exchanger as 5℃ resulted 11℃ rise; and 10℃ resulted about 7℃ increase of the temperature of the ground heat exchanger exit.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.