우리나라에서는 지역난방의 보급에 따라 열병합발전설비의 보급 또한 증가하고 있으나, 난방 열수요가 계절적인 영향으로 연간 큰 폭으로 변동하기 때문에 열병합발전설비의 운전 또한 연간 큰 폭으로 변동하는 문제가 있다. 이러한 문제의 극복을 위해서는 하절기 열 수요를 창출하는 것이 필요하며, 이러한 측면에서 열병합발전 폐열을 이용한 지역냉방 보급의 필요성이 대두되고 있다. 현재까지 지역냉방 보급은 업무용 및 공공용 건물을 위주로 이루어져 왔으나, 총 열공급량의 90%가량을 주택에서 차지하고 있는 상황을 고려할 때, 주택용 지역냉방을 공급할 수 있는 방안이 필요한 상황이다. 본 연구는 현재 개발 중인 열병합발전 배열을 이용한 ...
우리나라에서는 지역난방의 보급에 따라 열병합발전설비의 보급 또한 증가하고 있으나, 난방 열수요가 계절적인 영향으로 연간 큰 폭으로 변동하기 때문에 열병합발전설비의 운전 또한 연간 큰 폭으로 변동하는 문제가 있다. 이러한 문제의 극복을 위해서는 하절기 열 수요를 창출하는 것이 필요하며, 이러한 측면에서 열병합발전 폐열을 이용한 지역냉방 보급의 필요성이 대두되고 있다. 현재까지 지역냉방 보급은 업무용 및 공공용 건물을 위주로 이루어져 왔으나, 총 열공급량의 90%가량을 주택에서 차지하고 있는 상황을 고려할 때, 주택용 지역냉방을 공급할 수 있는 방안이 필요한 상황이다. 본 연구는 현재 개발 중인 열병합발전 배열을 이용한 열펌프, 데시칸트 및 증발식 냉각기를 조합한 하이브리드 제습냉방 시스템(Hybrid Desiccant Cooing System, HDCS)을 공동주택에 적용한 실험적 연구 및 시뮬레이션을 통해 HDCS 및 EHP 성능, 에너지 소비량 및 사용요금 등을 산출하여 비교 분석하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 주거환경 시험한 네 세대의 HDCS 하절기 가동시간은 601동104호 654시간, 602동103호 831시간, 602동 203호 180시간, 605동 204호 99시간을 가동되었다. 평균 냉방능력은 4.17 kW, 열적 COP는 0.93, 전기적 COP는 2.36으로 나타났다. (2) 주거환경 시험한 네 세대의 세대별 HDCS 하절기 월평균 가동시간 및 에너지 사용량은 601동 104호의 경우 가동시간은 430시간, 소비열량 762 Mcal, 소비전력 414 kWh이며, 602동 103호는 가동시간 554시간, 소비열량 982 Mcal, 소비전력 533 kWh이다. 602동 203호는 120시간을 가동하였으며, 소비열량은 213 Mcal, 소비전력 115 kWh로 나타났다. 605동 204호는 66시간을 가동하였으며 소비열량 117 Mcal, 소비전력 63 kWh로 가장 적게 나타났다. (3) 주거환경 시험한 네 세대 HDCS 월평균 에너지 사용요금은 601동 104호가 276,702원으로 나타났으며, 602동 104호는 402,130원으로 가장 높게 나타났다. 602동 203호는 33,343원으로 나타났으며, 605동 204호는 24,224원으로 가장 낮게 나타났다. 601동 104호와 602동 103호 같은 경우는 일반적인 EHP에 비해 많은 사용요금이 나타났다. 그 이유는 주거환경 시험 시 사용자가 전기료와 열 사용요금을 지불하지 않는 조건하에 실험되었기 때문에 냉방기 가동시간이 많아졌다고 판단된다. (4) EHP을 시뮬레이션하여 냉방 존의 실내 온·습도를 확인한 결과 EHP 가동 시에 온도는 25~27℃, 상대습도는 40~70%로 유지되었다. EHP 월평균 냉방량은 1358 MJ이며, 이 중 잠열이 483 MJ으로 잠열비율이 36%로 나타났다. 하절기 월평균 가동시간은 69시간, 소비전력은 123 kWh, 전기적 COP는 3.06이다. (5) 동적 시뮬레이션한 HDCS의 하절기 월평균 가동시간은 117시간을 사용하였으며, 소비전력은 110 kWh를 소비하였다. 지역난방온수의 하절기 월평균 233 Mcal를 소비하였다. 냉방능력은 3.19 kW, 열적 COP는 0.69이며, 전기적 COP는 1.72로 나타났다. 하절기 HDCS 가동 시 월평균 냉방량은 1351 MJ이다. 이 중 잠열이 538 MJ로 40%이다. HDCS는 냉방 존에서 발생되는 잠열부하 그 이상의 제습능력이 있으며, EHP보다 제습량이 11% 높게 나타났다. 냉방 존의 실내 온·습도를 확인한 결과 HDCS 가동 시에 온도는 25~27℃를 유지되는 것을 확인하였고, 상대습도는 40~70%로 유지되었다. 우리나라와 같이 고온다습한 기후에서 쾌적한 실내를 조성할 수 있는 시스템으로 사료된다. (6) 동적 시뮬레이션한 HDCS와 EHP의 에너지 소비량을 등가 에너지로 환산하여 비교한 결과 HDCS 하절기 월평균 전기 등가 에너지는 218.07 kWh이며 EHP는 122.52 kWh로 HDCS는 EHP에 비해 78%의 에너지 소비가 많은 것으로 나타났다. 에너지 사용요금을 비교한 결과 HDCS 하절기 월평균 36,174원, EHP는 25,731원으로 HDCS가 EHP보다 41% 높게 나타났다. 이와 같은 결과로 보아 HDCS는 EHP보다 소비전력이 적어 하절기 전력피크부하 감소에는 기여할 수 있으나, 사용자 입장에서는 많은 에너지 소비와 사용요금을 부담해야한다. 앞으로 기술개발을 통해 기기성능 및 경제성을 높여 상용화한다면 하절기 열병합발전의 열수요 증가, 전력피크부하 감소, 에너지절감 및 녹색성장에도 기여할 것이라고 사료된다.
우리나라에서는 지역난방의 보급에 따라 열병합발전설비의 보급 또한 증가하고 있으나, 난방 열수요가 계절적인 영향으로 연간 큰 폭으로 변동하기 때문에 열병합발전설비의 운전 또한 연간 큰 폭으로 변동하는 문제가 있다. 이러한 문제의 극복을 위해서는 하절기 열 수요를 창출하는 것이 필요하며, 이러한 측면에서 열병합발전 폐열을 이용한 지역냉방 보급의 필요성이 대두되고 있다. 현재까지 지역냉방 보급은 업무용 및 공공용 건물을 위주로 이루어져 왔으나, 총 열공급량의 90%가량을 주택에서 차지하고 있는 상황을 고려할 때, 주택용 지역냉방을 공급할 수 있는 방안이 필요한 상황이다. 본 연구는 현재 개발 중인 열병합발전 배열을 이용한 열펌프, 데시칸트 및 증발식 냉각기를 조합한 하이브리드 제습냉방 시스템(Hybrid Desiccant Cooing System, HDCS)을 공동주택에 적용한 실험적 연구 및 시뮬레이션을 통해 HDCS 및 EHP 성능, 에너지 소비량 및 사용요금 등을 산출하여 비교 분석하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 주거환경 시험한 네 세대의 HDCS 하절기 가동시간은 601동104호 654시간, 602동103호 831시간, 602동 203호 180시간, 605동 204호 99시간을 가동되었다. 평균 냉방능력은 4.17 kW, 열적 COP는 0.93, 전기적 COP는 2.36으로 나타났다. (2) 주거환경 시험한 네 세대의 세대별 HDCS 하절기 월평균 가동시간 및 에너지 사용량은 601동 104호의 경우 가동시간은 430시간, 소비열량 762 Mcal, 소비전력 414 kWh이며, 602동 103호는 가동시간 554시간, 소비열량 982 Mcal, 소비전력 533 kWh이다. 602동 203호는 120시간을 가동하였으며, 소비열량은 213 Mcal, 소비전력 115 kWh로 나타났다. 605동 204호는 66시간을 가동하였으며 소비열량 117 Mcal, 소비전력 63 kWh로 가장 적게 나타났다. (3) 주거환경 시험한 네 세대 HDCS 월평균 에너지 사용요금은 601동 104호가 276,702원으로 나타났으며, 602동 104호는 402,130원으로 가장 높게 나타났다. 602동 203호는 33,343원으로 나타났으며, 605동 204호는 24,224원으로 가장 낮게 나타났다. 601동 104호와 602동 103호 같은 경우는 일반적인 EHP에 비해 많은 사용요금이 나타났다. 그 이유는 주거환경 시험 시 사용자가 전기료와 열 사용요금을 지불하지 않는 조건하에 실험되었기 때문에 냉방기 가동시간이 많아졌다고 판단된다. (4) EHP을 시뮬레이션하여 냉방 존의 실내 온·습도를 확인한 결과 EHP 가동 시에 온도는 25~27℃, 상대습도는 40~70%로 유지되었다. EHP 월평균 냉방량은 1358 MJ이며, 이 중 잠열이 483 MJ으로 잠열비율이 36%로 나타났다. 하절기 월평균 가동시간은 69시간, 소비전력은 123 kWh, 전기적 COP는 3.06이다. (5) 동적 시뮬레이션한 HDCS의 하절기 월평균 가동시간은 117시간을 사용하였으며, 소비전력은 110 kWh를 소비하였다. 지역난방온수의 하절기 월평균 233 Mcal를 소비하였다. 냉방능력은 3.19 kW, 열적 COP는 0.69이며, 전기적 COP는 1.72로 나타났다. 하절기 HDCS 가동 시 월평균 냉방량은 1351 MJ이다. 이 중 잠열이 538 MJ로 40%이다. HDCS는 냉방 존에서 발생되는 잠열부하 그 이상의 제습능력이 있으며, EHP보다 제습량이 11% 높게 나타났다. 냉방 존의 실내 온·습도를 확인한 결과 HDCS 가동 시에 온도는 25~27℃를 유지되는 것을 확인하였고, 상대습도는 40~70%로 유지되었다. 우리나라와 같이 고온다습한 기후에서 쾌적한 실내를 조성할 수 있는 시스템으로 사료된다. (6) 동적 시뮬레이션한 HDCS와 EHP의 에너지 소비량을 등가 에너지로 환산하여 비교한 결과 HDCS 하절기 월평균 전기 등가 에너지는 218.07 kWh이며 EHP는 122.52 kWh로 HDCS는 EHP에 비해 78%의 에너지 소비가 많은 것으로 나타났다. 에너지 사용요금을 비교한 결과 HDCS 하절기 월평균 36,174원, EHP는 25,731원으로 HDCS가 EHP보다 41% 높게 나타났다. 이와 같은 결과로 보아 HDCS는 EHP보다 소비전력이 적어 하절기 전력피크부하 감소에는 기여할 수 있으나, 사용자 입장에서는 많은 에너지 소비와 사용요금을 부담해야한다. 앞으로 기술개발을 통해 기기성능 및 경제성을 높여 상용화한다면 하절기 열병합발전의 열수요 증가, 전력피크부하 감소, 에너지절감 및 녹색성장에도 기여할 것이라고 사료된다.
In Korea, while cogeneration system equipment is increasingly supplied together with district heating, there arises a problem that annual heat demand for heating is subject to a wide range of fluctuation owing to the seasonal influence, causing as much fluctuation of cogeneration system operation. T...
In Korea, while cogeneration system equipment is increasingly supplied together with district heating, there arises a problem that annual heat demand for heating is subject to a wide range of fluctuation owing to the seasonal influence, causing as much fluctuation of cogeneration system operation. To solve out this problem, heat demand in summer should be created, and in this regard district cooling supply using cogenerated waste heat is also required. To date, district cooling is centered to the buildings for business and public use, but considering that around 90% of heat supply is used in houses a measure to supply district cooling for house should be planned. This study conducted a comparative analysis, through experiments and simulation which applied Hybrid Desiccant Cooling System(HDCS) combined with heat pump, desiccant and evaporative cooler using cogenerated waste heat which is now under development to apartments, by calculating HDCS and EHP performance, energy expenditure, and usage charge. The results were summarized as follows. First, the HDCS operating time of four households who took test for residential environment in summer was 654 hrs in 601-104, 831 hrs in 602-103, 180 hrs in 602-203, and 99 hrs in 605-204. The average cooling capability was 4.17 kW, thermal COP 0.93, and electric COP 2.36. Second, the average monthly operating time and energy use of four households was 430 hrs of operating time, 762 Mcal of heat consumption, and 414 kWh of electricity consumption in 601-104. In 602-103, operating time was 554 hrs, heat consumption 982 Mcal, electricity consumption 533 kWh. In 602-103, operating time was 554 hrs, heat consumption 982 Mcal, and electricity consumption 533 kWh. In 602-203, operating time was 120 hrs, heat consumption 213 Mcal, and electricity consumption 115 kWh. In 605-204, operating time was 66 hrs, heat consumption 213 Mcal, and electricity consumption 115 kWh, which appeared the least among four households. Third, concerning the average monthly energy usage charge of four households, in HDCS, 601-104 paid 276,702 won, while 602-104 did the highest by 402,130 won. 602-203 paid 33,343 won, while 605-204 paid the lowest by 24,224 won. In 601-104 and 602-103 paid more usage charge than general EHP. To my judgment, the reason is that the residential environment test was conducted under the condition that users did not pay electricity charge and heat charge, so operating time of air conditioner was longer. Fourth, EHP simulation confirmed that in operating EHP, room temperature was maintained at 25~27℃ and relative humidity at 40~70% in cooling zone. The average monthly cooling amount of EHP was 1358 MJ, among which latent heat appeared 483 MJ by 36%. The average monthly operating time in summer was 69 hrs, electricity consumption 123 kWh, and electric COP 3.06. Fifth, the average monthly operating time of dynamically simulated HDCS in summer was 117 hrs, and electricity consumption 110 kWh. The average monthly amount of district heated hot water in summer was 233 Mcal. Cooling capacity appeared 3.19 kW, thermal COP 0.69, and electric COP 1.72. The average monthly cooling amount in operating HDCS in summer was 1351 MJ, among which latent heat was 538 MJ by 40%. HDCS had dehumidifying capability beyond latent heat load generated in the cooling zone, showing more dehumidifying amount than EHP by 11%. In operating HDCS, the room temperature in cooling zone was confirmed to be maintained at 25~27℃ and relative humidity at 40~70%. In hot and humid climate as in Korea, it is considered as a system to create pleasant room. Sixth, energy consumption amount of dynamically simulated HDCS and EHP was converted to equivalent energy and compared to find that the average monthly equivalent energy of HDCS in summer was 218.07 kWh and that of EHP 122.52 kWh, which showed that HDCS consumed more energy than EHP by 78%. After comparing the average monthly energy use charge of HDCS and EHP in summer, it was found that the former was 36,174 won, while the latter 25,731 won to indicate that HDCS was more expensive than EHP by 41%. From these results, it is concluded that HDCS can contribute to decrease in electricity peak load owing to less electricity consumption than EHP, but users should burden much energy consumption and usage charge. If it can be commercialized by increasing performance and economic effect of the equipment through technology development, it can contribute to increase in heat demand by cogeneration in summer, decrease in electricity peak load, energy reduction, and green growth.
In Korea, while cogeneration system equipment is increasingly supplied together with district heating, there arises a problem that annual heat demand for heating is subject to a wide range of fluctuation owing to the seasonal influence, causing as much fluctuation of cogeneration system operation. To solve out this problem, heat demand in summer should be created, and in this regard district cooling supply using cogenerated waste heat is also required. To date, district cooling is centered to the buildings for business and public use, but considering that around 90% of heat supply is used in houses a measure to supply district cooling for house should be planned. This study conducted a comparative analysis, through experiments and simulation which applied Hybrid Desiccant Cooling System(HDCS) combined with heat pump, desiccant and evaporative cooler using cogenerated waste heat which is now under development to apartments, by calculating HDCS and EHP performance, energy expenditure, and usage charge. The results were summarized as follows. First, the HDCS operating time of four households who took test for residential environment in summer was 654 hrs in 601-104, 831 hrs in 602-103, 180 hrs in 602-203, and 99 hrs in 605-204. The average cooling capability was 4.17 kW, thermal COP 0.93, and electric COP 2.36. Second, the average monthly operating time and energy use of four households was 430 hrs of operating time, 762 Mcal of heat consumption, and 414 kWh of electricity consumption in 601-104. In 602-103, operating time was 554 hrs, heat consumption 982 Mcal, electricity consumption 533 kWh. In 602-103, operating time was 554 hrs, heat consumption 982 Mcal, and electricity consumption 533 kWh. In 602-203, operating time was 120 hrs, heat consumption 213 Mcal, and electricity consumption 115 kWh. In 605-204, operating time was 66 hrs, heat consumption 213 Mcal, and electricity consumption 115 kWh, which appeared the least among four households. Third, concerning the average monthly energy usage charge of four households, in HDCS, 601-104 paid 276,702 won, while 602-104 did the highest by 402,130 won. 602-203 paid 33,343 won, while 605-204 paid the lowest by 24,224 won. In 601-104 and 602-103 paid more usage charge than general EHP. To my judgment, the reason is that the residential environment test was conducted under the condition that users did not pay electricity charge and heat charge, so operating time of air conditioner was longer. Fourth, EHP simulation confirmed that in operating EHP, room temperature was maintained at 25~27℃ and relative humidity at 40~70% in cooling zone. The average monthly cooling amount of EHP was 1358 MJ, among which latent heat appeared 483 MJ by 36%. The average monthly operating time in summer was 69 hrs, electricity consumption 123 kWh, and electric COP 3.06. Fifth, the average monthly operating time of dynamically simulated HDCS in summer was 117 hrs, and electricity consumption 110 kWh. The average monthly amount of district heated hot water in summer was 233 Mcal. Cooling capacity appeared 3.19 kW, thermal COP 0.69, and electric COP 1.72. The average monthly cooling amount in operating HDCS in summer was 1351 MJ, among which latent heat was 538 MJ by 40%. HDCS had dehumidifying capability beyond latent heat load generated in the cooling zone, showing more dehumidifying amount than EHP by 11%. In operating HDCS, the room temperature in cooling zone was confirmed to be maintained at 25~27℃ and relative humidity at 40~70%. In hot and humid climate as in Korea, it is considered as a system to create pleasant room. Sixth, energy consumption amount of dynamically simulated HDCS and EHP was converted to equivalent energy and compared to find that the average monthly equivalent energy of HDCS in summer was 218.07 kWh and that of EHP 122.52 kWh, which showed that HDCS consumed more energy than EHP by 78%. After comparing the average monthly energy use charge of HDCS and EHP in summer, it was found that the former was 36,174 won, while the latter 25,731 won to indicate that HDCS was more expensive than EHP by 41%. From these results, it is concluded that HDCS can contribute to decrease in electricity peak load owing to less electricity consumption than EHP, but users should burden much energy consumption and usage charge. If it can be commercialized by increasing performance and economic effect of the equipment through technology development, it can contribute to increase in heat demand by cogeneration in summer, decrease in electricity peak load, energy reduction, and green growth.
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