2000년도 들어서면서 유가 및 환율의 변동으로 인해 에너지수입액이 크게 증가하고, 친환경 인식이 대두되면서 신재생에너지 보급이 크게 증가하기 시작하였다. 신재생에너지 설비 중 냉, 난방을 수행할 수 있는 지중열 시스템이 건물에 적용이 가장 쉽고, 외기에 영향을 받지 않기 때문에 많은 보급실적을 가지고 있으며, 최근에는 대용량화 되어가고 있는 추세이다. 그러나 정부의 적극적인 지원 하에 보급이 확산되고 있지만, 지중열 시스템에 대한 연구 및 개발은 많이 이루어지지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 시스템에서 가장 기본이 되는 효율에 초점을 맞추어, 지중열 시스템 방식별 이론 효율뿐만 아니라 에너지사용량, 운전비용 및 지구온난화 주범인 CO2배출량에 대한 검토를 실시하여, 지중열 시스템 중 가장 효율이 높은 방식을 확인하고자 하였으며, 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 흡수식냉온수기와의 비교를 통해 개방형 지중열 시스템의 에너지 절감량에 대한 검토를 수행하였다.마지막으로 개방형 지중열 시스템 중 효율이 개선된 공 무너짐 방식에 대한 효율 개선여부를 확인하고자 동일한 사이트에서 개방형 방식에 대한 열전도테스트를 수행하였으며, 또한 실제 건물에 적용되어 운영 중인 공 무너짐 방지 개방형 지중열 시스템의 운전 데이터를 측정하여 시스템 실제 효율에 대한 검토를 실시하였다.연구 결과 지중열 시스템 ...
2000년도 들어서면서 유가 및 환율의 변동으로 인해 에너지수입액이 크게 증가하고, 친환경 인식이 대두되면서 신재생에너지 보급이 크게 증가하기 시작하였다. 신재생에너지 설비 중 냉, 난방을 수행할 수 있는 지중열 시스템이 건물에 적용이 가장 쉽고, 외기에 영향을 받지 않기 때문에 많은 보급실적을 가지고 있으며, 최근에는 대용량화 되어가고 있는 추세이다. 그러나 정부의 적극적인 지원 하에 보급이 확산되고 있지만, 지중열 시스템에 대한 연구 및 개발은 많이 이루어지지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 시스템에서 가장 기본이 되는 효율에 초점을 맞추어, 지중열 시스템 방식별 이론 효율뿐만 아니라 에너지사용량, 운전비용 및 지구온난화 주범인 CO2배출량에 대한 검토를 실시하여, 지중열 시스템 중 가장 효율이 높은 방식을 확인하고자 하였으며, 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 흡수식냉온수기와의 비교를 통해 개방형 지중열 시스템의 에너지 절감량에 대한 검토를 수행하였다.마지막으로 개방형 지중열 시스템 중 효율이 개선된 공 무너짐 방식에 대한 효율 개선여부를 확인하고자 동일한 사이트에서 개방형 방식에 대한 열전도테스트를 수행하였으며, 또한 실제 건물에 적용되어 운영 중인 공 무너짐 방지 개방형 지중열 시스템의 운전 데이터를 측정하여 시스템 실제 효율에 대한 검토를 실시하였다.연구 결과 지중열 시스템 비교 대상 중 기존 방식의 문제점을 보완한 방식인 공 무너짐 방지 개방형 지중열 시스템이 효율, 에너지사용량 등에서 우수한 결과를 보였다. 이는 지하수를 직접 히트펌프의 열원으로 사용하여 히트펌프 효율이 우수하며, 공 무너짐을 방지하기 위해 적용한 여과사리가 열전달면적 확대 및 지하수 흐름을 난류로 변화시켜 열전달이 증가되었으며, 간접 열교환기를 사용하지 않아 적용되는 펌프 동력이 타 방식에 비해 적기 때문으로 판단된다. 이에 소비되는 에너지사용량이 작기 때문에 CO2배출량 역시 적은 특징을 지니고 있다.공 무너짐 방지 개방형 지중열 시스템과 흡수식 냉온수기의 비교결과 년간 운전비를 약 38%정도를 절감하며, 에너지사용량 측면에서 46%정도, 이는 TOE로 환산할 경우 연간 29 TOE정도를 절약할 수 있는 수치이다. 또한 화석연료를 사용하는 흡수식 냉온수기 대비 약 61 TCO2를 저감하는 것으로 나타났다. 따라서 지중열 시스템이 일반시스템 대비 초기투자비는 높으나 에너지절약 및 환경적인 측면에서 이점이 있음을 확인할 수 있었다.공 무너짐 방지 개방형 지중열 시스템에 대한 실제 운전데이터를 검토한 결과 이론 시스템 COP보다 16%이상 상회하는 값으로 실제 운전에서도 매우 효율적으로 운전되는 것을 알 수 있었다. 연구결과 효율이 개선 된 공 무너짐 방지 지중열 시스템이 가장 효율적인 시스템으로 확인되었으며, 이에 따라 향후 보급이 더 활성화 될 것으로 예상된다.
2000년도 들어서면서 유가 및 환율의 변동으로 인해 에너지수입액이 크게 증가하고, 친환경 인식이 대두되면서 신재생에너지 보급이 크게 증가하기 시작하였다. 신재생에너지 설비 중 냉, 난방을 수행할 수 있는 지중열 시스템이 건물에 적용이 가장 쉽고, 외기에 영향을 받지 않기 때문에 많은 보급실적을 가지고 있으며, 최근에는 대용량화 되어가고 있는 추세이다. 그러나 정부의 적극적인 지원 하에 보급이 확산되고 있지만, 지중열 시스템에 대한 연구 및 개발은 많이 이루어지지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 시스템에서 가장 기본이 되는 효율에 초점을 맞추어, 지중열 시스템 방식별 이론 효율뿐만 아니라 에너지사용량, 운전비용 및 지구온난화 주범인 CO2배출량에 대한 검토를 실시하여, 지중열 시스템 중 가장 효율이 높은 방식을 확인하고자 하였으며, 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 흡수식냉온수기와의 비교를 통해 개방형 지중열 시스템의 에너지 절감량에 대한 검토를 수행하였다.마지막으로 개방형 지중열 시스템 중 효율이 개선된 공 무너짐 방식에 대한 효율 개선여부를 확인하고자 동일한 사이트에서 개방형 방식에 대한 열전도테스트를 수행하였으며, 또한 실제 건물에 적용되어 운영 중인 공 무너짐 방지 개방형 지중열 시스템의 운전 데이터를 측정하여 시스템 실제 효율에 대한 검토를 실시하였다.연구 결과 지중열 시스템 비교 대상 중 기존 방식의 문제점을 보완한 방식인 공 무너짐 방지 개방형 지중열 시스템이 효율, 에너지사용량 등에서 우수한 결과를 보였다. 이는 지하수를 직접 히트펌프의 열원으로 사용하여 히트펌프 효율이 우수하며, 공 무너짐을 방지하기 위해 적용한 여과사리가 열전달면적 확대 및 지하수 흐름을 난류로 변화시켜 열전달이 증가되었으며, 간접 열교환기를 사용하지 않아 적용되는 펌프 동력이 타 방식에 비해 적기 때문으로 판단된다. 이에 소비되는 에너지사용량이 작기 때문에 CO2배출량 역시 적은 특징을 지니고 있다.공 무너짐 방지 개방형 지중열 시스템과 흡수식 냉온수기의 비교결과 년간 운전비를 약 38%정도를 절감하며, 에너지사용량 측면에서 46%정도, 이는 TOE로 환산할 경우 연간 29 TOE정도를 절약할 수 있는 수치이다. 또한 화석연료를 사용하는 흡수식 냉온수기 대비 약 61 TCO2를 저감하는 것으로 나타났다. 따라서 지중열 시스템이 일반시스템 대비 초기투자비는 높으나 에너지절약 및 환경적인 측면에서 이점이 있음을 확인할 수 있었다.공 무너짐 방지 개방형 지중열 시스템에 대한 실제 운전데이터를 검토한 결과 이론 시스템 COP보다 16%이상 상회하는 값으로 실제 운전에서도 매우 효율적으로 운전되는 것을 알 수 있었다. 연구결과 효율이 개선 된 공 무너짐 방지 지중열 시스템이 가장 효율적인 시스템으로 확인되었으며, 이에 따라 향후 보급이 더 활성화 될 것으로 예상된다.
주제어
#지중열 시스템 공 무너짐 방지 시스템 효율 흡수식 냉온수기 ground source system preventing hole collapse system efficiency absorption chiller
학위논문 정보
저자
오연교
학위수여기관
연세대학교 공학대학원
학위구분
국내석사
학과
건축공학전공
지도교수
김병선
발행연도
2014
총페이지
ix, 71장
키워드
지중열 시스템 공 무너짐 방지 시스템 효율 흡수식 냉온수기 ground source system preventing hole collapse system efficiency absorption chiller
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