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2012년부터 국내에서 6차 전력수급계획으로 민자 화력발전소의 허용 및 증설로 인한 화석연료 사용이 증가하여 이산화탄소 및 미세먼지 배출로 인한 지구온난화와 환경오염이 심각해지고 있다. 이러한 환경문제를 해결하기 위해 에너지를 효율적으로 쓰는 방안으로써 건물에 냉난방 및 급탕을 위한 시스템을 사용되어 왔다. 경제 성장으로 인한 ...

2012년부터 국내에서 6차 전력수급계획으로 민자 화력발전소의 허용 및 증설로 인한 화석연료 사용이 증가하여 이산화탄소 및 미세먼지 배출로 인한 지구온난화와 환경오염이 심각해지고 있다. 이러한 환경문제를 해결하기 위해 에너지를 효율적으로 쓰는 방안으로써 건물에 냉난방 및 급탕을 위한 시스템을 사용되어 왔다. 경제 성장으로 인한 삶의 질 향상에 대한 요구는 지속적으로 증가됨에 따라 급탕 운전이 가능한 차세대 공조시스템의 필요하다. 하지만 실외온도와 실내온도와 같이 지속적으로 조건이 변화될 시 캐스케이드 히트펌프의 성능이 떨어지게 된다. 따라서 난방 및 보일러 대체를 위한 히트펌프의 용량 및 성능을 향상 시킬 수 있는 연구가 필요하다. 이를 보완하고 해결하기 위해서는 인버터(Inverter)를 채용한 가변속 압축기를 통하여 캐스케이드 시스템을 최적화에 관한 성능 분석과 고온수를 제조를 위해 보조열교환기를 이용하여 저단 및 고단측 압축기 회전수 가변에 따른 성능향상 기술 개발에 관한 연구를 수행하고 있다. 용량 가변시 적절한 저단과 고단측 압축기의 회전수 제어가 필요하며, 부하측 및 열원측의 열교환기로 유입되는 2차 유체 유입온도에 따라 보조열교환기를 통한 난방용량과 성능변화를 연구하였다. 부하측 및 열원측의 열교환기 2차 유입온도에 따라 난방용량과 COP의 변화를 분석한 결과 실내 EWT가 증가할수록 난방용량과 COP가 증가하였다. 반면 실외 EWT가 감소할수록 난방용량과 COP의 값이 감소한다. 고온수 제조를 위한 가변속 캐스케이드 히트펌프 시스템을 운전하기 위해서 보조열교한기의 위치에 따른 성능분석을 통해 최적의 위치를 선정하고자 연구를 수행하였다. 보조열교환기의 위치를 저단측 냉동사이클의 디슈퍼히터와 과냉각기에 적용하였다. 각각의 보조열교환기 위치에 따른 2차유체 유입온도에 따른 성능 변화 및 압축기 회전수 조절 등을 포함한 최적의 시스템 제어방법을 고려하였을 때 보조열교환기의 위치를 과냉각기 위치에 적용하는 것이 난방용량과 성능 증대효과가 가장 우수하였으며 시스템 용량 열손실의 보상에 대한 개발이 필요한 것으로 분석된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The increase in establishment of thermal power plants in Korea since the year 2012, has increased the demand and use of fossil fuel in the country. This has equally caused an increase in global warming and environmental pollution through carbon dioxide emissions. The use of energy from these thermal...

The increase in establishment of thermal power plants in Korea since the year 2012, has increased the demand and use of fossil fuel in the country. This has equally caused an increase in global warming and environmental pollution through carbon dioxide emissions. The use of energy from these thermal power plants for building heating and cooling is a contributing factor to the problems the use of fossil fuels poses to the environment. An efficient and environmentally friendly way of providing building heating and cooling has been by the use of cascade heat pump systems. Hot water supply has also become an important aspect of domestic living. Cascade heat pumps installed in building and cooling responsibilities. However, the performance of water to water cascade heat pumps are greatly affected by indoor and outdoor entering water temperatures. This study therefore analyses ways to improve the performance of cascade heat pumps using variable speed sompressors in the low stage(LS) and high stage(HS) cycles and auxiliary heat exchangers(AHX)in the LS cycles for indoor and outdoor entering water temperatures of 40,45,50,55℃ and -10,-5,0,5℃ respectively. The AHX was installed in the LS cycle as a desuperheater(before the cascade heat exchanger) and subcooler(after the cascade heat exchanger) to determine the best position of the AHX that would enhance the performance of the cascade heat pump. The performance of the cascade heat pump without auxiliary heat exchanger was then compared with the performance of the cascade heat pump with auxiliary heat exchanger at standard ID and OD EWT conditions. The study showed that the performance of the cascade heat pump increased with increasing OD EWT but decreased with an increasing ID EWT. The AHX positioned as desuperheater showed higher and standard OD EWT condition, standard ID EWT and low OD EWT condition and at high ID EWT and high OD EWT condition, standard ID EWT conditions. The AHX positioned as subcooler showed the best system performance at all ID and OD EWT conditions compared with the AHX used as desuperheater and the cascade heat pump without AHX. The AHX should therefore be positioned as subcooler in the LS cycle to enhance the performance of the cascade heat pump.