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유량제어방식에 따른 태양열 급탕시스템의 열성능 평가
Thermal Performance Evaluation of Solar Hot Water System according to Flow Rate Control 원문보기

한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, v.31 no.5, 2011년, pp.140 - 145  

백남춘 (한국에너지기술연구원) ,  신우철 (대전대학교 건축공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the performance and behavior of solar heating system according to the system control scheme, variable flow control (proportional control) and constant flow control (on-off control) was carried out by experiment. The on-off control is used generally for solar thermal system by now. But...

주제어

#변유량 제어   #정유량 제어   #차온제어   #태양열 급탕 시스템  

AI 본문요약
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제안 방법

  • 불균일한 밀도를 갖는 태양복사에너지의 특성상 태양열 집열기의 출구온도를 일정하게 유지하기 위해서는 열매체 순환펌프의 회전수(RPM)를 제어하여 유량을 조정하게 된다. 본 연구에서는 비례제어(proportionalcontrol)를 이용하여 회전수를 제어하였다.
  • 본 연구에서는 태양열 급탕시스템의 변유량 제어에 대한 알고리즘을 정립하고 실증실험을 통하여 정유량 제어방식에 따른 시스템의 열성능을 비교・분석하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
  • 그림 3은 시스템의 제어설정과 운전감시를 위한 원격 모니터링 화면을 나타낸 것이다. 설정된 제어조건에 따라 시스템의 작동상태를 실시간으로 표시하게 되며, 안전을 위해 모니터링 및 제어 시스템에 이상이 발생 시 제어권한이 PLC 판넬로 넘어갈 수 있도록 설계하였다.
  • 실증시험은 기존에 D대학에 설치되어 있는 시험 및 교육용 태양열시스템을 보완하여 사용하였다. 그림 1과 그림 2는 실증시험용 태양열 시스템의 전경과 시스템 계통도를 나타낸 것이다.
  • 이에 본 연구에서는 태양열 급탕시스템의 변유량 제어에 대한 알고리즘을 정립하고 실증실험을 통하여 변유량 제어방식과 정유량 제어방식에 따른 시스템의 열성능을 비교・분석하였다.
  • 정유량 제어와 변유량 제어에 따른 태양열 급탕시스템의 열성능을 비교・분석하기 위해 외기조건이 유사한 날들의 실험 데이타를 선정하여 분석하였다.
  • 펌프의 회전수 제어는 전압에 의한 방법과 전기의 주파수(Hz)을 제어하는 두 가지 방법으로 나뉘는데 본 실험에서는 후자의 방법을 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
정유량 제어의 문제점은? 대부분의 태양열시스템은 제어장치의 구성이 단순하고 신뢰성이 입증된 정유량 제어가 사용되고 있다. 이 방식은 순환유량, 집열기 성능 등 여러 가지 요소에 따른 On-Off온도 설정값이 최적화되지 않을 경우 시스템 효율 저하는 물론 펌프동력이 많이 들어갈 수 있다.1) 또한 산업공정열이나 지역난방시스템에 적용될 때 원하는 온도를 공급하는 정온공급 제어가 불가능하며, 열매체 배관의 마찰손실 수두에 따라 순환펌프의 소비동력이 증가할 우려가 있다.
태양열시스템 제어방식는 대부분 무엇이 사용되는가? 태양열시스템 제어는 단순히 펌프의 ON-OFF만 제어하는 방법(이하 정유량 제어)와 집열매체 순환유량까지도 제어하는 변유량 제어가 있다. 대부분의 태양열시스템은 제어장치의 구성이 단순하고 신뢰성이 입증된 정유량 제어가 사용되고 있다. 이 방식은 순환유량, 집열기 성능 등 여러 가지 요소에 따른 On-Off온도 설정값이 최적화되지 않을 경우 시스템 효율 저하는 물론 펌프동력이 많이 들어갈 수 있다.
태양열시스템 제어에는 어떤 것들이 있는가? 태양열시스템 제어는 단순히 펌프의 ON-OFF만 제어하는 방법(이하 정유량 제어)와 집열매체 순환유량까지도 제어하는 변유량 제어가 있다. 대부분의 태양열시스템은 제어장치의 구성이 단순하고 신뢰성이 입증된 정유량 제어가 사용되고 있다.
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참고문헌 (3)

  1. 신우철 외 1인, "차온제어기의 On-Off온도설정에 따른 태양열 시스템 열성능", 태양에너지학회 논문집, pp. 1-8, Vol. 25, No. 2, 2005. 

  2. 백남춘 외 4인, "태양열 축열조가 없는 변유량 제어방식의 지역난방용 태양열 시스템 실증실험연구" 태양에너지학회 논문집, pp. 21-27, Vol. 8, No. 5, 2008. 

  3. J. A. Duffie, W. A. Beckman, Solar engineering of thermal processes, JONE WILEY & SONS, INC. 

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