여름철이 고온 다습한 우리나라에서는 잠열부하가 크기 때문에 에어컨만을 사용하면 냉방에너지를 많이 사용하게 된다. 이 때에 제습기를 동시에 사용하면 냉방 중 큰 비중을 차지하는 잠열부하를 줄일 수 있어 실내 공기질도 개선하고 냉방에너지도 절약할 수 있다. 본 연구에서는 가정용 제습기에 사용되는 무기섬유 기질에 메탈실리케이트가 함침된 소형제습 로터에 대하여 항온항습실에서 로터 회전속도, 재생 공기온도, 실내 공기온도, 실내 상대습도, 제습부 전방풍속을 변화시키며 제습 성능을 측정하였다. 제습 로터는 최적 회전수 (1.0rpm)가 존재하며 최적치를 초과하면 불완전 재생 등으로 제습량이 급격히 감소한다. 재생온도가 높아질수록 재생에는 유리하나 제습-재생과정의 열적인 편차가 급격히 증가하여 제습량이 감소한다. 따라서 최적 재생온도가 존재하는데 본 연구의 경우는 $100^{\circ}C$로 나타났다. 상대습도의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 제습제의 제습능력이 상대습도에 의존하는 때문이다. 실내 공기온도의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 제습측 온도가 높을 때 재생측 공기와의 열적 편차가 감소하여 제습부의 상당량이 제습에만 사용될 수 있기 때문이다. 전방풍속의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 전방풍속의 증가에 따라 열 및 물질전달계수가 증가하기 때문이다.
여름철이 고온 다습한 우리나라에서는 잠열부하가 크기 때문에 에어컨만을 사용하면 냉방에너지를 많이 사용하게 된다. 이 때에 제습기를 동시에 사용하면 냉방 중 큰 비중을 차지하는 잠열부하를 줄일 수 있어 실내 공기질도 개선하고 냉방에너지도 절약할 수 있다. 본 연구에서는 가정용 제습기에 사용되는 무기섬유 기질에 메탈 실리케이트가 함침된 소형제습 로터에 대하여 항온항습실에서 로터 회전속도, 재생 공기온도, 실내 공기온도, 실내 상대습도, 제습부 전방풍속을 변화시키며 제습 성능을 측정하였다. 제습 로터는 최적 회전수 (1.0rpm)가 존재하며 최적치를 초과하면 불완전 재생 등으로 제습량이 급격히 감소한다. 재생온도가 높아질수록 재생에는 유리하나 제습-재생과정의 열적인 편차가 급격히 증가하여 제습량이 감소한다. 따라서 최적 재생온도가 존재하는데 본 연구의 경우는 $100^{\circ}C$로 나타났다. 상대습도의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 제습제의 제습능력이 상대습도에 의존하는 때문이다. 실내 공기온도의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 제습측 온도가 높을 때 재생측 공기와의 열적 편차가 감소하여 제습부의 상당량이 제습에만 사용될 수 있기 때문이다. 전방풍속의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 전방풍속의 증가에 따라 열 및 물질전달계수가 증가하기 때문이다.
In Korea, summer is hot and humid, and air-conditioners consume too much electricity due to large amount of latent heat. Simultaneous usage of dehumidifier may reduce the latent heat and save the electricity. In this study, dehumidification performance was measured in a constant temperature and humi...
In Korea, summer is hot and humid, and air-conditioners consume too much electricity due to large amount of latent heat. Simultaneous usage of dehumidifier may reduce the latent heat and save the electricity. In this study, dehumidification performance was measured in a constant temperature and humidity chamber for a small-sized dehumdification rotor made of inorganic fiber impregnated with metallic silicate. Variables were rotor speed, room temperature, regeneration temperature, room relative humidity and frontal velocity to the rotor. Results showed that there existed optimum rotor speed (1.0 rpm), and optimum regeneration temperature ($100^{\circ}C$). Above the optimum rotor speed, incomplete regeneration is responsible for reduced dehumidification. Above the optimum regeneration temperature, increased temperature difference between regeneration and dehumidification process is responsible for reduced dehumidification. The amount of dehumidification also increases with the increase of relative humidity, dehumidification temperature and flow velocity into the rotor.
In Korea, summer is hot and humid, and air-conditioners consume too much electricity due to large amount of latent heat. Simultaneous usage of dehumidifier may reduce the latent heat and save the electricity. In this study, dehumidification performance was measured in a constant temperature and humidity chamber for a small-sized dehumdification rotor made of inorganic fiber impregnated with metallic silicate. Variables were rotor speed, room temperature, regeneration temperature, room relative humidity and frontal velocity to the rotor. Results showed that there existed optimum rotor speed (1.0 rpm), and optimum regeneration temperature ($100^{\circ}C$). Above the optimum rotor speed, incomplete regeneration is responsible for reduced dehumidification. Above the optimum regeneration temperature, increased temperature difference between regeneration and dehumidification process is responsible for reduced dehumidification. The amount of dehumidification also increases with the increase of relative humidity, dehumidification temperature and flow velocity into the rotor.
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제안 방법
본 연구에서는 가정용 제습기에 사용되는 다공도 85% 직경 240 mm, 폭 20 mm 인 무기섬유 기질에 메탈실리케이트가 함침된 소형 제습로터에 대하여 로터 회전속도, 재생 공기온도, 실내 공기온도, 실내 상대습도, 제습부 전방풍속을 변화시키며 제습 성능을 측정하였다. 주된 내용은 다음과 같다.
특히 가정용 제습로터와 같이 소형로터의 경우 실험 데이터가 전무한 실정이다. 본 연구에서는 다공도 85% 직경 240 mm, 폭 20 mm 인 무기섬유 기질에 메탈실리케이트가 함침된 제습로터에 대하여 공기온도, 상대습도, 전방풍속, 재생온도, 로터 회전속도를 변화시키며 제습 성능을 측정하였다. 본 실험 결과는 최적값 도출 뿐만 아니라 수치해석을 검증할 자료로도 활용될 수 있을 것이다.
6에 로터회전속도 변화에 따른 제습량을 나타내었다. 이 때 다른 인자는 표준조건 (재생부 공기온도 100oC, 실내 상대습도 70%, 실내 공기온도 27oC ,제습부 전방풍속 1.0 m/s, 재생부 전방풍속 0.5 m/s)으로 고정하였다.
또한 로터가 제습부에서 재생부로 회전할 때 (또는 재생부에서 제습부로 회전할 때) 다공성 매질에 기인한 누설이 있을 수 밖에 없다. 이를 방지하기 위한 방안으로 회전부와 고정부 사이에 외풍차단용 폼을 삽입하고 단단히 조여 누설을 최소화하였다. 누기율의 오차%leak는 다음 식으로 구할 수 있다.
재생온도는 Fig. 5에 나타나 있듯이 로터의 재생부 전면에 4개의 열전대를 (정밀도 ±0.1℃) 설치하여 측정하였다.
전술한 바와 같이 로터 회전속도, 재생 공기온도, 실내 공기온도, 실내 상대습도, 제습부 및 재생부 전방풍속을 변화시키며 제습 성능을 측정하였다. Table 1에 시험 범위가 나타나 있다.
Table 1에 시험 범위가 나타나 있다. 표준시험 조건을 로터 1.0 rpm, 재생부 공기온도 100oC, 실내 상대습도 70%, 실내공기온도 27oC,제습부 전방풍속 1.0 m/s, 재생부 전방풍속 0.5 m/s로 설정하고 각 인자를 변화시키며 실험을 수행하였다.
풍동 내부에는 시험부 출구 공기의 건습구 온도를 측정하기 위한 샘플링 유닛과 풍량을 측정하기 위한 노즐, 그리고 홴이 설치되어 있다. 풍량은 홴 모터에 연결된 인버터로 조절하였고 시험부 입구측 공기 온습도는 별도의 샘플링 유닛을 시험부 입구에 설치하여 측정하였다. 공기측 풍량은 ASHRAE 41.
시험부 내측에는 아크릴 로터의 재생부와 제습부를 구분지어 유로를 형성하고 재생부 전단에는 히터부를 설치하였다. 히터부는 길이 30 cm, 폭 20 cm, 높이 20 cm로 스테인레스 스틸을 절곡하여 제작하였는데 선단에는 2 kW 용량의 PTC 히터를 장착하고 내부에는 배플을 장착하여 히터에 의해 가열된 공기가 잘 섞이도록 하였다. 시험부의 외측에는 가변속 모터가 설치되어 벨트로 로터를 회전시켰다.
대상 데이터
온습도 측정에는 고정밀 Pt-100Ω 센서 (정밀도 ±0.01℃)를 사용하였다.
이론/모형
은 재생측 출구 절대습도이다. Klein 과 McClintock [14]의 제안에 따라 오차해석을 수행하였다.
풍량은 홴 모터에 연결된 인버터로 조절하였고 시험부 입구측 공기 온습도는 별도의 샘플링 유닛을 시험부 입구에 설치하여 측정하였다. 공기측 풍량은 ASHRAE 41.2[12]에 규정된 노즐차압을 이용하여 측정하였고 시험부의 입출구 온습도는 ASHRAE 41.1 [13]에 규정된 샘플링 방법에 의해 측정하였다. 온습도 측정에는 고정밀 Pt-100Ω 센서 (정밀도 ±0.
성능/효과
(2) 재생온도가 높아질수록 재생에는 유리하나 제습-재생과정의 열적인 편차가 급격히 증가하여 제습량이 감소한다. 본 연구의 최적 재생온도는 100oC로 나타났다.
(3) 상대습도의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 제습제의 제습능력이 상대습도에 의존하는 때문이다.
(4) 실내 공기온도의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 제습측 온도가 높을 때 재생측 공기와의 열적 편차가 감소하여 제습부의 상당량이 제습에만 사용될 수 있기 때문이다.
(5) 전방풍속의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 전방풍속의 증가에 따라 열 및 물질전달계수가 증가하기 때문이다.
(2) 재생온도가 높아질수록 재생에는 유리하나 제습-재생과정의 열적인 편차가 급격히 증가하여 제습량이 감소한다. 본 연구의 최적 재생온도는 100oC로 나타났다.
후속연구
본 연구에서는 다공도 85% 직경 240 mm, 폭 20 mm 인 무기섬유 기질에 메탈실리케이트가 함침된 제습로터에 대하여 공기온도, 상대습도, 전방풍속, 재생온도, 로터 회전속도를 변화시키며 제습 성능을 측정하였다. 본 실험 결과는 최적값 도출 뿐만 아니라 수치해석을 검증할 자료로도 활용될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
본 연구에서 무기섬유 기질에 메탈 실리케이트가 함침된 소형제습 로터의 제습 성능을 측정하기 위해 변화시킨 요소는 무엇인가?
이 때에 제습기를 동시에 사용하면 냉방 중 큰 비중을 차지하는 잠열부하를 줄일 수 있어 실내 공기질도 개선하고 냉방에너지도 절약할 수 있다. 본 연구에서는 가정용 제습기에 사용되는 무기섬유 기질에 메탈 실리케이트가 함침된 소형제습 로터에 대하여 항온항습실에서 로터 회전속도, 재생 공기온도, 실내 공기온도, 실내 상대습도, 제습부 전방풍속을 변화시키며 제습 성능을 측정하였다. 제습 로터는 최적 회전수 (1.
실내 공기온도의 증가에 따라 소형 제습 로터의 제습량도 증가하는 이유는 무엇인가?
실내 공기온도의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 제습측 온도가 높을 때 재생측 공기와의 열적 편차가 감소하여 제습부의 상당량이 제습에만 사용될 수 있기 때문이다. 전방풍속의 증가에 따라 제습량도 증가한다.
여름철이 고온 다습한 우리나라에서 에어컨을 사용과 동시에 제습기를 사용함으로 어떠한 효과를 볼 수 있는가?
여름철이 고온 다습한 우리나라에서는 잠열부하가 크기 때문에 에어컨만을 사용하면 냉방에너지를 많이 사용하게 된다. 이 때에 제습기를 동시에 사용하면 냉방 중 큰 비중을 차지하는 잠열부하를 줄일 수 있어 실내 공기질도 개선하고 냉방에너지도 절약할 수 있다. 본 연구에서는 가정용 제습기에 사용되는 무기섬유 기질에 메탈 실리케이트가 함침된 소형제습 로터에 대하여 항온항습실에서 로터 회전속도, 재생 공기온도, 실내 공기온도, 실내 상대습도, 제습부 전방풍속을 변화시키며 제습 성능을 측정하였다.
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