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히트펌프 성능 평가 동향과 국내 지열원 히트펌프 성능 평가 규격 및 제도 분석
Analysis on the Performance Evaluation Trends of Heat Pumps and the Test Standards of a Geothermal Heat Pump in Korea 원문보기

한국지열에너지학회논문집 = Transactions of the Korea Society of Geothermal Energy Engineers, v.13 no.4, 2017년, pp.31 - 38  

강신형 (건양대학교 기계공학과) ,  최종민 (한밭대학교 기계공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The heating and cooling air conditioning field has been increasing the problems of energy consumption and global warming in the world. A geothermal heat pump has been known as one of the highest efficient heating and cooling system. In this study, the analysis about the test standards of the geother...

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문제 정의

  • 본 연구에서는 지열원 히트펌프 유닛과 관련한 성능 평가 관련 규격에 대한 조사 분석을 통하여 개선사항을 검토하고, 지열원 히트펌프 유닛의 연간 운전 성능 평가 규격 마련을 위한 기초 자료를 제공하고자 한다.
  • 따라서 히트펌프는 본 연구 대상의 지열뿐만 아니라 공기(대기)를 포함한 다양한 열원과의 연계조합기술이 용이하며, 단일기기로는 CO2 발생 저감 효과가 가장 큰 냉난방 겸용기기로서 세계적으로 중요성이 증대되고 있다. 본 절에서는 전술한 지열원 히트펌프 유닛 관련 규격 외에 가장 널리 사용되어 온공기 열원 등을 활용한 증기압축식 시스템을 적용하는 에어컨과 히트펌프 유닛 관련 분야에 적용되고 있는 성능 평가 관련 방법에 관한 동향을 고찰하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
신·재생에너지 산업은 어떻게 구분되는가? 에너지 절약 및 환경 보호 측면에서 세계 각국에서는 화석에너지의 고갈과 지구환경보호를 위한 주요 해결방안으로 신·재생에너지의 기술개발과 보급에 혼신의 힘을 기울이고 있다. 신·재생에너지는 크게 전력생산, 열생산, 연료생산 산업분야로 구분되어진다. 이러한 신·재생에너지원 중에서 냉방, 난방, 급탕에 관련된 분야는 지열원 히트펌프 시스템이 유일하다.
ISO 13256-1, ISO 13256-2의 차이점은 무엇인가? ISO 13256-1, ISO 13256-2는 물을 열원으로 사용하는 가정용, 상업용, 산업용으로 제작된 히트펌프에 대한 성능테스트 및 평가기준으로 지하수, 지중열을 열원으로 적용하는 히트펌프 뿐 만 아니라 냉각탑을 이용한 폐루프 형태의 수열원 히트펌프에도 포괄적으로 적용하고 있다. ISO 13256-1은 부하측 2차유체가 공기인 히트펌프에 적용되고, ISO 13256-2는 부하측 2차 유체가 물인 히트펌프에 적용되며, 히트펌프의 성능 시험조건 및 시험절차와 용량 및 효율 산정 등에 대해 정의하고 있다. ARI 320은 미국 냉동협회(America Refrigeration Institute)에서 시행하고 있는 단체 인증 규격으로 물을 열원으로 하여 공장에서 제작된 주거용, 상업용, 산업용 히트펌프의 정의, 시험 및 평가조건에 대한 기준이다.
지열원 히트펌프 냉난방 시스템의 구성은? 지열원 히트펌프 냉난방 시스템은 지중열교환기, 히트펌프 유닛, 부하측 설비로 구성되어 있다. 지열원 히트펌프의 성능 향상을 위해 다양한 지중열교환기 형태 및 고효율화에 대한 연구[2, 3]와 히트펌프 성능 향상 및 고온수 제조와 시스템 최적화에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다[4, 5].
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참고문헌 (23)

  1. Ozgener, O. and Hepbasli, A., 2005, A performance analysis of a solar-assisted ground-source heat pump system for greenhouse heating: an experimental study, Vol. 40, pp. 1040-1050. 

  2. Yu, X., Zhai, X. Q., and Wang, R. Z., 2011, Design and performance of a constant temperautuer and humidity air-conditioning system driven by ground source heat pumps in winter, Energy Conversion and Management, Vol. 51, pp. 2162-2168. 

  3. Qian, H., 2014, Modeling the interactions between the performance of ground sourece heat pumps and soil temperature variations, Energy for Sustainable Development, Vol. 23, pp. 115-121. 

  4. Aikins, K. A., and Choi, J. M., 2012, Current status of the performance of GSHP (ground source heat pump) units in the Republic of Korea, Energy, Vol. 47, pp. 77-82. 

  5. Agnew, B., and Ameli, S. M., 2004, A finite time analysis of a cascade refrigeration system using alternative refrigerants, Applied Thermal Engineering, Vol. 24, pp. 2557-2565. 

  6. KEMCO, 2014, New and renewable energy statistics 2014, Report of Korea Energy Management Corporation, KEMCO, Yongin, Korea. 

  7. ISO, 1998, Water source heat pumps-testing and rating for performance-Part 1 : Water-to-air and brine-to-air heat pumps, International Standards Organization. ISO 13256-1 

  8. ISO, 1998, Water source heat pumps-testing and rating for performance-Part 2 : Water-to-water and brine-towater heat pumps, International Standards Organization. ISO 13256-2 

  9. ARI, 1998, Water-source heat pumps, American Refrigeration Institute. ARI-320. 

  10. EN, 2011, Air conditioner, liquid chilling packages and heat pumps with electrically driven compressors for space heating and cooling, European Standard EN14511. 

  11. ARI, 1998, Ground source closed-loop heat pump, American Refrigeration Institute. ARI 330. 

  12. ARI, 1998, Ground water-source heat pumps, American Refrigeration Institute. ARI 325. 

  13. ARI, 1998, Water-source heat pumps, American Refrigeration Institute. 870. 

  14. KS, 2002, Water source heat pump : Water to air and Brine to air, KS 13256-1. 

  15. KS, 2002, Water source heat pump : Water to water and Brine to water, KS 13256-2. 

  16. KS, 2015, Water to water ground source heat pump units, KS B 8292. 

  17. KS, 2016, Water to air ground source heat pump units, KS B 8293. 

  18. KS, 2016, Water to air multi ground source heat pump units, KS B 8294. 

  19. Chung, J. T., and Choi, J. M., 2012, Design and performance study of the ground-coupled heat pump system with an operating parameter, Renewable Energy, Vol. 42, pp. 118-124. 

  20. Aikin, K. A., and Choi, J. M., 2013, Issues to improve ground source heat pump units in Korea: Refrigerant application and hot water generation, Journal of Renewable and Sustainable Energy, Vol. 5, No. 5, pp. 052002-1-052002-11. 

  21. ANSI/ASHRAE, 1983, Methods of testing for seasonal efficiency of Unitary air-conditioners and heat pumps, ANSI/ASHRAE Standard 116. 

  22. EN, 2016, Air conditioners, liquid chilling packages and heat pumps, with electrically driven compressors, for space heating and cooling - Testing and rating at part load conditions and calculation of seasonal performance, EN 14825. 

  23. Choi, J. M., Park, Y., and Kang, S., 2013, Heating performance verification of a ground source heat pump system with U-tube and double tube type GLHEs, Renewable Energy, Vol. 54, pp. 32-39. 

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