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문제 정의
- 현재 시중에 출시된 냉· 온수 매트는 온수보일러에 냉매를 넣어야 하는 수동식 방식으로 , 기존 온수 매트 , 선풍기 , 에어컨 등의 가전제품보다 저전력인 장점이 있으나 냉, 각케이스의 얼음이 일정시간 흐르면 물로 변해 냉각 효과가 떨어지는 단점이 있다. 따라서 이러한 단점을 보완하고 환경친화적인 소자로 각광받는 열전소자를 적용하여 CFD 열· 유동 해석방법을 통해 냉 · 온수 매트용 전열 모듈에서 물의 냉각과 가열 시에발생되는 열적 특성을 분석하고 열전소자의 부착개수에 따른 열전소자의 효과적인 적용 방안을 제시해 보고자 하였다.
- 본 연구에서는 국내 수면 관련 시장규모가 매우 크고 점차 확대될 전망에 비추어 , 냉· 온수 매트 제품에 열전소자를 적용하여 새로운 개념의 냉· 온수 매트 모듈을 개발하고자 하였다 . 현재 시중에 출시된 냉· 온수 매트는 온수보일러에 냉매를 넣어야 하는 수동식 방식으로 , 기존 온수 매트 , 선풍기 , 에어컨 등의 가전제품보다 저전력인 장점이 있으나 냉, 각케이스의 얼음이 일정시간 흐르면 물로 변해 냉각 효과가 떨어지는 단점이 있다.
- 본 연구에서는 환경친화적인 소자로 주목받는 열전소자를 적용하여 CFD 열· 유동 해석방법을 통해냉· 온수 매트용 전열 모듈의 열적 특성을 분석하고 열전소자의 부착 개수에 따른 열전소자의 효과적 인적용 방안을 제시해 보고자 하였다. 이를 위해 냉· 온수 매트용 전열 모듈에 200W 급 열전소자 1 개를 부착하였을 경우와 100W 급 열전소자 2 개를 부착하였을 경우로 나누어 냉각· 가열 시에 냉· 온수 모듈의 열적 특성에 대해 계산하였고 , 기존의 타 사 제품과 열손실량을 비교하여 본 연구에서 적용한 해석모델의 기초설계 타당성을 확인하였으며 다음과 같은 결론을 도출하였다.
가설 설정
- 여기서, 는 전력량이고, 는 비열, 는 모듈입구와 출구의 온도차로 냉각 시 모듈 입구의 질량 유량은 4.78g/s, 가열 시 모듈 입구의 질량유량은 2.39g/s 로 설정하였다 .
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