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문제 정의
- 본 연구에서는 간접순환식 지열원 열펌프 대비 직접순환식 지열원 열펌프의 성능개선을 비교하기 위하여 연간 성능해석을 수행하였다. 이를 위하여 각 열펌프를 냉방과 난방에 대한 운전모드를 설정하고 이를 통하여 연간성능을 분석하였다.
- 이에 본 연구에서는 지중열교환기에 2차유체가 아닌 냉매가 직접 순환하여 열교환을 하는 직접순환식 혹은 직접팽창식(direc texpansion) 지중열교환기와 이를 적용한 열펌프 시스템에 대하여 소개하고자 한다.
가설 설정
- 는 각각 증발기와 응축기에서의 냉매 입출구 온도구배를 나타낸다. ∆TGLHX는 냉방시 5℃, 난방시 6℃로, ∆TGHX는 3℃로 가정하였다.
- 난방부하는 기온도 -11.1℃∼22.8℃ 조건에서 식(2)와 같이 난방부하가 외기온도에 선형적으로 의존한다고 가정하였다.
- 반면에 냉방시에는 제습과정이 포함되어 있으므로, 난방에서와는 달리 대기의 엔탈피를 기준으로 부분부하를 결정하도록 한다. 서울지역 여름철 TAC 2.5% 조건인 건구온도 31.6℃, 상대습도 72.5%6)를 기준으로 하였으며, 건구온도 26℃, 상대습도 50% 이상의 조건에서 냉방운전을 수행하는 것으로 가정하였다.
- 열펌프의 냉방시 증발기 내 냉매의 증발온도(Tevap,sat)는 브라인 공급온도인 12℃ 보다 5℃ 낮게 형성된다고 가정하였고, 난방시에는 온수 공급온도 45℃보다 5℃ 높게 형성된다고 가정하였다.
- 우선 0.25≦PLR<1 조건에서는 Stoecker의 부분부하 성능곡선9)에 따르는 것으로 가정하여, 식 (5)와 같은 부하율(PLR; PartLoad Ratio)-부분부하효율(PLE;Part LoadEfficiency) 관계식을 만족시킨다고 생각하였다.
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