초록 ▼

대도시 지역내에는 미활용에너지로서 하천수 열에너지가 대량으로 부존하고 있으며, 이는 국내 총에너지 소비량의 약 10％, 가정 및 상업용 에너지소비량의 59％를 차지하는 막대한 양(2000년도 기준)으로서, 연중 거의 언제나 이용 가능하고 대기온도에 비해 연간 및 일간을 통해 온도변화가 적으며, 또한 하절기에는 대기온도보다 낮고 동절기에는 대기온도보다 높은 온도차에너지의 특성을 가지고 있어 히트펌프의 열원으로 매우 우수한 특성을 갖는다.
본 연구에서는 이상과 같은 장점을 갖는 시스템 개발을 위하여 선행 연구로서 해석 및 시스템

대도시 지역내에는 미활용에너지로서 하천수 열에너지가 대량으로 부존하고 있으며, 이는 국내 총에너지 소비량의 약 10％, 가정 및 상업용 에너지소비량의 59％를 차지하는 막대한 양(2000년도 기준)으로서, 연중 거의 언제나 이용 가능하고 대기온도에 비해 연간 및 일간을 통해 온도변화가 적으며, 또한 하절기에는 대기온도보다 낮고 동절기에는 대기온도보다 높은 온도차에너지의 특성을 가지고 있어 히트펌프의 열원으로 매우 우수한 특성을 갖는다.
본 연구에서는 이상과 같은 장점을 갖는 시스템 개발을 위하여 선행 연구로서 해석 및 시스템 시뮬레이션을 수행하여 설계 인자를 도출하였고, 실험실 규모의 히트펌프를 제작하여 탄동천(대덕연구단지 인접 하천)을 열원으로 부하 및 열원 특성 변화에 따른 성능 실험을 수행하였으며, 장기 실험을 통한 신뢰성 검증 및 하천수 열교환기 fouling 해결 방안을 모색하였다. 또한, 향후 실증 실험에 대비하여 충북 보은 소재의 한 음식점을 대상으로 10RT급 실험장치를 설계, 제작 및 설치하여 2003년 6월 이후로 현재까지 하천수열원 히트펌프의 가능성을 점검중에 있다.
10RT급 시스템은 R134a 스크롤 압축기, 냉매용 판형열교환기, 쉘-튜브 열교환기 및 취수용 수중펌프 등으로 구성되었으며, 원격 송수신이 가능한 데이터 측정 지스템을 설치하여 시스템 각부의 온도, 압력, 유량, 전력 등을 측정하여 시스템분석에 활용하도록 하였다.
10RT 시스템 운전 결과 8월 중 냉방 운전시 성능 계수는 약 2.5∼3.0이며, 10∼11월 중 난방 운전시 성능 계수는 약 2.0∼4.0인 것으로 조사되었다.

Abstract ▼

There is a great amount of unutilized energy in river water near large cities, and it accounts for 10％ of total energy consumption and 59％ of domestic and commercial energy consumption of Korea in 2000. A river water is almost always available with small temperature variation in the whole days and y

There is a great amount of unutilized energy in river water near large cities, and it accounts for 10％ of total energy consumption and 59％ of domestic and commercial energy consumption of Korea in 2000. A river water is almost always available with small temperature variation in the whole days and years and its superior features as a heat source for a heat pump. In this study, analysis and simulation were carried out and design parameters were investigated. A laboratory scale river water source heat pump was set up and its performance was tested for various experimental conditions by using Tandong stream near the KIER. Its reliability and fouling have been also investigated through long term experiments. A 10RT experimental installation was set up on a restaurant in Chungbuk province for preparing the proper design of large scale system in future and has run since June, 2003. Likewise laboratory experimental set-up, it has same type of scroll compressor for R134a, plate type heat exchangers for refrigerant, shell ＆ tube heat exchangers, underwater pump and so on. A remote controlled data acquisition system was adopted for the measurement of temperature, pressure, flow rate and power. The experimental results shows that the system has a cooling COP of 2.5∼3.0 in Aug. and a heating COP of 2.0∼4.0 in Oct. and Nov, 2003.

목차 Contents

• 제 1 장 서론...15
• 제 1 절 연구개발의 필요성...15
• 제 2 절 기술의 개요...16
• 제 3 절 연구 목표 및 내용...19
• 제 4 절 국내외 연구동향...21
• 1. 국내...21
• 2. 국외...23
• 제 5 절 국내 지역별 하천수열 부존량...30
• 제 2 장 연구개발 수행 내용 및 결과...33
• 제 1 절 시스템 모델링...33
• 1. 하절기 모드...33
• 2. 동절기 모드...44
• 제 2 절 시스템 성능 실험장치...50
• 1. 냉매...51
• 2. 압축기...52
• 3. 응축기 및 증발기...56
• 4. 팽창 밸브...62
• 5. 수액기...62
• 6. 유분리기 및 액분리기...62
• 7. 전처리 장치...67
• 8. 측정 및 제어장치...70
• 9. 주변 장치...78
• 제 3 절 성능 실험 결과 및 분석...80
• 1. 하절기 모드...80
• 2. 동절기 모드...84
• 3. 실험실에서의 장기 운전 실험 결과...88
• 제 4 절 경제성 평가를 위한 10RT급 실험장치 성능실험...91
• 제 3 장 연구개발 결과의 활용계획...103
• 제 4 장 결론...104
• 참고문헌...106