초록 ▼

o 본 연구는 먼저 국내외 탄화수소계 냉매 관련 열교환기 및 시스템 연구를 종합 분석 정리하여 수치해석에 의한 기존 냉매와 탄화수소계 냉매의 성능해석을 수행하였다.
o 다음으로 열교환기의 전열 성능시험을 위한 장치를 제작하여 열교환기인 증발기와 응축 기의 열전달 특성과 열펌프 시스템의 성능평가를 기존 냉매인 R-22와 탄화수소계 냉매인 프로판(R-290), 이소부탄(R-600a), 프로필렌(R-1270)을 비교 실험하였다. 실험결과 증발, 응축전열 및 시스템 성능은 전반적으로 기존 R-22에 비해 거의 유사하거나 탄화수소계

o 본 연구는 먼저 국내외 탄화수소계 냉매 관련 열교환기 및 시스템 연구를 종합 분석 정리하여 수치해석에 의한 기존 냉매와 탄화수소계 냉매의 성능해석을 수행하였다.
o 다음으로 열교환기의 전열 성능시험을 위한 장치를 제작하여 열교환기인 증발기와 응축 기의 열전달 특성과 열펌프 시스템의 성능평가를 기존 냉매인 R-22와 탄화수소계 냉매인 프로판(R-290), 이소부탄(R-600a), 프로필렌(R-1270)을 비교 실험하였다. 실험결과 증발, 응축전열 및 시스템 성능은 전반적으로 기존 R-22에 비해 거의 유사하거나 탄화수소계 냉매가 우수하여 전열 및 시스템 성능면에서 기존 R-22 대체냉매로서 충분함을 확인하였다.
o 3RT급 수/공랭식 Pilot 히트펌프 시스템을 설계/제작 및 실증시험 통하여 시제품 제작의 설계 자료를 확보하였으며, 시험결과 수냉식의 경우 탄화수소계 냉매가 기존 R-22에 비해 냉방능력은 약 14.7$\%$ 난방능력은 최대 14.5$\%$, 냉방성능계수(COP)는 약 12.7$\%$, 난방성능계수는 약 10$\%$정도 높게 나타났다. 그리고 공랭식 운전에서는 냉방능력은 약 11$\%$ 난방능력은 14$\%$, 냉방성능계수는 최대 19$\%$, 난방성능계수는 7$\%$정도 높은 것으로 나타났다.
o 최종적으로 3RT급 탄화수소계 냉매용 열펌프시스템 시제품을 설계/제작하여 한국공업 규격(KS C 9306, LS B 6226)의 기준에 의해 실증시험을 수행하였다. 실증시험은 실내외 온도변화에 따라 장치의 축동력, 압축비, 토출가스온도, 냉난방능력 및 냉난방 성능계수 등을 종합적으로 기존 R-22냉매와 비교 분석하였다. 시험결과 탄화수소계 냉매가 장치의 성능적인 측면에서 기존 R-22냉매보다 우수한 특성을 가지는 것으로 평가되었다.
o 상기의 결과들을 바탕으로 종합적으로 정리하면 탄화수소계 냉매의 단점으로 지적되고 있는 가연성에 따른 고압가스 안전관리법 방폭규정에 의해 시스템 요소기기 중 위험성이 있는 압축기 모터, 열교환기 홴 모터 등에 방폭 기능을 가지는 제품 설계와 시스템 구성상으로도 방폭성능 검증기관 규정에 의한 시스템 기밀, 누설 센서 및 경보장치 등의 설계가 요구된다. 따라서 방폭에 대한 충분한 조치가 가능하면 환경 및 장치 운전적 측면에서 기존 R-22 대체냉매로서 충분한 장점을 가지는 것으로 평가되었다.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 에너지.자원기술개발사업 최종보고서 초록 ...3
• 요약문 ...4
• 목차 ...10
• 제 1 장 서 론...12
• 제 1 절 연구의 개요...12
• 1. 기술개발의 필요성...12
• 2.자연냉매 이용 기술 동향...12
• 3. 탄화수소계 냉매의 특징...14
• 제 2 절 국내 . 외 관련기술의 현황...15
• 1. 탄화수소계 냉매용 열교환기 성능 특성 연구...15
• 2. 탄화수소계 냉매 히트펌프 장치 성능 특성...19
• 제 2 장 시스템 수치해석 및 열교환기 성능해석...21
• 제 1 절 수치해석에 의한 시스템 성능해석...21
• 1,이론해석...21
• 2. 해석결과 및 고찰...23
• 3.결과요약...25
• 제 2 절 열교환기 증발/응축전열 성능실험...26
• 1. 성능실험 장치 구성...26
• 2. 실험 방법...33
• 3. 데이터 처리...34
• 제 3 절 실험 결과 분석...37
• 1. 실험조건 및 방법...37
• 2. 응축기의 열전달 특성...39
• 3. 증발기의 열전달 특성...41
• 4. 탄화수소계 냉매별 열펌프 시스템 성능특성 평가...43
• 제 3 장 3RT급 탄화수소계 냉매 적용 히트펌프 실증시험 및 평가...48
• 제 1 절 개요...48
• 제 2 절 성능평가 실험장치...48
• 1.실험장치 구성...48
• 2. 실험 방법...54
• 3. 실험 결과...56
• 4. 결과 요약...64
• 제 4 장 3RT급 탄화수소계용 냉매 열펌프시스템 시제품 실증시험...65
• 제 1 절 시제품 장치...65
• 제 2 절 성능실험 조건 및 방법...69
• 제 3 절 데이터 해석 방법...72
• 제 4 절 실험 결과 및 고찰...73
• 1. 시스템의 열평형...73
• 2. 실외 온도 변화에 따른 히트펌프 사이클 특성...74
• 3.실내 온도 변화에 따른 히트펌프사이클 특성...79
• 제 5 장 결론...84
• 참고문헌...85