초록 ▼

본 실증연구사업은 건물의 냉난방 및 급탕부하를 지원하기 위해 친환경 자원인 태양열 및 공기열원을 이용한 하이브리드(Hybrid)히트펌프 시스템 개발구축에 목표를 가지고 있다.
$\circ$ 태양열 이용 집열시스템 최적 설계 및 효율 향상
- 집열기 $404m^2$설치시 년간 339,047Mcal/y의 에너지절감이 예상되고 이때 집열기 이용효율은 연평균(산술)효율이 67.79%수준으로 예상되어, 저온수 생산시 연평균 효율 70%에 근접하고 있다.
- EES코드를 이용한 태양열 H

본 실증연구사업은 건물의 냉난방 및 급탕부하를 지원하기 위해 친환경 자원인 태양열 및 공기열원을 이용한 하이브리드(Hybrid)히트펌프 시스템 개발구축에 목표를 가지고 있다.
$\circ$ 태양열 이용 집열시스템 최적 설계 및 효율 향상
- 집열기 $404m^2$설치시 년간 339,047Mcal/y의 에너지절감이 예상되고 이때 집열기 이용효율은 연평균(산술)효율이 67.79%수준으로 예상되어, 저온수 생산시 연평균 효율 70%에 근접하고 있다.
- EES코드를 이용한 태양열 Hybrid냉난방시스템의 성능예측 시뮬레이션 프로그램을 개발하고, RETScreen 프로그램을 활용한 성능예측 및 설계 타당성 평가모듈 완료
$\circ$ 성능계수: 계절별$\cdot$설비별 성능측정 분석을 한 결과, 연구의 최종목표인 성능계수(COP) '4' 수준 상회(태양열 Hybrid냉난방시스템 성능계수 평균: 약 4.56)
$\circ$ 태양열 이용 Hybrid 냉$\cdot$난방시스템에 의한 대체에너지자원효과: 64.8%
- 난방 및 급탕시 1차에너지기준 절감효과: 35.4%
- 전체에너지절감효과(1차에너지기준): 22.74%
$\circ$ 단순투자비회수기간이 2.09년으로 투자비회수기간이 짧게 나타나고 있어, 향후 제품 상용화가 빠르게 진행될 수 있다.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...3
• 에너지ㆍ자원기술개발사업 최종보고서 초록...4
• 요약문...5
• 목차...16
• 표차례...19
• 그림차례...20
• 제 1 장 서론...23
• 제 1 절 기술개발의 필요성...23
• 1. 기술의 개요 및 추진필요성...23
• 제 2 절 국내외 기술현황...29
• 1. 국내기술...29
• 2. 국외기술...31
• 3. 실증연구사업 추진의 문제점 및 해결방안...34
• 4. 하이브리드 시스템 기본방향...37
• 제 2 장 태양열 이용 하이브리드 시스템 설계 및 제작...39
• 제 1 절 적용기업 현황 및 선정...39
• 제 2 절 태양열 이용 히트펌프 시스템 설계...40
• 1. 건물 냉난방 급탕 부하계산 분석...40
• 2. 하이브리드 시스템 제품표준 사양 및 설계도...43
• 3. 시스템 흐름도...51
• 4. 페수열원 이용시 히트펌프 시스템의 성능분석...52
• 제 3절 태양열 하이브리드 시스템 설비 적정성 검증...56
• 1. 에너지진단과 시스템 시뮬레이션을 통한 설비 적합성 확인검증...56
• 2. 계절별 출구온도 변화에 따른 시스템 효율 검토...59
• 3. 성능측정을 위한 모니터링 시스템 구축...61
• 제 3 장 태양열 집열시스템 설계제작 및 설치 시운전...66
• 제 1 절 태양열 집열시스템 개요 및 작동원리...66
• 제 2 절 시스템 구성요소 및 기능...66
• 1. 집열기 사양...66
• 2. 축열조...67
• 3. 차온제온시스템...68
• 4. 팽창탱크...68
• 5. 열매체 보충탱크 및 펌프...69
• 6. 열교환기...70
• 7 열매체 수위조절 탱크...70
• 8. 열매체 순환펌프...71
• 제 3 절 태양열 집열기 및 가대제작 설치...72
• 1. 태양열 집열기 설치방법 및 가대설치...72
• 2. 사후관리...73
• 제 4 장 태양열 자동제어시스템 구축...74
• 제 1 절 태양열 하이브리드(Hybridl 최적제어시스템 구성방안...74
• 1. 제어시스템 개요 및 구성...74
• 2. 연중(계절별) 히트펌프 시스템 운전모드 방법...74
• 제 2 절 태양열 제어시스템 설계ㆍ제작 및 설치...76
• 1. 제어시스템 구축을 위한 데이터 확보...76
• 2. CIMON-HMI 원격제어시스템 보완구축...80
• 제 5 장 태양열 이용하이브리드시스템 성능측정 및 모니터링 시스템 구축...84
• 제 1 절 태양열 이용 하이브리드 시스템 성능실증평가 연구분석...84
• 1. 시스템 설계타당성 평가 및 건물시스템 분석...84
• 2. 통합성능 평가용 예비 시뮬레이션 분석...90
• 3. 태양열 통합시스템 성능측정 모니터링 분석...92
• 제 2절 태양열 이용 하이브리드 냉난방시스템 성능측정 평가장치 개발구축...97
• 1. 히트펌프 성능분석을 위한 모니터링 시스템 구축...97
• 2. 모니터링 평가용 하드웨어 장치개발...97
• 3. 모니터링 평가용 소프트웨어 개발...102
• 제 3 절 태양열 하이브리드 히트펌프 시스템 계절별 성능측정 결과분석...106
• 1. 태양열 집열기 효율분석...106
• 2. 태양열 하이브리드 냉ㆍ난방 히트펌프 시스템 성능계수 분석...113
• 제 6 장 개발기술의 에너지자원효과 및 경제성분석...126
• 제 1 절 에너지자원효과...126
• 1. 에너지절감효과...126
• 2. 수요자측면의 경제성 분석...126
• 3. 에너지자원효과...127
• 4. 개발기술의 투자경제성...129
• 5. 본 연구과제의 특허출원 등록현황...131
• 제 7 장 결론...132
• 참고문헌...134
• 부록...135
• 집열기 유체흐름도...136
• 집열기 설치가대 평면도 및 측면도...137
• 태양열 시스템 부하공급량 실험결과...138