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축열식 히트펌프보일러 기술규격 적정성 검토에 관한 연구
김지은(Ji Eun Kim),김정석(Jeong Seok Kim),이기원(Ki Won Lee),최준영(Jun Young Choi) 대한설비공학회 2019 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2019 No.-
이 연구는 현재 한국전력공사에서 운영 중인 심야전기 축열식 히트펌프 보일러 기술규격 적적성 검토에 관한 연구이다. 심야전력은 특정 시간대에 집중되는 전력 수요를 분산하고, 전기 사용이 적은 심야(밤 11시~아침 9시) 시간대 수요를 증대시켜 전력설비를 효율적으로 이용하기 위하여 심야시간대에 전기를 공급받아 열, 온수 또는 얼음을 생산하거나 전기를 ESS에 저장하였다가 급탕, 난방 또는 냉방에 이용하거나 ESS와 연결된 EHP(전기히트펌프)를 가동하는 심야전력기기에 대하여 별도의 전기요금을 적용하는 제도이다. 현재 한국전력 공사에서는 심야전력을 사용하여 공기열원 히트펌프를 가동하여 온수를 발생시켜 축열조에 저장하였다가 난방에 사용하는 것으로서, 히트펌프의 정격소비전력이 15kW 이하이며, 축열조의 최고 사용압력이 3.5 kgf/cm2 이하인 축열식 공기-물 히트펌프 와축열조에 대하여 축열식 히트펌프보일러에 대해 지원제도를 운영하고 있다. 축열식 히트펌프보일러는 가스 및 오일보일러, 전기보일러를 대체 중이고 신재생 에너지 보급 확대 및 CO2 방출량 저감을 위해 보급 중이며 여러 기술들을 적용하여 성능 향상 중이다. 기술발전에 따라 성능이 향상되었음에도 불구하고 현재의 기술규격은 실 사용자의 사용환경을 반영하지 못한다는 여러 의견이 있다. 한랭지역의 경우 규격 내 COP 계산식에 따른 도출 결과와 실제 사용에 따른 COP 계산 값이 큰 차이를 보이는 것이 대표적 예이다. 따라서 이 연구에서는 실 사용 환경의 외기 온도, 기간별 전력 사용량등을 고려하여 실 사용 환경에 맞는 데이터를 통해 히트펌프보일러의 COP 계산 방법 및 기준을 제안한다.
박명규(Myung Kyu Park),서세경(Se Kyeong Seo),윤석도(Seog Do Youn),전인기(In Ki Jun) 대한설비공학회 2017 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2017 No.6
냉·난방 시스템의 유지관리를 위해서는 유지관리에 필요한 데이터의 획득 및 분석이 중요하다. 특히 지열 히트펌프 시스템에서 히트펌프는 열의 이동을 담당하는 중요한 설비로 적절한 유지관리가 이루어지지 않을 경우 히트펌프의 수명 단축 및 시스템 효율 저하 등 지열 히트펌프 시스템이 최적 상태에서 운전될 수 없게 된다. 그러나 현재까지 지열 히트펌프 시스템의 데이터 취득은 히트펌프 소요 동력과 지열 측과 순환수 측의 펌프 동력 및 온도 그리고 유량 등을 측정하는 것에 한정되어 있을 뿐 히트펌프 운전데이터를 획득하고 분석하지는 못하고 있어 히트펌프의 고장을 감지하거나 예측하는 등의 분석을 통한 유지관리 활동을 하는 데 있어 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 ICT 융합형 히트펌프 개발을 위하여 히트펌프 내부에 장착할 블루투스(비콘)와 무선 통신기술이 결합된 양방향통신 모듈을 개발하고 이를 활용한 히트펌프의 유지관리 시스템을 제안함으로써 히트펌프의 내구성 향상과 함께 지열 히트펌프 시스템의 성능을 유지하고 시스템의 신뢰성과 안정성을 확보할 수 있도록 하고자 한다.
상수도열원과 지열원을 이용한 동절기 지열히트펌프 성능평가에 대한 연구
이병두(Lee, Byoungdoo),이세진(Lee, Sejin),이대우(Lee, Daewoo) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05
본 연구에서는 지열히트펌프 시스템의 열원으로써 지열이외에 건축물의 미활용 에너지라고 할 수 있는 상수도의 에너지를 활용하여 지중열교환기의 천공길이를 줄이는 것이 주요 목적이며, 또한 건물의 미활용에너지를 냉난방에너지원으로써 이용 가능한 것을 보여주는 것에 있다. 실험은 4인 가족기준으로 3RT 용량의 히트펌프를 설치하고 인당 평균 177 liter/day 기준으로 하루에 약 710 liter/day의 물을 사용하는 것으로 가정하였다(환경부 2007년 상수도 통계값). 시간당 가정내에서 사용하는 물량은 일정하지 않아 일일 8시간 사용하는 것으로 하여 약 1.5 LPM 으로 실험하였다. 저수조의 크기 및 지열 히트펌프의 열원으로써 사용가능한 열량을 계산하기 위해 CFD 시물레이션을 수행하였다. CFD의 결과 상수도를 급수하기 위한 저수조의 크기는 2m³로 결정하였으며 이때 열원으로써 사용가능한 열량은 약 0.7RT였다. 48시간의 실험기간 동안 저수조를 통해 얻은 열원은 0.6RT 였으며 100m의 지중열교환기를 통해 얻은 열원은 2RT 였다. 히트펌프 자체의 난방 COP는 평균 4.2를 나타내었으며 펌프등의 소비전력을 포함한 System COP는 4.0 나타내었다. 이번 연구를 통해 건물의 미활용에너지인 저수조의 물을 이용하여 지열히트펌프의 열원으로써 이용 가능하며 기존의 지열히트펌프 시스템대비 천공길이 단축, 시공비 저감이 가능한 것을 볼 수 있었다.
CO<sub>2</sub> 급탕용 히트펌프의 급탕성능특성에 관한 평가방법 분석
서정식(Seo, Jeongsik),이현수(Lee, Hyunsu),최연성(Choi, Younsung),우정태(Woo, Jungtae) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05
본 연구는 CO₂를 냉매로 하는 급탕용 히트펌프 성능특성을 평가하는 시험 평가법에 대하여 국내 실정에 맞는 시험평가법을 개발하기 위한 목적으로 기존 CO₂ 급탕용 히트펌프의 평가방법을 분석하고자 한다. 현재 CO₂ 급탕기 또는 급탕용 히트펌프 제품은 일본에서 2000년 초반부터 에코큐트라는 제품으로 일본 급탕용 난방기기로 판매되고 2009년을 기초로 누적판매 대수가 150만대에 이르고 있다. 국내에는 2008년 후반부터 공기열원 또는 폐열원 등을 이용한 급탕용 히트펌프 제품이 일부 수입되어 목욕탕, 찜질방과 같은 숙박업소용으로 판매되고 있는 추세이다. 국내에서는 급탕용 열펌프의 제품의 정의가 아직 정립되지 않고 이에 대한 시험평가방법이 전무한 실정이기 때문에 현재 일본의 가정용 열펌프 급탕기의 규격을 토대로 실제 급탕용 열펌프의 시험을 수행하여 급탕용 히트펌프의 급탕성능특성을 평가하는 방법을 개발하고자 한다. 시험시료는 일본에서 판매되고 있는 급탕용 히트펌프(D사) 제품을 이용하였으며, 현재 일본에서 사용하고 있는 JRA4050 규격에 의해 급탕성능평가를 진행하고 급탕성능평가 지표 등을 국내 유사조건과 급탕성능특성의 평가방법을 비교분석하였다.
안형준(An, Hyung-Jun),백성권(Baek, Sung-Kwon),임성균(Im, Sung-Kyun) 한국신재생에너지학회 2007 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.06
Geothermal heat exchanger(GHEX) is a major component of Geothermal heat pump system(GSHPs). In Common, We use the vertical type GHEX in Korea. But vertical type GHEX needs a high cost for installation, because of drilling the hole which has 200m depth at max. So, We suggest the use of horizontal type GHEX. When we construct buildins, We excavate the ground and we can install the horizontal type GHEX at the excavated underground. It's very cheap and convenient method compare to vertical type GHEX installation. This study is peformed to estimate the peformance of horizontal type GHEX and to analyze effects of heat exchanger types and undergroundwater. As the result, slinky type GHEX has a 66% efficiency compare to vertical type GHEX and mat type has a 201% efficiency at the undergroundwater zone.
서정식(Jeong Sik Seo) 대한설비공학회 2021 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2021 No.6
This paper analyzes the performance evaluation method of standards for water source heat pumps. The domestic and international standards for water source heat pumps were compiled, and the definitions of products were identified in each standard. The objective of this analysis was to develop a performance evaluation method for water source heat pumps in the domestic renewable energy scheme. In order to develop performance evaluation methods for certification standards within the renewable energy system of water source heat pumps, test conditions and test methods were analyzed based on standards similar to conventional water source heat pumps.
수열에너지 이용을 위한 열펌프 냉난방 시스템의 표준 및 인증기준 동향
서정식(Jeong Sik Seo),조용(Yong Cho),윤석호(Seok Ho Yoon),허재혁(Jae Hyeok Heo) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
본 논문은 수열원 열펌프를 이용한 냉난방시스템에 적용되고 있는 표준과 인증기준에 대한 동향을 소개하고자 한다. 수열에너지는 직접 또는 간접열원으로 사용되는 열원으로 국내에서는 신재생에너지로 지정되어 있다. 수열에너지를 사용하는 방법 중, 열펌프를 이용하여 냉방 및 난방에 사용되는 기술이 보편적으로 활용되고 있으며, 현재 신재생에너지 제도내에서 지열원, 해수열원과 더불어 관리되고 있다. 열펌프시스템 관점에서 냉난방시스템을 위한 시험조건 및 각 열원에 대한 표준 조건 및 특성을 분석하고, 국내의 인증제도 및 해외 인증제도에 대해서 소개하고 향후 표준의 개발 방향에 대해서 이야기하고자 한다.