사무실 건물의 다기능 히트펌프 적용에 대한 성능 및 에너지 소비량 분석 = Energy Performance Evaluation of Air-source Heat Pump Systems in Multi-functional Configurations for an Office Building

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aimed to evaluate the energy consumption performance of a multi-functional air-source heat pump for the indoor air-conditioning, heating, and hot water supply of an office building. Based on the investigation, four heat pump system configurations are proposed for the comparative evaluation of each system. Two reference systems are used for comparisons in the energy performance evaluation. The detailed thermal load for a 100 ㎡ office building was conducted using commercial energy simulation tools. Thermodynamic theoretical equations were used for heat pump simulation. The results show that case 2, the cascade heat pump system, can reduce primary energy consumption by 41.7 % and 54.0 % when compared with two reference systems and showed the highest energy-saving performance in the proposed cases. This study validated the use of the multi-functional cascade heat pump system for use in an office building.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 히트펌프 시스템 조합 간 연간 에너지 절감 성능 비교 분석을 진행하였다. EHP와 boiler를 사용하는 시스템을 비교대상으로 선정하였으며, 100 ㎡ 단위면적의 사무실 건물을 대상으로 시뮬레이션 연구를 진행하였다. 히트펌프 시스템의 특성을 분석하여 냉방, 난방 및 급탕기능을 수행할 수 있는 조합을 4가지로 나누어 에너지 시뮬레이션을 실시하여 비교하였다. 그 결과, 두 대의 히트펌프를 cascade 형태로 통합하여 운전하는 case 2 시스템 조합이 가장 우수한 에너지 절감 가능성을 확인하였다. 이는 캐스케이드 형태로 운전 시 각 사이클이 다른 조합 시스템에 비해 상대적으로 낮은 압축률로 실내 냉난방 및 급탕열 공급이 가능하기 때문인 것으로 나타났다. case 2인 cascade 히트펌프 시스템은 Reference case 1대비 41.7%, Reference case 2 대비 54.0%의 에너지 절감 가능성이 있는 것으로 나타났다. 향후 시스템 실증 연구를 진행할 필요가 있으며, 본 연구결과를 기반으로 히트펌프 기반 냉난방 및 급탕 겸용 시스템을 제작하여 건물적용을 통한 검증 실험연구를 수행이 필요할 것으로 판단된다.