착상 및 제상을 포함한 VRF 히트펌프의 동적 수치해석 모델 = A New Dynamic VRF Heat Hump Simulation Including Frosting and Defrosting Models

국문 초록 (Abstract)

실외 열교환기의 착상 및 제상조건 하에서 VRF 멀티형 히트펌프의 동적 거동의 해석을 위한 시뮬레이션 기법이 제안되었다. 이를 위해 열전달-물질전달 완벽 상사 가정에 기반한 간단한 착상모델과 제상 모델이 제안되었다. 제안된 착제상 모델은 용량가변 압축기 모델과, 미소면적에 대한 열 및 모멘텀 평형에 근거한 열교환기 모델을 채택한 동적 사이클 해석모델에 적용되었다. 따라서, 제안된 모델은 공간에 대해 비균질 착상을 자연스럽게 예측할 수 있다. 개발된 동적 사이클 해석 모델은 실험결과와 비교하여 능력 및 효율을 10% 이내에서 잘 예측함을 확인하였다. 최종적으로, 개발된 모델은 표준적인 건물의 난방시즌 운전 해석에 적용되었으며, 착상 및 제상으로 인하여 동절기의 계절 성능계수를 7% 가량 하락 시킴을 보일 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, a new dynamic VRF-type heat pump simulation model is proposed which incorporates frosting and defrosting models. Toward this end, a simple frosting model based on the perfect analogy, and lumped system based defrost model, are proposed. Then, frosting and defrosting models are incorporated into a dynamic heat pump model which adopts segment-by-segment local heat exchanger model and map-based variable speed compressor model. Thus, the model can naturally represent locally uneven frosting and defrosting on the heat exchanger surface. Developed simulation model is validated against available experimental data to show good agreement within 10% error for capacity and COP. Finally, developed dynamic heat pump model is applied to annual heating season simulation to show that seasonal COP of heat pump is degraded by 7% due to frosting and defrosting.