Energy is motive power that makes convenient society. But, our country's energy is depending on most import. Also, energy and environmental issue are important problem in community of nations. The purpose of this study is to analysis the energy consumption and environmental load of EHP and GHP in Medium and small-scaled office building. The annual energy consumption used to cooling and heating by EHP was 10 percent more than GHP. And annual energy cost of EHP was 33 percent more expensive than GHP. But, Compared to the annual $CO_2$ emission, EHP was 6 percent less than GHP. Therefore, equipment selection should be consider environmental load as well as energy consumption and cost.
가스 엔진 히트 펌프는 가스 엔진의 축동력으로 압축기를 구동하는 시스템으로 전력을 거의 사용하지 않고, 엔진 폐열을 활용하기 때문에 하절기와 동절기에 전력 Peak 를 억제하는 공조기로 주목을 받고 있는 제품이다. 제품 개발 시 시스템 성능 예측이 중요하므로 이를 위해 초기 설정한 운전점에서 열교환기 및 압축기의 특성을 반영하여 반복 계산을 수행하면 최종적인 운전점을 도출할 수 있고, 가스 엔진의 성능 데이터를 활용하면 가스 엔진 히트 펌프의 정확한 효율을 예측할 수 있다. 난방 성능을 예측할 때에는 엔진 폐열이 시스템에 공급되기 때문에 외부 열을 흡입하는 구간과 엔진 폐열을 흡입하는 구간을 동시에 고려해야 예측의 정확도를 높일 수 있다. 25 마력 가스 엔진 히트 펌프의 성능을 예측한 값은 실제 측정한 값과 비교하였을 경우 5% 정도의 오차가 발생하며 향후 성능 예측 모델을 구성되는 부품 특성을 반영하면 오차의 폭이 감소될 것으로 예상된다.
The demands are increasing for the efficient heating and cooling system and thermal comfort environment because of changes in climate and environment, and deterioration of buildings and facilities can cause education budget to increase. So the study to apply heating and cooling system to university is urgently needed to improve an optimum energy saving system, educational environment and convenience of maintenance. For this reason, we selected a university campus in Seoul then came to understand the current situation and found some problems. We drew alternatives from comparative analysis of them. It selects representative building and carries out economic analysis to evaluate characteristics of energy consumption and economics on each type of heating and cooling system. As a result we drew the optimum system from those processes as previously stated. We studied 3 available systems, absorption chiller, EHP(Electric Heat Pump) and GHP(Gas Engine Heat Pump). According to LCC analysis suppose that the value of EHP is 1, it came out that the value of absorption chiller is 1.5 and the value of GHP is 2.2. This study, suggesting the optimum heating and cooling system, will support educational and research activities furthermore effect to maximize energy efficiency. Ultimately it is expected that it will contribute to make eco-friendly Green Campus.
상업용 천연가스 배급 시스템에서 천연가스의 공급압력은 압력조절밸브를 사용하여 제어하며 이때 막대한 압력에너지가 낭비된다. 이러한 폐압에너지는 터보 팽창기와 같은 터보기계를 사용하여 회수할 수 있으나 팽창과정에서 발생하는 Joule-Thompson 효과에 따라서 큰 온도강하가 발생한다. 터보 팽창기 전단 또는 후단에 보일러를 설치하여 영하의 온도를 방지할 수 있으며 또한 보일러를 대체하여 연료전지나 가스엔진의 폐열을 이용하여 천연가스를 예열할 수도 있으나 하이브리드 시스템의 구동을 위해 운영규모에 따라 일정량을 소모해야 한다. 이 연구에서는 천연가스가 가지고 있는 압력에너지를 활용하여 천연가스의 소모 없이 터보 팽창기와 연결된 히트펌프를 구동하여 천연가스를 예열하는 시스템을 제안하고 증발온도, 응축온도 및 작동유체의 변화에 따른 시스템의 열역학적 특성을 분석하였다. R717 냉매가 예상 작동범위 내에서 가장 높은 COP와 가장 낮은 압축일을 나타내 제안된 하이브리드 시스템에 적합함을 확인하였다. 보일러시스템과의 경제성 분석을 통해 천연가스를 LNG 형태로 수입하고 있는 국내의 경우 히트펌프 하이브리드 시스템이 경쟁력 있음을 확인하였다.
Buildings with heating and cooling systems have been increased, since the requirement of thermal comfort for residents is grown. Heating and cooling systems, have been changed from two separate systems to one multi-function system which includes both heating and cooling. Especially, heat pump heating and cooling system has been adopted for general classrooms in schools since education environment improvement project has been launched. This research suggests the best option for the heat pump heating and cooling system in educational buildings through economic assessments for four alternative systems based on electric heat pump (EHP) and gas engine driven heat pump (GHP), which are most widely used for elementary, middle and high schools. The model buildings are in the Y high school which has 24 classes of new construction building, which will be built soon. Annual energy consumption for alternative systems uses BECS 3.10, which can be used for system simulation.
냉방기기별 하절기 가동률 및 동시사용률 실태를 조사하여 건물의 용도 및 면적 별냉방기기의 시간별 부하률 과 동시사용률, 연간 사용일수 가동시간을 조사하여 냉방기기별 에너지 소비현황 하절기 에너지수급 영향분석을 하고자 하였다. 그리고 국내에 설치된 냉방기기를 대상으로 현장조사 진단을 통해 냉방기기 사용 실태 및 냉방성능을 측정하고, 현장 조사를 통한 만족도와 불만사항을 조사하여 냉방기기 보급 및 운전의 효율을 상승시키고 모든 냉방기기 국산화를 위한 기초자료와 이를 위한 정책적 지원방안 및 향후 냉방기기 기술개발 방향을 제시하고자 한다. 또한 냉방기기별로 문제점을 도출하여 향후 정책제도 개선에 반영할 수 있도록 하였다.
The present study has been conducted economic analysis through actual operation of EHP and GHP which are installed at the same building of an university Cost items, such as initial cost, annual energy cost and maintenance cost of each system are considered to analyze LCC and economical efficiency is compared. The initial cost is considered on the basis of actual costs, and annual energy cost is converted into the cost after measuring electricity and gas consumption a day. LCC applied present value method is used to assess economical efficiency of both them. Variables used to LCC analysis are electricity cost escalation rate, natural gas cost escalation rate, interest rate, and service lives and when each of them are 4%, 2%, 8%, and 20 years, results of analysis short that EHP(148,257,306 won) is 8.05%(12,981,990 won) more profitable than GHP(161,239,295 won).
Compressors in Large Multi-room air conditioning system are often driven by gas heat pumps. The advantages of GHP are their high level of heating performance and low cost because they use the LNG fuel to drive engine. We developed engine control system. The developed system controls engine speed based on proportional, integral and derivative (PID) method. This controller is designed to eliminate the need for continuous operator attention on engine revolution control. The control system includes 4 spark coil drivers, fuel drivers and relay drivers to make engine's operating more stable. The experiments of control engine revolution of this system are based on the various load conditions.
Purpose: As the recent climate environment changes so rapidly, environmental problems such as hot weather and fine dust have occurred, and interest in environmental policies and technology development is increasing in countries around the world. Similarly in the Architecture, researches to reduce greenhouse gas emissions and to reduce energy application are actively conducted. Looking at previous studies, it is analyzed that the electric VRF is more energy efficient than the gas engine VRF. However, energy costs have changed due to recent price hikes and discounts on gas charges due to high electricity consumption in summer. Method: In this study, the actual building of Gas Engine VRF system was modeled using SketchUp program, and EnergyPlus was used to simulate actual building. Also, Electric VRF system was simulated, and compared with Gas Engine VRF system. Result: The total secondary energy requirement of Electric VRF system was 19.6% less than that of the Gas Engine VRF system, But when analyzing with primary energy requirement, EHP used 15.8% more energy. CO2 emissions were also estimated to be 16.9% more EHP. Energy costs were 14.8% more in Electric VRF systems, because their electricity charges are 0.6 to 160% more expensive than gas charges.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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