• Horticultural Science & Technology
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• v.33 no.5
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• pp.647-657
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• 2015

To investigate a method for calculation of the heating load for environmental designs of horticultural facilities, measurements of total heating load, infiltration rate, and floor heat flux in a large-scale plastic greenhouse were analyzed comparatively with the calculation results. Effects of ground heat exchange and infiltration loss on the greenhouse heating load were examined. The ranges of the indoor and outdoor temperatures were $13.3{\pm}1.2^{\circ}C$ and $-9.4{\sim}+7.2^{\circ}C$ respectively during the experimental period. It was confirmed that the outdoor temperatures were valid in the range of the design temperatures for the greenhouse heating design in Korea. Average infiltration rate of the experimental greenhouse measured by a gas tracer method was $0.245h^{-1}$. Applying a constant ventilation heat transfer coefficient to the covering area of the greenhouse was found to have a methodological problem in the case of various sizes of greenhouses. Thus, it was considered that the method of using the volume and the infiltration rate of greenhouses was reasonable for the infiltration loss. Floor heat flux measured in the center of the greenhouse tended to increase toward negative slightly according to the differences between indoor and outdoor temperature. By contrast, floor heat flux measured at the side of the greenhouse tended to increase greatly into plus according to the temperature differences. Based on the measured results, a new calculation method for ground heat exchange was developed by adopting the concept of heat loss through the perimeter of greenhouses. The developed method coincided closely with the experimental result. Average transmission heat loss was shown to be directly proportional to the differences between indoor and outdoor temperature, but the average overall heat transfer coefficient tended to decrease. Thus, in calculating the transmission heat loss, the overall heat transfer coefficient must be selected based on design conditions. The overall heat transfer coefficient of the experimental greenhouse averaged $2.73W{\cdot}m^{-2}{\cdot}C^{-1}$, which represents a 60% heat savings rate compared with plastic greenhouses with a single covering. The total heating load included, transmission heat loss of 84.7~95.4%, infiltration loss of 4.4~9.5%, and ground heat exchange of -0.2~+6.3%. The transmission heat loss accounted for larger proportions in groups with low differences between indoor and outdoor temperature, whereas infiltration heat loss played the larger role in groups with high temperature differences. Ground heat exchange could either heighten or lessen the heating load, depending on the difference between indoor and outdoor temperature. Therefore, the selection of a reference temperature difference is important. Since infiltration loss takes on greater importance than ground heat exchange, measures for lessening the infiltration loss are required to conserve energy.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.120-120
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• 2010

에너지 절약적 차원에서 한 대의 실외기에 다수의 실내기가 접속되는 개별공조형 멀티 열펌프에 관한 연구 및 개발과 보급이 증대되고 있다. 본 연구에서는 복수의 실내기를 갖고 가변속 압축기를 채용한 지열원 물대공기 멀티열펌프시스템을 학교 현장에 설치하여 제조사의 운전 제어 알고리즘에 따라 일일 냉난방 실증 성능 특성을 분석하였다. 2008년 9월 30일의 냉방부하가 낮은 일자에 대하여 시간에 따른 부하 변동에 따라 압축기의 용량가변으로 실내기 냉방용량은 정격용량 대비 17.1%에서 111.3%의 범위에서 변이되었으나, 열펌프 유닛의 일일 최대 COP는 6.2를 나타냈으며, 일일 평균 열펌프 유닛 COP는 4.5로 열펌프 유닛 인증 기준 이상의 성능을 나타냈다. 2008년 11월 10일 대비 2008년 12월 15일에는 시스템 가동 중의 평균 외기온도가 $9.6^{\circ}C$ 감소하였으나, 각 재실공간의 용도별 부분 부하특성으로 11월 10일 보다 난방 부하량이 작게 나타났다. 하지만, 12월 15일에는 부하량이 매우 작아서 11월 10일보다 잦은 압축기 가변에 따른 손실로 일일 평균 COP가 낮게 나타났다. 2009년 1월 12일에는 정격 용량대비 94%의 부하율로 11월 10일과 12월 15일 대비 4배 이상의 부하량으로 압축기 용량 가변율이 작아서 난방용량과 COP 변화율이 작게 나타났다. 2009년 1월 12일에는 지중순환수의 실외열교환기 유입온도가 2008년 12월 15일보다 감소하고, 시스템의 난방용량 증가로 상대적으로 응축기와 증발기 크기가 감소한 효과로 히트펌프 유닛 COP가 감소하였으나, 본 지열원 열펌프 제조사에서 생산하고 있는 본 지열원 시스템과 동일한 압축기 등을 채용한 동일 용량의 공기열원 열펌프의 1월 12일 외기온도 $-10^{\circ}C$에서의 열펌프 유닛 COP 대비 70% 우수한 성능을 나타냈다. 본 지열원 히트펌프의 2008년 11월 10일의 일일 평균 히트펌프 유닛 COP는 외기온도가 낮고 일일 부하량이 크게 나타난 1월 12일의 일일 평균 히트펌프 유닛 COP 대비 37% 높게 나타났으나, 지중순환펌프의 정속운전으로 시스템 요구 지중순환수 유량 증가에 따른 성능 향상보다 소비전력 증가 영향이 커서 1월 12일의 시스템 COP 보다 33.3% 작은 값을 나타냈다. 본 연구의 용량 가변형 압축기를 채용한 지열원 멀티 히트펌프 유닛을 지열원 냉난방 시스템의 히트펌프 유닛으로 사용할 경우 시스템 최적화를 통한 시스템 COP 향상과 연간에너지 절감을 이루기 위해서는 히트펌프의 용량 변화 시에 지중순환펌프의 순환 유량 최적화를 위한 효율적 운전 제어 알고리즘 개발이 요구된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.363-372
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• 2005

최근 고유가상황 및 에너지소비가 증대되는 사회적 분위기와 환경적 변화에 힘입어 대체에너지기술개발에 대한 절실한 대책마련이 중요시 되고있다. 기후변화협약의 발효로 환경에너지에 대한 새로운 인식의 필요로 에너지체제의 변환이 촉구되어지고 있으며 이에 따른 환경친화적 에너지자원을 이용한 신 재생에너지개발에 대한 연구개발기술이 관심을 받고 있다. 현재 사용중인 화석연료는 환경오염 및 지구의 온난화 현상 등 심각한 공해문제를 야기시키고 있는 반면에 태양에너지와 같은 청정에너지의 개발은 환경오염방지와 친환경에너지자원의 활용이라는 점에서 관심이 대상이 되고 있고 특히, 우리나라의 경우 에너지수입 의존율이 97%로 높은 상황에서 국가에너지대책을 수립하고 해외수입에너지 의존율을 최소화시키기 위하여 가히 필수적인 상황이다. 따라서, 본 실증연구사업(태양열 이용 Hybrid냉난방시스템 실증연구)은 태양열 집열기에서 생산된 저온의 $20\sim30^{\circ}C$의 승온된 양질의 열원을 히트펌프 증발기 열원으로 이용 히트펌프의 압축동력이 상대적으로 작아져 기존 히트펌프 시스템에서의 성적계수(COP)를 높여 주는 효과를 기대할 수 있고, 특히 하절기 복사량이 많은 시기에는 $50\sim60^{\circ}C$ 정도로 승온되어진 중 고온수를 직접 온수탱크로 이동시켜 필요수요처에 공급함으로써 이에 따른 에너지절감효과를 기대할 수 있다. 구축된 태양열 이용 하이브리드(Hybrid)냉난방시스템은 계절별, 설비별 특성을 적절히 활용하여 연평균 집열기 효율은 70%수준으로 유지하면서, 계절별 성적계수는 '4'수준을 목표로 하여 추진되었으며, 그간, 태양열 이용 보급분야의 실용화는 주로 건물의 급탕용 온수생산의 수준에 머물렀으나 이 단계를 극복한 건물의 냉 난방 및 급탕을 위한 태양열 및 공기열원을 활용한 하이브리드(Hybrid)냉난방 시스템 구축하였다. 아울러, 태양열 이용 하이브리드 냉난방 히트펌프 시스템 실증 실험은 유가상승과 신재생에너지에 대한 국가적 분위기 고취로 어느때 보다도 개발기술의 상용화 및 실용화적 측면의 염두와 태양열 이용 Hybrid냉난방 시스템의 효율향상과 저가화를 통해 기술의 경제성과 신뢰성을 확보하여 태양열 이용 시스템의 보급활성화를 목표로 하고 있다.

• Journal of Mushroom
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• v.11 no.4
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• pp.214-218
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• 2013

This study was carried out to find out suitable input method for air exchange about bottle cultivation of oyster mushroom. There was no difference of average temperature in cultivation room, but T1(direct introduction of outside air) was higher than T2(heat exchanger) and T3(air buffer) in the standard deviation. The ratio of cooling operating was the highest in August and in the descending order, T1 54%, T3 43%, T2 33%. At ratio of energy reduction, T2 and T3 were higher than T1. The operating ratio of heater was highest in January and in the descending order, T1 53%, T3 37%, T2 30%. At ratio of energy reduction(%), T2 and T3 were higher than T1 similar to result of cooling operating. Therefore there were largest in August about Cooling Degree-Hour and in January about Heating Degree-Hour. And fruitbody yields quality was excellent in T2 and T3 than T1. The suitable effective type of air exchange in oyster mushroom cultivation are heat exchange and air buffer system.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.30 no.4
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• pp.419-428
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• 2021

In order to develope a mobile-based greenhouse energy calculation program, firstly, the overall thermal transmittance of 10 types of major covers and 16 types of insulation materials were measured. In addition, to estimate the overall thermal transmittance when the cover and insulation materials were installed in double or triple layers, 24 combinations of double installations and 59 combinations of triple installations were measured using the hotbox. Also, the overall thermal transmittance value for a single material and the thermal resistance value were used to calculate the overall thermal transmittance value at the time of multi-layer installation of covering and insulating materials, and the linear regression equation was derived to correct the error with the measured values. As a result of developing the model for estimating thermal transmittance when installing multiple layers of coverings and insulating materials based on the value of overall thermal transmittance of a single-material, the model evaluation index was 0.90 (good when it is 0.5 or more), indicating that the estimated value was very close to the actual value. In addition, as a result of the on-site test, it was evaluated that the estimated heat saving rate was smaller than the actual value with a relative error of 2%. Based on these results, a mobile-based greenhouse energy calculation program was developed that was implemented as an HTML5 standard web-based mobile web application and was designed to work with various mobile device and PC browsers with N-Screen support. It had functions to provides the overall thermal transmittance(heating load coefficient) for each combination of greenhouse coverings and thermal insulation materials and to evaluate the energy consumption during a specific period of the target greenhouse. It was estimated that an energy-saving greenhouse design would be possible with the optimal selection of coverings and insulation materials according to the region and shape of the greenhouse.

• Journal of Energy Engineering
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• v.22 no.2
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• pp.90-95
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• 2013

The paper is aimed at evaluation method for technology-focused professional ESCO. We set up some premise about the evaluation indicators, there are such as the financial soundness, energy savings performance excellence, customer satisfaction, source technology vendor's participation, and guaranteed savings contract. The evaluation indicators consist of the evaluation of expertise (40points), management state (15points), customer satisfaction (20points), technical skills (25points), and detailed indicators were determined. We can apply technology categories such as lighting, cogeneration, process improvement, waste heat recovery, cooling & heating equipments.

• Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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• 2008.10a
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• pp.349-354
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• 2008

August 2008, Our country was announced the Energy Vision 2030 for strengthening response capability climate change by the greenhouse effect, 'Stable supply of energy' and 'Efficient systems'. According to the report, Our country is the world's top 10 is a country that consumes a lot of energy. and more than 97% of the energy because it is dependent on foreign imports, The importance of NRE(New and Renewable Energy) is rising significantly, This paper was applied geothermal heat pump it one kind of the renewable energy equipment, in General buildings, and analyzed the effect of the installation. Thus, to improve the load factor of the Electric power system was proposed, and As a result, can be expected the energy cost savings and the reduction of greenhouse gases, through Economic electric power supply.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.24 no.2
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• pp.100-105
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• 2015

The calculation method of infiltration loss in greenhouse has different ideas in each design standard, so there is a big difference in each method according to the size of greenhouses, it is necessary to establish a more accurate method that can be applied to the domestic. In order to provide basic data for the formulation of the calculation method of greenhouse heating load, we measured the infiltration rates using the tracer gas method in plastic greenhouses equipped with various thermal curtains. And then the calculation methods of infiltration loss in greenhouses were reviewed. Infiltration rates of the multi-span and single-span greenhouses were measured in the range of $0.042{\sim}0.245h^{-1}$ and $0.056{\sim}0.336h^{-1}$ respectively, single-span greenhouses appeared to be slightly larger. Infiltration rate of the greenhouse has been shown to significantly decrease depending on the number of thermal curtain layers without separation of single-span and multi-span. As the temperature differences between indoor and outdoor increase, the infiltration rates tended to increase. In the range of low wind speed during the experiments, changes of infiltration rate according to the outdoor wind speed could not find a consistent trend. Infiltration rates for the greenhouse heating design need to present the values at the appropriate temperature difference between indoor and outdoor. The change in the infiltration rate according to the wind speed does not need to be considered because the maximum heating load is calculated at a low wind speed range. However the correction factors to increase slightly the maximum heating load including the overall heat transfer coefficient should be applied at the strong wind regions. After reviewing the calculation method of infiltration loss, a method of using the infiltration heat transfer coefficient and the greenhouse covering area was found to have a problem, a method of using the infiltration rate and the greenhouse volume was determined to be reasonable.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.13 no.4
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• pp.1419-1426
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• 2012

The heating and cooling energy load of the KNU plant factory was analyzed using the DesignBuilder. Indoor temperature set-point, LED supplemental lighting schedule, LED heat gain, and type of double skin window were selected as simulation parameters. For the cases without LED supplemental lighting, the proper growth temperature of lettuce $20^{\circ}C$ was selected as indoor temperature set-point together with $15^{\circ}C$ and $25^{\circ}C$. The annual heating and cooling loads which are required to maintain a constant indoor temperature were calculated for all the given temperatures. The cooling load was highest for $15^{\circ}C$ and heating load was highest for $25^{\circ}C$. For the cases with LED supplemental lighting, the heating load was decreased and the cooling load was 6 times higher than the case without LED. In addition, night time lighting schedule gave better result as compared to day time lighting schedule. To investigate the effect of window type on annual energy load, 5 different double skin window types were selected. As the U-value of double skin window decreases, the heating load decreases and the cooling load increases. To optimize the total energy consumption in the plant factory, it is required to set a proper indoor temperature for the selected plantation crop, to select a suitable window type depending on LED heat gain, and to apply passive and active energy saving technology.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.199-199
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• 2011

ATES(Aquifer Thermal Energy Storage) 열펌프 시스템은 기존의 다양한 열원 적용 시스템 대비 효율이 우수한 것으로 알려져 유럽과 미국에서 건물 냉난방 시스템으로 적용되고 있다. 특히, ATES 시스템은 기존의 냉난방 시스템 대비 경제성이 우수한 것으로 알려져 있으나 국내에서는 이에 대한 연구 결과는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 결과를 분석하였으며, LNG 보일러와 에어컨을 사용하는 기존의 냉난방 시스템을 비교시스템으로 ATES 열펌프 시스템의 경제성 평가를 수행하였다. ATES 시스템의 연간 실증 성능 실험결과 ATES 시스템은 외기온도와 무관하게 연중 안정적인 성능을 나타내었다. 경제성 평가시에 생애주기법(Life Cycle Cost)을 적용하여 ATES 열펌프 시스템의 설치 및 운전에 필요한 총 소요비용을 산정하고, 이 결과를 바탕으로 투자회수기간법을 통해 ATES 시스템의 투자회수 기간을 산정하였다. 생애주기법 적용 시에 현재가치법을 사용하였으며, 현재가치법은 수명주기에 발생하는 모든 투자비용과 절감액을 일정한 시점을 기준으로 등가환산하는 방법을 의미한다. 현재가치법에 사용되는 현재가치는 초기비용과 현재가치계수의 곱으로 나타나는데, 여기에서 현재가치계수는 임의의 이자율로 일정기간 동안 정기적인 할부금액이 적립될 때의 현재금액을 구하기 위해 사용하는 계수를 의미한다. 전기와 LNG는 각각 2009년 7월의 (주)한국전력공사와 (주)한국가스공사의 고시요금을 적용하였다. 본 시스템은 실증 설비용량인 20RT를 대상 건물로 가정하였고, 초기투자비는 크게 공사비와 냉난방 설비 구입비로 구성되어 있으며, 기본적인 물가지표는 (사)한국물가정보(KPI)의 고시 데이터를 참조하였다. 각 시스템의 초기투자비는 ATES 시스템이 비교대상 기존 냉난방 시스템 대비 5.7배 높게 나타났다. 일일 8시간 사용기준으로 계절별 전력요금을 고려한 연간운전 비용은 ATES 시스템이 기존 시스템 대비 냉난방 시에 각각 77%와 16%를 나타내어 운전비용이 연간 절감되었고, 난방 운전 시 절감 비율이 냉방시보다 크게 나타났다. 두 시스템에 대한 생애주기비용을 산정하기 위하여 에어컨과 보일러의 기존시스템과 ATES 시스템의 가용연수를 모두 20년으로 설정하였고, 유지보수 비용은 초기투자비용의 2%로 설정하고, 할인율은 은행 예금이자를 기준으로 5%로 설정하였다. 전기와 LNG의 요금 상승률은 (사)한국물가정보를 바탕으로 각각 2%와 8%로 가정하였다. 이러한 조건에서 생애주기법을 이용한 경제성평가는 ATES 시스템의 경우 생애운전비용이 초기투자비용보다 작게 나타났으며, 기존 냉난방 시스템은 생애운전비용이 초기투자비용에 비하여 높게 나타났다. 본 연구 대상 ATES 열펌프 시스템의 실증 성능 데이터와 기존 문헌으로부터 얻은 냉난방 시스템의 성능 결과를 이용하여 생애주기 비용을 적용한 결과 ATES 시스템의 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 6.62년으로 나타났다. 특히, 본 연구에서는 ATES 시스템이 국내 최초로 적용됨에 따라 스크린 등의 부품을 다소 고가의 제품으로 시스템에 적용하였으므로 ATES 시스템의 신뢰성과 안정성이 확보되면 초기 투자비 감소가 가능할 것으로 예상되며, 기존 시스템 대비 투자회수 기간은 더욱 감소될 수 있을 것으로 예상된다.