지열 히트펌프 시스템은 환경 친화적이고 에너지 절감 시스템으로 알려져 있다. 특히 지중 열교환기는 초기투자비와 시스템 성능을 결정하는 매우 중요한 요소다. 수직형 지열 시스템 설계를 위해서는 현장 열응답 테스트를 통해 지중 유효 열저항을 고려해야 한다. 본 연구에서는 지열이용검토서를 통해 접수된 전국의 지중 열전도도를 지역별로 분석하였다. 전국 평균 지중 열전도도는 2.56 W/mK로 분석되었다. 지중 열전도도가 가장 높은 지역은 서울로 평균 2.68 W/mK이고, 가장 낮은 지역은 부산으로 2.28 W/mK다. 또한 해안을 접하고 있는 지역의 열전도도는 전국 평균에 비해 약 30% 낮다.
This study was conducted for analysis of a heat pump system using waste heat in an enclosed space such as a green house. The model was developed with mathematical equations in literature and Engineering Equation Solver (EES) was used to get the solution of the developed equations. The simulation results have 5% of reliability comparing the results with actual test data of heat pump system's dynamic operation. The operating performance of the system was calculated with variation of working fluid temperature in the thermal storage tank such as $25^{\circ}C$, $35^{\circ}C$, $45^{\circ}C$ and $55^{\circ}C$. As a result, the system's the highest total heating capacity shows 280 kWh and the storage tank's operating time decreased as the starting storage tank's temperature was high.
스탠딩 컬럼웰(Standing Column Well) 히트펌프시스템은 지하수의 열교환으로부터 지열에너지를 생산한다. 모의지열펌프시스템(SHPS)을 제작하고 이를 이용하여 변화하는 토양의 온도를 관찰하고, bleeding 실험 후 SHPS 내에서 토양 미생물의 양과 종의 변화를 파악하였다. 이와 같은 실험을 통해 토양의 온도 변화와 수분의 변화에 의해 토양 내 미생물의 전반적인 양은 감소하였고, 종의 개체수가 감소함을 볼 수 있었다. 열원으로 사용되는 지하수의 성상분석을 통해 사용 전 후의 특성을 파악하고, 지하수 시료를 생활용수 기준으로 수질 분석 하였다. 그 결과 지하수의 수질 자체가 매우 양호하여 지하수 오염은 일어나지 않은 것으로 파악되었다. 또한 지하수 시료의 경우에도 지하수 내 존재하고 있는 미생물의 종과 양의 변화를 파악하여, 열원으로 사용 전 후의 미생물의 종과 양이 변화 한다는 것을 알 수 있었다. 지하수의 온도가 2-3도 증가함에 따라 미생물의 양이 90% 정도 늘어났으며, 토양에 비해 종의 변화는 크지 않음을 확인할 수 있었다.
지하수열펌프시스템(GWHP)은 지원열펌프시스템(GSHP)가운데 성능이 가장 우수하며 저온의 천부지하수열을 이용하는 시스템이다. GWHP시스템은 지중연결 열펌프시스템(GCHP)에 비해 최대 블록부하와 전 시스템 성능에 부합되는 지하수유량을 기준으로 하여 설계를 하며 최적 지하수유량은 해당지역의 지하수온도, 판형열교환기의 규격과 전체펌프와 배관류의 전 양정고에 따라 결정한다. 대체적으로 전형적인 빌딩루프순환수의 필요유량은 1RT당 $9.5{\sim}11.4lpm$ 정도인데 비해 GWHP시스템이 필요로 하는 최적 지하수유량은 이보다 꿜씬 적은 $3.8{\sim}9.5lpm$정도이다.
내 수문지열계 가운데 수주지열정(SCW)시스템을 합리적으로 설치이용할 수 있는 조건들은 심도별 지온증가율이 명확하고($2^{\circ}C/100m$심도), 기존의 지하수 열펌프가 필요로 하는 순환수의 유량에 비해 최소 $10{\sim}30%$의 중온의 심부지하수가 산출될 수 있어야 하며, 순환수를 공내로 재주입시 공내붕괴가 일어나지 않는 견고한 암석들이 존재 하여야 한다. 수주지열정의 1개공당 굴착심도는 평균 $400{\sim}500m$이며, 이로 부터 개발가능한 지열에너지는 공당 약 $30{\sim}40RT$ 규모인데 비해 1개 수직지중열교환기가 공급가능한 지열에너지는 $2{\sim}3RT$ 정도이다. 즉 수주지열정 1개공은 $10{\sim}15$개의 수직지중열교환기 역할을 한다. 따라서 이 방식은 수직루프 설치장소의 공간 문제를 해소할 수 있는 유일한 대안으로 인식되어, 현재 전국 각지에서 많은 수의 SCW들이 무분별 하게 비과학적으로 설치되고 있다. 이와 같이 해당지역 수문지열계의 수리 지질학적인 특성과 열적인 특성을 명확히 파악하지 않은 상태에서 수주지열정을 설계 시공하는 경우에 나타날 문제점들은 추후 합리적인 천부지열 개발 이용에 지대한 장애요인이 될 것이다. 따라서 본고는 국내 수문지열계에 적합한 수주지열정을 설계 하는데 있어 필요한 일종의 지침서를 제시하기 위해 작성되었다.
This paper presents a experimental study on the performance of the heat pump. Uncertainty of measurement means the degree of uncertainty in the measurement. Therefore, it estimates a section where expected value of the measurement might be within a certain confidence level and suggests a range where measured representative value might be incorrect. Uncertainty of measurement is a parameter that shows characteristics of dispersion of measured value that was reasonably estimated from measured quantity. Measurement result of performance experiment is not a true value but estimated value that was estimated reasonably. Therefore, uncertainty of measurement needs to be calculated and presented with the result of measurement.
The present study has been conducted economic analysis of heat storage type ground source heat pump system(HSGSHP) and normal ground source heat pump (GSHP) and central boiler system with individual air conditioning facility which are installed at the same building in the shared an apartment house. Cost items, such as initial construction cost, annual energy cost and maintenance cost of each system are considered to analyze life cycle cost (LCC) and simple payback period (SPP) with initial cost different are compared. The initial cost is a rule to the Government basic unit cost of production. LCC applied present value method is used to assess economical profit of both of them. Variables used to LCC analysis are prices escalation rate and interest rate mean values of during latest 10 years. The LCC result shows that HSGSHP (1,351,000,000won) is more profitable than central boiler system with individual air conditioning facility by 86.7% initial cost. And SPP appeared 8.0 year overcome the different initial cost by different annual energy cost.
This study was performed to get the optimal operating conditions of an water-air compact heat pump system using R-134a. The experiments was done for three elvels of the air mass flow rate and the compressor driving speed during air-heating process. The temperature of the air at the condenser inlet and outlet was 17~23$^{\circ}C$, 36~44$^{\circ}C$, respectively. The average temperature of the refrigerant at the evaporator and condenser was 1$0^{\circ}C$, 6$0^{\circ}C$, respectively. The temperature of the refrigerant was not depending on the air mass flow rate and the compressor driving speed. The pressure of the refrigerant at the condenser inlet and outlet was ranged of 10~18.5kg/$\textrm{cm}^2$ and that at the evaporator was ranged of 3.1~3.3kg/$\textrm{cm}^2$. The pressure drop at the condenser and evaporator was about 1.5, 1.2 kg/$\textrm{cm}^2$, respectively. The performance of coefficient for air heating was about 3.3~4.0.
The Alternative energy has lately attracted considerable attention due to the high oil price and environment problem. In this study, field test of facility for using the geothermal energy source from water-purifying device was constructed and monitoring devices are installed to estimate the efficiency of this system. Initial installation cost can be saved efficiently by connecting a heat pump system into the existing pumping well in site of water-purifying in Cheongju. One set of monitoring results during summer was presented and analyzed.
Groundwater heat pump (GWHP) system can achieve higher performance of the system by utilizing heat source of the annual constant groundwater temperature. The performance of GWHP system depends on the ground thermal environment such as groundwater temperature, groundwater flow rate and hydraulic conductivity. In this study, the geothermal environment was analyzed by using numerical simulation for develop the two-well geothermal system. As the result, this paper shows the change of the groundwater level and underground temperature around wells according to the conditions of flow rate and hydraulic conductivity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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