In this study, the solar thermal and geo-source heat pump(GSHP) hybrid system for heating and cooling of Zero Energy Solar House(ZESH) was analyzed by experiment. The GSHP in this hybrid system works like as aback-up device for solar thermal system. This hybrid system was designed and installed for Zero Energy Solar House (KIER ZeSH) in Korea Institute of Energy Research. The purpose of this study is to find out that this system is optimized and operated normally for the heating load of ZeSH. The analysis was conducted as followings ; - the thermal performance of facade integrated solar collector - the on/off characteristics of solar system and GSHP - the contribution of solar thermal system. - the performance of solar thermal and ground source heat pump system respectively. - the meet of thermal load (space and water heating load). This experimental study could be useful for the optimization of this system as well as its application in house. This hybrid system could be commercialized for the green home if it is developed to a package type.
The objective of the present study is to investigate the load delivery characteristics of a hybrid-renewable energy system with geothermal and solar heat sources for hot water, heating and cooling of a residential house in Korea. The hybrid energy system consists of ground source heat pump of 2 RT for cooling with a 150 m vertical U-bend ground heat exchanger, solar collectors of 4.8 m2 and gas fired backup boiler. The averaged coefficient of performance of geothermal module during cooling and heating seasons are evaluated as about 4.5 and 3.8, respectively.
본 논문은 대형 병원 건물에 신재생에너지 및 열병합시스템을 설치하였을 경우 에너지 성능해석 및 경제성평가를 도출한 것이다. 태양광, 태양열, 지열, 마이크로터빈 및 마이크로터빈과 지열을 복합한 하이브리드 에너지시스템에 대하여 각각 분석하였다. 분석결과 지열 및 마이크로터빈 시스템이 비교적 양호한 결과를 얻었으며 특히 하이브리드시스템으로 운전하는 경우 병동부의 냉난방공급이 가능하고 경제성평가에서도 매우 좋은 결과를 나타냈다. 이는 빌딩 스마트 그리드시스템의 에너지해석 및 경제성평가 방법을 통한 시스템 구축에 필수적인 자료 활용할 수 있다.
Geothermal-energy has been getting popular as a natural energy source for green buildings these days. Public building with gross area more than $3000m^2$, planned after March, 2005, should spend about 5% of total building cost for equipment run by natural energy source (e.g. geothermal, solar heat, solar power, etc) according to renewable energy promotion law in Korea. As a result geothermal-energy using heat pump system is emerging as a effective alternative for realistic and economic plan although design guidelines and construction code for the system is in progress and technical data is far from sufficient. The quantitative analysis on the performance of geothermal-energy using heat pump system is insufficient for appropriate design of it. In this paper, cooling performance of geothermal-energy using heat pump system of residential and retail etc. mixed-use building has been analyzed on the basis of temperature comparison between inlet and outlet of heat exchangers of the operating system. Additionally, dry-bulb temperature and relative humidity have been measured and analyzed together as an index of indoor thermal environment.
Schools are one of favorable public buildings for Renewable Energy(RE) systems due to site conditions and their energy demand profiles(e.g. daytime-based use of hot water and heating/cooling). Although the government encourages schools to be equipped with RE systems, the adoption of RE systems in existing energy supply systems faces technical and financial barriers. For example, when installing a RE-based combination system(RECS) to meet the energy demand at various school scales, identifying cost effective combination of capacities of the RECS is not trivial since it usually requires technically intensive work including detailed simulation and demand/supply analysis with extensive data. This kind of simulation-based approaches is hardly implementable in practice. To address this, a simpler and applicable decision-supporting method is suggested in this study. This paper presents a simplified model in support of decision-making for optimal capacities of RECS within given budget scales and schools sizes. The proposed model was derived from detailed simulation results and statistical data. Using this model, the optimal capacities of RECS can be induced from the number of classes in a school.
In this study, an analysis was performed on the performance of the solar water heating system with geo-thermal heat pump for a detached house. This system has a flat plate solar collector ($8\;m^2$) and a 3 RT heat pump. The heat pump acts as an auxiliary heater of the solar water heating system. These systems were installed at four individual houses with the same area of $100\;m^2$. The monitoring results for one year are as follows. (1) The average daily operating time of the solar system appeared to be 313 minutes in spring (intermediate season), and 135 minutes and 76 minutes in winter and summer respectively. The reason for the short operating time in summer is the high storage temperature due to low water heating load. The high storage temperature is caused by a decrease in collecting efficiency as well as by overheating. (2) The geothermal heat pump as an auxiliary heater mainly operates on days of poor insolation during the winter season. (3) Despite controlling for total house area, hot water consumption varies greatly according to the number of people in the family, hot water usage habits, etc. (4) The yearly solar fraction was 69.8 to 91.5 percent, which exceeds the maximum value of 80% as recommended by ASHRAE. So the solar collector area of $8\;m^2$ appeared to be somewhat greater for the house with an area of $100\;m^2$. (5) The observed annual efficiency of solar systems was relatively low at 13.5 to 23.6%, which was analyzed to be due to the decrease in thermal efficiency and the overheating caused by a high solar fraction.
In this study, energy performance analysis of houses in zero energy demonstration town(ZeT) was carried out using the monitoring results. This ZeT was composed 29 zero energy individual houses(ZeH) which were applied passive as well as active technologies. The results are as follows. (1) Residents are generally considered to have been lacking basic mind to save energy, (2) In particular, average yearly total energy consumption per house is 12,834 kWh and specific heating energy is $53.2kWh/m^2{\cdot}yr$ which is higher than that of passive house. This is because of one of the reason just pointed out in subsection (1). (3) Most part of the residual energy load are supplied with only renewable energy, but not operating energy for geothermal heat pump which is use of cheap electricity.
본 연구는 해외 친환경에너지타운에서 보어홀 지중열 저장(BTES) 기술을 활용한 융복합 열에너지 공급 시스템의 3가지 사례로서 캐나다의 ADEU(Alexandra District Energy Utility) 및 DLSC(Drake Landing Solar Community)와 덴마크의 Brædstrup Solpark를 조사하였다. 이들 지역 냉난방 시스템들은 효율과 지속가능성을 높이기 위하여 다중 에너지원을 활용하고 있다. ADEU는 리치몬드시에서 726 개의 지중열교환기로 이루어진 지열필드 및 천연 가스 백업 보일러를 이용한 대규모 지역에너지 공급을 위해 개발되었다. 그리고 캘거리시 인근 Okotoks에 위치한 DLSC는 여름철에 풍부한 태양열 에너지를 144 개의 지중열교환기를 통하여 지중에 저장하고 겨울철 난방을 위해 각 주택에 열에너지를 분배하는 계간축열 방식의 지역난방 시스템이다. Brædstrup Solpark 지역난방 시스템은 태양열, 히트 펌프, 보일러 플랜트 및 계간축열을 위한 48 개의 지중열교환기로 구성되며 다중 에너지원을 이용하여 열을 저장한다. BTES 시추공의 심도와 축열량은 지하수 유동과 지반의 열물성에 따라 영향을 많이 받는다. 이러한 시스템들은 경쟁력 있는 에너지 가격으로 장기적인 에너지를 공급함으로서 신뢰성과 경제성을 평가 받았다. 그리고 ADEU와 Brædstrup Solpark는 서비스 영역 확장을 위한 장기 에너지 공급 계획을 기반으로 확장이 진행중이다. 본 조사를 통하여 이러한 시스템들은 사회 경제적인 이익 뿐만아니라 환경적인 관점이 설계에 반영되어 있는 것을 알 수 있었다. 국내에서도 이러한 프로젝트를 실시하기 위해서는 지방 정부 또는 관련 기관의 에너지 정책 지원 뿐만아니라, 관리 기관 설치를 통한 장기적인 협력이 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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