Air conditioners adopting high energy efficiency and low global warming potential (GWP) refrigerant are being developed globally. In case of commercial air conditioner, R32 with lower GWP than R410A is attracting industrial attentions. In this study, the performance of water-to-water geothermal heat pump adopting R32 is compared with that of the heat pump using R410A. By using R32 instead of R410A, heating capacity and COP in heating standard condition can be increased by 8.8% and 6.3% respectively. Also, cooling capacity and COP in cooling standard condition can be increased by 5.3% and 3.1% respectively by using R32. But in case of using R32, systemic improvements are required to decrease discharge temperature of compressor since discharge temperature rises abnormally in heating operations.
화석연료의 무분별한 사용으로 인한 이산화탄소의 대기 중 방출은 지구의 연평균 기온을 상승시키는 원인으로 작용하고 있다. 이를 해결하기 위한 대체에너지로써 지열은 연중 일정한 온도를 갖는 무한자원이다. 지열에너지를 널리 보급하기 위해서는 히트펌프의 성능과 지중열교환기의 열교환 효율이 매우 중요하다. 이에 본 연구는 히트펌프의 성능을 증가시키기 위해 팽창변을 이중으로 구성하고 지중열교환기의 열교환 효율을 높이기 위해 입출관과 유입관 사이에 간격유지부재를 사용하여 실험하였다. 실험한 결과 팽창변을 이중으로 구성하였을 때 냉난방 능력이 최대 11.4%가 증가됨을 얻을 수 있었고, 간격유지부재를 사용 시 열교환 효율이 17.5% 향상되었다. 이러한 결과를 토대로 지열시스템의 설치 시 히트펌프의 성능과 지중열교환기의 열교환 효율의 상승으로 인해 설치비용이 많이 절감될 것으로 판단된다.
Ground water source heat pump system is the oldest one of the ground source heat pump systems. Despite of this, little formal design information has been available until recently. The important design parameters for open system are the identification of optimum ground water flow, heat exchanger selection and well pump. In this study, the capacity of 50 RT system of two well type ground water heat pump system was used. As a result, static water level was -7 m and the level during the heating operation was -32 m, cooling operation was -40 m. The initial static water level recovered within 48 hrs. The temperature of ground water is $15.6^{\circ}C$ for heating season and $16.2^{\circ}C$ for cooling season and does not depend on the outdoor temperature. Operation efficiency of the system shows that, COP 3.1 for heating and COP 4.2 for cooling.
Quality characteristics of Shiitake mushroom using two types of dryers, energy-efficient heat pump hot-air dryer and electric heater hot-air dryer were compared. Energy consumed during drying by heat pump hot-air dryer and electric heater hot-air dryer were 22.8 kWh and 28.9 kWh, respectively. Total polyphenol content of heat pump hot-air dryer and electric heater hot-air dryer after drying were $290.55{\pm}10.56ppm$ and $192.99{\pm}6.53ppm$, respectively. No differences were observed between dryers in reconstitution rate and browning ratio after drying. Also, there were no differences between dryers in color value and ${\Delta}E$ value after drying. Shiitake mushroom drying at $45^{\circ}C$ by heat pump hot-air dryer was proved to be more efficient in energy consumption than by electric heater hot-air dryer.
In this research, optimum design of the combined solar collector, geothermal heat pump and thermal seasonal storage system for heating and cooling a sample greenhouse is studied. In order to optimize the system from technical point of view some new control strategies and functions resulting from important TRNSYS output diagrams are presented. Temperatures of ground, rock bed storage, outlet ground heat exchanger fluid and entering fluid to the evaporator specify our strategies. Optimal heat storage is done with maximum efficiency and minimum loss. Mean seasonal heating and cooling COPs of 4.92 and 7.14 are achieved in series mode as there is no need to start the heat pump sometimes. Furthermore, optimal parallel operation of the storage and the heat pump is studied by applying the same control strategies. Although the aforementioned system has higher mean seasonal heating and cooling COPs (4.96 and 7.18 respectively) and lower initial cost, it requires higher amounts of auxiliary energy either. Soil temperature around ground heat exchanger will also increase up to $1.5^{\circ}C$ after 2 years of operation as a result of seasonal storage. At the end, the optimum combined system is chosen by trade-off between technical and economic issues.
Fluent ver.6.3 is used as CFD(Computational Fluid Dynamics) simulator to predict the performance of snow-melting system by geothermal pipes energy. As the results of this simulation, it is clearly shown that $50^{\circ}C$ of working fluid in to geothermal evaluated as more effect comparing to $45^{\circ}C$ of working fluid. The Surface temperature is come to $5^{\circ}C$ at 1m/s speed and $50^{\circ}C$ temperature of the working fluid.
This paper presents the measurement and analysis results for the cooling performance of ground-coupled heat pump (GCHP) system using a cooling tower as a supplemental heat rejector. In order to demonstrate the performance of the hybrid approach, we installed the monitoring equipments including sensors for measuring temperature and power consumption, and measured operation parameters from May 1 to October 30, 2014. The results showed that the entering source temperature of brine returning from the ground heat exchanger was in a range of design target temperature. Leaving load temperatures to building showed an average value of $11.4^{\circ}C$ for cooling season. From the analysis, the daily performance factor (PF) of geothermal heat pumps ranged from 4.4 to 5.2, while the daily PF of hybrid GCHP system varied from 3.0 to 4.0 over the entire cooling season.
The present study concerns the annual performance evaluation of a hybrid-renewable energy system with geothermal and solar heat sources for hot water, heating and cooling of the residential buildings. The hybrid energy system consists of ground source heat pump of 2 RT for cooling, solar collectors of $4.8m^2$, storage tank of 250 liters and gas fired backup boiler of 11.6 kW. The averaged coefficients of performance of geothermal heat pump system during cooling and heating seasons are measured as 4.1 and 3.5, respectively. Also solar fraction for hot water is measured as 35 percent. Overall, the results shows that the hybrid-renewable energy system satisfactorily operated under all climatic conditions.
Recently, the use of renewable energy has been attracted due to the interest in energy-saving and the reduction of CO2 emission. In order to reduce the energy consumption of the cooling and the heating in the field of the architectural engineering, heat pump systems using renewable energy have been developed and used in various applications. In many researches, integrated heat pump systems are suggested which use solar and geothermal heat as the heat source for cooling and heating. However, it is still difficult to predict the performance of the systems, because the characteristic of heat exchange in each system is complicated and various. In this system, the performance prediction simulation of the heat pump was developed using a dynamic simulation model. This paper describes the summary of the suggested systems and the result of the simulation. The average temperature of the heat source, heating loads and COP were calculated with the cases of different local conditions, different system composition and different operation time by TRNSYS 17.
본 연구에서 개발된 정상상태 사이클 모사 프로그램을 통해 이산화탄소를 사용하는 지열 히트펌프 시스템의 성능을 고찰하였다. 내부열교환기를 포함하지 않는 기본 히트펌프 사이클의 성능에 대한 다양한 운전변수들의 영향을 조사하기 위해 매개변수 연구를 수행하였다. 시뮬레이션 프로그램은 실내기, 실외기, 압축기, 팽창밸브를 모사하는 포트란 서브루틴과 비주얼 베이식을 사용해 프로그램된 입력을 위한 전처리, 출력을 위한 후처리 프로세서를 포함하는 그래픽 인터페이스로 구성되어 있다. Refprop V6.01을 사용하여 이산화탄소의 열역학적 물성치와 상평형 거동을 계산하였다. 모사결과들의 신뢰성은 사례연구를 통한 실험데이터와의 비교를 통해 검증하였다. 본 연구에서 개발된 사이클 모사 프로그램은 이산화탄소 지열 히트펌프 시스템의 경제적이면서도 효율적인 운전조건들을 결정하고 최적화하는 데 있어 유용한 도구가 될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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