In this study, in order to utilize the waste heat of industrial wastewater in the range of the relatively low temperature of 40~5$0^{\circ}C$ as a heat source, a hybrid heat pump system was considered by computer simulation method. In the simulation, an absorber, desorber and solution heat exchanger were modelled by UA values while a compressor and pump performance were specified by an isentropic efficiency. Simulation results show that the performance of hybrid heat pump can be up to 80% higher than that of conventional R134a heat pump when it makes a process hot water of 9$0^{\circ}C$ while the wastewater is cooled down to 2$0^{\circ}C$. As the absorber pressure increases, the system performance and deserter pressure increase with a favorable effect of a compressor discharge gas temperature drop.
In this study a hybrid heating system based on geothermal source and solar heat was developed in order to save energy for greenhouse heating and its field performance was evaluated. Developed system are composed of following parts: water tank, heat exchanger, heat pump, fan coil unit and heat storage unit. The working performance test was carried out in a greenhouse cultivating oriental orchids being managed by $23^{\circ}C$. Field performance test results showed that average heating coefficient of performance ($COP_h$) was 3.4 for the period from mid-January to mid-March 2013. Heating coefficient of performance ($COP_h$) of developed hybrid heat pump system was more sensitive to water tank temperature than outside air temperature. This study showed that developed hybrid heat pump system has a potential to save the heating costs up to 91% compared to conventional agricultural oil heaters.
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.
The energy slab is a ground coupled heat exchanger equipped in building slab structures, which represents a layout similar to the horizontal ground heat exchanger (GHEX). The energy slab is installed as one component of the floor slab layers in order to utilize the underground structure as a hybrid energy structure. However, as the energy slab is horizontally arranged, its thermal performance is inevitably less than the conventional vertical GHEXs. Therefore, stainless steel (STS) pipes are alternatively considered as a heat exchanger instead of high density polyethylene (HDPE) pipes in order to enhance thermal performance of GHEXs. Moreover, not only a floor slab but also a wall slab can be utilized as a heat-exchangeable energy slab in order to maximize the use of underground space effectively. In this paper, four field-scale energy slabs were constructed in a test bed, which consist of the STS and HDPE pipe, and a series of thermal response tests (TRTs) was conducted to evaluate relative heat exchange efficiency per unit pipe length according to the pipe material and the configuration of energy slabs. The energy slab equipped with the STS pipe shows higher thermal performance than the energy slab with the HDPE pipe. In addition, thermal performance of the wall-type energy slab is almost equivalent to the floor-type energy slab.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제41권4호
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pp.296-301
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2017
발전 플랜트, 석유 화학 플랜트, 단위 공장과 같은 다양한 플랜트에서 사용 후 스팀이나 잉여 스팀을 이용하여 온수나 급탕수를 생산하는 시스템의 수요가 증가하고 있다. 컴팩트 스팀 유닛(Compact Steam Unit, 이하 CSU)은 이러한 (폐)스팀 등을 이용하여 온수와 급탕수를 생산하는 시스템으로서 에너지 재활용 측면에서 매우 좋은 대안이 되고 있다. 본 연구에서는 CSU의 핵심 기자재 중 하나인 열교환기를 기존 판형 열교환기에서 성능이 개선된 하이브리드 판형 열교환기를 사용하였고, 개선된 온도 조절 밸브 및 제어 시스템 등으로 새로운 형태의 CSU(1,600 kW급)를 구성하여, CSU의 성능 시험을 수행하였으며 시험 결과를 CSU의 상용화를 위한 자료로 삼고자 하였다. 실험 결과, 1차측(고온측, 스팀)과 2차측(저온측, 냉수) 사이의 에너지 밸런스는 ${\pm}0.77%$ 이내였으며, CSU의 성능 평가 요소 중 가장 중요한 2차측 냉수 출구 온도 편차는 $(0{\sim}0.3)^{\circ}C$ 이었다.
Solar assisted heat pump system uses solar thermal energy as a heat source of evaporator of heat pump. So, COP can be enhanced as well as collector efficiency. For improving performance of this system, some research about hybrid solar collector that has fin-and-tube heat exchanger has been conducted. This collector can get a thermal energy from ambient air for liquid heating, so heated liquid can be used as a heat source of evaporator in heat pump even the solar radiation is not enough. In this study, numerical analysis was conducted for confirming heat gain of liquid according to fin height and pitch of fin-and-tube heat exchanger in collector. As a result, higher heat gain was obtained on lower fin height and narrow fin pitch, but the pressure drop also increased with increment of heat gain. Thus the JF factor considering both heat transfer enhancement and pressure drop was investigated and the maximum value was shown when the fin height and pitch were 40mm and 45mm. So it is considered that this installation condition has a highest heat transfer improvement when comparing with pressure drop. However heat gain of liquid at this condition was less than the other installation conditions of fin pitch on same height. Then, after establishing a proper minimum heat gain of liquid, actual production and experiment of collector will be conducted with fin height and pitch showing maximum JF factor and satisfying selected minimum heat gain of liquid on the basis of results of this study.
A $CO_2$ heat pump system was designed for both cooling and heating in the cabin of electric vehicles, hybrid vehicles or fuel cell vehicles, In this study, the performance characteristics of the heat pump system without any supplementary heating device were analyzed and the heating performance was compared with the cooling performance for various operating conditions. Experiments were carried out by changing the speed of electric drive compressor, the air flow rate of interior heat exchanger and the air inlet temperature and speed of exterior heat exchanger. Therefore, the cooling/heating capacities and the corresponding COPs are quantified. Also, the heat pump system showed an improved performance for the cooling operation and the heating operation. In this study, the experimental results can be used to evaluate the effect of system design changes on system performance as well as the development of a highly efficient heat pump system.
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.
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 hybrid heat pump system of the air to air and / or air to water was composed and its COP was analyzed with the ambient temperature on the opened and closed loop system respectively. The results be indicated by the equation(7) that the COP(Coefficient of Performance) of air-source(air to air and / or air-water) heat pump is effected with the ambient air temperature and AVACTHE.(Automatic Variable Area Capillary Type Heat Exchanger) 2. The COP of air-to-water heat pump without AVACTHE decreased in accordance with the ambient temperature decrease, however in case of the heat pump with AVACTHE the COP was maintained at 2.8∼3.0 level when the ambient temperature decrease from -$5^{\circ}C$ to $-11^{\circ}C$. 3. The COP of the air-to-water heat pump operated on the open loop was higher 40∼58% than that of the heat pump operated on the close loop. 4. The lower ambient temperature air effect on the COP of the air-to-air heat pump operated on the semi closed loop could be controlled using the AVACTHE, and at the high ambient air temperature the COP increased using the Bypass circuit.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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