An experimental study was conducted to analyze performance of a heating system with variation of control logic of the system. The system uses a solar as heat source and composed with heat pump that uses R-22 as working fluid. The difference between the developed system and the commercially available heating system is working fluid. The solar assisted heating system which was widely distributed in the market uses water as a working fluid. It could be freezing in case of the temperature drops down under freezing point. The anti-freezing fluids such as methyl-alcohol or ethylene-glycol are mixed with the water to protect the freezing phenomena. However, the system developed in this study uses a refrigerant as a working fluid. It makes the system to run under zero degree temperature conditions. Another difference of the developed system compare with commercial available one is auxiliary heating method. The developed system has removed an auxiliary electric heater that has been used in conventional solar assisted heating system. Instead of the auxiliary electric heater, an air source heat exchanger which generally used as an evaporator of a heat pump was adapted as a backup heating device of the developed system. As results, an efficiency of the developed system is higher than a solar assisted heat pump with auxiliary electric heater. The merit of the developed system is on the performance increment when the system operates at a lower solar energy climate conditions. In case of the developed system operates at a normal condition, COP of the solar collector driven heat pump is higher than the air source heat exchanger driven heat pump's.
The Solar and geothermal energy have many advantage like low cost, non-toxic, and unlimited. But those the have very low energy efficiency. In this study, the theoretical study of performance in a sola-geothermal hybrid heat pump with operating conditions has carried out. As a result, as the solar radiation increases from 1 $MJ/m^2$ to 20 $MJ/m^2$, the heat pump operating time decreases by 19.5% from 18 times to 14.5 times and the heat pump heat decreases by 23%. Besides, the heating COP increases by 21.4% when the evaporator inlet temperature increases from $11^{\circ}C$ to $19^{\circ}C$. By adapting the geothermal system into a solar hybrid R22 heat pump, the system performance and reliability increases significantly for variable operating conditions during winter season.
The study on the operation characteristics of solar space and water heating system with ground source heat pump (GSHP) as a back-up device was carried out. This system, called solar thermal and geothermal hybrid system (ST/G), was installed at Zero Energy Solar House II (KIER ZeSH-II) in Korea Institute of Energy Research. This ST/G hybrid system was developed to supply all thermal load in a house by renewable energy. The purpose of this study is to find out that this system is optimized and operated normally for the heating load of ZeSH-II. Experiment was continued for seven months, from October to April. The analysis was conducted as followings ; - the contribution of solar thermal system. - the appropriateness of GSHP as a back-up device. - the performance of solar thermal and ground source heat pump system respectively. - the adaptation of thermal peak load - the operation characteristics of hybrid system under different weather conditions. Finally the complementary measures for the system simplification was referred for the commercialization of this hybrid system.
In this study, heating performance of the air-cooled heat pump with vapor-injection (VI) cycles, re-heater and solar heat storage tank was investigated experimentally. Devices used in the experiment were comprised of a VI compressor, re-heater, economizer, variable evaporator, flat-plate solar collector for hot water, thermal storage tank, etc. As working fluid, refrigerant R410A for heat pump and propylene glycol (PG) for solar collector were used. In this experiment, heating performance was compared by three cycles, A, B and C. In case of Cycle B, heat exchange was conducted between VI suction refrigerant and inlet refrigerant of condenser by re-heater (Re-heater in Fig. 3, No. 3) (Cycle B), and Cycle A was not use re-heater on the same operating conditions. In case of Cycle C, outlet refrigerant from evaporator go to thermal storage tank for getting a thermal energy from solar thermal storage tank while re-heater also used. As a result, Cycle C reached the target temperature of water in a shorter time than Cycle B and Cycle A. In addition, it was founded that, as for the coefficient of heating performance($COP_h$), the performance in Cycle C was improved by 13.6% higher than the performance of Cycle B shown the average $COP_h$ of 3.0 and by 18.9% higher than the performance of Cycle A shown the average $COP_h$ of 2.86. From this results, It was confirmed that the performance of heat pump system with refrigerant re-heater and VI cycle can be improved by applying solar thermal energy as an auxiliary heat source.
Regarding the need of energy in advance and the depletion of fossil fuel energy, all researches around the world now are trying to extract energy from many alternative sources especially the renewable one. Solar, ocean tidal, wind and geothermal energy are renewable energy fields which many researches are focused on. This paper explains about effort to replace electric pump used in solar water heating system by bubble pump. The utilization of bubble pump in this system is very efficient since it needs heat energy for its operation that can be obtained easily. In addition, it can also simplify the construction of the system. Bubble pump also functions as a controller to circulate water inside the system. Before the installation of bubble pump, the special quality and performance of bubble pump should be analyzed. The result got from the analysis could show the fluctuation of water flow rate occurred because it sensitively reacts to the heat quantity. Here the heat quantity is taken from the solar that, as we know, is not stable in a whole day. Problems often occurred are the flow rate in this system is very low moreover it could be stop if the pressure exceeds the limit.
The purpose of this study is to present the simulation results and an overview of the performance assessment of the Ground-Source Heat Pump(GSHF) system. The calculation was performed for two design factors: the spacing between boreholes and the depth of the vertical ground heat exchangers. And the simulation was carried out using the thermal simulation code TRNSYS with new model of water to water heat pump developed by this study. As a result, it was anticipated that the yearly mean COPs of heat pump for heating and cooling are about 3.7 and 5.8 respectively and the heat pump can supply 100% of heating and cooling load all the year around.
Interests on renewable energy are increased due to oil price and environmental problems aroused from the fossil energy usage. In this study, performances of a solar assisted hybrid heat pump system are analyzed by experimental method. The developed system could runs at two types of operating mode. When the storage temperature is higher than the set temperature, the stored hot water in storage tank is supplied to the load directly. On the other hand, when the storage temperature lower than the set temperature, the water inside of the storage tank is used as heat source of the heat pump. In this study, the system control temperature for the alternation of the operating mode is set to $40^{\circ}C$ of the storage tank outlet. As results, it is founded that the COP of the developed heat pump system shows between 3.0 and 3.5. It is resonable performance for the heating system with a renewable energy as secondary heat source. The solar collect used in this study could supplies heat to the storage tank at over 400 W/m2 solar intensity. If the irradiation is lower than the 400 W/m2, the circulation pump stored and it could not supply heat to the storage tank. It is found that the difference temperature between the outlet of the storage tank and collector is $3^{\circ}C$. Even though, the extended study should be conducted to get a optimum performance of the developed system with various operating condition and control strategies.
The goal of this paper is to measure and compare the performance of solar heat pump for refrigerants. To accomplish the goal, solar heat pump with aluminum roll bond type evaporator and indoor heat exchanged(condenser) was built. The test results showed that the COP and heating capacity of HFC-32/125/134a(23/25/52 wt%, $CH_2F_2/CF_3CHF_2/CF_3CH_2F$) were higher than those of HCFC-22$(CHClF_2)$. A study proved that best conditions to use heating system that is about $40m^2$ and $80m^2$. The COP range of the whole system was from 4 to 6 according to the solar collector's area variation. Hydrochlo-rofluorocarbon HCFC-22$(CHClF_2)$ is included in the compound to be controlled. HFC-32/125/134a(23/25/52 wt%, $CH_2F_2/CF_3CHF_2/CF_3CH_2F$) is the most suitable replacement HCFC-22$(CHClF_2)$ in solar heat pump application. The solar heat pump system was designed to show the best efficiency that the room temperature make $18\sim20^{\circ}C$ and $23\sim25^{\circ}C$ in Seoul during the fall season.
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.
The river water heat source heat pump has the advantage in the performance compared to air source heat pump. In this study, an experimental study on a 2-stage heat pump, which is designed to utilize a river water heat source, were carried out. Generally, a heat pump is designed for maximum capacity rate, but it actually operates at part load condition in most cases. Therefore, an information on the part-load characteristic is very important in view of the system overall performance. In this study, part-load performance tests of a R134a 2-stage compression heat pump were carried out over the river water and supply heating water temperature changes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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