Kwon, Jin Kyung;Kim, Seung Hee;Jeon, Jong Gil;Kang, Youn Koo;Jang, Kab Yeol
Journal of Bio-Environment Control
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v.26
no.4
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pp.353-360
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2017
In this study, the design and performance test of the air to water heat pump capable of producing hot water for greenhouse heating by using the surplus solar heat inside the greenhouse and the air heat outside greenhouse as the selective heat source were conducted. The heat storage operations using the surplus solar heat and the outside air heat were designed to be switched according to the setting temperature of the greenhouse in consideration of the optimum temperature range of the crop. In the developed system, it was possible to automatically control the switching of heat storage operation, heating and ventilation by setting 12 reference temperatures on the control panel. In the selective heat storage operation with the surplus solar heat and outside air heat, the temperature of thermal storage tank was controlled variably from $35^{\circ}C$ to $52^{\circ}C$ according to the heat storage rate and heating load. The heat storage operation times using the surplus solar heat and outside air heat were 23.1% and 30.7% of the experimental time respectively and the heat pump pause time was 46.2%. COP(coefficient of performance) of the heat pump of the heat storage operation using the surplus solar heat and outside air heat were 3.83 and 2.77 respectively and was 3.24 for whole selective heat storage operation. For the comparative experiment, the heat storage operation using the outside air heat only was performed under the condition that the temperature of the thermal storage tank was controlled constantly from 50 to $52^{\circ}C$, and COP was analyzed to be 2.33. As a result, it was confirmed that the COP of the heat storage operation using the surplus solar heat and outside air heat as selective heat source and the variable temperature control of the thermal storage tank was 39% higher than that of the general heat storage operation using the outside air heat only and the constant temperature control of the thermal storage tank.
This paper presents the study on applications of a surplus heat source. The heat is generated while hardwood charcoals are produced. We measure the temperature of the generated heat and analyze whether it can heat water or not. The analytic results show that the generated heat is useful as one of heat sources. In agricultural methods using a vinyl house, heating expenses will be saved by 10~20% when the surplus heat source is used.
Purpose: Utilizing air thermal energy during over-heated time in the greenhouse is a necessary component to save greenhouse heating costs for nighttime. However, there is no practical way to implement the related principles. Methods: In this study, a heating and cooling system which utilizes the surplus air thermal energy in a greenhouse was developed. Available air thermal energy and heating load for this experimental glasshouse were estimated based on temperature conditions of the plant growth and weather data. Results: Estimated values were 400 MJ/day for maximum surplus air thermal energy and 340 MJ/day for maximum heating energy which were target values of the design as well. The system consists of a heat pump, fan-coil units and heat storage tanks which are divided into low and high temperature tanks. Moreover, a new control logic was developed for surplus air thermal energy utilization. Conclusions: This paper explains the details of conceptual design process of the system. Results of test operations showed that the developed system performed the recovery and supply of the thermal energy according to design purposes.
For the purpose of evaluating the eco-efficiency(EE) on surplus heat generated from industrial process, techniques of life cycle assessment are adopted in this study. Because it can be indicated both environmental impacts and economic benefits, EE is well known as a useful tool for symbiosis network on the sustainable development of new projects and businesses. To evaluate environmental impacts, the categories were divided into two areas of resource depletion and global warming potential. It can be seen that environmental impact increased a little but much higher economic benefit on the company, environmental performance and economic value were improved on the apartment by the district heating, respectively. In result, eco-industrial park(EIP) project on surplus heat should be found sustainable new business because the EE was in the area of fully positively eco-efficiency and, moreover resource depletion was taken place than the reduction of greenhouse gas.
This research was conducted to provide basic data of surplus heat for designing solar heat-storage systems. The surplus heat is defined as the heat exhausted by forced ventilations from the greenhouses to control the greenhouse temperature within setting limits. Various simulations were performed to compare the differences of thermal behaviors among greenhouse types as well as among several domestic areas by using pseudo-TMY (Typical Meteorological Year) data manipulated based both on the weather data supplied from Korean Meteorological Administration and the TMY data supplied from The Korean Solar Energy Society. Additional analyses were carried out to examine the required heating energy together with some others such as the energy balances in greenhouses to be considered. The results of those researches are summarized as follows. Regional surplus solar heats for the nine regions with 4-type were analyzed. The results showed that the ratio of surplus solar energy compared to heating energy was the highest in Jeju (about 212.0~228.0%) for each greenhouse type. And followed by Busan, Kwangju, Jinju, Daegu, Daejeon, Jeonju, Suwon and Daekwanryung. And irrespective of greenhouse types, surplus solar energy alone could cover up nearly all of the required supplemental heating energy except for a few areas.
While heat island has been recognized as an unique environmental nuisance in cities, the phenomenon tends to be regarded as an inevitable side effect on urbanization. Recently the nature of the heat island has been disclosed and efforts for the remedy have been discussed in many ways. Some pioneering actions have been taken to mitigate the strength of the heat island's intensity in several countries. After studies for the heat island and speculations on current pilot policies of 3 different countries has been done, mitigation policies for heat island has been suggested as followings. 1. Preservation of natural topography is essential because latent energy consumption(evapotranspiration) from the site is the single most important factor to mitigate the energy surplus caused by urban heat island. 2. Because current national zoning ordinance or building law can not effectively control the site specific local environment, heat island policy should be established or employed at local level. 3. Incentives for the mitigation should be adopted on the process of implementation because environment is public concern. 4. Wind can easily dissipate energy surplus which is the major driving force for heat island. Therefore local wind, the direction and intensity should be sustained and sometimes facilitated fully through policies.
Eco-efficiency considers both environmental impacts and economic values. It is a useful tool for communicating with stakeholders for business decision making. This study evaluated the eco-efficiency factor (EEF) for the energy network of a dyeing company that supplies surplus heat to a neighboring apartment during the night. This symbiosis network is one of the eco-industrial park (EIP) projects in Korea and aims to benefit local residents and the industrial complex by utilizing surplus heat. In this study, two categories were annualized. The first quantified environmental burden based on $CO_2$ emissions and quantified product value in terms of steam sales. The second used a variety of environmental factors, such as fossil fuel, water and waste, to quantify environmental burden and used steam sales to quantify value. The EEF of the symbiosis network was 1.6, using the global warming impact, and determined using the multiple variable, was 1.33. This study shows that the EEF depends on variable details of environmental burden but the values of this project were very high contrast to other business or EIP project.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.51
no.5
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pp.79-86
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2009
This research performed to analyze surplus solar energy, which is generated from a greenhouse during daytime, and to make the basic materials for designing thermal energy storage system for surplus solar energy. For this goal, it analyzed the surplus solar energy coming from two types of greenhouse. The results of this research are as per the below: In the case of 1-2W-type greenhouse, this research gave the same temperature and ventilation condition regardless of regions, but it was judged that the quantity of surplus solar energy could be greatly changed, depending on the energy consumed for the photosynthesis and evapotranspiration of crops in the greenhouse, on the heating temperature during daytime and night, on the existence/non-existence of a curtain and its warming effect, and on the ventilation temperature suitable for the overcoming of high temperature troubles or for the optimum cultivation temperature. In the case of a single-span greenhouse, there was a big difference in energy incoming and outgoing by month, but throughout seasons, 85.0 % of the total energy put into the greenhouse was solar energy and the energy input by heating was just 15.0 % of the total. 26.4 % of the total energy input for the greenhouse was used for photosynthesis and evapotranspiration of crops, and 44.2 % of the remaining 73.6 % went out in the form of radiant heat through the surface of the greenhouse. That is, 25.2 % of the total energy loss was just the surplus solar energy. 67.6 % of the total heating energy was concentrically used for 3 months from December to February next year, but the surplus solar energy during the same period was just 19.4 % of the total annual quantity so it was found that the given condition was more restrictive in directly converting the surplus heat into greenhouse heating. Under the disadvantageous circumstance of 3 months from December to February next year, it was possible to supplement 28 % (December) $\sim$ 85 % (February) of heating energy with surplus solar energy.
This study is about an analysis of surplus solar energy by important greenhouse types as well as setting temperature different by using Typical Meteorological Year data which was secured in order to provide basic data for designing an optimum thermal storage system to accumulate surplus solar energy generating in greenhouses during the daytime. Depending on the setting temperatures of $15{\sim}19^{\circ}C$ for greenhouse heating during day and night, surplus heat amounts were varied at the rate of about $0.2{\sim}6.9%/4^{\circ}C$ with some variations according to the greenhouse types and regions. On the other hand, the variations of supplemental heat requirements were about $29.7{\sim}50.0%/4^{\circ}C$. Depending on the setting temperatures for greenhouse ventilations(low $25{\sim}29^{\circ}C$ and high $27{\sim}31^{\circ}C$), surplus heat amounts were varied at the rate of about $-9.9{\sim}-35.6%/4^{\circ}C$ in auto-type greenhouse. But in single-type greenhouses, they were about $-5.1{\sim}-13.4%/4^{\circ}C$. There were not significant changes in supplemental heat amounts depending on setting temperatures of ventilation for both greenhouse types and regions.
This study is about an analysis of surplus solar energy by important greenhouse type using Typical Meteorological Year (TMY) data which was secured in order to provide basic data for designing an optimum thermal storage system to accumulate surplus solar energy generated in greenhouses during the daytime. The 07-auto-1 and 08-auto-1 types showed similar heat budget tendencies regardless of greenhouse types. In other words, the ratios of surplus solar energy were about 20.0~29.0% regardless of greenhouse type. About 54.0~225.0% and 53.0~218.0% of required heating energy will be able to be supplemented respectively according to the greenhouse types. The 07-mono-1 and 07-mono-3 types also showed similar heat budget tendencies regardless of greenhouse types. In other words, the ratios of surplus solar energy were about 20.0~26.0% and 21.0~27.0% respectively by greenhouse type. About 57.0~211.0% and 62.0~228.0% of required heating energy will be able to be supplemented by greenhouse type. Except for Daegwallyeong and Suwon area, other regions can cover heating energy only by surplus solar energy, according to the study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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