• 설비공학논문집
• /
• 제27권9호
• /
• pp.455-462
• /
• 2015

Residential buildings account for a significant portion of the total building-energy usage in Korea, and a variety of research studies on the domestic boiler have therefore been carried out; however, most of these studies examined the boiler itself, whereby the part-load ratio characteristics and the corresponding gas-energy consumption patterns were not analyzed. In this study, the part-load ratio and operating characteristics of a domestic gas boiler were analyzed within a residential building equipped with a radiant floor-heating system; in addition, the energy consumption between condensing and conventional boilers was comparatively analyzed. Our results show that significant portions of the total operating hours, heating load, and energy consumption are in the part-load ratio range of 0 through 40%, whereby the energy consumption was significantly affected by the boiler efficiency under low part-load conditions. These results indicate that the part-load operation of a boiler is an important factor in residential buildings; furthermore, replacing a conventional boiler with a condensing boiler can reduce annual gas-energy usage by more than 20%.

• 설비공학논문집
• /
• 제12권12호
• /
• pp.1057-1065
• /
• 2000

A sizing of sensible and latent energy recovery system with condensing heat exchanger is important to the design of a thermally controlled facilities. The transient system simulation program TRNSYS 14.2/IISiBat has been used to evaluate the energy consumptions of a thermally controlled facilities which consist of boiler, chiller and condensing heat exchanger, The boiler and chiller are selected based on the annual peak loads and controlled to maintain the setting temperature of $14~17^{\circ}C$. Simulation shows that the amount of sensible and latent energy recovered by heat exchanger is almost 20% of total heating load.

• 에너지공학
• /
• 제21권4호
• /
• pp.385-392
• /
• 2012

본 연구는 현재 콘덴싱 보일러에 많이 사용하는 다공성 소재중에서 메탈화이버(metal fiber, MF) 및 세라믹(ceramic, CM)으로 제작한 평판형 버너에 대해 연소 및 열특성을 비교 검토하고 그 결과를 향후 개발할 EGR(Exhaust gas recirculation) 콘덴싱 보일러에 적용할 버너 선정의 기초자료로 활용하는 것을 목적으로 한다. CO 배출량은 CM이 MF보다 높았고 NOx 배출량은 MF가 CM보다 높게 나타났다. 버너열량 변화시에는 버너열량이 클수록 효율이 높게 나타났으며 버너 소재별 열효율은 버너열량 변화와 관계없이 MF가 CM보다 높게 나타났다. 본 실험범위에서 KS B 기준과 EN 677기준을 근거로 비례제어, 열효율, CO 및 NOx 배출량을 고려할 때 버너 소재는 MF가 적절하며 당량비는 0.8일때가 최적 운전조건으로 판단된다.

• 한국분무공학회지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.43-48
• /
• 2023

The waste-heat-recovery boiler with water spray (HR-B/WS) applies the heat exchange between the inlet air and exhaust gas with the water spray into the inlet air. The evaporation of water in the inlet air promotes heat recovery from the exhaust gas so that thermal efficiency can be improved by the enhanced condensing effect. The NOx emission can also be reduced by lowering the flame temperature due to the dilution effect of the water. In this study, the validity of this concept is examined by the practical boiler test performed with a 24 kW condensing boiler under the full load condition according to the water injection amount. The theoretical amount of water injection is calculated under the assumption of full evaporation of the sprayed water, which is calculated as 50 g/min. Since the injected water cannot evaporate fully in the actual system, the maximum water spray amount is set as 100 g/min. The results showed that the water injection can increase the thermal efficiency up to 95.59% and reduce NOx and CO emissions simultaneously to 8.9 ppm and 35 ppm at 0% of O₂. Although the heat energy loss increased due to the unevaporated water, the increase in water injection amount caused higher thermal efficiency due to the increased amount of the evaporated water.

• 에너지공학
• /
• 제11권1호
• /
• pp.10-17
• /
• 2002

본 연구에서는 콘덴싱 가스보일러의 NOx와 CO 배출농도를 줄이기 위한 방안으로 원통형 버너와 열교환기를 평면으로 모사한 평면 버너와 열교환기를 제작하여 버너와 열교환기 거리에 따른 배기 특성을 검토하였다. 그리고 평면 버너 실험에서 도출한 거리에 따라 직경이 다른 3종류의 원통형 버너를 제작하여 각각의 화염 안정성과 배기 특성, 효율 등을 검토하였다. 위와 같은 연구결과에 의해 최적화된 버너를 응축 가스 보일러에 장착히여 LNG와 LPG를 연료로 사용하여 보일러에 대한 종합성능, 즉 화염 안정성, 난방효율 및 배기 특성 등을 검토하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 난방부하 20,000kca/hr에 적합한 다공 예혼합 원통형 버너의 최적 제원을 결정하였으며, 이 버너는 당량비 0.68~0.85부근에서 turn-down ratio가 약 5 : 1 정도로 비례제어에 적합하였다. 그리고 보일러의 종합성능을 검토한 결과 난방부하 20,000 kcal/hr로 운전할 경우 LNG, LPG 모두 난방효율 97%(저위 발열량 기준)를 달성할 수 있었고 NOx와 CO 배출농도(O$_2$=0%, wet basis)는 LNG의 경우 각각 26 ppm과 85 ppm, LPG의 경우 각각 41 ppm과 113 ppm 정도로 매우 양호하였다.

• 에너지공학
• /
• 제22권3호
• /
• pp.307-311
• /
• 2013

우리나라의 가정용 용도별 에너지 사용량의 68%를 난방과 온수가 차지하고 있다. 따라서 난방과 온수 생산의 대부분을 차지하는 보일러는 에너지 소비 절감을 위해 고효율화가 시급한 기기이다. 보일러의 고 효율화에는 응축 잠열을 회수하는 콘덴싱 보일러 기술이 있지만, 일반 보일러에 비해 가격이 높고 체적이 큰 단점을 가지고 있어 이를 개선하기 위한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 식각 기법을 이용한 응축 열전달 촉진 실험을 수행하였다. 열교환기와 동일 재질의 시편에 표면 형태를 구성한 후 식각을 통하여 표면 조도를 부과하고 열전달 특성을 측정한 결과, 최대 9.2%의 열전달 성능 향상을 확인하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제7권4호
• /
• pp.7-13
• /
• 2003

본 연구에서는 연소가스의 잠열을 활용함으로서 에너지를 절약하고 배기가스 속의 오염 물질을 저감할 수 있는 콘덴싱 가스보일러의 예혼합버너와 열교환기를 최적화하기 위한 실험을 수행하였다. 본 연구에서 사용된 가스보일러의 열교환기는 상부, 하부 및 코일 열교환기 3개부분으로 구성되어 있다. 상부 열교환기는 예혼합버너를 둘러싸고 있으며 하부 열교환기는 상부열교환기 하단에 설치되어 있다. 그리고, 코일형 열교환기는 상부와 하부열교환기의 바깥 표면을 감싸고 있는 구조로 되어 있다. 본 연구를 통하여 설계된 보일러의 TDR은 당량비 0.75${\~}$0.80 부근에서 약 4:1이며 열효율이 $97\%$로 나타났다. 또한, NOx 및 CO 배출농도는 당량비 0.8 부근에서 각각 20ppm과 140ppm의 낮은 수치를 보였으며 버너의 직경을 기존의 60mm에서 50mm로 변경한 결과, CO의 배출농도가 50ppm까지 현저히 낮아짐을 알 수 있었다.

• 설비공학논문집
• /
• 제29권7호
• /
• pp.350-359
• /
• 2017

Premixed burner is a very strong candidate in household condensing gas boiler burner system because it has low CO and NOx emission with high thermal efficiency. The objective of this study was to determine combustion characteristics of cylindrical premixed burner using different baffle plate and flame holes. Results showed that cylindrical premixed flame mode could be changed into lift-off flame, blue flame, red flame, and green flame with increasing equivalence ratio. In particular, blue flame was found to be very stable at heating load of 8,82~35,280 kcal/h. NOx emission was under 26 ppm between 0.775 to 0.813 of equivalence ratio. CO emission was under 58 ppm under the same equivalence ratio. Thermal efficiency, a very important index in condensing gas boiler, was found to be above 90.13% under the same equivalence region.

• International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
• /
• 제9권4호
• /
• pp.17-26
• /
• 2001

Simulation was conducted using TRNSYS to evaluate the thermal performance of a facility. This facility has a condensing-type heat exchanger which is able to recover the latent energy for the purpose of reducing the heating energy in winter. The boiler and chiller are selected based on the annual peak loads and controlled to maintain the facility at the set temperature of 14~$17^\circ{C}$. Supplied energy by the boiler and recovered energy by the heat exchanger were calculated as a function of number of pass through heat exchanger, kind of fuel and hot water velocity. Simulation results show that about 20% of the total heating load can be recovered by the heat exchanger and the amount of latent heat is increasing with the number of pass. This means that the efficiency of the waste energy recovery system can be increased by using a condensing-type heat exchanger rather than a traditional sensible heat exchanger.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제41권4호
• /
• pp.249-256
• /
• 2017

예혼합연소의 경우 연소시스템의 크기가 작고, 낮은 CO 및 NOx 배출 등의 많은 장점을 가지고 있어 고효율 저공해 가정용 응축보일러에 많이 적용되고 있다. 본 연구에서는 Metal Fiber와 Throttle Body를 적용하여 예혼합 연소시스템을 구성하여 연소특성을 분석하였다. 실험결과 Metal Fiber, Throttle Body 및 Baffle Plate의 조합을 통하여 열용량 6,250-25,000 kcal/h 조건에서 매우 안정적인 청염을 형성하였다. 배기가스의 경우 질소산화물은 당량비 0.724에서 0.795 조건에서 11 ppm 이하로 배출되었고 일산화탄소의 경우 동일 당량비 조건에서 50 ppm 이하로 배출되었다. 가정용 응축보일러의 중요 지표인 열효율의 경우 당량비 0.750 조건에서 96.3% 이상으로 측정되어 고효율 저공해 예혼합 연소시스템의 가능성을 확인하였다.