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히트펌프를 이용한 급탕 탱크에서의 온도 성층화에 대한 실험적 연구 = Experimental Study on Temperature Stratification in Domestic Hot Water Tank by Using Air Cooled Heat Pump System
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학술지명
설비공학 논문집(Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering)
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2019
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Korean
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KCI우수등재
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513-521(9쪽)
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The heat energy storage of the domestic hot water system is an energy management technology that efficiently stores and supplies heat energy when needed. One of these thermal energy storage technologies, the water heat storage method using sensible heat, is a method commonly used for heating water at residential facilities. According to the heat exchange method for accumulating heat, there are indirect heating methods using a heating coil in the tank and the direct heat exchange method from water circulating with the heat pump. In this study, the stratification performance and COP of the heat storage tank were reviewed through experiments. It can change the heat exchange method inside the hot water tank from hot water generated by the heat pump system as the result of the stratification experiment of the hot water tank. It is confirmed that the mixing state was formed in both experiments, and that there was no formation effect of the variable temperature layer.
더보기본 연구에서는 가정용 히트펌프 시스템에서 생성된 온수를 급탕탱크 내에서 열교환하는 방식을 달리하여 축열 탱크 성층화 성능 및 COP를 실험을 통해 고찰하였다. 이를 통해 다음과 같은 결론을 도출하였다.
(1) 초기 시작 온도 30℃에서 목표 온도인 50℃까지 도달 시간은 직접 열교환 방식이 간접 가열코일 방식 대비 10분 단축됨을 확인하였다. 이는 열교환 효율 차이에 의한 결과로 동일한 시간 기준 시 직접 열교환 방식의 열교환 효율이 상대적으로 높음을 알 수 있다. 목표 온도까지의 시스템 운전 시간을 줄일 수 있어 가정용 급탕 부하에 더 효과적으로 대응할 수 있음을 의미한다.
(2) 탱크 내 성층화 측면에서는 두 가지 실험 모두에서 혼합 상태가 형성됨을 확인하였고, 변온층의 형성 효과는 없는 것으로 확인하였다. 직접 열교환 방식의 경우, 워터 펌프에 의해 만들어지는 강제 대류가 부력에 의해 생성되는 변온층 형성을 방해하기 때문이다. 간접 가열코일의 경우, 히트펌프에서 공급되는 온수가 나선형의 간접 가열코일을 순환하여 코일 상층부에 고온을 형성하기는 하나 급탕탱크 내에 접촉하는 표면적이 적어 탱크 성층화를 형성하기에는 부족함을 실험 결과를 통해 확인하였다.
(3) 히트펌프 COP 측면에서는 직접 열교환 방식이 간접 코일 방식 대비 14% 정도 우수함을 확인하였다. 이는 간접 가열코일 사용 시 열교환 효율 저하 및 히트펌프의 고압 운전에 기인한다.
히트펌프를 이용한 급탕시스템 설계 시 고장에 의한 소비자의 피해 방지를 위해 간접 가열코일의 적용을 권장하고 있다. 따라서 간접 코일을 적용한 가정용 급탕시스템의 효율 향상을 위한 간접 코일의 형상 및 믹싱밸브를 적용한 온수 제어 기술에 대한 추가 연구가 필요하다.
분석정보
연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
---|---|---|---|
2022 | 평가예정 | 계속평가 신청대상 (등재유지) | |
2017-01-01 | 평가 | 우수등재학술지 선정 (계속평가) | |
2013-01-01 | 평가 | 등재 1차 FAIL (등재유지) | KCI등재 |
2010-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2008-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2006-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2004-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2001-07-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
1999-01-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
---|---|---|---|
2016 | 0.8 | 0.8 | 0.62 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
0.51 | 0.44 | 0.622 | 0.03 |
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