표제지
논문 요약
목차
I. 서론 14
1. 연구 배경 14
2. 히트펌프 특징 15
1) 히트펌프 작동 원리 15
2) 히트펌프 분류 18
3) 히트펌프 적용 분야 19
3. 국내외 연구 동향 24
1) 국내 연구 24
2) 국외 연구 25
4. 연구 목적 28
5. 연구 내용 29
II. 실험 장치 및 방법 31
1. 온도식 및 전자식 팽창밸브 31
1) 실험 장치 31
2) 실험 방법 40
2. 일체형 액분리기-수액기 43
1) 실험 장치 43
2) 실험 방법 54
3. 불응축 가스 및 가스퍼져 58
1) 실험 장치 58
2) 실험 방법 66
III. 결과 및 고찰 69
1. 온도식 및 전자식 팽창밸브 적용 히트펌프 성능특성 69
1) 데이터 처리 69
2) 정상 운전시 71
3) 온도 상승시 75
4) 온도 하강시 79
5) 요약 83
2. 일체형 액분리기-수액기 적용 히트펌프 성능특성 84
1) 데이터 처리 84
2) 공랭식 히트펌프 85
3) 수랭식 히트펌프 91
4) 요약 95
3. 불응축 가스 및 가스퍼져 적용 히트펌프 성능특성 96
1) 데이터 처리 96
2) 불응축 가스 주입시 97
3) 가스퍼져 운전시 101
4) 요약 106
IV. 결론 107
참고문헌 110
Abstract 115
〈표 1-1〉 히트펌프의 분류 및 세부 분야 18
〈표 1-2〉 산업 공정 온도별 열원 사용 현황 20
〈표 2-1〉 온도식 팽창밸브 세부 사양 34
〈표 2-2〉 전자식 팽창밸브 세부 사양 35
〈표 2-3〉 온도식 및 전자식 팽창밸브 특성 실험 장치 주요 구성품 39
〈표 2-4〉 계측장비 측정 오차 39
〈표 2-5〉 정상운전시 온도식, 전자식 팽창밸브 실험조건 40
〈표 2-6〉 온도상승 운전시 온도식, 전자식 팽창밸브 실험조건 41
〈표 2-7〉 온도하강 운전시 온도식, 전자식 팽창밸브 실험조건 42
〈표 2-8〉 공랭식 히트펌프 실험 장치 주요 구성품 50
〈표 2-9〉 수랭식 히트펌프 실험 장치 주요 구성품 52
〈표 2-10〉 공랭식 히트펌프 실험조건 55
〈표 2-11〉 수랭식 히트펌프 실험조건 56
〈표 2-12〉 가스퍼져 적용 히트펌프 실험 장치 주요 구성품 65
〈표 2-13〉 계측장비 측정 오차 65
〈표 2-14〉 불응축 가스 영향 및 가스퍼져 적용 실험조건 68
〈그림 1-1〉 히트펌프 작동 원리 16
〈그림 1-2〉 히트펌프 난방 사이클 온도-엔탈피 선도 및 작동 개략도 17
〈그림 1-3〉 히트펌프 냉방 사이클 온도-엔탈피 선도 및 작동 개략도 18
〈그림 1-4〉 히트펌프의 작동 및 사용 온도에 따른 분류 19
〈그림 1-5〉 산업 공정별 에너지 사용량, 2019 22
〈그림 1-6〉 산업 공정용 스팀 및 온수 보일러 23
〈그림 1-7〉 산업용 보일러 히트펌프 대체 시, 에너지 비용 및 온실가스 배출량 저감율 23
〈그림 1-8〉 Tamura Seimen Ltd., CO₂ 배출량 및 에너지 절감 사례 27
〈그림 1-9〉 일본의 Mayekawa사에서 개발 중인 히트펌프 추진 계획 28
〈그림 2-1〉 히트펌프 사이클 압력 및 냉매 상태 분포 31
〈그림 2-2〉 온도식 팽창밸브 내부 구조 및 형상 33
〈그림 2-3〉 전자식 팽창밸브 내부 구조 및 형상 35
〈그림 2-4〉 온도식 및 전자식 팽창밸브 적용 히트펌프 실험 장치 개략도 37
〈그림 2-5〉 온도식 및 전자식 팽창밸브 적용 히트펌프 실험 장치 사진 38
〈그림 2-6〉 온도식 및 전자식 팽창밸브 설치 사진 38
〈그림 2-7〉 증기 압축식 냉동 시스템 구성도 44
〈그림 2-8〉 증기 압축식 사이클에서 수액기(A), 액분리기(B) 구성도 45
〈그림 2-9〉 일체형 입형 액분리기-수액기 구성도 46
〈그림 2-10〉 일체형 횡형 액분리기-수액기 구성도 46
〈그림 2-11〉 일체형 입형 액분리기-수액기 설계 도면 46
〈그림 2-12〉 일체형 횡형 액분리기-수액기 설계 도면 47
〈그림 2-13〉 일체형 입형 액분리기-수액기 제작 사진 및 내부 구조 48
〈그림 2-14〉 일체형 횡형 액분리기-수액기 제작 사진 및 내부 구조 48
〈그림 2-15〉 일체형 액분리기-수액기 적용 공랭식 히트펌프 실험 장치 개략도 49
〈그림 2-16〉 개별 및 일체형 액분리기-수액기 적용 실험 장치 50
〈그림 2-17〉 개별 및 일체형 액분리기-수액기 적용 실내 유니트 쿨러 51
〈그림 2-18〉 일체형 액분리기-수액기 적용 수냉식 히트펌프 실험 장치 개략도 52
〈그림 2-19〉 개별 및 일체형 액분리기-수액기 적용 수랭식 히트펌프 실험 장치 53
〈그림 2-20〉 일체형 액분리기-수액기 적용 수랭식 히트펌프 사진 53
〈그림 2-21〉 증발부하 및 응축부하 측정용 전자유량계 54
〈그림 2-22〉 개별 수액기 및 액분리기 적용 실험 모드 56
〈그림 2-23〉 일체형 액분리기-수액기 적용 실험 모드 57
〈그림 2-24〉 히트펌프 계통 불응축 가스 발생 위치 60
〈그림 2-25〉 히트펌프 계통 불응축 가스 영향 모식도 60
〈그림 2-26〉 불응축 가스 제거 방법 61
〈그림 2-27〉 자동식 가스퍼져 형상 및 내부 구조 62
〈그림 2-28〉 가스퍼져를 적용한 히트펌프 실험 장치 개략도 64
〈그림 2-29〉 가스퍼져 적용 히트펌프 실험 장치 사진 64
〈그림 2-30〉 불응축 가스 주입을 위한 인젝터 67
〈그림 2-31〉 불응축 가스 주입을 위한 인젝터 설치 사진 67
〈그림 3-1〉 정상상태 운전 조건시 TEV와 EEV 압력과 온도변화 71
〈그림 3-2〉 정상상태 운전 조건시 TEV와 EEV 압축기 소비전력 변화 72
〈그림 3-3〉 정상상태 운전 조건시 TEV와 EEV 냉각능력 및 COP 변화 73
〈그림 3-4〉 정상상태 운전 조건시 TEV와 EEV 가열능력 및 COP 변화 74
〈그림 3-5〉 온도상승 운전 조건시 압축기 입·출구 압력변화 75
〈그림 3-6〉 온도상승 운전 조건시 압축기 입·출구 온도변화 76
〈그림 3-7〉 온도상승 운전 조건시 온수온도 및 압축기 소비전력 변화 77
〈그림 3-8〉 온도상승 운전 조건시 가열능력 및 성능계수 변화 78
〈그림 3-9〉 온도하강 운전 조건시 압축기 입·출구 온도변화 79
〈그림 3-10〉 온도하강 운전 조건시 압축기 입·출구 온도변화 80
〈그림 3-11〉 온도하강 운전 조건시 냉수 온도 및 압축기 소비전력 변화 81
〈그림 3-12〉 온도하강 운전 조건시 냉각능력 및 성능계수 변화 82
〈그림 3-13〉 일체형 액분리기-수액기 적용시 열교환 현상 86
〈그림 3-14〉 개별 및 일체형 액분리기-수액기 적용시 액백 현상 비교 86
〈그림 3-15〉 일체형 액분리기-수액기 적용시 압축기 및 증발기 입·출구 냉매 온도변화 87
〈그림 3-16〉 일체형 액분리기-수액기 적용시 액분리기 입·출구 냉매 온도 변화 88
〈그림 3-17〉 일체형 액분리기-수액기 적용시 수액기 입·출구 냉매 온도 변화 89
〈그림 3-18〉 개별 및 일체형 액분리기-수액기 적용시 소비전력 변화 90
〈그림 3-19〉 10 kW급 수랭식 히트펌프 냉각능력 변화 91
〈그림 3-20〉 10 kW급 수랭식 히트펌프 가열능력 변화 92
〈그림 3-21〉 10 kW급 수랭식 히트펌프 과냉각도 변화 93
〈그림 3-22〉 10 kW급 수랭식 히트펌프 성능계수 변화 94
〈그림 3-23〉 불응축 가스 주입량에 따른 히트펌프 압력 및 온도변화 98
〈그림 3-24〉 불응축 가스 주입량에 따른 압축기 출구압력 및 소비전력 변화 98
〈그림 3-25〉 불응축 가스 주입량에 따른 냉각능력 및 성능계수 변화 99
〈그림 3-26〉 불응축 가스 주입량에 따른 가열능력 및 성능계수 변화 100
〈그림 3-27〉 가스퍼져 적용시 압축기 입·출구 압력변화 101
〈그림 3-28〉 가스퍼져 적용시 압축기 입구·출구 온도변화 102
〈그림 3-29〉 가스퍼져 적용시 압축기 소비전력 변화 103
〈그림 3-30〉 가스퍼져 적용시 냉각능력 및 성능계수 변화 104
〈그림 3-31〉 가스퍼져 적용시 가열능력 및 성능계수 변화 105