온실 내외부 공기열의 선택적 축열에 의한 히트펌프 난방성능 개선

권진경; 김승희; 전종길; 강연구; 장갑열

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자료유형: 학술저널

저자정보: 권진경 (국립원예특작과학원) 김승희 (국립원예특작과학원) 전종길 (국립농업과학원) 강연구 (국립원예특작과학원) 장갑열 (국립원예특작과학원)

저널정보: (사)한국생물환경조절학회 시설원예·식물공장 시설원예·식물공장 제26권 제4호

발행연도: 2017.10

수록면: 353 - 360 (8page)

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본 연구에서는 장미 재배온실을 대상으로 온실 내부의 태양잉여열과 외부의 공기열을 선택적 열원으로 이용하여 온실난방용 온수를 생산할 수 있는 공기 대 물 히트펌프의 설계와 성능시험을 수행하였다. 태양잉여열 이용축열운전과 외기열 이용 축열운전은 작물의 생육적온을 고려한 온실내부의 설정온도에 따라 자동전환 되도록 설계하였다. 제어반에 12개의 기준온도를 설정함으로써 축열운전 전환, 난방, 환기를 자동제어하며, 태양잉여열-외기열 선택적 축열운전에서 축열조의 온도는 축열능력과 난방부하에 대응하여 35~52℃로 3단계 변온제어 하였다. 태양잉여열-외기열 선택적 축열에서 태양잉여열 이용 축열은 전체 시간의 23.1%, 외기열 이용 축열은 30.7%, 히트펌프 휴지시간은 46.2%를 차지하였으며, 난방성능계수는 태양잉여열 이용 축열 시 3.83, 외기열 이용 축열시 2.77, 전체 3.24로 평가되었다. 비교시험을 위해 축열조 온도를 50~52℃로 항온제어 하는 조건에서 외기열 단독 이용 축열 시험을 수행하였으며 이때의 난방성능계수는 2.33으로 분석되었다. 결과적으로 공기 대 물 히트펌프의 열원으로 온실내부 태양잉여열과 외부 공기열을 병용하고, 축열조 온도를 변온제어 한 결과 일반적인 외기열 이용 축열운전과 축열조 항온제어에 비해 난방성능 계수가 39% 향상됨을 확인하였다.

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℃ to 52℃ 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℃, 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.

#coefficient of performance #electric power consumption #greenhouse climate #surplus solar heat #ventilation #성능계수 #온실환경 #전기소비량 #태양잉여열 #환기

참고문헌 (15)

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