응축열 회수 냉방 및 급탕 열펌프 시스템의 에너지소비량에 관한 연구 :Study on Energy Consumption of Condensation Heat Recovery Cooling and Hot Water Heat Pump System

조호정

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자료유형: 학위논문

저자정보: 조호정 (서울과학기술대학교, 서울과학기술대학교 대학원)

지도교수: 김영일

발행연도: 2020

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2020

응축열 회수 냉방 및 급탕 히트펌프 시스템의 에너지 소비량 시뮬레이션 연구

조호정 , 김영일 대한설비공학회 학술발표대회논문집 2020.06 학술대회자료

응축열 회수 냉방 및 급탕 열펌프 시스템의 에너지소비량에 관한 연구

조호정 건축환경·설비공학과 2020.01 학위논문

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본 연구에서는 응축열을 회수하여 급탕 가열원으로 사용함으로서 에너지를 보다 효율적으로 사용 가능한 응축열 회수 냉방 및 급탕 열펌프 시스템의 에너지소비량을 확인하고자 한다.
국내 에너지사용량 증가와 환경적인 측면에서 화석연료를 사용하지 않고, 건물의 냉난방 및 급탕을 수행할 수 있는 열펌프에 대한 관심이 높아지면서, 새로 개발된 신제품이 지속적으로 출시되고 있다. 이에 여름철에 냉방과 급탕을 동시에 수행함으로써 에너지 절감에 기여할 수 있는 응축열 회수 냉방 및 급탕 열펌프 시스템이 많은 관심을 받고 있다.
이에 본 고에서는 여름철을 운영 기간으로 정하고 냉방시 응축열을 회수하여 급탕 가열원으로 사용하는 열펌프 시스템과 일반적으로 건물에 널리 사용되는 EHP와 급탕 가스보일러 시스템의 2가지 방식에 대하여 에너지소비량 및 온실가스 배출량을 비교하였다. 이를 위하여 냉방 및 급탕 수요가 있는 150 ㎡ 주택용 건물에 대하여 동특성 에너지 시뮬레이션 프로그램인 TRNSYS를 이용하여 냉방과 급탕 수행시 소모되는 전력과 가스소비량을 구했으며, 이를 통해 응축열 회수 냉방 및 급탕 열펌프의 에너지 절감량 및 온실가스 배출 감소량을 정량적으로 산출하였다. 또한 TRNSYS를 통해 산출된 에너지소비량을 이용하여 실제 건물에 적용되는 전력 및 가스요금을 반영하고, 초기투자비를 산출하여 단순경제성 검토도 수행하였다.
그 결과 응축열 회수 냉방 및 급탕 열펌프 시스템은 EHP 및 가스보일러 시스템 대비 다음과 같은 결과를 도출하였다.

1) 에너지소비량(toe)은 약 5.34% 절감
2) 1차 에너지사용량은 약 7.80% 절감
3) 대기오염 물질인 CO2 배출량은 약 7.43% 저감
4) 운전비는 약 2.84% 절감

검토 결과를 살펴보면 기존 시스템 대비 에너지 및 환경물질 배출 등에서 상당부분 절감 효과를 보였으며, 이는 부하가 매우 작은 주택용 건물에 한정하여 시뮬레이션을 수행한 결과이다. 실제로 운전시간 및 부하가 큰 건물 적용 시에는 에너지 절감량과 경제성이 더욱더 증대될 것으로 기대한다.

In this study, by recovering condensation heat and using it as a hot water heating source, we intend to check the energy consumption of condensation heat recovery cooling and hot water heat pump systems that can use energy more efficiently. Domestic energy consumption has increased and interest in heat pumps capable of heating and cooling buildings without using fossil fuels in environmental aspects has increased, new and newly developed new products have been continuously released. Accordingly, condensation heat recovery cooling and hot water heat pump systems, which can contribute to energy saving by simultaneously performing cooling and hot water supply in the summer, are receiving much attention.
Therefore, in this report, the energy consumption and greenhouse gas for the two types of heat pump system and EHP and hot water gas boiler systems, which are widely used in buildings, and the heat pump system that uses condensation heat during cooling and recovers condensation heat during cooling are used in this report. Emissions were compared. To this end, power and gas consumption during cooling and hot water supply were calculated using TRNSYS, a dynamic energy simulation program, for a 150 ㎡ residential building with cooling and hot water demand. Through this, energy savings for condensation heat recovery cooling and hot water heat pump And greenhouse gas emission reduction. In addition, the energy consumption calculated through TRNSYS was used to reflect the electricity and gas charges applied to the actual building, and the initial investment cost was calculated to conduct a simple economic review.
As a result, the following results were obtained for the condensation heat recovery cooling and hot water heat pump systems compared to the EHP and gas boiler systems.

1) Energy consumption(toe) is reduced by about 5.34%.
2) Primary energy consumption is reduced by about 7.80%.
3) CO2 emissions as air pollutants is reduced by about 7.43%
4) Driving cost is reduced by about 2.84%

Looking at the results of the review, it showed a significant reduction in energy and environmental emissions compared to the existing system, and this is the result of performing simulations only for residential buildings with very small loads. In fact, it is expected that energy savings and economics will increase even more when buildings with large operating hours and loads are applied.

I. 서 론 1
II. 이론적 고찰 3
1. 응축열 회수 냉방 및 급탕 열펌프 개요 3
III. TRNSYS 모델링 및 시뮬레이션 8
1. TRNSYS 개요 8
2. 시뮬레이션 조건 10
3. EHP & 가스보일러 시스템의시뮬레이션 수행 14
4. 응축열 회수 냉방 및 급탕 열펌프 시스템의 시뮬레이션 수행 22
5. 시뮬레이션 수행결과 30
IV. 응축열 회수 냉방 및 급탕 열펌프 경제성 분석 33
1. 검토 조건 33
2. 경제성 분석 수행 35
3. 경제성 분석 결과 39
V. 결 론 40
참고문헌 41
영문초록(Abstract) 42
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