In this study, the cooling and heating amount, temperature, flow rate of turbine type heat meter for water source heat-pump system were experimentally investigated at the standard operating conditions. The obtained cooling and heating capacity from the heat meter were deviated within 5.0%, 3.8% comparing with the precise values calculated from an accredited test facility. Even though the accumulated cooling and heating amount values of the heat meter had a small difference comparing with the precise values, the temperatures of heat meter showed greatly different values comparing with the precise temperature. Therefore, it is highly recommended to develop the heat meter which is appropriate for the water source heat pump systems.

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

쓰레기 소각장이나 산업체의 폐열을 농업에 활용한 사례는 몇몇 있었다. 그러나 온배수를 농업에 활용한 사례는 전무하였으며, 치어, 종패 등을 양식하는 수산업이 대부분이었다. 본 연구에서는 화력발전소의 온배수(폐열)를 열원으로 이용하는 120 RT 규모의 냉난방시스템을 제주특별자치도 서귀포시 안덕면 소재의 5,280m2 아열대 작물(망고) 재배 온실에 설치, 10월에서 다음해 2월까지 약 5개월 동안 난방을 실시하여 난방에너지 비용 절감 효과 등 분석하였다. 난방에너지 비용 절감효과는 면세경유에 대하여 87%이였으며, 또한 발전소의 온배수를 에너지원으로 재활용함으로 서 62%의 이산화탄소 배출 저감 효과를 얻었다. 본 연구를 계기로 2015년에 해수가 수열에너지 분야로 재생에너지에 포함되었다. 해수의 표층의 열을 히트펌프를 사용하여 변환시켜 얻은 에너지라는 수열에너지 분야의 기준과 범위를 볼 때, 이는 온배수가 재생에너지에 포함되었다고 말해도 과언이 아닐 것으로 사료된다. 그 이유는 온배수도 해수임에도 불구하고 온도가 일반 해수 보다 7~8oC 높아, 일반 해수를 히트펌프의 열원으로 이용하는 것보다 온배수를 열원으로 이용했을 때 히트펌프의 성능이 높기 때문이다. 또한 같은 해 농식품부의 폐열 재이용 시설 지원 사업이 발표되어, 발전소 온배수뿐만 아니라 산업체와 소각장의 폐열을 농업에 활용하면 지원을 받을 수 있게 되었다. 이 사업에 의하여 2015년 당진시, 하동군, 제주시, 곡성군이 선정되었으며, 2016년 태안군, 서귀포시 등이 선정되어, 2016년 말 곡성군과 제주시가 공사를 완료, 농업에 폐열을 활용하고 있으며(제주시는 발전소, 곡성군은 산업체 폐열을 이용하고 있음), 기타 지역은 추진 중이다.

본 연구는 4연동 벤로형 유리온실의 냉·난방 부하를 고려한 PV 시스템의 적정 패널 설치 면적을 도출하기 위하여 BES 기법을 이용하여 온실 및 PV 시스템의 에너지 모델을 설계하였으며 동적 에너지 시뮬레이션을 수행하였다. 대상 작물은 파프리카로 선정하였으며 작물의 적정생육온도를 고려하여 냉·난방장치 및 환기장치의 가동조건을 설정하였다. 2012년부터 2016년까지 총 5년 동안의 기간별 냉·난방부하 및 최대 냉·난방 부하를 환 기팬의 환기량 조건 별로 분석을 실시하였다. 온실의 냉 ·난방 부하 산정과 함께 PV 시스템의 설치 각도에 따른 전력 생산량을 분석하였으며 신재생에너지 공급의무비율을 적용하여 최적 PV 시스템 설계 방안을 도출하였다. 환기팬의 환기량 60AE·hr-1 조건에서 대상 온실의 기간 평균 냉방 부하로 인한 전력 소모량은 174,310kWh, 기간 평균 난방 부하로 인한 전력 소모량은 458,903kWh 로 총 633,213kWh의 전력 소모량이 산정되었다. PV 시스템은 설치 각도를 30o로 설정하는 조건에서 가장 높은 전력 생산량이 나타났으며 월별 최적 각도를 적용하는 조건에서는 고정형 PV 시스템보다 약 5.7% 많은 전력 을 생산하는 것으론 산정 되었다. 최종적으로 대상 온실에 적합한 PV 시스템 패널 면적을 도출한 결과, 고정형 PV 시스템은 521m2의 패널이 필요한 것으로 산정되었고, 가변형 PV 시스템의 경우 494m2의 패널이 필요한 것으로 산정되었다. 본 연구를 통하여 4연동 벤로형 유리온실의 냉·난방 부하를 고려한 PV 시스템의 필요 패널 설치 면적을 도출할 수 있었으며 PV 시스템의 온실 적용 가능성 및 경 제성 평가의 기초 자료로 활용 가능할 것으로 판단된다. 한편, 본 연구에서는 작물 특성 데이터를 확보하지 못하여 작물의 에너지 교환을 고려하지 않았다. 보다 정확한 결과를 도출하기 위해서는 현장 실험 데이터에 기반을 둔 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

The Air-shiter is a new product possible ventilation at the same time cooling or heating with combined refrigerator and heat recovery ventilator. And a key device of this system is the air shifter. The air shifter device is to convert the outdoor air, room air, supply air and exhaust air flow. Therefore, an experimental study has been carried out to investigate the operating performance for this system. The results, it is possible to ventilate at the same time of heating by outside air above 30℃ in summer. and of heating by outside air within 3℃ in winter. The indoor discharge temperature is over 40℃, and the coefficient of performance is 3.4 in winter.

The area of greenhouse heating is 21,202 ha which becomes 42% among the total greenhouse area. As heating fuel, diesel or oil is usually used by 60%, and the heating cost takes 30 to 40% percentage at the greenhouse running. In this study, the pellet fuel heater was developed to replace oil for reducing the burden of greenhouse heating cost. The pellet fuel heater was composed of a conveying grate stoker, which could control temperature precisely like the diesel heater. Diesel and pellet were used for the greenhouse heating, whose calorific values are 9,200 and 3,898 kcal/kg, respectively. As the heating cost due to the saving effect of pellet fuel heater compared with diesel, greenhouse heating cost was reduced by 44% with pellet

Fluid frictional hot-water system consisted of power supply equipment, a motor, fluid heater, fluid tank, circulating pump, fan, flow meter and a heat exchanger. The system had a motor of power capacity 15.2kw/h, light-oil hot air heater in control plot had the heating capacity 20,000kcal/h, by the performance test result, it could supply heat from 24.6 to 28.1 kw depending on the motor, respectively. Thermal efficiency of fluid frictional heater were 88.1% to 91.0% in the same conditions. As the result, a deviation of indoor air temperature between the treatment plot and the control plot was about 2℃. It was heating cost of the each system heater and light-oil hot air heater heating cost were 742,200won, 2,266,000won. therefore heating cost saving was 67%. Yield of tomato cultured in greenhouse with fluid frictional hot-water system was high as 4%. As a result, the fluid frictional hot-water system was 48% higher in economics than the hot air heater.

본 연구는 온실의 난방 에너지 절감을 목적으로 온실 내부에 알루미늄 온수배관을 설치하여 난방효과에 대한 기초자료를 구축하고자 수행되었다. 그 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 전체 실험을 포함하여 온실내의 높이별 온도편차는 4.0~7.0℃ 정도의 범위로서 그 차이가 크게 나타났다. 팬코일유니트(FCU)를 작동시킨 경우가 작동시키지 않은 경우에 비해 유출입수의 온도차가 3.3℃ 정도 크고, 소비전력량은 36.2~40.1%정도 증가하였으며, 시간당 방열량은 44.6~52.0% 정도 증가하는 것으로 나타났다. 실험기간동안 순환유량은 0.48~0.49L·s-1 정도의 범위에 있었고, 평균유속은 1.53~1.56m·s-1 정도였다. 유출입수의 평균 온도차는 6.24~11.50℃이었다. 최저 외기온 -14.0~-0.6℃ 범위에서 설정온도별 방열량은 135,930~307,150kcal 정도의 범위로서 시간당 9,610~19,630kcal·h-1 정도의 범위에 있었다. 이것은 최대난방부하의 약 23~53% 정도의 난방에너지를 공급할 수 있을 것으로 나타났다. 전체 방열량과 소비전력량은 각각 2,548,306kcal 및 3,075.7kWh이다. 화석연료인 경유로 난방할 경우, 소요되는 경유의 총 소비량은 281.6L 정도이고 비용은 321,000won인 것으로 나타났다. 농가용 전력요금을 적용하면 전력사용에 대한 총비용은 110,730won 정도로서 경유 소비 비용의 33.5% 정도로 나타났다. 실험구의 온도가 대조구보다 약 8.3~14.6℃ 정도 높게 나타났다.

Ground source heat pumps are clean, energy-efficient and environment-friendly systems. Although the initial cost of ground source heat pump system is higher than that of air source heat pump, it is now widely accepted as an economical system since the installation cost can be returned within an short period of time due to its high efficiency. In the present study, performances of ground source compound hybrid heat pump system applied to a resort building are simulated. The system design and operation process appropriate for the surrounding circumstance guarantee the high benefit of the heat pump system applied to a resort building. If among several renewable energy sources, ground, river, sea, waste water source are chosen as available alternative energies are combined, COP of the system can be increased largely and hybrid heat pump system can reduced the fuel cost.

본 연구에서는 동절기 시설원예용 하우스의 열환경, 난방방식별 에너지 소비 특성, 하우스내 열이동 프로세스자 난방효율에 대해서 중점적으로 검토하였다. 동절기 하우스의 벽체, 지붕을 통해 손실되는 관류열량을 정량적으로 계산하므로서, 하우스의 단열계획 및 난방에너지 절약을 유도할 수 있는 기초데이터를 제시하였다. 난방방식별 실내외 온도차와 에너지 소비량과의 관계를 정량적으로 도출하므로서, 쾌적성, 경제성을 고려한 최적의 하우스 난방방식 선정과 난방기 운용의 효율화를 유도하기 위한 기초자료를 제시하였다 난방방식별 실내외 온도차와 에너지 소비량과의 관계로부터 도출된 결과는 심야전력 난방이 온풍난방에 비해 난방효율이 현저히 높은 것으로 나타났다. 덕트 주변의 수평 및 연직방향으로 다수의 열전대를 설치하여 온풍 난방시 덕트주변의 작물에 미칠 수 있는 고온피해 발생 가능성을 검토하였으나, 약 1℃이내의 비교적 균일한 온도가 계측되므로서, 온풍에 의한 주변작물의 고온피해는 관측되지 않았다. 덕트 길이방향으로 일정간격마다 덕트내부에 열전대를 설치하여 덕트길이에 따른 온도하강 추이를 검토한 결과, 덕트 단위길이당 0.5~0.8℃의 온도강하가 계측되었다.

To use effectively the solar energy in greenhouse heating, a high performance solar collector should be developed. And then the size of the solar collector and thermal storage tank should be determined through the calculation of heating load. The solar collector must be set in the optimum tilt angle and direction to take daily solar radiation maximally, and the flow rate of heat transfer fluid through the solar collector should be kept in the optimum range. In this research, the performance tests of a capillary tube solar collector were performed to determine the optimum water flow rate and the results summarized as follows. 1. The regressive equations for efficiency estimations of the capillary tube solar collector in the open loop were modeled in the water flow rate of 700-l,000 l/hr. 2. The optimum water flow rate of the solar collector was estimated by the second order polynomial regression and the maximum efficiency was 80% at the water flow rate of 850 l/hr. 3. The solar thermal storage system consisted of a capillary tube solar collector and a water storage tank was tested at the water flow rate of 850 l/hr in the closed loop, and obtained the solar thermal storage efficiency of 55.2%. 4. As the capillary tube solar collector engaged in this experiment was made of non-corrosive polyolefin tubes, its weight was as light as 1/30 of the flat plate solar collector made of copper tubes. Therefore it was considered to be suitable for the greenhouse heating system.