| 연구개발개요 |
현재 주거용도의 건물은 일반적으로 입주자 개별적으로 에어컨을 설치하여 냉방용으로 활용하고 있는 실정이다. 그러나 에어컨은 편리하게 냉방에 활용할 수 있지만, 첫째 증발기의 결로 현상에 의하여 열교환기 표면에 오염(Fouling)과 미생물의 번식이 발생할 수 있고, 둘째 냉기류에 의한 불쾌감과 지나친 냉방에 의한 두통 등 냉방병의 부작용이 나타날 수 있으며, 셋째 하절기 전력수요 피크시간대에 사용이 집중되어 국가 전력 수급 사정을 악화시키는 등의 문제를 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 기존의 에어컨이 가지는 문제점들을 해결하고 실내 쾌적감을 획기적으로 개선할 수 있는 소용량 국부 복사-대류 병용 하이브리드 냉방기를 개발하고자 한다. 본 하이브리드 냉방기의 기본 개념은 실질적으로 냉방시 공간 전체를 냉방하기 보다는 중점적으로 점유되고 있는 부분만을 국부적으로 냉방하고 제습을 병행 할 경우 실 전체를 냉방하지 않고도 충분히 쾌적한 상태로 유지할 수 있다는 것에서 출발하였다. 본 연구에서 개발하고자 하는 하이브리드 냉방기는 기존의 증기압축식 냉동사이클을 사용하지만 증발기 부분이 넓은 복사냉방 판넬로 구성된 것이 특징이다. 복사냉각 판넬 표면온도는 실내 기온보다 15℃ 정도 낮은 온도로 유지되어 실내공기의 현열부하와 일부 잠열부하를 담당하도록 구성하고, 복사냉각 판넬의 뒷면에 핀-튜브형 제습기를 구성함으로써 복사 냉방시 잠열 제거를 극대화 할 수 있도록 개발할 계획이다. 이러한 방식은 필요 부분만을 냉방하기 때문에 기존 에어컨에 비해 대폭적으로 압축기 용량을 줄일 수 있어 전력 소비를 상당부분 절감할 수 있으며, 복사패널과 제습부의 운전 방법에 따라 취침운전, 제습운전, 복사-대류 병행 운전 등 다양한 운전모드를 구성할 수 있어 수요자의 요구에 따른 다양한 제어가 가능할 것으로 예상된다. 본 연구를 통해 개발될 복사냉방기가 기존 에어컨에 비해 가지는 장점은, 첫째 복사 패널 및 제습부에 MICRO-PROTECTOR 코팅 처리를 통해 세균 증식을 억제함과 동시에 점검 및 청소가 용이하며, 둘째, 복사냉방과 함께 소용량 팬에 의한 대류열교환이 이루어지는 특성을 가지므로 상대적으로 냉기류에 의한 불쾌감이 없어 기존 에어컨에 비하여 월등한 쾌적성을 나타낼 것으로 예상된다. 특히, 하절기 야간에 취침시 본 복사냉방기로 냉방을 수행할 경우 기존 에어컨이 가지는 과냉각의 문제없이 수면시간 동안 쾌적한 냉방이 가능하다.마지막으로, 기존 에어컨에 비해 상당히 적은 용량으로 연속운전을 통하여 국부 냉방이 가능하므로 상당히 적은 전력사용량으로 냉방이 가능하여 실질적으로 피크 전력 부하를 완화시키는 효과를 가진다.
|
| 연구내용 및 범위 |
본 연구에서는 복사냉방과 제습을 동시에 수행하는 복사-대류의 하이브리드 방식을 개발하고자 한다. 본 연구를 통해 개발하고자 하는 복사-대류 병용 하이브리드 냉방 시스템은 분리형으로 실내의 냉방부하를 담당하는 실내기와 냉방열을 외부 공기로 방출하는 실외기로 구성된다. 실내기에는 복사냉방 판넬과 판넬 후방에 핀-튜브형 증발기가 장착되는데 복사냉방 판넬에서는 실내공기의 현열부하와 부분 잠열 부하를 담당하고, 핀-튜브형 증발기에서는 실내의 주 잠열부하를 담당한다. 핀-튜브형 증발기 상부에는 소형 cross-flow 팬을 설치하여 증발기에 유동을 형성한다. 실내기 하부에는 응축수 배출을 위하여 드레인 팬이 설치되어 있다. 실외기는 압축기와 공랭식 핀-튜브형 응축기, 그리고 전자팽창밸브로 구성된다. 이러한 개발 방향과 개략 시스템 구성안을 바탕으로 본 연구에서는 연구 범위와 내용을 크게 3가지로 나누어 계획하였다. 첫째 복사-대류 병용 하이브리드 냉방기에 대한 기본 개념을 바탕으로 설계기술을 개발하고, 둘째 이러한 설계에 따른 냉방기의 시작품을 제작하고 성능을 평가하며, 셋째 개발된 시작품의 건물 적용 방안을 연구하는 것이다. 각각의 연구 내용은 앞에서부터 위탁기관인 인천대학교, 주관기관인 (주) 삼화에이스, 참여기업인 (주)한일엠이씨가 담당하는 것으로 연구 내용을 분담하였다. 이러한 복사-대류 병용 하이브리드 냉방기의 구체적 개발 내용 및 범위를 각 차년도별로 살펴보면 다음과 같다. - 1차년도1) 냉동 사이클 시뮬레이션 : 요소부품 해석, 복사냉방 해석2) 주요 냉동 부품 설계 및 제작 : 압축기 및 전자팽창밸브 선정, 각종 구성품 설계 및 제작 착수3) 복사냉방 판넬 설계 및 제작 : 재질선정(복사 페인트, 코팅, 높은 방사율), 판넬 형상 설계(확장 표면형-물결형)4) 하이브리드 냉방기 시작품 제작 : 사이클 시뮬레이션 결과를 기초로 다양한 사양의 시작품 설계 및 제작 착수5) 성능평가 기술 개발 : 성능평가 기준 및 기술 개발6) 하이브리드 냉방기의 건물 내 적용 방안 연구 : 실내 전열 부하 특성을 감안한 복사냉방기의 현열 및 잠열 부하 처리 용량 분배 연구, 부하 응답성 향상 방안 연구 - 2차년도1) 냉동 사이클 시뮬레이션 : 냉동 사이클 해석 프로그램 개발2) 주요 냉동 부품 설계 및 제작 : 각종 구성품 설계 및 제작 완료, 실내기 공기측 유로 설계3) 복사냉방 판넬 설계 및 제작 : 냉매 유로의 피치 및 길이 설계(냉매분배 최적화, 적외선 열화상장치 사용), 냉매 유로 형성을 위한 판넬 접합기술 개발4) 하이브리드 냉방기 시작품 제작 : 사이클 시뮬레이션 결과를 기초로 다양한 사양의 시작품 설계 및 제작 완료5) 1차 성능 평가 : 개발된 성능평가 기술을 적용하여 세부 성능 평가6) 하이브리드 냉방기의 건물 내 적용 방안 연구 : 복사-대류 병용 하이브리드 냉방기의 건물 적용방안 및 설계, 복사냉방 판넬 표면 온도 및 위치에 따른 재실자의 쾌적감(PMV) 분석7) 시작품 개선 : 시뮬레이션 프로그램 활용, 냉동시스템 최적화, 복사냉방판넬 최적화 8) 냉방기 용량제어기술 개발 : 인버터 적용기술, 전자팽창변 적용기술, 결로를 고려한 시스템 최적화9) 성능시험 및 분석 : 세부 성능 평가10) 하이브리드 냉방기의 건물 내 적용 방안 연구 : 복사냉방기의 에너지 사용량 분석, 복사냉방기와 룸 에어컨의 경제성(LCC) 분석, 복사냉방 판넬의 실내 운전 방법 및 설치 지침 작성
|
이 누리집은 대한민국 공식 전자정부 누리집입니다.
