사이토 기요시
와세다 대학, 3-4-1 오오쿠보, 신주쿠, 도쿄, 169-8555, 일본
제12회 IEA 히트펌프 컨퍼런스 발표 논문
▶키워드 : 히트펌프, 최신 기술, 에어컨, 산업, GWP, 냉각제, 시뮬레이션
5. 냉매
그림 14에서 드러난 바와 같이 지구온난화지수(GWP) 저감을 실현하기 위해 R410A 대신 R32를 사용하는 실내 냉난방기가 개발되었다. 대부분의 제조업체는 표 1에서 알 수 있듯이 룸 및 패키지형 에어컨에 R32를 이미 사용했다. R32의 가연성은 탄화수소(HC) 냉매와 같은 기타 제품보다 훨씬 낮다. 위험 평가는 이미 일본냉동공조기술자협회(JSRAE)에서 수행했으며, 안전 기준이 수립되었다.
따라서 이 냉매를 사용하는 것이 안전하다. 그림 15에 나타난 바와 같이, R134a 또는 R245fa 대신에, 정격 COP가 6.3인 HFO-1233zd(E)를 사용한 원심형 냉각기가 개발되었다. R134a와 R245fa의 GWP 값은 각각 1430과 1030에서 매우 높다. 대조적으로 이 냉매의 GWP는 약 1이며, 원심 냉각기의 주요 냉매가 된다. 그림 16에 도시된 바와 같이, 냉매로서 CO2를 사용하는 냉장 진열 케이스가 개발되었으며, 시스템의 주기적인 개선으로 연간 실적이 향상될 수 있었다.
6. 시뮬레이션 기술
6.1 시뮬레이터 “ENERGY FLOW + M”
“Energy flow(에너지 흐름) + M”은 모듈러 분석 이론을 사용하는 범용 에너지 시스템 분석 시뮬레이터이다.
이 시뮬레이터를 사용하면 사용자가 분석 계산 알고리즘을 고려할 필요가 없다. 이 시뮬레이터에서는 입출력 관계를 표현하는 요소 모듈을 서로 연결해 전체 시스템의 해석 코드를 개발할 수 있다.
그림 17에서 알 수 있듯이, 압축 냉매 사이클은 증발기, 응축기, 팽창 밸브, 축압기 및 역전 밸브로 구성된다. 그림18은 이 사이클이 “에너지 흐름 + M”에서 어떻게 설명되는지 보여준다. 필요한 모듈을 선택하고 서로 연결해야 한다. 물론 다양한 냉매 및 입력 계산 조건을 선택할 수 있으며, 시뮬레이션에 필요한 일부 매개 변수를 변경할 수 있다.
모듈이 독립적이기 때문에 이 시뮬레이터를 사용하면 모듈 연결 조건을 변경하여 새 시스템을 다시 쉽게 제작할 수 있다. 우리는 이미 VRF 시스템, GHP 및 흡수 시스템의 계산에 필요한 모듈을 개발했다. 4대의 실내기를 갖는 VRF 시스템에 대한 계산은 그림 4, 5에 나타나 있다. 19~21. 시스템 흐름은 그림 19에, “Energy flow(에너지 흐름)+ M”에서 사용되는 시뮬레이션 코드는 그림 20에 도시되어 있으며, 이것은 매우 복잡하다. 동적 특성의 계산 결과는 그림 21에 도시되어 있으며, 각 실내기의 구동은 다른 실내기의 구동과 서로 영향을 받는다.
6.2 수학적 모델
시뮬레이터는 열전달과 압력 강하 사이에 많은 종류의 상관관계를 사용할 수 있다. 직선관은 열교환기 계산
을 위한 제어 체적과 동일한 길이로 여러 부분으로 나누어져 있으며, 굴곡 및 U 파이프의 모델을 고려한다. 우리는 압축기 모델에 등엔트로피(iso-entropic) 및 용량측정(volumetric) 효율을 사용한다.
6.3 HC 냉매를 이용한 탈착 시험
R410A와 같은 HFC 냉매의 GWP가 높기 때문에 원래 다른 냉매를 사용하기 위해 개발된 시스템을 사용하여 HC 냉매의 드롭인 테스트를 수행했다. 이것은 전기 소비를 크게 줄이고 에너지 절감을 실현한 것으로 보고
되었다. 그러나 전기소모만 줄이지 않고 좋은 성능을 얻을 수 없다는 것을 쉽게 추측할 수 있다. 따라서 R410A
를 사용하기 위해 원래 개발된 실내 에어컨에서 R600a를 사용했다. 시뮬레이션을 수행하기 전에 표 2에 나와
있는 R410A와 R600a의 열역학적 특성을 비교했다.
이 표에 따르면 R600a의 비중이 크기 때문에 전기 소비량과 냉각 용량이 모두 예측 가능하다. 그림 22는 실험 및 시뮬레이션 결과를 보여준다. 이러한 결과는 정격 조건에서 전력 소비가 크게 감소했지만 냉각 용량도 감소함을 보여준다.
중략...
사이토 기요시
와세다 대학, 3-4-1 오오쿠보, 신주쿠, 도쿄, 169-8555, 일본
제12회 IEA 히트펌프 컨퍼런스 발표 논문
▶키워드 : 히트펌프, 최신 기술, 에어컨, 산업, GWP, 냉각제, 시뮬레이션
5. 냉매
그림 14에서 드러난 바와 같이 지구온난화지수(GWP) 저감을 실현하기 위해 R410A 대신 R32를 사용하는 실내 냉난방기가 개발되었다. 대부분의 제조업체는 표 1에서 알 수 있듯이 룸 및 패키지형 에어컨에 R32를 이미 사용했다. R32의 가연성은 탄화수소(HC) 냉매와 같은 기타 제품보다 훨씬 낮다. 위험 평가는 이미 일본냉동공조기술자협회(JSRAE)에서 수행했으며, 안전 기준이 수립되었다.
따라서 이 냉매를 사용하는 것이 안전하다. 그림 15에 나타난 바와 같이, R134a 또는 R245fa 대신에, 정격 COP가 6.3인 HFO-1233zd(E)를 사용한 원심형 냉각기가 개발되었다. R134a와 R245fa의 GWP 값은 각각 1430과 1030에서 매우 높다. 대조적으로 이 냉매의 GWP는 약 1이며, 원심 냉각기의 주요 냉매가 된다. 그림 16에 도시된 바와 같이, 냉매로서 CO2를 사용하는 냉장 진열 케이스가 개발되었으며, 시스템의 주기적인 개선으로 연간 실적이 향상될 수 있었다.
6. 시뮬레이션 기술
6.1 시뮬레이터 “ENERGY FLOW + M”
“Energy flow(에너지 흐름) + M”은 모듈러 분석 이론을 사용하는 범용 에너지 시스템 분석 시뮬레이터이다.
이 시뮬레이터를 사용하면 사용자가 분석 계산 알고리즘을 고려할 필요가 없다. 이 시뮬레이터에서는 입출력 관계를 표현하는 요소 모듈을 서로 연결해 전체 시스템의 해석 코드를 개발할 수 있다.
그림 17에서 알 수 있듯이, 압축 냉매 사이클은 증발기, 응축기, 팽창 밸브, 축압기 및 역전 밸브로 구성된다. 그림18은 이 사이클이 “에너지 흐름 + M”에서 어떻게 설명되는지 보여준다. 필요한 모듈을 선택하고 서로 연결해야 한다. 물론 다양한 냉매 및 입력 계산 조건을 선택할 수 있으며, 시뮬레이션에 필요한 일부 매개 변수를 변경할 수 있다.
모듈이 독립적이기 때문에 이 시뮬레이터를 사용하면 모듈 연결 조건을 변경하여 새 시스템을 다시 쉽게 제작할 수 있다. 우리는 이미 VRF 시스템, GHP 및 흡수 시스템의 계산에 필요한 모듈을 개발했다. 4대의 실내기를 갖는 VRF 시스템에 대한 계산은 그림 4, 5에 나타나 있다. 19~21. 시스템 흐름은 그림 19에, “Energy flow(에너지 흐름)+ M”에서 사용되는 시뮬레이션 코드는 그림 20에 도시되어 있으며, 이것은 매우 복잡하다. 동적 특성의 계산 결과는 그림 21에 도시되어 있으며, 각 실내기의 구동은 다른 실내기의 구동과 서로 영향을 받는다.
6.2 수학적 모델
시뮬레이터는 열전달과 압력 강하 사이에 많은 종류의 상관관계를 사용할 수 있다. 직선관은 열교환기 계산
을 위한 제어 체적과 동일한 길이로 여러 부분으로 나누어져 있으며, 굴곡 및 U 파이프의 모델을 고려한다. 우리는 압축기 모델에 등엔트로피(iso-entropic) 및 용량측정(volumetric) 효율을 사용한다.
6.3 HC 냉매를 이용한 탈착 시험
R410A와 같은 HFC 냉매의 GWP가 높기 때문에 원래 다른 냉매를 사용하기 위해 개발된 시스템을 사용하여 HC 냉매의 드롭인 테스트를 수행했다. 이것은 전기 소비를 크게 줄이고 에너지 절감을 실현한 것으로 보고
되었다. 그러나 전기소모만 줄이지 않고 좋은 성능을 얻을 수 없다는 것을 쉽게 추측할 수 있다. 따라서 R410A
를 사용하기 위해 원래 개발된 실내 에어컨에서 R600a를 사용했다. 시뮬레이션을 수행하기 전에 표 2에 나와
있는 R410A와 R600a의 열역학적 특성을 비교했다.
이 표에 따르면 R600a의 비중이 크기 때문에 전기 소비량과 냉각 용량이 모두 예측 가능하다. 그림 22는 실험 및 시뮬레이션 결과를 보여준다. 이러한 결과는 정격 조건에서 전력 소비가 크게 감소했지만 냉각 용량도 감소함을 보여준다.
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