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Master course  이용혁

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가정용 흡착식 공조시스템  연구

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연구목표

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  • 지역 난방열원을 이용한 가정용 흡착식 공조시스템 타당성 연구

  • 1kW 급 Proto Type  흡착 냉동 시스템을 사용한 흡착제, 사용 열원, 효율에 대한 기초 연구

 

주요 연구 내용

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  • 흡착식 냉방 시스템의 국내외 기술 동향 분석

  • 1kW 급 Proto Type 흡착 냉동 시스템 실험장치를 활용한 성능실험

  • 흡착싱 냉방 시스템의 성능 해서 모델 개발

  • 성능 향상 사이클 기술을 적용한 시스템의 성능 분석

  • 가정용 흡착식 공조시스템의 타당성 분석

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흡착식 냉방 시스템의 구성과 원리

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  • 흡착식 냉방 시스템은  흡착기 2개와 증발기, 응축기로 구성됨

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  • 흡착식 냉방 시스템은 2개의 흡착기를 이용하여 흡착과정과 탈착과정을 교차 운전하여 전기식 냉방기의 압축기 역할을 수행하는 열구동 사이클이며, 전기 공급대신 탈착을 위한 열공급이 필요함

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  • 흡착과정은 증발기에서 증발된 증기 냉매가 흡착제에 흡착되는 과정으로, 흡착량 증대를 위해서 흡착압력은 가능한 높게, 흡착 온도는 낮게 유지하여야 함. 따라서 증발기 열전달 성능 향상과 흡착과정에서 발생한 흡착열을 냉각수로 효과적으로 제거하는 것이 필요

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  • 흡착이 완료되면, 흡착제를 가열하여, 냉매를 탈착시켜서 응축기로 이동  후 응축함.탈착량을 즐대기키기 위해서는 가능한 낮은 탈착압력, 높은 온도를 유지하여야 하며 따라서 응축기 열전달 성능 향상과 탈착과정에서 가열수로 효과적인 열공급 필요

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흡착식 냉방 사이클의 모드별 작동

 

1. 흡착기1에는 가열수 흡착기 2에는 냉각수를 공급하여 각각 흡착과 탈착을 진행하도록 흡착기를 예열하며 응축기에도 냉각수가 공급됨

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2. 흡착기1에서는 탈착이 진행되어 탈착된 냉매가 응축기로 이동하여 냉매가 응축됨, 흡착기2에서는 흡착이 진행되어 증발기에서 증발한 냉매가 흡착기2의 흡착제에 흡착되며 이때 증발기에서 냉매의 증발잠열을 이용하여 냉열을 생산함

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3. 2개의 흡착기가 각각 흡착,탈착이 완료되면 가열수와 냉각수의 유로를 변경하여 흡착기 1에는 냉각수 흡착기 2에는 가열수를 공급하여 흡착기를 예열함

 

4. 흡착기2에서는 탈착이 진행되어 탈착된 냉매가 응축기로 이동하고, 흡착기 1에서는 흡착이 진행되어 증발한 냉매가 흡착제에 흡착되고 증발기에서 냉매의 증발잠열을 이용하여 냉열을 생산함

  • 1-4 과정을 반복하여 연속적으로 냉열을 생산

흡착식 냉방  사이클 개략도

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 흡착기의 성능을 향상시키기 위해 다양한 형상의 흡착기 형상에 대한 최적화 연구가 진행되고 있으며, 열 및 물질전달 성능을 향상시키기 위해 열교환기에 흡착제를 적층 또는 코팅하는 기술 개발이 진행됨

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시스템의 사이클 효율을 향상 시키기위해 열재생과 냉매 회수 사이클을 적용하는 연구가 진행됨

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  • 열재생사이클(Heat Recovery Cycle) - 일반적으로 흡착식 냉방시스템의 COP는 0.4를 초과하기가 여려운데, 주된 이유는 흡착과 탈착과정의 주기적인 냉각과 가열에 있음. 열재생 사이클은 탈착과 흡착과정 사이의 열교환을 통해 열입력을 절감하여 시스템의 성능계수를 높이는 기술

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  • 냉매 회수 사이클(Mass Recovery Cycle) - 흡착과 탈착이 각각 완료되어, 2대의 흡착기의 교차 운전 시점에 고온 흡착기와 저온 흡착기를 연결하여, 압력이 높은 고온흡착기에서 추가적인 탈착량을 발생시켜 냉방용량을 증대시킬 수 있는 기술

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