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본 연구에서는 열역학적 물성치가 우수한 R290과 R152a 냉매를 사용하여 전기자동차 통합 열관리 시스템에 SL 시스템을 적용하기 위해 해석적 연구를 수행하였다. 이를 위해 기존의 DX 시스템과 SL 시스템의 냉동사이클 성능특성을 비교 분석하였다. 시스템의 냉방용량과 난방용량은 각각 6.7 kW와 7.0 kW로 고정하여 히트펌프 시스템의 냉난방 성능특성을 분석하였다. 냉방 COP는 DX R1234yf 시스템과 비교하여 SL R1234yf, R290, R152a 시스템에서 각각 18.5%, 15.8%, 10.7% 냉방 COP가 저하되었고, 난방 COP는 DX R1234yf 시스템과 비교하여 13.5%, 11.8%, 8.7% 난방 COP가 저하되었다. SL 시스템은 DX 시스템과 비교하여 R1234yf, R290, R152a 모든 냉매에 대해서 냉방과 난방 성능이 낮게 나타났다. 그러나, R290와 R152a 냉매의 응축기와 증발기에서의 잠열구간이 R1234yf와 비교하여 상대적으로 커서 냉매유량을 50% 정도 크게 감소시킬 수가 있었다. 따라서, low GWP 냉매로서 R290과 R152a를 적용시 히트펌프 시스템의 주요 부품의 사이즈와 제작 비용을 줄일 수 있을 것으로 분석되었다.
This study conducted a refrigeration cycle simulation to apply the SL system to the integrated thermal management system of electric vehicles using R290 and R152a refrigerants with excellent thermodynamic properties. The refrigeration cycle performance characteristics of the existing DX were compared and analyzed. The cooling and heating capacity of the system was fixed at 6.7 kW and 7.0 kW, respectively, and the cooling and heating performance characteristics of the heat pump system were analyzed. Compared to the DX R1234yf system, the cooling COP decreased by 18.5%, 15.8%, and 10.7% in the SL R1234yf, R290, and R152a systems, respectively, and the heating COP decreased by 13.5%, 11.8%, and 8.7% compared to the DX R1234yf system. The SL system showed lower cooling and heating performance for R1234yf, R290, and R152a refrigerants than the DX system. However, the latent heat section in the condenser and evaporator of R290 and R152a refrigerants was relatively large compared to R1234yf, so that the refrigerant flow rate could be significantly reduced by about 50%. Therefore, it was analyzed that applying R290 and R152a as low GWP refrigerants could reduce the size and installation cost of major parts of the heat pump system.
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Secondary Loop System, Electric Vehicle, Heat Pump, R290 Refrigerant, R152a Refrigerant
