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영어

Surface Water Heat Pump System(SWHPS) is a cheap and energy efficient heat recovery system compared to Geothermal Heat Exchanger(GHE) in HVAC system. The heat transmission coefficient of Surface Water Heat Exchanger(SWHE) impacts on COP, EER in SWHPS, but the existing SWHE made of HDPE tube has a problem with the low conductivity(k; 0.3~0.4W/mK). In this experimental work, a new concept of SWHE was developed. The purpose was to increase heat transmission coefficient of SWHE by winding 2.25φ spiral copper coil with 4mm pitch to the grooved HDPE tube 16A(length 18.2m). This tube has two advantages; the first is the same durability as existing HDPE tube, and the second is higher conductivity that was introduced by winding copper wire(k; 386W/mK) to HDPE pipe. The comparison experiments were conducted on two samples in the same condition baths, one with reference sample(only with HDPE pipe) and the other with the winded copper coil. The experimental results presented that the cooling range of new SWHE system(cooling range was 3.8℃) was approximately 0.5℃ higher than the reference HDPE tube system(cooling range was 3.3℃) when experiments were conducted at the 19~23℃ water baths. According to the results, it was found that further experimental works are necessary in the real condition in order for the successful application of the new SWHE system.

한국어

신재생 에너지원에 있어서, 수열원히트펌프시스템(SWHPS)는 효율적인 에너지 시스템이며 공기조화용 지열히트펌프보다 건설비용이 싼 장점이 있다. 수열원 히트펌프용 수중 열교환기 배관의 열관류율은 COP, EER에 큰 영향을 미치지만 이는 열전도도가 낮은 HDPE 배관(k; 0.3~0.4W/mK)을 사용하고 있다. 우리 연구팀은 이의 열관류 성능 증대를 위하여 기존 PE 배관에 동선을 감는 새로운 열교환기용 배관을 제안하였다. 제안된 샘플 배관은 16A HDPE 배관 18.2m에 반원형의 홈을 내고 D2.25 동선을 피치 4mm 간격으로 감은 것이다. 이 샘플 배관은 두 가지 장점이 있는데, 하나는 기존의 HDPE 배관의 내구성을 그대로 유지하는 것이며, 다른 하나는 높은 열전도도의 동(k; 386W/mK)에 의한 열관류성능의 개선이다. 연구팀은 기존의 배관과 제안 배관의 열교환 성능을 실험적으로 비교하였다. 실험에서 나타난 바에 따르면, 기존의 배관에서 냉각수 입출구 온도차는 3.3℃, 제안 배관의 온도차는 3.8℃로 나타났으며, 개선 전, 후 배관의 냉각수 출구 온도차는 0.5℃로 나타났다. 이 때 수조의 온도는 19~23℃ 이었다. 향후 본 연구의 개선 효과를 더 검증하기 위하여 실대 실험 등이 필요하다.