전자식과 온도식 팽창밸브를 적용한 히트펌프의 증발기 열원수 온도 변화에 따른 성능 비교
Performance comparison of heat pump with electronic and thermostatic expansion valve according to temperature variation of evaporator heat source
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초록
히트펌프는 낮은 열원에서 높은 열원으로 열을 옮기는 장치이다. 최근에는 히트펌프의 효율을 높이기 위하여 응답 속도가 우수한 전자식 팽창밸브가 사용되고 있다. 현재 전자식 팽창밸브 및 히트펌프에 관한 연구는 많이 있지만 각각의 상세한 데이터 분석은 많이 존재하지 않는다. 따라서 본 연구에서는 전자식과 온도식 팽창밸브를 적용한 히트펌프의 성능 특성을 비교하고자 한다. 실험 장치는 압축기, 사방밸브, 응축기, 체크밸브, 수액기, 팽창밸브, 증발기와 기액 분리기로 구성되었다. 실험은 증발기 열원수 온도에 따라서 증발 압력, 응축 압력, 질량 유량, 냉각 용량, 압축기 소비 전력, COP에 대하여 진행하였다. 히트펌프에서 증발기 열원수 온도의 변화는 시스템의 냉방 능력 및 COP에 영향을 주는 것을 확인하였다. 이에 따라 증발기 열원수 온도를 조절하는 것은 에너지 절약에 도움이 된다. 그리고 온도식 팽창밸브의 경우 전자식 팽창밸브에 비해 부하 변동 시, 냉방능력, COP가 낮음을 확인하였다. 온도식 팽창밸브가 적용된 히트펌프는 스프링 압력을 조절하는 것이 시스템 성능 향상에 도움이 될 것이라 생각된다.
Abstract
A heat pump is a device that raises heat from a low heat source to a high heat source. Recently, electronic expansion valve with a high response is applied to increase the efficiency of heat pump. There are many researches related to the electronic expansion valve and the heat pump, but the detailed data analysis on each influence is insufficient. Therefore, this study compares the performance characteristics of heat pump with electronic and thermostatic expansion valve. The device consists of compressor, four-way valve, plate type condenser, check valve, receiver, expansion valve, plate type evaporator and separator. Experiments were carried out on evaporating pressure, condensing pressure, mass flow rate, cooling capacity, compressor power consumption and COP according to evaporator heat source temperature. It has been found that the change of the evaporator heat source temperature in the heat pump affects the cooling capacity and COP of the system. Accordingly, adjusting the temperature of the evaporator heat source water helps to save energy. In the case of the thermostatic expansion valve, it was confirmed that the cooling capacity and the COP were low when the load was changed as compared with the electronic expansion valve. It is thought that adjusting the spring pressure of thermostatic expansion valve in the heat pump will help improve system performance.
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