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태양열 이용 냉난방 공조시스템 중 평판형 집열기의 동계 상부 열손실 해석
김보철(B.C.Kim),최광환(K.H.Choi),금종수(J.S.Kum),김종렬(J.R.Kim) 한국태양에너지학회 1998 한국태양에너지학회 논문집 Vol.18 No.3
태양열 집열기의 열손실은 크게 3가지 즉 상부 열손실, 하부 열손실, 측부 열손실로 대별되나 단열이 양호한 집열기에서는 일반적으로 측면으로의 열손실은 무시한다. 측부 열손실을 제외한 두 열손실 중에서도 상부 열손실은 집열기의 대부분의 열손실을 차지하는 지배적인 요소이다. 따라서 태양열 집열기의 집열 성능을 정확하게 파악하기 위해서는 상부 열손실 계수를 정확하게 계산할 필요가 있다.<br/> 본 연구에서 사용한 평판형 태양열 집열기(재생기)는 하계에는 제습 및 냉방을 행하고 동계에는 난방을 행하는 전천후 집열판으로 제작되었다. 따라서 장치의 전환없이 겨울에 난방용으로 사용하였을 경우의 집열 성능을 파악하기 위하여 옥외에서 실험을 하였다.<br/> 동계 기간 실험을 통하여 본 집열기의 상부 열손실 계수는 약 3~4.5W/m²℃임을 알 수 있었다. 그리고 집열 표면에 선택흡수막을 입혀서 난방용으로 사용하면 주위와의 복사 열손실을 크게 줄일 수 있기 때문에 본 집열기의 집열 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다. There are mainly 3 heat losses from solar collector; top, bottom, and edge heat loss. Usually edge heat loss is small so that could be neglected.<br/> Of the total thermal losses occurring in a flat plate solar collector, top loss heat losses are dominant. Therefore it is necessary to calculate the top loss coefficient accurately in order to find out performance of solar collector.<br/> The flat plate solar collector (regenerator in summer) used in this study was made for year-round air conditioning.<br/> In order to find out collector efficiency for heating in winter without a system change, outdoor experiment was done.<br/> The top loss coefficient of this collector was about 3 to 4.5W/m²℃. Futhermore use of selective coating in trickling surface can improve a performance of flat plate solar collector.
태양열 이용 냉난방 공조시스템중 재생기의 최적 재생면 구조에 관한 연구
김보철(B.C.Kim),최광환(K.H.Choi),금종수(J.S.Kum) 한국태양에너지학회 1998 한국태양에너지학회 논문집 Vol.18 No.3
본 연구는 태양열을 이용한 냉난방 공조시스템 개발 중 작동매체인 저농도의 염화리튬(lithum chloride) 용액을 고농도로 변환시키는 재생기의 최적 재생면을 파악하는 데 그 목적이 있다.<br/> 염화리튬 용액은 점성이 강하기 때문에 재생기의 상부로부터 하부로 유하될 때 편류(Channeling)현상을 발생하게 된다. 이 편류현상은 재생기에서의 열 및 물질전달을 방해하여 재생량을 감소시킨다.<br/> 결국 재생기의 성능, 나아가서는 태양열 이용 냉난방 공조시스템 전체의 성능이 염화리튬용액을 얼마나 균일하게 유하할 수 있는 가에 달렸다고 해도 과언은 아니다.<br/> 따라서 본 연구에서는 재생면의 다양한 형태와 구조를 고안해서 실제로 재생면을 제작하여 재생면의 최적 구조를 구명하였다. 실험을 위하여 가로 50cm, 세로 50cm 크기인 간이 재생기를 직접 제작하여 항온항습실에서 실험을 행하였다. 그 결과 평판 위에 높이 4.5mm, 폭 10mm의 계단형 구조를 갖는 재생면에서 최대의 재생량을 얻을 수 있었다. The high viscosity of a LiCl(lithium chloride) solution as an absorbent in a solar energy regenerator causes a channeling phenomenon on the solar powered absorber plate surface when the solution is trickling down for regenerating itself. As this channeling phenomenon affects badly the heat and mass transfer, it is pertinent that this phenomenon be studied.<br/> Since regenerating performance of the solar energy regenerator depends on how the solution uniformly flows on the plate surface, an experiment on the structure of the plate surface for a model regenerator was conducted. Various shapes and structures of the plat surface down which the LiCl solution trickled were tested, and it was found that a tiered surface showed the highest water evaporation rate leaving more potential energy concentrating LiCl on the plate. It was also observed that the water evaporation rate depended largely on the pitch and height of the disturbing rods. In addition, the wider the contact area is and the longer the solution's flow time, the better the solar energy regenerator's performance.