공동주택 적용을 위한 액체식 제습 중앙공조시스템의 여름철 현장성능 실증연구 = Field Study of a Liquid-Desiccant Central Air-Conditioning System for an Apartment Building

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As an alternative to a conventional vapor compression cooling system, a liquid-desiccant central air-conditioning system controlling air temperature and humidity independently, was installed in an apartment building testbed located in Yongin, South Korea. Indoor and supply air conditions of each room were compared, and indoor thermal comfort and energy performance were evaluated under hot and humid weather to verify applicability as a central air-conditioning system for an apartment building. The proposed system can achieve high thermal comfort satisfaction in all rooms, in terms of indoor temperature and humidity distribution and indoor air velocity, when operating for 45 h under the hot and humid weather in summer. The seasonal energy efficiency ratio was estimated to be 1.91, which will increase to 3.40 via the optimization of duct work and the use of energy-efficient fans. Based on the field test results, it can be concluded that the proposed liquid-desiccant system is highly applicable as a central air-conditioning system for multizone apartment buildings.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 공동주택 multi-zone 적용을 위한 액체식 제습 중앙공조시스템을 제안하고 공동주택 테스트베드에 설치하였다. 각 실 별 실내 공기 및 급기 온습도 분포를 비교하고 실내 열 쾌적성 및 에너지 성능을 평가하여 공동주택 중앙공조시스템으로써 액체식 제습시스템의 적용가능성을 실증하였다. 여름철 고온다습한 기후에서 시스템의 제습냉방 운전 시 모든 실의 실내 온습도 분포가 전체 실험 기간 내내 항상 열 쾌적 구간을 만족하였으며, 따라서 제안 시스템의 중앙공조시스템으로써 적용가능성이 충분한 것으로 나타났다. 이는 제안 시스템이 외기 온습도 변화에 따른 실내 현열 및 잠열 부하 변동에 적절히 대응하여 모든 실에서 제습과 냉방을 독립적으로 충분히 제공할 수 있기 때문인 것으로 사료된다. 또한, PMV가 항상 쾌적 범위를 만족하여 실내 기류 역시 열 쾌적하게 형성된 것으로 나타났다. 압축기 에너지 소비량만 고려했을 때 SEER은 3.40로 계산된 반면, 총 운전 에너지 소비량을 고려했을 때 SEER은 1.91로 계산되어 시스템의 덕트 유로 최적화 및 고효율 팬 사용이 개선된다면 높은 에너지 성능을 확보할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 추후 댐퍼 제어 및 팬 송풍 능력 향상을 통해 각 실의 목표 급기 풍량을 달성하고 덕트 단열 최적화 및 부속품 규격화를 통해 급기 온도를 정밀히 제어할 경우 각 실의 부하 변동 대응 능력이 개선되어 중앙공조시스템으로써 적용성이 더욱 향상될 것으로 여겨진다.

참고문헌 (Reference)

1 Fang, X., "Using EnergyPlus to Perform Dehumidification Analysis on Building America Homes" 17 (17): 268-283, 2011

2 Liu, X., "Temperature and Humidity Independent Control(THIC)of Air-conditioning System" Springer 2014

3 Zaki, O. M., "Separate Sensible and Latent Cooling Technologies: A Comprehensive Review" 256 : 115380-, 2022

4 Guan, B., "Performance of a Temperature and Humidity Independent Control Air-conditioning System Based on Liquid Desiccant for Industrial Environments" 214 : 109869-, 2020

5 Zhao, K., "Performance of Temperature and Humidity Independent Control Air-conditioning System in an Office Building" 43 (43): 1895-1903, 2011

6 Kozubal, E., "Low-flow Liquid Desiccant Air-conditioning : Demonstrated Performance and Cost Implications" NREL 2014

7 Lee, J. H., "Hybrid Heat-pump-driven Liquid-desiccant System: Experimental Performance Analysis for Residential Air-conditioning Applications" 195 : 117236-, 2021

8 Woods, J., "Humidity’s Impact on Greenhouse Gas Emissions from Air Conditioning" 6 (6): 726-741, 2022

9 Tartarini, F., "CBE Thermal Comfort Tool: Online Tool for Thermal Comfort Calculations and Visualizations" 12 : 100563-, 2020

10 "ASHRAE Standard 55, 2020, Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy"

11 Gurubalan, A., "A Comprehensive Review of Liquid Desiccant Air Conditioning System" 254 : 113673-, 2019