일반 열펌프와 냉매가열방식 열펌프를 동시에 구동하여 복합구동방식의 열펌프시스 템의 성능특성을 고찰하였다. 실험조건은 실내기 및 실외기에 공급되는 유체온도는 각 각 25℃와 7℃로 고정하였으며, 냉매가열기에 공급되는 가스유량은 2±0.01 ℓ/min로 하 였다. 이때 압축기의 운전주파수는 정격운전 속도인 60 Hz에서 구동비는 전체시스템을 순환하는 냉매중에서 실외열교환기를 통과하지 않고 냉매가열기를 통과하는 냉매 비율 이 80%, 냉매가열기를 통과하지 않고 실외열교환기를 통과하는 냉매 비율은 20%로 제 어하기 위하여 냉매가열기 측에 설치된 전자팽창밸브의 개도는 84 step이고, 실외기 측 에 설치된 전자팽창밸브의 개도를 36 step으로 전체 사이클의 관점에서 냉매의 팽창밸 브의 개도는 120 step으로 고정하고 성능실험을 수행하였다. 실험결과는 Table 3-5와 같다.
Fig. 3-29는 복합구동방식 열펌프의 사이클 상태를 나타내는 압력-엔탈피선도이다.
압축기의 운전주파수가 증가할수록 압축기의 입구압력은 감소한다. 이때 두개의 팽창밸 브의 개도가 다르기 때문에 각각의 팽창밸브에서의 압력강하가 다르므로 실외기는 두 개의 사이클로 나뉘어 지며, 압축기 입구에서 하나의 압력으로 수렴하여 압축기에 유입 된다. Fig. 3-29는 이러한 사이클을 잘 표현하고 있다.
Fig. 3-30과 Fig. 3-31은 열펌프시스템의 난방능력과 COP를 나타내고 있다. COP와 난방능력은 냉매가열방식만을 이용할 경우와 거의 비슷한 경향을 나타내고 있으며, 이 때 냉매가열기의 영향의 실외기에서 공급된 열량보다 매우 크기 때문임을 알 수 있다.
복합구동 열펌프시스템에서 일반 열펌프와 냉매가열식 열펌프시스템의 실외기 사용 율에 따른 시스템의 성능특성을 고찰하고자 팽창밸브의 개도는 120 step으로 고정하고 전체 시스템을 순환하는 냉매유량 중에서 냉매가열기에 공급되는 냉매의 비율을 변경
시키기 위하여 전자팽창밸브의 개도의 조합을 변경시켰다. 전체 사이클 관점에서 본 실 험에서 냉매의 유량비율을 조절은 냉매가열기의 팽창밸브개도를 70%, 80% 및 90%로 변경시키고 상대적으로 실외기측의 팽창밸브의 개도를 30%, 20% 및 10%의 비율로 변 경하며 압축기 정격조건인 60 Hz에서 시스템의 운전상태를 고찰하였다.
냉매의 유량분배율의 변화에 따른 열펌프시스템의 성능측정 결과는 Table 3-5의 하 단에 나타나 있으며, 시스템의 운전상태는 Fig. 3-32에 나타낸 압력-엔탈피선도와 같 다. 유량분배율에 따라서 열펌프시스템의 응축압력의 증가 및 증발압력 저하는 50 kPa 미만이며, Fig. 3-33에 나타낸바와 같이 냉매가열기의 유량분배율이 증가할수록 압축기 입구의 과열도가 감소하는 것을 알 수 있다.
Fig. 3-34에 나타낸 바와 같이 난방능력은 냉매가열기로의 유량분배율이 70%일 때 보다 90%일 때가 열펌프시스템의 냉매유량의 증가로 인하여 성능이 약 10%정도 높게 나타났다. 이때의 시스템의 COP는 Fig. 3-35와 같으며 유량분배율이 증가할수록 COP 는 증가하는 경향을 나타내고 있다. 이것은 주로 유량분배율의 증가로 인하여 냉매가열 기에서 냉매가 받아들이는 열량이 증가하는 것에 기인한 것이다.
Secondary fluid
temperature (indoor) 25℃
Secondary fluid
temperature (outdoor) 7℃
Gas flow rate 2 ℓ/min
Frequency (Hz) 40 60 80
Capacity (kW) 3.24 3.51 3.86
Power input (W) 424.4 737.5 1037
COP 1.0 1.0 1.0
Driving ratio (%) 70% 80% 90%
Capacity (kW) 3.45 3.51 3.81
Power input (W) 722.1 737.5 765.0
COP 0.9 1.0 1.0
Table 3-5 Heating capacity, power input, and COP variation with frequencies
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 Indoor temperature 25 oC
Outdoor temperature 7 oC Gas flow rate 2 L/min
Indoor temperature 25 (oC) Outdoor temperature 7 (oC) Gas flow rate 2 L/min EEV 120 step
Fig. 3-30 Capacity variation with compressor frequency
40 60 80
Indoor temperature 25 (oC) Outdoor temperature 7 (oC) Gas flow rate 2 L/min EEV 120 step
COP
Compressor frequency (Hz)
Fig. 3-31 COP variation with compressor frequency
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 100
1000
Gas flow rate 2 L/min Outdoor temperature 7 oC Indoor temperature 25 oC
Pressure (kPa)
70 80 90
Outdoor temperature 7 (oC) Indoor temperature 25 (oC) Compressor 60 Hz
Outdoor temperature 7 (oC) Indoor temperature 25 (oC) Compressor 60 Hz