간, 집열기 효율 그리고 집열량은 감소하는 모습을 나타낸다. 여기서 열펌프 작동 온도의 상승은 축열탱크 내에 저장된 유체의 온도가 높아짐을 의미한다. 축열탱크 의 온도가 상승함에 따라 집열기로 공급되는 열매체의 온도가 상승하는데 이는 집 열기 효율, 집열량, 집열기 작동시간에 큰 영향을 끼친다. 동일 일사량과 실외온도 하에서 집열기 입구로 들어오는 열매체의 온도 상승으로 인하여 집열기에서의 열 손실이 커지게 되고 집열기 입·출구 온도차 감소로 인하여 집열기 작동 시간 및 집열열량이 감소하게 된다. 반면 급탕부하의 경우 하루 3번 동일한 급탕부하가 발 생하였음에도 불구하고 축열탱크의 온도 상승으로 인한 높은 급탕 출수온도에 의 해 급탕 부하량이 증가함을 알 수 있다. 본 연구에서는 열펌프 작동온도가 40oC에 서 48oC로 상승하였을 때 집열기 효율은 약 7.6%, 집열량은 2.73 kWh 감소하였으 며 급탕량은 2.52 kWh 정도 상승하였다. 또한 집열기 운전시간은 열펌프 작동온도 40oC에서 최대 8.8시간으로 나타났으며 48oC로 증가하였을 때 운전시간이 17%감소 한 7.3시간으로 나타났다.
Fig. 4.6는 열펌프 작동온도 변화에 따른 실내 난방시간, 난방열량, 그리고 열펌프 작동시간을 보여주고 있다. 실내온도와 외기온도를 동일하게 시뮬레이션을 진행하 였기 때문에 열펌프 작동온도 변화에 따라 일일 난방 열량은 195 kWh 정도로 거 의 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 열펌프 작동온도가 높게 설정될수록 축열탱크내 의 유체의 온도가 설정온도와 유사하게 상승하게 되므로 실내공간으로 공급되는 난방수의 온도 또한 높아지게 된다. 따라서 동일한 난방부하량이 발생하였지만 실 내공간으로 공급되는 난방수의 온도가 높아 실내공간에서 난방을 담당하는 FCU의 작동시간이 줄어들게 된다. 열펌프 작동온도가 높아짐에 따라 축열탱크에서 유체의 높은 온도를 유지하기 위한 열펌프가 지속적으로 운전됨으로 열펌프 작동 시간이 17 시간에서 20.3 시간으로 지속적으로 증가함을 알 수 있다.
Fig.4.3 P-hdiagram ofR744cycleswith theheatpump operating temperature.
40 42 44 46 48
0 1 2 3 4
Outdoor temp. = 7 oC
Capacity / Work (kW)
COP
Heat pump operating temperature (oC)
COP
Compressor work Heating capacity
0 5 10 15
Fig.4.4 VariationsofheatingCOP,compressorwork,and heat -ingcapacitywithheatpumpoperatingtemperature.
40 42 44 46 48 0
10 30 40 50 60 70
Dailly solar radiation = 10 MJ/m2 Indoor set. temp. = 20oC Outdoor temp. = 7oC
Heat (kWh)
Time (hr) / Efficiency (%)
Heat pump operating temp. (oC)
Collector operating time Collector heat Collector efficiency Hot water heat
0 5 10 15 20 25 30 35
Fig.4.5 Variations ofcollector operating time,collector effi -ciency,collector heat,and hotwater heatwith heat pumpoperatingtemperature.
40 42 44 46 48
5 10 15 20 25 30
Dailly solar radiation = 10 MJ/m2 Indoor set. temp. = 20oC Outdoor temp. = 7oC
Heat (kWh)
Time (hr)
Heat pump operating temp. (oC)
Indoor heating time Heating heat Heat pump operating time
0 100 200 300 400 500
Fig.4.6 Variations ofindoor heating time,heating heat,and heatpump operating time with heatpump operating temperature.