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지하수열원 히트펌프 시스템을 활용한 열배관망 밸런스 운전에 관한 연구

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Alternative Title
A Study on Balanced Operation of Heat Distribution Network Utilizing Ground Source Heat Pump System
Abstract
Today's world witnesses a pressing rise in global energy and environmental concerns, prompting a focused approach toward achieving Net Zero emissions as a viable solution. This pursuit aims to minimize carbon dioxide emissions from human activities, striving for an ultimate emission level of zero.
This study emphasizes the significance of thermal energy in this quest for carbon neutrality. Presently, thermal energy constitutes over half of final energy consumption and contributes substantially to greenhouse gas emissions. As a result, there's growing interest in thermal networks as efficient systems using renewable energy sources to provide heat and generate power.
Specifically, this research concentrates on an underground thermal network utilizing a ground-source heat pump system. This innovative system efficiently transfers heat among various buildings or facilities, enhancing energy efficiency while remaining environmentally friendly and economically viable.
The study focuses on three primary objectives: Firstly, it calculates heating demands at empirical sites from 2013 to 2022, designing site-specific balanced operation controls that demonstrated minimal dispersion and standard deviation concerning target temperature versus power consumption.
Secondly, through exergy analysis, it determines the optimal setting temperature for the heat pump's thermal storage unit to maximize its performance.
Lastly, a comparative analysis between energy consumption and greenhouse gas emissions from a fuel oil boiler versus a ground-source heat pump showed a significant 48.4% reduction in emissions when using a ground-source heat pump.
These findings propose efficient control methods for diverse sites sharing a single heat source, paving the way towards achieving carbon neutrality. Additionally, the study explores potential applications of decentralized energy and the establishment of thermal energy trading business models within diverse energy systems.
Author(s)
오소빈
Issued Date
2024
Awarded Date
2024-02
Type
Dissertation
URI
https://dcoll.jejunu.ac.kr/common/orgView/000000011851
Alternative Author(s)
Oh So bin
Affiliation
제주대학교 대학원
Department
대학원 에너지응용시스템학부
Advisor
박윤철
Table Of Contents
Ⅰ. 서 론 1
1.1 연구의 배경 1
1.2 연구동향 2
Ⅱ. 지하수열 히트펌프기반 열배관망 운전 개요 4
2.1 지열(지하수열) 4
2.1.1 지열 개요 4
2.1.2 지열 이용방법 5
2.2 지하수열 히트펌프 시스템 6
2.2.1 지열 히트펌프 시스템 6
2.3 열배관망 운전 개요 8
Ⅲ. 지하수열 히트펌프기반 열배관망 설계를 위한 난방부하 설계 10
3.1 실증사이트 선정 및 재배작물 개요 10
3.1.1 실증사이트 선정 10
3.1.2 재배작물 개요 12
3.2 실증사이트별 설비용량 및 난방부하량 설계 13
3.2.1 실증사이트별 설비용량 설계 13
3.2.2 실증사이트별 난방부하량 설계 19
Ⅳ. 열배관망 구축에 따른 밸런스 운전 로직 개발 24
4.1 지하수열 히트펌프 열배관망 설비 구축 24
4.1.1 열교환기 및 히트펌프 기계실 30
4.1.2 제어모듈 및 분전반 34
4.1.3 실시간 IoT 모니터링 시스템 ·35
4.2 실증사이트별 수집 데이터 분석 37
4.2.1 실증사이트별 일평균 온‧습도 비교 37
4.2.2 실증사이트별 일평균 토양 온‧습도 비교 39
4.3 재배작물 별 스케쥴링 모듈 설계 41
4.4 수요처간 열배관망을 통한 밸런스 운전 로직 설계 43
Ⅴ. 밸런스 운전 설계에 따른 열배관망 실증 연구 47
5.1 수요처의 밸런스 운전에 따른 실험 47
5.2 엑서지 흐름 분석을 통한 이송 열손실 연구 24
5.2.1 열원-히트펌프 열손실 분석 54
5.2.2 실증사이트별 열 손실률 분석 56
5.3 에너지 사용량 및 온실가스 배출량 연구 61
Ⅵ. 결 론 63
참 고 문 헌 64
Degree
Master
Publisher
제주대학교 대학원
Citation
오소빈. (2024). 지하수열원 히트펌프 시스템을 활용한 열배관망 밸런스 운전에 관한 연구.
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Faculty of Applied Energy System > Mechanical Enginering
Authorize & License
  • AuthorizeOpen
  • Embargo2024-02-12
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