전기히터식, 공기열원 및 지열원 열펌프식 농산물 열풍건조기의 사이클 해석에 의한 성능 비교 (Performance Comparison of Electric Heater, Air Source and Geothermal Source Heat Pump type Agricultural Hot Air Dryer with Cycle Analysis)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 32권 / 3호 / 135 ~ 145페이지
· 저자명 : 양원석, 김영일, 박승태

초록

본 연구에서는 실험데이터를 사용한 사이클 해석으로 전기히터식, 공기열원 및 지열원 열펌프 건조기 성능을 건조기 성능계수와 소비전력을 산출하여 비교하였으며 그 결과는 다음과 같다.
(1) 건조 열량은 외기온도가 가장 높은 7월에 2.80 kW로 가장 낮고 외기온도가 가장 낮은 12월에 2.96 kW로 가장 높았는데, 이는 시료의 초기온도가 외기온도의 영향을 받기 때문이다.
(2) 전기히터 열풍건조기 COP는 외기온도에 영향을 받지 않으므로 0.91로 연중 일정하게 나타났다. 반면 소비전력은 외기온도의 변화에 따라 월별 건조열량이 달라지므로 건조열량이 가장 많은 1월이 3.68 kW, 외기온도가 높아 건조열량 가장 적은 7월이 3.51 kW로 나타났다.
(3) 공기열원 열펌프 열풍건조기는 외기온도가 가장 낮은 1월과 12월은 COP가 1.32, 소비전력은 2.23 kW, 외기온도가 가장 높은 7월은 COP가 1.68, 소비전력이 1.67 kW로 나타났다.
(4) 지열원 열펌프 열풍건조기의 지중온도가 가장 낮은 4월에 COP가 1.64, 소비전력은 1.76 kW, 지중온도가 가장 높은 10월에 COP는 1.84, 소비전력은 1.54 kW로 나타났다.
(5) 전기히터 열풍건조기에 비해 공기열원 열펌프 열풍건조기의 COP는 45.0~84.6%, 지열원 열펌프 열풍건조기는 80.2~102.2% 높게 나타났다. 전기히터 열풍건조기에 비해 공기열원 열펌프 열풍건조기는 에너지 성능이 1.5~1.8배, 지열원 열펌프 열풍건조기는 1.8~2.0배 높은 것을 알 수 있었다. 한편 공기열원 열펌프 열풍 건조기에 비해 지열원 열펌프 열풍건조기의 COP는 9.5~24.2% 높게 나타나 지열원 열펌프 열풍건조기의 성능이 1.1~1.2배 높은 것을 알 수 있었다.
(6) 전기히터 열풍건조기에 비해 공기열원 열펌프 열풍건조기의 소비전력은 35.0~52.4%, 지열원 열펌프 열풍 건조기는 52.2~56.1% 낮았다. 한편 공기열원 열펌프 열풍건조기에 비해 지열원 열펌프 열풍건조기는 7.8~ 21.1% 낮았다.

영어초록

Agricultural hot air dryers, mostly electric type, require a significant amount of electrical energy to remove internal moisture from agricultural products. Air or geothermal source heat pump type dryers which absorb heat from the air or ground generate heat with the condenser of a heat pump system which results in less energy consumption compared to the electric heater type. In this study, cycle analysis is conducted to compare energy consumption and COP of three types of hot air dryers. Measured data of our previous experimental study were provided as input for the cycle analysis. For this study, 100 kg of red pepper was selected for the sample to be dried and Seoul weather data for 2017 was used for outdoor air conditions. During water season, the COP of electric, air source, and geothermal source are 0.91, 1.32, and 1.64, respectively. Thus in winter, the COP of air source and geothermal source are better than the electric type by 45.1% and 80.2%, respectively. During summer season, the COP of electric, air source, and geothermal source are 0.91, 1.68, and 1.84, respectively. Thus in summer, the COP of air source and geothermal source are better than the electric type by 84.6% and 102.2%, respectively.

참고자료

· 없음