강화폴리에스테르튜브(XL 튜브)에 진동형 히트 파이프를 결합강화폴리에한 고성능 난방 패널의 성능에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 전자기기의 냉각이나 폐열 회수 등에 이용되어온 진동형 히트파이프를 우리 나라 고유의 난방방식인 바닥 난방에 적용하였고 , 지금까지 주로 이용되어 오고 있는 XL Pipe형 바닥 난방 방식과 그 성능을 비교하였으며 새로운 형태의 알루미늄 수배관과 강관을 이용한 진동형 히트파이프 온돌 패널의 성능 및 특성을 비교하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. (1) 기존의 히트 파이프를 이용한 바닥 난방에서는 작동액의 원활한 순환을 위해 히트 파이프에 경사를 주었지만, PHP를 이용할 경우 경사가 없이도 원활히 작동하였고, PHP는 바닥 난방에 적용되어도 우수한 열적 응답성을 나타내었다. (2) PHP를 이용한 바닥 난방의 작동유체 R-410a, 내부 봉입량 50%인 경우 가장 우수한 열전달 성능을 나타내었다. 또한 PHP 표면의 온도 분포가 고르게 나타났다. (3) PHP형 바닥 난방의 경우 강관을 이용하여 기존의 바닥 난방 방식보다 제작측면에서 절약 할 수 있으며, 패널의 온도가 40℃로 XL Pipe의 36℃보다 4℃의 온도가 높음을 알 수 있었다. (4) PHP형 바닥 난방의 경우 XL Pipe형 바닥 난방에 비해 바닥면과 실내의 온도가 25.1℃로 23.3℃ 보다 1.8℃의 온도가 높게 나타내었다. (5) 실제 주택에 바닥 난방 시스템을 적용할 경우 충분한 온열감과 쾌적한 실내 환경 조성이 가능할 것이다.

Korea which has a clear seasonal change has been using an On-dol as a residential heating device since B.C 400. On-dol is a traditional floor-heating device in Korea. It doesn’t require any extra heat dissipation equipment, make any noise or dust, and is very simple. This heating system has rapidly been evolving. Because of the developments in construction in Korea, the progress of On-dol technologies have been concurrent. However, there are some problems which are difficult such as field supervision, winter construction, and maintenance. Also there is the problem of pressure drop according to hot water pipe length. To improve these problems, many studies have been implemented, but further research needs to be carried out in this area. The performance of under-floor heating system using pulsating heat pipe(PHP) has been investigated. Three types test of heating system were conducted : The first one was the test of the PHP was evacuated and then filled with 30%, 40% and 50% of the total volume with the working fluid. The working fluids are R-134a, R-22 and R-410a. The second one was the test of XL Pipe type and PHP type On-dol panel which were applied to the model house. The experimental results of the first test are as follows : The PHP was charged 50% showed better performance than PHP which were charged 30%, 40% on the under-floor heating system. The experimental results of the second test are as follows : PHP type On-dol panel was reached rapidly to 35℃ of floor temperature than XL Pipe type, but the temperature was dropped rapidly than XL Pipe type. PHP type On-dol panel showed smaller flow rate than those of XL Pipe type.