인버터 주파수 제어에 따른 CO2용 수냉식 열펌프의 성능 특성

Abstract

본 논문은 압축기 인버터 주파수 제어에 따른 CO2용 수냉식 열펌프의 성능 특성에 대해서 실험적으로 조사하였다. 실험장치는 압축기, 가스냉각기, 팽창밸브, 증발기, 내부 열교환기, 수액기로 구성된다. 실험장치에 사용된 모든 열교환기는 동관으로 제작된 이중관식 대향류형이다. 가스냉각기와 증발기는 2.4 m인 소시험부 6개와 4개로 각각 구성된다. 실험결과를 요약하면, 우선 증발기와 가스냉각기의 입구온도와 냉매유량이 일정한 조건하에서 압축기 인버터 주파수가 증가할수록 압축비와 토출압력이 증가한다. 또한 인버터 주파수가 증가할수록 난방능력과 압축일량은 증가하는 반면 성능계수는 감소한다. 그리고 증발기 입구 2차유체의 온도가 <TEX>$15^{\circ}C$</TEX>에서 <TEX>$25^{\circ}C$</TEX>로 증가함에 따라 압축비와 압축일량은 감소하지만 질량유량, 난방능력, 성능계수는 증가한다. 위의 이러한 경향은 종래의 프레온계 냉매 시스템의 성능 변화와 유사하다. The performance characteristics of water-chilling heat pump using CO2 for the control of inverter frequency was investigated experimentally. An experimental apparatus is consisted of a compressor, a gas cooler, an expansion valve, an evaporator and a liquid receiver. All heat exchangers used in the test rig are counter flow type heat exchangers with concentric dual tubes, which are made of copper. The gas cooler and the evaporator consist of 6 and 4 straight sections respectively arranged in parallel, each has 2.4m length. The experimental results summarize as the following: for constant inlet temperature of evaporator and gas cooler, as mass flow rate, compression ratio and discharge pressure increases with the inverter frequency. And heating capacity and compressor work increases, but coefficient of performance(COP) decreases with the inverter frequency of compressor. As inlet temperature of secondary fluid in the evaporator increases from <TEX>$15^{\circ}C$</TEX> to <TEX>$25^{\circ}C$</TEX>, compression ratio and compressor work decreases, but mass flow rate, heating capacity and COP increases with the inverter frequency of compressor. The above tendency is similar with performance variation with respect to the variation of inverter frequency in the conventional vapor compression refrigeration cycle.