온실 문헌 검토와 통합된 열 펌프

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페이지 데이터

저자	니마 아스가리
특허	CC-BY-SA-4.0
언어	영어 (en)
관련된	0개의 하위 페이지 , 3개의 페이지가 여기에 링크되어 있습니다.
영향	페이지 조회수 327회
만들어진	2023년 3월 27일 작성자: 니마 아스가리
수정됨	2023년 8월 29일 작성자: 니마 아스가리
다음으로 인용	니마 아스가리 (2023). "온실과 통합된 히트펌프 문헌 검토" . Appropedia . 2024년 6월 15일에 확인함 .
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과학 연구자들은 온실 미기후의 제어 전략에 관해 수많은 연구를 수행해 왔습니다. 구조적 특성(예: 방향, 기하학, 덮개 재료) 최적화, 다양한 최신 제어 알고리즘(예: AI 기반 제어 시스템) 적용, 수동 또는 능동 에너지 관리 시스템(예: 지열 난방/냉방 시스템) 활용을 포함한 다양한 기술 , 태양열 집열기, 저장 시스템)은 각 위치의 상황에 맞는 가장 지속 가능한 온실을 제공하기 위해 문헌에서 철저하게 평가되었습니다(Achour et al., 2021; Badji et al., 2022; Choab et al., 2019) ^{[1] [2] [3]} . 에너지 관리 분야에서는 온실의 난방/냉방 수요를 충족시키기 위한 다양한 접근 방식이 선행 연구되어 왔습니다(Choab et al., 2019) ^[3] . 특히 고위도 지역의 환경 제한과 관련하여 많은 연구자들은 태양열, 지열 에너지, 열 펌프와 같은 지속 가능한 에너지원/기술에 중점을 둡니다(Gorjian et al., 2021) ^[4] . 이 기사에서는 문헌의 다음 논문을 검토하여 온실의 난방/냉방 요구 사항을 충족하는 히트 펌프 적용에 대한 가장 중요한 연구를 살펴봅니다.

광산 공기 보조 열펌프를 이용한 온실 난방의 경제학 (S. Marsh & Singh, 1994) ^[5]

https://doi.org/10.13031/2013.28288

• 웨스트버지니아주 찰스턴에 위치한 히트펌프(출처: 비활성 심층 광산)와 백업 시스템인 천연가스 가열기로 구성된 온실 난방 시스템.
• 자본 비용을 고려하지 않으면 히트 펌프는 기존 히트 펌프에 비해 경제적 이점을 가졌습니다.
• 투자비용을 고려하면 히트펌프의 수명비용은 천연가스난방보다 높았다.
• 3 이상의 COP의 경우 하이브리드 시스템이 경제적으로 실현 가능해집니다.

온실 난방을 위한 대체 에너지원의 타당성 평가 (Garcı́a et al., 1998) ^[6]

https://doi.org/10.1006/jaer.1997.0228

• 온실 난방 시스템(기존 화석 연료 시스템과 각각 태양열 집열기, 열 펌프 및 열병합 발전 시스템으로 구성된 3가지 하이브리드 시스템) - 유럽 7개 지역의 조건에서.
• 열펌프와 열병합 발전 시스템은 남부 유럽 기후보다 북부 지역에서 더 실현 가능했습니다.
• 태양광 평판 수집기: 비용 효율적이지 않음

난방, 냉방 및 제습 응용 분야를 위한 에너지 효율적인 온실 연구 (Chou et al., 2004) ^[7]

https://doi.org/10.1016/S0306-2619(03)00157-0

30.0kW 및 37.0kW의 응축기와 증발기 용량을 갖춘 히트펌프는 온실 실내 온도를 낮에는 27°C, 밤에는 18°C로 유지하고 실내 상대습도를 약 40%로 유지하는 데 충분합니다.

이 열 펌프의 COP는 1.2-4.0 사이에서 다양했습니다.

태양열 온실 통합형 태양열 보조 지열 히트펌프 시스템에 대한 경제성 분석 (Ozgener & Hepbasli, 2005a) ^[8]

https://doi.org/10.1115/1.2126984

온실 난방을 위한 태양열 기반 지열 열 펌프 시스템의 성능에 대한 실험적 조사 (Ozgener & Hepbasli, 2005b) ^[9]

https://doi.org/10.1002/er.1049

온실 난방을 위한 태양열 기반 지열 열 펌프 시스템의 성능 분석: 실험적 연구 (Ozgener & Hepbasli, 2005c) ^[10]

https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2004.08.030

• 터키: 지열 에너지를 활용하는 최초 5개 국가 중 하나입니다.
• 지열원 히트펌프(GSHP)는 기존 분할 냉난방 시스템에 비해 투자 비용이 높습니다.
• GSHP의 이익/비용 비율은 터키의 기존 시스템보다 높습니다.
• 실험 결과: 태양열을 이용한 GSHP는 터키의 지중해 및 에게해 지역의 온실 난방에 사용될 수 있습니다.

온실 난방을 위한 히트펌프 시스템 평가 (Aye et al., 2010) ^[11]

https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2009.07.002

• 호주 멜버른에 위치한 4000m2 규모의 온실을 ^위한 공기 대 물 열 펌프 장치의 실행 가능성 .
• 이 히트펌프를 작동시키면 기존 히터의 LPG 소비량을 최대 16%까지 절약할 수 있습니다.
• 히트펌프의 단순 투자 회수 기간은 6년 미만입니다.
• 히트펌프의 온실가스 배출량은 LPG 보일러 대비 3% 더 높습니다.

온실 난방을 위한 잠열 저장을 갖춘 지열 열 펌프 시스템의 에너지 성능 분석 (Benli, 2011) ^[12]

https://doi.org/10.1016/j.enconman.2010.07.033

• GSHP와 잠열축열 시스템을 통합한 온실입니다.
• GSHP의 COP는 기존 공기열원 히트펌프(ASHP)보다 높습니다.
• 가장 추운 달에도 지온이 거의 안정되어 압축기 운전이 비교적 안정적이었다.
• 히트펌프를 온실 내부나 단열된 장소에 설치하여 소금물이 지면을 향하거나 지면으로 이동하는 과정에서 열 에너지를 잃지 않도록 하십시오.
• 보조 열원이 필요하지 않습니다.
• 히트펌프 및 전체 시스템의 COP: 각각 2.3-3.8 및 2-3.5 범위.

높은 성능계수(COP)를 갖는 히트펌프를 이용한 온실 난방 (Tong et al., 2010) ^[13]

https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2010.05.003

온실 실내 온도는 16°C이고 외부 온도는 -5~6°C 범위입니다. 시간당 평균 COP는 4.0이고 최대 값은 5.8입니다.

히트펌프로 가열된 온실의 에너지 소비 및 CO2 배출 감소 (Tong et al., 2012) ^[14]

https://doi.org/10.13031/2013.41488

• 일본 카시와(Kashiwa)에 위치한 남북 방향 단일 경간 안장 지붕 온실 2개의 난방 시스템(히트 펌프 및 등유 히터)의 성능 비교.
• 주변 온도가 -5~6°C인 경우 히트펌프를 사용하는 온실의 시간당 에너지 소비량은 약 0.22~0.56MJ/m ² 입니다 .
• 등유 히터로 가열된 온실에 대한 동일한 매개변수는 약 0.42-0.76 MJ/m ^{2 였습니다.}
• 히트펌프 시스템: 등유히터보다 1.3~2.6배 더 효율적입니다.
• 열 펌프를 사용한 온실의 시간당 CO _{2 배출량: 9.5-24 g/m} ² .
• 등유 히터로 가열된 온실에 대한 동일한 매개변수는 31-55 g/m ^{2 였습니다.}
• 히트펌프 시스템은 비용 효율적이었습니다.

중국 북부지역 온실난방을 위한 지열원 히트펌프 시스템 성능평가 (Chai et al., 2012) ^[15]

https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2011.11.002

• 중국에 위치한 중국식(G1)과 유리 다경간 온실(G2)을 기술, 경제, 환경 측면에서 분석했습니다.
• 히트펌프의 평균 COP: G1 및 G2 난방에 대해 각각 3.83 및 3.91.
• 일일 난방 비용: G1과 G2에 대해 각각 0.016 US$/m ² d 및 0.058 US$/m ^{2 d.}
• 이들 히트펌프의 전력수요를 석탄화력발전소에서 충당한다면 GSHP 운영은 G1과 G2에서 석탄화력난방 시스템에 비해 CO2 배출량을 각각 46.1%, 43.5% _{증가 시킬 것이다.}

온실 난방을 위한 다양한 재생에너지원 활용에 대한 실험적 평가 (Esen & Yuksel, 2013) ^[16]

https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2013.06.018

• 바이오가스 생산 탱크, 태양광 평판 수집기, 수평 열교환기를 갖춘 GSHP: 온실 난방용. 이 단지는 바이오매스인 가축분뇨를 근처에서 이용할 수 있어야 하는 터키 동부 및 남동부 지역에 위치할 수 있습니다.
• GSHP, 바이오가스 생산 탱크 및 이들의 조합: 각각은 독립형 온실 난방 시스템이 될 수 있습니다.
• 태양 에너지 시스템: 높은 저장 온도를 갖춘 독립형 난방 시스템이 될 수 있습니다.

온화한 기후 Elaziğ, 터키에서 온실 난방을 위한 수평 열원과 수직 열원 열 펌프 시스템 간의 성능 비교 (Benli, 2013) ^[17]

https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2012.06.005

• 계절 농산물을 수확하는 온실과 결합된 수평 및 수직 GSHP.
• 히트펌프의 COP: 수평 및 수직의 경우 각각 3.1-3.6 및 3.2-3.6.
• 전체 시스템의 COP: 수평 및 수직 시스템에 대해 각각 2.7-3.3 및 2.9-3.5.  

일본 북부 온실용 대형 시추공 지열 열펌프 성능 평가 (Li et al., 2013) ^[18]

https://doi.org/10.1016/j.energy.2013.09.009

• 일본 아카비라에 있는 12개의 산업용 온실과 결합된 GSHP.
• 히트펌프와 전체 시스템: 가열 COP는 각각 3과 2.7입니다.
• 열 펌프 및 전체 시스템: 시스템의 CO ₂ 배출량은 ASHP 및 등유 시스템보다 각각 20% 및 22% 낮았습니다.

잉여 공기 및 지하수 열에너지를 이용한 히트펌프 시스템을 이용한 온실 냉난방 (S.-H. Yang et al., 2013) ^[19]

https://doi.org/10.1016/S1881-8366(13)80016-X

• 지하수의 열에너지와 온실에서 배출되는 잉여 공기가 히트펌프 시스템의 열원이 되었습니다.
• 제어 시스템도 구현되었습니다.
• 평균 COP: 2월과 3월 각각 3.25와 2.84.

온실 냉난방을 위한 잉여공기 히트펌프 시스템의 활용 및 성능평가 (S.-H. Yang & Rhee, 2013) ^[20]

https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.12.038

• ^{한국의 100m2} 유리온실에서 히트펌프와 열에너지 저장 시스템으로 의 잉여 공기 흐름의 열에너지 . 금액: 258.3~6259.0MJ/월.
• 월평균 에너지 절약률은 1월, 2월, 3월 각각 0.63%, 10.36%, 25.72%이다.
• 실험 설정의 자본 비용에서 보존 시스템의 자본 비용을 추정합니다. 시스템이 연간 5개월 동안 작동하는 경우 시스템의 투자 회수 기간은 15.7년입니다.

온실용 히트펌프 연계 연소형 CO2 농축시스템 개발 및 평가 (S.-H. Yang et al., 2014) ^[21]

https://doi.org/10.1016/j.eaef.2013.12.005

• 온실 시비를 위한 무독성 가스를 생산하기 위한 가스 정제
• _CO2 가스 흐름 의 열에너지를 활용하여 히트펌프를 가동시키는 열회수 시스템입니다.
• 제안하는 시스템의 효과적인 동작을 위한 제어 알고리즘.
• 평균 열 회수 효율: 1월, 4월, 7월 각각 0.62, 0.87, 1.18.

온실의 지면결합형 다중 히트펌프 시스템의 온도분포 및 성능 (Choi et al., 2014) ^[22]

https://doi.org/10.1016/j.renene.2013.07.010

• GLHX(그라운드 루프 열 교환기)와 여러 히트 펌프로 구성된 그라운드 결합 다중 히트 펌프(GCHP) 시스템입니다.
• 온실 내부에 여러 대의 히트펌프 장치를 설치하면 온실 내부의 온도 변동이 최소화됩니다.
• 일부 작물에 더 많은 열적 쾌적성을 제공하여 수확량을 늘리려면 더 낮은 응축기 온도(예: 약 12°C)에서 작동할 수 있는 다중 열 펌프 장치를 개발해야 합니다.

두 가지 유형의 온실 시스템 난방을 위한 수직형 열교환기와 관련된 평판 수집기와 히트펌프 시스템의 결합 성능 (Awani et al., 2015) ^[23]

https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.06.032

튀니지의 온실과 통합된 태양광 보조 GSHP의 경우 시추 비용은 상당한 장애물이며 시추공 깊이와 상당한 관련이 있습니다.

온실 난방에 필요한 열부하 공급을 위한 태양열 집열기-지열 히트펌프 시스템 성능 최적화 (Mehrpooya et al., 2015) ^[24]

https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.03.073

• 증발기 전에 작동 유체를 예열하지 않은 최대 COP: 4.14.
• 단순 투자 회수 기간: 14년.

이란 알보르즈(Alborz) 지역의 온실 에너지 공급을 위한 지열원 열펌프의 수치모델링 및 경제성 분석 (Noorollahi et al., 2016) ^[25]

https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.05.059

• Karaj에 위치한 1000m ^{2 온실의 난방 및 냉방 장치인 GSHP.}
• 지열교환기의 길이가 길수록 히트펌프 용량은 높아집니다.
• 이란의 온실에서 GSHP를 사용하는 것은 열 펌프의 자본 비용과 전기 가격이 상대적으로 높고 천연 가스 가격이 낮기 때문에 비용 효율적이지 않습니다.

원예 온실의 결로를 방지하기 위한 효율적인 장치인 히트펌프 제습기 (Chantoiseau et al., 2016) ^[26]

https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2015.11.011

• 열 펌프는 증발기에서 온실 공기의 상대 습도를 낮추고 응축기에서 건조한 공기를 가열하여 다시 온실로 유도합니다.
• 히트펌프를 이용한 제습 시스템은 기존 환기-난방 시스템에 비해 에너지 소비량이 6~8.5배 적습니다.
• 이 시스템은 여러 주요 국가에서 기존 난방 시스템보다 비용 효율적이었습니다.

제주 온실난방용 열배수원 히트펌프 시스템의 운영 에너지 절감 가능성 (Kim et al., 2017) ^[27]

https://doi.org/10.1142/S2010132517500304

• 저온, 중온, 고온 작물을 재배하는 온실 3곳에 열회수 시스템과 히트펌프를 적용하면 기존 GSHP 대비 각각 17%, 19%, 20%의 에너지를 절약할 수 있다.

온실 난방을 위한 독립형 시스템의 태양광, 지열 열 펌프 및 수소 열 발생기의 성능 평가 (AS Anifantis, 2017) ^[28]

https://doi.org/10.3303/CET1758086

온실 난방을 위한 가스 열 펌프와 통합된 태양광 및 수소 플랜트: 수학적 연구 (Alexandros Sotirios Anifantis et al., 2018) ^[29]

https://doi.org/10.3390/su10020378

• 두 개의 PV 기반 GSHP 시스템이 온실 난방에 사용되었습니다.
• 첫 번째 시스템: PV 시스템, 전해조, 수소 저장 시스템, 연료 전지 및 GSHP; 복잡하고 효율성은 13%입니다. 온실 온도를 주변 온도보다 6~10°C 높게 높일 수 있습니다.
• 두 번째 시스템: 첫 번째 시스템과 유사하지만 연료전지에서 수소를 변환하는 대신 직접 수소 버너가 시스템에 내장되었습니다. 간단하고 효율성이 7%입니다. 주변 온도보다 온실 온도를 3~7°C 높게 높일 수 있습니다.

열 펌프가 통합된 태양열 온실 건조기에서 허브 건조에 대한 주변 조건의 영향 (Tham et al., 2017) ^[30]

https://doi.org/10.1080/07373937.2016.1271984

• 저온 열 펌프: 야간 및 흐린 날 태양열 건조기를 위한 보조 시스템입니다.
• 주변 환경에 관계없이 바람직한 건조 조건이 유지될 수 있습니다.
• 건조실의 상대습도(RH)가 10~15% 감소했습니다.
• 자바 차의 건조 속도는 최대 4배 향상되었습니다.
• O-aristatus와 C-nutans 잎의 건조 시간이 10% 단축됩니다.
• 건조 온도와 실내 RH의 일관성과 균일성이 보장되었습니다.

튀니지 북부의 유리온실 난방을 위한 히트펌프 시스템 및 태양열 집열기와 결합된 지상 열 교환기용 폐쇄 루프에 대한 수치 및 실험적 연구 (Awani et al., 2017) ^[31]

https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2017.01.030

• 튀니지의 온실 난방을 위한 태양광 평판 수집기의 지원을 받는 수평 GSHP.
• 지열 및 태양열을 이용한 열 펌프는 기존 난방 시스템에 대한 유망한 대안이었습니다.

에너지가 거의 없는 온실을 위한 하이브리드 시스템 평가 (Yildirim & Bilir, 2017) ^[32]

https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.06.068

• GSHP에 전력을 공급하고 토마토, 오이, 상추 등 다양한 작물을 재배하는 세 온실의 조명 수요를 충족하기 위해 태양광 PV 모듈을 사용하는 에너지가 거의 없는 온실입니다.
• 지붕의 비대칭 디자인으로 인해 남쪽 면의 50%가 PV 패널 배치에 사용되었습니다.
• GSHP의 계절 COP: 냉방 및 난방에 대해 각각 2.25 및 2.76.
• 여름철 태양광 PV 패널의 전기 적용 비율: 33.2-67.2%.
• 겨울철 태양광 패널의 전력 커버리지 비율은 토마토, 오이, 상추 각각 95.7%, 86.8%, 104.5%입니다.
• 토마토, 오이, 상추의 단순 투자 회수 기간은 각각 7.2년, 7.4년, 7년이었습니다.
• 온실가스 회수기간은 천연가스와 석탄발전의 경우 각각 5.7년, 2.6년이다.

온실 난방을 위한 진공관 태양열 집열기 보조 열 펌프 (Hassanien et al., 2018) ^[33]

https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2018.03.072

• 히트펌프에 공급되는 물 가열용 진공관 태양열 집열기(ETC).
• ETC의 열효율 및 투자 회수 기간: 0.49년 및 4.1년.
• 히트펌프의 COP: 4.24.
• 온수 저장조와 배관 연결부에서 상당한 양의 열 손실이 발생해 1월의 에너지 수요를 모두 충족할 수 없었습니다.

튀니지 기후에서 온실 냉각을 위해 지열 히트펌프에 연결된 원추형 바스켓 열교환기의 열 성능 (Boughanmi et al., 2015) ^[34]

https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.07.004

튀니지 북부의 온실 난방을 위한 새로운 원추형 나선형 지열 열교환기를 연결한 히트펌프 시스템의 성능 (Boughanmi et al., 2018) ^[35]

https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.06.054

• 새로운 원추형 나선형 지열교환기(CHGHE)를 히트펌프에 연결해 수평, 수직형 열교환기에 비해 사용면적과 운영비용을 절감했다.
• 이 열 펌프 시스템에는 공기 중에 매달린 열 교환기로 구성된 천장 장치가 있습니다.
• 다른 열교환기는 온실 내부 바닥 아래에 묻혔습니다.
• 결과적으로 그들은 밤에 온실에 3.6 MJ의 열을 제공할 수 있었습니다. 실내 온도는 3°C 상승하고 상대습도는 6% 감소했습니다.
• 히트펌프 및 전체 시스템의 COP: 각각 3.9 및 2.82.

폴란드 기후 조건에서 온실 난방을 위한 히트펌프 사용 가능성 분석 - 사례 연구 (Nemś et al., 2018) ^[36]

https://doi.org/10.3390/su10103483

• ASHP, GSHP 및 온실 내 기존 보일러를 폴란드 기후 조건에서 비교했습니다. 기술, 경제, 환경.
• 거의 유사한 용량을 갖는 ASHP 및 GSHP에 대한 COP: 각각 2.59-4 및 5.53-5.83.
• GSHP, ASHP 및 보일러의 투자 비용: 각각 €34/m ² , €12/m ² 및 €7.4/m ^{2 .}
• GSHP와 ASHP의 현재 전기 비용은 각각 연간 €385.60 및 연간 €678.64입니다.
• GSHP와 ASHP의 투자 회수 기간은 각각 18년과 5.5년입니다.
• GSHP 및 기존 보일러를 운영하여 얻은 연간 이익: 62%.
• ASHP 운영으로 얻은 연간 이익: 32%.

온실 농업용 지하공기를 이용한 공랭식 히트펌프의 난방성능 분석 (Lim et al., 2020) ^[37]

https://doi.org/10.3390/en13153863

• 한국에 위치한 온실을 가열하는 물 대 물 히트 펌프의 열원으로 지하 공기를 활용합니다. 지하 공기는 습도가 높고 온도가 낮기 때문에 직접 이용할 수 없습니다.
• 지하 공기에 의해 물을 가열하도록 설계된 특수 보조 열교환기입니다.
• 제안된 히트펌프의 COP: 34.9-44.2kW ​​난방을 제공하기 위한 2.1-2.7.
• 이 시스템은 기존 히터에 부과되는 총 난방 비용의 75%를 절감했습니다.
• 폐쇄 루프 버전의 COP는 50% 더 작았습니다.

석탄 보일러 기반과 지하수-열펌프 기반 냉난방 솔루션의 열경제적 비교 – 중국 후베이성 ​​온실 사례 연구 (Luo et al., 2020) ^[38]

https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2020.110214

• 온실 난방 및 냉방을 위해 기존 보일러 히터를 GSHP로 교체합니다.
• 여름에는 히트펌프가 에어컨 역할도 하기 때문에 보일러보다 히트펌프가 더 나은 선택이다.
• GSHP의 자본 및 운영 비용: 석탄 연소 보일러보다 높습니다.
• GSHP의 평균 에너지 가격(AEP)은 10년 동안 인하됩니다. 대조적으로, 보일러의 AEP는 증가될 것입니다.

반태양열 온실 난방을 위한 태양열 보조 열펌프(SAHP) 시스템의 실험적 분석 (Hematian et al., 2021) ^[39]

https://doi.org/10.1080/15567036.2019.1663308

• 이란 북서부 타브리즈에 위치한 온실 난방용 SAHP에 대한 실험적 연구입니다.
• 일사량과 주변 온도가 증가하고 탱크 온도와 압축기 속도가 감소하면 히트펌프의 COP가 향상됩니다.
• 풍속이 증가하면 시스템의 열 성능이 향상되고 수집기 효율이 감소합니다. 그러나 시스템 성능에 미치는 영향은 다른 요소의 영향에 비해 크지 않습니다.

튀니지 온실 난방용 태양열 열펌프 성능 비교 분석 (Agrebi et al., 2021) ^[40]

https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2021.06.004

• 태양열 열 펌프는 튀니지의 벤치 규모 온실을 가열하고 있었습니다.
• 히트펌프의 COP는 증발기 출구의 수온과 직접적인 관련이 있었습니다.
• 평판 컬렉터는 히트펌프의 수명을 연장하고 전기 에너지 소비를 18% 감소시키는 데 도움이 됩니다.

지중해 기후에서 지속 가능한 온실 재배를 위한 에너지 절약 전략 – 사례 연구 (Ouazzani Chahidi et al., 2021) ^[41]

https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.116156

• 지붕의 반투명 PV 패널, 수동 냉각 시스템(자연 환기 및 차광 시스템) 및 GSHP는 이탈리아 온실의 에너지 절약 잠재력 관점에서 연구되었습니다.
• EnergyPlus 구현: 작동 가능한 창문을 통해 온실 냉각에 필요한 에너지 소비를 16% 절약할 수 있습니다.
• 히트펌프는 가스보일러, 냉동기에 비해 1차에너지를 21% 절감할 수 있다.
• 반투명 PV 패널은 연간 전기 수요와 연간 에어컨 전기 수요의 각각 16%와 44%를 공급했습니다.

온실 냉난방을 위한 지열원 열펌프 시스템에 대한 실험적 조사 (Harjunowibowo et al., 2021) ^[42]

https://doi.org/10.1093/ijlct/ctab052

• 수평 튜브와 통합된 24개의 단일 수직형 열교환기로 구성된 새로운 시추공 토양 기반 열 에너지 저장 장치: 여름철과 전환기 계절에 생산된 열을 저장합니다. 겨울에는 보조 난방원으로 사용됩니다.
• 단열 폼: 지상 열 교환기의 열 손실을 최대한 줄입니다.
• ^{PV 패널은 영국에 위치한 46.94m2 규모} 의 온실 벽에 설치되었습니다 .
• GSHP에 전력을 공급하기 위해 반투명 PV 패널이 지붕에 장착되었습니다.
• 토양 기반 축열 및 단열 시스템은 토양-열 불균형 비율을 연간 33% 감소시켰습니다.
• 히트펌프의 가열 및 냉각 COP: 각각 1.48–2.97 및 1.20–3.45.

고속도로 인터체인지에 인접한 원예온실을 위한 지열원 히트펌프(GSHP) 시스템: 한국의 사례 연구 (Seo & Seo, 2021) ^[43]

https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110194

• 온실 난방 시스템의 핵심 구성 요소인 GSHP: 한국의 고속도로 인터체인지 및 교차로 근처 온실에 설치됩니다.
• 테스트베드의 COP: 3.4-3.6; 시뮬레이션된 COP: 3.7.
• 사전 정의된 4가지 시나리오: 1) 기름 보일러 대신 GSHP를 사용한 난방, 2) 기름 보일러 및 에어컨 장치를 교체한 GSHP를 사용한 난방 및 냉방, 3) 최대 용량으로 작동하는 GSHP를 사용한 난방 및 냉방, 4) GSHP를 사용한 난방 고정 이익 마진.
• 재정적 가치가 가장 높은 세 번째 ^{시나리오 입니다.}
• 최악의 결과를 보인 1 ^차 , 2 ^차 시나리오는 얻은 이익이 운영비를 감당하기에 충분하지 않았기 때문이다.
• 히트펌프의 자본금과 운영비의 격차는 기름보일러에 비해 컸다. 따라서 히트펌프 시스템은 기존 시스템에 비해 훨씬 더 많은 에너지를 절약할 수 있다.

온실 난방을 위한 공기 대 물 열펌프 모델 개발 및 검증 (Rasheed et al., 2021) ^[44]

https://doi.org/10.3390/en14154714

냉각 모드에서 다중 스팬 온실과 통합된 공기 대 물 열 펌프 시스템의 모델링 기반 에너지 성능 평가 및 검증 (Rasheed et al., 2022) ^[45]

https://doi.org/10.3390/agronomy12061374

• 3경간 온실의 냉각 목적을 위한 공기 대 물 열 펌프(AWHP).
• TRNSYS를 사용한 온실 열 모델.
• 히트펌프의 냉매는 R410A였습니다.
• 주변 온도가 증가하면 AWHP에서 소비하는 전력도 증가합니다.
• 실내 온도가 25°C인 온실의 최대 에너지 수요: 0.4kW/m ² ; 열 펌프는 0.2kW/m ^{2 를} 제공했습니다 .

온실 난방을 위한 태양열에너지 저장을 이용한 지열원 히트펌프 난방 시스템 실증 연구 (X. Yang et al., 2022) ^[46]

https://doi.org/10.1016/j.est.2022.105298

• 계절별 태양열 에너지 저장 장치(SSTES) + 주간 태양열 에너지 저장 장치(DSTES)가 중국 온실의 GSHP를 지원하고 있었습니다.
• DSTES가 없는 GSHP의 COP는 2.79였습니다.
• 추운 계절에는 DSTES가 GSHP 전력 소비를 줄이고 SSTES의 전력 소비를 충당하여 연간 COP를 3.19로 늘렸습니다.
• 긴 지상 열교환기 튜브를 이식하면 GSHP의 용량을 줄여 초과 비용을 절약할 수도 있습니다.
• SSTES의 온도를 적정 수준으로 조절 : 순환펌프 가동시간 단축 + 전기에너지 소비율 감소

온실 간 에너지 전달을 통한 온실 난방: 시스템 설계 및 구현 (Sun et al., 2022) ^[47]

https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2022.119815

• 중국식 온실(CSG)의 잉여 공기 열 + 주변 공기: 중국의 다중 범위 온실을 위한 열 펌프의 두 가지 소스.
• CSG 잉여 공기열 활용: 히트펌프의 COP는 주변 공기가 증발기에 연결되었을 때보다 23~26% 높은 3.4~4.2에 도달할 수 있습니다.
• 이 열 펌프는 열원을 전환할 수 있습니다. 따라서 COP는 기존 ASHP보다 6~11% 더 높았습니다.
• CSG의 최소 면적은 다경간 온실 면적의 두 배여야 합니다.

수소로 온실 난방을 위한 전력 수요 충족: 터키의 태양광-수소-열 펌프 시스템 적용 (Özçelep et al., 2023) ^[48]

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.10.125

• 수소와 태양광 PV 패널은 일년 내내 온실의 히트펌프에 전력을 공급하는 데 사용됩니다.
• 수소나 히트펌프 모두 대규모 온실의 전체 열 수요를 충족할 수 없습니다.
• 수소 에너지와 히트펌프 시스템을 24m2 태양광 PV 어레이에 통합하면 ^터키 비스밀(Bismil)에 있는 ^1000m2 온실 의 난방 수요를 충족할 수 있습니다 .

참고자료