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학위논문 상세정보

PWM 방식의 압축기를 사용한 시스템 에어컨의 성능평가 및 최적제어 상관식 개발 원문보기
Performance Evaluation and Optimum Control Equation Development of System A/C using Compressor of PWM Method

  • 저자

    허삼행

  • 학위수여기관

    鮮文大學校 大學院

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    기계공학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    2005

  • 총페이지

    xi, 100p.

  • 키워드

    PWM 압축기 시스템에어컨 성능평가 최적제어상관식;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T10067192&outLink=K  

  • 초록

    삶의 질의 향상과 건축물의 고급화, 복합화로 국내 에어컨의 수요가 급격히 증대함에 따라 관련 업계에서는 에어컨의 고효율화를 위해 소비전력의 감소와 능력향상에 깊은 관심을 가지고 있으며, 이들 문제해결을 위한 대안으로 시스템 에어컨의 기술개발에 매진하고 있다. 시스템 에어컨은 부하특성에 따라 압축기의 용량제어, 전자팽창밸브의 개도가 밀접하게 연동되는 시스템이며, 시스템 에어컨의 경우 용량가변형 중 회전수 제어형이 널리 적용되고 있지만, 제어기의 손실과 모터효율의 저하 등의 여러 문제점을 가지고 있다. 따라서, 본 연구는 새로운 개념인 PWM 방식 압축기를 이용한 시스템 에어컨의 운전특성을 보다 체계적으로 조사하고 실내/실외온도의 변화, 로딩듀티 변화, 전자팽창밸브 개도조절 등 여러 가지의 조건 변화에 대해서 시스템과 압축기의 최적성능 및 신뢰성이 확보되는 제어 상관식의 개발하는 것이 본 연구의 주 목적이다. 본 실험연구에서 PWM 방식 압축기를 이용한 시스템 에어컨의 최적화를 구현하기 위해 PWM 밸브의 ON/OFF 로딩듀티와 전자팽창밸브의 제어를 통하여 최적 압축기 토출온도 경향을 파악하고자 하였다. 또한, 시스템의 최적 제어 알고리즘을 구성하기 위하여 시스템 에어컨의 성능 최적화 연구로 PWM 밸브의 ON/OFF 로딩듀티와 전자팽창밸브의 제어를 통한 성능 및 효율을 검토하였고 실내/실외 온도조건별 시스템의 냉난방 운전상태와 성능파악, 실내/실외 온도조건 및 로딩듀티별 최적 목표 압축기 토출온도 도출하였다. 실험결과, 로딩듀티가 증가함에 따라 냉방능력과 EER은 선형적 증가경향을 나타내었고 실내온도가 증가하고 실외온도가 감소함에 따라 냉방능력과 EER은 증가함을 확인할 수 있었다. 난방의 경우, 로딩듀티가 증가함에 따라 난방능력은 선형적인 증가하였으나 EER은 실외온도조건에 따라 증가 혹은 감소하는 경향을 나타내었고 실내온도가 감소하고 실외온도가 증가함에 따라 난방능력과 EER은 선형적으로 증가하였다. 최적 압축기 토출온도는 실외조건 외에도 실내온도, 로딩듀티, 증발기 온도, 응축기 온도, 실외기 풍량에 따라서 변화하므로 본 실험에서는 압축기 토출온도를 전자팽창밸브 개도와 실내 및 실외온도, 압축기 로딩듀티(Loading duty) 등을 고려하여 다양한 온도 및 운전조건에서 시스템과 압축기의 최적성능 및 신뢰성이 확보되는 제어 알고리즘을 도출하였다. 제안된 상관식은 냉방 시, 전 로딩듀티 영역에서 목표 압축기 토출온도에 3℃이내의 온도편차를 보였고 난방 시, 전 로딩듀티 영역에서 목표 압축기 토출온도에 2℃이내에서 일치되어 시스템이 안정적이고 능동적인 제어가 가능하게 되었다.


    To pursuit the improvement of living standards and comfortable office environment, the demand of an air-conditioner is rapidly increasing. It also raises critical issues of environmental protection and energy problem. Therefore, the importance on the development of a high efficiency energy system is largely emphasized in order to solve the increment of energy consumption and an environmental problem, and to provide more comfortable environment. Therefore, industries related to air-conditioner are exerting their effort to develop system air-conditioner technology. They are interested in reducing power consumption and increasing capacity for high efficiency air-conditioner. System air-conditioner controls the compressor capacity and the opening of EEV according to cooling or heating load. In spite of the fact that the inverter type is applied widely among the capacity modulated types, the inverter type has many problems due to the process of power transformation such as a converting loss of controller and lower motor efficiency. In this study, the characteristics of capacity modulated system air-conditioner applying the PWM scroll compressor are examined. The optimum performance and reliability of system are investigated at various surroundings condition (indoor/outdoor temperature, loading duty and EEV opening) change. The compressor discharge temperature at optimum performance condition is correlated with indoor and outdoor temperature and compressor loading duty. From the present experimental study, we can see that the cooling capacity and EER increase with increasing the loading duty and indoor temperature, and decreasing outdoor temperature. The heating capacity increases with increasing the loading duty and outdoor temperature, and decreasing indoor temperature. In cooling mode, condensing temperature increases in case of increasing outdoor temperature or loading duty, and evaporating temperature increases in case of increasing indoor temperature or decreasing loading duty. In heating mode, condensing temperature increases in case of increasing indoor temperature or loading duty, and evaporating temperature increases with increasing outdoor temperature. The optimum compressor discharge temperature increases in according with increasing loading duty and indoor/outdoor temperature. Compressor discharge temperature is affected by loading duty or outdoor temperature, compared with condensing temperature or evaporating temperature. Cooling and heating correlations proposed from this study show a good agreement with experiment data, within 2-3℃ based on the target compressor discharge temperature.


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