본 논문은 태양열 시스템에 장착된 맨틀형 축열조의 축열 성능을 수치적으로 연구하였다. 전산 유체역학 해석으로 통하여 다양한 맨틀형 축열조의 형상과 그에 따른 효율 변화를 연구하였다. 또한 열매체의 순환 유량이 축열 효율에 미치는 영향도 연구하였다.태양열 축열조의 성능은 우선 일정한 온도의 열매체가 공급되는 등온조건 하에서의 축열 과정에 대하여 평가되었다. 그리고 나서 태양열 집열판 모델링을 통해 태양 복사량와 대기로의 손실을 고려한 보다 실제적인 태양조건 하에서의 축열 과정이 해석되었다. 맨틀형 축열조의 크기가 큰 경우 및 열매체의 유동 패스가 많은 경우 축열 성능이 향상 되는 것으로 나타났다. 그러나 이러한 축열 성능 향상은 태양조건 하에서 축열되는 열량이 집열판 효율에 의해 제약받게 되므로 크게 나타나지는 않았다. 높은 열매체 순환 유량도 부수적인 펌프 동력을 사용하는 경우 축열조의 열효율을 향상시키는 것으로 나타났다.
This study numerically investigated the thermal erformance of solar thermal storage tanks equipped with a mantle heat exchanger. Using the computational fluid dynamics (CFD) simulations, various shapes of mantle heat exchangers were considered and their effects on the thermal performance were investigated. In addition, the effects of brine flow rate on the performance were also studied.The performance of the thermal storage tanks were first evaluated by simulating the charging process with a constant brine temperature at the heat exchanger inlet. Then, the solar collector modeling is used to simulate more realistic operating condition, taking into account the solar irradiation onto the collector surface and the heat loss toward the ambient air. Larger mantle heat exchangers and more brine flow paths were favorable for higher thermal performance; however, the improvement became less noticeable in the solar condition because energy to be stored was limited by the collector efficiency. Higher brine flow rate also enhanced the performance, but at the expense of additional pumping power.