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지중열 이용 히트펌프 시스템 개론

관리자
2014-01-16 09:45
조회수 2915
연재① / 지중열 히트펌프
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지중열 이용 히트펌프 시스템 개론
자료출처 : 제너럴히트펌프공업(주)
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재생가능에너지의 한 가지인 지중열을 중심으로 온도차에너지도 포함해 열을 이용하는 히트펌프 시스템의 구조, 특장, 에너지절약성 등에 대해 연재한다.(편집자 주)
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[연재 주요목차]
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1. 지중열 이용 히트 펌프의 구조
1.1 지중열 이용 히트펌프의 특징
1.2 히트펌프
1.3 카르노 사이클
2. 지중열 이용 히트펌프의 형태와 특장
2.1 지중열 교환형 히트펌프 시스템(클로즈드 루프)
2.2 지하수 이용 히트펌프 시스템(오픈 루프)
3. 지중열 이용 히트펌프 도입의 스텝
3.1 지중열 이용 가능량
3.2 환경과의 조화
3.3 시스템의 선정
4. 지중열 이용 히트펌프의 도입사례와 효과
4.1 도입사례의 걔요
4.2 도입효과의 실적
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1. 지중열 이용 히트펌프의 구조
지중열 이용 히트펌프 시스템은 안정된 온도를 가진 지하의 열을 이용하는 히트펌프 시스템으로 보일러나 공랭식 히트펌프에 비해 에너지 절약이 되기 때문에 재생가능 에너지로 주목되는 기술 중 하나이다.
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지중열 히트펌프 시스템은 냉난방, 급탕을 비롯해 풀 가열, 욕조 가열, 융설, 공장 프로세스 냉각·가열 등 열을 다루는 모든 설비에 이용할 수 있다. 여기서는 우선, 지중열 이용 히트펌프 시스템의 구조에 대해 설명한다.
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1.1 지중열 이용 히트펌프의 특징
지중열 이용 히트펌프 시스템은 〈그림 1〉과 같이 지중열 교환기와 히트펌프를 이용해 땅속에서 열을 퍼 올리는(채열하는), 또는 땅속으로 열을 방출하는(방열하는)것에 의해 냉난방, 급탕 등을 행하는 시스템이다.
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또 〈그림 2〉와 같이 히트펌프와 지하수를 이용해 지하수에서 채열하거나 또는 지하수에 방열함으로써, 냉난방·급탕을 행하는 시스템도 지중열 이용 히트펌프 시스템의 일종이다. 지중열 히트펌프 시스템에서도 수돗물이나 부동액을 열 교환 매체로 하는 지중열 교환기를 이용하는 전자의 방식을 폐쇄형, 지하수를 열 교환 매체로서 이용하는 후자 타입을 오픈형이라고도 부른다.
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펌프는 물을 퍼올리는 장치인데 반해 히트펌프는 열을 퍼올리는 장치이다. 물을 퍼올리기 위해서는 펌프 동력이 필요하며 퍼올리는 높낮이 차이가 크면 필요한 동력도 커진다. 반대로 퍼올리는 고저차가 작으면 필요한 동력은 작아진다. 마찬가지로 히트펌프로 열을 퍼올리는 경우는 퍼올리기 전과 후의 온도차가 크면 히트펌프의 동력은 커지고 온도차가 작으면 히트펌프의 동력은 작아진다.
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통상적으로 에어컨은 공기열원 히트펌프로 불리며 공기에서 채열하거나 또는 공기로 방열하는 것으로 냉난방을 행한다. 〈그림 3〉과 같이 땅속 온도는 외기에
비하면 연간 안정되어 있다. 땅속 온도는 그 토지의 연간 평균외기온 정도가 되기 때문에 여름에는 온도가 낮고 겨울에는 온도가 높다는 성질을 가진다. 땅 속에 존재하는 지하수 온도도 땅속 온도와 같은 경향을 갖는다.
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따라서 겨울은 외기보다도 실내와의 온도 차이가 작은 땅속에서 열을 퍼올려 방의 난방을 하는 것이 필요한 동력이 적고 여름에는 방의 냉방에서 퍼올린 열을 외기로 보다는 실내와의 온도 차이가 작은 땅속으로 방열하는 것이 필요한 동력이 작아진다. 동력이 적어도 된다는 것은 전력 등의 에너지가 작아져 에너지절약이 된다.
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중략
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2014년 1월 연재
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