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유천써모텍, 지열 성능향상 기술개발

‘지중열원 포함 열펌프 성능개선 시스템’ 녹색인증 획득



유천써모텍(대표 김철영)이 ‘냉매 과냉각 및 과열증기 냉각을 위한 지중열원 포함한 복합열원 열펌프 성능개선 시스템’에 대한 우수성을 인정받아 녹색기술인증을 획득했다.

이번 기술은 지중열원을 주열원으로 이용해 건물의 냉난방 및 급탕열원을 공급하는 지중열원 히트펌프에 냉매의 과열 및 과냉각 기술을 특화, 적용해 냉방 및 고온급탕 시스템의 전반적인 성능을 높일 수 있는 지중열원 히트펌프시스템이다.

천공수량 10% 감소
기존 지중열원 히트펌프는 응축열을 전부 지중에 방열해 지중온도는 점진적으로 상승하며 최대 지중 허용온도 30℃까지 상승함에 따라 냉방성능 저하를 초래했다. 또한 히트펌프를 이용한 고온 급탕 가열 시 응축압력 상승에 따른 압축비 증가 및 냉매과열로 압축기 과열, 급탕 성능저하가, 냉방열원 회수 급탕가열 시에는 냉방성능 저하가 발생한다.

지중열원 히트펌프 냉방성능 개선의 핵심은 지중온도를 저온(15~20℃)으로 유지하는 데 있다.
디슈퍼히터에 냉각탑을 연결, 압축기 토출가스 과열을 1차 냉각하고 지중으로 방열되는 냉방 응축열량을 감소시켜 지중온도를 저온(15~20℃)으로 유지한다.

지중열원 열교환기에서는 저온으로 냉각된 지중열원으로 디슈퍼히터에서 냉각탑 등에 의해 1차 냉각된 액냉매를 2차 과냉각 열교환한다. 2차 과냉각된 냉매는 팽창밸브 통과 시 플래시 가스가 현저하게 감소돼 일반적인 지중열원 히트펌프시스템보다 고성능의 냉방성능을 유지할 수 있다.

지중에 방열되는 냉방 응축열량 감소로 10% 정도 지중열교환기 천공수량을 감소할 수 있다. 또한 지중온도의 변화진폭이 일반 지열시스템(20~30℃)보다 낮게 유지(15~20℃)돼 히트펌프에 효율적인 냉각열원 공급이 가능하다.

냉각탑은 타열원 냉동기 냉각탑을 이용하거나 지중열교환기에서 절감된 비용으로 초기 투자비 증가 없이 추가 설치가 가능하다. 지중열원 이외에 서브쿨러를 활용하는 경우 지하 저수조 열원을 냉매 과냉각 열원으로 추가 적용이 가능하다.

또한 성층화 급탕조 이용 고온 냉매 과냉각 기술을 이용해 지중열원 히트펌프 고온(최대 60℃)급탕성능을 개선했다.

저온급수는 예열되고 고온냉매는 과냉각되는 열회수시스템으로 급수 예열 및 냉매 과냉각 효과에 따라 급탕 공급성능이 현저하게 증가된다. 급탕공급 시 히트펌프 열원은 하절기에는 냉방열원을 이용해 냉방 및 급탕을 동시에 공급하고 환절기 및 동절기 냉방이 없는 기간에는 지중열원을 이용, 난방 및 급탕을 동시에 공급할 수 있다.

급탕조 성층화 교란 시 과냉각 열원의 절환 기술을 통해 지중열원 열교환기에서는 지중열원수 순환량을 적절하게 제어한다. 상부 디슈퍼히터를 지속적으로 고온(고압) 상태를 유지, 필요한 급탕을 공급할 수 있도록 제어함과 동시에 하부 팽창밸브로 유입되는 냉매는 저온으로 과냉각
해 냉방능력을 개선할 수 있다.