유천써모텍의 ‘냉매 과냉각 및 과열증기 냉각 이용한 복합열원 히트펌프시스템’ 4종이 산업통상자원부가 선정하는 혁신제품으로 지정됐다.
혁신제품은 산업기술혁신 우수 중소기업이 개발한 기술혁신 제품의 초기 시장 진입 및 조달연계 활성화를 지원하기위해 지정하는 제도다. 산업통상자원부의 산업기술혁신사업을 통해 개발한 기술을 사업화한 제품 중 기술의 혁신성이 인정되는 제품을 ‘우수연구개발 혁신제품’으로 지정하고 있다.
우수연구개발 혁신제품은 ‘국가를 당사자로 하는 계약’에서 수의계약 대상이 되며 각 기관의 구매자는 구매면책을 통해 보호(조달사업에 관한 법률 제27조)받을 수 있다. 혁신제품으로 지정 후 3년 동안 수의계약이 가능하다.
유천써모텍의 ‘냉매 과냉각 및 과열증기 냉각을 위한 복합열원 열펌프시스템’(이하 복합열원 히트펌프)은 지중열원을 주 열원하는 건물의 냉난방 공급용 히트펌프시스템으로 냉방 시에 주 열원 이외에 냉각탑, 저수조, 우수조, 소화수조 등 다양한 복합열원을 사용해 냉매를 과냉각함으로써 지중열원 부하는 경감하고 냉방성능은 향상시킨다. 또한 급탕 부하요구 시 냉방응축열을 승온해 급탕으로 공급하는 부가기능을 가진 성능이 우수한 히트펌프시스템이다.
복합열원 히트펌프는 히트펌프의 열교환기에 구비된 디슈퍼히터 및 서브쿨러를 통해 냉매가스의 과열 및 과냉각 효과를 증대시킬 수 있어 고온수(60℃) 대온도차(△t 8℃~10℃ 이상) 운전이 가능한 지열히트펌프시스템이다.
히트펌프시스템에 포함된 디슈퍼히터 및 서브쿨러를 이용해 냉각탑 등 열원과 지열을 연계한 복합열원을 이용해 지중열원의 의존량을 절감하면서도 냉방성능을 개선한 시스템이다.
고온급탕(60℃) 공급성능 개선을 위해 디슈퍼히터, 서브쿨러 및 성층화 급탕조를 이용할 수 있다. 디슈퍼히터에서 압축기 고온 토출가스 열을 이용해 급탕 및 환탕을 고온재열후 성층화 급탕조 상부에 공급하고 서브쿨러에서는 성층화 급탕조 하부 저온급수를 예열 및 냉매 과냉각함으로써 증발기측 냉동능력을 증대시켜 급탕성능을 증대시킬 수 있다.
히트펌프시스템에 포함된 디슈퍼히터 및 서브쿨러를 이용 냉각탑 등의 열원과 지열을 연계한 복합열원을 이용해 지중열원의 의존량을 절감하면서도 냉방성능을 개선할 수 있다.
또한 디슈퍼히터에 냉각탑을 연결해 압축기 고온 토출가스 열을 1차 냉각하고 지중으로 방열되는 냉방 응축열을 최소화해 지중열원을 저온(15~20℃)으로 유지하고 저온 지중열원을 이용한 냉매를 2차 저온 과냉각해 히트펌프의 냉방성능 향상이 가능하다.
특히 부하측 급탕부하에 대응해 냉방 및 급탕 공급운전 시 급탕 공급량 제어가 가능한 지열히트펌프시스템으로 건물의 냉난방 및 급탕을 지중열원을 이용해 공급할 수 있다.
지열히트펌프 COP 대폭 향상
복합열원 히트펌프는 건축물용 신재생에너지로 각광받고 있는 지열히트펌프에서 버려지는 응축열을 이용해 급탕 가열하는 시스템으로 통상 히트펌프에서 30~40℃로 지중에 버려지는 열은 그대로 사용하기에는 온도가 낮아 급탕 온수로 크게 도움이 되지 않는다.
그러나 버려지는 열을 50~60℃로 승온시킬 경우 급탕 등 많은 용도로 활용할 수 있는 에너지가 된다. 복합열원 히트펌프는 이미 상용화됐으며 신기술 적용 시 히트펌프의 COP를 크게 높일 수 있으며 복합열원을 이용함으로써 지중열을 적게 활용해 지중온도의 상승을 최소화할 수 있다.
또한 응축열을 압축기 토출가스의 고온 응축영역과 냉동능력 증가를 위한 냉매 과냉각 저온 영역의 2단 구역으로 응축열을 방열한다. 고온 열교환 영역에서는 급탕이 필요한 경우 토출가스 온도를 90℃까지 고온으로 승온해 고온 급탕을 가열하고 일반 냉방시스템에서는 60℃ 정도의 토출가스 현열을 냉각탑 등의 상온 열원으로 방열한다.
저온 열교환 영역에서는 급탕 가열 시에는 성층화 저온 급수열원 그리고 일반 냉방 시에는 지중열원 또는 지하 저수조 열원 등을 활용해 냉매를 저온으로 과냉각해 냉동능력을 증대한다.
이와 같이 복합열원을 이용함에 따라 지중열원의 이용량이 50% 이하로 감소돼 지중열교환기 천공 수량을 감소하고 또 지중열원의 온도를 저온(20℃ 이하)으로 유지할 수 있어 냉방성능의 증대를 기대할 수 있다.
유천써모텍의 관계자는 “복합열원 히트펌프는 크게 고온(60℃) 급탕 공급성능 증대 지중열교환기 소요 수량 절감 냉방 및 고온급탕(60℃) 동시 공급 등을 들 수 있다”라며 “병원, 호텔, 관공서, 기숙사, 연수원 등 급탕부하가 많은 다양한 시설에 적용돼 안정적인 열원 공급과 운전비 최소화를 실현하고 있다”고 강조했다.
목록
