통상 일반건물의 경우 급탕용량과 난방용량과의 비가 1:3~1:5를 이루고 있지만 패시브하우스의 경우 오히려 2:1 정도로 비율이 역전된다. 이에 따라 이지하우스의 지열 히트펌프도 급탕부하 쪽에 더 많은 용량을 배정했다.

히트펌프는 신성엔지니어링(대표 박대휘)의 제품이 적용됐으며 냉난방부하를 50RT로 처리하고 급탕부하를 50RT 1대와 30RT 1대 총 80RT로 처리한다.

과열·과전류 등 고장징후 사전감지
신성엔지니어링의 지열히트펌프는 5RT부터 150RT까지 다양한 제품라인업을 갖추고 있다.

이지하우스에 설치된 50RT 히트펌프는 25RT 2대가 연결된 형태다. 판형열교환기도 2대가 설치돼 있어 25RT씩 부분부하 운전이 가능하다.

신성엔지니어링 지열히트펌프의 장점은 고온수 출수가 가능하고 58톤까지 운전할 수 있다는 점이다. 또한 히트펌프 자체 보호를 위해 압력계 등 감지센서 및 스위치가 내장형으로 돼있어 배관에 설치할 필요가 없다.

이와 함께 고장징후 사전감지시스템이 적용돼 냉매누출, 동파 등 위험을 사전에 방지할 수 있다. 물흐름 감지스위치, 고·저압 및 고·저온 실시간 감지, 압축기 과전류 감지 등이 가능하다.

이 제품은 냉매로 HFC계열인 R410a를 사용한다. ODP(오존층파괴지수)가 ‘0’이기 때문에 친환경냉매로 널리 쓰이고 있다.

제품 전면에는 통상 7인치 터치패드를 설치하지만 이지하우스에 적용된 제품에는 연구용임을 감안해 10인치가 설치됐다.

또한 IoT(사물인터넷)기반의 양방향 통신 스마트제어도 가능하다. 이에 따라 모바일 원격제어를 통해 편리성이 높아지고 제품점검 및 유지보수가 용이해 진다. 현장 부하패턴을 확인해 최적에너지 절감방안을 도출하는 도구가 되기도 한다.

이와 함께 PLC컨트롤러가 탑재돼 운전이력을 확인하고 저장할 수 있으며 경향분석을 통한 최적운전이 가능하다.

다른 특징은 전자식팽창밸브(EEV)와 고효율 판형열교환기가 설치됐다는 점이다. EEV를 통해 냉매압력 및 온도를 실시간 감지할 수 있고 과열 최적제어를 통해 성능향상을 꾀할 수 있다. 고효율 판형열교환기는 증발기측 냉매 분배에 최적화돼 있다.

신성엔지니어링은 이 제품이 30년을 운영해도 지중온도가 3℃ 하락하는 데 그치기 때문에 내구성이 뛰어나다고 자신하고 있다. 또한 냉동공조인증센터 시험결과 COP가 난방 시 3.4, 급탕 시 3.8, 냉방 시 5로 도출됐다.

지열히트펌프에 내장된 열량계는 원격검침이 가능하다. 히트펌프별로 1개씩 할당하고 급탕은 2대가 담당하니 이를 합쳐 계량하는 열량계를 1개 할당해 총 4개가 달려 있다. 이에 따라 향후 관련 데이터가 방대하게 축적돼 지열히트펌프 운용의 이론적·현실적 최적화 노하우 확보의 토대가 될 전망이다.

향후 연구단은 지열히트펌프 운전스케줄에 신경을 쓴다는 방침이다. 운전스케줄 변경을 통해 일별, 월별, 부하량에 따른 가동률 변화와 계졀변화에 따른 냉난방 전환운전 등을 조정한다.