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히트펌프 온수가열시스템의 기술동향

전문가 제언: ○ 이 자료는 히트펌프를 사용한 온수가열 시스템(HPWHs)의 기술적 및 경제적 정보를 조사하여 분석하고 있다. HPWHs는 증기상태인 냉매의 압축, 응축과정(응축잠열이 배출되어 물을 가열함)과 액체 냉매의 팽창, 증발과정(증발에 필요한 열을 주변에서 흡수하여 냉각현상이 일어남)을 포함한 냉동사이클에 의해 작동된다. 따라서 HPWHs는 가열, 냉각 및 가열+냉각의 세 가지 목적으로 사용할 수 있다.

○ HPWHs를 설치하기 위해서는 연중 4.4～32.2oC 범위의 주변온도와 최소한 28.3m3의 공간이 필요하다. 이보다 낮은 온도에서는 HPWHs가 효율적으로 작동하지 않는다. 주변온도가 높을수록 HPWHs의 효율이 높아진다. 지열을 열원으로 하는 히트펌프(GSHP)를 사용할 때는 GSHP시스템에 과열저감기(desuperheater)를 추가하여 사용할 수가 있다. 과열저감기는 보조 열교환기로서 압축기의 과열증기에 대한 과열도를 낮추는 데 사용된다.

○ HPWHs는 일반적으로 같은 열량을 물탱크에 공급하는 데 재래의 전기식 온수탱크에서 공급하는 에너지의 1/3만이 소요된다. 이 결과는 HPWHs에서 전기는 열 펌핑에만 사용되기 때문이다. 재래의 전기히터에서 열 공급비용이 3달러라면 같은 열을 공급하는 HPWHs에서는 1달러만이 소요된다. HPWHs의 한 가지 단점은 초기투자비가 높은 것이다. 그러나 운전 및 보수유지비가 낮기 때문에 이를 상쇄할 수 있다.

○ 미국의 ACEEE(American Council for an Energy Efficient Economy)의 2008년 자료에 의하면 HPWHs는 에너지효율과 비용회수 잠재력이 높기 때문에 가정용 온수가열기 시장의 가장 유망한 에너지 절약기술로 평가되고 있다.

○ HPWHs 수명이 13년인 경우의 비용 분석에 의하면 HPWHs의 에너지효율은 2.20(에너지입력에 대한 에너지출력의 비)이고 설치비는 1,660달러, 연간 에너지비용은 190달러, 13년간의 총비용은 4,125달러로 평가되었다. 이는 전기가열 온수기의 13년간의 총비용 6,769달러에 비해 크게 낮은 값이다.

저자: Arif Hepbasli, Yildiz Kalinci
자료유형: 학술정보