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냉난방 시스템을 위한 지열 열교환

전문가 제언: ○ 지구온난화의 주요 원인인 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 많은 종류의 대체에너지 이용이 정부의 지원정책에 힘입어 점차 증가하고 있다. 이러한 대체에너지 활용은 냉동?공조분야에도 활발히 전개되고 있으며 이 중에는 지열을 냉난방에 활용하는 시스템 개발이 점차 확대되고 있다.

○ 지열은 1년 내내 온도가 거의 일정하게 유지됨에 따라 하절기에는 더운 외기보다 차가운 지열을 응축기 냉각에 이용하고 동절기에는 외기보다 더운 지열을 증발기 가열에 이용할 수 있다. 이에 따라 냉난방 시스템의 효율과 성능이 대폭 향상되고 전기에너지를 크게 절약할 수 있다. 이러한 지열시스템은 일반적으로 플라스틱 배관을 땅속에 묻어 배관을 통해 열전달유체를 순환시켜 냉난방 에너지로 이용한다.

○ 이러한 종래의 지열시스템은 열전달유체를 순환시키기 위해 대용량 펌프가 필요하고 이로 인해 많은 전기가 소모된다. 또한 땅속의 수직 구멍에 설치되는 유체순환 배관사이에 열이 직접 전달됨에 따라 열손실이 발생한다. 이로 인해 에너지효율이 감소되고 전기소비량이 증가한다.

○ 이를 개선하기 위해 이 발명은 서모사이펀(thermosiphon) 기술을 적용한다. 유체순환 펌프와 배관 대신 유체가 순환하는 서모사이펀을 설치하여 지열에너지를 수송함에 따라 종래 시스템보다 적은 전력으로 냉난방 시스템을 운전할 수 있다.

○ 지열은 특히 냉동?공조분야에서 유망한 대체에너지이다. 태양에너지는 태양광발전 이외에 열구동 냉난방 시스템을 직접 구동시킬 수 있지만 연속적이고 안정된 에너지 활용은 불가능하다. 이에 비해 지열시스템은 특히 혹한기를 갖는 지역에서 열펌프(heat pump)와 결합시킴으로서 안정되고 효과적으로 전기를 절약할 수 있다.

저자: UNIVERSITY OF UTAH RESEARCH FOUNDATION
자료유형: 특허정보