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열 회수 기능이 향상된 히트펌프 냉각기

전문가 제언: ○ 최근 사무실 및 주택의 냉난방 공조시스템에 있어서, 히트펌프(heat pump) 방식이 늘고 있다. 히트펌프 시스템은 냉방용 냉동사이클의 응축기 방출 열을 난방에 이용하므로 단일 시스템에서 냉방 및 난방 공급이 모두 가능하다. 이러한 히트펌프 시스템은 압축기, 응축기, 증발기를 순환하는 냉매흐름 방향을 반대로 전환하는 방식이 주로 사용되고 있다.

○ 이러한 히트펌프 시스템은 냉매흐름 방향전환용 밸브(주로 4방향밸브)에 의해 에너지 손실이 크게 발생되고, 증발기?응축기의 설계 최적화가 어려워 에너지효율 개선에 제약이 컸다. 또한 냉매흐름 전환방식은 냉방 및 난방 부하가 비슷한 부하 조건에서만 효율이 좋은 단점이 있었다.

○ 이 발명에 의한 히트펌프 시스템은 냉매흐름 방향전환 방식의 단점을 제거하기 위해 냉방?난방 시 냉매흐름 방향이 같도록 시스템을 구성한다. 또한 응축기와 증발기 사이에 별도의 열교환기와 압력손실이 적은 2방향 밸브를 구성, 다양한 부하 조건에서 최적의 고효율 운전이 가능하도록 시스템을 구성한다.

○ 이 발명은 물과 브라인(brine) 등 2차 유체를 순환하여 냉?난방을 공급하는 히트펌프 공조시스템의 효율 향상을 위한 개량특허로 적용 시 뚜렷한 효과가 기대된다. 이 기술을 활용하기 위해서는 선행특허 조사와 함께 주요 요소부품에 대한 추가?삭제와 함께 구조, 배치, 유로 변경 등 설계변경이 필요하다.

○ 히트펌프 기술은 난방 시 보일러가 필요 없어 직접적인 CO2 방출이 없는 친환경 공조기술로 신재생에너지 이용기술로 평가되고 있다. 특히 냉?난방이 동시에 필요한 부하 조건에서는 에너지이용 효율이 매우 높다. 이외의 여러 형태의 부하 조건에서도 에너지효율 향상이 가능하도록 다양한 방식의 히트펌프 기술에 대한 개발 확대가 필요하다.

저자: Johnson Controls Technology Company
자료유형: 특허정보