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연재기획

댄포스러닝, 히트펌프 난방·온수생산 어플리케이션서 각광

히트펌프는 다양한 열원(공기, , 지하수 등)을 이용해 한 장소에서 다른 장소로열을 전달하는 장치다. 히트펌프는 구성에 따라 냉방 또는 난방사용이 가능하며 4방밸브를 이용한 냉동 사이클에 의해 작동된다. 히트펌프는 주로 난방 및 온수생산이 필요한 어플리케이션에서 각광을 받고 있다.

 

히트펌프는 다양한 열원으로부터 열에너지를 흡수하며 이 열에너지는 증발기를 통해 냉매로 전달되며 냉매는 증발하게 된다. 압축기에서 가스상태의 냉매를 고온·고압의 상태로 압축된다. 응축기를 통해 난방시스템으로 열을 방출한다. 이때 냉매는 액상태로 응축되며 응축된 냉매는 팽창밸브를 통해 압력이 강하하게 되며 사이클을 재순환한다.

 

냉방의 경우 전기 입력에 대한 열 입력의 비로 그 성능계수(COPc)를 정의하지만 히트펌프의 난방 성능계수(COPh)는 냉방과는 다르게 전기 입력에 대한 열출력의 비로 정의한다. 최근 1년의 비교기간에 걸쳐 열에 의해 공급된 에너지와 소비된 에너지간 평균관계를 나타낸 계절별 성능계수(SCOP)를 활용하기도 한다.

 

일반적으로 히트펌프의 열원은 크게 공기열원과 수열원으로 나눠진다. 공기열원의 경우 설치가 간편하고 공간제약이 적은 반면 수열원에 비해 소비되는 전력량이 크고 겨울철 성능저하가 발생할 수 있다. 수 열원의 경우 공기열원에 비해 소비전력이 작아 효율적이지만 설치공간 제약 및 초기 설비에 투자되는 비용의 크다는 단점이 있다. 국내에서 가장 활발하게 보급되고 있는 히트펌프의 열원은 지열원 및 공기열원이다.

 

히프펌프의 구성품을 선정할 경우 히트펌프의 종류 난방용량 운전 영역대 냉매 등의 항목을 고려해야 한다.

 

Danfoss에서는 히트펌프에 적용 가능한 다양한 압축기 솔루션을 제공하고 있다. 공기열원 히트펌프에 적합한 liquid injection 기능을 가진 PSH 압축기, R-410A용 수열원 히트펌프에 적용이 가능한 SH WSH의 압축기 솔루션을 제공하고 있다. 특히 WSH의 경우 냉방운전 시 효율이 우수하다는 장점을 가지고 있으며 지열원 히트펌프의 솔루션으로 각광받고 있다.

 

열교환기의 경우 fishbone형상의 BPHE(Brazed Plate Heat Exchanger) micro 형상의 MPHE(Micro Plate Heat Exchanger) 열교환기를 제공하고 있다.

 

MPHE의 경우 R-410A 냉매에 최적화돼 설계됐으며 적은 면적(매수)으로 고효율을 구현할 수 있으며 이를 통해 시스템에 봉입되는 냉매량 또한 줄어들어 친환경적이며 원가절감에 기여할 수 있다. 열교환기는 설계자의 설계의도에 맞게 선정 및 성능확인이 가능하도록 Hexact라는 선정 프로그램을 제공하고 있다.

 

Danfoss의 감온식 또는 전자식 팽창밸브는 필요에 따라 히트펌프에 적용 가능하도록 모든 솔루션을 제공하고 있다. 현재 국내 히트펌프에 가장 많이 적용되고 있는 R-410A냉매에 사용가능한 TGEL 감온식 팽창밸브는 양방향 흐름이 가능하며 14kW부터 175kW까지의 넓은 용량범위를 가지고 있다.