건물 냉난방용 신재생에너지 시스템인 지열(地熱)히트펌프(GSHP)에서 땅 속으로 새는 열을 회수해 호텔을 비롯 사우나, 수영장 등에서 필요한 온수를 만드는 데 활용하자는 연구가 눈길을 끈다.부경대학교 정근주 교수(건축공학과·사진)는 최근 발행된 월간 '부산건설정보' 8월호에서 '지열히트펌프 응축열 회수를 통한 급탕에너지절약 방안'을 제안했다.
GSHP는 땅 속에 파이프를 묻고 여기에 물을 순환시켜 열을 얻는 냉난방 시스템이다.
그러나 GSHP는 가동 시간이 경과할수록 땅 속으로 발산되는 응축열로 인해 지열히트싱크의 온도가 증가해 효율(성능계수·COP)이 감소하는 문제가 있다. 또 호텔 등 급탕수요가 많은 건물의 공기열원히트펌프 급탕시스템의 경우 지열방식에 비해 성능이 낮다는 문제가 있다.
이에 따라 정 교수는 GSHP를 냉방 운전할 때 땅 속으로 사라지는 응축열을 급탕히트펌프의 증발기에서 곧바로 회수해 급탕시스템의 효율을 높이는 동시에 GSHP의 지중히트싱크 온도상승도 지연시킴으로써 두 히트펌프의 효율을 높여 에너지를 절약할 수 있다고 주장했다.
GSHP를 냉방으로 가동할 경우, 응축기로부터 지중으로 향하는 순환수 온도는 가동 후 시간이 경과할수록 높아지는데 이 순환수를 급탕히트펌프 증발기에 공급, 열을 회수(냉각)한 다음 지중 히트싱크로 보낸다는 것이다. 그러면 급탕히트펌프 증발기는 고온의 순환수로부터 양질의 증발열을 확보해 효율이 높아지고, GSHP는 낮은 순환수 온도를 유지하므로 지중 히트싱크 과열을 지연시킬 수 있어 GSHP의 효율이 증가하는 것으로 나타났다.
정 교수는 “신재생에너지의 의무적용 비율이 21% 수준으로 높아져 GSHP 냉난방시스템의 적용이 확대되고 있다”며 “GSHP 응축열과 급탕 폐열 회수 방안을 적용한다면 냉방부하 및 급탕부하가 큰 건물에서 에너지 효율을 높일 수 있다”고 말했다.
(CNB=최원석 기자)
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