Transcript 히트 펌프의 원리
청주대학교 지열 냉난방 설치사례 1. 지열설비 개요 지열설비의 원리 냉방 - 지중에 열을 방출 - 지중 온도가 상승 - 계절적 에너지 저장 효과 난방 - 지중에 열을 흡수 - 지중 온도가 하강 1. 지열설비 개요 히트 펌프의 원리 히트펌프란… 미활용 에너지를 열원으로 이용 히트펌프의 원리 - 냉매를 이용하여 열원에서 열을 흡수하여 히트싱크에서 방출 - 히트싱크에서 방출하는 열량 = 열원에서 흡수한 열량 + 압축기 소비 전력 - COPh = 방출한 열량 / 압축기 소비전력 - COPc = 생성한 열량 / 압축기 소비전력 소비전력(압축기) 방출하는 열량 (응축기/난방시) 흡수하는 열량 (증발기/냉방시) 1. 지열설비 개요 열원 확보 방법에 따른 분류 구분 SCW공법 수직형 공법 수평형 공법 지하400m이상 천공하여 홀 안에 지중열교환기를 설치하고 열매체인 지하수로 천공내 순환하면서 지중내 지질학적, 수리학적 인자 들과 열교환하는 방식 지하200m이내로 천공하여 U자형의 지열루프를 설치 하고 용량에 따라150m~200m 깊이로 매폐회로를 매설하여 지열루프 내부에는 순환 매체를 주입하여 지열과 열 교환하는 방식 천공깊이 350 ~ 500m 150m ~ 200m 트렌치 깊이 1.8~3.6m 천공수 4공 / 100RT 40공 / 100RT 약 4,000 ㎡ 면적 60 ㎡ 700 ㎡ 건평의 1.2배 이격거리 15m 5 ~ 6m 분류 원리 천공 지표면에 지열루프를 설치 하고 내부에는 순환매체를 주입하여 지열과 열 교환 하는 방식으로 넓은 부지를 필요로 하지만 가장 경제적인 방식 1. 지열설비 개요 SCW 형 지열원 수축열 냉난방 시스템 구조 수축열시스템은 심야전력으로 지열히트펌프를 가동해 냉. 온열을 발생시켜 수축열조에 냉/온수를 정장하는 방식으로 주간에 그 열을 이용해 건물에 냉난방 및 급탕을 공급하는 시스템입니다. 수축열시스템은 일반전력의 1/2수준인 저렴한 심야전력으로 히트펌를 가동해 냉온열을 발생시켜 수축열조에 냉온수로 저장하는 방식으로 주간에는 그 열을 이용해 건물에 냉난방 건물 및 급탕을 공급합니다. 열교환기 수축탱크 히트펌프 심정펌프 1. 지열설비 개요 수축열조 - 심야전력으로 히트펌프를 가동하여 최대부하 빌딩 부하곡선 냉온열을 발생시켜 수축열조에 냉수 또는 온수로 저장하는 방식으로 주간에 비축열식 히트펌프용량 히트펌프 그 열을 이용하여 건물에 냉난방, 급탕을 주간가동 공급하는 시스템 - 냉/온수를 저장할 수 있어 냉난방 이용 가능 - 별도의 저온용액(브라인)을 사용하지 않아 환경친화적 - 기존에 사용중인 냉동기에 축열조만 추가하면 냉방능력의 증가 - 축열조의 방냉효율이 빙축열시스템보다 우수 냉방/ 급탕 부하 히트펌프 심야 축열분 가동 냉방/급탕 (축열조에 축열) 8H 22H 0H 심야운전 축열식 히트펌프 용량 18H 주간운전 22H 1. 지열설비 개요 지열설비의 장단점 • 이산화탄소 배출 없음 • 다양한 기능 • 소음과 진동이 적어 조용함 친환경 • 설치장소 배기가스 배출 없고 편리성 열섬현상 해소 • 반영구적 수명 • 에너지 비용절감 - 열교환기의 수명은 40~50년 - 난방시 에어컨대비 40% 절감 • 설비공간 불필요 • 화재폭발 위험 없음 • 별도관리 불필요 • 원터치 운전가능 • 원격 자동 제어 • 환경오염물질의 배출이 적음 안전 효율성 - 냉방, 난방, 급탕 가능 - 난방시 보일러 대비 60~90% 경제성 • 실외기나 냉각탑이 필요 없고 설비가 외부에 노출되어 부식이나 손상되지 않음 단점 : 초기 투자비용이 다소 높음 / 천공면적이 필요함 절감 • 저렴한 유지비 • 지속 가능한 에너지 1. 지열설비 개요 지열설비의 경제성 검토 등유보일러 + 에어컨 구분 운전 시간 냉방 난방 가스 비용 냉방 난방 전기 비용 냉방 난방 6,034,000 원 난방유 비용 냉방 난방 33,267,737 원 운전비용 총계 39,267,737 원 600 시간 1,000 시간 도시가스보일러 + 에어컨 가스엔진 히트펌프 600 시간 1,000 시간 600 시간 1,000 시간 24,514,526 원 6,639,236 원 16,343,018 원 지열+수축열 공법 600 시간 1,000 시간 6,034,000 원 -원 -원 2,340,333 원 5,897,143 원 30,548,526 원 22,982,254원 8,237,476 원 ※ 1,000평 기준 전기요금 기본료 제외, 교육용 전기요금 도시가스 청주지역요금 기준, 일일부하 계산(주간 운전시 심야전기요금 적용) 1. 지열설비 개요 지열설비의 경제성 검토 수축열+지열히트펌프 대비 운전비용 비교 연간 냉ㆍ난방열 운전비용 그래프 운전비용 등유 보일러+에어컨 476% 도시가스보일러 +에어컨 370% 가스엔진 279% 히트펌프 ￦39,67,737 ￦30,548,526 ￦22,982,254 ￦8,237,476 지열 SCW공법 100% 지열 SCW공법 가스엔진 히트펌프 도시가스 보일러 + 에어컨 등유 보일러 + 에어컨 1. 지열설비 개요 지열설비의 유지관리 수 명 주 기 (총 40년) 지중열교환기의 수명 : 50년 지열히트펌프의 수명 : 20-25년 지열 히트펌프의 비용 전체투자 (히트펌프 전체) 지열히트펌프의 수명 : 20-25년 일부투자 (히트펌프 유니트 교체) 수리 비용 ※ 전문관리인력 배치 불필요, A/S 2년 히트펌프의 수명 10년 일반 히트펌프의 비용 전체투자 (히트펌프 전체) 히트펌프의 수명 10년 히트펌프의 수명 10년 히트펌프의 수명 10년 전체투자 (히트펌프 전체) 전체투자 (히트펌프 전체) 전체투자 (히트펌프 전체) 수리 비용 ※ 전문관리인력 1-2명 필요 2. 적용사례 지열설비 설치현황 설치장소 사회과학.사범대학 건물용도 교육시설/강의동 건물규모 지하 1층 지상 6층 (14,167㎡) 적용시스템 시스템용도 수축열조 축열식 지열냉난방시스템 (SCW) 냉·난방, 급탕 13.5m X 8m X 5m 540 ton 급탕규모 3 ton 제어형태 자동제어시스템 실내기능 FCU 적용평수 3,500평 히트펌프 50RT 3 EA 공사기간 2006. 2. 20 ~ 2006. 11. 13 천 공 수 6공 천공깊이 400m 2. 적용사례 지열설비 설치현황 설치장소 예술대학 본관 건물용도 교육시설/강의동 건물규모 지하 1층 지상6층 (8,,742㎡) 적용시스템 시스템용도 수축열조 축열식 지열냉난방시스템 (SCW) 냉·난방, 급탕 18.5m X 12.5 X 5m 1,000ton 급탕규모 10 ton 제어형태 자동제어시스템 실내기능 FCU 적용평수 4,634평 히트펌프 50RT 6 EA 공사기간 2006. 8. 1 ~ 2006. 12. 31 천 공 수 12공 천공깊이 400m 2. 적용사례 지열설비 설치현황 설치장소 음악관 건물용도 교육시설/강의동 건물규모 지하 1층 지상 4층 (2,753㎡) 적용시스템 시스템용도 지열냉난방시스템(SCW) 냉·난방, 급탕 수축열조 급탕규모 2.3ton 제어형태 자동제어시스템 실내기능 FCU 적용평수 3,500평 히트펌프 40RT 2 EA 공사기간 2006. 8. 1 ~ 2006. 12. 31 천 공 수 3공 천공깊이 400m 2. 적용사례 지열설비 설치현황 설치장소 인문대학 건물용도 교육시설/강의동 건물규모 지하 1층 지상5층 (6,826㎡) 적용시스템 시스템용도 수축열조 축열식 지열냉난방시스템 (SCW) 냉·난방 12.5m X 8m X 5m 405 ton 급탕규모 없음 제어형태 자동제어시스템 실내기능 FCU 적용평수 2,000평 히트펌프 40RT 3 EA 공사기간 2007. 7. 20 ~ 2007. 12. 31 천 공 수 5공 천공깊이 400m 2.적용사례 지열설비 설치사례 설치장소 대학원 건물용도 교육시설/강의시설 건물규모 지상 2층 적용시스템 시스템용도 수축열조 지열냉난방시스템(수직밀폐형) 냉난방 없음 급탕설비 없음 제어형태 타이머 운전방식 실내기능 FCU 적용평수 1,600㎡ (484평) 히트펌프 41 RT 공사기간 2002. 8. 16. ~ 2002. 12. 10. 천 공 수 10공 천공깊이 203m 정호보호 없음 2.적용사례 지열설비 설치사례 설치장소 학생써비스쎈터. 산학협력단 건물용도 교육시설/강의시설/업무시설 건물규모 지상 2층 (2개동) 적용시스템 시스템용도 수축열조 지열냉난방시스템(수직밀폐형) 냉난방 없음 급탕설비 없음 제어형태 타이머 운전방식 실내기능 FCU 적용평수 1,182㎡ (357평) 히트펌프 47 RT 공사기간 2002. 8. 16. ~ 2002. 12. 10. 천 공 수 13공 천공깊이 203m 정호보호 없음 2. 적용사례 SCW +수축열 계통도 2. 적용사례 시공 사진 지중열 교환기 설치 2. 적용사례 시공사진 기계실 장비설치공사 1 2. 적용사례 시공사진 기계실 장비설치공사 2 2. 적용사례 시공사진 기계실 장비설치공사 3 자동제어시스템 2. 적용사례 시공사진 수축열조 공사 3. 맺음말 지열 설비 도입의 장점 경제적 측면 에너지 비용 절감 → 투자 회수기간 : 6-7년 별도의 전문관리인 불필요(인건비 감소) : 보통 2명의 관리직원 배치 반 영구적인 수명 : 일반 냉ㆍ난방설비 수명 대비 편리한 관리시스템 신ㆍ재생에너지 정책 실현 중앙제어시스템 컴퓨터제어 시스템을 통한 통합관리 에너지 : 고유가 시대 대비 환경 : 교토의정서 대비 3. 맺음말 미래를 준비하는 청주대학교 고유가시대 “에너지는 경쟁력이다” 교토의정서 “환경은 내일을 준비하는 우리의 미래이다” 에너지와 환경은 바로 우리 앞에 다가올 미래이며 또한 지금 준비해야 할 과제 교육 현장에서의 신·재생에너지 지열냉· 난방시스템 도입 이미지제고, 국가경쟁력 향상