열펌프의 의미와 역사, 범위 및 원리, 구조, 종류, 이용현황

목차

Ⅰ. 서 론
1. 열펌프의 의미
2. 열펌프는 왜 유용한 기술인가?
3. 열펌프의 역사
4. 열펌프의 범위
5. 열펌프의 원리
6. 열펌프 적용 사례
7. 열펌프 보일러와 경유 보일러의 경제성 비교

Ⅱ. 본 론
1. 열펌프의 종류
1-1 증기 압축식 열펌프
1-1-1 가스엔진구동 열펌프(GHP) : 증기압축식 열펌프의 일종
1-1-2 SEHP 및 VMHP
1-2 흡수식 열펌프
1-2-1. LiBr-H2O계 흡수식 가스냉난방기의 원리
1-2-2. H2O-NH3계 흡수식 가스냉난방기의 원리
1-3 흡착식 열펌프
1-4 화학반응식 열펌프
1-4-1 화학반응식 열펌프의 작동 원리 및 특징
1-4-1-1 가역 화학반응의 열역학적 특성
1-4-1-2 화학반응식 열펌프의 작동 원리
1-4-1-3 화학반응식 열펌프의 특징
1-4-1-4 화학반응식 열펌프에 적합한 반응의 조건
1-4-1-5 2-프로판올/아세톤/수소 반응을 이용한 화학반응식 열펌프
1-4-2 화학반응식 열펌프 시스템 개발 및 개선방향
1-4-1-1 장치의 최적설계
1-4-1-2 최적 촉매의 선정
2. 열펌프 이용 및 연구현황
2-1. 열펌프의 이용 현황
2-1-1.열펌프를 이용한 온수, 급탕기
2-1-2. 열펌프 이용 온수순환 온돌난방, 공기가열공간난방과 에어콘 겸 용 복합시스템
2-1-3. 열펌프를 이용한 농산물 건조 및 저온저장겸용 시스템
2-1-4. 열펌프-잠열축열시스템을 이용한 그린하우스 난방 및 냉방 장치
2-1-5. 가정용 2중열원 2중히트싱크 열펌프 개발

본문내용

으나 본 시스템은 건조와 저온저장을 겸할 수 있어 건조기 하나를 구입하면 저온저장고도 겸하여 구입게 되는 것이 되어 일석이조의 이익을 볼 수 있을 뿐만 아니라 시스템의 연중사용율을 높일 수 있도록 하였다.
농업용전기를 이용하게 되면, 에너지 가격면에서 경제적이며, 건조실내 모든 노출표면에 원적외선 방사 바이오세라믹을 처리하고 장파 적외선등을 이용하여 건조온도를 기존의 건조기에서 보다 낮게 하여도 건조가 잘되도록 하였으며, 자연상태의 건조와 유사한 건조조건을 조성하므로서 피건조 농산물의 품질고급화를 가능하게 하였다.
그림 3. 열펌프를 이용한 농산물 건조 및 저온저장겸용 시스템
2-1-4. 열펌프-잠열축열시스템을 이용한 그린하우스 난방 및 냉방 장치
우리 나라 겨울철 온실난방 열량의 평균치는 100kcal/hr㎡으로 500평 온실의 난방열량은 150,000kcal/hr이다. 겨울철 온실재배기간을 5개월로 할 경우 500평 온실난방에 필요한 유류는 약 200드럼이다.
고유가 시대에 유류를 이용한 열풍난방기로 온실을 난방하는 것은 겨울철 그린하우스 재배에 큰 장애가 되고 있다.
이를 해결하기 위하여 그림 4와 같은 열펌프와 잠열축열조를 조합하여 주간에는 잠열축열조에 태양에너지를 저장이용하고 야간에 부족한 난방에너지를 열펌프로 공급하도록 하였다. 이렇게 하므로서 열풍난방기에 비하여 난방에너지를 60～70%절약할수 있다.
그리고 열펌프는 냉, 난방기능을 겸용할 수 있도록 개발하였으며, 여름철 고산지대로 가지않아도 평야지에서 저온처리 화훼작물재배가 가능하도록 하였다.
그림 4. 그린하우스 냉, 난방을 위한 열펌프-잠열축열 시스템
2-1-5. 가정용 2중열원 2중히트싱크 열펌프 개발
건축환경연구팀에서는 냉난방이 가능한 가정용 2중열원 2중 Heat Sink 열펌프 개발(연구책임자 우정선:禹正善)에 성공하였다.
개발된 기술가운데 난방기능은 공기를 기본열원으로 하고 공기 이외의 2차열원을 함께 사용하여 온풍난방과 온수로 바닥난방이 가능토록 하였는데, 이로서 기존의 가정용 열펌프 보급에 장애가 되었던 문제점이 개선되어 앞으로 열펌프에 대한 보급이 크게 늘 것으로 기대되는 등 가정에서의 난방에너지절약에 크게 이바지하게 될 것으로 보고 있다.
① 2중열원 2중히트싱크 열펌프란 ?
2중열원 열펌프<란 열을 회수하여 사용할 수 있는 열원을 2가지 이상을 적용(공기를 기본열원으로 하고 지열, 지하수, 태양열, 시수, 1차가열 보일러 온수 등 2차열원의 적용)하는 열펌프를 의미한다. 2중열원 열펌프는 제1세대 부터 제4세대 까지 발전되어 오고 있다. 제1세대 부터 제3세대 까지는 공기열원용 증발기와 2차열원용 증발기의 2개의 열교환기를 적용하는 방식이며 시스템이 복잡하고 성능이 떨어지는 등의 단점이 있다. 제4세대는 하나의 열교환기만을 적용하여 공기열원과 2차열원의 2가지 열원으로 부터 열을 회수 할 수 있는 방식이며 시스템이 간단하고 성능도 개선된 형식이다.
2중히트싱크 열펌프란 열을 사용하는 측면에서 공기와 온수를 병용하여 사용할 수 있는 열펌프를 의미하며 본 연구를 통하여 처음 시도된 방식이다. 2중열원 개념과 유사하게 열을 사용하기 위한 2중히트싱크용 열교환기를 설치하여 공기와 온수를 함께 병용하여 사용할 수 있는 형식의 열펌프이다.
2중열원 2중히트싱크 열펌프란 열을 회수하여 사용할 수 있는 열원을 2가지 이상 적용할 수 있고, 열을 사용하는 측면에서도공기와 온수를 병용하여 사용할 수 있는 열펌프를 의미하며 본 연구를 통하여 처음 시도된 방식이다.(2중열원 열펌프와 2중히트싱크용 열펌프의 조합방식이다).
② 개발된 기술의 내용
- 공기를 기본열원으로 하고 2차열원을 병용하여 이용할 수 있는 2중열원 열펌프를 국내에서 처음 개발하였다.
- 공기난방과 온수를 이용한 바닥난방에 병용하여 사용할 수 있는2중히트 싱크 열펌프<형식을 처음 개발하였다.
- 공기를 기본열원으로 하고 2차열원을 병용하여 이용할 수 있는 2중열원열펌프와 공기난방과 온수를 이용한 바닥난방에 병용하여 사용할 수 있는 2중히트싱크 열펌프의 2가지 기능의 조합인 2중열원 2중히트싱크 열펌프형식을 처음 개발하였다.
③ 국내외 기술개발 현황
▷외국의 기술개발 현황
2중열원 열펌프 ; 제1세대 형식부터 제4세대 형식까지 발전되어 오고 있으며, 공기와 태양열, 지열등 2차열원의 병용이용기술에 관한 많은 논문, 특허, 이용실적 등을 접할 수 있다.
-. 2중히트싱크 열펌프 ; 기술개발실적 전무
-. 2중열원 2중히트싱크 열펌프 ; 기술개발실적 전무
▷국내의 기술개발 현황
-. 2중열원 열펌프; 유관 연구논문은 수건 접할 수 있으나, 제품의 개발은 한국에너지기술연구소에서 1996년 부터 3년간의 연구기간으로 연구를 처음 수행하고 있다.
-.2중히트싱크 열펌프 ; 1996년 부터 3년간의 연구기간으로 수행하고 있는 상기 연구의 일환으로 한국에너지기술연구소에서 처음 시도.
-.2중열원 2중히트싱크 열펌프; 상기 연구의 일환으로 한국에너지기술연구소에서 처음 시도.
현재 기술수준은 전반적으로 기초단계이나, 본 연구의 성공으로 가까운 시일 내에 실용화가 가능한 열펌프가 개발될 것으로 전망된다.
④ 기대효과 및 활용성
-. 자연에너지를 포함하여 저질, 저용도의 에너지를 회수, 고가치화 하여 사용할 수 있으므로 에너지절약에 이바지할 수 있다(보일러를 적용하는 기존의 난방방식에 비하여 10 % 이상의 에너지절약이 가능할 것으로 판단).
-. 최근 냉방을 목적으로 하는 가정용 패키지에어콘의 급속한 보급추세를 고려할 때, 열펌프 한 대로 난방은 물론 냉방도 가능하므로 기존의 주택에서 냉방용에어컨과 난방용보일러를 모두 설치하는 방법에 비하여 설비적인 측면에서도 경제적이며, 실용적이다.
-. 열사용시스템은 온풍난방은 물론 우리나라의 고유한 난방시스템인 온수를 이용하는 바닥난방시스템에의 적용도 가능하며, 봄가을과 같은 중간기는 물론 동절기, 하절기의 적정한 실내열환경유지가 가능하므로 보급효과가 클 것으로 예측된다.
( 2중열원 2중히트싱크 열펌프의 실내기 ) ( 2중열원 2중히트싱크 열펌프의 실외기 )

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열펌프,   열,   펌프,   에너지