스크랩 지하수 지열교환기_지열 냉난방 시스템

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지열 냉난방 시스템은 지반을 하나의 거대한 에너지 저장고라는 개념에서 출발한다. 여름에 실내의 더운 열을 지반으로 보내고 대신 지반을 통과한 차가운 바람이나 물을 통해 실내를 냉방하며, 겨울에는 반대로 실내의 차가운 공기를 지반으로 보내어 상대적으로 따뜻한 공기나 물로부터 열을 얻는다. 기존의 화석에너지_석유, 석탄, 가스 연료_로만 동작하는 냉난방 시스템과는 차별성을 가지는 것으로 무한의 에너지원에 따른 환경 친화적인 시스템이라 하겠다.

지열은 크게 흔히 온천으로 대표되는 뜨거운 지열과 대기 온도 변화의 영향을 받지 않는 일정 깊이 지중의 상온 지열이 있다. 지열 냉난방 시스템의 지열이란 바로 “상온의 지열”을 뜻한다. 이 “상온의 지열”은 여름에 대기 온도가 30℃ 이상으로 상승하거나 겨울에 0℃ 이하로 하강하더라도 일정 깊이 이하의 지반은 항상 일정 온도를 유지하고 있다.

지열 냉난방 시스템의 개발 역사는 1912년 스위스에서 처음으로 지반 순환계를 사용하여 특허를 낸 것으로 기록되어 있지만, 1970년대까지 지열 냉난방 시스템은 확실한 시장 수요가 없었다. 처음으로 상용화된 지열 냉난방 시스템은 주거지역에 대해 지하수를 이용한 시스템으로 설계되었다.

지하수 지열교환기(Groundwater Heat Pump System)는 시장에 가장 먼저 출시된 것이다. 그 까닭은 설치 시공이 가장 간단하며, 시공 후 10년간 문제없이 사용하는 곳도 있기 때문이다. 그러나 지역 환경 규제_지하수의 식수 사용 등_와 불충분한 물의 공급으로 일부 지역에서는 사용하는데 제한이 따른다.

△ 지하수 지열교환기(Groundwater Heat Pump System)

대수층의 지하수가 건물로 직접 펌핑되는 단순한 우물로 이루어져 있다. 앞서 이야기한 것처럼, 중간 열 교환기는 우물에서 열펌프를 분리시킨다. 이것은 물의 부식, 마모 작용으로부터 열교환기를 보호하고자 함이다. 건물에서 빠져나간 물은 주입정(Injunction Well)이라 불리는 두 번째 우물로 돌려보내지도록 되어있다.

백성권ㆍ박용부ㆍ박종배 2006 <지열 냉난방 시스템에서 지중열교환기의 설계 및 시공> ≪한국지반공학회지≫22-5, 한국지반공학회

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