가스엔진과 배열회수 열교환장치를 제외하면 전기식 히트펌프(EHP)와 거의 동일한 시스템이다.
이 그림에서 보는 바와 같이 냉방운전의 경우 가스엔진의 동력으로 구동되는 압축기에 의해 고온·고압의 기체상태로된 냉매는 실외 열교환기에서 응축되면서 방열을 하게 된다.
액냉매는 팽창밸브를 지나면서 압력과 온도가 강하되고 다시 실내 열교환기에서 증발되면서 공기로부터 증발열(흡열)을 빼앗아 냉방이 되도록 해준다.
난방시는 사방밸브를 사용하여 사이클이 냉방사이클과 반대가 된다.
압축기에 의해 고온·고압의 기체상태로 된 냉매가 실내 열교환기를 지나면서 실내공기를 데워주고(방열) 냉매는 응축된다.
즉 실내공기는 냉매의 응축열만큼 열을 흡수하여 가열되는 것이다.
응축된 냉매는 팽창밸브를 지나면서 압력과 온도가 강하되고 실외 열교환기에서는 외부 공기로부터 열을 흡수하여 냉매가 증발된다.
GHP의 특징
GHP의 가장 큰 특징은 가스엔진에서 발생되는 연소배열(exhaust gas)과 엔진냉각수의 열을 회수하여 열효율과 난방 능력을 높일 수 있다는 점이다.
즉, 가스연료에 의해 발생되는 에너지의 상당 부분(60~70%)이 배가스 및 엔진냉각수로 빠져나가므로 이를 이용하여 에너지의 이용효율을 증가시킬 수 있다.
이러한 폐열을 이용하는 방법에 따라 시스템 구성이 달라지고 열효율에도 큰 영향을 미친다.
대표적인 폐열 이용방식으로는 냉매직접가열형, 공기예열이용형, 폐열직접이용형이 있다.
냉매직접가열형은 배기가스와 열교환을 거친 고온의 냉각수로 실외 열교환기(증발기)를 거쳐 나온 냉매를 직접 가열하여 압축기로 보내 난방효율을 높여주는 방식으로
냉방시에는 압축기에서 토출된 고온의 냉매를 냉각시켜줌으로서 실외 열교환기(응축기)에서의 응축능력을 높여 시스템의 성능을 향상시켜 준다.
공기예열이용형은 난방시 배가스 열교환기를 통하여 냉각수의 온도를 높여 실외 열교환기(증발기)로 유입되는 공기를 가열시켜줌으로서 제상효과(defrost)와 더불어
시스템 성능을 높여준다. 냉방시에는 단순히 방열기로 사용하거나 별도의 설비를 부착하여 급탕에 이용하기도 한다.
폐열직접이용형은 엔진의 폐열을 별도의 열교환기를 이용하여 응축기를 지나는 2차 작동유체와 열교환시킴으로서 난방이나 급탕에 이용한다.
냉매직접가열형과 공기예열이용 방법은 에너지 이용효율을 증대시키는 효과 뿐만 아니라 난방능력을 향상시키는 효과를준다.
이러한 GHP의 특징은 EHP와 비교할 때 매우 유리한 점이며 동일한 압축기를 사용할 경우 GHP의 난방능력이 더 커질 수 있는 이유가 된다.
국내의 경우 냉방시간보다 난방시간이 길고 또한 난방이 냉방에 비해 부하가 커야 되는 점을 고려할 때 GHP는 국내의 냉난방 부하 특성에 적합한 기기이다.