히트펌프 ,난방/냉방 보일러, 수영장 보일러 -1 편

[임도교]

우리 주변에 여러 종류의 보일러를 볼 수 있습니다..

온수를 이용 난방에 사용되는 전기온수기(히터기), 가스보일러, 기름보일러...

온수를 이용하여 난방/보온을 하거나, 샤워등에 필요한 따뜻한 물을 제공합니다.

전통적인 보일러

이 보일러들은 오랫동안 우리 곁에 있으면서 윤택한 생활을 제공하여 주었죠.

봄/여름/가을/겨울 날씨에 관계없이 유사한 열량을 생산하여 추운날씨에도 추가적으로 비용없는 장점을 가지고 있습니다.

설치비 또한 저렴합니다. 운영비를 제외하곤 만족스럽습니다 

하지만 사용연수가 늘어가면서 직접가열되는 도체에 스케일이 증가하면서 열효율이 떨어지니..  하~ 참 ㅠㅠㅠㅠ

초기에 90% 효율을 보이다가 85%, 80% 심지어는 70% 이하로 ..

또한 이 보일러들은 연료가 많이 소비되어 하나같이 운영비가 많이 나옵니다 .

여기저기 곡소리가 나옵니다 에~고  에~고 

열효율 표기

가스 보일러의 라벨에 표기된 효율표 입니다

1kw 열량을 생산하기 위해 소비되는 연료량이 1kw보다 많이드니.... 너무너무 저효율 !!!

에너지 효율 1등급 보일러 역시, 90% 조금 넘습니다 !!!

컨덴싱 보일러, 거꾸로 가는 보일러 등등등  많은 광고방송을 들었죠.

100%를 넘는 효율의 보일러가 없네요. 열을 생산하면서 손실이 발생하기 때문입니다.

연료단가도 높고...

따라서 연소되는 연료보다 생산하는 열량이 적기 때문에 운영비가 너무 너무 많이 나옵니다.

저효율 보일러의 특성입니다.

일부업체에선 이온을 충돌시켜 도체없이 직접 가열하는 방법을 사용한다고 선전합니다.

"고효율 보일러"...????

손실되는 열량을 줄여, 조금이나마 효율을 높이기 위한 방법일 뿐....

하지만 저효율 보일러 범주를 넘어서지 못합니다. 즉 100% 효율을 넘지 못합니다.

이 한계를 뛰어넘는 보일러가  한창 보급되고 있습니다. 우리가 히트펌프라고 하죠.

국내히트펌프

해외 히트펌프

현존하는 보일러가운데 히트펌프 보다 효율이 좋은 것은 없습니다.

전통적인 보일러 가운데 1kw 연료를 소비해서, 1kw 이상 열량이 나오는 보일러는 없습니다.

존재하지 않습니다. 

반면 대부분 히트펌프는 3~5kw 열량을 생산합니다.

따라서 전통적 보일러 보다 운영비가 3~6배 이상 적게나옵니다.

문제는 장비를 Outdoor에 설치하여야 합니다

국내제품은 실외기라고 하는 장비를 밖에, 실내기는 실내에 설치합니다.

이것은 공기에서 열을 흡수하여, 액체냉매를 기체냉매로 바꿔야 하기 때문입니다

공기에서 포집되는 열량이 적게되면 냉매가 기체로 변하는데 문제가 생깁니다.

따라서 공기에서 열을 포집하기 위해서는 장비를 실외에 설치하여야 합니다.

외부설치된 히트펌프

이것은 냉매의 증발을 돕기위해 공기에서 열 포집이 필요하기 때문이죠.... 

겨울철엔 차가운 공기에서 열을 포집하기 때문에, 포집되는 열이 적습니다.

따라서 증발되는 냉매량이 적도록 조절할 수 밖에 없습니다.

많은량의 액체냉매은 완전기체로 변화하지 못하기 때문에 완전 기체로 변화시키기 위해

냉매량을 적게 공급되도록 조절합니다.

이 조절 작업은 팽창밸브 조정을 통해 이루어집니다.

혹한기의 가정

따라서 봄/가을에 비교해서 혹한기에는 열량의 감소가 40~50% 정도 발생합니다.

그래도 1kw 연료를 사용하여 3kw 열량을 생산하니 이 보다 더 좋은 보일러는 존재하지 않습니다.

영국/독일/미국/카나다는 정부가 정부차원의 지원을 통해 적극적으로 보급에 앞장서고 있네요.

우리나라에 한때 심야보일러를 한국전력 중심으로 정책적으로 보급되었던 것과 유사합니다.

문제는 장비가격이 고가이고, 변동되는 열량을 보조하기 위한 보조(Backup) 보일러가 필요합니다

가스/기름/전기 보일러를 일반적으로 설치합니다. 한시적으로 필요 시점에서만 가동하므로

운영비엔 큰 무리가 없습니다.

히트펌프는 냉매를 사용합니다.

냉매는 적은 온도차에도 쉽게 기체로 변하는 성질을 가지고 있죠.

물이 수증기로 변화하기 위한 100도를 넘어야 합니다.

하지만 냉매를 적은 온도 변화에도 쉽게 기체로 변합니다.

이 과정을 증발과정이라고 하고, 이때 필요한 열량을 잠열이라고 합니다.

즉, 액체가 기체로 변화하는 것을 증발이라고 하는데 액체가 기체로 변화할 때에는 주변

열을 빼앗습니다. 이를 잠열이라고 한다.

뜨겁게 달구어진 아스팔트에 물을 뿌리면 수증기로 변화하면서 주변의 기온이 서늘해지는

경험을 하였을 것입니다. 냉매는 이 보다 적은 온도에서도 쉽게 기화가 이루어집니다.

기화가 이루어질 때, 주변의 온도가 낮아지기 때문에, 이를 이용하여 에어컨의 시원한 바람을 만듭니다.

에어컨도 히트펌프와 같은 원리로 작동됩니다. 따라서 히트펌프의 일종입니다.

히트펌프의 조상은 에어컨인셈이죠!!! . 냉동설비라고 하는 것들... 동작은 같은 원리입니다.

만일 외부에 설치되어야 하는 장비를 실내에 설치한다면...

정말 궁금하죠?????

계절에 관계없이 즉 차가운 혹한기의 날씨에도 변동없는 안정적 열량을

생산할 수 있습니다.

히트펌프는 응축과정과 증발과정이 있습니다.

응축과정은 온수를 생산할 수 있는 부분이고 증발과정은 차가운 공기 또는 냉수를 만들어 지는 부분입니다.

냉방을 하려면 응축과정에서 생산되는 따뜻한 열량을 버려야 하고, 난방을 하려면 증발과정에서

만들어지는 차가운 열량을 버려야 합니다.

현재 히트펌프는 두가지 열원을 동시에 사용하지 않습니다.

목적에 따라 선택적 으로 사용합니다

이 두가지 단점을 보완한 히트펌프가 출시됩니다.

혹한기에도 안정적으로 열량을 생산하고, 버려지는 열원을 활용 전기를 생산하는 보일러...

다음에서 이어갑니다