[용어해설] 히프펌프 와 열펌프

[김택흔(세기공조기술)]

* 열펌프 [heat pump]

냉동기와 같이 기계적인 일을 가할 수 있으면 저온물체에서 열을 빼내어 고온물체에 방출할 수 있다. 이것은 보통의 액체용 펌프가 낮은 곳에서 높은 곳으로 물 등을 끌어올리는 것과 같으므로, 이와 같이 열기관 사이클을 반대로 작용시켜 열을 이동시키는 것을 총칭해서 열펌프라 한다. 열펌프는 냉각 ·가열 어느 것이나 작동시킬 수 있다.

그 대표적인 예가 냉동기로 열펌프의 원리에 의한 냉난방 장치는 냉매계통(冷媒系統)의 절환에 의해 여름에는 물을 배열물(排熱物)로 하여 냉방에, 겨울에는 같은 물을 흡열원(吸熱源)으로 하여 난방에 사용할 수 있다.

열펌프의 원리는 1850년 켈빈에 의해 제창되어, 1934년 미국에서 냉난방용으로 실용화되었다. 그 후 발전하여 바닷물에서 식염을 취하는 장치, 과즙 ·설탕액의 농축용, 화학기계의 자기증발식(自己蒸發式) 장치 등에 널리 응용되고 있다.

* 히트펌프 [heat pump]

냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하는 냉난방장치로, 구동 방식에 따라 전기식과 엔진식으로 구분되는데, 현재 대부분이 냉방과 난방을 겸용하는 구조로 되어 있다.

열은 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 성질이 있는데, 히트펌프는 반대로 낮은 온도에서 높은 온도로 열을 끌어 올린다 하여 붙여진 이름이다. 처음에는 냉장고·냉동고·에어컨과 같이 압축된 냉매를 증발시켜 주위의 열을 빼앗는 용도로 개발되었다. 그러나 지금은 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원(熱源)을 고온으로 전달하는 냉방장치, 고온의 열원을 저온으로 전달하는 난방장치, 냉난방 겸용장치를 포괄하는 의미로 쓰인다.

구동 방식에 따라 전기식과 엔진식, 열원에 따라 공기열원식·수열원식(폐열원식)·지열원식 등으로 구분된다. 또 열 공급방식에 따라 온풍식·냉풍식과 온수식·냉수식, 펌프의 이용 범위에 따라 난방·냉방·제습 및 냉난방 겸용 등으로 분류된다.

구조는 압축기·증발기·응축기·팽창밸브 등으로 이루어져 있다. 작동원리는 난방용의 경우, 압축기에서 고온·고압으로 압축된 냉매를 기화시킨 다음 응축기로 보내 높은 온도의 열을 온도가 낮은 바깥 쪽으로 내뿜는 사이클을 반복하도록 구성되어 있다. 냉방용은 이와 반대로 응축기는 증발기로, 증발기는 응축기로 작용하도록 만들어 응축된 냉매가 더운 바깥 공기와 열교환됨으로써 냉방을 하고자 하는 대상 지점을 차갑게 만들도록 시스템이 구성되어 있다.

현재 대부분의 히트펌프는 냉방과 난방을 겸용하는 구조로 되어 있다. 보통 공기열원식은 외부 온도가 5℃ 이하가 되면 성능이 떨어지고, 기계적 손상도 발생해 작동이 원활하지 않게 되는 단점이 있다. 반면 수열원식이나 지열원식은 혹한 지역에서도 지속적으로 열을 공급할 수 있고, 에너지 효율도 높아 공기열원식을 대체하는 새로운 히트펌프로 주목받고 있다.

                                                                         출처 : 두산백과사전 EnCyber & EnCyber.com