[스크랩] 목욕탕의 히트펌프

3.5  수열원 히트펌프 칠러

  이 기종은 범용 냉동기로서 칠러(칠링 유닛), 스크류 칠러로 불리고, 폭넓게 시판되고 있다.

이것도 마찬가지로 냉방용 냉수기로서 개발된 것인데, 이 증발기측에 우물물, 하천수, 해수 등의 열원수를 통과시키고, 응축기에서 발생한 열을 냉각탑에서 방열하는 것이 아니고, 난방, 급탕으로 이용하는 경우에는 히트펌프로 간주할 수도 있다.

 

3.7  급탕용 히트펌프

  냉난방용 히트펌프 보급과 함께, 급탕분야에서도 히트펌프의 응용이 활발해지고 있다. 급탕용 히트펌프는 에너지 절약성 뿐만 아니라 용이한 조작성과 안전성을 이용하여, 급탕＝보일러의 개념을 초월해 이용되고 있다.

  히트펌프는 제품형태로서

  (1) 주택용으로서 저탕(貯湯)탱크와 세트로 된 야간전력이용 히트펌프 급탕기

  (2) 2원냉동 응용 콤비네이션 히트펌프 급탕기

  (3) 호텔이나 레저 센터의 큰 목욕탕의 급탕을 대상으로 하는 업무용 히트펌프 급탕기

가 있다. (1)의 야간전력이용 히트펌프는 효율이 좋은 히트펌프와 가격이 싼 야간전력을 이용한 급탕기로, 종래의 전기온수기에 비해 연간 급탕비용을 약 50%로 낮출 수 있다. 봄, 가을이나 겨울의 급수온도가 낮은 경우나 외기온도가 낮아 히트펌프만으로는 능력이 부족한 계절에는, 전기히터를 보조열원으로 하여 60℃ 이상의 출탕(出湯)이 보증된다. (2)의 2원냉동응용 히트펌프 급탕기는 저온측과 고온측의 2가지 냉동사이클로 된 2원냉동을 응용하고 있다. 냉매는 R22와 R114, R22와 R12 등을 조합하여, 60～80℃의 고온, 고효율을 얻도록 하고 있다. (3)의 업무용 히트펌프 유니트는 공조용 히트펌프 칠러가 기본이고, 용도에 따라 ① 급탕전용기, ② 연간을 통해 냉난방․급탕운전을 가능하게 한 타입이 있다(그림 3․10).

수대수 기본 시스템

물탱크에 저장된 냉수, 온수를 이용하여 냉방, 난방, 급탕으로 이용

수-수방식(Water-Water 방식) 구 분 냉 방 난 방 부 하 증발기에서 찬 냉수 직접 이용 응축기에서 더운 온수 직접 이용 지 열 지열원으로 더운 냉각수 버림 지열원으로 찬 냉수 버림

앞서 언급한 바와 같이 히트펌프와 냉동기는 동일한 사이클이므로 난방 및 냉방용으로 작동

시킬 수 있으며, 이는 그림 2.4에 나타낸 바와 같이 압축한 기상냉매를 실내로 먼저 보낼 때에는

히트펌프로, 실외로 먼저 보낼 때에는 냉동기(에어콘)로 작동시킬 수 있다. 이 때 사용되는 것이 4방 밸브(4-Way Valve)이며, 전기적인 신호에 의해 밸브를 조작한다. 동절기에 히트펌프로 작동시킬 때에는 실외에 위치한 증발기(열흡수부)의 온도가 차가운 외기의 온도보다 더욱 낮아야 외부에서 열을 흡수하여 실내로 공급할 수 있으며, 실내에 위치한 응축기(열 방출부)의 온도가 실내공기의 온도보다 높아야 한다. 하절기에 냉동기(에어콘)로 작동시킬 때에는 실외에 위치한 응축기의 온도가 실외의 따뜻한 공기의 온도 보다 더욱 높아야 외부로 열을 방출할 수 있으며, 이때 실내에 위치한 증발기의 표면온도는 실내공기의 온도보다 낮아야 한다. 이와같은 실내기, 실외기는 한번 설치를 하면, 그 위치를 바꿀 수 없으므로, 4방 밸브를 이용하여 냉매의 유로를 바꾸게

된다. 이처럼 실내기 및 실외기의 크기가 설치시에 결정되므로, 동절기의 난방부하 및 하절기의

냉방부하를 동시에 맞추는 것이 어려우며, 난방용의 보조기가 있다면, 냉방부하를 맞추에 설계하는 것이 바람직 하다. 우리나라의 겨울과 같이 기온이 영하로 내려가는 기후에서 히트펌프시스템을 작동 시킬 때 나타나는 문제점 중의 하나는 실외에 위치한 증발기의 코일 표면에서 공기중의

수분이 서로로 되는 것이다. 증발기는 외기에서 열을 흡수하는 열교환기이므로 외기와의 유한한 온도차가 핑요하며 증발기의 온도는 외기의 온도보다 낮아야 한다. 기온이 영하로 내려가지 않더라도 증발기 내의 냉매와 실외 공기와의 평균 온도차는 약 5℃에서 10℃가량 되므로 증발기 표면의 온도가 영하로 내려가기도 한다. 실외의 증발기 코일에 서러가 생기게 되면, 서리의 낮은 열 전도율로 인하여 열전달이 감소하고, 전열효율이 떨어지며, 증발기 에서의 냉매온도는 더욱더 낮아지게 되어 서리의 생성을 촉진시킨다. 또한 서리의 발생과 더불어 공기측의 유로가 좁아져 공기의 유량이 감소하게 되며, 생성된 서리를 제거하지 않을 경우 열교환기 자체의 파손이 발생할 수도 있다. 따라서 서리를 간헐적으로 제거하는 것이 필요한데 이를 위해서는 냉난방 겸용 히트펌프의 난방운전 모드를 냉방운전 모드로 잠시 바꾸어 압축기 출구의 고온 냉매를 실외기 쪽으로 보내어 서리를 없애는 방법을 사용하고 있다. 온도를 측정하여 서리를 없애는 과정을 제어하는 것이 보통이다. 상대습도가 매우 낮은 경우에는 실외기의 온도가 영하로 내려가도 서리가 잘 생기지 않으므로, 열교환기의 온도와 외기온도를 비교하여 서리제거 운전을 하기도 한다. 이와같은 서리제거 운전시에는 난방능력이 0이 되므로 실내공기의 순환을 위한 팬을 정지시키든지 보조

열원을 이용하여 난방을 하는 것이 좋다.

출처 : 왕림탕

글쓴이 : king 원글보기

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