1. 기술개요

2. 냉난방 역사

2. 문제점 : 현재의 냉난방기기들은 공기, 지열, 등유, LPG등 단일열원으로서 발전소에서 발전효율을 높인다고 해도 ①에너지손실과 ②2030년 온실가스배출 감소정책에 기여할 수 있는 한계성을 가지고 있음

3. 문제점 해결을 위한 제안기술의 내용

①에너지효율 시스템 : 국가 전력수급문제의 근본 원인중에서 ‘냉난방 실외기’로 인한 전력손실의 급증을 혁신적인 폐열회수 기술로 전력예비율을 높여야 하는 국가적 국민적 Needs

-기존 실외기 기반의 냉난방기는 ‘겨울(착상)과 여름철(폐열)’ 소비전력 급증의 원인 임

-소비전력 급증으로 전력예비율은 2013년 5.1%~2021년 9.5% 수준으로 매우 심각한 상황

-이러한 심각성은 발전된 전력 중에서 50%는 냉방부하, 50%는 폐열로 대기중으로 방출

[출처]에너지원별 냉방기기 에너지 소비 및 운영현황분석, 대한설비공학회 2009 하계학술발표대회 논문집 pp. 0195-0200

발전효율에 따른 전력 예비율을 극대화 할 수 있는 방안-냉난방급탕 에너지부문으로 검토

-->실외기 기반의 냉난방기기를 개선할 수 있는 원천기술 적용(다중열원-공기열원+수열원)

-->여름철 실외기 폐열회수 원천기술 적용(대기중 방출하는 50% 폐열을 에너지로 재생산)

-->겨울철 실외기에서 발생하는 착상방지 원천기술 적용(겨울 에너지 손실 없음)

-->발전소 폐열 활용기술은 2004, 2005, 2006년 산업부와 농림부 지원사업으로 추진 됨

-->2021년 폐열활용 소비전력 50% 이상 절감 냉난방급탕용 히트펌프 --> 발전효율 향상

소비전력 50% 이상 절감이 가능한 배경

[기존 단일열원 냉난방기 기술과의 차별성, 독창성]-->공기열히트펌프. 지열히트펌프, 시스템에어컨등 대비

㉮다중복합열원 히트펌프(공기에너지+물에너지 융합)는 기기(器機)가 아닌 시스템(System)화

-->기존 공기열원, 수열원, 지열원 히트펌프등은 단일열원으로서 냉난방기기(器機)로 분류

-->기존 단일열원의 에너지 대비 30%이상 효율 향상(소비전력 50% 이상 절감이 가능한 이유 1)

  ㉯겨울철 착상(着霜)원천방지기술 적용-->소비전력 50% 이상 절감이 가능한 이유 2

-4way valve 삭제기술 적용

-일반 단일열원 히트펌프(공기열히트펌프)는 0℃이하의 기온에서 실외기에 서리(着霜)발생으로 정상운전이 불가능하거나 급격한 전력소비가 진행

-->실외기 착상발생시 냉매는 역방향으로 순환하여 실외 증발기를 녹이는 작업의 연속

-->실외기(실외증발기)를 녹이는 작업은 난방이 되지 않으면서 전력소모는 증가되고 있음

(예)40분 가동 + 20분 에너지 손실, 50분 가동 + 10분 에너지손실 = 24시간 연속진행

 ㉰여름철 냉방시 응축열(폐열)을 실외기를 통해서 공기중 배출없이 회수하여 에너지 재생산 기술 적용

-->소비전력 50% 이상 절감이 가능한 이유 3

-->여름철 실외기에서 방출하는 폐열(응축열)을 100% 회수하여 온수를 무료로 만드는 시스템

-->폐열을 회수하여 냉난방 + 온수무료 공급, 풀빌라등 수영장 온수, 농업용 건조기등으로 활용

 ㉱정부지원 농기계 진입조건 대비 30% 이상 효율 확인(소비전력 50%이상 절감이 가능한 이유4)

-정부지원 농업용 냉난방 농기계(히트펌프)진입조건 대비 50% 이상 COP 효율(사업성 확인)

-정부진입조건 효율(COP) : 표준난방 7℃->COP 3이상, 제상난방 1.5℃->COP 2이상, 저온난방 영하15℃->COP 2이상

-다중복합열원 품질공인 시험결과 효율(COP)

-->표준난방 7℃->COP 3.7, 제상난방 1.5℃->COP 3.3, 저온난방 영하15℃->COP 2.7

 ㉲최고의 효율 달성(공인인증 시험 결과)--> 표준난방 COP 3.7

-한국생산기술연구원(2018.3.28.)-->보일러 COP는 0.8~ 0.94 수준

-일반적으로 단일열원의 COP는 2.0 ~ 2.7정도의 수준 임

-소비전력 50% 이상 절감이 가능한 이유 5

②온실가스저감 시스템 : 2018년 대비 2030년 온실가스배출 40% 목표달성, 온난화 및 도시열섬현상을 해소해야 하는 기후변화에 대한 대응의 시급성

-->100% 자연에너지 열원의 융합으로 실외기의 기능과 구조를 H/W와 일체형으로 개선 하여 폐열회수로 도시열섬현상 감소(물에너지 융합에 의한 실외기 삭제 기술적용)

 ③폐열회수 시스템 : 기존 실외기의 기능인 공기중으로 50~55℃ 응축열 배출을 100% 회수하여 온수로서 샤워물, 세탁물, 여름철 장마시즌에 바닥난방용으로도 사용 가능

-->10마력(300~400M2 공간면적)의 경우 약 32,500Kacl 폐열 회수(공인기관시험결과, 2018)

-->회수된 폐열 32,000kacl는 70~100여평의 난방용 온수로서 사용이 가능한 효율 수준 임

 ④환경오염 제로시스템 : 냉난방용 가스히트펌프(GHP)가 환경오염의 주범인 질소산화물(NOx), 일산화탄소(Co), 메탄(CH4)이 자동차 배기가스 대비 약 100배 이상 발생 확인

-->전국 학교 및 공공기관 옥상 5여 곳 가동 중 [출처:2020년10월10일 SBS 뉴스토리]

-->질소산화물, 일산화탄소, 메탄 제로(0)화 가능