히트펌프 시스템
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- 히트펌프의 개요
summary - 히트펌프란 열을 자체적으로 생산하는 것이 아니라 저온의 열원에서 열을 흡수하여 고온의 열원으로 열을 운송하는 기계장치이다. 마치 낮은 수위의 물을 높은 수위까지 퍼 올리는 것과 비슷하여 열펌프(Heat Pump)라 한다. 히트펌프는 열을 흡수하고 방열하는 원리에 따라 압축식, 화학식, 흡수식, 흡착식 등으로 분류되며, 그 중에서 상업용으로 많이 사용 되는 방식은 압축식 히트펌프이다. 저온, 저밀도의 열 에너지를 사용 가능한 고온, 고밀도의 열 에너지 상태로 끌어 올린다는 의미로서, 저온을 고온으로 전환 하거나 고온을 저온으로 전환하여 냉방이나 난방,급탕에 이용하는 기계적 장치이다.
- 히트펌프의 원리
principle -
Heat Pump에는 열을 운반하는 냉매가 주입되어 있다.
냉매는 증발기에서 외부로부터 열을 흡수 하면서 증발(액체 → 기체)하고
저온저압의 가스 상태가 되어 압축기로 흡입된다.
압축기에서 냉매가 압축되면서 고온, 고압 상태로 응축기에 전달되며 응축기에서는 열을 방출 (온풍,온수로이용)하면서 냉매는 액화된다.
고압액화된 냉매는 팽창밸브에서 감압되고 저온,저압 상태의 냉매는 증발기로 들어간다.
- 공기열원 히트펌프
hit pump -
난방 시 에는 대기에서 필요한 열량을 흡수하며 ,
냉방 시 에는 대기로 실내열을 버림 으로서 한 대의 장비로 냉난방과
온수 생산이 가능한 첨단기술의 시스템이다.
예를들면, 100%의 에너지를 얻기 위해 보일러에 25%의 전기가 투입되고 대기에서 60~80%의 에너지를 흡수하므로 전력비를 대폭절감 할 수 있다.
- 용어정리
arrangement of terms -
- ① 냉매 [冷媒] : 냉동기 따위에서, 저온 물체로부터 고온 물체로 열을 끌어가는 매체. 프레온, 암모니아, 이산화유황, 염화메틸 따위가 있다. (R22, R134a)
- ② 압축기 (compressor) : 증발기에서 냉동작용을 하고 가스가 된 냉매를 흡입 압축하여 압력을 올려줌으로써, 분자간의 거리를 가깝게 하여 온도를 상승시켜 상온에서도 응축 액화할 수 있게 하는 기계이다. 종류에는 스크롤압축기, 왕복동식 압축기, 스크류 압축기, 원심식 압축기등이 있다.
- ③ 증발기(exaporator) : 팽창밸브를 통과하여 저온.저압으로 감압된 액체 냉매를 유입하여 주위의 공간 또는 피냉각 물체와 열교환시킴으로써 액체증발에 의한 열흡수로 냉동하는 기기다.
- ④ 응축(condensation) : 수증기 또는 그 외의 가스.증기가 열을받아 액체가 되는 것을 말하며, 이때 받는 열량을 그 물질의 응축 잠열이라고 한다.
- ⑤ 판형 증발기(plat type exaportor) : 알미늄 또는 스테인레스판 2장을 맞붙이고 그 사이에 냉매통로와 물의 통로를 만들어 열을 교환하는 기기다.
- ⑥ 수액기(receiver tank) : 응축기에서 응축한 고압상태의 액화 냉매를 일시 저장하는 용기
- ⑦ 팽창변(expansion valve) : 응축기에서 응축 액화된 고온.고압의 냉매를 교축작용에 의해 증발을 일으킬 수 있는 압력 까지 감압해주는 밸브이다. 또한 증발기에서 충분한 열을 흡수할 수 있는 적정한 냉매량을 조절 공급한다.
- ⑧ 성적계수(coefficent of performance) : 보일러 능률의 양호 또는 불량 정도를 표시하는 계수로서 이 계수가 클수록 능률이 좋다.
- 냉동사이클 원리(공기열 히트펌프)
principle of refrigerating cycle -
- 히트펌프 단단사이클과 이원냉동사이클 비교
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- ① 일반적인 히트펌프는 [그림1]과 같이 단단사이클로 구성되어 있으며, 단단사이클 히트펌프는 난방을 위한 고온의 온수를 생성시키기 어렵고, 특히 겨울철의 외기온도 저하시 난방 성능이 급격히 저하되는 문제가 있음.
- ② 이원냉동사이클 히트펌프는 [그림2]와 같이 2개의 사이클로 구성되어 있으며, 고온측 냉동장치의 증발기와 저온측 냉동장치의 응축기(이 두 열교환기를 합해 캐스케이드 열교환기라고 함)를 설치해 에너지 효율을 향상시키며, 겨울철 외기온도가 낮을 경우에도 온수온도를 일정하게 유지하여 공급하고, 하절기에는 냉수를 생산하여 하절기 피크부하를 경감시키도록 하는 히트펌프시스템이다.
- 이원냉동사이클 비교(공기열 히트펌프)
principle of refrigerating cycle -
- 1. 당사 이원냉동사이클 히트펌프 시스템
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- ① 고효율 냉난방겸용으로 냉온수 동시생산이 됨.
- ② "이중관 열교환기" 특허(실외기의 열교환시 고온측 R-134A와 저온측 R-410A 사이클 열교환이 가능)
- ③ 고온측 사이클 열교환기는 난방시에 제상, 냉방시에는 응축기로 운전이 되어 이원냉동사이클이 적용된 제품중 당사 제품만 냉방능력이 100%가 됨.
- ④ 저온측 사이클 열교환기는 난방시 증발기로 운전됨
- ⑤ 냉방시스템과 관련하여 온수사용처가 있는곳은 냉방시 냉수 생산원가 "ZERO"
- 2. 타사 이원냉동사이클 히트펌프 시스템
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- ① 난방 전용 및 고온수 생산에 중점.
- ② 제상 운전시 별도의 보조 열원 없이 역사이클 구성.
- ③ 냉방시에는 저온측 사이클 R-410A만 사용함으로써 냉방능력 50%만 가능함.
- ④ 당사와 동일한 냉방능력을 위해서는 2배의 시설필요
- 기술경쟁력(공기열 히트펌프)
technology competitiveness -
- 1. 기술경쟁력 확보
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- ① 에너지 절감시스템의 진단 및 설계 기술확보
- ② 이원냉동사이클 제조 기술 확보
- 핫가스를 이용한 제상기술
- 이원냉동사이클의 저압측 및 고압측 압축비 제어 기술
- 고효율 제상, 냉방 및 난방을 위한 이중열교환기
- ③ 현장 설치 및 시공 기술확보
- 2. 특허출원 및 등록
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- 2011.10.13 : 폐열회수형 히트펌프의 폐수순환 자동세척식 증발장치 발명특허등록
- 2011.10.13 : 폐열회수형 히트펌프의 나관식 증발장치 발명특허등록
- 2012.03.14 : 급탕용 히트펌프 시스템 발명특허등록
- 2012.06.08 : 냉동기 제조등록 및 특정설비 제조등록
- 2012.07.13 : 기술보증기금 벤처기업 확인
- 2013.03.26 : 이원히트펌프장치 발명특허등록
- 2018.04.23 : 이원히트펌프장치발명특허 국제특허 (중국)등록
- 2019.03.29 : 이원히트펌프 -38에서 난방운전 COP2.29 시험적서 취득
- 2019.06.13 : ISO 9001:2015 품질경영시스템인증서 취득
- 3. 원격제어 관리시스템 적용
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- ① 스마트폰 원격제어가 가능하여 언제,어디서나 실시간 모니터링 및 이상상태 확인 및 점검가능
- 4. 신기술 발명특허 제 10-1262927호 "세계최초" 증발기겸 응축기 이중 열교환기 개발 및 양산화
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- 1) 외기의 열교환기에 고온측과 저온측 사이클이 열교환이 가능 하도록 “이중관 열교환기“를 구성하여 고온측 R-134A 난방시에는 제상을, 냉방시에는 응축시켜 냉방능력 100% 운전되는 것이 특징임.
- ① 냉난방용 이원냉동사이클 히트펌프 대용량 30HP와 대용량 90HP 150HP 생산
- ② 난방성능 저온(-38℃) 난방 COP 2.29이상가능
- ③ 외기온도(-38℃) 난방출수온도 65 ~ 70℃까지 생산
- ④ 냉방시 냉수온도 -5℃까지 가능하여 축열 효율(기존 단단냉동 히트펌프 대비) : 20%이상
- 냉 · 난방겸용 공기열 이원히트펌프
introduce goods - 80HP이상은 2개의 스크류식 압축기(반밀폐형)를 이용한 이원-냉동사이클[케스케이드 압축시스템]을 적용하여 대기중의 열원을 이용함으로써 열원의 한계성이 없고, 영하 15℃에서도 성능저하가 미미하여 고온수를 사용하는 곳에 적합한 에너지절감 시스템
- 제품특징
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① 한국 유일 대용량 공기열 이원히트펌프 생산 (30HP/90HP/150HP)
- 신기술 발명특허 제10-1262927호
- “세계최초” 증발기겸 응축기 이중 열교환기식 적용
- ② 냉/난방 및 냉/온수 동시생산이 가능하여 경제성 탁월
- ③ 스마트폰 원격제어관리 System 적용
- ④ 사용이 편리한 PLC 자동제어 시스템
- ⑤ 9단계 온/습도에 의한 자동제상 제어
- ⑥ 실외기 분리 설치로 소음감소 및 겨울철 동파위험없음
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① 한국 유일 대용량 공기열 이원히트펌프 생산 (30HP/90HP/150HP)
- 냉 · 난방겸용 공기열 이원히트펌프 비교
comparison goods -
- 1. 흡수식 냉 · 난방기 (타사)
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- ① 고층빌딩 및 대형건물의 냉 · 난방 중심으로 설치가 되고 있으나, 화석연료(가스 外)를 사용함으로 자원에 대한 고갈문제 및 대기오염이 발생되어 각종 환경규제의 제약을 받음
- ② 당사 제품대비 운영관리비 50 ~ 70% 과지출 발생
- 2. 냉방용 칠러 (타사)
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- ① 고층빌딩 및 대형건물의 냉방 중심으로 설치가 되고 있으나 난방이 불가능하여 난방 수요가 있을시 별도의 난방시설을 추가 설치해야 하며 추가비용이 발생됨.
- ② 난방 시설 추가시 화석연료의 사용으로 환경오염이 발생.
- 3. 냉 · 난방기겸용 공기열 이원히트펌프 (당사)
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- ① 국제 기후변화 및 환경규제의 대체에너지 기술로써 공기열원을 이용한 신.재생에너지 시스템
- ② 겨울철 외기온도 영하 38℃에서 고효율 난방/온수 생산 및 여름 냉방시 냉/온수 동시 생산이 가능한 시스템이며, 온수 생산시 온수사용처만 있다면 냉수 생산원가는 "Zero"
- 1) 흡수식 냉난방기 대비 장점
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- ① 화석 연료가 아닌 전기에너지를 사용함으로 환경오염이 없음
- ② 에너지 비용절감 50~70% 가능
- 2) 냉방용 칠러 대비 장점
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- ① 냉방시 온수사용처만 있다면 온수 사용원가는 "Zero"
- ② 칠러는 난방이 불가능하나 당사 제품은 히트펌프 1대로 냉 · 난방이 동시 가능함으로 설치비용 절감
- ③ 에너지 비용절감 50~70% 가능
