지열 열 펌프 및 그 응용

신세대

"중원 석유 탐사국 조사 설계 연구원"

요약: 이 글은 지원 열펌프의 개념과 작동 원리를 소개한 다음, 지원 열펌프의 특징과 우리나라에서의 발전의 제약 조건을 상세히 논술하고, 국내에서의 사용 및 발전 전망을 소개했다. 마지막으로, 지원 열펌프 기술은 인류에게 가장 우호적이고 효과적인 난방 냉각 기술이라고 분명히 지적했다.

1 지열 열 펌프의 개념 및 작동 원리

지열 열 펌프는 지하수, 토양, 지표수 등 얕은 지하 지열 자원을 이용하여 난방과 냉각을 동시에 제공하는 에너지 효율적인 에어컨 시스템입니다. 역카노 순환을 이용하여 소량의 고급 전기를 입력함으로써 저급 열을 고품위 열로 변환할 수 있다. 열 펌프는 일반적으로 증발기, 냉응기, 압축기 및 팽창 밸브로 구성됩니다.

지원 열 펌프는 여름에 열 펌프 장치가 건물에서 열을 꺼내 지층으로 전달하는 방식으로 작동한다. 겨울에는 지층에서 열을 추출하여 건물을 가열한다. 일반 지열 열 펌프는 에너지 1kW 를 소비하며 사용자는 4kW 이상의 열이나 냉량을 얻을 수 있습니다.

2 지열 열 펌프 특성

우리는 표면 아래의 일정한 깊이의 지온이 일년 사계절 상대적으로 일정하다는 것을 알고 있으며, 지원 열펌프는 얕은 지열 에너지를 냉열원으로 이용하여 환경적 요인의 영향을 제거한다는 것을 알고 있다. 다른 난방 및 냉방 시스템에 비해 다음과 같은 특징이 있습니다.

2. 1 재생 에너지 사용.

지원 열펌프는 여름에 건물에서 방출되는 열을 흡수하여 얕은 층 지하에 저장한다. 일부 열량은 겨울철 건물 난방에 사용되고, 다른 일부 열량은 직접 공기 중으로 방출된다. 일년 내내 얕은 지열 에너지를 이용하는 건물의 난방 또는 냉방 능력은 대체로 비슷하다. 따라서 지열 열 펌프는 재생 가능 에너지를 사용합니다.

2.2 에너지 효율성

지원 열펌프의 열원 온도는 일반적으로 1 년 내내10 ~ 22 C 이며, 겨울철 난방 시 수온이 주변 온도보다 높기 때문에 열펌프 순환의 증발 온도와 에너지 효율비가 높아진다. 여름철에 냉각할 때 수온이 주변 온도보다 낮아 냉방 효과와 단위 효율을 높였다. 수원열펌프 냉제열계수는 4.0 이상으로 기존 공기원 열펌프보다 약 40% 정도 높아지고 운영비는 일반 중앙에어컨의 50 ~ 60% 에 불과하며 전기보일러, 전열막 난방보다 약 70% 정도 절약된다.

2.3 중요한 환경 혜택

수원 열 펌프가 작동할 때는 수원수의 열이나 추위만 있으면 되고, 수질은 변하지 않으며, 오염도 발생하지 않으며, 물, 연기, 먼지도 소모하지 않고 소량의 전기만 소모한다.

전력 소비면에서 에너지 절약은 환경 보호입니다. 수원열펌프 사용으로 인한 오염물 배출은 공기원 열펌프보다 40%, 전기 보일러보다 70% 적다. 지원 열펌프도 냉매를 사용하지만 일반 에어컨보다 관개량이 25% 줄었다. 지원 열펌프는 공장에서 완전히 밀봉되어 있어 분리체 에어컨처럼 설치될 때 쉽게 누출되지 않는다.

2.4 1 기 다목적

지열 열 펌프는 난방, 냉방, 생활 온수를 제공할 수 있다. 즉, 기존 보일러 및 에어컨 시스템을 대체할 수 있는 장비 세트로, 일회성 투자는 기존 난방 냉방의 50 ~ 70% 에 불과합니다. 특히 여름철 냉랭할 때 열펌프에서 나오는 열은 사용자에게 생활온수를 무료로 제공하는 데 사용할 수 있다. 따라서 지열 열 펌프는 난방 냉각과 생활 온수 공급이 모두 있는 건물에 특히 적합합니다.

2.5 토지 자원 절약

수원 열 펌프는 호스트와 순환수 펌프 외에 다른 설치 설비가 없다. 보일러실에 비해 물 처리실, 송풍기실, 굴뚝, 석탄장, 찌꺼기장을 절약하고 토지 자원을 절약했다.

2.6 안정적이고 신뢰할 수있는 작동, 긴 수명.

지원 열펌프 수온이 안정되어 공기원 열펌프에 비해 서리 제거 효과가 방지된다. 열펌프 운동 부품이 적어 유지 보수가 거의 필요 없고, 운행이 안정적이고 안정적이며, 수명이 20 년 정도에 달할 수 있다.

2.7 자동화 수준 높음

일반 지원 열펌프는 전컴퓨터제어로 외부 부하의 변화에 따라 압축기의 작업대 수를 조절할 수 있으며 압축기 과열 보호, 단수 보호 등 다양한 보호 조치를 갖추고 있어 무인 운행을 가능하게 한다.

지열 열 펌프 난방 시스템 구성

지원 열펌프 공사는 일반적으로 지원수 시스템, 열펌프실 및 터미널 팬 코일 냉각 시스템으로 구성됩니다. 근거지 소스 열 교환 시스템의 형태는 개방 루프 시스템과 폐쇄 루프 시스템으로 나눌 수 있다.

개방 루프 시스템은 우물 (호수, 강 포함) 에서 물을 퍼서 열 교환기 그룹으로 보내 열을 전달한 다음 열 또는 냉에너지를 추출한 물을 우물에 주입합니다. 일반적으로 개방 루프 시스템의 물은 단순히 처리되므로 열 교환기 표면의 때가 생길 수 있습니다. 개방형 시스템은 현재 지열 열 펌프 응용의 주요 형태입니다.

폐쇄 루프 시스템은 수직 매설 링 시스템과 수평 매설 링 시스템으로 구분됩니다. 그것은 묻힌 폴리에틸렌 파이프 회로를 통해 토양과 열교환한다. 일반적으로 별장 등 대지가 큰 건물에 설치하기에 적합하다.

4 지열 열 펌프 제약

지원 열펌프는 전문가가 현재 인류가 얻을 수 있는 가장 우호적이고 효과적인 난방 및 냉각 형태라고 한다. 최근 몇 년 동안 연구와 응용 방면에서 급속히 발전하였다. 그러나 다음과 같은 객관적인 조건의 제한으로 인해 이 기술의 응용은 보편적이지 않다.

4. 1 홍보 및 이해 부족

지원 열펌프 기술은 난방 전문가들의 추앙을 받고 있지만, 각급 지도자, 특히 주관 공사의 지도자의 승인이 있어야만 공사에 광범위하게 응용할 수 있다. 이 기술은 최근 몇 년 동안 우리나라 에너지 전략의 조정에 따라 발전해 왔기 때문에, 심지어 일부 난방 기술자들의 인식도 부족하다. (윌리엄 셰익스피어, 난방, 난방, 난방, 난방, 난방, 난방, 난방) 그래서 사회적 인정을 받으려면 홍보력을 강화해야 한다.

4.2 정책 역량이 부족하다

우리나라의' 에너지 절약법' 에서 열병합 발전과 중앙 난방 기술을 장려하고 발전시키지만, 종합에너지 이용률이 두 배로 높은 지원 열펌프 기술의 발전을 장려하는 것은 명확하게 규정되어 있지 않다.

4.3 수원 조건에 대한 제한

개환 지원 열펌프 시스템에 충분한 수원이 있는지, 현지 지질토양 조건이 미수재충전의 원활한 시행을 보장할 수 있는지 여부는 지원 열펌프 응용의 전제조건이다. 일반적으로 지역 난방에 사용될 때 건물 용적률은 ≤ 1 이어야 합니다. 폐쇄 시스템의 경우 현지 지질 조건이 매관하기에 적합한지 여부, 충분한 매관지면 등 환경 조건에 따라 제한된다.

4.4 매설 파이프 시스템의 열 전달 계산 이론은 미성숙하다.

현재, 지원 열펌프 장치와 터미널 팬 코일 냉각 시스템 기술은 이미 상당히 성숙했다. 개방 시스템의 경우, 현지 수리 부문도 수원 상황에 대해 상당히 잘 알고 있다. 매설 파이프 시스템의 경우 토양 매설 파이프 열 전달 계산 이론이 아직 성숙하지 않아 설계가 엔지니어링 응용 프로그램에 뒤처져 엔지니어링 품질이 보장되지 않아 이 기술의 광범위한 응용을 제한하고 있다.

4.5 지역 수자원 관리 정책에 의해 제한된다.

중국 남방은 수자원이 풍부하지만 북방 대부분 지역은 수자원이 부족하다. 제한된 수자원을 보호하기 위해 각 지방정부는 지방수자원 이용 조례를 제정했다. 지원 열펌프 시스템은 물을 소비하지 않고 지하수를 오염시키지 않지만, 대량의 물을 열운반체로 필요로 한다. 일부 지방부처는 취수와 재충전에 대해 두 배의 비용을 부과하여 지원 열펌프의 에너지 절약 효과를 충분히 반영하지 못하고 이 지역의 기술 발전을 제한하고 있다.

지열 열 펌프의 응용

5. 1 해외 신청

지원 열펌프는 일본, 한국, 미국, 중앙유럽, 북유럽에서 널리 사용되고 있다. 1999 통계에 따르면 주택난방 장치의 지열 열 펌프 비율은 스위스는 96%, 오스트리아는 38%, 덴마크는 27% 로 집계됐다. 미국 지열 열 펌프 시스템은 1998 신축 건물의 30% 를 차지하며 10% 의 속도로 꾸준히 증가하고 있습니다. 그중 가장 유명한 지원 열펌프 프로젝트는 켄터키주 루이빌의 해안오피스텔로, 서비스 면적 15.8× 104 m2 로 한 달에 2 만 5 천 달러를 절약한다. 이 기술의 응용과 발전에 따라 그 조직에 대한 연구도 급속히 발전하기 시작했다. 관련 자료에 따르면 일본에서 개발한 고온수지원 열펌프는 유출 온도가 80 ~150 C 이고, 제열계수 CP 는 8.0 에 달한다.

5.2 국내 애플리케이션

천진대학교 열연구소 여찬인 교수는 1954 년 우리나라 최초의 열펌프 연구를 시작했고 1965 년 우리나라 최초의 수냉식 열펌프 장치를 성공적으로 개발했다. 현재 많은 대학과 연구기관이 수원 열 펌프를 연구하고 있다.

청화동측 인공환경설비유한공사와 산둥 해양풀다는 국내 초기 수원열펌프 생산업체로 이미 시리즈화되었다. 현재 열펌프기의 유출 온도는 이미 65 C 에 달하고 있으며, 냉각 계수 CP 는 6.7 에 달할 수 있다. 현재 국내의 전형적인 사용자는 심양 동북전력주택지로 서비스 면적이 8×104M2 입니다. 을 눌러 섹션을 인쇄할 수도 있습니다 베이징 우의병원 서비스 면적은 7. 1× 104m2 로 연간 난방 냉방 운영비는 약 9 원 /m2 입니다.

중원 유전 시추 3 사 청사 수원 열 펌프 시범 공사는 우리 국 최초의 지원 열 펌프 시스템이다. 시추 총공사와 칭화대가 공동 개발한 ZYRB240 열펌프 장치 2 대를 선정하여 서비스 면적이 6000m2 입니다. 이 프로젝트의 성공적인 시행은 반드시 지원 열펌프가 중원 유전에서 보급된 응용을 추진할 것이다.

6 지열 열 펌프 개발 전망

6. 1 정부 관련 부서의 요구 사항을 준수합니다.

지원 열펌프는 에너지 효율이 높고 환경 친화적이며 우리나라의 에너지 정책과 환경 정책에 부합한다. 열펌프 기술의 종합 에너지 이용률은 약 120% ~ 180% 입니다. 따라서, 국가는 열병합 발전 기술을 범용 에너지 절약 기술로 발전을 장려하고 지열 열 펌프 기술의 발전을 촉진시켰다.

6.2 소유주의 이익에 부합한다

지열 열 펌프는 동시에 난방과 냉각을 할 수 있기 때문이다. 한 시스템은 원래의 두 시스템을 적은 투자로 대체할 수 있다. 지원 열펌프는 점유 면적이 적고, 운영비용이 낮고, 관리가 편리하며, 업주의 근본 이익에 부합한다.

6.3 사용자의 이익에 부합한다

지원 열펌프 난방 비용은 석탄 집중 보일러실의 절반이고, 여름 냉방비는 냉온수기의 약 60% 로, 사용자에게 난방 및 냉방비 지출을 줄여 그들의 절실한 이익에 부합한다.

6.4 적용 범위가 넓다

냉온수기는 여름 냉동에만 사용할 수 있고, 공랭기는 장강 유역의 난방 냉각에만 적용되며, 지원 열펌프는 지하수를 사용할 수 없고 파이프를 묻을 수 없는 지역을 제외하고는 대부분의 지역에 적용된다.

6.5 적용 범위가 지속적으로 확대되고 있습니다.

지원 열펌프는 건물 난방과 냉각 방면에서 급속히 발전할 뿐만 아니라 화공, 식품, 제지, 농업, 야금, 목재 건조, 제약 등의 산업에도 광범위하게 적용된다. 2000 년에는 1200 대 이상의 지열 열 펌프가 이들 업계에 이용될 것으로 예상되며 성장세가 강세를 보이고 있다.

요약하자면, 지원 열펌프 기술은 그 독특한 우세로 최근 몇 년 동안 우리나라에서 급속히 발전하였다. 우리나라의 에너지 구조 정책이 조정됨에 따라, 우리나라의 전통적인 석탄 보일러 난방과 공기원 열 펌프 냉각 형식은 더욱 효율적인 지원 열 펌프로 대체될 것이다. 지열 열 펌프 기술의 연구와 발전에 따라 2 1 세기에 가장 보편적이고 효과적인 난방 냉각 기술이 될 것입니다.

참고

유. 수원 열 펌프 시스템 소개 0.2001

[2] 오. 지열 열 펌프 공조 시스템 .2001

참고: 이 글은' 전국 산유도시 지열개발교류회의 논문집', 야금공업출판사, 2003 년 인용했다.