수열원 이용 히트펌프의 난방성능 및 에너지비용 절감 효과 분석 = Analysis of Heating Performance and Energy Cost Reduction Effect of Heat Pump using Water as Heat Source
저자
강연구 ( Youn-koo Kang ) ; 박석호 ( Seokho-ho Park ) ; 문종필 ( Jong-pil Moon ) 연구자관계분석
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2019
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학술저널
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141-141(1쪽)
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본 연구는 여타 재생에너지가 빈약한 제주지역에서 미활용에너지인 용출수를 에너지원으로 사용함으로써 난방에너지비용을 절감할 뿐만 아니라 미활용에너지 분야의 폭을 넓이고, 이를 확대 보급하고자 수열원(지하 용출수) 이용 히트펌프를 온실에 설치하여 난방성능과 난방에너지비용 절감 효과를 분석하였다. 수열원이용 히트펌프는 열원을 용천수로 하는 일반적인 물 대 공기 히트펌프로, 제주특별자치도 서귀포시 월평동소재 2,000㎡ 규모의 천혜향 재배 온실에 설치하였다. 최근(2013∼2017) 5년간의 서귀포지역 일별 최저외기온을 분석하여 설치용량을 선정하였으며, 설치용량은 42 kW(12 RT)급 5대, 총 210 kW(60 RT)이다. 수열원 이용 히트펌프의 난방성능 및 에너지 비용 절감 효과를 분석하기 위하여 물(증발기) 입출구 온도, 공기(응축기) 입출구 온도, 외기온도 등을 K Type thermocouple을 설치, 측정하였으며, 이를 데이터로거(MV1000, Yokogawa, Japan)에 의해 수집되도록 하였다. 또한 소비전력은 전력량계(CW240, Yokogawa, Japan)를 이용하여 측정하였으며, 총 사용전기량과 요금은 한전의 요금 내역을 이용하였다. 난방기간은 개화기와 착과기를 포함하여 2월 말에서 5월 중순까지이다.
수열원 이용 히트펌프의 난방성능계수는 지하용출수의 평균온도가 15.0℃, 평균 공기입구온도(평균 외기온도)가 8.4℃일 때, 최저 4.3에서 최대 4.9로 나타났으며, 평균 난방성능계수는 4.6로 나타났다. 이때 평균소비전력은 10.0 kW이었으며, 평균 난방열량은 46.4 kW(39,904 kcal/h)이었다. 수열원 이용 히트펌프의 전기사용량은 2월 546, 3월 10,793, 4월 11,852, 5월 2,856 kWh이었으며, 요금은 1,554,040원이었다.
같은 시기, 같은 온도로 가온한 대조구는 등유 9,015L를 소비하였으며, 비용은 7,212,000원(800원/L)이었다. 이를 종합하여 보면 수열원 이용 히트펌프 난방은 기존 경유 난방에 대해 78.5%의 난방에너지 비용을 절감한 것으로 나타나, 제주지역 지하용출수도 가용 자연에너지원으로서의 가능성과, 농가 에너지 비용 절감에 일익을 담당할 수 있은 좋은 열원임을 시사해 주었다.
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