대성히트에너시스 유지석 대표, 복합열원 히트펌프 스마트팜으로 확대 적용
대성히트에너시스 유지석 대표, 복합열원 히트펌프 스마트팜으로 확대 적용
  • 성백진 기자
  • 승인 2019.10.04 17:57
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- 복합열원 구성 시 공기열은 보조, 수열원 난방용량의 50% 넘어야

- 공기열원도 -15℃에서 난방 및 제상능력 보유해야

 

대성히트에너시스가 바닷가 양식장에 국한됐던 복합열원 히트펌프 시스템 보급을 스마트팜까지 확대한다.

유지석 대성히트에너시스 대표는 ‘히트펌프얼라이언스 정기세미나’ 주제발표에서 “올해 시장에 첫선 보였던 복합열원 히트펌프(70RT) 시스템이 현재 7곳의 어가에 설치, 안정적으로 운영 중”이라며 “복합열원 히트펌프의 성능이 검증된 만큼 정보통신기술을 접목한 지능형 농업시스템 스마트팜(Smart Farm)의 냉난방용 열원으로 보급하기 위한 시스템 안정화 개발을 진행 중에 있어 곧 시장에 선보일 계획이다”라고 밝혔다.

이날 세미나에서 유지석 대표는 바닷가 양식장에 최적의 성능을 발휘하는 ‘복합열원 히트펌프 시스템 기술동향, 시험방법 및 기준, 설계 및 시공기준, 제품 등에 대해 소개했다.

대성 복합열원 히트펌프7곳 어가에 적용

유지석 대표는 “공기열 히트펌프 기술이 발전하면서 2010년 이후 한랭지에서도 필요한 성능을 발휘하고 있으며, 일부 어가에서는 기존 해수열 히트펌프와 연계해 증발기를 부착, 효율적으로 양식장을 운영하고 있다”며 “수열과 공기열의 열원을 히트펌프가 가장 효율적으로 운전할 수 있도록 하면 시스템의 성능을 높일 수 있다”고 복합열원 히트펌프 시스템의 필요성에 대해 강조했다.

 

복합열원 히트펌프 시스템 계통도

친환경 에너지보급사업의 에너지절감 지원사업(히트펌프 보급사업)으로 지원되는 (해)수열원 히트펌프에 보조열원으로 공기열 열교환기를 구비하는 복합열원 히트펌프시스템은 (해)수열원으로 이용하는 난방용량이 복합열원 히트펌프 최대 난방용량의 50% 이상 적용돼야 한다.

유지석 대표는 “복합열원 히트펌프 시스템은 공기열과 수열을 분리하거나 증발기를 공기열과 수열에 복합해 사용하는 두 가지 방식이 적용되고 있지만 분리했을 때 부피가 너무 커지면 섹터에서 실험을 하는 게 힘들기 때문에 그런 점을 설계할 때 충분히 고려해야 한다”고 말했다.

유 대표는 수산분야에 적용되는 복합열원 히트펌프의 경우, 수열과 공기열 히트펌프 시험을 모두 해야 한다며 시험기준에 대해 설명했다.

수열시험기준은 정격냉방 COP 4.0, 정격난방 COP 5.5이고 공기열시험 기준은 제상 및 외기온도 -15℃시 COP 2.3이 나와야 한다.

또 공기측 열교환기의 염수부식시험 기준(KS D 9502)은 분위기온도 35℃, nacl 5%, 720시간 이상을 따라야 한다.

설치기준은 공기열교환기가 분리되어 설치되는 실외기는 시험인증을 받은 최대 이격거리 이내에 설치하고 현장에서 확인해야 한다.

유지석 대표는 “일반적인 냉난방용 히트펌프보다 해수 온도를 유지하는 양식장용 해수열 히트펌프는 정격냉방(실외측 입구온도 25.0±0.2, 실내측 입구온도 25.0±0.2) 및 정격난방(실외측 입구온도 15.0±0.2, 실내측 입구온도 15.0±0.2) 시험비가 낮아 효율이 높게 나온다”고 설명했다.

 

복합열원 히트펌프 제품 구성도

복합열원 히트펌프 설계 시 난방용량을 기준으로 산정하지만 자료가 없을 시 취수지점의 3년간 가장 낮은 평균수온으로, 냉방용량은 가장 높은 3년간 수온으로 산정한다. 복합열원의 공기열은 해수온도가 낮아 취수 불가 시 수조의 온도를 유지하기 위한 열량으로 사용한다.

양식장 필요 온도는 △성어양식장(동계 15℃)△종묘양식장(18℃) △전복양식장(20℃(유생사육 28℃)) △양만(뱀장어)(28℃) △굴(유생사육 27℃) 등이다.

유지석 대표는 복합열원 시스템의 설계 및 시공기준에 대해서도 설명했다.

무엇보다 복합열원 히트펌프는 해수열 히트펌프의 기준을 모두 준수해야 한다. 또한 공기열 특성을 고려해 -15℃에서도 원활한 난방능력과 적절한 제상능력을 보유해야 한다.

염수분무 시험도 KS D 9502에 따라 반드시 실시해 기준에 이상이 없는지 확인이 필요하다. 증발기 주위에는 공기의 흐름을 방해하는 장애물이 있으면 안 되고 눈이 많이 올 경우를 대비한 적절한 조치도 강구해야 한다.

증발기가 분리형인 경우는 시험인증 시 최대이격거리 이내로 설치해야한다.

유지석 대표는 “해수를 직접 이용하는 경우 복합열원 히트펌프의 배관 및 부속류에는 해양생물이나 이물질이 흡입되지 않도록 하고 해수가 직접 접하는 부분은 부식에 강한 스테인레스 스틸(STS)이나 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 등 KS제품의 재질을 사용해야 한다”고 강조했다.

순환펌프는 비상시 대비를 위해 예비펌프를 설치해야 하며, 부하펌프의 경우 흡입과 토출 쪽에 압력을 확인할 수 있는 장치를 부착해야 한다.

-20℃ 난방 가능한 리쿼드 인젝션 스크롤 압축기 적용

대성히트에너시스의 복합열원 히트펌프(DH HW 65N-C4-01 모델)는 △해수열 정격난방능력 225.24kW(64.05RT), 정격냉방능력 213.00kW(60.57RT) △공기열 정격난방능력 146.87kW(41.77RT), 정격냉방능력 156.18kW(44.41RT), 한랭지 난방능력 75.16kW이다.

 

또한 압축기는 스크롤형식의 텐덤방식을 적용했으며 열교환기는 판형으로 순환수량은 공기열측 700LPM, 해수열측 700LPM이다. 냉매는 R410a를 적용했다.

 

(상) 외기 -20℃ 난방 가능한 리퀴드 인젝션 스크롤 압축기 (하) FIN코일 부식 방지 코팅 적용 모습

대성히트에너시스가 공급하고 있는 복합열원 히트펌프는 -20℃에서도 난방이 가능한 리퀴드 인젝션 스크롤 압축기를 적용해 운전범위가 폭넓고 LI타입 압축기 적용으로 시스템의 신뢰성을 높였다. 용접 헤더부는 FIN 코일 부식방지 코팅처리로 염분에 의한 부식을 방지했다.

 

복합열원 히트펌프에는 편리한 운전조작 기능이 적용됐다.

또한 해수열과 공기열 운전을 구분하고 에러 시 부져 기능을 내장해 운전 조작이 편리하며, 동파 방지 기능인 저압감지 기능과 열원측 동파방지용 TC를 내장했다. 사이클 보호를 위해 2사이클(Cycle) 압축기 4대를 구성하고, 원활한 공기열, 해수열 전환을 위해 차압센서를 적용했다.


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