혹한의 날씨에도 제상 없이 난방이 가능한 공기열원 히트펌프가 선보여 화제다.

미국의 DOAS 전문기업 에디슨(Addison)은 ‘AHR EXPO 2023’에 제상 없이 난방이 가능한 공기열원 히트펌프 제어기술인 ‘FrostShield’를 첫 출품했다.

FrostShield는 공기열원 히트펌프의 작동 범위를 확장할 뿐만 아니라 난방 작동 중에 장치가 제상 모드로 들어가지 않도록 하는 전용 실외 공기 시스템을 위한 혁신적인 새로운 기계 및 장치 제어기술이다.

이 기능은 HVAC 장비의 수명을 연장할 뿐 아니라 엄청난 양의 전기 에너지를 절약하고 거주자의 편안함을 향상시킬 수 있는 잠재력이 있다.

전용 실외 공기 시스템(DOAS)에 처음 적용된 FrostShield는 칠러, 주거용 및 상업용 시장의 일체형 장비, 냉동 및 프로세스 제어와 같은 시스템을 포함한 모든 공기열원 히트펌프 시스템에 적용할 수 있다.

제상은 오랫동안 공기열원 히트펌프를 적용하는 데 걸림돌이 돼 왔다. 과도한 에너지 사용, 소음, 편안함 부족, 추운 기후에 쉽게 적용할 수 없는 점 등이 주요 요인이다.

회사측은 “FrostShield는 이러한 장애물을 모두 제거함으로써 전기화 및 탈탄소화를 통해 건물의 에너지 사용방식을 바꿀 수 있는 기회를 제공할 수 있게 됐다.”라며 “전 세계적으로 많은 국가에서 에너지 절약과 화석연료 사용을 억제하면서 FrostShield가 장착된 히트펌프가 점점 더 확산될 것”으로 기대된다고 말했다.

FrostShield를 사용하면 실외기 코일을 깨끗하게 유지하고 냉동 사이클을 적절하게 경쟁할 수 있으므로 적용 범위가 확장된다. 기존 히트펌프는 -20℉ 미만의 특정 지점에서는 작업하기에 충분하지 않으므로 보조열원을 사용하도록 모드를 전환해야 하지만 FrostShield 적용 장치는 대부분의 응용 프로그램에서 제대로 작동할 수 있다.

FrostShield는 실외기 코일을 깨끗하게 유지하기 위해 사용 가능한 방전 가스의 최대 10%만 사용한다. 이는 토출공기 온도가 약간 감소(2~4℉ 사이)하는 것을 의미하지만, VFD 오바클럭킹(Overclocking)을 통해 압축기 용량을 증가시켜 쉽게 보충할 수 있다.

이것은 모두 야외 환경과 달성하려는 목표에 따라 달라진다. 오늘날에도 애플리케이션은 원하는 토출공기 온도에 도달하기 위해 보조 열을 필요로 할 수 있다.

FrostShield가 있는 장치에 필요한 열의 양은 장치가 자체적으로 생산할 수 없는 소량이며 제상이 필요한 장치에 필요한 전체 열량은 아니다. 또한 기계적 고장이 발생한 경우를 대비해 항상 백업을 해두는 것이 좋다.

▶FrostShield 작동방식◀

정상 작동 모드

공기열원 히트펌프는 신선하고 깨끗한 공기를 건물로 보내는 난방 모드에서 정상적으로 작동한다.

FrostShield 감지 모드

결빙 수준에 가까운 조건에서 FrostShield는 실외기 코일 온도 수준을 감지하고 성에 형성을 방지하는 데 필요한 뜨거운 배출 가스의 정확한 양을 결정한다.

FrostShield 보호 모드

FrostShield는 코일 온도를 습기가 응결돼 성에가 형성되는 임계값 이상으로 유지한다. 이렇게 하면 장치가 냉각 모드로 전환되는 것을 방지해 에너지를 절약할 수 있다.