「Heat Pumps Explained - How Heat Pumps Work HVAC」 한국어 번역
(00:04)
안녕하세요. engineeringmindset.com의 Paul입니다.
이번 영상에서는 히트펌프(Heat Pump)의 종류와 작동 원리를 알아보겠습니다.
다룰 내용은 다음과 같습니다.
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냉난방용 히트펌프(HVAC Heat Pump)
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온수용 히트펌프(Heat Pump Water Heater)
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지열 히트펌프(Geothermal Heat Pump)
•
수열 히트펌프(Hydrothermal Heat Pump)
또한 각 시스템의 작동 다이어그램도 함께 설명하겠습니다.
이번 영상은 Danfoss의 후원을 받아 제작되었습니다.
(00:27)
히트펌프 시스템의 가장 큰 특징은 매우 높은 전력 효율입니다.
Danfoss는 히트펌프가 “360도 에너지 절감 솔루션”이라는 점을 다양한 사례와 데이터로 설명하고 있습니다.
(00:50) 공기열 히트펌프(Air Source Heat Pump)
먼저 냉난방용 히트펌프를 살펴보겠습니다.
외형은 일반 에어컨과 거의 동일합니다.
•
실외기(Outdoor Unit)
•
실내기(Indoor Unit)
로 구성됩니다.
이 시스템은 다음 두 가지 방식이 있습니다.
1.
냉방 전용
2.
냉난방 겸용(히트펌프)
냉난방 전환은 사방밸브(Reversing Valve)가 담당합니다.
주요 구성 요소
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압축기(Compressor)
•
사방밸브(Reversing Valve)
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실내 열교환기(Indoor Coil)
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팽창밸브(Expansion Valve)
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체크밸브(Check Valve)
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필터 드라이어(Filter Dryer)
•
사이트 글라스(Sight Glass)
•
실외 열교환기(Outdoor Coil)
•
제어보드(Control Board)
•
온도/압력 센서
난방 모드(Heating Mode)
(01:45)
압축기에서 나온 냉매는:
•
고압(High Pressure)
•
고온(High Temperature)
상태가 됩니다.
이 냉매는 사방밸브를 지나 실내 열교환기로 이동합니다.
실내 열교환기에서는:
•
차가운 실내 공기를 흡수하고
•
냉매의 열을 실내로 전달합니다.
냉매는 열을 방출하면서 액체로 응축됩니다.
(02:20)
이후 냉매는 팽창밸브를 통과합니다.
팽창 과정에서:
•
압력이 급격히 낮아지고
•
온도가 크게 떨어집니다.
•
액체 + 기체 혼합 상태가 됩니다.
그 후 실외 열교환기로 이동합니다.
(03:04)
실외 열교환기에서는 팬이 외부 공기를 코일에 통과시킵니다.
냉매는 매우 낮은 온도에서도 증발할 수 있기 때문에 외부 공기에서 열에너지를 흡수합니다.
예를 들어:
•
R134a 냉매의 비등점: 약 -26.3°C
•
R410A 냉매의 비등점: 약 -48.5°C
따라서 추운 날씨에서도 외부 공기의 열을 흡수할 수 있습니다.
냉매는 다시 압축기로 돌아가 순환을 반복합니다.
냉방 모드(Cooling Mode)
(04:19)
냉방 모드에서는 일반 에어컨과 동일하게 작동합니다.
압축기에서 나온 고온·고압 냉매는:
•
사방밸브를 통해
•
실외 열교환기로 이동합니다.
실외 공기가 냉매의 열을 빼앗아 냉매를 응축시킵니다.
이후 냉매는 팽창밸브를 지나:
•
저압
•
저온
상태가 됩니다.
그 다음 실내 열교환기로 이동하여 실내의 열을 흡수합니다.
결과적으로 실내 공기가 냉각됩니다.
온수용 히트펌프(Heat Pump Water Heater)
(05:05)
이 시스템은 기본 원리가 동일하지만 사방밸브가 없습니다.
고온·고압 냉매는 판형 열교환기(Plate Heat Exchanger)로 이동합니다.
반대편에서는 물탱크의 차가운 물이 흐릅니다.
물은 냉매의 열을 흡수하여 가열되고, 다시 저장탱크로 돌아갑니다.
냉매는 열을 잃고 응축된 후:
•
필터
•
사이트 글라스
•
팽창밸브
를 통과합니다.
압력과 온도가 낮아진 냉매는 실외 열교환기에서 외부 열을 흡수한 뒤 압축기로 돌아갑니다.
가열된 물은 샤워나 급탕에 사용됩니다.
지열 히트펌프(Geothermal Heat Pump)
(06:50)
지열 히트펌프는 크게 두 가지 방식이 있습니다.
1.
수직형(Vertical)
2.
수평형(Horizontal)
작동 원리는 동일하며, 차이는 지중에서 열을 흡수하는 방식입니다.
지열 시스템은:
•
냉난방
•
온수 생산
모두 가능합니다.
냉난방용 지열 히트펌프 역시 사방밸브를 사용하여 냉방과 난방을 전환합니다.
