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[설비신기술대회-설비기술협회장상] 제이앤지

작성일 23-12-04 16:42 | 211

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[설비신기술대회-설비기술협회장상] 제이앤지

지열원수 유량제어시스템기술 개발
반송동력 낭비·열원 과부하 문제 해결

제이앤지는 ‘열원 버퍼탱크와 인버터 펌프를 이용한 지열원수 유량제어 지열시스템 기술’으로 설비신기술대회 ‘설비기술협회장상’을 수상했다고 밝혔다. 

지열시스템은 지표면에서 500m 내외 땅속의 일정한 중·저온(12℃ ~ 25 ℃) 열에너지(천부지열)를 활용하는 기술로 히트펌프를 이용해 건축물의 냉난방 및 급탕, 산업용 및 농업용의 냉·온수 공급에 활용된다. 외기 영향없이 사계절 내내 안정적으로 운영할 수 있는 비 고갈성 신재생에너지원으로 전통 냉난방대비 온실가스를 40~50% 감축할 수 있는 탈탄소를 위한 친환경시스템으로 평가받고 있다.

제이앤지 실험실 전경.
▲ 제이앤지 실험실 전경.


기존 지열히트펌프시스템에서 열원부의 지중 순환수를 기계적으로 이송해 주는 지열 순환펌프 운전이 지열히트펌프 유닛의 부하 변동에 따른 냉매 유량 가변형(Variable Refrigerant Flow) 운전에 비례해 출력을 제대로 추종하지 못하고 대부분 정유량 방식의 정속운전으로 가동되고 있어 반송동력에 대한 에너지손실이 발생하고 운전 정지 시 열원부에 남아있는 잔열 정체 및 잔류로 효율이 감소되어 성능이 저하되는 문제를 안고 있었다. 

제이앤지가 개발한 유량제어시스템은 열원버퍼탱크와 인버터펌프를 이용해 환경조건에 맞게 지중 순환수 유량 및 온도를 일정하게 유지하도록 제어하는 시스템으로 열원 반송동력 낭비문제와 열원 과부하로 효율이 저하되는 문제를 해결하고 시스템성능을 극대화한 시스템이다.

지열시스템 열원 측에 용량가변이 가능한 인버터형 펌프 설치 및 환경조건에 따른 가변형 유량제어 기술을 통해 소비 동력을 절감할 수 있으며 열원측에 과부하 방지용 버퍼탱크 사용으로 지중 순환수의 열교환 속도를 높이고 열용량을 증가시켜 최대부하를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 지중 순환수 온도를 땅속 온도와 열평형이 되도록 일정하게 유지시켜주나. 이로 인해 재운전시 피크전력 저감이 가능하며 히트펌프의 압축비를 감소시킬 수 있도록 EWT를 조절해 히트펌프 운전효율을 증대시킬 수 있다. 

제이앤지의 기술은 변유량 운전제어, 버퍼탱크를 활용한 부하저감, 열원수 온도제어기술을 통해 에너지절감 및 성능향상에 대한 가능성을 실증했으며 효율적인 운전 방안을 제시했다. 이에 따라 기존 방식의 운전기술대비 시스템의 성적계수(COP)가 향상돼 열에너지 소요량 감소로 운전비 절감이 가능해 짐에 따라 건물 및 산업부문에서 저전력, 고효율 기반 신재생에너지설비인 지열시스템이 더욱 효과적으로 보급 및 육성될 수 있을 것으로 기대된다.