독서 가이드
요즘 열 펌프는 큰 인기를 누리고 있으며, 특히 유럽에서는 일부 국가에서 에너지 효율적인 열 펌프를 포함하여 보다 환경 친화적인 옵션을 선호하여 화석 연료 스토브와 보일러의 설치를 금지하기 위해 노력하고 있습니다. (난로는 공기를 가열하여 집 전체에 파이프를 통해 분배하는 반면, 보일러는 물을 가열하여 온수 또는 증기 가열을 제공합니다.) 올해 미국 정부는 기존 가열로보다 초기 비용이 더 많이 드는 열 펌프 설치에 대해 세금 인센티브를 제공하기 시작했습니다. 그러나 장기적으로는 훨씬 더 효율적입니다.
신에너지 차량 분야에서는 배터리 용량이 제한되어 있기 때문에 업계에서도 히트펌프로 눈을 돌리게 되었습니다. 그렇다면 이제 히트펌프의 의미와 역할을 빠르게 알아볼 때가 되었을 것입니다.
가장 일반적인 유형의 히트펌프는 무엇입니까?
최근의 화제를 고려하면 이미 사용하고 있다는 사실에 놀랄 수도 있습니다.열 펌프- 아마도 집에 한 대 이상, 차에 한 대 이상 있을 것입니다. 열 펌프라고 부르지 않고 "냉장고"또는 "에어컨"이라는 용어를 사용합니다.
실제로 이러한 기계는 열 펌프입니다. 즉, 상대적으로 추운 곳에서 상대적으로 뜨거운 곳으로 열을 이동시킵니다. 열은 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 자연스럽게 흐릅니다. 그러나 차가운 상태에서 뜨거운 상태로 바꾸려면 "펌프"해야 합니다. 여기서 가장 좋은 비유는 물입니다. 물은 스스로 언덕 아래로 흐르지만 펌프로 언덕 위로 올라와야 합니다.
어떤 종류의 냉장창고(공기, 물 등)에 담긴 열을 고온창고로 펌핑하면 저온창고는 더 차가워지고 온수창고는 더 뜨거워집니다. 이것이 실제로 냉장고나 에어컨의 핵심입니다. 열이 필요하지 않은 곳에서 다른 곳으로 이동하므로 약간의 추가 열을 낭비해도 상관이 없습니다.
히트펌프로 실용적인 냉각기를 만드는 방법은 무엇일까요?
그 결과 얻은 핵심 통찰력열 펌프 19세기 초에 제이콥 퍼킨스(Jacob Perkins)를 포함한 많은 발명가들이 냉각을 위해 증발하는 휘발성 액체를 낭비하지 않고 이러한 방식으로 무언가를 냉각할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 그들은 이러한 증기를 대기 중으로 방출하는 대신 증기를 수집하여 액체로 응축하고 해당 액체를 냉각수로 재사용하는 것이 더 낫다고 주장했습니다.
냉장고와 에어컨이 바로 그것이다. 그들은 액체 냉매를 증발시키고 차가운 증기를 사용하여 냉장고나 자동차 내부의 열을 흡수합니다. 그런 다음 가스를 압축하여 다시 액체 형태로 응축합니다. 이 액체는 이제 시작했을 때보다 더 뜨거워졌기 때문에 보유하고 있는 열 중 일부는 (아마도 팬의 도움으로) 실외나 주방 등 주변 환경으로 쉽게 흘러 들어갈 수 있습니다.
즉, 당신은 열 펌프에 대해 매우 잘 알고 있습니다. 그냥 에어컨이나 냉장고라고 계속 언급하는 것뿐입니다.
이제 또 다른 사고 실험을 해보겠습니다. 창문형 에어컨이 있다면 실제 실험처럼 할 수도 있습니다. 거꾸로 설치하세요. 즉, 창 외부에 컨트롤을 설치하십시오. 시원하고 건조한 날씨에 이렇게 하세요. 무슨 일이 일어날까요?
예상한 대로 차가운 공기를 뒷마당으로 불어넣고 집으로 열을 방출합니다. 따라서 여전히 열을 운반하여 난방을 통해 집을 더욱 편안하게 만듭니다. 물론 외부 공기를 식혀 주지만 Windows에서 멀리 떨어지면 그 효과는 최소화됩니다.
이제 집을 데울 열 펌프가 생겼습니다. 최고가 아닐 수도 있어요열 펌프, 하지만 작동할 것입니다. 게다가 여름이 오면 뒤집어서 에어컨으로 사용할 수도 있습니다.
물론 실제로는 그렇게 하지 마세요. 시도해 보면 처음 비가 내리고 물이 컨트롤러에 들어갈 때 의심할 여지 없이 실패할 것입니다. 대신, 동일한 원리를 사용하여 집을 난방하는 상업용 "공기 공급원" 열 펌프를 직접 구입할 수 있습니다.
물론 문제는 보드카가 비싸고, 와인을 식히기 위해 보드카가 빨리 동이 난다는 점이다. 보드카를 더 저렴한 소독용 알코올로 교체하더라도 곧 비용에 대해 불평하게 될 것입니다.
이러한 장치 중 일부에는 역방향 밸브라는 기능이 있어 동일한 장치가 두 가지 역할을 수행할 수 있습니다. 즉, 아래 설명과 같이 외부에서 안팎으로 열을 펌핑하여 열과 냉방을 모두 제공할 수 있습니다.
히트펌프가 전기히터보다 더 효율적인 이유는 무엇입니까?
히트펌프는 열을 발생시키는 데 전기가 필요하지 않기 때문에 전기 히터보다 더 효율적입니다. A가 사용하는 전기는열 펌프약간의 열이 발생하지만 더 중요한 것은 외부의 열을 집으로 펌핑하는 것입니다. 집으로 방출되는 열과 전기 압축기로 전송되는 에너지의 비율을 성능 계수(COP)라고 합니다.
전기 발열체가 발생하는 모든 열을 제공하는 간단한 전기 난방 장치의 COP는 1입니다. 반면, 히트 펌프의 COP는 한 단계 더 높을 수 있습니다.
그러나 히트펌프의 COP는 고정된 값이 아니다. 이는 열이 펌핑되는 두 저장소 사이의 온도 차이에 반비례합니다. 즉, 너무 차갑지 않은 저장소에서 너무 뜨겁지 않은 건물로 열을 펌핑하는 경우 COP는 큰 값이 됩니다. 이는 열 펌프가 전기를 사용하는 데 매우 효율적이라는 것을 의미합니다. 그러나 극도로 차가운 저장소에서 이미 따뜻한 건물로 열을 펌핑하려고 하면 COP 값이 감소하여 효율성이 저하됩니다.
결과는 직관적으로 기대하는 것과 같습니다. 찾을 수 있는 가장 따뜻한 것을 실외 열 저장소로 사용하는 것이 가장 좋습니다.
실외 공기를 열 저장고로 사용하는 공기원 히트펌프는 겨울철 난방 시즌 동안 실외 공기가 매우 차갑기 때문에 최악의 선택입니다. 지열 열 펌프(지열 열 펌프라고도 함)가 더 좋습니다. 겨울에도 중간 깊이의 땅은 여전히 꽤 따뜻하기 때문입니다.
히트펌프에 가장 적합한 열원은 무엇입니까?
접지 소스의 문제열 펌프즉, 이 묻혀있는 열 저장소에 접근할 수 있는 방법이 필요하다는 것입니다. 집 주변에 충분한 공간이 있으면 도랑을 파고 몇 미터 깊이와 같은 적당한 깊이에 파이프를 많이 묻을 수 있습니다. 그런 다음 이 파이프를 통해 액체(일반적으로 물과 부동액의 혼합물)를 순환시켜 지면에서 열을 흡수할 수 있습니다. 또는 땅에 깊은 구멍을 뚫고 이 구멍에 파이프를 수직으로 설치할 수 있습니다. 하지만 이 모든 것은 비용이 많이 들 것입니다.
운이 좋은 소수가 사용할 수 있는 또 다른 전략은 파이프를 특정 깊이의 물에 담그어 근처 수역에서 열을 추출하는 것입니다. 이를 수원 히트펌프라고 합니다. 일부 열 펌프는 건물에서 나오는 공기나 태양열 온수에서 열을 추출하는 좀 더 특이한 전략을 사용합니다.
매우 추운 기후에서는 가능하면 지열 열 펌프를 설치하는 것이 좋습니다. 이것이 아마도 스웨덴(인당 히트펌프 수가 가장 많은 국가 중 하나)의 대부분의 히트펌프가 이러한 유형인 이유일 것입니다. 그러나 스웨덴조차도 공기열원 히트펌프를 많이 보유하고 있는데, 이는 히트펌프가 온화한 기후의 주택 난방에만 적합하다는 일반적인 주장(적어도 미국에서는)을 부정하는 것입니다.
따라서 어디에 있든 더 높은 초기 비용을 감당할 수 있다면 다음에 집을 난방하는 방법을 결정해야 할 때 기존 스토브나 보일러 대신 열 펌프를 사용하는 것을 고려해 보십시오.
게시 시간: 2023년 10월 19일