추운 날씨에 사용되는 공기열 히트펌프

공기열원 히트펌프의 주요 한계는 실외 온도가 영하 범위에 도달할 때 성능이 크게 저하된다는 것입니다.

히트펌프는 특히 가변 냉매 흐름 시스템에 사용될 때 공간 난방 및 냉방을 위한 효율적인 솔루션으로 떠오르고 있습니다. 냉방 모드에서는 가장 효율적인 공조 시스템과 맞먹을 수 있고, 전기만 사용하면서 저렴한 연소 난방 비용과 경쟁할 수 있습니다. 기존 저항식 히터와 비교하여 히트펌프는 특정 모델 및 작동 조건에 따라 40~80% 범위의 절감 효과를 달성합니다.

공기열원 히트펌프는 실외 공기와 직접 열을 교환하는 반면, 지열원 히트펌프는 안정적인 지하 온도를 활용해 더 높은 효율을 달성합니다. 지열 시스템의 높은 가격과 복잡한 설치를 고려할 때 공기 열원 히트펌프가 가장 일반적인 옵션입니다.

공기열원 히트펌프의 주요 한계는 실외 온도가 영하 범위에 도달할 때 성능이 크게 저하된다는 것입니다. 설계 엔지니어는 열 펌프를 지정할 때 현지 날씨의 영향을 고려해야 하며 시스템이 예상되는 최저 온도에 대한 적절한 조치를 갖추고 있는지 확인해야 합니다.

극한의 추위는 공기열 히트펌프에 어떤 영향을 미치나요?

영하의 온도에서 공기열원 히트펌프를 사용할 때 가장 큰 과제는 실외 코일에 쌓이는 얼음을 제어하는 ​​것입니다. 이미 차가운 실외 공기에서 열을 제거하기 때문에 코일 표면에 습기가 쉽게 모여 얼 수 있습니다.

히트펌프 제상 사이클이 실외 코일의 얼음을 녹일 수는 있지만 사이클이 지속되는 동안 장치는 공간 난방을 제공할 수 없습니다. 실외 온도가 떨어지면 히트펌프는 얼음 형성을 보상하기 위해 더 자주 제상 사이클에 들어가야 하며, 이로 인해 실내 공간으로 전달되는 열이 제한됩니다.

지열 히트펌프는 실외 공기와 열을 교환하지 않기 때문에 영하의 온도에 상대적으로 영향을 받지 않습니다. 그러나 기존 건물, 특히 혼잡한 도시 지역의 건물 아래에서는 굴착 작업을 수행하기 어려울 수 있습니다.

추운 날씨에 대비한 공기열 히트펌프 지정

영하의 온도에서 공기열원 히트펌프를 사용할 때 제상 주기 중 열 손실을 보상하는 두 가지 주요 방법이 있습니다.

일반적으로 가스 버너 또는 전기 저항 히터와 같은 백업 난방 시스템을 추가합니다.
서리 축적에 대한 대책이 내장된 히트펌프 지정.
공기열원 히트펌프용 백업 난방 시스템은 간단한 솔루션이지만 시스템 소유 비용을 증가시키는 경향이 있습니다. 지정된 백업 가열 유형에 따라 설계 고려 사항이 변경됩니다.

전기 저항 히터는 히트펌프와 동일한 에너지원으로 작동됩니다. 그러나 주어진 난방 부하에 대해 더 많은 전류를 소비하므로 배선 용량이 ​​증가해야 합니다. 저항 가열은 열 펌프 작동보다 훨씬 덜 효율적이기 때문에 전체 시스템 효율도 떨어집니다.
가스 버너는 저항 히터보다 운영 비용이 훨씬 낮습니다. 그러나 가스 공급 및 배기 시스템이 필요하므로 설치 비용이 상승합니다.
히트 펌프 시스템이 백업 난방을 사용하는 경우 온도 조절 장치를 적당한 온도로 설정하는 것이 좋습니다. 이는 제상 주기의 빈도와 백업 난방 시스템의 작동 시간을 최소화하여 총 에너지 소비를 낮춥니다.

추운 날씨에 대한 대책이 내장된 히트펌프

주요 제조업체의 공기 소스 열 펌프는 일반적으로 -4°F의 낮은 실외 온도 등급을 받았습니다. 그러나 추운 날씨에 대비하여 장치를 강화하면 작동 범위가 -10°F 또는 -20°F 미만으로 확장될 수 있습니다. 다음은 열 펌프 제조업체가 제상 주기의 영향을 완화하기 위해 사용하는 몇 가지 일반적인 설계 기능입니다.

일부 제조업체에는 열 펌프가 제상 주기에 들어갈 때 계속 열을 전달할 수 있는 축열기가 포함되어 있습니다.
또한 동결을 방지하기 위해 뜨거운 냉매 라인 중 하나가 실외기를 순환하는 히트펌프 구성도 있습니다. 제상 사이클은 가열 효과가 충분하지 않은 경우에만 활성화됩니다.
히트펌프 시스템이 여러 대의 실외기를 사용하는 경우 동시에 제상 주기가 아닌 순차적으로 제상 주기에 들어가도록 프로그래밍할 수 있습니다. 이러한 방식으로 시스템은 성에 제거로 인해 전체 가열 용량을 잃지 않습니다.
실외 장치에는 직접적인 눈으로부터 장치를 보호하는 하우징이 장착될 수도 있습니다. 이런 방식으로 장치는 코일에 직접 형성된 얼음만 처리해야 합니다.
이러한 조치로 성에 제거 주기가 완전히 제거되지는 않지만 가열 출력에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다. 공기열원 히트펌프 시스템으로 최상의 결과를 얻으려면 첫 번째 권장 단계는 현지 날씨를 평가하는 것입니다. 이렇게 하면 처음부터 적절한 시스템을 지정할 수 있습니다. 이는 부적합한 설치를 업그레이드하는 것보다 더 간단하고 비용도 저렴합니다.

히트펌프 효율 향상을 위한 보완대책

에너지 효율적인 히트펌프 시스템을 갖추면 난방 및 냉방 비용이 절감됩니다. 그러나 건물 자체는 여름철에는 냉방 요구 사항을 최소화하고 겨울철에는 난방 요구 사항을 최소화하도록 설계될 수도 있습니다. 적절한 단열과 기밀성을 갖춘 건물 외피는 단열이 불량하고 공기 누출이 많은 건물에 비해 난방 및 냉방의 필요성을 최소화합니다.

환기 제어 장치는 건물의 필요에 따라 공기 흐름을 조정하여 난방 및 냉방 효율성에도 기여합니다. 환기 시스템이 항상 최대 공기 흐름으로 작동하는 경우 조절해야 하는 공기량이 더 높습니다. 반면, 점유 상황에 따라 환기를 조정하면 조절해야 하는 총 공기량이 낮아집니다.

건물에 배치할 수 있는 난방 및 냉방 구성은 다양합니다. 그러나 건물의 필요에 따라 설치가 최적화되면 소유 비용이 가장 낮습니다.

기사 작성자: Michael Tobias
참조: Tobias, M. (nd). 쿠키를 활성화하십시오. StackPath. https://www.contractormag.com/green/article/20883974/airsource-heat-pumps-in-cold-weather.
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