최근 많은 지자체에서 신재생 에너지를 활용한 지역 냉난방 시스템을 설치하고 있습니다.
가스 냉난방에 비해 초기 투자 비용은 높지만, 에너지 효율을 크게 향상시킬 수 있기 때문인데요.
이번 글에서는 지역 냉난방 시스템의 개념과 장단점을 살펴보고, 실무진이 알아야 할 시스템 종류와 원리에 대해 자세히 설명하겠습니다.
지열 냉난방 시스템이란 지구 내부의 자연적인 열을 이용해 실내 온도를 조절하는 체계를 의미합니다.
이 시스템은 지하의 일정한 온도를 활용하기 때문에 외부 기후 변화에 영향을 받지 않는다는 특징이 있습니다.
이처럼 두 시스템은 원리, 이용 온도, 굴착 깊이 등이 모두 다른 개념이라고 할 수 있습니다.
지열 냉난방 시스템은 재생 에너지인 지열을 이용하기 때문에 장기적으로 많은 이점이 있습니다. 하지만 초기 설치 시 고려해야 할 사항이 많아서 설치 전 충분한 검토가 필요합니다.
지열 냉난방 시스템의 주요 장단점은 다음과 같습니다.
지열 냉난방 시스템은 부지 크기, 지반 조건, 예산, 설치 공간 등에 따라 다양한 방식으로 설치할 수 있습니다.
개방형 지열 시스템은 호수, 강, 우물 등에서 공급받은 물을 운반하는 파이프가 개방되어 있는 형태입니다.
파이프 내에서 직접 지열을 회수하며 열 전달 효율이 높고 초기 설치 비용이 비교적 저렴합니다. 그러나 유지보수에 힘써야 한다는 단점이 있습니다.
1) 우물정 시스템(Open loop system)
2) 수직 심정형 시스템(Standing column well system)
밀폐형 지열 시스템은 파이프가 밀폐된 형태로, 파이프 내부에서 물이나 부동액 같은 열매가 순환하면서 열 교환이 발생합니다.
1) 수직 폐회로 시스펨(Vertical-closed loop system)
2) 수평 폐회로 시스템(Horizontal-closed loop system)
3) 수정 폐회로 시스템(Modified closed water loop system)
지열 냉난방 시스템은 주로 천부지열*을 이용하며, 지중 히트 펌프를 통해 흡수하거나 방출하여 냉난방에 활용합니다.
*천부지열: 1~10m의 얕은 지하에 존재하는 열(15°C)
지열 히트 펌프(Geothermal Heat Pump, GHP)는 지중 열 교환기와 열 펌프를 사용한 냉난방 시스템을 의미합니다.
이 시스템은 연중 일정한 온도(10°C~20°C)를 유지하는 지하에서 열을 흡수하거나 방출하여 실내 온도를 조절합니다.
지열 냉난방 시스템은 냉방과 난방 두 가지 기능을 모두 제공하며, 다음과 같이 작동합니다.
▪︎ 난방 운전
▪︎ 냉방 운전
지열 냉난방 시스템은 업무용빌딩, 도서관, 주거시설 등 광범위하게 사용되고 있습니다. 이번 글을 통해 지열 냉난방 시스템의 개요를 이해하고, 실무에서 참고하시기 바랍니다.
