가스엔진히트펌프 냉난방기를 이용한 절감 사례

에너지절약전문기업(ESCO)인 (주)에너지솔루션즈에서 기존 증기난방 및 전기식 패키지에어컨에 의하여 냉난방을 행하던 방식을 가스엔진 히트펌프형 냉·난방기로 교체하여 에너지비용을 절감했다. ‘ESCO(Energy Service Company)’는 정부로부터 정책자금을 지원받아 공장이나 아파트 등 대량의 에너지 사용자에게 에너지 절약시설을 설치해 주고 여기서 발생하는 에너지 절감액으로 투자비를 회수하는 에너지절약전문기업이다. 지난 93년 도입된 ESCO 제도는 지금까지 정부로부터 ESCO 인증을 받은 기업이 150여개에 달할 정도로 시장은 급성장했다. 설비개요 가스(LNG)를 열원으로 하는 가스엔진의 동력으로 압축기를 구동하여 압축된 냉매를 실내기와 실외기 사이의 냉매배관으로 흐르게 하여 여름에는 냉방기로, 겨울에는 난방기로 이용하는 에너지절약형 신개념의 가스냉난방기를 말한다. 신냉매(R-407C)가스를 냉매로 하여 압축, 응축, 팽창, 증발을 반복하는 것으로 겨울에는 응축에 의한 방열로 난방을 하며 여름에는 증발에 의한 흡열로 냉방을 한다. E.H.P의 경우 압축에는 전동압축기를 사용하고 있으나 G.H.P(Gas Heat Pump)에서는 가스엔진(가스를 연료로 하는 내연기관)으로 압축기를 구동한다. G.H.P는 크게 실외기와 실내기로 구분되며 1대의 실외기로 여러대의 실내기를 연결시켜 사용할 수 있다. 또한 기존의 E.H.P(전기식 히트펌프 냉난방기)에 비교하여 30%이상의 저렴한 운전비용과 겨울철 난방시 가스엔진의 배열이용으로 E.H.P의 겨울철 난방능력저하현상을 극복한 냉난방시스템이다.

원리 및 구조 1. 냉방운전 시 냉매는 가스엔진으로 구동되는 압축기에 의해 압축되어지고 압축에 따라 고온고압으로 된 냉매가스는 실외기 열교환기에서 응축되고 액화된다. 액화된 냉매는 실내기의 팽창밸브에서 감압되며 저압으로 된 액화냉매는 실내기 열교환기에서 실내공기로부터 흡열하고 증발가스화 된다. 그 증발열에 의해 실내는 냉방이 되며 냉매가스는 실외기의 압축기로 들어가 같은 작용을 반복한다. 2. 난방운전 시 냉매는 가스엔진으로 구동되는 압축기에 의해 압축되어 진다. 압축에 따라 고온고압으로 된 냉매가스는 실내기 열교환기에서 응축하고 액화한다. 팽창밸브에서 감압된 저압의 액화냉매는 실외기 열교환기에서 외기로부터 열을 흡수하여 흡열된 냉매는 이중관 열교환기에서 배기가스 열교환기와 엔진에 의해 가열된 온수(냉각수)의 열을 회수하며 증발, 가스화가 된다. 냉매가스는 다시 압축기로 들어가 같은 작용을 반복한다. 냉각수의 온도가 높아지면 실외기 열교환기(라디에이터)에 의해 방열된다.

설비특징 및 장점 1. G.H.P의 특징 (가) 가스엔진 폐열을 이용한 우수한 냉난방효과 ○ 쾌적하고 빠른 냉난방 ○ 겨울철 제상(서리제거)운전 불필요 ○ 낮은 대기온도에서도 냉난방 능력이 일정 (나) 인버터 운전방식 채택 ○ 실내온도에 따른 실외기 운전제어로 가스소모량 절감 (다) 긴 기기 수명과 편리한 유지보수 (라) 하절기 연료단가가 저렴한 도시가스 이용으로 운전비 절감 (마) 옥외 설치형으로 별도의 기계실 및 설치공간 불필요 (바) 열원 이동수단이 냉매로서 덕트설치공간 불필요 (사) 공랭식 일체형으로 별도의 냉각탑, 화학세관, 수처리 불필요 (아) 도시가스 사용으로 수전설비 최소화 2. G.H.P의 장점 (가) 경제적 측면 ○ 운전비 및 유지관리비 절감 - 하절기 값싼 가스요금 적용 및 적은 전력요금으로 운전비 절감 - 유지관리인원 감소(보일러기사 등) ○ 수변전 설비비용 절감 - 열원으로 가스를 사용함으로써 냉난방용 수전설비 불필요 - 신축 및 증축 시 계약전력 절감 ○ 건축비, 설치비 절감 - 신축 시 덕트설치와 비교 시 층고를 20~30cm 감소 - 냉매배관 설치만으로 간편하게 단기간 설치 가능 - 공기단축으로 설치비 절감 ○ 다양한 지원제도 - 에너지이용 합리화 자금을 이용한 투자가능(ESCO) - 가스공사 설치지원금 및 설계지원금(설치지원금 : 실외기 대당 150만원, 설계지원금: 1건당 500만원) - 투자세액공제(투자비의 7% 법인세 공제 효과) (나) 공간적 측면 ○ 건물의 다양한 공간에 대응 가능 - 실외기 1대에 실내기 16대 설치 가능하여 공간활용 극대화 - 냉매배관길이 최대 100m까지 연결 가능하여 다양한 공간에 설치 가능 ○ 실내 인테리어를 고려한 설치 가능 - 다양한 모델의 실내기 설치 가능 천장카세트형(4-WAY, 2-WAY, 1-WAY), 바닥상치형, 벽부착형, 천장매입형, 입형 ○ 지하 및 실내공간 활용 극대화 - 지하 기계실 면적 감소로 공간 활용 극대화 - 다양한 모델의 실내기 설치로 공간 활용 극대화 (다) 쾌적성 측면 ○ 스피드하고 강력한 냉난방 기능 - 설정온도 도달시간이 짧아 예열운전 불필요 ○ 최저소음 및 급배기장치 불필요 - 실내기 소음 30~50dB로 냉난방기기 중 최저소음 - 냉난방을 냉매에 의한 간접방식으로 급배기장치 불필요 에너지절약 적용분야 1. 대학시설 냉난방시설 (가) 대학건물의 특징 ○ 용도의 복잡성 건물의 용도 및 각실의 용도가 일반 오피스 빌딩과 달리 일반 사무동, 연구동, 강의동 등 그 특징이 복잡 다양하다. ○ 사용시간 대의 다양성 건물 및 각실의 용도가 다양함에 따라 냉난방을 요구하는 사용 시간대가 다양하며 특히 연구동 및 실험실, 교수실 등은 주간, 야간 구분없이 상시, 임의로 요구된다. ○ 소요공간의 확장성 및 융통성 대학건물 특성상 요구에 따라 건물의 증축 및 변경이 다양하게 이루어져 냉난방 부하의 확장 및 융통성이 요구된다. ○ 사용자의 고밀화 일반 오피스 빌딩과 달리 용도 및 각실의 특성상 사용자가 고밀화될 가능성이 높다. (나) 공조방식별 비교 및 적용 2. 도서관 냉난방시설 3. 병원 냉난방시설 4. 숙박시설