열펌프시스템설계 - 지열 히트펌프를 이용한 온실하우스 난방 효과

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열펌프시스템설계 - 지열 히트펌프를 이용한 온실하우스 난방 효과에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

의 공급 및 환수배관에 설치하여야 한다.
자. 배관
1) 설치상태
가) 배관의 지지 및 고정 철물은 설계도면과 같이 제작하여 설치하고, 관의 자유로운 신축을 방해하는 구조로 하여서는 안되며, 기울기에 변화가 오지 않도록 시공한다.
나) 고정철물, 지지철물, 인서트 등은 워터해머, 신축 응력관의 자중 등에 대해 충분히 견딜 수 있는 구조로 한다.
2) 시공상태
가) 배관은 완전한 보온이 이루어져야 하며, 누수는 없어야 한다.
나) 배관에는 냉온수배관, 지중열매체배관 및 유체흐름방향을 표시하여야 한다.
차. 보온공사
1) 보온재 기준
구 분
보온재 허용온도
보온재 종류
배관
ㅇ허용온도 : 최대 사용온도 보다 높음
ㅇ내열성 아트론, 고무발포재,
폴리우레탄, 유리섬유
2) 보온두께 및 마감
구 분
보온재 두께
보온마감
배관
ㅇ옥내 : 25mm 이상
ㅇ옥외 : 30mm 이상
ㅇ옥내는 매직테이프 등으로 이음새 공간이 없도록 겹쳐감음
ㅇ옥외는 옥내 마감처리 후에 알루미늄강판 또는 동등 이상 재질로 케이싱 처리
아. 기타
1) 명판
가) 모든 기기는 용량, 제작자 및 그 외 기기별로 나타내어야할 사항이 명시된 명판을 부착하여야 한다.
나)〔별표 8〕신재생에너지설비 명판 설치기준의 명판을 제작하여 열펌프 유니트 전면에 부착하여야 한다.
2) 가동상태
가) 시운전데이터
설치완료후에는 실제사용과 동일한 조건으로 7일 이상의 시운전기간을 거치면서 운전자료를 수집(공급열량, 시스템 전력 등)하여 성능을 분석한 보고서를 제출하여야 하며, 건물 준공후에는 냉난방기 운전에 대한 성능측정분석방안을 별도로 제시하여야 한다.(단, 건축이나 전력설비가 지열시스템보다 3개월이상 늦어져 상기 시운전이 불가능할 경우에는 각 지열시스템 자체의 모드별 운전조건을 설정하여 12시간이상의 시험DATA로 대체하여 검증하고, 모든 건축 및 설비 완료 후에 시운전시험을 행한다.)
나) 가동상태
설비제어장치는 자동 및 수동운전이 가능하여야 하며 지열원 열펌프 설비가 무인 운전될 수 있도록 자기진단기능을 보유하여야 하며 이상징후시 알람신호가 전달될 수 있도록 구성하여야 한다.
3) 모니터링 설비
[9. 모니터링시스템 기술기준]에 적합하게 설치하여야 한다.
4) 운전교육
전문기업은 설비 소유주에게 소비자 주의사항 및 운전메뉴얼을 제공하여야 하며 운전교육을 실시하여야 한다.
5) 설치기준의 변경
현장조건 등으로 인하여 위의 설치기준을 변경해야할 경우에는 사전에 신재생에너지센터의 승인을 득하여야 한다.
. 경제성 평가 및 고찰
1. 지열히트펌프 장·단점
장점
단점
화석연료 사용 감소
환경 친화적 시스템
온도가 일정한 지열원을 이용함으로써, 시스템 효율이 우수
기후조건 등의 제약을 받지 않음
연중운전이 가능
지중열교환기 설치면적이 넓음
초기투자비용이 높음
2. 경제성 평가
① 지열 히트펌프 이용
- 정부보조금, 원예시설의 수평형 지열시스템 : 소요시설 비용의 정부보조 60%, 지방비 20%
2 억 7,000 만원 × 0.2 ≒ 5천 400만원
- 월 운전비 계산
119 kW × 2 × 12 × 0.7 = 1713.6 kWh (1일 12시간 70%로 가동시)
산업용(갑) 전기 사용 월 평균 1,229,710원
② 보일러 사용
- 관류형 온수 보일러, 한국미우라공업, HZ-40HA,
1,500 만원 × 2 ≒ 3,000 만원
- 월 운전비 계산 (B/C 유)
45.7kg/h / 0.82 kg/ℓ × 2 × 12 × 0.7 = 936.29 ℓ (1일 12시간 70%로 가동시)
벙커A유 사용 월 평균 : 540원/ℓ × 936.29 ℓ × 30 = 약 1500 만원
- 시스템 운전결과
히트펌프의 열원으로 지열을 사용함으로써, 보다 안정적으로 난방을 수행함
공기를 열원으로 사용할 경우보다 히트펌의 COP가 우수함
년 중 온도가 일정한 지열을 상용함으로써, 히트펌프 COP의 변화가 거의 없음
기존 단가가 비싼 화석연료 대신 값싼 심야전력을 이용하여 운전비를 절감
3. 고찰
온실에 축열조를 채용한 수평식 지열원 히트펌프 시스템을 적용하여 난방실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
(1) 온실바닥의 토양 면적에서 채열을 하여 실내로 열을 공급을 하였을 때 실내온도를 25~30℃로 비교적 일정하게 유지하며 난방을 할 수 있었다. 따라서 온실에 수평식 지열시스템의 난방적용가능성을 확인하였다.
(2) 주로 야간에 난방부하가 발생하는 온실에 채열시간은 주야간 모두 가능한 지열원 히트펌프시스템을 채용하였을 때 실시간 시스템 공급량보다 많은 난방부하를 축열시스템을 사용함으로써 난방이 가능함을 확인하였다.
지열시스템은 현재 에너지 절감 측면에서 많은 관심을 받고 있다. 온실난방에 사용되는 경유비용은 농가의 경제적 부담을 가중시키고 석유부존국가인 우리나라는 수입에만 의존할 수밖에 없다. 이에 우리나라도 농가의 온실경영에 경쟁력을 갖추기 위해 석유가 아닌 신재생에너지를 통해서 난방비 절감을 이루는 것은 해결해야만 할 과제라고 할 수 있다. 이에 원예시설의 지열에너지는 냉난방열원으로서 많은 에너지 절감을 가져올 것이라고 생각한다.
4. 참고문헌
- http://www.nongmin.com/article/ar_detail.htm?ar_id=176717&subMenu=articletotal
- http://www.jejusori.net/news/articleView.html?idxno=86261
- http://www.nongmin.com/article/ar_detail.htm?ar_id=169937&subMenu=articletotal
- http://www.mt.co.kr/view/mtview.php?type=1&no=2009080515054815802&outlink=1
- http://www.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20090921017004
- http://www.kogwa.or.kr/site/board/mboard.asp?strBoardID=news&exec=view&intSeq
6292
- http://www.ekn.kr/news/quickViewArticleView.html?idxno=53864

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