GHP에 대해 설명하시오.

1. 개요

1) 하절기에 사용이 적은 LNG를 이용하여 전력 피크 부하를 줄일 수 있고, 동절기에는 엔진의 배열을 이용하여 저온 난방성능을

  향상시킬 수 있다.

2) 압축기를 가스 엔진으로 구동하고, 난방 시 엔진의 폐열을 이용하는 부분을 제외하면 일반 전동기로 구동하는 히트펌프 시스템과

  유사하다.

 

 

2. GHP의 특징

1) 배기가스 및 엔진 냉각수 열을 이용한 높은 열효율과 난방능력 (EHP와 비교)

 GHP의 가장 큰 특징은 가스엔진에서 발생되는 배기가스 및 엔진 냉각수의 열을 회수하여 열효율과 난방능력을 높일 수 있다는 점이다. 즉, 가스 연료에 의해 발생되는 에너지의 상당부분(약 60~70%)이 배기가스 및 엔진 냉각수로 빠져나가므로 이를 이용하여 에너지의 이용효율을 증가시킬 수 있다. 이러한 폐열을 이용하는 방법에 따라 시스템의 구성이 달라지고 열효율에도 큰 영향을 미친다. 폐열의 이용방식으로는 냉매직접가열형, 공기예열이용형, 폐열직접이용형이 있다.

 

 가) 냉매직접가열형

   난방 시에 배기가스와 열교환을 거친 고온의 냉각수로 증발기(실외)를 거쳐 나온 냉매를 직접 가열하여 압축기로 보내 난방 효율을

  높여주는 방식이다. 냉방 시에는 압축기에서 토출된 고온의 냉매를 냉각시켜 줌으로써 응축기에서의 응축능력을 높여 시스템의

  ​성능을 향상 시켜준다.

 나) 공기예열이용형

   난방 시 배기가스 열교환기를 통하여 냉각수의 온도를 높여 증발기(실외)로 유입되는 공기를 가열시킴으로써 제상효과와 더불어

  시스템의 성능을 높여준다. 냉방 시 단순히 방열기로 사용하거나 별도의 설비를 이용하여 급탕에 이용하기도 한다.

 다) 폐열직접이용형

   엔진의 폐열을 별도의 열교환기를 이용하여 응축기를 지나는 2차 작동유체와 열교환시킴으로써 난방이나 급탕에 이용한다.

 

 외기를 열원으로 하는 히트펌프이 경우 외기온도에 크게 영향을 받으며 난방 시에는 외기온도가 저하할수록 효율이 저하되며, 냉방 시에는 외기온도가 상승할수록 효율이 저하된다. 냉매직접가열형과 공기예열이용형은 증발기 토출측의 냉매온도를 높여줄 수 있으므로 에너지 이용효율을 증대시키는 효과 뿐만이 아니라 난방능력을 향상시키는 효과를 준다. 이러한 GHP의 특징은 EHP와 비교 시 매우 유리한 점이며 동일 압축기를 사용할 경우 GHP의 난방능력이 더 커질 수 있는 이유가 된다. 국내의 경우 냉방보다 난방시간이 길고 또한 난방이 냉방에 비해 부하가 커야되는 점을 고려할 때 GHP는 국내의 냉난방 부하특성에 적합한 기기이다.

 

 

                             난방능력 비교                                                     난방 입상시간 비교

 

​

2) 제상운전이 불필요함: 공기예열이용형 사용 시에는 증발기(실외기)로 유입되는 공기를 예열하므로 제상운전이 필요없다.

​

3) 수전설비의 불필요

 

 

3. 주요 부품의 특징

1) 가스엔진

  가) 4행정 수랭식 엔진이 주로 사용되며, 고효율(40% 이상), 긴 수명이(4만 시간 이상) 요구된다.

  나) 용량제어가 용이하며 부분부하 효율이 우수해야 한다. (회전수 제어, 공연비 조절)

  다) 폐열(마찰열과 배기가스)을 이용하기가 용이해야 한다.

2) 압축기

  가) 개방형 스크롤 압축기를 많이 사용한다.

  나) 엔진과 압축기는 벨트 타입으로 많이 적용된다.

3) 배기가스 열교환기(GCX: Exhaust Gas-Constant Heat Exchanger)

  가) 가스 엔진에서 발생하는 마찰열과 배기 가스 열을 회수한다.

  나) 내부식성이 우수해야 함.

  다) 배열회수는 약 70% 정도까지 가능함

4) 운전 및 제어 시스템

  가) 회전수 제어

  나) 공연비 조절1

  다) 엔진 냉각수 및 엔진룸의 온도 조절2

  라) 엔진의 On/Off 횟수를 최소로 유지

 

4. 그림

 아래는 실외기 1대에 실내기 4대를 연결한 멀티형 GHP의 사례이다. (냉매직접가열형인듯)

 

 

5. 작동원리

 

6. 단점

1) EHP 대비하여 초기 투자비가 높다.

2) EHP 대비하여 소음, 진동이 크다.

2) 엔진오일, 타이밍 벨트, 점화 플러그 등의 소모품에 대한 유지/관리가 필요하다. 차량과 동일한 개념임.

3) 도시가스 미도입 지역에서는 사용이 어렵다.

4) 동일 용량의 EHP 대비 장비의 크기가 크고, 무겁다.

5) 매연이 발생하므로 주변 공기의 오염 우려가 있음.

 

7. 제조사

 

8. GHP의 고효율화 방안

1) 엔진의 압축비 증대

2) 공연비의 최적화

3) 균일 연소를 위한 연소실 형상의 최적화

4) 연료 흡입 계통의 최적화

5) 점화 타이밍의 최적화

6) 밸브 개폐 타이밍의 최적화

7) 흡배기 저항의 저감

이외에 EHP 고효율화 방안도 함께 적용이 필요함.

 

9. GHP의 연료

 

​

10. 정부지원

1) 설치장려금: GHP 실외기 1대당 100만원

 - 1구간: 냉방 1.2~1.27, 난방 1.4~1.45, 한랭지 0.9~0.93​ → 24만원/RT, 10RT이하 240만원

 - 2구간: 냉방 1.28~1.34, 난방 1.46~1.52, 한랭지 0.94~0.97​ → 26만원/RT, 10RT이하 260만원

 - 3구간: 냉방 1.35~1.4, 난방 1.53~1.58, 한랭지 0.98~1.11​ → 28만원/RT, 10RT이하 280만원

 - 4구간: 냉방 1.41 이상, 난방 1.59 이상, 한랭지 1.12 이상​ → 30만원/RT, 10RT이하 300만원

2) 설계장려금: 설치 냉방용량 1RT당 1만원(한도 500 2,000만원). GHP를 채택한 건축물 설계한 설비사무소에 지급

3) 그외 설치자금 융자(변동금리), 세액공제 등의 혜택

 

출처: http://www.samchully.co.kr/business/gas/ghp.do?p=2

1. http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2429121&cid=51389&categoryId=51389
2. http://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=8&dirId=811&docId=142289658&qb=7JeU7KeEIOuDieqwgeyImCDsmKjrj4Qg7KGw7KCI&enc=utf8§ion=kin&rank=1&search_sort=0&spq=0&pid=TuzWVdoRR1lssvQpeqsssssssso-168229&sid=CVTovQDk6RyEtHpDs7d23Q%3D%3D