지열 히트펌프는 땅속의 일정한 온도를 이용하여 냉난방을 하는 시스템입니다. 패시브 하우스와 같은 고단열 주택에서는 이러한 지열 히트펌프가 난방 시스템으로 매우 효과적으로 활용할 수 있습니다.
지열 히트펌프는??
지열 히트펌프를 쉽게 이해하기 위해서 보일러와 비교를 해보면 쉽게 알 수 있습니다.
보일러는 주로 가스나 기름과 같은 화석 연료를 태워 물을 끓여 열을 얻는 방식입니다. 즉, 연료를 직접 태워 발생하는 열을 이용하는 것이죠.
하지만 지열 펌프는 땅속의 온도를 이용합니다. 땅 밑의 온도는 일정하게 유지되는 특성이 있어서 그 특성을 이용하여 냉매를 순환시키고, 이를 통해 열을 흡수하거나 방출하는 방식입니다. 전기를 사용하지만 소비 전력 대비 얻을 수 있는 냉난방 에너지가 매우 커서 에너지 효율이 보일러에 비해 높습니다. 즉, 간단한 원리는 냉장고의 역순으로 움직이는 과정이라고 생각하면 쉽습니다.
지열 히트펌프가 주택 난방에 활용되는 원리
지중 열교환기 -> 히트펌프 유닛 -> 열 증폭 -> 실내 공급
1. 지중 열교환기
지하에 매설된 파이프(지중 열교환기)를 통해 땅속의 열을 흡수하거나 방출하며, 흡수하는 물질은 부동액과 같은 물질을 사용하여 순환하게 됩니다.
2. 히트 펌프 유닛
지중 열교환기를 통해 흡수된 열에너지를 증폭시켜 난방에 사용하거나, 반대로 실내의 열을 흡수하여 땅 속에 방출하여 냉방에 사용하죠.
즉, 지중 열교환기는 땅속에 매설된 파이프로, 땅속의 열을 흡수하거나 방출하며, 히트 펌프 유닛은 냉매를 이용하여 지중 열교환기에서 흡수한 열을 증폭시켜 난방에 사용하거나, 반대로 실내의 열을 흡수하여 지중 열교환기에 방출하여 냉방에 활용되는 원리입니다.
3. 땅속의 열 흡수
땅속에는 깊이에 따라 온도가 일정하게 유지되는 층이 있으며, 이 열을 회수하기 위해 땅속에 관을 매설하여 열을 흡수합니다.
4. 열 증폭
흡수된 열은 히트펌프 내부에서 냉매를 순환시켜 열이 증폭하게 됩니다. 즉, 낮은 온도의 열을 높은 온도로 변환시키는 것입니다.
실내 공급 : 증폭된 열은 실내 공기를 데우거나 난방수를 데우 실내에 공급됩니다.
5. 패시브 하우스와 궁합
패시브 하우스는 이미 단열과 기밀이 우수하기 때문에 적을 열 에너지로도 실내 온도를 유지할 수 있습니다. 지열 히트 펌프는 이러한 패시브하우스 특성을 극대화할 수 있기 때문에 효과적인 난방을 할 수 있습니다.
즉, 패시브 하우스는 높은 단열 성능을 가지고 있기 때문에 실내 온도를 안정적으로 유지할 수 있는 건물입니다. 따라서 최소한의 지열 히트펌프의 냉난방 능력만으로 쾌적한 실내를 만들 수 있습니다.
지열 히트펌프가 주택 냉방에 활용되는 원리
- 실내 열 흡수 : 실내의 따뜻한 공기가 히트 펌프 유닛으로 들어와 냉매에 열을 전달합니다.
- 열 방출 : 열을 받은 냉매는 외부로 이동하여 지중 열교환기를 통해 땅속에 열을 방출합니다.
- 실내 온도 낮춤 : 실내의 열이 외부로 이동하면서 실내 온도가 낮아집니다.
지열 히트 펌프는 다른 난방 방식에 비해 내구성이 뛰어나 오랫동안 사용할 수 있으며, 전기를 사용하여 땅 속의 열을 흡수하거나 방출하기 때문에 일반 난방 방식에 비해 에너지 효율이 매우 높습니다. 무엇보다도 화석 연료를 사용하지 않아 미세먼지나 온실가스 배출이 적어 친환경 시스템으로 불리고 있습니다.
지열 히트 펌프는 땅속의 일정한 온도를 이용하여 냉난방을 하는 친환경적인 시스템입니다. 고효율, 쾌적한 실내 환경 등 다양한 장점을 가지고 있지만, 초기 설치 비용이 높고 설치 공간이 필요하다는 단점도 있습니다. 토양의 지질 상태에 따라 설치 방식이 달라질 수 있기 때문에 전문가의 정확한 의견을 듣는 것이 가장 좋습니다.