히트펌프란 무엇이고 작동원리는 어떻게 되는지 알아보겠습니다.
용어가 낯설고 어렵다고 느껴질 수 있지만 최대한 쉽게 서술해 보겠습니다.
히트펌프란 무엇인가
히트펌프란 일정한 온도를 유지하고 있는 곳에서 온도를 얻거나 빼앗겨 우리에게 필요한 뜨겁거나 혹은 차가워진 열을 사용할 수 있게 만들어 주는 시스템입니다.
말이 조금 어려울 수 있으니 최대한 쉽게 설명해 보자면 1년 내내 일정한 온도를 유지하는 땅속의 온도는 약 15~18도라고 합니다. 여러분도 느꼈을 테지만 여름에 동굴에 들어가면 시원함을 느끼지만 겨울에 들어가면 따뜻함을 느낄 수 있는데요. 이렇게 일정하게 유지되는 온도를 우리가 필요한 난방이나 냉방에 활용하는 시스템인 것이죠.
물론 땅속의 일정한 온도뿐만 아니라 깊은 바닷속 등 자연적으로 일정하게 유지되는 온도는 모두 이용할 수 있겠습니다.
히트펌프의 작동원리
자 그러면 어떻게 일정하게 유지되는 온도를 직접적으로 우리가 사용하는지 알아보겠습니다.
히트펌프의 냉방 원리
히트펌프로 냉방을 하는 원리는 우리가 여름에 항상 켜놓고 사용하는 에어컨의 작동원리와 같습니다.
압축된 냉매가 다시 팽창할 때 주위의 온도를 흡수하여 차가워지는 현상을 이용하는 것인데요. 실외기에서 컴프레셔를 이용해 고압으로 냉매를 압축하고 이렇게 압축된 냉매를 다시 팽창시킬 때 온도가 낮아지는 것을 이용하여 실내를 시원하게 하는 것입니다.
그런데 가장 중요한 것은 팽창하여 주위 온도를 흡수하여 온도가 높아진 냉매를 다시 압축하기 전에 한번 시원하게 식혀주어야 압축할 때 비교적 낮은 온도를 유지하고 이것이 팽창할 때 더 차갑습니다. 이때 식혀주는 것이 실외기에 달려있는 팬의 역할입니다. 여름에 실외기 앞을 지나갈 때면 뜨거운 바람이 나오는 것을 봤을 텐데요. 뜨거워진 냉매를 팬으로 식히면서 나오는 바람입니다.
이런 이야기를 들어보셨을 겁니다. 실외기를 시원한 곳에 놓으면 에어컨사용료를 낮출 수 있다. 그래서 실외기에 직사광선을 피할 수 있는 보조아이템도 구매하여 사용하기도 하고 실외기 근처에는 공기의 흐름을 방해하는 물건을 두지 말라는 말을 말입니다. 모두 실외기에서 냉매의 온도를 낮출 때 효율적으로 낮추기 위해서입니다.
그렇다면 이런 상상을 한번 해보면 어떨까요? 실외기를 아예 1년 내내 15도 정도인 시원한 땅속 동굴 같은 곳에 두면 실외기가 항상 시원한 상태를 유지하며, 에어컨을 사용할 때 전기료가 엄청 절약되는 상상말입니다.
이것이 바로 히트펌프의 원리입니다. 땅속으로 물을 순환시켜 땅속을 돌고 나오며 15도 정도로 차가원진 물로 실외기 역할을 하는 것을 차갑게 식혀주면 집안에 냉방을 할 때 비용이 엄청 절약되는 것입니다.
정리하자면 에어컨을 경제적으로 사용하려면 실외기를 시원하게 유지하는 것이 핵심인데 이것을 땅속의 일정하게 유지되고 있는 온도를 이용하여 시원하게 만드는 것이 히트펌프의 냉방의 원리인 것입니다.
히트펌프의 난방 원리
난방의 원리 또한 알고 나면 매우 간단한데요. 위에 설명하기를 여름에 실외기 앞을 지나가면 뜨거운 바람이 나온다고 했는데요. 겨울에는 이 방식을 이용합니다. 즉 뜨거운 바람이 나오는 실외기를 실내에 두고 차가운 바람이 나오는 실내기를 밖에 두면 겨울에 실내를 따뜻하게 유지할 수 있습니다.
이해를 돕고자 이렇게 예를 들었지만 히트펌프 작동방식은 실외기 역할을 하는 것에서 나오는 뜨거워진 냉매로 물탱크의 물을 가열해서 우리에게 필요한 난방수나 생활 온수를 사용하는 것입니다.
여름과 겨울이 바뀔 때마다 실외기와 실내기의 위치를 바꿀 수는 없으니 간단하게 냉매의 흐름 방향을 바꾸는 밸브를 설치해서 여름에는 실외기가 바깥에 있게 하고 겨울에는 실외기가 실내에 있게 하는 방식을 사용하는 것입니다.
역시 집을 난방하고 차가워진 냉매를 항상 일정한 온도를 유지하는 땅속에서 온도를 얻어 먼저 가열하면 우리는 난방을 할 때 사용되는 난방비를 많이 아낄 수 있겠습니다.
정리하자면 겨울에는 에어컨의 실내기와 실외기의 위치를 바꿔 실외기에서 나오는 뜨거운 바람을 이용하는 것인데 실내를 가열할 때 열을 빼앗긴 냉매를 지열(혹은 자연적으로 일정하게 유지되는 열원)을 이용하여 먼저 온도를 올려주어 난방비용을 아끼는 방법입니다.
정리
용어가 어렵지만 알고 나면 간단한 히트펌프에 관해서 알아보았는데요. 그림으로 설명하면 더욱 쉽게 이해할 수 있지만 제가 그림실력도 형편없을 뿐만 아니라 그렇다고 남의 이미지를 함부로 퍼올 수도 없기에 이렇게 글로 장황하게 설명해 놓았습니다. 또한 쉽게 이해할 수 있도록 실내기 또는 실외기 등 용어를 사용하였지만 정확한 용어는 증발기, 압축기 등 따로 있습니다. 이해를 돕기 위함이며, 이 점 이해 바랍니다. 이 글을 통해 히트펌프가 무엇인지 그리고 어떤 원리로 사용하는지 매우 정확하게는 아니더라도 대략적인 개념은 얻었으리라 확신합니다.
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