에어 소스 히트펌프의 작동 원리는 무엇입니까?

에어 소스 히트펌프의 작동 원리는 무엇입니까?

효율적이고 에너지를 절약하며 환경에 친절한 난방 및 냉방 장비로서, 에어 소스 히트펌프 현대 에너지 활용 분야에서 중요한 위치를 차지하고 있습니다. 에어 소스 히트펌프의 작동 원리는 열 전달 개념에 기반하여 공기에 포함된 열에너지를 효과적으로 활용해 에너지 전송과 향상을 이루며 여러 중요한 장점을 가지고 있습니다. 다음은 에어 소스 히트펌프의 작동 원리와 장점에 대해 자세히 설명합니다:

기본 작업 사이클

에어 소스 히트펌프는 주로 네 가지 핵심 구성 요소로 이루어져 있습니다: 증발기, 압축기, 응축기 및 확장 밸브. 에어 소스 히트펌프의 작동 과정은 폐쇄 순환 시스템을 형성합니다.

1. 증발기 - 열 추출

증발기는 공기 원열 펌프와 실외 공기 간의 열 교환에 중요한 구성 요소입니다. 증발기에서는 팽창 밸브를 통해 절류 및 감압된 저온 저압 액체 냉매(예: 프리온)가 유입됩니다. 이때 냉매의 끓는점이 크게 낮아져, 증발기 내에서 급속히 증발하여 기화합니다. 액체 상태에서 기체 상태로 변하기 위해서는 많은 양의 열이 필요하며, 증발기 주변의 공기 온도는 비교적 높기 때문에 공기로부터 냉매로 열이 전달되어 냉媒는 저온 저압 기체 상태로 증발하고, 공기는 식혀집니다. 이 과정을 통해 공기로부터 열을 흡수하는 목적이 달성되며, 마치 자연이라는 거대한 '열 저항'으로부터 무료 열을 추출하는 것과 같습니다.

2. 압축기 - 에너지 강화

증발기에서 나온 저온 저압 가스 냉매는 압축기에 의해 흡입되며, 압축기는 이를 압축하고 작업을 수행합니다. 압축기의 강한 압축 하에 냉매의 압력과 온도는 급격히 상승하여 고온 고압 가스가 됩니다. 이때 냉매에 포함된 에너지는 크게 증가하게 됩니다. 마치 물펌프를 통해 낮은 곳에서 높은 곳으로 물을 옮길 때 물의 잠재에너지원이 증가하듯이, 압축기는 냉매에 에너지를 공급하여 고온 환경에 열을 방출할 수 있도록 합니다.

3. 콘덴서 - 열 방출  

고온 고압의 기체 냉매는 그 다음 응축기로 들어갑니다. 응축기는 일반적으로 난방이 필요한 실내 공간(지열관, 라디에이터 등)이나 온수 탱크에 연결됩니다. 냉매의 온도는 실내 환경이나 탱크 내 물의 온도보다 높으므로, 열이 냉매에서 실내 공간이나 물로 전달되어 실내 온도가 상승하거나 물이 가열됩니다. 이 과정에서 기체 상태의 냉媒는 열을 방출한 후 점차 응축되어 액화되고, 액체 상태로 돌아가면서 공기로부터 실내나 물로의 열 운반을 완료합니다.

4. 팽창 밸브 - 순환 제어

액체 냉매가 응축기에서 나온 후, 팽창 밸브를 통과합니다. 팽창 밸브의 역할은 냉매를 절류하고 압력을 낮추어 그 압력과 온도를 다시 감소시키며, 증발기에 들어갈 때 저온 저압 상태로 돌아가 다음 열 흡수 증발 과정을 준비하게 합니다. 팽창 밸브는 마치 유량 조절 밸브처럼 냉매의 유량과 압력을 정확히 제어하여 전체 공기원 히트펌프 시스템이 안정적이고 효율적으로 작동할 수 있도록 합니다.

이러한 연속적인 순환 과정을 통해 공기원 히트펌프는 공기로부터 열을 지속적으로 흡수하여 더 높은 온도로 끌어올려 실내 난방, 생활용 온수를 제공하거나 여름철에는 냉방 기능(냉매의 흐름 방향을 전환하여 실내의 열을 실외 공기로 이전)을 수행합니다.