땅속에 파일을 박아서 하는 지열 장비의 원리와 장단 점은 어찌되나요?

Question

대형 건물에서

일반 흡수식 냉동기와 더불어

지열 장비로 냉난방을 겸하는

시설 유지관리 업무 수행중인데요

지열이 이게 국가에서 신재생 에너지를 일정부분 사용해야 하는 조항이 뭐 있다해서

설비가 구비되어 있습니다.

국가에서 지원하는 신재생에너지 냉난방에는

지열 냉난방, 태양열 냉난방, 태양광 기반 전력냉난방 정도로 볼수있늦데요

저희에게 있는 지열은

일단 메인 유니트가 안에 프레온계열 같은 냉맹가 도는 압축기 내장 코일이 들어간 유니트에

냉수 코일 입출구와

냉각수 배관이 땅속으로 갔다가 돌아오는 방식입니다.

이게 그럼 정확하게 뭐 어떤 원리로 돌아가는 사이클이며

장단점이 어찌될까요?

Answer 1

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

지열 냉난방 시스템의 원리 : 지열 냉난방 시스템은 땅속의 온도가 지상의 공기 온도보다 여름에는 낮고 겨울에는 높은 점을 이용합니다. 대지의 온도가 연중 10~20℃ 정도로 비교적 일정하다는 특성을 활용해 열 펌프를 통해 이 안정적인 지열을 흡수하거나 방출하여 냉난방을 하는 방식입니다. 땅속에 묻힌 파이프 (열교환기)를 통해 냉매나 물을 순환시켜 지하의 열을 건물 내부로 전달하거나 건물 내부의 열을 지하로 방출하며 냉난방을 수행합니다. 즉, 땅이 거대한 축열조 또는 냉열원 역할을 하는 것입니다.

장점 :

• 고효율/에너지 절감 : 외부 기온 변화에 크게 영향을 받지 않아 에너지 효율이 매우 높습니다. 기존 화석 연료 대비 약 20~50%의 에너지 절감이 가능합니다.

• 친환경성 : 연료를 직접 연소하지 않아 온실가스 배출이 적고, 냉각탑 소음이나 도심의 열섬 현상을 줄여줍니다.

• 긴 수명 및 안정성 : 땅속에 매설된 시스템의 수명이 길고, 연중 안정적인 성능을 유지합니다.

• 신재생 에너지 의무화 충족 : 국가의 신재생 에너지 사용 의무 규정을 충족 시키는데 기여합니다.

단점 :

• 초기 설치 비용 : 땅속에 파이프를 매설하는 천공 작업 등으로 인해 초기 설치 비용이 많이 듭니다.

• 설치 제약 : 모래가 많거나 매립지 같은 특정 지질에서는 설치가 어렵거나 추가 비용이 발생하수있습니다.

• 느린 온도 상승(일부 시스템) : 보일러 방식보다 온도가 느리게 올라갈수있다는 의견도 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 조일현 전문가입니다.

땅속의 관을 통해 물 또는 냉매를 순환시켜 실내의 열을 땅속을 방출하거나 열을 끌어올려 난방을 합니다.

이는 냉매의 증발 및 압축 과정을 통해 열을 교환하며 지열 히트펌프는 냉동기계 원리와 유사한 방식으로 작동하게 됩니다. 장점으로는 대기 오염물질이 없어 탄소 저감에 도움이 되며 외부 기온에 영향을 받지 않아 일정한 에너지를 생산할 수 있습니다. 하지만 단점으로는 지열관 매설 및 장비 비용이 높고 지역 특성에 따라 시공 난이도 차이가 크다고 볼 수 있습니다. 무엇보다 건물의 크기, 장소, 지반 조건에 따라 적합성 크게 달라질 수 있겠습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김민규 전문가입니다.

지중열 교환기의 경우 파이프 속에 있는 물과 부동액이 혼합된 물질이 연절달을 통해서 순환하는 것을 이용하는 것 입니다.

Answer 4

안녕하세요. 황성원 전문가입니다.

간단하게 이야기하면 지열 장비는 땅속 깊은 곳의 일정한 온도를 이용해 열을 교환하는 시스템입니다.

지중에 파이프(파일)를 박아 냉매를 순환시키며 여름엔 냉방, 겨울엔 난방에 활용됩니다.

이 시스템의 장점으로는 에너지 효율이 높고 유지비가 적으며 친환경적입니다. 단점으로는 초기 설치비가 비싸고

설치 공간과 지반 조건에 따라 제약이 있습니다. 또한 설치 후에는 구조 변경이나 이전이 어렵습니다.