지열 냉 난방 시스템 소개 및 학교시설 적용

목 차 1. 지열원 히트펌프 원리 2. 지열 시스템의 종류 3. 지열원 히트펌프 장점 4. 지열원 히트펌프 시스템 계통 목 차 1. 지열원 히트펌프 원리 2. 지열 시스템의 종류 3. 지열원 히트펌프 장점 4. 지열원 히트펌프 시스템 계통 5. W-T-W시스템과 W-T-A 시스템비교 6. 지열 W-T-A 시스템 장점 7. 지열시스템 경제성 겸토 8. 보급사업 안내 9. 지열적용 도면 10. 지열시스템 설치 공정 11. 지열적용 사례 2

지열원 히트펌프 원리 1 지열원 HEAT PUMP 의 원리 상업적으로 이용이 가능한 100~300m 깊이의 지열원을 이용하여 지열원 히트펌프 원리 지열원 HEAT PUMP 의 원리 상업적으로 이용이 가능한 100~300m 깊이의 지열원을 이용하여 여름에는 실내의 열을 흡수하여 지중으로 방출하여 냉방 겨율에는 지중의 열을 흡수하여 실내로 방출하여 난방 지열원 HEAT PUMP 난방 냉방 압축기 실내 열교환기 Pump (브라인 순환) 15 ℃ 열 에너지 Compact 열교환기 팽창기구 지중의 열에너지를 실내로 이송 1 3

지열시스템의 종류 2 2 구 분 수직형 (Vertical Type) 수평형 (Horizontal Type) 구      분 수직형 (Vertical Type) 수평형 (Horizontal Type) 직립정(SCW Type) 우물형(Pond Type) 1. 시스템 개 요 • 지중에 존재하는 연중 일정한 온도(15°±5℃)를 열원으로지하 300 M 이내에 수직으로 천공하여, 고밀도 폴리에틸렌 파이프를 매설하고 이 매설된 지중열교환기 내부로 물을 순환시키면서 얻어진 에너지를 이용하여 히트펌프(HEAT PUMP) 를 구동시켜 냉,난방을 수행하는 시스템   • 지표근처에 존재하는 연중 일정한 온도(15°±10℃)를 열원으로 지하 2-5M이내에 고밀도 폴리에틸렌 파이프를 수평으로 매설하고 이 매설된 지중열교환기 내부로 물을 순환시키면서 얻어진 에너지를 이용하여 히트펌프(HEAT PUMP)를 구동시켜 냉,난방을 수행하는 시스템 • 지중에 존재하는 연중 일정한 온도(15°±5℃)를 열원으로 지하 400-500M 이내에 우물을 설치하고 하부에 수중펌프를 삽입 가동하여, 지하수를 지상의 열교환기로 보내고, 이지하수와 히트펌프 작동 유체간에 열교환을 실시하여 얻어진 에너지를 이용하여 히트펌프(HEAT PUMP)를 구동시켜 냉,난방을 수행하는 시스템. 열교환을 하고난 지하수는 일정량만큼을 밖으로 배출(약 10%) 하고 약 90%는 다시 우물의 상부로 집어넣어 순환하면서 재차 열적으로 회복시킴. • 건물근처에 존재하는 저수지, 강의 저수면에 고밀도 폴리에틸렌 파이프를 수평으로 매설하고 이 매설된 지중열교환기 내부로 물을 순환시키면서 얻어진 에너지를 이용하여 히트펌프(HEAT PUMP)를 구동 시켜 냉,난방을 수행하는 시스템 2. 구 조 3. 주요구성      부품 - 수직형 지중열교환기    (고밀도 폴리에틸렌 Pipe) - 히트펌프 - 지열 Loop 순환펌프 - 냉온수탱크    (물-물 방식 히트펌프 적용시) - 수평형 지중열교환기 - 지중 우물 시스템 (지상노출) - 수중펌프 내장 - 지상 열교환기 - 지상 열교환기용 순환펌프   (물-물 방식 히트펌프 적용시) - 수평형 수중열교환기(저수면설치) - 수열 Loop 순환펌프 2

지열원 히트펌프 장점 3 친환경 청정 에너지 비 고갈성 에니저 미래 공공 정책 에너지 선진국형 에너지 이산화탄소등 오염물질 배출이 없는 친환경 에너지 비 고갈성 에니저 0~5m 표토층 무한 에너지 공급이 가능한 비 고갈성 에너지 5~50m 12~16℃유지 미래 공공 정책 에너지 100~300m 연중12~25℃ 유지 상업적 이용 구간 신재생에너지 개발 보급 이용 촉진법에 의해 지원을 받는 정책 에너지 선진국형 에너지 300m 이상 일부 온천지역 미국, 스웨덴, 독일, 캐나다 등 선진국에서 이미 실용화 되고 검증된 선진국형 경제 에너지 3 5

4 지열원 히트펌프 시스템 계통 기존의 히트펌프 냉난방기(EHP)는 증발과정에서 외부공기로부터 열을 흡수하거나 외부로 배출하여 냉열 또는 온열을 생산하는 방식인데 난방중에는 외기의 온도가 낮고 반대로 냉방중에는 외기온도가 너무 높아 열의 흡수와 배출에 많은 에너지가 소비되었으나 지열히트펌프는 외기온도에 의한 영향을 받지 않는 지중의 열을 이용하므로 공기열원식 히트펌프보다 3배 이상의 높은 열효율(COP, EER)을 나타낼 수 있다. 4 6

W-T-W 시스템과 W-T-A 시스템 비교 W-T-A 시스템 W-T-W 시스템 5 구 성 시스템 개념도 효 율 시공성 유지 지중 열교환기, 지열 순환펌프, 지열원 히트펌프 (W-A형), 실내기 지중 열교환기, 지열순환펌프, W-W히트펌프, 온수순환펌프, 축열조, 버퍼탱크, 실내기 구 성 AHU, FCU (Water Base) 시스템 개념도 효 율 Water to Water 방식에 비하여 기기 효율 증가 Water to Air 방식에 비해 성적계수가 상대적으로 낮음 실내측이 냉매관이므로 천정속 공간 최소화 기계실의 축열조 및 버퍼탱크가 없어 시스템 간단 2차측 물 순환위한 펌프 및 버퍼탱크가 부가적 필요 실내기 다양한 적용 가능 시공성 중앙제어 방식에 적합함 실내측이 냉매관이므로 동절기 동파 염려 없음 실내기의 개별제어가 가능함 유지 보수 학교 등 바닥 난방이 필요 없는 장소에 적합 온돌 난방이 필요한 장소에 적합 적용 대상 5 7

지열 W-T-A 시스템 장점 6 특장점 지열+EHP 에너지 솔루션을 제공하는 신개념 친환경 냉난방 시스템 AHU, FCU (Water Base) 지열+EHP 에너지 솔루션을 제공하는 신개념 친환경 냉난방 시스템 냉난방 부하변동에 대응이 가능한 고효율 인버터 히트펌프 시스템 건물의 부하에 따라 개별제어 가능 특장점 6 8

지열시스템 경제성 검토 7 7 구분 기름보일러 패키지에어컨 흡수식냉온수기 가스보일러(급탕) 가스보일러 지열 냉난방시스템 비고 연간 운전비 비교(100평 냉난방 및 급탕 기준) 구분 기름보일러 패키지에어컨 흡수식냉온수기 가스보일러(급탕) 가스보일러 지열 냉난방시스템 비고 요구열량 난방[(42,000kcal/h),(48.8kw)] 냉방[(45,000kcal/h),(52.3kw)] 급탕[(10,000kcal/h)(11.6kw)] 시간당사용량 - 난방 5.1 L 4.5Nm3 13.9kw 10h 기준 (90% 이용율) 난방 연료비 일일 41,310 원 15,789 원 7,505 원 년간 7,435,800 원 2,842,020 원 1,350,900 원 180일 기준 시간당사용량 - 냉방 26.2kw 4.76Nm3 11.6kw 냉방 19,891 원 9,271 원 8,807 원 1,193,460 556,260 원 1,193,460 원 528,420 원 60일 기준 시간당사용량 - 급탕 1.2 L 1.06Nm3 3.3kw (70% 이용율) 급탕 7,560 원 3,290 원 1,550 원 2,721,600 원 1,184,400 원 465,000 원 360일기준 지열(300일) 총비용 11,350,860 원 4,582,680 원 5,219,880 원 2,347,320 원 484% 195% 222% 100%기준 ※ 참고자료임. 7

8 보급사업 사업 안내 8

9 지열 적용도면 - 시스템 계통도

9 지열 적용도면 – 자동제어 계통도 10

9 지열 적용도면 – 지중열교환기 배치도 11

9 지열 적용도면 – 트랜치 배관 배치 상세도 12

9 지열 적용도면 – 기계실배관 평면도 13

9 지열 적용도면 – 천공 시공도 14

지열시스템 설치 공정 10 1. 냉/난방 부하계산 2. 열전도 테스트 3. 지중 열교환기 설계 4. 보어홀 천공 5. 지중루프 설치 6. 그라우팅 15

7. 트렌치 작업 8. 플러싱 9. 장비설치 10. 배관 및 보온 11. 시스템 시운전 12. 시스템 설치완료 16

지열 적용 사례 11 사업개요 부산대학교 양산캠퍼스 의치대 적용모델 : GeoSource2000    Hydronic 총사업비 : 1,437,000천원 시설규모 : 275TON 사업주관기관 : 부산대학교 에너지공 : 150M X 9holes 지역에너지 기술공모의 당선작으로 태양광[에스에너지], 태양열[에이팩], 지열[제인상사(주)]가 컨소시엄으로 참여하여 종합적인 신재생에너지 기술이 접목된 사례. 계약 시 지열냉난방규모 국내 최대 시설. 17

사업개요 한국에너지기술연구원 제로에너지하우스 냉난방면적 : 264㎡ 총사업비 : 15,000천원 시설규모 : 3TON 사업주관기관 : 한국에너지기술연구원 한국에너지기술연구원 제로에너지하우스 대전시 유성구 한국에너지기술연구원 구내 시험단지에 조성되어 있으며, 70% 에너지자립형 사업화 건축모델의 개발과 실증실험을 목적으로 제인상사(주)의 태양열시스템과 지열시스템이 적용된 사례 18

사업개요 적용모델 : GeoSource2000    Hydronic 총사업비 : 407,000천원 시설규모 : 150TON 사업주관기관 : 울산시교육청 에너지공 : 200M X 30holes 울산시 교육청 울산과학고등학교 지역에너지사업의 일환으로 울산과학고등학교의 전체 냉난방부하를 지열시스템으로 설계, 시공된 사례. 지열시스템의 장점인 쾌적한 냉난방과 획기적인 비용절감을 보여주는 사례. 19

사업개요 돈보스코 직업학교 적용모델 : GeoSource2000 Hydronic 시설규모 : 120TON 에너지공 : 210M X 26holes 20

감사합니다.