GHP, EHP


 GHP(Gas Heat Pump)의 약자로 도시가스를 에너지자원으로 하여 가스엔진으로 암축기를 구동하는 가스 냉.난방 시스템이다.

즉, 압축기에 의해 냉매를 실내기와 실외기 사이에 냉매관으로 흐르게 하여 액화와 기회를 반복시켜 여름에는 냉방으로, 겨울에는 난방으로 사용하는 시스템이다.

더불어 EHP 시스템은 전기를 에너지원으로 사용하고 있다. 시스템 모두 압축기를 가스로 사용하느냐 차이점만 있을뿐 전체적인 시스템은 같다.


 새로운 개념의 냉난방시스템인 EHP와 GHP는 모두 냉매의 히트펌프 사이클 순환을 통해 냉난방을 하는 설비나 GHP는 전기모터를 가동하여 컴프레셔를 구동하는 반면에 GHP는 가스엔진을

사용하여 컴프레셔를 구동하여 둘 다 환경 친화적인 장점을 가지고 있고 효율면에서 월등한 이점을 가지고 있다.

EHP(Electric Heat Pump)를 사용하면 열을 밖으로 배출하는 에어컨 실외기와 달리 외부에서  열을 흡수해서 냉난방을 하기 때문에 하절기 건물 밀집지역에 열섬현상을 막을 수 있다.

GHP(Gas engine Heat Pump)를 가동함으로서 엔진으로 동력으로 압축기를 구동시키기 때문에 석유나 석탄등 다른 하석연료보다 CO₂발생이 적은 클린에너지며

냉방시 전기대신에 가스를 사용하기 때문에 하절기 피크시간대에 전기사용량이 거의 없어 전력의 평준화를 이룰 수 있다.


 ▼ 현장에서 말하는 히트펌프의 장단점: 히트펌프의 장점은 에어컨의 실외기는 외부로 열을 방출해서 실외기 밀집지역에서는 불쾌감을 느끼고 열섬현상을 일으키는데 원인이 되지만

히트펌프의 실외기는 외기에서 열을 흡수하기 때문에 주위를 지나가도 불쾌감이 없고 밀집지역에서는 열섬현상이 줄어든다고 했다. 그러나 최대의 단점은 겨울에는 가동이 어렵다고 한다.

 -15℃ 에서도 가동이 가능하다고는 하나 YMCA가 민간단체이고 이익산출이 목적이기 때문에 겨울에 가동을 하면 비용이 너무 많이 들어가 오히려 손해가 나게된다. 그래서 겨울에 가동을 하지않는 이유라고 한다.


냉방원리는 가스엔진에 의해 압축기를 구동하고 냉매를 압축하게 된다.

압출된 고온, 고압의 냉매가스는 용축기(실외기)에서 실외기공기에 의해 냉각되어 음축열을 방출하고 액화 된다.

액화된 냉매는 다시 팽창밸브에서 팽창된 후 증발기(실내기)에서 실내공기로 부터 냉매의 기화열에 의해 냉각되어 냉방을 하게 된다.

마지막으로 증발된 냉매가스는 다시 압축기로 흡입되고 사진과 같이 동일한 사이클을 반복한다.

-20℃에서도 탁월한 난방능력을 갖고있다. 엔진에서 발생하는 열로 냉매를 예열하는 GHP는 -20℃에서도 충분한 난방성능을  발휘한다.

또한 GHP는 제상운전 없이 연속으로 난방 운전을 할수 있기에 장시간 운전에도 손실이 없다.


 GHP는 엔진 배열을 이중, 외기를 미리 기열해 줌으로써 난방 효율이 매우 높아 빠른시간에 원하는 온도에 도달 할 수 있다.

동일한 기체가스인 LPG(액화석유가스)와 비교한다면 가격은 약 3배정도 차이를 보인다. 때문에 저렴한 가스를 주 에너지원으로 사용하므로 수변전설비 비용을 최소화 할 수 있으며,

 유지비도 크게 줄일 수 있다. 환경적으로 ghp의 주 에너지원으로 사용되는 가스는 연소시 공해물질을 거의 배출하지 않는 깨끗한 에너지로서 환경보전에 기여한다.

 천연가스의 경우 공기보다 가볍기 때문에 누출되더라도 쉽게 날아가고 발화온도가 높아 폭발의 위험이 적어 안전하다고 볼 수 있다.

이밖에도 공간효율이나, 제어시스템의 편의성, 요즘 이슈가 되는 소음과 진동에도 탁월한 효율을 갖고 있다.

※ 추가참고자료  ※

가스엔진과 배열회수 열교환장치를 제외하면 전기식 히트펌프(EHP)와 거의 동일한 시스템이다.

이 그림에서 보는 바아 같이 냉방운전의 경우 가스엔진의 동력을 구동되는 압축기에 의해 고온 고압의 기체상태로된 냉매는 실외 열교환기에서 응축되면서 방열을 하게딘다.

액냉매는 팽창밸브를 지나면서 압력과 온도가 강하디고 다시 실내 열교환기에서 증발되면서 공기로부터 증발열(흡열)을 빼앗아 냉방이 되도록 해준다. 난방시에는 사방밸브를 사용하여 사이클이

냉방사이클과 반대가 된다.


압축기에 의해 고온 고압의 기체상태로 된 냉매가 실내 열교환을 지나면서 실내공기를 데워주고(방열) 냉매는 응축된다.

즉, 실내공기는 냉매의 응축열만큼 열을 흡수하며 가열되는 것이다.


응축된 냉매는 팽창밸브를 지나면서 압력과 온도가 강하되고 실외 열교횐기에서는 외부 공기로부터 열을 흡수하여 냉매가 증발된다.


GHP의 특징


GHP의가장 큰 특징은 가스엔진에서 발생되는 연소배열(exhaust gas)과 엔진냉각수의 열을 회수하여 열효율과 난방능력을 높일 수 있다는 점이다.

즉, 가스연료에 의해 발생되는 에너지의 상당 부분(60~70%)이 배가스 및 엔진냉각수로 빠져나가믈 이를 이용하여 에너지의 이용효율을 증가 시킬 수 있다.

이러한 폐열을 이용하는 방법에 따라 시스템 구성이 달라지고 열효율에도 큰 영향을 미친다.


대표적인 폐열 이용방식으로는 냉매직접가열형, 공기예열이용형, 폐열직접이용형이 있다. [냉매직접가열형]은 배기가스와 열교환을 거친 고온의 냉각수로 실외 열교환기(응축기)를 거쳐 나온 냉매를 직접 가열하여 압축기로 보내 난방효율을 높여주는 방식으로 냉방시에는 압축기에서 토출된 고온의 냉매를 냉각수의 온도를 높여 실외기 열교환기(증발기)로 유입되는 공기를 가열시켜줌으로서

제상효과(defrost)와 더불어 시스템 성능을 높여준다. 냉방시에는 단순히 방열로 사용하거나 별도의 설비를 부착하여 급탕에 이용하기도 한다. 

[폐열직접이용형]은 엔진의 폐열을 별도의 열교환기를 이용하여 응축기를 지나는 2차 작동유체와 열교환시킴으로서 난방이나 급탕에 이용한다. 

[냉매직접가열형과 공긱예열이용] 방법은 에너지 이용효율을 증대시키는 효과 뿐만 아니라 난방능력을 향상시키는 효과를 준다.


이러한 GHP의 특징은 EHP와 비교할때 매우 유리한 점이며 동일한 압축기를 사용할 경우 GHP의 난방능력이 더 커질 수 있는 이유가 된다.

국내의 경우 냉방시간보다 난방시간이 길고 난방이 냉방에 비해 부하가 커야 되는 점을 고려할때 GHP는 국내의 냉난방 부하 특성에 적합한 기기이다.