정상헌 부산대학교 건축공학과 석사과정 학생은 지난 6월19일부터 6월21일까지 열린 대한설비공학회(회장 최준영) 하계학술발표대회 '친환경건물' 세션에서 ‘PVT연계 공기열원히트펌프시스템 실증·탄소배출량 저감효과 분석’ 연구발표를 진행했다.
정 학생은 “건물 에너지수요를 정확히 반영하기 위해 실제 건물을 기반으로 PVT·공기열원히트펌프시스템의 실시간 운전 상황을 파악할 수 있는 모니터링시스템을 설치해 에너지성능을 확인한 뒤 히트펌프시스템이 탄소배출 감소에 기여하는 정도를 분석했다”라고 전했다.
연구기간은 2023년 12월22일부터 2024년 1월20일까지로 부산광역시에 PVT·공기열원 히트펌프시스템을 설치했다. 시스템은 △PVT 모듈(4kW) △공기열원 히트펌프(10kW) △급탕탱크 △버퍼탱크 △순환펌프 △팬코일유닛 등으로 구성되며 각 설비출입구에 온도계와 유량계를 설치하고 제어통합패널에 연결해 시스템 운전상황·제어·부하 조건 등을 확인했다.
융복합시스템 난방성능 평가를 위해 난방대표일을 소한인 양력 1월5일로 설정했다. 이날 공기열원히트펌프는 난방부하조건에 의해 전부하운전을 수행했으며 △난방COP는 평균 2.16 △열효율은 42.6%로 나타났다.
12월22일부터 1월20일까지 축적된 데이터도 분석했다. 공기열원히트펌프·융복합시스템 난방 COP는 평균 1.7이며 최고 2.18에서 최저 1.04로 나타났다. PVT모듈 기여도는 열 8.3%, 전기 13.2%였다. 정 학생은 하절기에는 동절기에비해 조금 더 높은 성능기여도를 보일 것으로 예상했다.
실험 전 과정에서 배출되는 탄소배출량은 △PVT모듈 396.31CO2kgeq △히트펌프 841.97 CO₂kgeq였다. 데이터기준로 연평균 탄소배출 감소 효과는 68.56 CO₂kgeq로 탄소회수기간이 약 12년 6개월로 예상된다.
정 학생은 “연구를 통해 PVT·공기열원히트펌프 융복합시스템이 실제 건축물에서 에너지성능향상과 탄소배출저감효과가 있다는 사실을 입증했다”라며 “향후 탄소배출량을 고려한 시스템 설계의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 예상한다"라고 말했다.
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