한성욱님의 글
------------------------------------
냉동공부를 하고자하는 학생입니다....

냉동공부 시작에 보면...
냉동기과 열펌프의 개략도가 나옵니다...

냉동기는 차가운데서 열을 가저와서 더운곳으로 발산하구
머 이런저런... 등등....
그래도 냉동기는 보와온것이 있어서.. 알겠는데...

열펌프란 단어가 넘 생소하군여..

지금 쓰이는 곳이라던가...
저의 지금 이 추상적인 개념을 위해서.
답변 부탁드립니다.

꾸벅
---------------- [답 변] -------------------

펌프라는 의미가 무엇일까요..

일반적으로 물을 퍼올리는 떠올릴 수 있겠죠..

지면 아래에 있는 물을 지상으로 퍼 올리는 기능을 합니다.

물리적으로 표현하면 낮은 위치에 있는 에너지를 인위적으로 높은 위치로 보낸다고 말할 수 있습니다. 왜냐하면 물은 항상 낮은 곳으로 이동하기 때문이죠..

열도 마찬가지가 됩니다. 열은 항상 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르기 때문에죠(열역학 제2법칙)..

그러면 열펌프(Heat Pump)도 낮은 곳의 열을 높은 쪽으로 인위적(외부의 동력을 이용하여) 으로 이동시키는 장치를 말합니다.
(경우에 따라 에너지 차가 적을 경우 빠른 열전달이 이루어 지도록 구성할 수도 있겠죠)

에너지 보존 법칙에 의해 외부로 배출된 에너지는 소요된 동력과 빼낸 에너지의 합의로 될 것입니다.

에어콘, 냉장고, 펠티어소자(생수기에서 온수, 냉수가 모두 나오죠, 두개의 방을 펠티어소자로 연결하고 전기를 가하면 열이 한쪽으로 이동하여 한쪽은 뜨거운물, 다른 한쪽은 찬물이 나옴니다)를 이용한 Heat Pump도 있고 여러가지 방법이 있겠죠..

결국 Heat Pump는 추상적인 개념은 아니지요, 지극히 물리적인 개념입니다.

앞에 운영자께서 답변을 잘 해 주셨는데, 보충합니다.

냉동기도 증발기 앞에 있으면 시원하고,
응축기 앞에 있으면 따뜻하지 않습니까?

냉동기와 히트펌프는 동일한 것이라 볼 수 있습니다.
냉동기는 냉방만 하는 것이고,
히트펌프는 냉동사이클을 역으로 운전하여 난방까지 동시에 하는 장치입니다. 사실 저도 이런 용어로 원리적으로 같은 기구를 구별하는 것이 마음에 들지 않습니다만 용어정의는 그렇습니다.

왜 히트펌프라고 하는가?
열은 자연상태에서는 고온에서 저온으로만 흐릅니다.(열역학 2법칙)
히트펌프는 반대로 저온에서 열을 받아서 고온으로 방출(일종의 열펌프)시키는 장치입니다.

그러면 어떻게 그런일이 가능한가?

1) 먼저 주위온도 보다 낮게 냉매온도를 유지한다면,
주위에서 열을 받아 냉매는 에너지가 증가합니다.
2) 이 에너지로 변환된 열을 방출시키려면 어찌해야 하는가?
열의 방출이란 주위보다 온도가 높아야만 이루어집니다.
고로 냉매의 상태를 주위온도 보다 높은 상태로 만들어야 합니다.
통상적으로 압축기등에 의해 단열압축을 합니다.
3) 이 경우 냉매가 증발기에서 받아 높아진 에너지외에
압축기의 일을 받아서 냉매의 에너지(정확하게는 엔탈피)는
추가로 더욱 증가합니다.
4) 이 고온고압의 냉매가 가진 에너지를 주위에 열로 방출하는 것입니다.
5) 사용한 냉매를 버리는 것은 비실용적이므로, 모세관등으로
다시 원래 시작위치로 상태를 바꿈으로써 냉동싸이클을 이룹니다.

즉 열펌프는,
1) 열을 빼앗을 저온측(증발기)와 열을 방출할 고온측(응축기), 즉
두개의 열원이 필요합니다.
2) 방출하는 열량은 = 저온에서 빼앗은(얻은) 열량
+ 압축기에서 받은 열량(압축기 입력전력)

반면 히터는,
1) 저온측이 필요없이 무조건 입력되는 전력이 1:1로 열로 변환됩니다.
열의 이동이 아니라 전력을 열로 변환하는 것입니다.
2) 즉 방출하는 열량은 = 히터 입력전력

상기에서 보면 열펌프가 히터보다 같은 전력으로도 많은 열량을 방출할
수 있음을 알 수 있습니다. 통상적인 환경하에서는 몇배 됩니다.

참고가 되셨길 바랍니다.

..