공기열 히트펌프는 외부 공기에서 열을 흡수해 난방과 생활 온수를 공급합니다. 따라서 외부 기온이 변하면 히트펌프의 난방능력과 소비전력, COP도 함께 달라집니다.
날씨가 따뜻할 때는 외부 공기에서 열을 쉽게 가져올 수 있지만 기온이 낮아질수록 사용할 수 있는 열에너지가 줄어듭니다. 겨울철 최저기온이 낮은 지역에서는 제품의 정격 난방능력만 보고 장비를 선정하면 안 됩니다.
외기온도와 히트펌프 성능
공기열 히트펌프의 실외기에는 공기와 냉매가 열을 교환하는 열교환기가 있습니다. 외부 공기의 열이 냉매로 이동하고 압축기가 냉매의 온도를 높입니다.
외기온도가 높으면 냉매가 열을 쉽게 흡수합니다. 반대로 외기온도가 낮으면 냉매가 흡수할 수 있는 열량이 감소하고 압축기는 더 큰 압력 차이를 만들어야 합니다.
이 때문에 외기온도가 낮아질수록 소비전력은 증가하고 COP는 낮아질 수 있습니다.
기온이 높을 때의 운전
봄과 가을처럼 외기온도가 온화한 계절에는 공기열 히트펌프가 효율적으로 운전할 수 있습니다.
외부 공기에 충분한 열이 있고 난방수 목표온도와의 차이도 크지 않기 때문에 압축기의 부담이 줄어듭니다.
같은 난방열량을 공급하더라도 겨울철보다 적은 전력을 사용할 수 있습니다. 히트펌프의 높은 COP는 이러한 온화한 조건에서 잘 나타납니다.
영하 날씨에서 발생하는 변화
외기온도가 영하로 내려가면 주택에서 빠져나가는 열은 증가합니다. 실내와 외부의 온도 차이가 커지기 때문입니다.
반면 히트펌프가 외부에서 흡수할 수 있는 열은 줄어들 수 있습니다. 가장 많은 난방열이 필요한 날에 장비의 난방능력은 감소할 수 있는 것입니다.
제품에 따라 저온에서 압축기 회전수를 높이거나 냉매제어를 변경해 난방능력을 유지하지만 소비전력은 증가할 수 있습니다.
제상운전이 필요한 이유
난방운전 중 실외기 열교환기의 표면온도는 외부 공기보다 낮아질 수 있습니다.
공기 중 수분이 열교환기 표면에 붙어 얼면 서리가 형성됩니다. 서리가 쌓이면 공기가 열교환기를 통과하기 어렵고 열흡수 능력이 떨어집니다.
히트펌프는 냉매 흐름을 일시적으로 바꾸어 실외기의 서리를 녹입니다. 이를 제상운전이라고 합니다.
제상 중에는 실내 난방에 공급할 열이 줄어들 수 있고 전체 전력 사용량이 증가할 수 있습니다.
습도와 실외기 설치환경
같은 외기온도라도 습도가 높은 날에는 실외기에 서리가 더 쉽게 발생할 수 있습니다.
실외기 주변의 통풍이 좋지 않거나 배출된 찬 공기가 다시 흡입되면 열교환 성능이 떨어집니다. 여러 대의 실외기를 너무 가깝게 설치해도 서로의 배출공기가 영향을 줄 수 있습니다.
실외기 앞과 뒤에 충분한 공간을 확보하고 배출공기가 원활하게 빠져나가도록 설치해야 합니다.
저온 난방능력 확인 방법
히트펌프 제품을 선택할 때는 외기온도 7도 조건의 정격 난방능력만 확인해서는 안 됩니다.
설치 지역의 겨울철 설계외기온도를 확인하고 해당 온도에서 장비가 공급할 수 있는 난방능력을 확인해야 합니다.
외기온도 영하 7도 또는 영하 15도에서 난방수 35도, 45도, 55도를 생산할 때의 난방능력과 소비전력을 비교하는 것이 좋습니다.
추운 지역의 설계 기준
추운 지역에서는 주택의 최대 난방부하와 히트펌프의 저온 난방능력을 비교해야 합니다.
히트펌프만으로 최대부하를 충당할 것인지, 보조열원을 함께 사용할 것인지 결정해야 합니다. 전기 보조히터를 사용하는 경우에는 예상 작동시간과 전기요금을 별도로 계산해야 합니다.
축열탱크를 이용해 제상운전 중 난방수 온도변화를 줄이는 방법도 고려할 수 있습니다.
겨울철 운전 시 주의사항
실외기 주변에 눈이나 얼음이 쌓이지 않도록 관리해야 합니다. 제상수가 배수되지 않고 다시 얼면 실외기 하부에 큰 얼음이 형성될 수 있습니다.
난방수 온도를 지나치게 높이지 않고 실내온도를 일정하게 유지하는 운전이 중요합니다.
공기열 히트펌프는 외부 기온의 영향을 받는 설비입니다. 가장 추운 날의 성능을 기준으로 용량과 전기요금을 검토해야 겨울철 난방 부족과 과도한 전력 사용을 줄일 수 있습니다.