겨울철 태양열로 데워진 온실 내부의 따뜻한 공기를 난방에 활용 겨울철 난방비 부담으로 어려움을 겪고 있는 시설원예농가의 난방비를 줄일 수 있는 새로운 에너지 절감 기술이 개발됐다. 그동안 시설원예농가에서는 겨울철 낮 동안 태양열로 과열된 온실 내부의 더운 공기는 배출했다. 이번에 개발한 시스템은 버려지던 더운 공기를 히트펌프를 이용해 난방용 온수로 만들었다가 밤에 온실 난방에 이용하는 기술이다. 이 시스템은 온실 내부와 외부 공기열에서 열에너지를 모아 온수를 생산하는 히트펌프, 생산한 온수를 저장해 이용하는 축열조, 온실 내외부의 공기를 선택적으로 이용하는 공기순환장치, 난방시스템을 자동으로 조절하는 제어부 등으로 구성되어 있다. 특히, 이 시스템은 축열할 때 기준온도를 설정하면 온실 온도를 작물 생육에 적합한 온도로 유지하면서 온실 내부의 공기와 온실 외부 공기를 순차적으로 사용해 온수를 생산한다. 바깥 공기를 열원으로 사용하는 기존의 공기열 히트펌프는 바깥 기온이 내려가면 성능이 크게 떨어졌으나 이 시스템은 낮 동안 태양열로 데워진 실내 공기를 주로 이용하고 부족하면 바깥 공기를 열원으로 사용하므로 성능을 크게 향상했다. 실제 현장 실험 결과, 기존의 공기열 히트펌프보다 난방 성능이 32% 가량 향상됐으며, 지열 히트펌프와 거의 비슷한 성능을 보였다. 무엇보다 국내 대부분의 온실에서 사용하고 있는 경유온풍난방기에 비해 난방비는 약 80% 절약할 수 있고, 이산화탄소 배출량도 42%정도 줄일 수 있다.
지열 냉난방 히트펌프는 열원으로 연중 15℃ 정도로 유지되는 지중(토양, 지하수, 지표수)온도를 안정적으로 사용하므로 효율이 매우 높고 외기의 영향을 받지 않아 안정적으로 운전할 수 있다. 미국 환경보호청(EPA)은 현존하는 냉난방 기술 중에서 가장 에너지 효율적이고 환경 친화적이며 비용 효과가 매우 우수한 공기조화 시스템으로 지열 이용 히터펌프를 적극 권장하고 있다.
지열 냉난방 히트펌프는 열을 회수하거나 추출하는 지중 열교환기의 종류에 따라 수직밀폐형, 지중수평형, 우물관정형, 지표수형 등 다양한 형태로 분류할 수 있으며, 수직밀폐형은 열교환파이프를 땅 속 약 150∼200m까지 수직방향으로 깊게 설치하며, 지중수평형은 약 3∼4m 깊이에 수평방향으로 넓게 설치한다. 이 두 방식은 모두 토양이 가지고 있는 열을 이용하는 방식으로 안정적이다. 우물관정형은 지하수를 이용하는 방식으로 설치면적이 작고 효율이 높으며, 지표수형은 하천, 연못, 호수 등 지표수를 이용하는 것으로 설치비가 낮다는 장점을 가지고 있다.
