KR101587268B1 - Cooling/heating and hot water suppling system using geothermy heat pump - Google Patents
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Abstract
지중열로 직접 냉방하는 지열히트펌프 냉난방 급탕 시스템에 관한 발명이다. 본 발명의 지중열로 직접 냉방하는 지열히트펌프 냉난방 급탕 시스템은, 지중에 설치되어 열원을 취득하여 공급하는 지열 열교환기; 상기 지열 열교환기의 열원을 이용하여 온수를 생산하는 지열 히트펌프; 급탕수를 저장하는 급탕 저장탱크; 냉난방을 직접 수행하는 부하시설로서 냉방 부하기기 및 난방 부하기기; 상기 지열 열교환기를 지난 열원 또는 냉수를 시스템에서 순환시키기 위한 동력을 제공하는 열원/냉수 순환펌프; 상기 급탕 저장탱크로부터의 온수를 상기 지열 히트펌프로 펌핑하는 온수 축열펌프; 상기 난방 부하기기에서 제공되는 상온수를 상기 급탕 저장탱크로 펌핑하는 난방 순환펌프; 냉방, 난방 또는 급탕을 절환하기 위한 냉방/난방 및 급탕 절환밸브; 및 상기 구성들을 컨트롤하는 시스템 컨트롤러를 포함하며, 상기 시스템 컨트롤러는 난방 또는 급탕 시 상기 지열 히트펌프의 열원으로 사용하던 지열을 냉방운전 시 상기 지열 히트펌프의 가동 없이 지중에 축적된 냉열을 부하기기로 유로를 변경하여 공급하도록 함으로써 냉방운전 에너지를 저감하도록 컨트롤하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a geothermal heat pump system for heating and cooling hot water. The geothermal heat pump heating / cooling hot water supply system of the present invention is a geothermal heat exchanger installed in the ground to acquire and supply a heat source; A geothermal heat pump for generating hot water using the heat source of the geothermal heat exchanger; A hot water storage tank for storing hot water; Cooling load appliances and heating load appliances as load facilities directly performing heating and cooling; A heat source / cold water circulation pump for providing power for circulating the heat source or cold water passing through the geothermal heat exchanger in the system; A hot water storage pump for pumping hot water from the hot water storage tank to the geothermal heat pump; A heating circulation pump for pumping the hot water supplied from the heating load device to the hot water storage tank; Cooling / heating and hot water switching valves for switching between cooling, heating or hot water supply; And a system controller for controlling the above-mentioned configurations. The system controller controls the geothermal heat pump, which is used as a heat source of the geothermal heat pump, to cool the geothermal heat pump, So that the cooling operation energy is reduced.
Description
본 발명은, 지중열로 직접 냉방하는 지열히트펌프 냉난방 급탕 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 하나의 단일기기로 냉방, 난방, 급탕운전이 동시에 가능하며, 지열의 열원을 직접적으로 냉방에 사용함으로써 냉방운전 동력을 절감시킬 수 있는 지중열로 직접 냉방하는 지열히트펌프 냉난방 급탕 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a geothermal heat pump hot water supply and heating system for directly cooling a geothermal heat pump using geothermal heat. More specifically, it is possible to simultaneously perform cooling, heating, and hot water operation using a single device, To a geothermal heat pump heating / cooling hot water system in which cooling is directly performed by an underground heat that can reduce cooling operation power.
최근 화석연료의 고갈 그리고 화석연료의 사용에 따른 지구온난화 등에 따라 재생가능에너지(renewable energy)의 중요성과 비중이 점차 높아지고 있다.In recent years, the importance and importance of renewable energy has been increasing due to depletion of fossil fuels and global warming caused by the use of fossil fuels.
재생가능에너지란 자연 상태에서 만들어진 에너지를 일컫는데, 이에는 태양에너지, 풍력에너지, 수력에너지, 지열에너지, 생물자원에너지, 조력에너지, 파도에너지 등이 있다.Renewable energy refers to energy created in nature, such as solar energy, wind energy, hydro energy, geothermal energy, biomass energy, tidal energy, and wave energy.
한편, 대부분의 재생가능에너지는 태양에너지의 변형이므로 그 양이 한정되어 있고 태양에너지의 영향을 크게 받지만 지열에너지는 태양에너지의 영향을 크게 받지 않는다는 점에서 활용도가 높다고 할 수 있다.On the other hand, most of the renewable energy is deformation of solar energy, so its amount is limited and it is highly affected by solar energy, but geothermal energy is not highly affected by solar energy.
따라서 근자에 들어서는 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 및 급탕 시스템에 대한 시공 또한 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.Therefore, the research and development on the construction of the heating and cooling system using the geothermal heat pump in the near future is also being continuously carried out.
그런데, 현재까지 알려져 있는 종래기술의 경우, 그 구조적인 한계로 인해 압축기 및 순환펌프를 구동하기 위한 동력이 필요하기 때문에 냉방, 난방, 급탕운전 시 각각 전력을 소모할 수밖에 없는 문제점이 있다.However, in the case of the conventional technology known up to now, power is required to drive the compressor and the circulation pump due to the structural limitations thereof, so there is a problem in that power is consumed during cooling, heating, and hot water operation.
그리고 냉난방과 급탕 또는 냉난방이 요구되는 시설에 있어서 종래기술로는 냉방 또는 난방 또는 급탕을 선택적으로 적용할 수밖에 없어 재실자의 냉난방 모드별 선호도를 충분히 반영하지 못하는 문제점이 있다.Also, in a facility requiring air conditioning, hot water supply or heating and cooling, the conventional technology can not selectively apply cooling, heating, or hot water supply.
예컨대, 열원과 히트펌프를 공용으로 사용하는 시설에서 부하존별로 냉방과 난방을 각각 다르게 요구하는 경우, 종래기술로는 이를 반영할 수 없다.For example, in a facility where a heat source and a heat pump are commonly used, cooling and heating are separately requested for each load zone, the conventional technology can not reflect this.
또한 종래기술의 경우에는 그 구조적인 한계로 인해 냉방 시에도 압축기 구동전력을 사용함으로 에너지 비용의 발생이 높을 수밖에 없으며, 급탕을 적용함에 있어 급탕전용 장비를 별도로 설치하여 시공비용 및 설치면적이 각각 증가되는 문제점이 있다.In addition, in the case of the prior art, due to the structural limitations, the compressor driving power is used even in the cooling operation, and thus the energy cost is inevitably increased. In addition, in order to apply the hot water supply, the hot water supply equipment is separately installed, .
결과적으로, 종래기술은 시스템이 복잡해질 수밖에 없고, 시공비가 증가하여 투자비 회수를 지연시키는 요인으로 작용해 고효율의 신/재생에너지인 지열 냉난방시스템 보급 확산을 저해하는 요인으로 작용하였다.As a result, the conventional technology has become a complicated system, and the increase of the construction cost has been a factor to delay the recovery of the investment cost, which has hindered the diffusion of the geothermal heating / cooling system, which is a new / renewable energy with high efficiency.
한편으로 냉방운전 비용을 저감하기 위하여 종래에 지열을 직접 부하기기에 공급하여 냉방을 수행하는 시도가 있었으나 지중의 방대한 열원을 효과적으로 이용하는데 미흡하고 열원을 보조할 수 있는 수단이 없어 냉방 초기에 간헐적으로 이용하는데 그쳐 실제의 효과는 미흡한 것으로 알려지고 있으므로 이러한 사항들을 해결할 수 있는 새롭고 진보된 형태의 시스템이 필요한 실정이다.
On the other hand, in order to reduce the cooling operation cost, there has been attempted to supply the geothermal heat directly to the load device in order to perform the cooling, but it is insufficient to utilize the enormous heat source in the ground effectively and there is no means to assist the heat source. And it is known that the actual effect is insufficient. Therefore, a new and advanced system that can solve these problems is needed.
본 발명의 목적은, 하나의 단일기기로 냉방, 난방, 급탕운전이 동시에 가능하며, 지열의 열원을 직접적으로 냉방에 사용함으로써 냉방운전 동력을 절감시킬 수 있는 지중열로 직접 냉방하는 지열히트펌프 냉난방 급탕 시스템을 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a geothermal heat pump which can cool air, heat and hot water simultaneously by using a single device and directly cool the geothermal heat pump by directly using the geothermal heat source for cooling, Thereby providing a hot water supply system.
상기 목적은, 지중에 설치되어 열원을 취득하여 공급하는 지열 열교환기; 상기 지열 열교환기와 순환관을 통해 연결되어 상기 지열 열교환기의 열원을 이용하여 온수를 생산하는 지열 히트펌프; 상기 지열 히트펌프를 순환관을 통해 연결되어 상기 지열 히트펌프로부터 가열된 급탕수를 저장하는 급탕 저장탱크; 냉난방을 직접 수행하는 부하시설로서 냉방 부하기기 및 난방 부하기기; 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관 상에 구비되어 상기 지열 열교환기를 지난 열원 또는 냉수를 시스템에서 순환시키기 위한 동력을 제공하는 열원/냉수 순환펌프; 상기 지열 히트펌프와 상기 급탕 저장탱크를 연결하는 순환관 상에 구비되어 상기 급탕 저장탱크로부터의 온수를 상기 지열 히트펌프로 펌핑하는 온수 축열펌프; 상기 급탕 저장탱크와 상기 난방 부하기기 사이를 연결하는 순환관 상에 구비되어 상기 난방 부하기기에서 제공되는 상온수를 상기 급탕 저장탱크로 펌핑하는 난방 순환펌프; 및 상기 지열 열교환기, 상기 지열 히트펌프, 상기 급탕 저장탱크, 상기 냉방 부하기기 및 난방 부하기기, 상기 열원/냉수 순환펌프, 상기 온수 축열펌프, 상기 난방 순환펌프를 제어하는 시스템 컨트롤러를 포함하는 지중열로 직접 냉방하는 지열히트펌프 냉난방 급탕 시스템에 있어서,
상기 냉방 부하기기와 연결된 유입관의 타단부는 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관의 유입측에 연결되고, 상기 냉방 부하기기와 연결된 배출관의 타단부는 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관의 배출측에 연결되며;
상기 열원/냉수 순환펌프는 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관 중 상기 냉방부하기기의 유입관 연결부위와 상기 지열 열교환기 사이의 부위에 구비되고;
냉방, 난방 또는 급탕을 절환하기 위한 냉방/난방 및 급탕 절환밸브가 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관 중 상기 냉방부하기기의 유입관 연결부위와 상기 지열 히트펌프 사이의 부위에 구비됨과 동시에 상기 냉방 부하기기의 유입관 상에 각각 구비되며;
상기 시스템 컨트롤러는 난방 또는 급탕 시 상기 지열 히트펌프의 열원으로 사용하던 지열을 냉방운전 시 상기 지열 히트펌프의 가동 없이 지중에 축적된 냉열을 부하기기로 유로를 변경하여 공급하도록 구동되고;
상기 열원의 온도가 설정범위를 벗어나는 경우, 이를 보충하기 위한 보조 열원장비를 더 포함하되, 상기 보조 열원장비의 열원보충 공급관과 열원보충 회수관은 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관 중 상기 냉방부하기기의 유입관 연결부위와 상기 지열 열교환기 사이의 부위에 동시에 연결되고, 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관의 열원보충 공급관 연결부위와 열원보충 회수관 연결부위 사이에는 열원의 흐름이 역류되는 것을 저지시키는 체크밸브가 구비되며;
상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관의 유입측과 배출측 사이를 연결해주는 열원 열교환기가 온수 또는 냉수의 유입방향을 기준으로 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관의 열원보충 공급관 연결부위 앞쪽 또는 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관의 열원보충 회수관 연결부위 뒤쪽 위치에 구비된 것을 특징으로 하는 지중열로 직접 냉방하는 지열히트펌프 냉난방 급탕 시스템을 통해 달성될 수 있다.
The above object is achieved by a geothermal heat exchanger installed in the ground to acquire and supply a heat source; A geothermal heat pump connected to the geothermal heat exchanger through a circulation pipe to generate hot water using a heat source of the geothermal heat exchanger; A hot water storage tank connected to the geothermal heat pump through a circulation pipe to store hot water heated by the geothermal heat pump; Cooling load appliances and heating load appliances as load facilities directly performing heating and cooling; A heat source / cold water circulation pump provided on a circulation pipe connecting the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump to provide power for circulating a heat source or cold water passing through the geothermal heat exchanger in the system; A hot water heat storage pump provided on a circulation pipe connecting the geothermal heat pump and the hot water storage tank to pump hot water from the hot water storage tank to the geothermal heat pump; A heating circulation pump provided on a circulation pipe connecting between the hot water storage tank and the heating load device for pumping the hot water provided from the heating load device to the hot water storage tank; And a system controller for controlling the geothermal heat exchanger, the geothermal heat pump, the hot water storage tank, the cooling load device and the heating load device, the heat source / cold water circulation pump, the hot water storage heat pump, A geothermal heat pump for direct cooling by heat In an air conditioning hot water supply system,
And the other end of the inflow pipe connected to the cooling load device is connected to the inflow side of the circulation pipe connecting the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump and the other end of the discharge pipe connected to the cooling load device is connected to the geothermal heat exchanger, Connected to the discharge side of the circulation pipe connecting the pump;
Wherein the heat source / cold water circulation pump is provided in a part of a circulation pipe connecting the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump, between the inlet pipe connection part of the cooling load device and the geothermal heat exchanger;
A cooling / heating and hot water switching valve for switching cooling, heating, or hot water supply is provided in a part of a circulation pipe connecting the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump, between the inlet pipe connecting part of the cooling load device and the geothermal heat pump Respectively, on the inlet pipe of the cooling load device;
Wherein the system controller drives the geothermal heat pump to convert the geothermal heat used as a heat source of the geothermal heat pump to the load device while the geothermal heat pump is not operating,
And a supplementary heat source equipment for supplementing the temperature of the heat source when the temperature of the heat source is out of the set range, wherein the heat source supplement pipe and the heat source supplementary recovery pipe of the auxiliary heat source equipment are connected to each other through a circulation pipe And between the connection part of the heat source supplementary pipe of the circulation pipe connecting the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump and the connection part of the heat source supplementary water pipe A check valve is provided for preventing the flow of the heat source from flowing backward;
The heat source heat exchanger connecting the inflow side and the discharge side of the circulation pipe connecting the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump is connected to the heat source of the circulation pipe connecting the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump, Wherein the geothermal heat pump is provided at a position in front of the supplementary supply pipe connection part or in a position behind the connection part of the heat source supplement pipe in the circulation pipe connecting the geothermal heat pump and the geothermal heat pump. .
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본 발명에 따르면, 하나의 단일기기로 냉방, 난방, 급탕운전이 동시에 가능하며, 지열의 열원을 직접적으로 냉방에 사용함으로써 냉방운전 동력을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to simultaneously perform cooling, heating, and hot water operation with a single single device, and cooling power can be reduced by directly using a geothermal heat source for cooling.
다시 말해, 본 발명에 따르면, 지열 열원(지열원)을 직접 이용하여 냉방에 적용이 가능하기 때문에 냉방운전 시 에너지 절약이 가능하고 한 대의 히트펌프 적용으로 냉난방 및 급탕까지 동시에 가능한 효과가 있다.In other words, according to the present invention, since the geothermal heat source (geothermal heat source) can be directly applied to the cooling, it is possible to save energy in the cooling operation, and it is possible to simultaneously perform cooling and heating and hot water supply by applying one heat pump.
또한 본 발명에 따르면, 열원을 공통으로 사용하고 있는 다수의 부하존이 있더라도 각각의 존별로 냉방 또는 난방을 자유롭게 선택할 수 있기 때문에 복합주거시설의 개별공조에 적용하거나 대형 공조시설에 적용할 경우, 재실자별 선호도를 반영하여 냉방 또는 난방을 할 수 있으며, 무엇보다도 한 대의 장비로 급탕도 동시에 공급이 가능한 탁월한 효과가 있다.
Further, according to the present invention, even if there are a plurality of load zones commonly using a heat source, since cooling or heating can be freely selected for each zone, when applied to individual air conditioning of a complex residential facility or to a large- It is possible to perform cooling or heating according to the preference of the star, and above all, there is an excellent effect that the hot water supply can be simultaneously supplied to one equipment.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중열로 직접 냉방하는 지열히트펌프 냉난방 급탕 시스템의 기본도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지중열로 직접 냉방하는 지열히트펌프 냉난방 급탕 시스템이 공동주택에 적용되는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 열원보충을 위한 보조 열원장비가 부가된 상태의 도면이다.
도 4는 도 3의 요부 확대도이다.
도 5 및 도 6은 각각 열원보충의 변형예들이다.
도 7은 난방과 급탕모드 시 시스템 흐름도이다.
도 8은 지중열을 이용한 냉방모드 시 시스템 흐름도이다.
도 9는 지중열과 보조열원을 이용한 냉방모드 시 시스템 흐름도이다.
도 10은 지중열과 타존 히트펌프 냉열 이용 방식으로서 냉방과 난방(급탕) 혼합모드 시 시스템 흐름도이다.
도 11은 냉방과 급탕 저장탱크의 급탕 혼합모드로서 지중열 이용방식 냉방과 급탕 저장탱크의 방열 과정이 혼합된 상태의 시스템 흐름도이다.FIG. 1 is a basic diagram of a geothermal heat pump heating / cooling hot water system for direct cooling by underground heat according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a state in which a geothermal heat pump heating / cooling hot water supply system for direct cooling by underground heat is applied to a dwelling house according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a state in which an auxiliary heat source equipment for supplementing a heat source is added to FIG. 2. FIG.
4 is an enlarged view of the main part of Fig.
5 and 6 are modifications of the heat source replenishment, respectively.
7 is a system flow chart in the heating and hot-water supply mode.
8 is a system flow chart in a cooling mode using an underground heat.
9 is a system flow chart in the cooling mode using the underground heat and the auxiliary heat source.
FIG. 10 is a system flow chart of a cooling mode and a heating (hot water) mixed mode as a method of utilizing the heat of the ground and the heat pump of the heat pump.
FIG. 11 is a system flow chart showing a state in which a cooling operation of the subterranean heating system and a heat radiating process of the hot water storage tank are mixed as a hot water mixing mode of the cooling and hot water storage tanks.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.However, the description of the present invention is merely an example for structural or functional explanation, and thus the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text.
예컨대, 실시예들은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있기 때문에 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.For example, since the embodiments are susceptible to various modifications and various forms, the scope of the present invention should be construed as including equivalents capable of realizing technical ideas.
또한 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니기 때문에 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.It is to be understood that the scope of the present invention should not be construed as being limited thereto since the object or effect of the present invention is not limited to the specific embodiment.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.In the present specification, the present embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention and to fully disclose the scope of the invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. And the present invention is only defined by the scope of the claims.
따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.Thus, in some embodiments, well known components, well known operations, and well-known techniques are not specifically described to avoid an undesirable interpretation of the present invention.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 사전적 의미에 제한되지 않으며, 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that the meaning of the terms used in the present invention is not limited to a dictionary meaning, but should be understood as follows.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the singular " include "or" have "are to be construed as including a stated feature, number, step, operation, component, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.Commonly used predefined terms should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the related art and can not be interpreted as having ideal or overly formal meaning unless explicitly defined in the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 실시예의 설명 중 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하며, 경우에 따라 동일한 참조부호에 대한 설명은 생략하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals, and explanations of the same reference numerals will be omitted in some cases.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중열로 직접 냉방하는 지열히트펌프 냉난방 급탕 시스템의 기본도이다.FIG. 1 is a basic diagram of a geothermal heat pump heating / cooling hot water system for direct cooling by underground heat according to an embodiment of the present invention.
이 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지중열로 직접 냉방하는 지열히트펌프 냉난방 급탕 시스템은, 지열 열교환기(110), 지열 히트펌프(120), 급탕 저장탱크(130), 냉방 부하기기(140), 난방 부하기기(150), 열원/냉수 순환펌프(161), 온수 축열펌프(170), 난방 순환펌프(180), 냉방/난방 및 급탕 절환밸브(211), 이들을 연결하는 다수의 배관(a~g)들, 그리고 시스템 컨트롤러(200)를 포함한다.
구체적으로, 다수의 배관 중 a는 지열 열교환기(110)와 지열 히트펌프(120)를 연결하는 순환관이고, b는 지열 히트펌프(120)와 급탕 저장탱크(130)를 연결하는 순환관이며, c와 d는 급탕 저장탱크(130)와 난방 부하기기(150)를 연결하는 순환관이고, e는 a중 지열 히트펌프(120)의 유입측과 냉방 부하기기(140) 사이를 연결해주는 유입관이고, f는 a중 지열 히트펌프(120)의 배출측과 냉방 부하기기(140) 사이를 연결해주는 배출관이며, g는 급탕 저장탱크(130)와 급탕 부하 측(190)을 연결해주는 순환관이다.
또한, 시스템 컨트롤러(200)는 상기한 지열 열교환기(110), 지열 히트펌프(120), 급탕 저장탱크(130), 냉방 부하기기(140), 난방 부하기기(150), 열원/냉수 순환펌프(161), 온수 축열펌프(170), 난방 순환펌프(180), 냉방/난방 및 급탕 절환밸브(211)의 동작을 제어해주게 된다.Referring to this drawing, a geothermal heat pump water heating and cooling system for direct cooling by underground heat according to an embodiment of the present invention includes a
Specifically, a is a circulation pipe connecting the
The
지열 열교환기(110)는 지중에 설치되어 지열 열원(지열원)을 취득하여 시스템으로 공급하는 역할을 한다.The
지열 히트펌프(120)는 지열 열교환기(110)의 열원을 이용하여 온수를 생산한다.The
급탕 저장탱크(130)는 축열탱크로서 온수, 즉 급탕수를 저장한다. 이러한 급탕 저장탱크(130) 내에는 온수와 간접 열교환하여 난방 또는 급탕을 공급하는 간접가열 열교환기(131)가 마련된다.The hot
그리고 급탕 저장탱크(130)의 일측에는 급탕수의 온도를 센싱하는 급탕수 온도센서(132)가 마련된다.A hot
냉방 부하기기(140)와 난방 부하기기(150)는 냉난방을 직접 수행하는 부하시설이다.The
열원/냉수 순환펌프(161)는 다수의 순환관 중 a상에 구비되며, 지열 열교환기(110)를 지난 열원 또는 냉수를 시스템에서 순환시키기 위한 동력을 제공하는 펌프이다.The heat source / cold
열원/냉수 순환펌프(161)의 적용 시 도면상에 도시하지는 않았지만 주 펌프와 2차 가압펌프를 적용하여 각 펌프에 작용하는 압력 및 동력을 저감하고 저부하 시 상기 2차 가압펌프만 운용하여 순환동력을 절감할 수 있다. 이러한 주 펌프와 2차 가압펌프는 일반적인 물 순환펌프를 적용할 수 있음은 자명하다.In the application of the heat source / cold
온수 축열펌프(170)는 다수의 순환관 중 b상에 구비되며, 급탕 저장탱크(130)로부터의 온수(혹은 상온수)를 지열 히트펌프(120)로 펌핑한다.The hot water
난방 순환펌프(180)는 다수의 순환관 중 d상에 구비되며, 난방 부하기기(150)에서 제공되는 상온수를 급탕 저장탱크(130)로 펌핑한다.The
냉방/난방 및 급탕 절환밸브(211)는 냉방, 난방 또는 급탕을 절환하는 것으로, a 중 냉방 부하기기(140)의 유입관 연결부위와 지열 히트펌프(120) 사이의 부위에 구비됨과 동시에 냉방 부하기기(140)의 유입관(e) 상에 각각 구비된다. 냉방, 난방 또는 급탕은 시스템 컨트롤러(200)에 의해 그 절환 동작이 컨트롤될 수 있다.The cooling / heating / hot
배관(a~g)들은 지열수 공급 및 환수관(a), 급탕수 축열 공급 및 환수관(b), 난방수 공급관(c), 난방수 환수관(d), 냉방수 공급관(e), 냉방수 환수관(f), 급탕수 공급관(g)이라 지칭할 수 있다.(A), (b), (c), (c), (d), and (c) the cooling water supply pipe (a), the hot water supply / The cooling water-receiving water pipe (f), and the hot water supply pipe (g).
시스템 컨트롤러(200)는 난방 또는 급탕 시 지열 히트펌프(120)의 열원으로 사용하던 지열을 냉방운전 시 지열 히트펌프(120)의 가동 없이 지중에 축적된 냉열을 부하기기로 유로를 변경하여 공급하도록 함으로써 냉방운전 에너지를 저감하도록 컨트롤한다.The
다시 말해, 시스템 컨트롤러(200)는 냉방운전 시 지열 히트펌프(120)가 운전되지 않는 상태에서 열원/냉수 순환펌프(161)만 가동됨으로써 냉방소모 동력을 저감시킬 수 있도록 컨트롤한다.In other words, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지중열로 직접 냉방하는 지열히트펌프 냉난방 급탕 시스템이 공동주택에 적용되는 상태를 도시한 도면이다.2 is a view showing a state in which a geothermal heat pump heating / cooling hot water supply system for direct cooling by underground heat is applied to a dwelling house according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 시스템은 도 1의 기본 시스템이 주택(1)과 주택(2)의 공동주택에 적용된 상태이다. 실질적으로 도 1의 기본 시스템을 기초로 하여 몇 가지의 사항이 추가된 형태를 갖는다.The system shown in FIG. 2 is a state in which the basic system of FIG. 1 is applied to a house of
이에 대해 설명하면 본 시스템의 경우, 공동주택에 적용되기 때문에 열원/냉수 순환펌프(161)와 별개로 열원/냉수 가압펌프(162)가 더 갖춰진다.In this system, since it is applied to the apartment house, the heat source / cold
뿐만 아니라 열원의 온도를 센싱하는 열원 온도센서(231)와, 냉수의 사용량을 검침하는 냉수사용 열량계(260)가 더 구비된다.In addition, a heat
도 3은 도 2에 열원보충을 위한 보조 열원장비가 부가된 상태의 도면이고, 도 4는 도 3의 요부 확대도이며, 도 5 및 도 6은 각각 열원보충의 변형예들이다.FIG. 3 is a view showing a state in which an auxiliary heat source equipment for supplementing a heat source is added to FIG. 2, FIG. 4 is an enlarged view of the main part of FIG. 3, and FIGS. 5 and 6 are modifications of the heat source supplement.
이들 도면을 참조하되 도 3 및 도 4를 먼저 참조하면, 본 실시예의 경우, 열원보충을 위해 보조 열원장비(270)가 더 부가될 수 있다.3 and 4, in the case of this embodiment, the auxiliary
즉 지중에 저장되는 냉각열이 부족하거나 온도가 일정하지 않을 때 이를 보조할 수 있는 수단, 예컨대 보조 열원장비(270)가 열원과 직접 또는 간접적으로 냉각열을 보충할 수 있다.That is, means capable of assisting when the cooling heat stored in the ground is insufficient or the temperature is not constant, such as the auxiliary
보조 열원장비(270)는 히트펌프, 냉동기, 외기 냉각기(드라이쿨러), 냉각탑, 보일러 등 열을 회수하거나 방열 할 수 있는 다양한 수단이 될 수 있다. 그러나 본 발명의 설명에 한해 대표적으로 공기열원 히트펌프를 적용하는 것으로 설명을 대신한다.The auxiliary
보조 열원장비(270)를 적용하면 종래에 초여름에만 일부 적용할 수 있었던 열원수의 냉방 직접이용 시스템을 여름 피크시기 및 냉방 종료시기까지 연장하여 요구되는 냉방 부하 모두를 공급할 수 있다.By applying the auxiliary
이러한 보조 열원장비(270)의 사용을 위해 열원보충 공급관(h-1)과, 열원보충 회수관(h-2)이 갖춰진다. 열원보충 공급관(h-1) 상에는 열원보충 순환펌프(163)가 마련된다.
보조 열원장비(270)의 열원보충 공급관(h-1)과 열원보충 회수관(h-2)은 지열수 공급 및 환수관(a) 중 냉방 부하기기(140)의 유입관 연결부위와 지열 열교환기(110) 사이의 부위에 동시에 연결되고, 지열수 공급 및 환수관(a)의 열원보충 공급관 연결부위와 열원보충 회수관 연결부위 사이에는 열원의 흐름이 역류되는 것을 저지시키는 체크밸브(280)가 더 갖춰질 수 있다.A heat source supplemental supply pipe h-1 and a heat source supplemental discharge pipe h-2 are provided for use of the auxiliary
The heat source supplemental supply pipe h-1 and the heat source supplemental recovery pipe h-2 of the auxiliary
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도 3 및 도 4에 도시된 열원보충의 형태는 저층용 열원보충의 형태이다. 하지만, 도 5처럼 열원 열교환기(E-1)가 열원 측에 보충하거나 도 6처럼 열원 열교환기(E-2)가 부하 측에 보충하는 것도 충분히 가능한데, 도 5 및 도 6의 경우에는 각각 고층용 열원보충의 형태일 수 있다.
이때, 열원 열교환기(E-1, E-2)는 모두 지열수 공급 및 환수관(a)의 유입측과 배출측 사이를 연결해주도록 구성되는데, 이 중 E-1은 온수 또는 냉수의 유입방향을 기준으로 지열수 공급 및 환수관(a)의 열원보충 공급관 연결부위 앞쪽 또는 지열수 공급 및 환수관(a)의 열원보충 회수관 연결부위 뒤쪽 위치에 구비된다.The form of the heat source replenishment shown in Figs. 3 and 4 is in the form of a low-layer heat source replenishment. However, it is also possible that the heat source heat exchanger E-1 replenishes the heat source side or the heat source heat exchanger E-2 replenishes the load side as shown in FIG. 5 as shown in FIG. 5. In FIGS. 5 and 6, May be in the form of a heat source supplement.
At this time, all of the heat source heat exchangers E-1 and E-2 are configured to connect between the inflow side and the discharge side of the geothermal water supply and water return pipe (a), wherein E- Is provided at a position in front of the heat source supplement pipe connection part of the geothermal water supply and water return pipe (a) or at a position behind the heat source supplement pipe connection part of the geothermal water supply and return pipe (a).
도 5 및 도 6처럼 분리 열교환기 즉 열원 열교환기(E-1, E-2)를 적용하는 이유는 고층건물의 경우 열원배관의 손상을 방지하고 시공비를 절감하기 위한 목적이다.The reason why the separate heat exchanger, that is, the heat source heat exchanger (E-1, E-2) is applied as shown in FIGS. 5 and 6 is to prevent damage to the heat source pipe and reduce the construction cost in the case of a high-rise building.
한편, 다시 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명은 열원, 즉 지열 열교환기(110)를 공통으로 공유하기는 하나 부하존별 또는 복합 주거시설의 경우 가구별 지열 히트펌프(120)를 적용해서 요구하는 냉방 또는 난방을 공급할 수 있다.3, the present invention shares a common heat source, that is, the
또한 급탕의 공급은 종전처럼 별도의 급탕전용 히트펌프(미도시)를 적용하지 않고 급탕을 저장하는 탱크로서의 급탕 저장탱크(130)를 적용하여 지열 히트펌프(120)에서는 급탕 저장탱크(130)에 급탕수를 저장하며, 난방의 공급은 급탕수와 간접 열교환하여 수행하도록 한다.In addition, the supply of hot water is performed by applying a hot
이때, 급탕수와 열교환하여 공급되는 난방열은 급탕 저장탱크(130) 내부에 설치되는 간접가열 열교환기(131)에 의해 달성할 수 있으며, 급탕 저장탱크(130)는 급탕과 난방수의 용도를 서로 반대로 적용해도 유사한 효과를 거둘 수 있다. 즉 난방열을 저장하고 급탕을 열교환수로 공급할 수도 있다.At this time, the heating heat supplied by heat exchange with the hot water can be achieved by the indirect
한편, 냉방의 공급은 지중열을 직접 부하 측으로 순환시켜 달성할 수 있다. 냉방 공급에 필요한 냉열은 지중에 보유한 지중의 저온 온도와 타존의 지열 히트펌프(120) 부하 측에 난방 및 급탕을 수행하며 증발기를 통해 지중에 버려져 저장되는 냉열에 의해 별도의 히트펌프를 가동하지 않고도 예컨대 열원/냉수 순환펌프(161)의 가동만으로 냉방을 달성할 수 있다.On the other hand, the supply of cooling can be achieved by circulating the geothermal heat directly to the load side. The cold heat required for the cooling and cooling is obtained by performing the heating and the hot water supply to the
다만 종래의 기술과 다른 점으로서, 종래기술은 냉방 난방 급탕을 해결하기 위해서 계절변환 모드(4WAY V/V)가 필수적인 반면에 본 발명은 별도의 계절변환모드 없이 간단한 시스템을 구성함으로써 해결할 수 있다는 것이다. 이는 지열 히트펌프(120)의 내구성과 효율에 향상에 상당한 기여를 할 것이라 예상된다.However, in contrast to the prior art, the prior art has a problem that the season conversion mode (4WAY V / V) is essential for solving the cooling and heating hot water supply, while the present invention can be solved by constructing a simple system without a separate season conversion mode . This is expected to make a significant contribution to the improvement in the durability and efficiency of the
이하, 도 7 및 도 11을 참조하여 다양한 모드에서의 시스템 흐름도에 대해 간략하게 설명한다.Hereinafter, a system flow chart in various modes will be briefly described with reference to Figs. 7 and 11. Fig.
참고로, 도 7 및 도 11의 경우, 시스템 흐름을 진한 화살표로 도시하였는데, 이의 화살표에 의해 가려지는 부분들은 편의상 강제로 생략했으므로 화살표 위치의 구성에 대해는 도 3을 인용하도록 한다.For reference, in the case of Figs. 7 and 11, the system flow is shown by a dark arrow, and the portions covered by the arrows are forcibly omitted for the sake of convenience.
도 7은 난방과 급탕모드 시 시스템 흐름도이다.7 is a system flow chart in the heating and hot-water supply mode.
급탕수 온도센서(132)에서 센싱된 값이 미리 세팅된 세팅값 이하인 경우, 시스템 컨트롤러(200)가 난방 또는 급탕 부하가 발생한 경우로 간주하여 시스템 컨트롤러(200)가 냉방/난방 및 급탕 절환밸브(211)의 동작을 컨트롤하여 유로를 히트펌프(120) 열원측으로 하고, 열원/냉수 가압펌프(162), 온수 축열펌프(170), 그리고 지열 히트펌프(120)가 가동되도록 컨트롤한다.The
이때, 지열 히트펌프(120) 및 열원/냉수 가압펌프(162)는 급탕 저장탱크(130)에 설치된 급탕수 온도센서(132)의 설정값을 만족할 경우에 정지된다.At this time, the
난방 순환펌프(180)는 실내 온도조절기 난방요구 유무에 따라 운전 또는 정지될 수 있다.The
부하 측 가구수가 많은 경우에는 필요에 따라 보조 열원장비(270)를 적용할 수 있다.If the number of households on the load side is large, the auxiliary
도 8은 지중열을 이용한 냉방모드 시 시스템 흐름도이다.8 is a system flow chart in a cooling mode using an underground heat.
우선, 실내 난방(급탕)부하를 만족하여 지열 히트펌프(120)는 오프(OFF) 상태로 각 실내는 냉방부하가 발생된다.First, the indoor heating (hot water supply) load is satisfied and the
각 실에 설치된 시스템 컨트롤러(200)의 명령(냉방)에 따라 냉방/난방 및 급탕 절환밸브(211)에 온/오프(ON/OFF) 명령을 내리며 열원/냉수 순환펌프(161)를 기동하여 지중 냉열을 이용한 냉방운전을 시행한다. 이때, 냉방의 사용량은 냉수사용 열량계(260)를 통해 검침할 수 있다.(ON / OFF) command to the cooling / heating and hot water
부하의 특성 및 실내 부하존의 개수에 따라 보조 열원장비(270)를 적용할 수 있다.The auxiliary
도 9는 지중열과 보조열원을 이용한 냉방모드 시 시스템 흐름도이다. 이때의 보조열원은 예컨대, 공기열원 히트펌프일 수 있다.9 is a system flow chart in the cooling mode using the underground heat and the auxiliary heat source. The auxiliary heat source at this time may be, for example, an air heat source heat pump.
우선, 실내 난방(급탕)부하를 만족하여 지열 히트펌프(120)는 오프(OFF) 상태로 모두 냉방부하만 존재한다.First, the
각 실에 설치된 시스템 컨트롤러(200)의 명령(냉방)에 따라 냉방/난방 및 급탕 절환밸브(211)에 온/오프(ON/OFF) 명령을 내리며 열원/냉수 순환펌프(161)를 기동하여 지중 냉열을 이용한 냉방운전을 시행한다.(ON / OFF) command to the cooling / heating and hot water
냉방 피크 부하상태로 열원 온도센서(231)에 지중의 온도 상승이 감지된 경우 시스템 컨트롤러(200)는 보조 열원장비(270)를 가동하여 냉방부하 대응할 수 있다. 즉 열원 온도센서(231)에 의한 열원의 온도를 실시간으로 감시하게 되는데, 보조 열원장비(270)는 열원 온도센서(231)의 값에 따라 온/오프(ON/OFF)를 반복할 수 있다.When a temperature rise in the ground is sensed by the heat
도 10은 지중열과 타존 히트펌프 냉열 이용 방식으로서 냉방과 난방(급탕) 혼합모드 시 시스템 흐름도이다.FIG. 10 is a system flow chart of a cooling mode and a heating (hot water) mixed mode as a method of utilizing the heat of the ground and the heat pump of the heat pump.
우선, 실내 부하가 존별로 다른 경우 각 시스템 컨트롤러(200)의 명령에 따라 냉방/난방 및 급탕 절환밸브(211)에 난방, 냉방 모드에 적합한 명령을 내린다.First, when the room load is different for each zone, a command appropriate to the heating / cooling mode is given to the cooling / heating and hot
열원/냉수 순환펌프(161)를 가동하여 냉방 존에 냉수를 공급한다. 만약, 난방을 수행하는 존은 온수 축열펌프(170), 지열 히트펌프(120)를 가동하여 급탕 저장탱크(130)에 온수를 저항하는 운전을 수행할 수 있다.The heat source / cold
난방 필요 시 시스템 컨트롤러(200)는 난방 순환펌프(180)가 운전되도록 컨트롤할 수 있으며, 이때 난방을 수행하는 온수는 급탕 저장탱크(130)의 온수가 될 수 있다.When heating is required, the
난방하며 생성된 냉수는 지중을 순환하며 필요 시 냉방운전 존으로 공급된다. 이때, 냉방을 위해 지열 히트펌프(120) 운전은 없기 때문에 동력이 필요치 않다.The cold water generated by heating circulates in the ground and is supplied to the cooling operation zone if necessary. At this time, since there is no operation of the
냉방/난방(급탕) 모두 수행하지 않을 경우 냉방/난방 및 급탕 절환밸브(211)는 폐쇄함으로써, 열원/냉수 가압펌프(162)의 운전동력을 저감시킬 수 있다.When both the cooling / heating (hot water supply) is not performed, the cooling / heating and hot water
지열 히트펌프(120)는 난방 운전 시 급탕 저장탱크(130)에 설치된 급탕수 온도센서(132)의 설정값에 따라 온/오프(ON/OFF)를 반복할 수 있다.The
도 11은 냉방과 급탕 저장탱크의 급탕 혼합모드로서 지중열 이용방식 냉방과 급탕 저장탱크의 방열 과정이 혼합된 상태의 시스템 흐름도이다.FIG. 11 is a system flow chart showing a state in which a cooling operation of the subterranean heating system and a heat radiating process of the hot water storage tank are mixed as a hot water mixing mode of the cooling and hot water storage tanks.
한 여름철 냉방 부하와 급탕부하가 동시에 존재하는 경우 냉방/난방 및 급탕 절환밸브(211)는 시스템 컨트롤러(200)의 명령에 따라 개폐되고 열원/냉수 순환펌프(161)는 순차 기동하여 지중의 냉열을 이용해 냉방을 수행한다. 필요에 따라 냉수 가압펌프(미도시)가 적용될 수 있다.The cooling / heating and hot-water
급탕은 급탕 저장탱크(130)에 저장된 온수를 이용하여 급탕 부하를 대응할 수 있다.Hot water supply can cope with the hot water supply load by using hot water stored in the hot
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 하나의 단일기기로 냉방, 난방, 급탕운전이 동시에 가능하며, 지열의 열원을 직접적으로 냉방에 사용함으로써 냉방운전 동력을 절감시킬 수 있다.According to the present embodiment having the structure and function as described above, it is possible to simultaneously perform cooling, heating, and hot water operation with a single single device, and the cooling operation power can be saved by directly using the geothermal heat source for cooling.
다시 말해, 본 실시예에 따르면, 지열 열원(지열원)을 직접 이용하여 냉방에 적용이 가능하기 때문에 냉방운전 시 에너지 절약이 가능하고 한 대의 히트펌프 적용으로 냉난방 및 급탕까지 동시에 가능하다.In other words, according to the present embodiment, since the geothermal heat source (geothermal heat source) can be directly applied to the cooling, it is possible to save energy in the cooling operation, and a single heat pump can be used for both heating and cooling.
또한 본 실시예에 따르면, 열원을 공통으로 사용하고 있는 다수의 부하존이 있더라도 각각의 존별로 냉방 또는 난방을 자유롭게 선택할 수 있기 때문에 복합주거시설의 개별공조에 적용하거나 대형 공조시설에 적용할 경우, 재실자별 선호도를 반영하여 냉방 또는 난방을 할 수 있으며, 무엇보다도 한 대의 장비로 급탕도 동시에 공급이 가능한 탁월한 효과가 있다.According to the present embodiment, even if there are a plurality of load zones commonly using a heat source, since cooling or heating can be freely selected for each zone, when applied to individual air conditioning of a complex residential facility or applied to a large- It can be cooled or heated to reflect the preference of each occupant, and above all, there is an excellent effect of simultaneously supplying hot water to one equipment.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. It is therefore intended that such modifications or alterations be within the scope of the claims appended hereto.
110 : 지열 열교환기 120 : 지열 히트펌프
130 : 급탕 저장탱크 140 : 냉방 부하기기
150 : 난방 부하기기 161 : 열원/냉수 순환펌프
162 : 열원/냉수 가압펌프 170 : 온수 축열펌프
180 : 난방 순환펌프 190 : 급탕 부하 측
200 : 시스템 컨트롤러 211 : 냉방/난방 및 급탕 절환밸브
231 : 열원 온도센서 260 : 냉수사용 열량계
270 : 보조 열원장비 280 : 체크밸브110: geothermal heat exchanger 120: geothermal heat pump
130: Hot water storage tank 140: Cooling load device
150: Heating load device 161: Heat source / cold water circulation pump
162: Heat source / cold water pressurizing pump 170: Hot water heat storage pump
180: Heating circulation pump 190: Hot water supply side
200: system controller 211: cooling / heating and hot water switching valve
231: heat source temperature sensor 260: cold water use calorimeter
270: Auxiliary heat source equipment 280: Check valve
Claims (7)
상기 냉방 부하기기와 연결된 유입관의 타단부는 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관의 유입측에 연결되고, 상기 냉방 부하기기와 연결된 배출관의 타단부는 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관의 배출측에 연결되며;
상기 열원/냉수 순환펌프는 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관 중 상기 냉방부하기기의 유입관 연결부위와 상기 지열 열교환기 사이의 부위에 구비되고;
냉방, 난방 또는 급탕을 절환하기 위한 냉방/난방 및 급탕 절환밸브가 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관 중 상기 냉방부하기기의 유입관 연결부위와 상기 지열 히트펌프 사이의 부위에 구비됨과 동시에 상기 냉방 부하기기의 유입관 상에 각각 구비되며;
상기 시스템 컨트롤러는 난방 또는 급탕 시 상기 지열 히트펌프의 열원으로 사용하던 지열을 냉방운전 시 상기 지열 히트펌프의 가동 없이 지중에 축적된 냉열을 부하기기로 유로를 변경하여 공급하도록 구동되고;
상기 열원의 온도가 설정범위를 벗어나는 경우, 이를 보충하기 위한 보조 열원장비를 더 포함하되, 상기 보조 열원장비의 열원보충 공급관과 열원보충 회수관은 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관 중 상기 냉방부하기기의 유입관 연결부위와 상기 지열 열교환기 사이의 부위에 동시에 연결되고, 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관의 열원보충 공급관 연결부위와 열원보충 회수관 연결부위 사이에는 열원의 흐름이 역류되는 것을 저지시키는 체크밸브가 구비되며;
상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관의 유입측과 배출측 사이를 연결해주는 열원 열교환기가 온수 또는 냉수의 유입방향을 기준으로 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관의 열원보충 공급관 연결부위 앞쪽 또는 상기 지열 열교환기와 상기 지열 히트펌프를 연결하는 순환관의 열원보충 회수관 연결부위 뒤쪽 위치에 구비된 것을 특징으로 하는 지중열로 직접 냉방하는 지열히트펌프 냉난방 급탕 시스템.
A geothermal heat exchanger installed in the ground to acquire and supply a heat source; A geothermal heat pump connected to the geothermal heat exchanger through a circulation pipe to generate hot water using a heat source of the geothermal heat exchanger; A hot water storage tank connected to the geothermal heat pump through a circulation pipe to store hot water heated by the geothermal heat pump; Cooling load appliances and heating load appliances as load facilities directly performing heating and cooling; A heat source / cold water circulation pump provided on a circulation pipe connecting the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump to provide power for circulating a heat source or cold water passing through the geothermal heat exchanger in the system; A hot water heat storage pump provided on a circulation pipe connecting the geothermal heat pump and the hot water storage tank to pump hot water from the hot water storage tank to the geothermal heat pump; A heating circulation pump provided on a circulation pipe connecting between the hot water storage tank and the heating load device for pumping the hot water provided from the heating load device to the hot water storage tank; And a system controller for controlling the geothermal heat exchanger, the geothermal heat pump, the hot water storage tank, the cooling load device and the heating load device, the heat source / cold water circulation pump, the hot water storage heat pump, A geothermal heat pump for direct cooling by heat In an air conditioning hot water supply system,
And the other end of the inflow pipe connected to the cooling load device is connected to the inflow side of the circulation pipe connecting the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump and the other end of the discharge pipe connected to the cooling load device is connected to the geothermal heat exchanger, Connected to the discharge side of the circulation pipe connecting the pump;
Wherein the heat source / cold water circulation pump is provided in a part of a circulation pipe connecting the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump, between the inlet pipe connection part of the cooling load device and the geothermal heat exchanger;
A cooling / heating and hot water switching valve for switching cooling, heating, or hot water supply is provided in a part of a circulation pipe connecting the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump, between the inlet pipe connecting part of the cooling load device and the geothermal heat pump Respectively, on the inlet pipe of the cooling load device;
Wherein the system controller drives the geothermal heat pump to convert the geothermal heat used as a heat source of the geothermal heat pump to the load device while the geothermal heat pump is not operating,
And a supplementary heat source equipment for supplementing the temperature of the heat source when the temperature of the heat source is out of the set range, wherein the heat source supplement pipe and the heat source supplementary recovery pipe of the auxiliary heat source equipment are connected to each other through a circulation pipe And between the connection part of the heat source supplementary pipe of the circulation pipe connecting the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump and the connection part of the heat source supplementary water pipe A check valve is provided for preventing the flow of the heat source from flowing backward;
The heat source heat exchanger connecting the inflow side and the discharge side of the circulation pipe connecting the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump is connected to the heat source of the circulation pipe connecting the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump, Wherein the geothermal heat pump is provided at a position in front of a supplemental supply pipe connection part or in a position behind a connection part of a heat source supplementary pipe of a circulation pipe connecting the geothermal heat pump and the geothermal heat pump.
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