KR100894297B1 - 삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치 - Google Patents

삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치 Download PDF

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Abstract

삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치가 개시된다.
개시되는 지열 냉난방 장치는 수요처를 냉난방시킬 수 있는 히트 펌프; 지중의 지열을 상기 히트 펌프로 환수하는 열 환수 헤더와, 상기 히트 펌프의 열을 지중으로 공급하는 열 공급 헤더를 구비하는 지열 교환부; 및 상기 히트 펌프와 상기 열 환수 헤더 사이의 배관과, 상기 히트 펌프와 상기 열 공급 헤더 사이의 배관에서 분지된 배관에 연결되는 삼방 밸브;를 포함하고,
운전 초기에 상기 히트 펌프와 상기 지열 교환부 간에 열교환이 이루어지지 않도록 상기 열 환수 헤더에서 상기 히트 펌프로 순환 유체가 유입되는 것을 차단하도록 상기 삼방 밸브를 제어하여 순환 유체가 상기 히트 펌프, 상기 히트 펌프와 상기 열 공급 헤더 사이의 배관, 상기 히트 펌프와 상기 열 공급 헤더 사이의 배관에서 분지된 배관, 상기 히트 펌프와 상기 열 환수 헤더 사이의 배관 및 상기 히트 펌프로 순환하는 폐루프를 형성하고,
상기 히트 펌프가 안정된 다음 상기 지열 교환부의 순환 유체가 상기 열 환수 헤더를 경유하여 상기 히트 펌프로 유입되어 상기 히트 펌프에서 지열과 열교환될 수 있도록 상기 삼방 밸브를 제어하여 순환 유체가 상기 지열 교환부, 상기 히트 펌프 및 상기 지열 교환부로 순환하는 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 한다.
개시되는 삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치에 의하면, 히트 펌프의 운전이 상대적으로 빠르게 안정될 수 있고, 히트 펌프의 손상을 방지할 수 있으며, 수요처의 다양한 냉난방 수요를 동시에 충족시킬 수 있는 장점이 있다.
삼방 밸브, 히트 펌프, 안정, 열교환기, 부동액

Description

삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치{Geothermal cooling and heating apparatus comprising 3-way valve}
본 발명은 지열 냉난방 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는, 삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치에 관한 것이다.
최근 화석연료의 과다사용으로 야기된 에너지 고갈 및 환경문제가 세계적인 당면 과제로 대두됨에 따라, 그 해결 방안으로 신재생 에너지의 사용 비중을 높이기 위한 노력이 계속되고 있다.
이러한 신재생 에너지 중 지열 냉난방 시스템이 상당한 비중을 차지하고 있고, 점점 그 보급이 확대되고 있다. 이러한 지열 냉난방 시스템의 장점은 친환경성, 경제성, 편리성 등이 있다.
종래의 지열 냉난방 시스템에서는, 히트펌프에 대한 운전이 시작되면, 그러한 운전 초기부터 온도가 낮은 지열 순환 유체가 히트 펌프와 지열 교환부를 함께 순환하면서 작동된다.
상기와 같이 작동되면, 운전 초기에 히트 펌프의 운전 사이클이 일정시간 동안 불안정한 상태에서, 설정된 냉난방용 냉온열을 생산하여야 하므로, 히트 펌프의 운전부하가 과다하게 걸려 히트 펌프에서 소음과 진동이 발생되거나, 압축기가 손상될 위험이 있고, 히트 펌프가 안정되는데 많은 시간이 소요될 수 있는 단점이 있다.
또한, 종래의 지열 냉난방 시스템에서는, 수요처에 대한 냉방 운전 시에, 수요처 일부에 대한 난방 수요가 발생되면, 이에 대한 대응이 용이하지 아니한 단점이 있다.
본 발명은 운전 초기에 히트 펌프가 안정된 상태에서 냉난방 운전이 수행될 수 있는 구조를 가진 삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 수요처에 대한 냉방 운전 중에 수요처 일부에 발생되는 난방 수요를 충족시킬 수 있는 구조를 가진 삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 지열 냉난방 장치는 수요처를 냉난방시킬 수 있는 히트 펌프; 지중의 지열을 상기 히트 펌프로 환수하는 열 환수 헤더와, 상기 히트 펌프의 열을 지중으로 공급하는 열 공급 헤더를 구비하는 지열 교환부; 및 상기 히트 펌프와 상기 열 환수 헤더 사이의 배관과, 상기 히트 펌프와 상기 열 공급 헤더 사이의 배관에서 분지된 배관에 연결되는 삼방 밸브;를 포함하고,
운전 초기에 상기 히트 펌프와 상기 지열 교환부 간에 열교환이 이루어지지 않도록 상기 열 환수 헤더에서 상기 히트 펌프로 순환 유체가 유입되는 것을 차단하도록 상기 삼방 밸브를 제어하여 순환 유체가 상기 히트 펌프, 상기 히트 펌프와 상기 열 공급 헤더 사이의 배관, 상기 히트 펌프와 상기 열 공급 헤더 사이의 배관에서 분지된 배관, 상기 히트 펌프와 상기 열 환수 헤더 사이의 배관 및 상기 히트 펌프로 순환하는 폐루프를 형성하고,
상기 히트 펌프가 안정된 다음 상기 지열 교환부의 순환 유체가 상기 열 환수 헤더를 경유하여 상기 히트 펌프로 유입되어 상기 히트 펌프에서 지열과 열교환될 수 있도록 상기 삼방 밸브를 제어하여 순환 유체가 상기 지열 교환부, 상기 히트 펌프 및 상기 지열 교환부로 순환하는 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 지열 냉난방 장치는 상기 히트 펌프와 상기 수요처의 일부 사이에 배치되는 열교환기를 더 포함하고, 상기 열교환기에는 상기 지열 교환부의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프의 유출측에서 분지되어 상기 지열 교환부의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프의 유출측과 상기 열 공급 헤더 사이의 배관에 연결되는 배관과, 내부의 순환 유체가 상기 수요처의 일부와 상기 열교환기 사이를 순환하도록 상기 수요처의 일부와 상기 열교환기 사이를 경유하는 수요처의 일부를 경유하는 배관이 경유하면서, 상기 지열 교환부의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프의 유출측과 상기 열 공급 헤더 사이의 배관에 연결되는 배관 내의 순환 유체와, 상기 수요처의 일부를 경유하는 배관 내의 순환 유체 간에 열교환이 발생되는 것을 특징으로 할 수 있다.
삭제
본 발명의 일 측면에 따른 삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치에 의하면, 삼방 밸브가 설치됨에 따라, 지열 냉난방 장치의 운전 초기에, 히트 펌프와 지열 교환부 간에 열교환이 이루어지지 않도록 열 환수 헤더에서 히트 펌프로 순환 유체가 유입되는 것을 차단하도록 삼방 밸브를 제어하여 순환 유체가 히트 펌프, 히트 펌프와 열 공급 헤더 사이의 배관, 히트 펌프와 열 공급 헤더 사이의 배관에서 분지된 배관, 히트 펌프와 열 환수 헤더 사이의 배관 및 히트 펌프로 순환하는 폐루프를 형성함으로써, 운전 초기에 히트 펌프의 운전부하를 최소화하면서 운전할 수 있어서, 히트 펌프의 운전이 상대적으로 빠르게 안정될 수 있고, 히트 펌프의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치에 의하면, 히트 펌프가 안정된 상태에서, 지열 교환부와 히트 펌프 사이의 열순환이 이루어질 수 있으므로, 지열 냉난방 장치의 운전이 안정적으로 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치에 의하면, 히트 펌프와 수요처 중 일부 (예를들어 바닥코일 등) 사이에 열교환기가 설치됨에 따라, 수요처에 대한 냉방 운전 시에 수요처 일부에 대한 난방 운전이 수행될 수 있으므로, 수요처의 다양한 냉난방 수요를 동시에 충족시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치에 의하면, 열교환기가 설치됨에 따라, 히트 펌프를 순환하는 지열 순환 유체와, 수요처의 일부를 순환하는 유체가 직접적으로 혼합되지 아니하고 열교환될 수 있다. 따라서, 지열 순환 유체 내에 함유된 부동액 등이 별도로 형성된 수요처의 일부 루프 상의 구성 요소에 영향을 미치지 아니할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치에 의하면, 삼방 밸브를 조 절함으로써, 수요처 일부에 대한 난방 수요 충족을 위한 운전 중에, 열교환기로 순환되는 지열 순환 유체의 양을 조절할 수 있으므로, 지열 냉난방 장치의 운전 중 과열이 방지될 수 있는 효과가 있다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치를 개략적으로 보이는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에서 삼방 밸브를 조절하여 히트 펌프 자체 순환 폐루프를 이루는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에서의 삼방 밸브를 조절하여 히트 펌프와 지열 교환부 사이의 폐루프를 이루는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에서 열교환기로 순환 유체의 일부를 순환시키는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 지열 냉난방 장치(100)는 수요처(10)를 냉난방시킬 수 있는 히트 펌프(110); 지중의 지열을 상기 히트 펌프(110)로 환수하는 열 환수 헤더(140)와, 상기 히트 펌프(110)의 열을 지중으로 공급하는 열 공급 헤더(130)를 구비하는 지열 교환부(150); 및 상기 히트 펌프(110)와 상기 열 환수 헤더(140) 사이의 배관과, 상기 히트 펌프(110)와 상기 열 공급 헤더(130) 사이의 배관에서 분지된 배관에 연결되는 삼방 밸브(triple valve)(120);를 포함하고,
운전 초기에 상기 히트 펌프(110)와 상기 지열 교환부(150) 간에 열교환이 이루어지지 않도록 상기 열 환수 헤더(140)에서 상기 히트 펌프(110)로 순환 유체가 유입되는 것을 차단하도록 상기 삼방 밸브(120)를 제어하여 순환 유체가 상기 히트 펌프(110), 상기 히트 펌프(110)와 상기 열 공급 헤더(130) 사이의 배관, 상기 히트 펌프(110)와 상기 열 공급 헤더(130) 사이의 배관에서 분지된 배관, 상기 히트 펌프(110)와 상기 열 환수 헤더(140) 사이의 배관 및 상기 히트 펌프(110)로 순환하는 폐루프를 형성하고,
상기 히트 펌프(110)가 안정된 다음 상기 지열 교환부(150)의 순환 유체가 상기 열 환수 헤더(140)를 경유하여 상기 히트 펌프(110)로 유입되어 상기 히트 펌프(110)에서 지열과 열교환될 수 있도록 상기 삼방 밸브(120)를 제어하여 순환 유체가 상기 지열 교환부(150), 상기 히트 펌프(110) 및 상기 지열 교환부(150)로 순환하는 폐루프를 형성할 수 있다.
삭제
상기 히트 펌프(110)는 상기 수요처(10)에 대한 냉난방용 냉온열을 생산하는 구성 요소이다. 이러한 히트 펌프(110)는 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기와 4방향 전환 밸브(4-way valve) 등으로 구성될 수 있다.
상기 수요처(10)와 상기 히트 펌프(110) 사이에는 축열조(170)가 더 배치될 수 있다.
상기 지열 교환부(150)에는 상기 히트 펌프(110)로부터 지중으로 버려지는 열을 공급관(151)으로 전달하는 열 공급 헤더(130)와, 지중으로부터 환수관(152)을 통해 환수되는 지열을 상기 히트 펌프(110)로 전달하는 열 환수 헤더(140)와, 상기 공급관(151)과 상기 환수관(152)과 각각 연결되어 지열과 그 내부를 유동하는 지열 순환 유체가 열교환 되도록 하는 U자관(153)이 형성된다.
도면 번호 101, 102, 103 및 104는 각각의 폐순환 사이클에서 순환 유체를 유동시키는 순환 펌프이고, 도면 번호 105, 106, 107, 108 및 154는 각각 설치된 배관의 개폐, 유량을 조절할 수 있는 개폐 밸브이다.
상세히, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 히트 펌프(110)와 상기 삼방 밸브(120) 사이에 설치된 펌프(101)는 상기 삼방 밸브(120)에서 상기 히트 펌프(110)로 순환 유체가 순환되도록 하고, 상기 히트 펌프(110)와 상기 축열조(170) 사이에 설치된 펌프(102)는 상기 히트 펌프(110)에서 상기 축열조(170)로 순환 유체가 순환되도록 하고, 상기 축열조(170)와 상기 수요처(10) 사이에 설치된 펌프(103)는 상기 축열조(170)에서 상기 수요처(10)로 순환 유체가 순환되도록 하고, 상기 수요처(10)의 일부(11)와 열교환기(200) 사이에 설치된 펌프(104)는 상기 수요처(10)의 일부(11)에서 상기 열교환기(200)로 순환 유체가 순환되도록 한다.
또한, 상기 히트 펌프(110)와 상기 축열조(170) 사이에 설치된 개폐 밸브(105)는 상기 히트 펌프(110)와 상기 축열조(170) 사이의 배관을 개폐하여, 상기 히트 펌프(110)에서 상기 축열조(170)로의 순환 유체의 순환 여부를 조절하고, 상기 축열조(170)와 상기 수요처(10) 사이에 설치된 개폐 밸브(106)는 상기 축열조(170)와 상기 수요처(10) 사이의 배관을 개폐하여, 상기 축열조(170)에서 상기 수요처(10)로의 순환 유체의 순환 여부를 조절하고, 상기 지열 교환부(150)의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프(110)의 유출측에서 분지되어 상기 열교환기(200)에 연결되는 배관 상에 설치된 개폐 밸브(107)는 상기 지열 교환부(150)의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프(110)의 유출측에서 분지되어 상기 열교환기(200)에 연결되는 배관을 개폐하여, 상기 지열 교환부(150)의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프(110)의 유출측에서 상기 열교환기(200)로의 순환 유체의 순환 여부를 조절하고, 상기 지열 교환부(150)의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프(110)의 유출측에서 분지되어 상기 열 공급 헤더(130)에 연결되는 배관 상에 설치된 개폐 밸브(108)는 상기 지열 교환부(150)의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프(110)의 유출측에서 분지되어 상기 열 공급 헤더(130)에 연결되는 배관을 개폐하여, 상기 지열 교환부(150)의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프(110)의 유출측에서 상기 열 공급 헤더(130)로의 순환 유체의 순환 여부를 조절하고, 상기 열 공급 헤더(130)와 상기 열 환수 헤더(140) 사이에 설치된 개폐 밸브(154)는 상기 열 공급 헤더(130)와 상기 열 환수 헤더(140) 사이의 배관을 개폐하여, 상기 열 공급 헤더(130)에서 상기 열 환수 헤더(140)로의 순환 유체의 순환 여부를 조절한다.
본 실시예에서는, 상기 삼방 밸브(120)가 상기 히트 펌프(110)와 상기 열 환수 헤더(140) 사이의 배관과, 상기 히트 펌프(110)와 상기 열 공급 헤더(130) 사이의 배관에서 분지된 배관을 연결한다.
이러한 연결에 의해, 상기 삼방 밸브(120)는 그와 연결된 세 개의 배관들 각각의 유량을 조절할 수 있다.
상기 삼방 밸브(120)가 설치됨에 따라, 상기 지열 냉난방 장치(100)의 운전 초기에, 상기 삼방 밸브(120)에서 상기 열 환수 헤더(140) 쪽을 잠글 수 있다. 그러면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 지열 교환부(150)의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프(110)의 유출측에서 유출된 순환 유체가 상기 삼방 밸브(120)를 거쳐, 상기 히트 펌프(110)의 상기 지열 교환부(150)의 순환 유체에 대한 유입측으로 유입되는 폐루프가 형성될 수 있다.
상기와 같은 히트 펌프(110)와, 삼방 밸브(120)를 순환하는 폐루프는 상기 히트 펌프(110) 자체적으로 운전될 수 있는 폐루프가 될 수 있다. 이러한 폐루프를 상기 지열 냉난방 장치(100)의 운전 초기에 형성함으로써, 수요처(10) 또는 축열조(170)를 대상으로 히트 펌프 시스템의 냉방 운전 초기에 상기 히트 펌프(110)의 운전이 안정될 때까지 상기 히트 펌프(110)에 다른 요소, 예를 들어 상기 지열 교환부(150)에서 보내지는 낮은 온도의 지열 순환 유체를 차단할 수 있다. 따라서, 냉방 운전 초기에 상기 히트 펌프(110)의 로드를 최소화하면서 운전할 수 있어서, 상기 히트 펌프(110)의 운전이 상대적으로 빠르게 안정될 수 있고, 상기 히트 펌프(110)의 손상을 방지할 수 있다.
상기와 같은 히트 펌프(110)의 운전이 안정된 다음, 상기 삼방 밸브(120)를 제어하여, 상기 삼방 밸브(120)의 상기 열 환수 헤더(140) 쪽을 열 수 있다. 그러면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 히트 펌프(110)와 상기 지열 교환부(150) 사이에 지열 순환 유체의 폐루프가 형성될 수 있다.
상기와 같이 운전됨에 따라, 상기 히트 펌프(110)가 안정된 상태에서, 상기 지열 교환부(150)와 상기 히트 펌프(110) 사이의 열순환이 이루어질 수 있으므로, 상기 지열 냉난방 장치(100)의 운전이 처음부터 계속적으로 안정되게 이루어질 수 있다.
한편, 수요처(10)에 대한 주운전 중 상기 수요처(10)의 일부(11)에 대해 상기 주운전과 다른 운전이 요구될 때, 예를 들어 상기 수요처(10)에 대해 냉방 운전을 수행하면서, 상기 수요처(10)의 바닥 난방 등을 위한 상기 수요처(10)의 일부(11)에 대한 난방 운전을 수행하고자 할 때, 상기 개폐 밸브(107)를 열고 상기 개폐 밸브(108)를 닫음으로써 열교환기(200) 쪽으로 순환 유체의 일부를 유동시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 열교환기(200)는 상기 히트 펌프(110)와, 상기 수요처(10)의 일부(11) 사이에 배치되고, 상기 열교환기(200)에는 상기 지열 교환부(150)의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프(110)의 유출측에서 분지된 배관이 경유한다. 상기 열교환기(200)를 경유한 상기 분지된 배관은 상기 지열 교환부(150)의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프(110)의 유출측과 상기 열 공급 헤더(130) 사이의 배관에 연결된다. 또한, 상기 열교환기(200)에는 상기 수요처(10)의 일부(11)를 경유하는 배관이 경유한다. 상기 수요처(10)의 일부(11)를 경유하는 배관은 그 내부의 순환 유체가 상기 수요처(10)의 일부(11)와 상기 열교환기(200) 사이를 순환하도록 상기 수요처(10)의 일부(11)와 상기 열교환기(200) 사이를 경유한다. 상기 열교환기(200)에서는 상기 지열 교환부(150)의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프(110)의 유출측에서 분지된 배관 내의 순환 유체와, 상기 수요처(10)의 일부(11)를 경유하는 배관 내의 순환 유체 사이에 열교환이 발생된다.
상기 열교환기(200)로 유동되는 순환 유체는 상기 지열 교환부(150)의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프(110)의 유출측에서 분지되는 배관을 유동한다. 상기 수요처(10)에 대한 냉방 운전을 수행할 때, 상기 지열 교환부(150)의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프(110)의 유출측에서는 상대적으로 고온의 유체가 순환되므로, 상기 상대적 고온의 유체가 상기 열교환기(200)를 거치면서, 상기 수요처 일부(11)를 순환하는 폐루프와 상기 열교환기(200)에서 열교환된다.
상기와 같은 열교환에 의해, 상기 수요처 일부(11)에 대해 난방 운전이 수행될 수 있다.
상기와 같이 열교환기(200)가 설치됨에 따라, 상기 수요처(10)에 대한 냉방 운전 시에 상기 수요처(10)의 일부(11)에 대한 난방 운전이 수행될 수 있어서, 상기 수요처(10)의 다양한 냉난방 수요를 동시에 충족시킬 수 있다.
또한, 상기 열교환기(200)가 설치됨에 따라, 상기 히트 펌프(110)를 순환하는 지열 순환 유체와, 상기 수요처(10)의 일부(11)를 순환하는 유체가 직접적으로 혼합되지 아니하고 열교환될 수 있다. 따라서, 상기 지열 순환 유체 내에 함유된 부동액 등이 상기 수요처(10)의 일부(11)를 순환하는 루프 상의 구성 요소에 영향을 미치지 아니할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 삼방 밸브(120)를 조절함으로써, 상기 수요처 일부(11)에 대한 난방 수요 충족을 위한 운전 중에, 상기 열교환기(200)로 순환되는 지열 순환 유체의 양을 조절할 수 있다. 그러면, 상기 지열 냉난방 장치(100)의 운전 중 과열이 방지될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치에 의하면, 히트 펌프가 안정적으로 운전될 수 있고, 수요처의 다양한 냉난방 수요를 동시에 충족시킬 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방 밸브를 구비한 지열 냉난방 장치를 개략적으로 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 삼방 밸브를 조절하여 히트 펌프 자체 순환 폐루프를 이루는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서의 삼방 밸브를 조절하여 히트 펌프와 지열 교환부 사이의 폐루프를 이루는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 열교환기로 순환 유체의 일부를 순환시키는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 수요처 11 : 수요처의 일부
100 : 지열 냉난방 장치 110 : 히트 펌프
120 : 삼방 밸브 130 : 열 공급 헤더
140 : 열 환수 헤더 150 : 지열 교환부
170 : 축열조 200 : 열교환기

Claims (4)

  1. 수요처를 냉난방시킬 수 있는 히트 펌프;
    지중의 지열을 상기 히트 펌프로 환수하는 열 환수 헤더와, 상기 히트 펌프의 열을 지중으로 공급하는 열 공급 헤더를 구비하는 지열 교환부; 및
    상기 히트 펌프와 상기 열 환수 헤더 사이의 배관과, 상기 히트 펌프와 상기 열 공급 헤더 사이의 배관에서 분지된 배관에 연결되는 삼방 밸브(triple valve);를 포함하고,
    운전 초기에 상기 히트 펌프와 상기 지열 교환부 간에 열교환이 이루어지지 않도록 상기 열 환수 헤더에서 상기 히트 펌프로 순환 유체가 유입되는 것을 차단하도록 상기 삼방 밸브를 제어하여 순환 유체가 상기 히트 펌프, 상기 히트 펌프와 상기 열 공급 헤더 사이의 배관, 상기 히트 펌프와 상기 열 공급 헤더 사이의 배관에서 분지된 배관, 상기 히트 펌프와 상기 열 환수 헤더 사이의 배관 및 상기 히트 펌프로 순환하는 폐루프를 형성하고,
    상기 히트 펌프가 안정된 다음 상기 지열 교환부의 순환 유체가 상기 열 환수 헤더를 경유하여 상기 히트 펌프로 유입되어 상기 히트 펌프에서 지열과 열교환될 수 있도록 상기 삼방 밸브를 제어하여 순환 유체가 상기 지열 교환부, 상기 히트 펌프 및 상기 지열 교환부로 순환하는 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 지열 냉난방 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 히트 펌프와 상기 수요처의 일부 사이에 배치되는 열교환기를 더 포함하고, 상기 열교환기에는 상기 지열 교환부의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프의 유출측에서 분지되어 상기 지열 교환부의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프의 유출측과 상기 열 공급 헤더 사이의 배관에 연결되는 배관과, 내부의 순환 유체가 상기 수요처의 일부와 상기 열교환기 사이를 순환하도록 상기 수요처의 일부와 상기 열교환기 사이를 경유하는 수요처의 일부를 경유하는 배관이 경유하면서, 상기 지열 교환부의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프의 유출측과 상기 열 공급 헤더 사이의 배관에 연결되는 배관 내의 순환 유체와, 상기 수요처의 일부를 경유하는 배관 내의 순환 유체 간에 열교환이 발생되는 것을 특징으로 하는 지열 냉난방 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지열 교환부의 순환 유체에 대한 상기 히트 펌프의 유출측에서 분지되어 상기 열교환기에 연결되는 배관 상에는 그 배관을 개폐하는 개폐 밸브가 배치되고,
    상기 수요처에 대한 냉방 운전 중에 상기 수요처의 일부에 대한 난방 수요가 발생될 경우, 상기 개폐 밸브를 열어, 상기 열교환기로 상기 지열 교환부의 순환 유체의 일부를 순환시키는 것을 특징으로 하는 지열 냉난방 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수요처 일부에 대한 난방 수요 충족을 위한 운전 중에, 과열 방지를 위하여, 상기 삼방 밸브를 조절하여, 상기 열교환기로 순환되는 상기 지열 교환부의 순환 유체의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 지열 냉난방 장치.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101623746B1 (ko) * 2015-11-05 2016-05-24 주식회사 제이앤지 지열 에너지를 활용한 2단 가열식 지열 시스템
KR101834156B1 (ko) * 2017-05-24 2018-04-19 한국공조(주) 폐열회수 및 열원보상을 이용한 지열 냉난방 시스템
KR102065373B1 (ko) * 2019-07-12 2020-01-13 주식회사 인터텍 지중 열교환식 냉난방 시스템
KR102093777B1 (ko) * 2019-09-09 2020-05-26 박종우 냉난방 피크부하 처리를 위한 열원 확장형 지열히트펌프 장치
KR102528736B1 (ko) 2022-07-05 2023-05-03 엄재용 지중열교환기 부하를 경감하는 열교환 기능을 갖는 한 쌍의 유체헤더
US11835268B2 (en) 2018-08-23 2023-12-05 Intertech Co., Ltd. Underground heat exchange type cooling and heating system
KR102690338B1 (ko) * 2021-12-03 2024-08-05 한국에너지기술연구원 수열 하이브리드 시스템 및 그 운전 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980019775A (ko) * 1996-09-03 1998-06-25 구자홍 암모니아 흡수식 냉난방기
JP2003130490A (ja) 2001-10-18 2003-05-08 Jmc Geothermal Engineering Co Ltd 水熱源ヒートポンプを用いた空調・給湯方法およびその装置
KR20060016474A (ko) * 2004-08-18 2006-02-22 권영현 보조열원공급수단을 갖는 지열 열교환식 히트펌프 냉난방시스템
KR100597705B1 (ko) 2005-06-13 2006-07-12 권영현 지하수 열원을 이용한 히트펌프 냉난방 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980019775A (ko) * 1996-09-03 1998-06-25 구자홍 암모니아 흡수식 냉난방기
JP2003130490A (ja) 2001-10-18 2003-05-08 Jmc Geothermal Engineering Co Ltd 水熱源ヒートポンプを用いた空調・給湯方法およびその装置
KR20060016474A (ko) * 2004-08-18 2006-02-22 권영현 보조열원공급수단을 갖는 지열 열교환식 히트펌프 냉난방시스템
KR100597705B1 (ko) 2005-06-13 2006-07-12 권영현 지하수 열원을 이용한 히트펌프 냉난방 시스템

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101623746B1 (ko) * 2015-11-05 2016-05-24 주식회사 제이앤지 지열 에너지를 활용한 2단 가열식 지열 시스템
WO2017078349A1 (ko) * 2015-11-05 2017-05-11 주식회사 제이앤지 지열 에너지를 활용한 2단 가열식 지열 시스템
US10260760B2 (en) 2015-11-05 2019-04-16 J&G Two-stage heating geothermal system using geothermal energy
KR101834156B1 (ko) * 2017-05-24 2018-04-19 한국공조(주) 폐열회수 및 열원보상을 이용한 지열 냉난방 시스템
US11835268B2 (en) 2018-08-23 2023-12-05 Intertech Co., Ltd. Underground heat exchange type cooling and heating system
KR102065373B1 (ko) * 2019-07-12 2020-01-13 주식회사 인터텍 지중 열교환식 냉난방 시스템
KR102093777B1 (ko) * 2019-09-09 2020-05-26 박종우 냉난방 피크부하 처리를 위한 열원 확장형 지열히트펌프 장치
KR102690338B1 (ko) * 2021-12-03 2024-08-05 한국에너지기술연구원 수열 하이브리드 시스템 및 그 운전 방법
KR102528736B1 (ko) 2022-07-05 2023-05-03 엄재용 지중열교환기 부하를 경감하는 열교환 기능을 갖는 한 쌍의 유체헤더

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