KR100949888B1 - Geothermal heat pump system - Google Patents

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KR100949888B1
KR100949888B1 KR1020090046368A KR20090046368A KR100949888B1 KR 100949888 B1 KR100949888 B1 KR 100949888B1 KR 1020090046368 A KR1020090046368 A KR 1020090046368A KR 20090046368 A KR20090046368 A KR 20090046368A KR 100949888 B1 KR100949888 B1 KR 100949888B1
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heat exchanger
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bypass line
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KR1020090046368A
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최승길
강채동
이동규
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최승길
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Abstract

PURPOSE: A geothermal heat pump system is provided to improve cooling and heating performance and efficiency by supercooling a refrigerant in an expansion valve. CONSTITUTION: A geothermal heat pump system comprises a first heat exchanger(110), a second heat exchanger(120), a compressor(130), an expansion valve(140), a first bypass line(109), and a third bypass line(168). The first heat exchanger heat-exchanges underground water with a refrigerant. The second heat exchanger heat-exchanges the refrigerant with water. The compressor compresses the low temperature and pressure refrigerant to the high temperature and pressure refrigerant. The first bypass line bypasses the heat-exchanged underground water to a third heat exchanger(150). The third bypass line the heat-exchanged refrigerant to the third heat exchanger.

Description

지열 히트펌프 시스템{Geothermal Heat Pump System}Geothermal Heat Pump System

본 발명은 지열을 이용한 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 지열 히트펌프 시스템에 지중수와 냉매 간에 재차 열교환이 일어날 수 있도록 열교환기가 추가로 구비되어 지열 히트펌프 시스템의 냉난방 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 지열 히트펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system using geothermal heat, and more particularly, a heat exchanger is further provided in the existing geothermal heat pump system to allow heat exchange between groundwater and refrigerant again. It relates to a geothermal heat pump system that can improve the.

종래의 히트펌프 시스템은 냉방운전시 압축기를 통해 냉매가 고온고압으로 변화되고, 사방밸브를 거쳐 고온고압의 냉매는 실외측 열교환기를 통과하여 외부공기와 열교환 되어 저온고압으로 변화된다. 이어서 저온고압의 냉매는 팽창밸브를 통과한 후 저온저압으로 변화되어 실내측 열교환기에서 열교환되어 실내공기를 냉방하고 압축기로 이송되어 상기와 같은 사이클을 반복하게 된다.In a conventional heat pump system, a refrigerant is changed to high temperature and high pressure through a compressor during a cooling operation, and the refrigerant of high temperature and high pressure passes through an outdoor side heat exchanger to be exchanged with external air through a four-way valve to be changed to low temperature and high pressure. Subsequently, the refrigerant having a low temperature and high pressure passes through an expansion valve and is changed to a low temperature and low pressure to be heat exchanged in an indoor heat exchanger to cool the indoor air and transfer to a compressor to repeat the above cycle.

그리고, 난방시에는 압축기를 통과한 냉매가 사방밸브의 조작에 의해 실내측 열교환기로 공급되어 실내를 난방하고, 실내측 열교환기를 통과한 냉매는 냉방운전시의 흐름과 역순으로 팽창밸브, 실외측 열교환기를 거쳐 순환된다 또 사방밸브를 통하여 연결되는 압축기와 실내측 열교환기 사이에 난방용 열교환기를 추가로 설치하여 고온고압의 냉매를 온수로 열교환하는 온수겸용 히트펌프 시스템이 개발되고 있다.At the time of heating, the refrigerant passing through the compressor is supplied to the indoor heat exchanger by operating the four-way valve to heat the room, and the refrigerant passing through the indoor heat exchanger is expanded in the reverse order of the flow during the cooling operation and the outdoor heat exchanger. In addition, a hot water heat pump system has been developed that additionally installs a heat exchanger for heating between a compressor connected to a four-way valve and an indoor heat exchanger to exchange heat with a high temperature and high pressure refrigerant with hot water.

즉, 상기한 온수겸용 히트펌프 시스템은 사방밸브가 압축기와 직설되어 히트펌프에서 고온고압으로 변화된 냉매가 냉난방시 난방용 열교환기 및 실외측 열교환기, 실내측 열교환기를 선택적으로 통하여 냉난방하며 온수를 가열한다.That is, in the above-mentioned hot water combined heat pump system, the four-way valve is directly connected to the compressor, and when the refrigerant changed to high temperature and high pressure in the heat pump is cooled and heated, the hot water is selectively heated through the heat exchanger, the outdoor side heat exchanger, and the indoor heat exchanger. .

하지만, 냉방시 난방용 열교환기에 저장된 온수가 일정온도이상 가열되면 고온고압상태의 냉매가 저온고압 상태로 열교환이 이루어지지 못하여 실내측 열교환기를 통한 실내냉방효율이 저하된다. However, when the hot water stored in the heat exchanger for heating is heated above a predetermined temperature, the refrigerant in the high temperature and high pressure state is not heat exchanged in the low temperature and high pressure state, and thus the indoor cooling efficiency through the indoor side heat exchanger is lowered.

그리고, 냉방부하가 증가할 경우 실외측 열교환기에서 열을 흡수한 지중수를 지하로 보내어 다시 열교환을 할 경우 지중열교환 효율이 저하되며, 이를 해결하기 위해 용량이 큰 지중 열교환기를 사용해야 하는 문제점이 있었다.In addition, when the cooling load increases, the ground heat exchange efficiency is lowered when the ground water absorbed heat from the outdoor heat exchanger is transferred to the basement and the heat exchange is performed again. .

또한, 난방시에도 압축기에서 고온고압으로 변화된 냉매가 난방용 열교환기를 1차적으로 거쳐 저온고압으로 변화되어 실내측 열교환기로 공급되므로 난방용 열교환기에 온수가 일정온도까지 가열되기 전까지는 실내 난방을 기대하기 어렵고, 도리어 초기에는 냉풍이 발생하는 폐단이 있었다.In addition, since the refrigerant changed from the compressor to the high temperature and high pressure changes to the low temperature and high pressure primarily through the heat exchanger for heating, it is difficult to expect room heating until the hot water is heated to a predetermined temperature in the heat exchanger. Rather, early in the year, there was a cold wind.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 난방시 시스템의 운전부하가 증가하면 밸브의 제어를 통해 응축된 냉매를 팽창밸브에서 교축시키기 전에 과냉각을 시킴으로써, 과냉도를 증가시켜 시스템의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 지열 히트펌프 시스템을 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the above problems, when the operating load of the system during heating increases by overcooling before condensing the refrigerant condensed in the expansion valve through the control of the valve, to increase the supercooling performance and performance of the system It is to provide a geothermal heat pump system that can improve the efficiency.

또한, 본 발명은 냉방시 시스템의 운전부하가 증가하면 밸브의 제어를 통해 저온저압의 냉매와 고온의 지중수를 열교환시켜 지중수의 온도를 낮춤으로써, 압축기의 압축효율을 높여 시스템의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 지열 히트펌프 시스템을 제공하는 데 있다.In addition, the present invention is to increase the compression efficiency of the compressor by increasing the compression efficiency of the system by reducing the temperature of the ground water by heat exchange between the low-temperature low-pressure refrigerant and high-temperature ground water through the control of the valve when the operating load of the system increases during cooling To provide a geothermal heat pump system that can improve the.

또한, 본 발명은 냉매라인 및 지중수 라인에 3방밸브를 구비하고, 상기 3방밸브의 간단한 조작을 통해 냉매와 지중수간에 재차 열교환을 시킴으로써, 시스템의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 지열 히트펌프 시스템을 제공하는 데 있다.In addition, the present invention is provided with a three-way valve in the refrigerant line and the groundwater line, and the heat exchange between the refrigerant and the groundwater again through a simple operation of the three-way valve, geothermal heat that can improve the performance and efficiency of the system To provide a pump system.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉방 모드로 가동되는 지열 히트펌프 시스템에 있어서, 펌프에 의해 공급되어 지중수라인을 따라 순환되는 지중수와 냉매라인을 따라 순환되는 냉매의 열교환이 일어나는 제1열교환기; 상기 냉매라인을 따라 순환되는 냉매와 외부로부터 연결된 관을 따라 공급되는 물의 열교환이 일어나는 제2열교환기; 상기 제1열교환기 및 제2열교환기 사이에서 상기 냉매라인을 따라 순환되는 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축시키는 압축기; 상기 제1열교환기 및 제2열교환기 사이에 구비되어 상기 냉매라인을 따라 순환되는 냉매를 저압으로 교축시키는 팽창밸브; 상기 지중수라인과 연결되어 상기 제1열교환기에서 냉매와 열교환 된 지중수를 제3열교환기 측으로 우회시키는 제1우회라인; 및 상기 냉매라인과 연결되어 상기 제2열교환기에서 물과 열교환 된 냉매를 상기 제3열교환기 측으로 우회시키는 제3우회라인;을 포함하고, 상기 제2열교환기에서 물과 열교환된 냉매가 상기 제3우회라인을 따라 제3열교환기 측으로 우회하여 상기 제1우회라인을 따라 우회된 지중수를 과냉각시켜 열을 회수한 후 상기 압축기 측으로 유입되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a geothermal heat pump system operating in a cooling mode, the heat exchange of the ground water and the refrigerant circulated along the refrigerant line supplied by the pump and circulated along the groundwater line occurs 1 heat exchanger; A second heat exchanger in which heat exchange between the refrigerant circulated along the refrigerant line and the water supplied along the pipe connected from the outside occurs; A compressor for compressing a low temperature low pressure refrigerant circulated along the refrigerant line between the first heat exchanger and the second heat exchanger into a high temperature high pressure refrigerant; An expansion valve provided between the first heat exchanger and the second heat exchanger to throttle the refrigerant circulated along the refrigerant line at low pressure; A first bypass line connected to the ground water line and bypassing the ground water heat exchanged with the refrigerant in the first heat exchanger to a third heat exchanger; And a third bypass line connected to the refrigerant line to bypass the refrigerant heat-exchanged with water in the second heat exchanger to the third heat exchanger side, wherein the refrigerant heat-exchanged with water in the second heat exchanger is formed in the second heat exchanger. Bypassing the third heat exchanger side along the bypass line to supercool the groundwater bypassed along the first bypass line to recover heat and flow into the compressor side.

바람직하게는, 상기 제1우회라인 및 제3우회라인은 냉방부하의 증가시 제1밸브 및 제3밸브에 의해 개방되어 제1우회라인으로 우회되는 지중수와, 제3우회라인을 통해 우회되는 냉매 간에 열교환이 일어날 수 있다.
또한, 본 발명은 난방모드로 가동되는 지열 히트펌프 시스템에 있어서, 펌프에 의해 공급되어 지중수라인을 따라 순환되는 지중수와 냉매라인을 따라 순환되는 냉매의 열교환이 일어나는 제1열교환기; 상기 냉매라인을 따라 순환되는 냉매와 외부로부터 연결된 관을 따라 공급되는 물의 열교환이 일어나는 제2열교환기; 상기 제1열교환기 및 제2열교환기 사이에서 상기 냉매라인을 따라 순환되는 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축시키는 압축기; 상기 제1열교환기 및 제2열교환기 사이에 구비되어 상기 냉매라인을 따라 순환되는 냉매를 저압으로 교축시키는 팽창밸브; 상기 지중수라인과 연결되어 상기 제1열교환기에서 냉매와 열교환 된 지중수를 제3열교환기 측으로 우회시키는 제1우회라인; 및 상기 냉매라인과 연결되어 상기 제2열교환기에서 물과 열교환 된 냉매를 상기 제3열교환기 측으로 우회시키는 제2우회라인;을 포함하고, 상기 제2열교환기에서 물과 열교환된 냉매가 상기 제2우회라인을 따라 제3열교환기 측으로 우회하여 상기 제1우회라인을 따라 우회된 지중수에 의해 과냉각 된 후 상기 팽창밸브 측으로 유입되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1우회라인 및 제2우회라인은 난방부하의 증가시 제1밸브 및 제2밸브에 의해 각각 개방되어 제1우회라인으로 우회되는 지중수와 제2우회라인을 통해 우회되는 냉매 간에 열교환이 일어날 수 있다.
Preferably, the first bypass line and the third bypass line are ground water which is opened by the first valve and the third valve to bypass the first bypass line when the cooling load increases, and is bypassed through the third bypass line. Heat exchange can occur between the refrigerants.
In addition, the present invention provides a geothermal heat pump system operating in a heating mode, comprising: a first heat exchanger in which heat exchange between ground water supplied by a pump and circulated along a groundwater line and a refrigerant circulated along a refrigerant line occurs; A second heat exchanger in which heat exchange between the refrigerant circulated along the refrigerant line and the water supplied along the pipe connected from the outside occurs; A compressor for compressing a low temperature low pressure refrigerant circulated along the refrigerant line between the first heat exchanger and the second heat exchanger into a high temperature high pressure refrigerant; An expansion valve provided between the first heat exchanger and the second heat exchanger to throttle the refrigerant circulated along the refrigerant line at low pressure; A first bypass line connected to the ground water line and bypassing the ground water heat exchanged with the refrigerant in the first heat exchanger to a third heat exchanger; And a second bypass line connected to the refrigerant line to bypass the refrigerant exchanged with water in the second heat exchanger to the third heat exchanger, wherein the refrigerant exchanged with water in the second heat exchanger is the first refrigerant. Bypassing the second heat exchanger side along the second bypass line is supercooled by the groundwater bypassed along the first bypass line, characterized in that flowing into the expansion valve side.
Preferably, the first bypass line and the second bypass line are bypassed through the groundwater and the second bypass line which are respectively opened by the first valve and the second valve and bypassed to the first bypass line when the heating load increases. Heat exchange can occur between the refrigerants.

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상기와 같은 본 발명의 지열 히트펌프 시스템에 의하면, 난방시 시스템의 운전부하가 증가하면 밸브의 제어를 통해 응축된 냉매를 팽창밸브에서 교축시키기 전에 과냉각을 시킴으로써, 과냉도를 증가시켜 시스템의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the geothermal heat pump system of the present invention as described above, when the operating load of the system increases during heating, by subcooling before condensing the refrigerant condensed in the expansion valve through the control of the valve, by increasing the subcooling performance of the system and There is an effect that can improve the efficiency.

또한, 본 발명은 냉방시 시스템의 운전부하가 증가하면 밸브의 제어를 통해 저온저압의 냉매와 고온의 지중수를 열교환시켜 지중수의 온도를 낮춤으로써, 압축기의 압축효율을 높여 시스템의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is to increase the compression efficiency of the compressor by increasing the compression efficiency of the system by reducing the temperature of the ground water by heat exchange between the low-temperature low-pressure refrigerant and high-temperature ground water through the control of the valve when the operating load of the system increases during cooling There is an effect to improve.

또한, 본 발명은 냉매라인 및 지중수 라인에 3방밸브를 구비하고, 상기 3방밸브의 간단한 조작을 통해 냉매와 지중수간에 재차 열교환을 시킴으로써, 조작이 간단하고 사용이 편리하며, 시스템의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is provided with a three-way valve in the refrigerant line and the ground water line, and the heat exchange between the refrigerant and the ground water again through a simple operation of the three-way valve, the operation is simple and convenient to use, the performance of the system And there is an effect that can improve the efficiency.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 동일한 부호를 사용함을 밝혀둔다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it is noted that the same reference numerals are used for the same components even though they are shown in different drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템을 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템의 냉방시 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉방성능을 향상시킨 지열 히트펌프 시스템의 냉방시 개략도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템의 난방시 개략도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 난방성능을 향상시킨 지열 히트펌프 시스템의 난방시 개략도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템의 P-h선도이다.1 is a schematic view showing a geothermal heat pump system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic view of the geothermal heat pump system cooling according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an embodiment of the present invention 4 is a schematic view of a geothermal heat pump system with improved cooling performance according to the present invention. FIG. 4 is a schematic view of a geothermal heat pump system according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6 is a schematic diagram of a geothermal heat pump system with improved performance, and FIG. 6 is a Ph diagram of a geothermal heat pump system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 지열 히트펌프 시스템(100)은 지중 열교환기(104), 제1열교환기(110), 제2열교환기(120), 압축기(130), 4방밸브(145) 및 팽창밸브(140)로 구성되는 기존의 지열 히트펌프 시스템에 제3열교환기(150)를 추가로 구비하여 시스템의 운전부하가 증가할 경우, 시스템에 순환되는 지중수 및 냉매를 우회시켜 제3열교환기(150)에서 추가로 지중수와 냉매 간에 열교환이 일어나도록 함으로써, 시스템의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 기술적 특징을 이루게 된다.As shown in Figures 1 to 4, the geothermal heat pump system 100 of the present invention is an underground heat exchanger 104, a first heat exchanger 110, a second heat exchanger 120, a compressor 130, The third ground heat exchanger 150 is additionally provided in the existing geothermal heat pump system including the four-way valve 145 and the expansion valve 140, and the ground water circulated in the system when the operating load of the system increases. By bypassing the refrigerant to allow the heat exchange between the ground water and the refrigerant in the third heat exchanger (150), thereby achieving the technical features that can improve the performance and efficiency of the system.

상기 지중 열교환기(104)는 지중에 매립된 파이프로 구성되고, 그로부터 연장된 지중수라인(106)을 따라 화살표 방향(A)으로 지중수를 순환시키도록 펌프(102)가 구비된다.The underground heat exchanger (104) consists of a pipe embedded in the ground, and a pump (102) is provided to circulate the groundwater in the direction of the arrow (A) along the groundwater line (106) extending therefrom.

이와 같은 펌프(102)에 의해 지중수가 지중수라인(106)을 따라 순환됨으로써, 상기 지중 열교환기(104)는 냉방시에는 제1열교환기(110)에서 냉매로부터 전달받은 열을 지중으로 방출하고, 난방시에는 지중으로부터 흡수한 지열을 제1열교환 기(110)에서 냉매로 전달하게 된다.As the groundwater is circulated along the groundwater line 106 by the pump 102, the underground heat exchanger 104 discharges heat received from the refrigerant from the first heat exchanger 110 to the ground during cooling. In the case of heating, the ground heat absorbed from the ground is transferred from the first heat exchanger 110 to the refrigerant.

이때, 상기 제1열교환기(110)의 배출구 측에 연결되는 지중수라인(106)에는 제1열교환기(110)에서 냉매와 열교환이 일어난 지중수가 제3열교환기(150) 측으로 우회하도록 하는 제1우회라인(109)이 제1밸브(108)를 매개로 구비된다.At this time, the ground water line 106 connected to the outlet side of the first heat exchanger 110, the ground water having a heat exchange with the refrigerant in the first heat exchanger 110 to bypass the third heat exchanger 150 side One bypass line 109 is provided via the first valve 108.

이와 같은 제1우회라인(109)은 시스템의 운전부하가 증가할 경우 상기 제1밸브(108)를 제어하여 제1열교환기(110)를 통과한 지중수가 지중 열교환기(104) 측으로 바로 순환되지 않고, 제1우회라인(109)을 따라 제3열교환기(150)로 이동되어 제2우회라인(164) 또는 제3우회라인(168)을 따라 이동되는 냉매와 재차 열교환이 된 후, 지중수라인(106)으로 회수되어 지중 열교환기(104) 측으로 이동되도록 한다.The first bypass line 109 controls the first valve 108 when the operating load of the system increases, so that the groundwater passing through the first heat exchanger 110 is not directly circulated to the underground heat exchanger 104. Instead, after being moved to the third heat exchanger 150 along the first bypass line 109 to exchange heat with the refrigerant moved along the second bypass line 164 or the third bypass line 168 again, the groundwater Recovered to line 106 to be moved to the underground heat exchanger 104 side.

상기 제1밸브(108)는 지중수라인(106)을 따라 순환되는 지중수가 제1우회라인(109) 측으로 이동되도록 하거나 차단하는 역할을 하는 것으로, 체크밸브나 전자밸브 등 다양한 밸브로 구비될 수 있으며, 바람직하게는 3방밸브가 구비되어 제1우회라인(109)의 개방 또는 폐쇄되도록 한다.The first valve 108 serves to block or block the ground water circulated along the groundwater line 106 toward the first bypass line 109, and may be provided as a check valve or a solenoid valve. Preferably, a three-way valve is provided to open or close the first bypass line 109.

상기 지중수와 열교환이 일어나는 냉매는 제1열교환기(110)와 제2열교환기(120)사이에서 순환되도록 구비되는 냉매라인(160)을 따라 순환된다.Refrigerant heat exchanged with the ground water is circulated along the refrigerant line 160 provided to be circulated between the first heat exchanger 110 and the second heat exchanger (120).

이와 같이 제1열교환기(110) 및 제2열교환기(120)의 사이에 구비되는 냉매라인(160)에는 통상의 지열 히트펌프 시스템과 마찬가지로 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축시키는 압축기(130)와, 제1열교환기(110) 또는 제2열교환기(120)에서의 열교환에 의해 저온고압 상태의 냉매를 저온저압 상태의 냉매로 전환하는 팽창밸브(140)와, 상기 압축기(130)로부터 고온고압의 상태로 전환된 냉매 의 유동방향을 전환하는 4방밸브(145)가 구비된다.As described above, the refrigerant line 160 provided between the first heat exchanger 110 and the second heat exchanger 120 compresses a low temperature low pressure refrigerant into a high temperature high pressure refrigerant in the same manner as a conventional geothermal heat pump system. 130, an expansion valve 140 for converting the refrigerant in the low temperature and high pressure state into the refrigerant in the low temperature and low pressure state by heat exchange in the first heat exchanger 110 or the second heat exchanger 120, and the compressor 130. Four-way valve 145 is provided for switching the flow direction of the refrigerant is converted into a state of high temperature and high pressure.

즉, 상기 제1열교환기(110)와 제2열교환기(120) 사이에서 냉매라인(160)을 따라 순환되는 냉매는 압축기(130)에 의해 고온고압으로 전환되고, 제1열교환기(110) 또는 제2열교환기(120)에서 열교환을 한 후, 팽창밸브(140)에 의해 저온저압으로 전환되어 제2열교환기(120) 또는 제1열교환기(110)에서 열교환을 하는 반복적인 사이클을 형성하게 된다.That is, the refrigerant circulated along the refrigerant line 160 between the first heat exchanger 110 and the second heat exchanger 120 is converted to a high temperature and high pressure by the compressor 130, and the first heat exchanger 110. Alternatively, after the heat exchange in the second heat exchanger 120, it is converted to a low temperature low pressure by the expansion valve 140 to form a repeated cycle of heat exchange in the second heat exchanger 120 or the first heat exchanger (110). Done.

상기 냉매라인(160)을 따라 순환되는 냉매는 상기 4방밸브(145)의 방향전환에 의하여, 상기 제1열교환기(110)가 난방시에는 상기 펌프(102)로부터 공급되는 지중수의 지열로부터 열을 흡수하는 증발기로 전환되고, 냉방시에는 펌프(102)에 의해 공급되는 지열수에 열을 방출하는 응축기로 전환되게 된다.The refrigerant circulated along the refrigerant line 160 is changed from the geothermal heat of groundwater supplied from the pump 102 when the first heat exchanger 110 is heated by the direction change of the four-way valve 145. It is converted to an evaporator that absorbs heat and, when cooled, to a condenser that releases heat to the geothermal water supplied by the pump 102.

또한, 4방밸브(145)에서 일어나는 냉매의 방향전환에 의하여, 상기 제2열교환기(120)가 난방시에는 상기 압축기(130)로부터 공급되는 냉매의 열을 방출하는 응축기로 전환되고, 냉방시에는 외부의 열을 흡수하는 증발기로 전환되게 된다.In addition, the second heat exchanger 120 is converted into a condenser that releases heat of the refrigerant supplied from the compressor 130 when the second heat exchanger 120 is heated by the direction change of the refrigerant occurring in the four-way valve 145. Is converted to an evaporator that absorbs external heat.

이때, 상기 냉매라인(160)을 따라 순환되는 냉매가 운전부하의 증가시 제3열교환기(150) 측으로 우회하여 이동하도록 하는 제2우회라인(164)과 제3우회라인(168)이 각각 구비된다.In this case, the second bypass line 164 and the third bypass line 168 are respectively provided so that the refrigerant circulated along the refrigerant line 160 bypasses and moves to the third heat exchanger 150 when the operating load increases. do.

상기 제2우회라인(164)은 상기 팽창밸브(140)와 제2열교환기(120)를 연결하는 냉매라인(160) 상에 제2밸브(162)를 매개로 연결되어 냉매라인(160)을 따라 순환되는 냉매가 제3열교환기(150)측으로 우회하여 제3열교환기(150)에서 제1우회라인(109)을 통하여 우회된 지중수와 열교환이 재차 일어난 후 냉매라인(160)에 회수 되어 팽창밸브(140)로 유입되도록 한다.The second bypass line 164 is connected to the refrigerant line 160 through the second valve 162 on the refrigerant line 160 connecting the expansion valve 140 and the second heat exchanger 120. The refrigerant circulated along the detour to the third heat exchanger 150 side is recovered by the refrigerant line 160 after the heat exchange with the ground water bypassed through the first bypass line 109 in the third heat exchanger 150 again. To be introduced to the expansion valve 140.

그리고, 상기 제3우회라인(168)은 상기 압축기(130)와 제2열교환기(120)를 연결하는 냉매라인(160) 상에 제3밸브(!66)를 매개로 연결되어 냉매라인(160)을 따라 순환되는 냉매가 제3열교환기(150)측으로 우회하여 제3열교환기(150)에서 제1우회라인(109)을 통하여 우회된 지중수와 열교환이 재차 일어난 후 냉매라인(160)에 회수되어 압축기(130)로 유입되도록 한다.In addition, the third bypass line 168 is connected to the refrigerant line 160 on the refrigerant line 160 connecting the compressor 130 and the second heat exchanger 120 via a third valve (! 66). Coolant circulated along the circumferentially bypassed to the third heat exchanger 150 side, the heat exchanged with the ground water bypassed through the first bypass line 109 in the third heat exchanger 150 to the refrigerant line 160 again. It is recovered and introduced to the compressor 130.

이와 같은 제2우회라인(164) 및 제3우회라인(168)으로 냉매의 유입 및 차단은 제1우회라인(109)과 마찬가지로 각각의 우회라인에 구비된 밸브(162,166)에 의해 제어된다.The inflow and blocking of the refrigerant into the second bypass line 164 and the third bypass line 168 are controlled by the valves 162 and 166 provided in each bypass line like the first bypass line 109.

즉, 제1밸브(108)와 마찬가지로 제2밸브(162) 및 제3밸브(!66)도 3방밸브로 구비되어 본 발명의 지열 히트펌프 시스템(100)이 난방을 위해 사용되어 난방부하가 증가하면 제3우회라인(168) 측으로 냉매가 우회하지 않도록 제3밸브(!66)를 제어하여 제3우회라인(168)은 폐쇄하고, 제2밸브(162)를 제어하여 제2우회라인(164) 측으로는 냉매가 우회하여 제3열교환기(150)에서 제1우회라인(109)을 통하여 우회된 지중수와 열교환이 일어나도록 한다.That is, like the first valve 108, the second valve 162 and the third valve (! 66) are also provided as three-way valves, so that the geothermal heat pump system 100 of the present invention is used for heating, so that the heating load is reduced. When increasing, the third bypass line 168 is closed by closing the third bypass line 168 so that the refrigerant is not bypassed toward the third bypass line 168 and the second valve 162 is closed to control the second bypass line ( The refrigerant is bypassed to the side 164 to allow heat exchange with the groundwater bypassed through the first bypass line 109 in the third heat exchanger 150.

반대로, 본 발명의 지열 히트펌프 시스템(100)이 냉방을 위해 사용되는 경우, 냉방부하가 증가하면 제2우회라인(164) 측으로 냉매가 우회하지 않도록 제2밸브(162)를 제어하여 제2우회라인(164)은 폐쇄하고, 제3밸브(166)를 제어하여 제3우회라인(168) 측으로 냉매가 우회하여 제3열교환기(150)에서 제1우회라인(109)을 통하여 우회된 지중수와 열교환이 일어나도록 하는 것이다.On the contrary, when the geothermal heat pump system 100 of the present invention is used for cooling, the second bypass by controlling the second valve 162 so as not to bypass the refrigerant to the second bypass line 164 when the cooling load increases. Line 164 is closed and ground water is diverted through the first bypass line 109 from the third heat exchanger 150 by the refrigerant bypass to the third bypass line 168 by controlling the third valve 166. And heat exchange takes place.

이와 같이 본 발명의 지열 히트펌프 시스템(100)은 냉방 또는 난방을 위해 사용되는 경우 운전부하가 증가하면 제1,2,3밸브(108,162,166)를 제어하여 제3열교환기(150)측으로 제1우회라인(109)을 통하여 유입된 지중수와 제2우회라인(164) 또는 제3우회라인(168)을 통하여 유입된 냉매 간에 재차 열교환이 일어나도록 함으로써, 시스템의 성능 및 효율을 개선시킬 수 있는 것이다.As described above, the geothermal heat pump system 100 of the present invention controls the first, second, and third valves 108, 162, and 166 when the operating load increases when the geothermal heat pump system 100 is used for cooling or heating, thereby bypassing the first bypass to the third heat exchanger 150. By allowing heat exchange between the groundwater introduced through the line 109 and the refrigerant introduced through the second bypass line 164 or the third bypass line 168, the performance and efficiency of the system may be improved. .

한편, 도면에는 상기 제1,2,3우회라인(109,164,168)이 한 개의 제3열교환기(150)로 우회하도록 구비되어 지중수와 냉매간에 열교환이 이루어지는 것으로 도시하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 제1우회라인이 길이 중간에 두 개의 라인으로 분기 되도록 구비되고, 제3열교환기가 분기 된 제1우회라인과 제2우회라인으로 이루어진 하나의 열교환기와 분기 된 제1우회라인과 제3우회라인으로 이루어진 또 다른 열교환기로 구비될 수도 있다.Meanwhile, although the first, second, and third bypass lines 109, 164, and 168 are provided to bypass one third heat exchanger 150, heat exchange is performed between the groundwater and the refrigerant, but the present invention is not limited thereto. 1 bypass line is provided so as to branch into two lines in the middle, one heat exchanger consisting of a first bypass line and a second bypass line branched third heat exchanger and a branched first bypass line and a third bypass line It may be provided with another heat exchanger.

이와 같이 제3열교환기가 두 개의 열교환기로 구비되는 경우 상기에서 설명한 것과 마찬가지로, 냉방시에는 제2우회라인이 통과하는 열교환기 측으로는 지중수 및 냉매가 순환되지 않도록 폐쇄하고, 제3우회라인이 통과하는 열교환기 측으로는 지중수 및 냉매가 우회하도록 하여 열교환이 일어나도록 한다.Thus, when the third heat exchanger is provided with two heat exchangers, as described above, during cooling, the ground water and the refrigerant are closed to the heat exchanger side through which the second bypass line passes, and the third bypass line passes. On the heat exchanger side, the groundwater and the refrigerant are bypassed to allow heat exchange.

반대로, 난방시에는 제3우회라인이 통과하는 열교환기 측으로는 지중수 및 냉매가 순환되지 않도록 폐쇄하고, 제2우회라인이 통과하는 열교환기 측으로는 지중수 및 냉매가 우회하도록 하여 열교환이 일어나도록 한다.On the contrary, during heating, the ground water and the refrigerant are closed to the heat exchanger side through which the third bypass line passes, and the ground water and the refrigerant bypass the side of the heat exchanger through the second bypass line so that heat exchange occurs. do.

또한, 제3열교환기가 두 개의 열교환기로 구비되는 경우, 지중수라인 상에 구비되는 제1우회라인이 각각 별도의 순환라인을 이루는 2개의 우회라인으로 구비 되어 한 개의 우회라인은 제2우회라인이 통과하는 열교환기 측으로 우회하도록 구비되고, 다른 한 개의 우회라인은 제3우회라인이 통과하는 열교환기 측으로 우회하도록 각각 구비될 수도 있다.In addition, when the third heat exchanger is provided with two heat exchangers, the first bypass line provided on the groundwater line is provided with two bypass lines, each of which constitutes a separate circulation line, and one bypass line has a second bypass line. It may be provided to bypass to the heat exchanger side passing, and another bypass line may be provided to bypass to the heat exchanger side through which the third bypass line passes.

이와 같이 제3열교환기가 두 개의 열교환기로 구비되는 경우, 지중수 및 냉매의 우회 및 차단은 각각의 라인상에 구비되는 별도의 밸브를 통해 제어된다.As such, when the third heat exchanger is provided with two heat exchangers, the bypass and blocking of the ground water and the refrigerant are controlled through separate valves provided on the respective lines.

한편, 본 발명의 지열 히트펌프 시스템(100)에 사용되는 각 구성요소들은 전기신호에 의해 상기 구성요소들을 제어하는 제어부(미도시)가 외부에 별도로 구비된다.On the other hand, each component used in the geothermal heat pump system 100 of the present invention is separately provided with a control unit (not shown) for controlling the components by an electrical signal.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템의 냉방시 개략도를 나타낸 것으로서, 화살표는 지중수(A)와 냉매(C)의 이동방향을 나타낸 것이며, 점선으로 표시한 제1,2,3우회라인(109,160,164)은 제1,2,3밸브(108,162,166)에 의해 지중수 및 냉매가 우회되지 않도록 폐쇄된 것을 나타낸다. 이는 지열 히트펌프 시스템의 운전시 운전부하가 발생하지 않는 경우에 제1,2,3밸브(108,162,166)의 제어를 통하여 제1,2,3우회라인(109,160,164)을 폐쇄하도록 함으로써 통상의 지열 히트펌프 시스템으로 사용할 수 있도록 하는 것이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the cooling time of the geothermal heat pump system according to an embodiment of the present invention, the arrow indicates the movement direction of the ground water (A) and the refrigerant (C), the first and second indicated by a dotted line The third bypass lines 109, 160 and 164 are closed by the first, second and third valves 108, 162 and 166 to prevent the groundwater and the refrigerant from being bypassed. This is a normal geothermal heat pump by closing the first, second and third bypass lines 109, 160 and 164 through the control of the first, second and third valves 108, 162 and 166 when no operation load occurs during operation of the geothermal heat pump system. To make it available to the system.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 지열 히트펌프 시스템(100)은 냉방시에 증발기 역할을 하는 제2열교환기(120)에서 외부로부터 연결된 관(122)을 따라 공급되는 물로부터 외부열을 흡수한 냉매(C)는 제3우회라인(168)이 제3밸브(!66)에 의해 폐쇄되어 냉매라인(160)을 통하여 4방밸브(145)로 바로 이송된 후 압축기(130)를 통하여 고온고압의 냉매로 전환된다.As shown in FIG. 2, the geothermal heat pump system 100 of the present invention receives external heat from water supplied along a pipe 122 connected from the outside in a second heat exchanger 120 serving as an evaporator during cooling. The absorbed refrigerant C is closed by the third bypass line 168 by the third valve (! 66) and is directly transferred to the four-way valve 145 through the refrigerant line 160 and then through the compressor 130. It is converted into a high temperature and high pressure refrigerant.

압축기(130)에서 냉매라인(160)을 통하여 다시 4방밸브(145)로 이송된 고온고압의 냉매(C)는 냉매라인(160)을 통하여 응축기 기능을 하는 제1열교환기(110)에 공급된다.The high temperature and high pressure refrigerant C transferred from the compressor 130 to the four-way valve 145 again through the refrigerant line 160 is supplied to the first heat exchanger 110 which functions as a condenser through the refrigerant line 160. do.

상기 제1열교환기(110)에 공급된 고온고압의 냉매(C)는 지중수라인(106)을 통하여 순환되는 지중수와의 열교환을 통해 열을 방출하고, 열을 방출한 냉매는 냉매라인(160)을 통하여 팽창밸브(140)로 이송된 후 저온저압 상태의 냉매로 전환되고, 상기 팽창밸브(140)를 거쳐 저온저압 상태로 전환된 냉매는 증발기 기능을 하는 제2열교환기(120)에 공급되어 외부열을 흡수하는 과정을 반복하게 된다.The high temperature and high pressure refrigerant C supplied to the first heat exchanger 110 releases heat through heat exchange with ground water circulated through the groundwater line 106, and the refrigerant that has released heat is a refrigerant line ( After being transferred to the expansion valve 140 through the 160, the refrigerant is converted into the low temperature low pressure state, and the refrigerant converted to the low temperature low pressure state through the expansion valve 140 is transferred to the second heat exchanger 120 functioning as an evaporator. It is supplied to repeat the process of absorbing external heat.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉방성능을 향상시킨 지열 히트펌프 시스템의 냉방시 개략도를 나타낸 것으로서, 화살표는 지중수(A1,A2)와 냉매(C1,C2)의 이동방향을 나타낸 것이며, 점선으로 표시한 제2우회라인(164)은 제2밸브(162)에 의해 냉매가 우회되지 않도록 폐쇄된 것을 나타낸다.3 is a schematic view showing the cooling time of the geothermal heat pump system with improved cooling performance according to an embodiment of the present invention, and arrows indicate the ground water (A1, A2) and the direction of movement of the refrigerant (C1, C2) The second bypass line 164, which is indicated by dotted lines, indicates that the refrigerant is closed by the second valve 162 so as not to be bypassed.

도 2와 같은 사이클로 가동되던 지열 히트펌프 시스템(100)에 냉방부하가 증가하게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이 제어부(미도시)에서 제1밸브(108)및 제3밸브(!66)의 제어를 통해 제1우회라인(109)과 제3우회라인(168)을 개방시켜 지중수 및 냉매가 제1우회라인(109) 및 제3우회라인(168)을 통하여 우회하도록 함으로서, 제3열교환기(150)에서 열교환이 일어나도록 한다.When the cooling load increases in the geothermal heat pump system 100 operated in the same cycle as in FIG. 2, the control unit (not shown) of the first valve 108 and the third valve (! Opening the first bypass line 109 and the third bypass line 168 through the control to allow the groundwater and the refrigerant to bypass the first bypass line 109 and the third bypass line 168, thereby causing a third heat exchange. Heat exchange occurs in the unit 150.

즉, 증발기 역할을 하는 제2열교환기(120)에서 외부열을 흡수한 저온저압의 냉매(C1)는 제3우회라인(168)을 통하여 제3열교환기(150)측으로 이송된다(C2). 이때, 응축기 역할을 하는 제1열교환기(110)에서 냉매에 의해 가열된 고온의 지중 수(A1)가 제1우회라인(109)을 통하여 제3열교환기(150)로 공급되어(A2) 제3우회라인(168)을 통하여 공급된 저온저압의 냉매(C2)와의 열교환을 통해 고온의 지중수(A2)는 냉매에 의해 온도가 떨어진 후 지중수라인(106)으로 회수되어 지중에 매설된 지중 열교환기로 이송된다. 마찬가지로 제3열교환기(150)에서 열교환이 일어난 저온저압의 냉매(C2)는 지중수(C2)와의 열교환에 의해 온도가 약간 올라간 후, 냉매라인(160)으로 회수되어 4방밸브(145)를 통하여 압축기로 이송된다.That is, the low temperature low pressure refrigerant C1 absorbing external heat in the second heat exchanger 120 serving as an evaporator is transferred to the third heat exchanger 150 side through the third bypass line 168 (C2). At this time, the high-temperature underground water A1 heated by the refrigerant in the first heat exchanger 110 serving as a condenser is supplied to the third heat exchanger 150 through the first bypass line 109 (A2) 3 through the heat exchange with the low-temperature low-pressure refrigerant (C2) supplied through the bypass line 168, the high-temperature underground water (A2) is recovered to the underground water line (106) after the temperature is dropped by the refrigerant underground buried underground Transferred to the heat exchanger. Similarly, after the temperature rises slightly by the heat exchange with the ground water C2, the low temperature low pressure refrigerant C2 having undergone heat exchange in the third heat exchanger 150 is recovered to the refrigerant line 160 to open the four-way valve 145. Is conveyed to the compressor.

이와 같이 제1열교환기(110)(응축기)에서 가열된 고온의 지중수를 제2열교환기(120)(증발기)에서 나온 저온저압의 냉매를 이용하여 과냉각을 시키게 되면 다른 특별한 에너지의 공급 없이 지중수의 온도를 낮춰 지중 열교환기(104) 측으로 이송시킴으로써 지중 열교환기(104)에서의 열교환 효율을 높일 수 있으며, 이로 인해 저용량의 지중 열교환기를 사용할 수 있는 효과를 얻게 된다.In this way, when the superheated ground water heated in the first heat exchanger 110 (condenser) is supercooled by using a low temperature low pressure refrigerant from the second heat exchanger 120 (evaporator), the ground is not supplied with other special energy. By lowering the temperature of the water to be transferred to the underground heat exchanger 104 side, the heat exchange efficiency in the underground heat exchanger 104 can be increased, thereby obtaining the effect of using a low capacity underground heat exchanger.

마찬가지로, 제2열교환기(120)(증발기)에서 나온 저온저압의 냉매가 제1열교환기(110)(응축기)에서 가열된 고온의 지중수를 이용하여 냉매의 온도를 일부 높여주게 되면 다른 특별한 에너지의 공급 없이 냉매의 온도를 높여 압축기(130) 측으로 이송시킴으로써 도 6에 도시된 바와 같이 압축기(130)에서의 압축 효율을 높일 수 있으며(G2), 결국 시스템의 COP를 상승시킬 수 있는 효과가 있게 된다.Similarly, when the low temperature low pressure refrigerant from the second heat exchanger 120 (evaporator) raises the temperature of the refrigerant by using a portion of the high temperature ground water heated in the first heat exchanger 110 (condenser), other special energy is obtained. By increasing the temperature of the refrigerant without the supply of the refrigerant to the compressor 130 side, as shown in FIG. 6, the compression efficiency of the compressor 130 can be increased (G2), and thus, the COP of the system can be increased. do.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템의 난방시 개략도를 나타낸 것으로서, 화살표는 지중수(A)와 냉매(B)의 이동방향을 나타낸 것이며, 점선으로 표시한 제1,2,3우회라인(109,160,164)은 제1,2,3밸브(108,162,166)에 의해 지중수 및 냉매가 우회되지 않도록 폐쇄된 것을 나타낸다. 이는 지열 히트펌프 시스템의 운전시 운전부하가 발생하지 않는 경우에 제1,2,3밸브(108,162,166)의 제어를 통하여 제1,2,3우회라인(109,160,164)을 폐쇄하도록 함으로써 통상의 지열 히트펌프 시스템으로 사용할 수 있도록 하는 것이다.4 is a schematic view of heating the geothermal heat pump system according to an embodiment of the present invention, the arrow indicates the movement direction of the ground water (A) and the refrigerant (B), the first and second indicated by a dotted line The third bypass lines 109, 160 and 164 are closed by the first, second and third valves 108, 162 and 166 to prevent the groundwater and the refrigerant from being bypassed. This is a normal geothermal heat pump by closing the first, second and third bypass lines 109, 160 and 164 through the control of the first, second and third valves 108, 162 and 166 when no operation load occurs during operation of the geothermal heat pump system. To make it available to the system.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 지열 히트펌프 시스템(100)은 난방시에 증발기 역할을 하는 제1열교환기(110)에서 지중수라인(106)을 따라 순환되는 지중수(A)로부터 지열을 흡수한 냉매(B)는 4방밸브(145)로 이송된 후 압축기(130)를 통하여 고온고압의 냉매로 전환된다.As shown in FIG. 4, the geothermal heat pump system 100 of the present invention is constructed from ground water A circulated along the groundwater line 106 in a first heat exchanger 110 that serves as an evaporator during heating. The refrigerant B having absorbed the geothermal heat is transferred to the four-way valve 145 and then converted into a high temperature and high pressure refrigerant through the compressor 130.

압축기(130)에서 냉매라인(160)을 통하여 다시 4방밸브(145)로 이송된 고온고압의 냉매(C)는 제3우회라인(168)이 제3밸브(166)에 의해 폐쇄되어 냉매라인(160)을 통하여 바로 응축기 기능을 하는 제2열교환기(120)에 공급된다.In the high temperature and high pressure refrigerant C transferred from the compressor 130 to the four-way valve 145 through the refrigerant line 160, the third bypass line 168 is closed by the third valve 166 so that the refrigerant line Directly through the 160 is supplied to the second heat exchanger 120 to function as a condenser.

상기 제2열교환기(120)에 공급된 고온고압의 냉매(B)는 외부로부터 연결된 관(122)을 통하여 순환되는 물과의 열교환을 통해 열을 방출하고, 열을 방출한 냉매(B)는 제2우회라인(164)이 제2밸브(162)에 의해 폐쇄되어 냉매라인(160)을 통하여 바로 팽창밸브(140)로 이송된 후 저온저압 상태의 냉매로 전환되고, 상기 팽창밸브(140)를 거쳐 저온저압 상태로 전환된 냉매는 증발기 기능을 하는 제1열교환기(110)에 공급되어 지중수(A)에 의해 공급되는 지열을 흡수하는 과정을 반복하게 된다.The high temperature and high pressure refrigerant B supplied to the second heat exchanger 120 releases heat through heat exchange with water circulated through the pipe 122 connected from the outside, and the refrigerant B that has released heat is The second bypass line 164 is closed by the second valve 162 and immediately transferred to the expansion valve 140 through the refrigerant line 160, and then converted into a refrigerant having a low temperature and low pressure, and the expansion valve 140 The refrigerant converted to the low temperature low pressure state is supplied to the first heat exchanger 110 functioning as an evaporator to repeat the process of absorbing the geothermal heat supplied by the ground water (A).

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 난방성능을 향상시킨 지열 히트펌프 시스템의 난방시 개략도를 나타낸 것으로서, 화살표는 지중수(A1,A2)와 냉매(B1,B2)의 이동방향을 나타낸 것이며, 점선으로 표시한 제3우회라인(168)은 제3밸브(!66)에 의해 냉매가 우회되지 않도록 폐쇄된 것을 나타낸다.5 is a schematic view of the heating of the geothermal heat pump system with improved heating performance according to an embodiment of the present invention, the arrow indicates the movement direction of the ground water (A1, A2) and the refrigerant (B1, B2) The third bypass line 168, which is indicated by a dotted line, indicates that the refrigerant is closed by bypassing the third valve! 66.

도 4와 같은 사이클로 가동되던 지열 히트펌프 시스템(100)에 난방부하가 증가하게 되면, 도 5에 도시된 바와 같이 제어부(미도시)에서 제1밸브(108) 및 제2밸브(162)의 제어를 통해 제1우회라인(109)과 제2우회라인(164)을 개방시켜 지중수 및 냉매가 제1우회라인(109) 및 제2우회라인(164)을 통하여 우회하도록 함으로써, 제3열교환기(150)에서 열교환이 일어나도록 한다.When the heating load is increased in the geothermal heat pump system 100 that was operated in the cycle as shown in FIG. 4, the control of the first valve 108 and the second valve 162 in the control unit (not shown) as shown in FIG. 5. By opening the first bypass line 109 and the second bypass line 164 through the groundwater and refrigerant to bypass through the first bypass line 109 and the second bypass line 164, the third heat exchanger Heat exchange occurs at 150.

즉, 증발기 역할을 하는 제1열교환기(110)에서 냉매에 의해 냉각된 저온의 지중수(A1)가 제1우회라인(109)을 통하여 제3열교환기(150)측으로 이송된다.(A2) 이때, 제2우회라인(164)을 통하여 공급된 저온고압의 냉매(B2)는 제1우회라인(109)을 통하여 공급되는 저온의 지중수(A2)에 의해 온도가 떨어진 후 냉매라인(160)으로 회수되어 팽창밸브(140)로 이송된다.That is, the low-temperature underground water A1 cooled by the refrigerant in the first heat exchanger 110 serving as the evaporator is transferred to the third heat exchanger 150 through the first bypass line 109. (A2) At this time, the low temperature high pressure refrigerant B2 supplied through the second bypass line 164 is cooled by the low-temperature ground water A2 supplied through the first bypass line 109, and then the refrigerant line 160. Recovered to and is transferred to the expansion valve 140.

이와 같이 제2열교환기(120)(응축기)에서 냉각된 저온의 냉매를 제1열교환기(110)(증발기)에서 나온 저온의 지중수를 이용하여 과냉각을 시키게 되면 다른 특별한 에너지의 공급 없이 냉매의 온도를 낮춰 팽창밸브(140) 측으로 이송시킴으로써 도 6에 도시된 바와 같이 과냉도를 증가(G1)시켜 난방성능을 향상시킬 수 있게 된다.As such, when the low-temperature refrigerant cooled in the second heat exchanger 120 (condenser) is supercooled using low-temperature ground water from the first heat exchanger 110 (evaporator), the refrigerant is supplied without any other special energy. By lowering the temperature to transfer to the expansion valve 140 side as shown in Figure 6 it is possible to increase the supercooling (G1) to improve the heating performance.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명을 이와 같은 특정 구조에 한정하는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가 진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명의 실시 예를 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 그러나 그와 같은 단순한 실시 예의 수정 또는 설계변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited to such specific structures. Those skilled in the art will be able to variously modify or change the embodiments of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. However, it will be apparent in advance that modifications or design variations of such a simple embodiment are all within the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템을 나타낸 개략도.1 is a schematic view showing a geothermal heat pump system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템의 냉방시 개략도.Figure 2 is a schematic diagram of the cooling of the geothermal heat pump system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉방성능을 향상시킨 지열 히트펌프 시스템의 냉방시 개략도.Figure 3 is a schematic view of the cooling time of the geothermal heat pump system with improved cooling performance according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템의 난방시 개략도.Figure 4 is a schematic diagram during heating of the geothermal heat pump system according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 난방성능을 향상시킨 지열 히트펌프 시스템의 난방시 개략도.5 is a schematic view of the heating of the geothermal heat pump system with improved heating performance according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템의 P-h선도.6 is a P-h diagram of a geothermal heat pump system according to an embodiment of the present invention.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명.-Explanation of symbols for the main parts of the drawings.

100 : 지열 히트펌프 시스템 102 : 펌프100: geothermal heat pump system 102: pump

104 : 지중 열교환기 106 : 지중수라인104: underground heat exchanger 106: underground water line

108 : 제1밸브 109 : 제1우회라인108: first valve 109: first bypass line

110 : 제1열교환기 120 : 제2열교환기110: first heat exchanger 120: second heat exchanger

122 : 물공급라인 130 : 압축기122: water supply line 130: compressor

140 : 팽창밸브 145 : 4방밸브140: expansion valve 145: 4-way valve

150 : 제3열교환기 160 : 냉매라인150: third heat exchanger 160: refrigerant line

162 : 제2밸브 164 : 제2우회라인162: second valve 164: second bypass line

166 : 제3밸브 168 : 제3우회라인166: third valve 168: third bypass line

Claims (7)

냉방 모드로 가동되는 지열 히트펌프 시스템에 있어서,In a geothermal heat pump system operated in a cooling mode, 펌프에 의해 공급되어 지중수라인을 따라 순환되는 지중수와 냉매라인을 따라 순환되는 냉매의 열교환이 일어나는 제1열교환기;A first heat exchanger in which heat exchange between the ground water supplied by the pump and circulated along the ground water line and the refrigerant circulated along the refrigerant line occurs; 상기 냉매라인을 따라 순환되는 냉매와 외부로부터 연결된 관을 따라 공급되는 물의 열교환이 일어나는 제2열교환기;A second heat exchanger in which heat exchange between the refrigerant circulated along the refrigerant line and the water supplied along the pipe connected from the outside occurs; 상기 제1열교환기 및 제2열교환기 사이에서 상기 냉매라인을 따라 순환되는 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축시키는 압축기;A compressor for compressing a low temperature low pressure refrigerant circulated along the refrigerant line between the first heat exchanger and the second heat exchanger into a high temperature high pressure refrigerant; 상기 제1열교환기 및 제2열교환기 사이에 구비되어 상기 냉매라인을 따라 순환되는 냉매를 저압으로 교축시키는 팽창밸브;An expansion valve provided between the first heat exchanger and the second heat exchanger to throttle the refrigerant circulated along the refrigerant line at low pressure; 상기 지중수라인과 연결되어 상기 제1열교환기에서 냉매와 열교환 된 지중수를 제3열교환기 측으로 우회시키는 제1우회라인; 및A first bypass line connected to the ground water line and bypassing the ground water heat exchanged with the refrigerant in the first heat exchanger to a third heat exchanger; And 상기 냉매라인과 연결되어 상기 제2열교환기에서 물과 열교환 된 냉매를 상기 제3열교환기 측으로 우회시키는 제3우회라인;을 포함하고,And a third bypass line connected to the refrigerant line to bypass the refrigerant exchanged with water in the second heat exchanger to the third heat exchanger. 상기 제2열교환기에서 물과 열교환된 냉매가 상기 제3우회라인을 따라 제3열교환기 측으로 우회하여 상기 제1우회라인을 따라 우회된 지중수를 과냉각시켜 열을 회수한 후 상기 압축기 측으로 유입되는 것을 특징으로 하는 지열 히트펌프 시스템.The refrigerant heat-exchanged with the water in the second heat exchanger bypasses the third heat exchanger side along the third bypass line to overcool the groundwater bypassed along the first bypass line to recover heat, and then flows into the compressor. Geothermal heat pump system, characterized in that. 난방모드로 가동되는 지열 히트펌프 시스템에 있어서,In a geothermal heat pump system operating in a heating mode, 펌프에 의해 공급되어 지중수라인을 따라 순환되는 지중수와 냉매라인을 따라 순환되는 냉매의 열교환이 일어나는 제1열교환기;A first heat exchanger in which heat exchange between the ground water supplied by the pump and circulated along the ground water line and the refrigerant circulated along the refrigerant line occurs; 상기 냉매라인을 따라 순환되는 냉매와 외부로부터 연결된 관을 따라 공급되는 물의 열교환이 일어나는 제2열교환기;A second heat exchanger in which heat exchange between the refrigerant circulated along the refrigerant line and the water supplied along the pipe connected from the outside occurs; 상기 제1열교환기 및 제2열교환기 사이에서 상기 냉매라인을 따라 순환되는 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축시키는 압축기;A compressor for compressing a low temperature low pressure refrigerant circulated along the refrigerant line between the first heat exchanger and the second heat exchanger into a high temperature high pressure refrigerant; 상기 제1열교환기 및 제2열교환기 사이에 구비되어 상기 냉매라인을 따라 순환되는 냉매를 저압으로 교축시키는 팽창밸브;An expansion valve provided between the first heat exchanger and the second heat exchanger to throttle the refrigerant circulated along the refrigerant line at low pressure; 상기 지중수라인과 연결되어 상기 제1열교환기에서 냉매와 열교환 된 지중수를 제3열교환기 측으로 우회시키는 제1우회라인; 및A first bypass line connected to the ground water line and bypassing the ground water heat exchanged with the refrigerant in the first heat exchanger to a third heat exchanger; And 상기 냉매라인과 연결되어 상기 제2열교환기에서 물과 열교환 된 냉매를 상기 제3열교환기 측으로 우회시키는 제2우회라인;을 포함하고,And a second bypass line connected to the refrigerant line to bypass the refrigerant exchanged with water in the second heat exchanger to the third heat exchanger. 상기 제2열교환기에서 물과 열교환된 냉매가 상기 제2우회라인을 따라 제3열교환기 측으로 우회하여 상기 제1우회라인을 따라 우회된 지중수에 의해 과냉각 된 후 상기 팽창밸브 측으로 유입되는 것을 특징으로 하는 지열 히트펌프 시스템.The refrigerant heat-exchanged with the water in the second heat exchanger is bypassed to the third heat exchanger side along the second bypass line and overcooled by the groundwater bypassed along the first bypass line to flow into the expansion valve side. Geothermal heat pump system. 삭제delete 삭제delete 제 2항에 있어서, 상기 제1우회라인 및 제2우회라인은 난방부하의 증가시 제1밸브 및 제2밸브에 의해 각각 개방되어 제1우회라인으로 우회되는 지중수와 제2우회라인을 통해 우회되는 냉매 간에 열교환이 일어나는 것을 특징으로 하는 지열 히트펌프 시스템.According to claim 2, wherein the first bypass line and the second bypass line through the groundwater and the second bypass line is opened by the first valve and the second valve, respectively, when the heating load increases to bypass the first bypass line Geothermal heat pump system, characterized in that heat exchange occurs between the bypassed refrigerant. 제 1항에 있어서, 상기 제1우회라인 및 제3우회라인은 냉방부하의 증가시 제1밸브 및 제3밸브에 의해 각각 개방되어 제1우회라인으로 우회되는 지중수와 제3우회라인을 통해 우회되는 냉매 간에 열교환이 일어나는 것을 특징으로 하는 지열 히트펌프 시스템.According to claim 1, wherein the first bypass line and the third bypass line through the ground water and the third bypass line is opened by the first valve and the third valve, respectively, when the cooling load increases to bypass the first bypass line Geothermal heat pump system, characterized in that heat exchange occurs between the bypassed refrigerant. 삭제delete
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