KR100953120B1 - 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리온실과 같이 하루에도 난방(야간)과 냉방(주간)을 교차 운전해야 되는 경우에 효율적인 시스템으로, 히트펌프의 1차측(열원) 에너지를 지중에 버리는 대신 축열기에 저장해 두었다가 냉난방이 바뀔 경우 축열기의 에너지를 부하측에 바로 연결하여 사용함으로서 히트펌프 운전에너지를 절감하는 발명에 관한 것이다. 즉, 냉방시(주간) 히트펌프의 열원측에 축열기를 연결하여 히트펌프 운전으로 축열기를 가온해 두었다가 난방시 직접 부하측에 연결하여 사용하고, 반대로 난방시는 히트펌프 운전으로 축열기에 냉수를 만들어 두었다가 냉방시 부하측에 연결하여 사용함으로써 히트펌프 가동시간을 줄일 수 있으므로 에너지를 절감할 수 있는 이점이 있고, 통상적인 부하측의 축열기(심야전기용 또는 피크부하 감소용)로도 사용할 수 있는 이점이 있다.
Figure R1020090075216
히트펌프, 축열기, 지열, 축방열제어유닛

Description

폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템{COOLING/HEATING SYSTEM USING GEOTHERMAL PROVIDING MULTIPURPOSE SYSTEM FOR STORING THE HEAT AVAILABLE RECOVERY WASTE HEAT}
본 발명은 폐열회수를 이용한 지열냉난방시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지열을 이용하여 냉난방에 필요한 열기 또는 냉기를 축열기 내에 저장하여 냉난방에 사용하는 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템에 관한 것이다.
일반적으로 히트펌프란 냉동사이클 장치를 통해 냉매를 순환시킴으로써 주변과 열교환을 하는 장치를 의미한다. 히트펌프는 폐열을 이용하는 냉난방장치에 주로 사용하는데 폐열을 이용하는 냉난방장치는 지중에 매설된 다수개의 지하수 순환관을 이용하여 열교환함으로써 냉난방을 실시한다.
즉, 지열을 이용한 냉난방장치는 지열교환을 위한 파이프로부터 열을 흡수하여 히트펌프의 증발기 열원으로 사용하고, 응축기를 이용하여 열을 생산함으로써 온수를 공급하거나 응축기의 배출열을 지열교환을 위한 파이프를 통해 배출하도록 구성되어 있다.
지열을 이용한 냉난방장치의 통상의 축열기는 부하용 축열기로서 부하측에 축열기를 연결하여 부하가 없을 때(심야전기 사용시는 야간에) 히트펌프를 가동하여 온수 또는 냉수를 저장해 두었다가 필요시 부하측에 공급하는 것이다.
그리고, 열원수(지열수) 축열기는 열원수를 지중에서 바로 축열기에 저장하였다가 일시적으로 냉방에 사용할 수 있고 축열기가 일정온도 이상되면 히트펌프를 가동하도록 구성된다.
또한, 부하용 축열기와 열원수 축열기를 동시에 사용할 수도 있다. 즉, 수축열기를 동시에 사용하는 것으로서, 각각의 축열기를 부하측과 열원측에 두어 사용하도록 구성된다.
그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 지열을 이용한 냉난방장치에서는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래의 지열을 이용한 냉난방장치는 부하용 축열기와 열원수 축열기가 각각 별개로 구성되어 설치비용이 증가하고 비효율적인 문제점이 있다.
그리고, 부하용 축열기와 열원수 축열기는 폐열이 서로 이동하도록 연결되지 않아 부하용 축열기 및 열원수 축열기의 여분의 열원이 사용되지 못하고 버려지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 축열기 하나로 부하측 축열기와 열원측 축열기를 겸할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 히트펌프 운전시 열원측으로 버리는 온수나 냉수를 축열하여 사용하도록 하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명의 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템은 지중열교환기; 상기 지중열교환기과 연결되는 히트펌프 유닛; 상기 지중열교환기 및 상기 히트펌프 유닛과 연결되는 축열기; 상기 축열기 및 상기 히트펌프 유닛과 연결되는 부하유닛; 상기 지중열교환기, 상기 히트펌프 유닛 및 상기 축열기로 유출입되는 순환수의 이동을 제어하는 제1 다방향밸브; 상기 히트펌프 유닛, 상기 부하유닛 및 상기 축열기로 유출입되는 순환수의 이동을 제어하는 제2 다방향밸브; 상기 축열기로 유입되거나 상기 축열기로부터 유출되는 순환수를 선택적으로 제어하는 축방열제어유닛;및 상기 지중열교환기, 상기 히트펌프 유닛, 상기 축열기, 상기 부하유닛, 상기 제1 다방향밸브 및 상기 제2 다방향밸브를 연결하고, 순환수를 순환시키는 순환펌프가 구비되는 순환관을 포함하고, 상기 제1 다방향 밸브는 상기 축열기로 순환수가 인입되는 상기 순환관에 구비되는 입구측 제1 다방향 밸브와, 상기 축열기로부터 순환수가 배출되는 상기 순환관에 구비되는 출구측 제1 다방향 밸브를 포함하고, 상기 제2 다방향 밸브는 상기 부하유닛으로 순환수가 인입되는 상기 순환관에 구비되는 입구측 제1 다방향 밸브와, 상기 부하유닛로부터 순환수가 배출되는 상기 순환관에 구비되는 출구측 제1 다방향 밸브를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 순환펌프는 상기 히트펌프와 상기 지중열교환기 또는 상기 히트펌프와 상기 축열기 사이에서 순환수를 순환시키는 제1 펌프; 상기 히트펌프와 상기 부하유닛 사이에서 순환수를 순환시키는 제2 펌프;및 상기 부하유닛과 상기 축열기 사이에서 순환수를 순환시키는 제3 펌프를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 다방향밸브는 운전모드에 따라 상기 지중열교환기와 상기 히트펌프 유닛을 연결시키거나, 상기 지중열교환기와 상기 축열기를 연결시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 다방향밸브는 운전모드에 따라 상기 히트펌프 유닛과 상기 부하유닛을 연결시키거나, 상기 부하유닛과 상기 축열기를 연결시키거나, 상기 히트펌프 유닛과 상기 축열기를 연결시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 축방열제어유닛은 상기 히트펌프와 상기 축열기 사이에서 유출입되는 순환수가 상기 축열기의 상부 통공 또는 하부 통공으로 유입되도록 내부 밸브를 제어하고, 상기 부하유닛과 상기 축열기 사이에서 유출입되는 순환수가 상기 축열기의 상부 통공 또는 하부 통공으로 유입되도록 내부 밸브를 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 순환관은 상기 입구측 제1 다방향 밸브와 상기 지중열교환기와 상 기 출구측 제1 다방향 밸브를 연결하는 제1 순환관; 상기 입구측 제1 다방향 밸브와 상기 축열기를 연결하는 제2 순환관; 상기 출구측 제1 다방향 밸브와 상기 축열기를 연결하는 제3 순환관; 상기 히트펌프와 상기 입구측 제2 다방향 밸브를 연결하는 제4 순환관; 상기 히트펌프와 상기 출구측 제2 다방향 밸브를 연결하는 제5 순환관; 상기 입구측 제2 다방향 밸브와 상기 축열기를 연결하는 제6 순환관; 상기 출구측 제2 다방향 밸브와 상기 축열기를 연결하는 제7 순환관;및 상기 입구측 제2 다방향 밸브와 상기 부하유닛과 상기 출구측 제2 다방향 밸브를 연결하는 제8 순환관을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 순환관은 상기 축방열제어유닛 내부에서 상기 제2 순환관과 상기 제6 순환관이 통합되어 형성되고, 상기 축열기의 상부 통공과 연결되는 제1 통합순환관; 상기 축방열제어유닛 내부에서 상기 제3 순환관과 상기 제7 순환관이 통합되어 형성되고, 상기 축열기의 하부 통공과 연결되는 제2 통합순환관;및 상기 제1 통합순환관과 상기 제2 통합순환관을 서로 연결하는 제9 순환관 및 제10 순환관을 포함하고, 상기 제9 순환관과 상기 제1 통합순환관이 접하는 지점과 상기 축열기의 상부 통공 사이에 상기 10 순환관의 일단이 접하고, 상기 10 순환관과 상기 제2 통합순환관이 접하는 지점과 상기 축열기의 하부 통공 사이에 상기 9 순환관의 일단이 접하는 것이 바람직하다.
본 발명의 축방열제어유닛은 상기 축방열제어유닛 내부의 상기 제6 순환관에 구비되는 제1 밸브; 상기 축방열제어유닛 내부의 상기 제2 순환관에 구비되는 제2 밸브; 상기 축방열제어유닛 내부의 상기 제3 순환관에 구비되는 제3 밸브; 상기 축 방열제어유닛 내부의 상기 제7 순환관에 구비되는 제4 밸브; 상기 제9 순환관이 상기 제1 통합순환관과 접하는 지점과 상기 10 순환관이 상기 제1 통합순환관과 접하는 지점 사이에 구비되는 제5 밸브; 상기 제9 순환관에 구비되는 제6 밸브; 상기 제10 순환관에 구비되는 제7 밸브;및 상기 제9 순환관이 상기 제2 통합순환관과 접하는 지점과 상기 10 순환관이 상기 제2 통합순환관과 접하는 지점 사이에 구비되는 제8 밸브를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 지중열교환기 또는 히트펌프 유닛을 이용하여 축열기에 축열 또는 축냉을 하거나 부하유닛에 냉난방을 실시하는 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 제어방법에 있어서, 상기 부하유닛에 냉방을 실시하는 냉방 운전모드; 상기 부하유닛에 난방을 실시하는 난방 운전모드; 상기 축열기에 축열을 실시하는 축열 운전모드;및 상기 축열기에 축냉을 실시하는 축냉 운전모드를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 냉방 운전모드는 상기 히트펌프 유닛을 이용하여 냉방을 실시하고 상기 축열기에 축열을 실시하는 히트펌프 냉방 - 축열기 축열모드; 상기 히트펌프 유닛을 이용하여 냉방을 실시하고 상기 지중열교환기를 이용하여 폐열을 실시하는 히트펌프 냉방 - 지중열교환기 폐열모드; 상기 축열기를 이용하여 냉방을 실시하는 히트펌프 미가동 - 축열기 방냉모드;및 상기 축열기 및 상기 히트펌프 유닛을 이용하여 냉방을 실시하는 히트펌프 냉방 - 축열기 방냉모드를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 히트펌프 냉방 - 축열기 축열모드는 상기 제1 다방향 밸브가 상기 히트펌프와 상기 축열기를 연결하고, 상기 제2 다방향 밸브가 상기 히트펌프와 상기 부하유닛을 연결하고, 상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 차폐하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 개방하는 것이 바람직하다.
본 발명의 히트펌프 냉방 - 지중열교환기 폐열모드는 상기 제1 다방향 밸브가 상기 히트펌프와 상기 지중열교환기를 연결하고, 상기 제2 다방향 밸브가 상기 히트펌프와 상기 부하유닛을 연결하고, 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 차폐하는 것이 바람직하다.
본 발명의 히트펌프 미가동 - 축열기 방냉모드는 상기 제1 다방향 밸브가 상기 부하유닛과 상기 축열기를 연결하고, 상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 차폐하는 것이 바람직하다.
본 발명의 히트펌프 냉방 - 축열기 방냉모드는 상기 제1 다방향 밸브가 상기 히트펌프와 상기 지중열교환기를 연결하고, 상기 제2 다방향 밸브가 상기 히트펌프와 상기 부하유닛을 연결하고 상기 부하유닛과 상기 축열기를 연결하고, 상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 차폐하는 것이 바람직하다.
본 발명의 난방모드는 상기 축열기를 이용하여 난방을 실시하는 히트펌프 미가동 - 축열기 방열모드; 상기 축열기 및 상기 히트펌프 유닛을 이용하여 난방을 실시하는 히트펌프 난방 - 축열기 방열모드; 상기 히트펌프 유닛을 이용하여 난방 을 실시하고 상기 축열기에 의해 축냉을 실시하는 히트펌프 난방 - 축열기 축냉모드;및 상기 히트펌프 유닛을 이용하여 난방을 실시하고 상기 지중열교환기에 의해 흡열을 실시하는 히트펌프 난방 - 지중열교환기 흡열모드를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 히트펌프 미가동 - 축열기 방열모드는 상기 제2 다방향 밸브가 상기 부하유닛과 상기 축열기를 연결하고, 상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 차폐하는 것이 바람직하다.
본 발명의 히트펌프 난방 - 축열기 방열모드는 상기 제1 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 지중열교환기를 연결하고, 상기 제2 다방향 밸브가 상기 부하유닛과 상기 히트펌프 유닛을 연결하고 상기 부하유닛과 상기 축열기를 연결하고, 상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 차폐하는 것이 바람직하다.
본 발명의 히트펌프 난방 - 축열기 축냉모드는 상기 제1 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 축열기를 연결하고, 상기 제2 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 부하유닛을 연결하고, 상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 차폐하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 개방하는 것이 바람직하다.
본 발명의 히트펌프 난방 - 지중열교환기 흡열모드는 상기 제1 다방향 밸브 가 상기 히트펌프 유닛과 상기 지중열교환기를 연결하고, 상기 제2 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 부하유닛을 연결하고, 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 차폐하는 것이 바람직하다.
본 발명의 축열 운전모드는 상기 제1 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 지중열교환기를 연결하고, 상기 제2 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 축열기를 연결하고, 상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 차폐하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 축냉 운전모드는 상기 제1 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 지중열교환기를 연결하고, 상기 제2 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 축열기를 연결하고, 상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 차폐하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명에 의한 폐열회수가 가능한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템에 의하면, 축열기 하나로 부하측 축열기와 열원측 축열기를 겸할 수 있도록 하여 냉방시(주간) 축열기를 가온해 두었다가 난방시 직접 부하측에 연결하여 사용하고, 반대로 난방시는 히트펌프 운전으로 축열기에 냉수를 만들어 두었다가 냉방시 부하측에 연결하여 사용함으로써 히트펌프 가동시간을 줄일 수 있으 므로 냉난방 효율이 상승하고, 히트펌프 운전시 열원측으로 버리는 온수나 냉수를 축열하여 다시 사용함으로써 에너지 효율을 높이고 냉난방 비용을 줄일 수 있어 경제적이며, 각각의 운전모드를 자동제어장치를 통해서 설정온도조건에 따라서 자동으로 변환되게 하여 운전이 편리한 이점이 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 폐열회수가 가능한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 11에는 본 발명에 의한 폐열회수가 가능한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 바람직한 실시예가 도시되어 있다.
유리온실이나 비닐온실의 원예시설인 경우 동절기에 야간은 난방부하가 매우 크지만 주간에는 오히려 온실 내부온도가 너무 올라가 외기를 이용 환기를 하거나 냉방을 해야 할 경우가 있다. 이런 온실이나 건물의 사용 조건을 고려하여 주간에 온실내부 과도한 온도 상승을 방지하기 위해서 냉방을 할 때 외부(지열인 경우에는 지중)에 방출하는 열을 별도로 저장하고 야간 난방시 이를 이용토록 하여 에너지효율을 극대화한다. 즉 주간에 냉방시 버리는 열을 저장해 두었다가 야간에 직접 사용할 수 있도록 하며 반대로 야간에 난방시 축냉된 냉수는 주간에 냉방에 직접 사용하는 것이다.
도 1에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 지열냉난방시스템은 순환펌프(11, 41, 60)에 의해 유체를 선택적으로 정방향 또는 역방향으로 순환시켜 지중의 열과 유체 사이의 열교환을 실시하는 지중열교환기(10)를 포함한다. 상기 순환펌프는 순환관(100)을 따라 흐르는 순환수를 순환시키기 위한 것으로서 제1 펌프(11), 제2 펌프(41) 및 제3 펌프(60)를 포함한다.
상기 지중열교환기(10)는 냉매의 응축 또는 증발을 이용하여 유체를 가열하거나 냉각시키는 히트펌프 유닛(20)과 연결된다. 상기 히트펌프 유닛(20)은 압축기(도시되지 않음) 및 팽창밸브(도시되지 않음) 등으로 구성된 것으로서 순환관(100)에 의해 냉매가 정방향 또는 역방향으로 이동하면서 응축, 팽창 및 증발 과정을 수행한다. 상기 순환관(100)은 제1 순환관(101), 제2 순환관(102), 제3 순환관(103), 제4 순환관(104), 제5 순환관(105), 제6 순환관(106), 제7 순환관(107), 제8 순환관(108), 제9 순환관(109), 제10 순환관(110), 제1 통합순환관(102, 106) 및 제2 통합순환관(103, 107)을 포함한다.
즉, 상기 히트펌프 유닛(20)은 내부의 열교환을 통한 방열작용에 의해 고압의 기체 냉매를 액체상태로 응축시키거나 내부의 열교환을 통한 흡열작용에 의해 저압의 액체 냉매를 기체상태로 증발시킬 수 있도록 구성된다.
상기 지중열교환기(10)와 히트펌프 유닛(20)은 순환관(100)에 의해 연결됨으로써 순환수가 지중열교환기(10)와 히트펌프 유닛(20) 사이를 순환한다. 상기 순환관(100)에는 상기 제1 펌프(11)가 구비되어 상기 지중열교환기(10)와 상기 히트펌프 유닛(20) 또는 상기 히트펌프 유닛(20)과 축열기(70) 사이에서 순환수가 흐르도록 한다.
그리고, 상기 지중열교환기(10)와 히트펌프 유닛(20)을 연결하는 순환관(100)에는 제1 다방향 밸브(30)가 구비된다.
상기 제1 다방향 밸브(30)는 입구측 제1 다방향 밸브(31)와 출구측 제1 다방 향 밸브(33)로 구성될 수 있다. 통상시에는 상기 입구측 제1 다방향 밸브(31)를 통해 유입되는 순환수가 상기 지중열교환기(10)를 통과한 후 출구측 제1 다방향 밸브(33)로 배출되지만, 순환시스템에 따라 반대로 순환수가 순환할 수도 있다.
상기 제1 다방향 밸브(30)는 상기 지중열교환기(10)와 상기 히트펌프 유닛(20) 뿐만 아니라 아래에서 설명할 축열기(70)와도 연결된다. 상기 제1 다방향 밸브(30)는 상기 제1 다방향 밸브(30)와 연결된 각 구성유닛으로 순환수가 선택적으로 순환하도록 자동 개폐될 수 있다.
상기 히트펌프 유닛(20)은 상기 순환관(100)에 의해 부하유닛(40)과 연결된다. 상기 부하유닛(40)은 상기 지중열교환기(10)와 연결된 상기 히트펌프유닛(20) 또는 상기 축열기(70)로부터 난방 또는 냉방을 위한 순환수를 공급받아 냉방 또는 난방작용을 한다.
상기 히트펌프 유닛(20)과 상기 부하유닛(40)이 연결된 순환관(100)에는 상기 히트펌프 유닛(20)과 상기 부하유닛(40) 사이에서 순환수를 순환시키기 위한 제2 펌프(41)가 연결될 수 있다. 그리고, 상기 히트펌프 유닛(20)과 상기 부하유닛(40)이 연결된 순환관(100)에는 제2 다방향 밸브(50)가 구비된다.
상기 제2 다방향 밸브(50)는 입구측 제2 다방향 밸브(51)와 출구측 제2 다방향 밸브(53)로 구성될 수 있다. 상기 입구측 제2 다방향 밸브(51)로 유입된 순환수는 상기 부하유닛(40)을 통과한 후, 상기 출구측 제2 다방향 밸브(53)로 배출된다.
상기 제2 다방향 밸브(50)는 상기 부하유닛(40)과, 상기 히트펌프 유닛(20)과, 상기 축열기(70)와 각각 연결된다. 그리고, 상기 부하유닛(40)과 상기 축열 기(70)를 연결하는 순환관(100)에는 제3 펌프(60)가 구비될 수 있다. 상기 제3 펌프(60)에 의해 상기 부하유닛(40)과 상기 축열기(70) 사이에서 순환수를 순환시킬 수 있다.
상기 부하유닛(40)과 상기 히트펌프 유닛(20)은 축열을 위한 축열기(70)와 연결된다. 상기 축열기(70)는 상기 지중열교환기(10) 또는 상기 부하유닛(40)으로부터 유입되는 열기 또는 냉기를 축열하여 저장하는 역할을 한다.
상기 축열기(70)에는 상기 축열기(70)의 상부에 형성되는 상부 통공(71)과 상기 축열기(70)의 하부에 형성되는 하부 통공(73)을 포함한다. 상기 상부 통공(71)과 상기 하부 통공(73)에는 순환관(100)이 각각 연결된다.
상기 지중열교환기(10), 상기 히트펌프(20) 및 상기 부하유닛(40)이 상기 축열기(70)와 연결되는 순환관(100)에는 축방열 제어유닛(80)이 구비된다. 상기 축방열 제어유닛(80)은 상기 지중열교환기(10), 상기 히트펌프(20) 및 상기 부하유닛(40)으로 흐르는 순환수를 제어하는 역할을 한다.
이하에서는 각 구성요소를 연결하는 순환관(100)과 상기 순환관(100)을 선택적으로 개폐시키는 밸브 및 상기 축방열 제어유닛(80)의 내부구성에 대해 구체적으로 설명한다.
상기 순환관(100)은 상기 입구측 제1 다방향 밸브(31) 및 상기 출구측 제1 다방향 밸브(33)와 연결되어 상기 지중열교환기(10)를 통과하는 제1 순환관(101)을 포함한다.
그리고, 상기 입구측 제1 다방향 밸브(31)는 제2 순환관(102)에 의해 상기 축방열 제어유닛(80)과 연결되고, 상기 출구측 제1 다방향 밸브(33)는 제3 순환관(103)에 의해 상기 축방열 제어유닛(80)과 연결된다. 또한, 상기 입구측 제1 다방향 밸브(31)와 출구측 제1 다방향 밸브(33)는 모두 히트펌프(20)와 연결된다.
상기 히트펌프(20)는 제4 순환관(104)에 의해 상기 입구측 제2 다방향밸브(51)와 연결되고, 제5 순환관(105)에 의해 상기 출구측 제2 다방향밸브(53)와 연결된다. 상기 제4 순환관(104)에는 상기에서 언급한 제2 펌프(41)가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 입구측 제2 다방향밸브(51)는 제6 순환관(106)에 의해 상기 축방열 제어유닛(80)과 연결되고, 상기 출구측 제2 다방향밸브(53)는 제7 순환관(107)에 의해 상기 축방열 제어유닛(80)과 연결된다. 상기 입구측 제2 다방향밸브(51)와 상기 출구측 제2 다방향밸브(53)에는 제8 순환관(108)이 연결되고, 상기 제8 순환관(108)은 상기 부하유닛(40)을 통과한다.
상기 축방열 제어유닛(80)에는 제2 순환관(102), 제3 순환관(103), 제6 순환관(106) 및 제7 순환관(107)이 각각 연결된다. 상기 제2 순환관(102)은 상기 축방열 제어유닛(80)의 내부에서 상기 제6 순환관(106)과 통합되어 상기 축열기(70)의 상부통공(71)과 연결된다. 그리고, 상기 제3 순환관(103)은 상기 제7 순환관(107)과 통합되어 상기 축열기(70)의 하부 통공(73)과 연결된다.
상기 축방열 제어유닛(80) 내부에서 상기 제2 순환관(102)과 상기 제6 순환관(106)이 통합된 제1 통합순환관(102, 106)과, 상기 제3 순환관(103)과 상기 제7 순환관(107)이 통합된 제2 통합순환관(103, 107) 사이에는 제9 순환관(109)과 제10 순환관(110)이 각각 연결된다.
상기 축방열 제어유닛(80) 내부에서 상기 축열기(70)의 상부 통공(71)에서 배출되는 순환수가 상기 입구측 제2 다방향밸브(51)로 유입되는 것을 선택적으로 개폐하는 제1 밸브(121)가 상기 제6 순환관(106)에 구비된다.
그리고, 상기 축방열 제어유닛(80) 내부에서 상기 축열기(70)의 상부 통공(71)에서 배출되는 순환수가 상기 입구측 제1 다방향밸브(31)로 유입되는 것을 선택적으로 개폐하는 제2 밸브(122)가 상기 제2 순환관(102)에 구비된다.
상기 축방열 제어유닛(80) 내부에서 상기 축열기(70)의 하부 통공(73)에서 배출되는 순환수가 상기 출구측 제1 다방향밸브(33)로 유입되는 것을 선택적으로 개폐하는 제3 밸브(123)가 상기 제6 순환관(106)에 구비된다.
그리고, 상기 축방열 제어유닛(80) 내부에서 상기 축열기(70)의 하부 통공(73)에서 배출되는 순환수가 상기 출구측 제2 다방향밸브(53)로 유입되는 것을 선택적으로 개폐하는 제4 밸브(124)가 상기 제7 순환관(107)에 구비된다.
상기 제1 통합순환관(102, 106)에서 상기 제2 순환관(또는 상기 제6 순환관(106))과 연결되는 지점과 상기 제10 순환관(110)이 연결되는 지점 사이에는 제5 밸브(125)가 구비된다.
그리고, 제9 순환관(109)에는 제6 밸브(126)가 구비되고, 제10 순환관(110)에는 제7 밸브(127)가 구비된다. 또한, 상기 제2 통합관(103, 107)에서 상기 제9 순환관(109)과 연결되는 지점과 상기 제10 연결관(110)과 연결되는 지점 사이에는 제8 밸브(108)가 구비된다.
이하에서는 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 폐열회수가 가능한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 작용을 상세하게 설명한다(V1 ~ V8 : 제1 밸브 내지 제8 밸브, C : Closed, O : Open, * : 개폐여부 상관없음).
(1) 운전모드 1 : 히트펌프 냉방운전 - 축열기 축열
(밸브 개폐 조건 : V1 = C, V2 = O, V3 = O, V4 = C, V5 = O, V6 = C, V7 = C, V8 = O)
주간 냉방시 히트펌프의 버리는 열을 축열기에 축열하여 차후 난방을 할 때 사용하기 위한 것이다. 히트펌프 유닛(20)은 부하유닛(40)에 냉수를 공급하고, 상기 부하유닛(40)으로부터 유입되는 온수는 상기 히트펌프 유닛(20)을 통과하여 축열기(70)로 유입되어 축열된다.
이때, 제1 펌프(11)는 상기 히트펌프 유닛(20)으로 유입된 온수를 상기 축열기(70)로 이동시키는데 사용되고, 제2 펌프(41)는 상기 히트펌프 유닛(20)과 상기 부하유닛(40) 사이의 냉수를 순환시키는데 사용된다.
보다 상세하게 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 히트펌프 유닛(20)에 의해 냉각된 냉수가 제4 순환관(104)을 통해 입구측 제2 다방향밸브(51)로 유입된다. 상기 제2 다방향밸브(50)로 유입된 냉수는 상기 부하유닛(40)을 통해 방냉된 후, 출구측 제2 다방향밸브(53) 및 제5 순환관(105)을 통해 상기 히트펌프 유 닛(20)으로 유입된다.
상기 히트펌프 유닛(20)으로 유입된 온수가 입구측 제1 다방향밸브(31)를 통해 축방열 제어유닛(80)으로 유입된다. 상기 축방열 제어유닛(80)으로 유입된 온수는 제2 순환관(102) 및 제1 통합순환관(102, 106)을 통해 축열기(70)의 상부 통공(71)으로 유입된다.
상기 상부 통공(71)을 통해 유입된 온수는 상기 축열기(70)에 축열을 한 후, 하부 통공(73)으로 배출되어 제2 통합순환관(103, 107) 및 제3 순환관(103)을 통해 출구측 제1 다방향밸브(33)로 유입되어 상기 히트펌프 유닛(20)으로 되돌아온다.
(2) 운전모드 2 : 히트펌프 냉방운전 - 지중관열교환기 폐열
(밸브 개폐 조건 : V1 = C, V2 = C, V3 = C, V4 = C, V5 = *, V6 = *, V7 = *, V8 = *)
운전모드 1에서 언급한 히트펌프 냉방운전 - 축열기 축열과정에 의해 상기 축열기(70)의 축열이 완료되었음에도 불구하고 상기 부하유닛(40)에 지속적인 냉방이 필요한 경우, 순환수를 상기 축열기(70)가 아닌 지중열교환기(10)를 이용하여 남은 폐열을 지중에 버리게 된다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 히트펌프 유닛(20)과 부하유닛(40) 사이의 순환수 흐름은 운전모드 1과 동일하고 상기 히트펌프 유닛(20)으로 유입된 온수가 상기 축열기(70)가 아닌 지중열교환기(10)로 유입된다.
즉, 상기 히트펌프 유닛(20)으로 유입된 온수가 입구측 제1 다방향 밸브(31)를 통해 지중열교환기(10)로 유입되어 열을 지중에 버리고 출구측 제1 다방향밸브(33)를 통해 상기 히트펌프 유닛(20)으로 다시 돌아온다.
(3) 운전모드 3 : 히트펌프 미가동 - 축열기 방열
(밸브 개폐 조건 : V1 = O, V2 = C, V3 = C, V4 = O, V5 = O, V6 = C, V7 = C, V8 = O)
주간 냉방으로 인해 축열기(70)에 축열이 충분히 이루어진 경우, 상기 축열기(70)에 축열된 온수를 이용하여 부하유닛(40)에 난방을 한다. 즉, 축열기의 온수를 부하유닛(40)에 직접 공급하여 난방을 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 히트펌프 유닛(20)은 가동하지 않고, 축열기(70)에 축열된 온수가 제1 통합순환관(102, 106) 및 제6 순환관(106)을 통해 입구측 제2 다방향밸브(51)로 유입되어 부하유닛(40)을 순환한 다음, 출구측 제2 다방향밸브(53)로 배출되어 제7 순환관(107) 및 제2 통합순환관(103, 107)을 통해 축열기(70)로 되돌아온다.
(4) 운전모드 4 : 히트펌프 난방운전 - 축열기 방열(동시난방운전)
(밸브 개폐 조건 : V1 = O, V2 = C, V3 = C, V4 = O, V5 = O, V6 = C, V7 = C, V8 = O)
축열기(70)에 축열된 온수를 이용하여 난방을 함에도 불구하고 추가적인 난방이 더 필요한 경우 히트펌프 유닛(20)을 추가로 가동하여 보충난방을 할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제2 다방향밸브(50)를 개방하여 부하유닛(40)과 히트펌프 유닛(20) 사이에 순환수가 흐르도록 하고, 상기 히트펌프 유닛(20)은 지중열교환기(10)에 의해 열을 얻는다.
(5) 운전모드 5 : 히트펌프 난방운전 - 축열기 축냉
(밸브 개폐 조건 : V1 = C, V2 = O, V3 = O, V4 = C, V5 = C, V6 = O, V7 = O, V8 = C)
축열기(70)에 저장된 열이 난방에 사용되어 온도가 일정수치 이하(대략 35℃ 내외)로 내려가면, 상기 축열기(70)의 직접 난방은 중지된다. 그리고, 히트펌프 유닛(20)은 상기 축열기(70)의 물을 열원으로 사용하여 난방을 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 히트펌프 유닛(20)은 상기 축열기(70)로부터 공급된 순환수를 이용하여 상기 부하유닛(40)에 난방을 한다. 이때, 상기 축열기(70)의 상부에 저장된 온수를 상부 통공(71)을 통해 배출시켜 제10 순환관(110), 제2 통합순환관(103, 107) 및 제3 순환관(103)을 통해 출구측 제1 다방향밸브(33)로 유입시킨다. 상기 출구측 제1 다방향밸브(33)를 통해 유입된 온수는 히트펌프(20)를 통해 상기 부하유닛(40)으로 공급된다.
그리고, 상기 부하유닛(40)을 통과한 순환수는 히트펌프 유닛(20)을 거쳐 입구측 제1 다방향밸브(31)에 의해 축열기(70)로 유입된다. 상기 입구측 제1 다방향밸브(31)를 통과한 순환수는 제2 순환관(102), 제1 통합순환관(102, 106) 및 제9 순환관(109)을 통해 축열기(70)의 하부 통공(73)으로 유입된다. 상기 축열기(70)는 축열기(70)로 유입된 순환수를 이용하여 축냉을 한다.
(6) 운전모드 6 : 히트펌프 난방운전 - 지중열교환기 흡열
(밸브 개폐 조건 : V1 = C, V2 = C, V3 = C, V4 = C, V5 = *, V6 = *, V7 = *, V8 = *)
축열기(70)에 저장된 축열을 이용하여 충분한 난방이 이루어져 축열기 순환수의 온도가 일정수치 이하(통상 7℃ 정도)로 내려가면, 지중열교환기(10)를 열원으로 하여 난방을 한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 히트펌프 유닛(20)과 부하유닛(40) 사이의 순환수 흐름은 운전모드 5와 동일하고, 히트펌프 유닛(20)과 지중열교환기(10) 사이의 순환수 흐름은 운전모드 4와 동일하다.
(7) 운전모드 7 : 히트펌프 미가동 - 축열기 방냉
(밸브 개폐 조건 : V1 = O, V2 = C, V3 = C, V4 = O, V5 = C, V6 = O, V7 = O, V8 = C)
운전모드 5에 의해 상기 축열기(70)에 충분한 축냉이 이루어지면, 히트펌프 유닛(20)을 가동하지 않고 상기 축열기(70)에 축냉된 순환수만으로 냉방을 실시한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 운전모드 7은 축열기(70)만을 이용하여 난방을 하는 운전모드 3과 거의 유사하나 축방열제어유닛(80) 내부의 연결상태가 상이하다. 즉, 냉방을 위한 순환수는 상기 축열기(70)의 하부 통공(73)을 통해 배출되어야 하므로 상기 하부 통공(73)을 통해 배출된 순환수가 제9 순환관(9), 제1 통합순환관(102, 106) 및 제6 순환관(106)을 통해 부하유닛(40)으로 공급된다.
반대로, 부하유닛(40)을 통과한 순환수는 제7 순환관(107), 제2 통합순환관(103, 107) 및 제10 순환관(110)을 통해 상부 통공(71)으로 유입된다.
(8) 운전모드 8 : 히트펌프 냉방운전 - 축열기 방냉(동시운전)
(밸브 개폐 조건 : V1 = O, V2 = C, V3 = C, V4 = O, V5 = C, V6 = O, V7 = O, V8 = C)
운전모드 7에 의해 냉방을 함에도 불구하고 추가적인 냉방이 필요한 경우, 지중열교환기(10)를 냉원으로 이용하여 추가적인 냉방을 실시할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 부하유닛(40)과 축열기(70)의 연결관계는 운전모드 7과 동일하고, 지중열교환기(10)와 히트펌프 유닛(20)과 부하유닛(40)의 연결관계는 운전모드 6과 같다.
(9) 운전모드 9 : 히트펌프에 의한 축열기 축열운전
(밸브 개폐 조건 : V1 = O, V2 = C, V3 = C, V4 = O, V5 = O, V6 = C, V7 = C, V8 = O)
부하유닛(40)의 가동이 필요하지 않은 경우, 지중열교환기(10)를 열원으로 사용하여 축열기(70)에 축열을 할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 지중열교환기(10)에 의해 가열된 온수를 히트펌프(20)를 통해 입구측 제2 다방향밸브(51)로 유입시킨 후, 제6 순환관(106), 제1 통합순환관(102, 106)을 통해 축열기(70)의 상부 통공(71)으로 유입시킨다.
상기 축열기(70)에 유입되어 축열된 순환수는 하부 통공(73)으로 배출되어 제2 통합순환관(103, 107) 및 제7 순환관(107)을 통해 출구측 제2 다방향밸브(53)로 유입되어 상기 히트펌프 유닛(10)으로 되돌아온다.
(10) 운전모드 10 : 히트펌프에 의한 축열기 축냉운전
(밸브 개폐 조건 : V1 = O, V2 = C, V3 = C, V4 = O, V5 = C, V6 = O, V7 = O, V8 = C)
부하유닛(40)의 가동이 필요하지 않은 경우, 지중열교환기(10)를 냉원으로 사용하여 축열기(70)에 축냉을 할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 각 구성요소의 연결관계는 운전모드 9와 거의 유 사하나, 지중열교환기(10)에 의해 축냉된 순환수는 축열기(70)의 하부통공(73)으로 유입되고 축열기(70)의 상부통공(71)을 통해 배출된 순환수가 다시 히트펌프 유닛(20)으로 되돌아오는 점이 상이하다.
상기와 같은 운전모드에 따른 밸브의 제어 사항은 아래의 표 1과 같다.
Figure 112009049771225-pat00001
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 폐열회수가 가능한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템에 의하면 다음과 같은 이점이 있다.
축열기 하나로 부하측 축열기와 열원측 축열기를 겸할 수 있도록 하여 냉방시(주간) 축열기를 가온해 두었다가 난방시 직접 부하측에 연결하여 사용하고, 반대로 난방시는 히트펌프 운전으로 축열기에 냉수를 만들어 두었다가 냉방시 부하측에 연결하여 사용함으로써 히트펌프 가동시간을 줄일 수 있으므로 냉난방 효율이 상승하는 이점이 있다.
그리고, 히트펌프 운전시 열원측으로 버리는 온수나 냉수를 축열하여 다시 사용함으로써 에너지 효율을 높이고 냉난방 비용을 줄일 수 있어 경제적인 이점이 있다.
또한, 각각의 운전모드를 자동제어장치를 통해서 설정온도조건에 따라서 자동으로 변환되게 하여 운전이 편리한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 바람직한 실시예를 보인 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템의 축방열제어유닛을 확대하여 보인 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템의 히트펌프 냉방운전 - 축열기 축열모드를 보인 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템의 히트펌프 냉방운전 - 지중열교환기 폐열모드를 보인 구성도.
도 5는 본 발명에 의한 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템의 히트펌프 미가동 - 축열기 방열모드를 보인 구성도.
도 6은 본 발명에 의한 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템의 히트펌프 난방운전 - 축열기 방열모드를 보인 구성도.
도 7은 본 발명에 의한 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템의 히트펌프 난방운전 - 축열기 축냉모드를 보인 구성도.
도 8은 본 발명에 의한 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템의 히트펌프 난방운전 - 지중열교환기 흡열모드를 보인 구성도.
도 9는 본 발명에 의한 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템의 히트펌프 미가동 - 축열기 방냉모드를 보인 구성도.
도 10은 본 발명에 의한 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템의 히트펌프 냉방운전 - 축열기 방냉모드를 보인 구성도.
도 11은 본 발명에 의한 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템의 히트펌프에 의한 축열기 축열운전모드를 보인 구성도.
도 12는 본 발명에 의한 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템의 히트펌프에 의한 축열기 축냉운전모드를 보인 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 설명 *
10 : 지중열교환기 20 : 히트펌프 유닛
30 : 제1 다방향 밸브 40 : 부하유닛
50 : 제2 다방향 밸브 70 : 축열기
80 : 축방열제어유닛 101 ~ 110 : 제1 순환관 내지 제10 순환관
121 ~ 128 : 제1 밸브 내지 제8 밸브

Claims (21)

  1. 지중열교환기;
    상기 지중열교환기와 연결되는 히트펌프 유닛;
    상기 지중열교환기 및 상기 히트펌프 유닛과 연결되는 축열기;
    상기 축열기 및 상기 히트펌프 유닛과 연결되는 부하유닛;
    상기 지중열교환기, 상기 히트펌프 유닛 및 상기 축열기로 유출입되는 순환수의 이동을 제어하는 제1 다방향밸브;
    상기 히트펌프 유닛, 상기 부하유닛 및 상기 축열기로 유출입되는 순환수의 이동을 제어하는 제2 다방향밸브;
    상기 축열기로 유입되거나 상기 축열기로부터 유출되는 순환수를 선택적으로 제어하는 축방열제어유닛;및
    상기 지중열교환기, 상기 히트펌프 유닛, 상기 축열기, 상기 부하유닛, 상기 제1 다방향밸브 및 상기 제2 다방향밸브를 연결하여 순환수통로를 형성하고, 순환수를 순환시키는 순환펌프가 구비되는 순환관을 포함하고,
    상기 제1 다방향 밸브는 상기 축열기로 순환수가 인입되는 상기 순환관에 구비되는 입구측 제1 다방향 밸브와, 상기 축열기로부터 순환수가 배출되는 상기 순환관에 구비되는 출구측 제1 다방향 밸브를 포함하고,
    상기 제2 다방향 밸브는 상기 부하유닛으로 순환수가 인입되는 상기 순환관에 구비되는 입구측 제2 다방향 밸브와, 상기 부하유닛로부터 순환수가 배출되는 상기 순환관에 구비되는 출구측 제2 다방향 밸브를 포함하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 순환펌프는
    상기 히트펌프 유닛과 상기 지중열교환기 또는 상기 히트펌프 유닛과 상기 축열기 사이에서 순환수를 순환시키는 제1 펌프;
    상기 히트펌프 유닛과 상기 부하유닛 사이에서 순환수를 순환시키는 제2 펌프;및
    상기 부하유닛과 상기 축열기 사이에서 순환수를 순환시키는 제3 펌프를 포함하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 다방향밸브는
    운전모드에 따라 상기 지중열교환기와 상기 히트펌프 유닛을 연결시키거나, 상기 지중열교환기와 상기 축열기를 연결시키는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 다방향밸브는
    운전모드에 따라 상기 히트펌프 유닛과 상기 부하유닛을 연결시키거나, 상기 부하유닛과 상기 축열기를 연결시키거나, 상기 히트펌프 유닛과 상기 축열기를 연결시키는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축방열제어유닛은
    상기 히트펌프 유닛과 상기 축열기 사이에서 유출입되는 순환수가 상기 축열기의 상부 통공 또는 하부 통공으로 유입되도록 내부 밸브를 제어하고,
    상기 부하유닛과 상기 축열기 사이에서 유출입되는 순환수가 상기 축열기의 상부 통공 또는 하부 통공으로 유입되도록 내부 밸브를 제어하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 순환관은
    상기 입구측 제1 다방향 밸브와 상기 지중열교환기와 상기 출구측 제1 다방향 밸브를 연결하는 제1 순환관;
    상기 입구측 제1 다방향 밸브와 상기 축열기를 연결하는 제2 순환관;
    상기 출구측 제1 다방향 밸브와 상기 축열기를 연결하는 제3 순환관;
    상기 히트펌프 유닛과 상기 입구측 제2 다방향 밸브를 연결하는 제4 순환관;
    상기 히트펌프 유닛과 상기 출구측 제2 다방향 밸브를 연결하는 제5 순환관;
    상기 입구측 제2 다방향 밸브와 상기 축열기를 연결하는 제6 순환관;
    상기 출구측 제2 다방향 밸브와 상기 축열기를 연결하는 제7 순환관;및
    상기 입구측 제2 다방향 밸브와 상기 부하유닛과 상기 출구측 제2 다방향 밸브를 연결하는 제8 순환관을 포함하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 순환관은
    상기 축방열제어유닛 내부에서 상기 제2 순환관과 상기 제6 순환관이 통합되어 형성되고, 상기 축열기의 상부 통공과 연결되는 제1 통합순환관;
    상기 축방열제어유닛 내부에서 상기 제3 순환관과 상기 제7 순환관이 통합되어 형성되고, 상기 축열기의 하부 통공과 연결되는 제2 통합순환관;및
    상기 제1 통합순환관과 상기 제2 통합순환관을 서로 연결하는 제9 순환관 및 제10 순환관을 포함하고,
    상기 제9 순환관과 상기 제1 통합순환관이 접하는 지점과 상기 축열기의 상부 통공 사이에 상기 10 순환관의 일단이 접하고,
    상기 10 순환관과 상기 제2 통합순환관이 접하는 지점과 상기 축열기의 하부 통공 사이에 상기 9 순환관의 일단이 접하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 축방열제어유닛은
    상기 축방열제어유닛 내부의 상기 제6 순환관에 구비되는 제1 밸브;
    상기 축방열제어유닛 내부의 상기 제2 순환관에 구비되는 제2 밸브;
    상기 축방열제어유닛 내부의 상기 제3 순환관에 구비되는 제3 밸브;
    상기 축방열제어유닛 내부의 상기 제7 순환관에 구비되는 제4 밸브;
    상기 제9 순환관이 상기 제1 통합순환관과 접하는 지점과 상기 10 순환관이 상기 제1 통합순환관과 접하는 지점 사이에 구비되는 제5 밸브;
    상기 제9 순환관에 구비되는 제6 밸브;
    상기 제10 순환관에 구비되는 제7 밸브;및
    상기 제9 순환관이 상기 제2 통합순환관과 접하는 지점과 상기 10 순환관이 상기 제2 통합순환관과 접하는 지점 사이에 구비되는 제8 밸브를 포함하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템.
  9. 지중열교환기 또는 히트펌프 유닛을 이용하여 축열기에 축열 또는 축냉을 하거나 부하유닛에 냉난방을 실시하는, 제8항에 의한 폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 제어방법에 있어서,
    상기 부하유닛에 냉방을 실시하는 냉방 운전모드;
    상기 부하유닛에 난방을 실시하는 난방 운전모드;
    상기 축열기에 축열을 실시하는 축열 운전모드;및
    상기 축열기에 축냉을 실시하는 축냉 운전모드를 포함하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 냉방 운전모드는
    상기 히트펌프 유닛을 이용하여 냉방을 실시하고 상기 축열기에 축열을 실시하는 히트펌프 냉방 - 축열기 축열모드;
    상기 히트펌프 유닛을 이용하여 냉방을 실시하고 상기 지중열교환기를 이용하여 폐열을 실시하는 히트펌프 냉방 - 지중열교환기 폐열모드;
    상기 축열기를 이용하여 냉방을 실시하는 히트펌프 미가동 - 축열기 방냉모 드;및
    상기 축열기 및 상기 히트펌프 유닛을 이용하여 냉방을 실시하는 히트펌프 냉방 - 축열기 방냉모드를 포함하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 히트펌프 냉방 - 축열기 축열모드는
    상기 제1 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 축열기를 연결하고,
    상기 제2 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 부하유닛을 연결하고,
    상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 차폐하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 개방하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 제어방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 히트펌프 냉방 - 지중열교환기 폐열모드는
    상기 제1 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 지중열교환기를 연결하고,
    상기 제2 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 부하유닛을 연결하고,
    상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 차폐하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 제어방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 히트펌프 미가동 - 축열기 방냉모드는
    상기 제1 다방향 밸브가 상기 부하유닛과 상기 축열기를 연결하고,
    상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 차폐하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 제어방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 히트펌프 냉방 - 축열기 방냉모드는
    상기 제1 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 지중열교환기를 연결하고,
    상기 제2 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 부하유닛을 연결하고 상기 부하유닛과 상기 축열기를 연결하고,
    상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 차폐하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 제어방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 난방 운전모드는
    상기 축열기를 이용하여 난방을 실시하는 히트펌프 미가동 - 축열기 방열모드;
    상기 축열기 및 상기 히트펌프 유닛을 이용하여 난방을 실시하는 히트펌프 난방 - 축열기 방열모드;
    상기 히트펌프 유닛을 이용하여 난방을 실시하고 상기 축열기에 의해 축냉을 실시하는 히트펌프 난방 - 축열기 축냉모드;및
    상기 히트펌프 유닛을 이용하여 난방을 실시하고 상기 지중열교환기에 의해 흡열을 실시하는 히트펌프 난방 - 지중열교환기 흡열모드를 포함하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 제어방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 히트펌프 미가동 - 축열기 방열모드는
    상기 제2 다방향 밸브가 상기 부하유닛과 상기 축열기를 연결하고,
    상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 차폐하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 제어방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 히트펌프 난방 - 축열기 방열모드는
    상기 제1 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 지중열교환기를 연결하고,
    상기 제2 다방향 밸브가 상기 부하유닛과 상기 히트펌프 유닛을 연결하고 상기 부하유닛과 상기 축열기를 연결하고,
    상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 차폐하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 제어방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 히트펌프 난방 - 축열기 축냉모드는
    상기 제1 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 축열기를 연결하고,
    상기 제2 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 부하유닛을 연결하고,
    상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 차폐하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 개방하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 제어방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 히트펌프 난방 - 지중열교환기 흡열모드는
    상기 제1 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 지중열교환기를 연결하고,
    상기 제2 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 부하유닛을 연결하고,
    상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 차폐하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 제어방법.
  20. 제9항에 있어서,
    상기 축열 운전모드는
    상기 제1 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 지중열교환기를 연결하고,
    상기 제2 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 축열기를 연결하고,
    상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 차폐하는
    폐열회수를 이용한 다목적 축열시스템을 갖춘 지열냉난방시스템의 제어방법.
  21. 제9항에 있어서,
    상기 축냉 운전모드는
    상기 제1 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 지중열교환기를 연결하고,
    상기 제2 다방향 밸브가 상기 히트펌프 유닛과 상기 축열기를 연결하고,
    상기 제1 밸브, 상기 제4 밸브, 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브, 상기 제5 밸브 및 상기 제8 밸브를 차폐하는
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