KR101029571B1 - Air handling unkt system of lowering the energy consumption using ground source heat pump and heat recovery coil - Google Patents

Air handling unkt system of lowering the energy consumption using ground source heat pump and heat recovery coil Download PDF

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Abstract

본 발명은 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기에 관한 것이다.The present invention relates to an energy saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat.

이를 위하여, 본 발명은 외기흡입구를 갖는 외기룸 일측으로 급기배출구를 갖는 급기룸이 급기격벽으로 구획되어지며, 상기 외기룸의 타측으로 배기배출구를 갖는 배기룸과 환기흡입구를 갖는 환기룸이 환기격벽으로 구획되어지고, 상기 외기룸의 급기격벽 측으로 냉온발생부에 연결된 냉,온열교환부가 결합되어지고, 상기 외기흡입구와 배기배출구에 각각 지열교환부에 연결된 외기열교환부와 배기열교환부가 결합되어지도록 구성된 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기에 있어서, 상기 지열교환부는 시추공에 삽입된 열교환파이프 내부로 삽입된 집열튜브가 상부로 인출되어지게 마개로 고정되어지고, 상기 마개를 관통하여 인출된 집열튜브의 일측이 지열순환펌프의 토출측에 연결되어지며, 상기 집열튜브의 타측에 제1전환밸브가 연결되어지고, 상기 제1전환밸브에 외기열교환부의 유입측이 연결되어지며, 상기 외기열교환부의 배출측이 제2전환밸브를 경유하여 상기 제1전환밸브에 연결되어지고, 상기 제2전환밸브와 제1전환밸브 사이에 지열순환펌프의 유입측으로 연결된 응축튜브가 연결되어짐을 특징으로 한다.To this end, in the present invention, an air supply room having an air supply outlet is partitioned into an air supply partition wall to one side of the outdoor air room having an external air intake, and an exhaust room having an exhaust outlet to the other side of the external air room and a ventilation room having a ventilation intake vent are provided. It is partitioned by the air, the cold and hot heat exchanger connected to the cold temperature generating unit is coupled to the air supply partition side of the air chamber, and the outdoor air intake and exhaust heat exchanger connected to the geothermal heat exchanger respectively coupled to the outside air intake and exhaust outlet In the energy-saving heat pump air conditioner using geothermal heat and waste heat, the geothermal heat exchanger is fixed with a stopper so that the collecting tube inserted into the heat exchange pipe inserted into the borehole is drawn out to the top and collected through the stopper. One side of the tube is connected to the discharge side of the geothermal circulation pump, the first electric field on the other side of the collecting tube A ring valve is connected, and an inflow side of the outside air heat exchange part is connected to the first switching valve, and a discharge side of the outside air heat exchange part is connected to the first switching valve via a second switching valve, and the second A condensation tube connected to the inlet side of the geothermal circulation pump is connected between the switching valve and the first switching valve.

외기, 급기, 배기, 환기, 냉온발생부, 냉,온열교환부, 지열교환부,응축튜브  Outside air, air supply, exhaust, ventilation, cold and hot generating part, cold and hot heat exchange part, geothermal heat exchange part, condensation tube

Description

지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기{Air handling unkt system of lowering the energy consumption using ground source heat pump and heat recovery coil}Energy-saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat {air handling unkt system of lowering the energy consumption using ground source heat pump and heat recovery coil}

본 발명은 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기에 관한 것으로서, 특히 상업용 건물의 내부 공간이 외부 공기 도입과 실내 공기 배출인 환기를 통해 항상 쾌적한 공간이 제공되어지도록 하는 과정에서 발생되는 냉난방 부하를 줄여 에너지를 절감할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an energy-saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat, and in particular, the heating and cooling load generated in the process of ensuring that the interior space of a commercial building is always provided with a comfortable space through the introduction of external air and ventilation of indoor air discharge. To save energy.

일반적으로 실내 더운 공기를 흡입하여 저온 냉매로 열교환한 후 이를 실외로 토출하는 반복작용에 의해 실내를 냉방시키거나 또는 반대작용에 의해 실내를 난방시키는 것을 공기조화라 한다.Generally, cooling the room by a repetitive action of sucking indoor hot air and exchanging heat with a low temperature refrigerant and then discharging it to the outside is called air conditioning.

공기조화는 휘발성 액체상태의 냉매가 실내 공기와 접하고 있는 증발기 코일을 통과하는 과정에서 냉매가 증발하면서 공기 중의 열을 빼앗고, 차가워진 공기가 포화점에 도달하면 수분은 증발기 코일에 붙어 있는 핀에 응축됨과 동시에 응축된 물은 핀에서 떨어져 밖으로 배출되어지게 되고, 차갑고 건조한 공기가 송풍기에 의해 실내로 들어가 냉방을 하게 된다.Air conditioning takes the heat from the air as the refrigerant evaporates as it passes through the evaporator coil, which is in contact with the room air, and when the cool air reaches its saturation point, moisture condenses on the fins attached to the evaporator coil. At the same time, the condensed water is discharged out of the fins, and cold and dry air is introduced into the room by the blower for cooling.

이때 증발된 냉매는 압축기로 들어가서 외부 공기와 접하고 있는 응축 코일을 통해 압축되어 액체상태로 다시 응축되는 과정에서 흡수한 열이 방출되어지고,방출시 더워진 공기는 밖으로 배출되어지고, 액체는 냉각작용을 계속하기 위해 증발기 코일로 다시 순환하는 과정을 반복하게 된다.At this time, the evaporated refrigerant enters the compressor and is compressed through the condensation coil in contact with the outside air, and the absorbed heat is released during the process of condensing back into the liquid state. In order to continue, the process of circulating back to the evaporator coil is repeated.

한편, 공기조화기 중 일부에는 복수개의 코일이 구비되어 있어 겨울에 반대 작용 즉, 내부코일이 냉매를 응축하여 실내를 난방하게 되는 열 펌프(heat pump)가 제안되어지고 있다.On the other hand, some of the air conditioner is provided with a plurality of coils have been proposed in the winter, that is, a heat pump (heat pump) to heat the interior to condense the refrigerant by the internal coil has been proposed.

이러한 냉,난방 기능을 갖는 공기조화기가 건물에 설치되었을 경우, 실내 공기질을 개선하기 위한 방안으로 주기적으로 일정한 공기량이 외부에서 도입됨과 동시에 도입되는 공기량만큼 실내에서 배출되는 환기 과정에서 에너지 손실이 발생됨과 동시에 냉,난방에 부하가 발생되는 문제점이 있었다.When the air conditioner having the cooling and heating functions is installed in the building, energy loss is generated in the ventilation process that is discharged from the room at the same time as the amount of air introduced at the same time as the amount of air is periodically introduced to improve the indoor air quality. At the same time, there was a problem that the load occurs in cooling and heating.

하절기 냉방의 경우, 실내 온도 보다 외기 온도가 높음에 따라 환기 과정에서 온도가 낮은 실내 공기가 외부로 배출됨과 동시에 온도가 높은 외기가 실내로 들어옴으로써, 실내 온도를 더 낮추기 위해 공기조화기의 계속적인 가동이 필요하게 되고, 동절기 난방의 경우, 실내 온도 보다 실외 온도가 더 낮음으로써, 외기가 실내로 들어옴과 동시에 온도를 높이기 위하여 냉방시와 동일하게 공기조화기의 계속적인 가동이 소요됨에 따라 냉,난방에 부하가 발생하게 되고, 이로 인해 공기조화기를 구동시키는데 필요 이상의 에너지가 소비되어 많은 비용이 추가적으로 지출 되는 또 다른 문제점이 있었다.In the case of summer cooling, as the outside temperature is higher than the room temperature, the indoor air having a lower temperature is discharged to the outside during the ventilation process and the outdoor air having a high temperature enters the room, and thus the air conditioner is continuously In the case of winter heating, the outdoor temperature is lower than the room temperature, so that the air conditioner is continuously operated in the same manner as the air conditioner in order to increase the temperature at the same time as the outdoor air enters the room. There is a load on the heating, which caused another problem that the additional cost is consumed more energy than necessary to drive the air conditioner.

본 발명은 상업용 건물의 내부 공간이 외부 공기 도입과 실내 공기 배출인 환기를 통해 항상 쾌적한 공간이 제공되어지도록 하는 과정에서 실외로 배출되는 냉,온기 속에 포함된 에너지를 회수하여 재사용할 수 있도록 함으로써, 에너지의 사용량을 줄임과 동시에 환기 과정에서 발생되는 냉,난방의 부하를 방지할 수 있도록 한 것이다.The present invention is to recover the energy contained in the cold, hot air discharged to the outside in the process of making the interior space of the commercial building to always provide a comfortable space through the introduction of the outside air and the ventilation of the indoor air discharge, by reusing, At the same time, it reduces energy consumption and prevents the heating and cooling loads generated during the ventilation process.

본 발명은 외기흡입구(101)를 갖는 외기룸(100) 일측으로 급기배출구(111)를 갖는 급기룸(110)이 급기격벽(120)으로 구획되어지며, 상기 외기룸(100)의 타측으로 배기배출구(131)를 갖는 배기룸(130)과 환기흡입구(141)를 갖는 환기룸(140)이 환기격벽(150)으로 구획되어지고, 상기 외기룸(100)의 급기격벽(120)측으로 냉온발생부(200)에 연결된 냉,온열교환부(250)가 결합되어지고, 상기 외기흡입구(101)와 배기배출구(131)에 각각 지열교환부(300)에 연결된 외기열교환부(340)와 배기열교환부(370)가 결합되어지도록 구성된 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기(A)에 있어서, 상기 지열교환부(300)는 시추공에 삽입된 열교환파이프(310) 내부로 삽입된 집열튜브(311)가 상부로 인출되어지게 마개(312)로 고정되 어지고, 상기 마개(312)를 관통하여 인출된 집열튜브(311)의 일측이 지열순환펌프(320)의 토출측에 연결되어지며, 상기 집열튜브(311)의 타측에 제1전환밸브(330)가 연결되어지고, 상기 제1전환밸브(330)에 외기열교환부(340)의 유입측이 연결되어지며, 상기 외기열교환부(340)의 배출측이 제2전환밸브(350)를 경유하여 상기 제1전환밸브(330)에 연결되어지고, 상기 제2전환밸브(350)와 제1전환밸브(330) 사이에 지열순환펌프(320)의 유입측으로 연결된 응축튜브(360)가 연결되어짐을 특징으로 한다.According to the present invention, an air supply room 110 having an air supply outlet 111 is partitioned into an air supply partition wall 120 to one side of the outdoor air room 100 having the outside air intake port 101, and exhausted to the other side of the external air room 100. An exhaust room 130 having an outlet 131 and a ventilation room 140 having a ventilation inlet 141 are partitioned by a ventilation partition 150 and generate cold temperature toward the air supply partition wall 120 of the outside air chamber 100. The cold and hot heat exchanger 250 connected to the unit 200 is coupled to the outside air heat exchanger 340 and the exhaust heat exchanger respectively connected to the geothermal heat exchanger 300 at the outside air suction port 101 and the exhaust outlet 131. In the energy-saving heat pump air conditioner (A) using geothermal heat and waste heat configured to be coupled to the unit 370, the geothermal heat exchanger 300 is a heat collecting tube inserted into the heat exchange pipe 310 inserted into the borehole 311 is fixed to the stopper 312 to be drawn out to the top, the heat collecting tub drawn through the stopper 312 One side of the 311 is connected to the discharge side of the geothermal circulation pump 320, the first switching valve 330 is connected to the other side of the collecting tube 311, the outside air to the first switching valve 330 The inflow side of the heat exchange unit 340 is connected, the discharge side of the external air heat exchange unit 340 is connected to the first switching valve 330 via the second switching valve 350, the second A condensation tube 360 connected to the inlet side of the geothermal circulation pump 320 is connected between the switching valve 350 and the first switching valve 330.

본 발명은 상업용 건물의 내부 공간을 쾌적하게 하기 위한 방안으로 외부 공기 도입과 실내 공기 배출인 환기 과정에서 하절기의 경우, 실외로 배출되어지는 냉기중에 포함된 열에너지를 회수할 수 있도록 하고, 동절기의 경우, 실외로 배출되어지는 온기중에 포함된 열에너지를 회수하도록 하여 회수된 열에너지가 재사용되어지도록 함으로써, 냉,난방시 발생되는 부하를 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The present invention is to improve the interior space of a commercial building to recover the heat energy contained in the cold air discharged to the outside in the summer, in the summer during the introduction of outside air and ventilation of indoor air discharge, in the case of winter In addition, by recovering the heat energy contained in the warmth discharged to the outside to reuse the heat energy recovered, it is possible to reduce the load generated during cooling and heating.

또한, 이를 통해 건물의 내부 공간이 항상 쾌적한 상태가 유지되어지도록 함으로써, 업무의 효율성을 높일 수 있는 효과를 더 얻을 수 있다.In addition, through this to ensure that the interior space of the building is always maintained in a comfortable state, it is possible to obtain more effective to increase the efficiency of the work.

그리고 배출되어지는 냉,온기중에 포함된 열에너지를 회수할 수 있도록 하여 냉,난방시 발생되는 부하를 줄임과 동시에 에너지를 절감할 수 있는 효과를 더 얻을 수 있다.And it is possible to recover the heat energy contained in the cold, hot air discharged to reduce the load generated during the cooling, heating and at the same time can further obtain the effect of saving energy.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명에 따른 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기의 구성도이고, 도2는 본 발명에 따른 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기의 일부를 도시한 사시도이고, 도3은 본 발명에 따른 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기의 일부를 도시한 배면 사시도이고, 도4는 본 발명에 따른 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기의 일부를 도시한 횡단면도이다.1 is a block diagram of an energy-saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat according to the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a part of the energy-saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat according to the present invention. 3 is a rear perspective view showing a part of an energy saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat according to the present invention, and FIG. 4 is a part of an energy saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat according to the present invention. It is a cross-sectional view showing the.

본 발명에 따른 히트펌프 공기조화기(A)는 도1 내지 도4에 도시된 바와 같이, 외기룸(100), 급기룸(110), 배기룸(130), 환기룸(140), 냉온발생부(200), 냉,온열교환부(250), 지열교환부(300), 외기열교환부(340) 및 배기열교환부(370)가 유기적으로 결합되어지게 구성되어 있다.Heat pump air conditioner (A) according to the present invention, as shown in Figures 1 to 4, the outside air chamber 100, the air supply room 110, the exhaust room 130, the ventilation room 140, the cold temperature generation The unit 200, the cold and hot heat exchanger 250, the geothermal heat exchanger 300, the outside air heat exchanger 340, and the exhaust heat exchanger 370 are configured to be organically coupled.

여기에서, 상기 외기룸(100)은 내부에 소정 공간을 갖는 측면에 외부 공기(OA:Outdoor Air)가 흡입되어지는 외기흡입구(101)가 결합되어지도록 구성되어 있다.Here, the outdoor air chamber 100 is configured such that the outdoor air intake port 101 through which outdoor air (OA) is sucked is coupled to a side having a predetermined space therein.

상기 급기룸(110)은 외기룸(100)의 일측으로 형성된 것으로 외기룸(100)으로 유입된 외기중에 포함된 먼지 등의 이물질이 제거되어짐과 동시에 냉기 또는 온기로 열교환이 이루어져 실내 공간으로 급기(SA:Supply Air)되어질 수 있게 구성되어 있다.The air supply room 110 is formed on one side of the outdoor air chamber 100 to remove foreign substances such as dust contained in the outdoor air introduced into the outdoor air chamber 100, and at the same time, heat exchange is performed with cold or warm air to supply air to the indoor space ( SA: Supply Air)

이를 위해, 상기 급기룸(110)은 외기룸(100)의 일측으로 구비되어지는 급기격벽(120)에 의하여 구획되어지게 형성되고, 굽기룸(110)의 측면에 급기배출구(111)가 결합되어지도록 구성되어 있다. To this end, the air supply room 110 is formed to be partitioned by the air supply partition wall 120 that is provided to one side of the outside air chamber 100, the air supply outlet 111 is coupled to the side of the baking room 110 is It is configured to

상기 급기격벽(120)에는 소정의 직경을 갖는 제1관통홀(121)이 형성되어 급기덕트(122)의 일측이 결합되어지며, 상기 급기덕트(121)의 타측에 급기블로워(160)의 흡입측이 결합되어 외기룸(100)으로 흡입 또는 유입된 열교환된 외기가 급기블로워(160)로 용이하게 유입되어지게 구성되어 있다.The air supply partition wall 120 is formed with a first through hole 121 having a predetermined diameter so that one side of the air supply duct 122 is coupled, and the air supply blower 160 is sucked to the other side of the air supply duct 121. The side is coupled is configured to be easily introduced into the air supply blower 160, the heat exchanged outside air sucked into or introduced into the outside air chamber (100).

상기 냉,온열교환부(250)의 외기유입측에는 필터링부(170)가 결합되어 외기룸(100)으로 유입된 공기중에 포함된 먼지 등의 이물질이 제거되어지도록 하고, 후술하는 상기 환기격벽(150)에 제2관통홀(151)이 형성되어 환기블로워(180)의 배출측이 결합되어 실내 공기가 배기룸(130) 및 배기배출구(131)를 통해 용이하게 배출되어질 수 있게 구성되어 있다.The filtering unit 170 is coupled to the outside air inlet side of the cold and hot heat exchanger 250 to remove foreign substances such as dust contained in the air introduced into the outside air room 100, and the ventilation partition wall 150 to be described later. The second through-hole 151 is formed to be coupled to the discharge side of the ventilation blower 180 is configured to be easily discharged through the exhaust chamber 130 and the exhaust outlet 131.

상기 배기룸(130)은 환기룸(140)은 통해 흡입(RA:Return Air) 또는 유입된 실내 공기를 배출(EA:Exhaust Air)시키는 기능을 갖는 것으로 외기룸(100)의 타측으로 형성되어지며, 측면에 배기배출구(131)가 결합되어지도록 구성되어 있다.The exhaust room 130 is formed on the other side of the outside air chamber 100 as having a function of exhausting the return air (RA) or the introduced indoor air (EA) through the ventilation room 140. The exhaust outlet 131 is configured to be coupled to the side surface.

상기 환기룸(140)은 실내 공기가 직접 흡입되어지는 것으로 배기룸(130)의 일측으로 구비된 환기격벽(150)에 의하여 구획되어지도록 구성되어지고, 측벽에 환기흡입구(141)가 결합되어지게 구성되어 있다.The ventilation room 140 is configured to be partitioned by the ventilation partition wall 150 provided to one side of the exhaust room 130 to directly suck the indoor air, and the ventilation suction port 141 is coupled to the side wall. Consists of.

상기 외기룸(100)의 급기격벽(120)측으로 냉온발생부(200)에 연결된 냉,온열교환부(250)가 결합되어 외기룸(100)으로 유입된 외기가 이를 통과하는 과정에서 냉기 또는 열기로 열교환되어지고, 상기 외기흡입구(101)와 배기배출구(131)에 각각 지열교환부(300)에 연결된 외기열교환부(340)와 배기열교환부(370)가 결합되어 하절기와 동절기 흡입과 배출되어지는 냉,온기속에 포함된 열에너지가 회수되어지게 구성되어 있다.Cold air or hot air in the process of passing the outside air introduced into the outside air room 100 by combining the cold and hot heat exchanger 250 connected to the cold temperature generating unit 200 toward the air supply partition wall 120 of the outside air room 100. Heat exchanger is coupled to the outside air inlet 101 and the exhaust outlet 131, respectively, the outside air heat exchanger 340 and the exhaust heat exchanger 370 connected to the geothermal heat exchanger 300 are respectively sucked and discharged during summer and winter Paper is constructed to recover the heat energy contained in the cold and warm air.

상기 냉온발생부(200)는 하절기와 동절기 냉매 흐름의 변화를 주어 하절기에는 냉방을 목적으로 사용되어짐과 동시에 동절기에는 난방을 목적으로 사용되어질 수 있는 기능이 제공되어지도록 구성되어 있다.The cold and cold generation unit 200 is configured to be used for the purpose of cooling in the summer season and to provide a function that can be used for the heating of the winter season given a change in the refrigerant flow in the summer and winter.

이러한 기능을 갖는 상기 냉온발생부(200)는 모터에 의하여 구동되는 압축기(210)의 유입측과 배출측에 냉매의 흐름을 변경시키는 기능을 갖는 다방향 밸브인 제3전환밸브(220)가 결합되어지고, 상기 제3전환밸브(220)의 일측이 팽창밸브(240)에 연결된 응축기(230)의 유입측이 연결되어지며, 상기 팽창밸브(240)에 냉,온열교환부(250)의 유입측이 연결되어지도록 구성되어 있다.The cold / warming unit 200 having such a function is coupled to a third switching valve 220 which is a multi-directional valve having a function of changing a flow of refrigerant to an inlet side and an outlet side of the compressor 210 driven by a motor. One side of the third switching valve 220 is connected to the inlet side of the condenser 230 connected to the expansion valve 240, the inlet of the cold, hot heat exchanger 250 to the expansion valve 240 The side is configured to be connected.

상기 제3전환밸브(220)의 타측은 냉,온열교환부(250)의 배출측에 연결되어지도록 구성되어 있다.The other side of the third switching valve 220 is configured to be connected to the discharge side of the cold, hot heat exchange unit (250).

상기 응축기(230)는 코일형태로 감겨진 내부에 상기 응축튜브(360)가 삽입되어 열교환 과정에서 발생되는 수분 또는 물이 저장되어질 수 있게 구성되어지고, 상기 코일형태로 감겨진 응축기(230)의 외부는 상부가 개방된 형태를 갖는 응축캡(231)이 감싸여지도록 결합되어 있다.The condenser 230 is configured to store the moisture or water generated during the heat exchange process by inserting the condensation tube 360 into the coil wound inside, the coil of the condenser 230 wound in the coil form The outside is coupled so that the condensation cap 231 having an open top shape is wrapped.

상기 지열교환부(300)는 하절기의 초기에는 지열순환수의 낮은 온도를 이용하여 압축기(210)을 가동하지 않은 상태에서 냉방이 가능하도록 함과 동시에 동절 기의 초기에는 지열순환수의 높은 온도를 이용하여 압축기(210)를 가동하지 않은 상태에서 난방이 가능하도록 하고, 아울러 하절기와 동절기의 중기 및 말기에는 환기로 배출되어지는 냉,온기속에 포함된 열에너지를 회수하여 재사용되어질 수 있도록 하여 환기과정에서 발생되는 과부하 및 과부하로 인한 운전 비용의 증가를 막을 수 있는 기능이 제공되어지게 구성되어 있다.The geothermal heat exchanger 300 allows for cooling in a state in which the compressor 210 is not operated by using the low temperature of the geothermal circulating water at the beginning of the summer season and at the same time the high temperature of the geothermal circulating water at the beginning of the winter season. By using the compressor 210 without operating the heating, and in the middle and end of the summer and winter, the heat energy contained in the cold and hot air discharged by the ventilation can be recovered and reused in the ventilation process. It is designed to provide the function to prevent the overload generated and the increase of operating cost due to the overload.

이러한 기능을 갖는 상기 지열교환부(300)는 지면 또는 지반에 천공된 시추공에 삽입된 열교환파이프(310) 내부로 집열튜브(311)가 삽입되도록 하고, 집열튜브(311)가 삽입된 열교환파이프(310) 상부로 집열튜브(311)가 인출되어지게 마개(312)로 고정되어있다.The geothermal heat exchanger 300 having such a function allows the heat collecting pipe 311 to be inserted into the heat exchange pipe 310 inserted into the borehole drilled in the ground or the ground, and the heat exchange pipe having the heat collecting tube 311 inserted thereinto ( 310, the collecting tube 311 is fixed to the cap 312 to be drawn out.

상기 마개(312)를 관통하여 인출된 집열튜브(311)의 일측은 지열순환펌프(320)의 토출측에 연결되어지며, 상기 집열튜브(311)의 타측에 다방향 전환이 가능한 제1전환밸브(330)가 연결되어있다.One side of the collecting tube 311 drawn out through the stopper 312 is connected to the discharge side of the geothermal circulation pump 320, and the first switching valve capable of switching in multiple directions to the other side of the collecting tube 311. 330 is connected.

상기 제1전환밸브(330)에는 외기열교환부(340)의 유입측이 연결되어지며, 상기 외기열교환부(340)의 배출측이 다방향 전환이 가능한 제2전환밸브(350)를 경유하여 상기 제1전환밸브(330)에 연결되어있다.The inlet side of the outside air heat exchanger 340 is connected to the first switch valve 330, and the outlet side of the outside air heat exchanger 340 is via the second switch valve 350 capable of multi-directional switching. It is connected to the first switching valve 330.

상기 제2전환밸브(350)와 제1전환밸브(330) 사이에는 지열순환펌프(320)의 유입측으로 연결된 응축튜브(360)가 연결되어지도록 구성되어 있다.The condensation tube 360 connected to the inflow side of the geothermal circulation pump 320 is connected between the second switching valve 350 and the first switching valve 330.

상기 제2전환밸브(350)는 배기배출구(131)에 결합된 배기열교환부(370)의 유입측이 연결되어지고, 상기 배기열교환부(370)의 배출측이 제2전환밸브(350)와 제1전환밸브(330) 사이에 연결되어 지열순환수가 배기열교환부(370)를 경유하거나 바 이패스 되어지도록 구성되어 있다.The inlet side of the exhaust heat exchanger 370 coupled to the exhaust outlet 131 is connected to the second switch valve 350, and the outlet side of the exhaust heat exchanger 370 is connected to the second switch valve 350. It is connected between the first switching valve 330 is configured to be geothermal circulating water via or bypass the exhaust heat exchange unit (370).

상기 외기열교환부(340)와 배기열교환부(350)는 각각 중공인 파이프(380)가 지지편(381) 사이에 지그재그형태로 배열되게 결합되어지고, 상기 지지편(381)의 양측이 각각 외기흡입구(101)와 배기배출구(131)에 결합되어 외부 공기가 유입되거나 내부 공기가 배출되어지는 과정에서 열교환이 이루어질 수 있게 구성되어 있다.The external air heat exchanger 340 and the exhaust heat exchanger 350 are coupled to each other so that the hollow pipes 380 are arranged in a zigzag form between the support pieces 381, and both sides of the support pieces 381 are respectively air Coupled to the inlet 101 and the exhaust outlet 131 is configured to allow heat exchange in the process of the outside air is introduced or the internal air is discharged.

이와 같은 구성을 갖는 히트펌프 공기 조화기(A)를 이용하여 냉,난방이 이루어지는 가운데 외부 공기 및 내부 공기가 배출되어지는 과정에서 폐열이 회수되어지는 과정은 다음과 같다.The process of recovering waste heat in the process of discharging external air and internal air while cooling and heating is performed using the heat pump air conditioner A having the above configuration is as follows.

먼저, 하절기 냉방시 실내로 공급되어지는 공급공기 온도가 15℃로 유지되어지도록 하며, 외부공기 온도가 32℃를 유지시키기 위해 급기풍량의 30％정도가 유입되어지는 경우, 환기블로워(180)의 구동으로 인한 흡입력과 배출력에 의하여 환기흡입구(141)를 통해 실내공기가 유입되어지고, 유입되어진 실내공기는 환기블로워(180)의 토출구 및 환기격벽(150)에 형성된 제2관통홈(151)을 통해 배기룸(130)을 경유한 후 배기배출구(131)를 통해 외부로 배출되어지면서 환기가 이루어지게 된다.First, when the cooling air is supplied to the room during summer cooling, the supply air temperature is maintained at 15 ° C., and when the external air temperature is about 30% of the air supply air flow rate to maintain 32 ° C., the ventilation blower 180 The indoor air is introduced through the ventilation suction opening 141 by the suction force and the discharge force caused by the driving, and the introduced indoor air is formed in the discharge port of the ventilation blower 180 and the ventilation partition wall 150. After passing through the exhaust room 130 through the exhaust outlet 131 is discharged to the outside while the ventilation is made.

이와 동시에 외부공기는 급기블로워(160)의 흡입력과 배출력에 의하여 외기룸(100)에 구비된 외기흡입구(101)를 통해 외기룸(100)으로 유입되어지고, 외기룸(100)으로 유입된 외부공기는 필터링부(170)를 경유하는 과정에서 공기속에 포함된 먼지 등의 이물질이 제거되어지고, 이물질이 제거된 공기는 냉,온열교환부(250)를 통과하는 과정에서 냉각되어 저온인 상태가 유지되어지게 된다.At the same time, the outside air is introduced into the outside air room 100 through the outside air suction port 101 provided in the outside air room 100 by the suction force and the discharge power of the air supply blower 160, and introduced into the outside air room 100. The external air is removed from the foreign matter such as dust contained in the air in the process of passing through the filtering unit 170, and the air from which the foreign matter is removed is cooled and cooled in the process of passing through the cold and hot heat exchanger 250 at a low temperature. Will be maintained.

냉각된 저온의 공기는 급기격벽(120)에 형성된 제1관통홀(121)과 급기덕트(122) 및 급기블로워(160)를 통과한 후 급기룸(110)에 구비된 급기배출구(111)를 통해 실내공간으로 배출되어지게 됨에 따라 냉방을 할 수 있게 된다.The cooled low-temperature air passes through the first through hole 121 formed in the air supply partition wall 120, the air supply duct 122, and the air supply blower 160, and then opens the air supply outlet 111 provided in the air supply room 110. As it is discharged to the indoor space through it can be cooled.

이때 지열교환부(300)의 열교환파이프(310)의 내측에 삽입된 집열튜브(311)에 의하여 저온으로 냉각된 지열순환수는 지열순환펌프(320)의 흡입력과 토출력에 의하여 제1전환밸브(330)를 경유하여 외기흡입구(101)측에 구비된 외기열교환부(340)를 통과하는 과정에서 외기흡입구(101)로 유입되어지는 외부공기와 열교환 즉, 예냉이 이루어져 도5에 도시된 공기선도에 도시된 바와 같이 공기조화 에너지의 약13％정도를 절감할 수 있게 된다.At this time, the geothermal circulating water cooled to low temperature by the heat collecting tube 311 inserted into the heat exchange pipe 310 of the geothermal heat exchange unit 300 is the first switching valve by the suction power and the earth output of the geothermal circulation pump 320. In the process of passing through the outside air heat exchanger 340 provided at the outside air intake port 101 via 330, heat exchange with the outside air introduced into the outside air intake port 101, that is, pre-cooling is performed, and thus the air shown in FIG. As shown in the diagram, about 13% of the air conditioning energy can be saved.

다음, 외부공기가 예냉이 이루어지는 과정에서 지열순환수의 온도가 상승하게 되나, 온도가 상승된 지열순환수는 제2전환밸브(350)를 통해 배기배출구(131)에 구비된 배기열교환부(370)를 통과하는 과정에서 열교환으로 냉각됨에 따라 지열순환수의 온도가 회복되어지게 된다. 이후, 온도가 회복되어진 지열순환수는 응축튜브(360)를 경유하는 과정에서 응축기(230)에서 열교환이 원활하게 이루어지게 된다.Next, the temperature of the geothermal circulating water rises while the external air is precooled, but the geothermal circulating water whose temperature is increased is the exhaust heat exchanger 370 provided at the exhaust outlet 131 through the second switching valve 350. In the process of passing through), as the heat is cooled by heat exchange, the temperature of the geothermal circulating water is recovered. Thereafter, the geothermal circulating water whose temperature is restored is smoothly heat-exchanged in the condenser 230 in the process of passing through the condensation tube 360.

한편, 동절기 난방을 위하여 실내로 공급되어지는 공급공기 온도가 30℃로 유지되어지도록 하며, 외부공기 온도가 -10℃를 유지시키기 위해 급기풍량의 30％정도가 유입되어지는 경우, 환기블로워(180)의 구동으로 인한 흡입력과 배출력에 의하여 환기흡입구(141)를 통해 실내공기가 유입되어지고, 유입되어진 실내공기는 환기블로워(180)의 토출구 및 환기격벽(150)에 형성된 제2관통홈(151)을 통해 배기 룸(130)을 경유한 후 배기배출구(131)를 통해 외부로 배출되어지면서 환기가 이루어지게 된다.On the other hand, when the supply air temperature supplied to the room for the winter heating is maintained at 30 ℃, 30% of the air supply air flows to maintain the outside air temperature is -10 ℃, ventilation blower (180 The indoor air is introduced through the ventilation suction opening 141 by the suction force and the discharge force due to the driving of the air), and the introduced indoor air is formed in the discharge port of the ventilation blower 180 and the ventilation partition wall 150. After passing through the exhaust room 130 through 151, the exhaust is discharged to the outside through the exhaust outlet 131, and ventilation is performed.

이와 동시에 외부공기는 급기블로워(160)의 흡입력과 배출력에 의하여 외기룸(100)에 구비된 외기흡입구(101)를 통해 외기룸(100)으로 유입되어지고, 외기룸(100)으로 유입된 외부공기는 필터링부(170)를 경유하는 과정에서 공기속에 포함된 먼지 등의 이물질이 제거되어지고, 이물질이 제거된 공기는 냉,온열교환부(250)를 통과하는 과정에서 가열되어 고온인 상태가 유지되어지게 된다.At the same time, the outside air is introduced into the outside air room 100 through the outside air suction port 101 provided in the outside air room 100 by the suction force and the discharge power of the air supply blower 160, and introduced into the outside air room 100. The external air is removed from the foreign matter such as dust contained in the air in the process of passing through the filtering unit 170, the air from which the foreign matter is removed is heated in the process of passing through the cold, hot heat exchange unit 250 is a high temperature state Will be maintained.

가열되어진 공기는 급기격벽(120)에 형성된 제1관통홀(121)과 급기덕트(122) 및 급기블로워(160)를 통과한 후 급기룸(110)에 구비된 급기배출구(111)를 통해 실내공간으로 배출되어지게 됨에 따라 난방을 할 수 있게 된다.The heated air passes through the first through hole 121 formed in the air supply partition wall 120, the air supply duct 122, and the air supply blower 160, and is then indoors through the air supply outlet 111 provided in the air supply room 110. As it is discharged into the space, it can be heated.

이때 지열교환부(300)의 열교환파이프(310)의 내측에 삽입된 집열튜브(311)에 의하여 고온으로 가열된 지열순환수는 지열순환펌프(320)의 흡입력과 토출력에 의하여 제1전환밸브(330)를 경유하여 외기흡입구(101)측에 구비된 외기열교환부(340)를 통과하는 과정에서 외기흡입구(101)로 유입되어지는 외부공기와 열교환 즉, 예열이 이루어져 도6에 도시된 공기선도에 도시된 바와 같이 공기조화 에너지의 약33％정도를 절감할 수 있게 된다.At this time, the geothermal circulating water heated to a high temperature by the heat collecting tube 311 inserted into the heat exchange pipe 310 of the geothermal heat exchange unit 300 is the first switching valve by the suction power and the earth output of the geothermal circulation pump 320. In the process of passing through the outside air heat exchanger 340 provided at the outside air intake port 101 via 330, heat exchange with the outside air introduced into the outside air intake port 101, that is, preheating is performed, thereby causing the air illustrated in FIG. 6. As shown in the diagram, about 33% of the air conditioning energy can be saved.

다음, 외부공기가 예열이 이루어지는 과정에서 지열순환수의 온도가 낮아지게 되나, 온도가 낮아진 지열순환수는 제2전환밸브(350)를 통해 배기배출구(131)에 구비된 배기열교환부(370)를 통과하는 과정에서 열교환으로 재가열됨에 따라 지열순환수의 온도가 회복되어지게 된다. 이후, 온도가 회복되어진 지열순환수는 응축 튜브(360)를 경유하는 과정에서 응축기(230)에서 열교환이 원활하게 이루어지게 된다.Next, in the process of preheating the external air, the temperature of the geothermal circulating water is lowered, but the geothermal circulating water having the lowered temperature is provided in the exhaust heat exchanger 370 provided in the exhaust outlet 131 through the second switching valve 350. As it is reheated by heat exchange in the course of passing through, the temperature of the geothermal circulating water is recovered. Thereafter, the geothermal circulating water whose temperature is restored is smoothly heat exchanged in the condenser 230 in the process of passing through the condensation tube 360.

한편, 환절기인 오후에 외부 공기의 온도가 27℃로 상승하여 냉방이 일시적으로 필요한 경우, 냉,온발생부(200)의 압축기(210)를 가동하지 않고, 지열순환펌프(320)에 의하여 지열순환수만을 순환을 시킴과 동시에 외기흡입구(101)를 통해 외기룸(100)으로 흡입되는 공급공기를 냉각시키고, 냉각된 공급공기가 급기블로워(160)에 의하여 실내로 공급되어지도록 하는 프리쿨링(Free cooling)을 수행할 수 있다. 이때, 프리쿨링에 의하여 절감되어지는 공기조화 에너지는 도7에 도시된 바와 같은 효과를 더 얻을 수 있다.On the other hand, when the temperature of the outside air rises to 27 ° C. in the afternoon, which is a season of change, and cooling is temporarily necessary, the geothermal circulation pump 320 does not operate the compressor 210 of the cold / temperature generator 200. Pre-cooling to circulate only the circulating water and at the same time to cool the supply air sucked into the outside air chamber 100 through the outside air inlet 101, and to supply the cooled supply air to the room by the air supply blower 160 ( Free cooling) can be performed. At this time, the air conditioning energy saved by the precooling may further obtain the effect as shown in FIG.

도1은 본 발명에 따른 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기의 구성도.1 is a block diagram of an energy-saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat according to the present invention.

도2는 본 발명에 따른 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기의 일부를 도시한 사시도.Figure 2 is a perspective view showing a part of the energy saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat in accordance with the present invention.

도3은 본 발명에 따른 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기의 일부를 도시한 배면 사시도.Figure 3 is a rear perspective view showing a part of the energy saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat in accordance with the present invention.

도4는 본 발명에 따른 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기의 일부를 도시한 횡단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing a part of the energy-saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat in accordance with the present invention.

도5는 본 발명에 따른 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기의 냉방시 공기선도를 도시한 예시도.Figure 5 is an exemplary view showing an air line at the time of cooling of the energy-saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat in accordance with the present invention.

도6은 본 발명에 따른 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기의 난방시 공기선도를 도시한 예시도.Figure 6 is an exemplary view showing an air line during heating of the energy-saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat in accordance with the present invention.

도7은 본 발명에 따른 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기의 환절기 냉방 상태인 공기선도를 도시한 예시도.Figure 7 is an exemplary view showing an air line in the air conditioner cooling state of the energy-saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat in accordance with the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>

100:외기룸 101:외기흡입구100: outside room 101: outside air intake

110:급기룸 111:급기배출구110: air supply room 111: air supply outlet

120:급기격벽 130:배기룸120: supply bulkhead 130: exhaust room

131:배기배출구 140:환기룸131: exhaust outlet 140: ventilation room

141:환기흡입구 150:환기격벽141: ventilation inlet 150: ventilation bulkhead

200:냉온발생부 250:냉,온열교환부200: cold and hot generating unit 250: cold, hot heat exchange unit

300:지열교환부 310:열교환파이프300: geothermal heat exchanger 310: heat exchange pipe

311:집열튜브 312:마개311: collecting tube 312: stopper

320:지열순환펌프 330:제1전환밸브320: geothermal circulation pump 330: first switching valve

340:외기열교환부 350:제2전환밸브340: outside air heat exchanger 350: second switching valve

360:응축튜브 370:배기열교환부360: condensation tube 370: exhaust heat exchange unit

Claims (5)

외기흡입구(101)를 갖는 외기룸(100) 일측으로 급기배출구(111)를 갖는 급기룸(110)이 급기격벽(120)으로 구획되어지며, 상기 외기룸(100)의 타측으로 배기배출구(131)를 갖는 배기룸(130)과 환기흡입구(141)를 갖는 환기룸(140)이 환기격벽(150)으로 구획되어지고, 상기 외기룸(100)의 급기격벽(120)측으로 냉온발생부(200)에 연결된 냉,온열교환부(250)가 결합되어지고, 상기 외기흡입구(101)와 배기배출구(131)에 각각 지열교환부(300)에 연결된 외기열교환부(340)와 배기열교환부(370)가 결합되어지도록 구성된 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기(A)에 있어서,The air supply room 110 having the air supply outlet 111 to one side of the outdoor air chamber 100 having the outside air intake port 101 is partitioned into the air supply partition wall 120, and the exhaust outlet 131 is directed to the other side of the outdoor air chamber 100. Ventilation room 130 having a ventilator 130 and a ventilation inlet 141 having a ventilation inlet 141 is divided into a ventilation partition 150, the cold temperature generating unit 200 toward the air supply partition wall 120 of the outside air chamber (100). The cold and hot heat exchanger 250 connected to the outside is coupled, and the outside air heat exchanger 340 and the exhaust heat exchanger 370 connected to the geothermal heat exchanger 300 at the outside air intake 101 and the exhaust outlet 131, respectively. In the energy-saving heat pump air conditioner (A) using geothermal and waste heat configured to be coupled to, 상기 지열교환부(300)는 시추공에 삽입된 열교환파이프(310) 내부로 삽입된 집열튜브(311)가 상부로 인출되어지게 마개(312)로 고정되어지고, 상기 마개(312)를 관통하여 인출된 집열튜브(311)의 일측이 지열순환펌프(320)의 토출측에 연결되어지며, 상기 집열튜브(311)의 타측에 제1전환밸브(330)가 연결되어지고, 상기 제1전환밸브(330)에 외기열교환부(340)의 유입측이 연결되어지며, 상기 외기열교환부(340)의 배출측이 제2전환밸브(350)를 경유하여 상기 제1전환밸브(330)에 연결되어지고, 상기 제2전환밸브(350)와 제1전환밸브(330) 사이에 지열순환펌프(320)의 유입측으로 연결된 응축튜브(360)가 연결되어짐을 특징으로 하는 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기.The geothermal heat exchanger 300 is fixed with a stopper 312 so that the heat collecting tube 311 inserted into the heat exchange pipe 310 inserted into the borehole is drawn out to the top, and withdrawn through the stopper 312. One side of the collecting tube 311 is connected to the discharge side of the geothermal circulation pump 320, the first switching valve 330 is connected to the other side of the collecting tube 311, the first switching valve 330 Is connected to the inlet side of the outside air heat exchanger 340, the outlet side of the outside air heat exchanger 340 is connected to the first switch valve 330 via the second switch valve 350, Energy saving type heat pump air using geothermal and waste heat, characterized in that the condensation tube 360 connected to the inlet side of the geothermal circulation pump 320 is connected between the second switching valve 350 and the first switching valve 330. Conditioner. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2전환밸브(350)는 배기배출구(131)에 결합된 배기열교환부(370)의 유입측이 연결되어지고, 상기 배기열교환부(370)의 배출측이 제2전환밸브(350)와 제1전환밸브(330) 사이에 연결되어짐을 특징으로 하는 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기.The inlet side of the exhaust heat exchanger 370 coupled to the exhaust outlet 131 is connected to the second switch valve 350, and the outlet side of the exhaust heat exchanger 370 is connected to the second switch valve 350. Energy-saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat, characterized in that connected between the first switching valve (330). 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 외기열교환부(340)와 배기열교환부(370)는 각각 중공인 파이프(380)가 지지편(381) 사이에 지그재그형태로 배열되게 결합되어지고, 상기 지지편(381)의 양측이 각각 외기흡입구(101)와 배기배출구(131)에 결합되어짐을 특징으로 하는 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기.The external air heat exchanger 340 and the exhaust heat exchanger 370 are coupled to each other so that the hollow pipes 380 are arranged in a zigzag form between the support pieces 381, and both sides of the support pieces 381 are respectively air Energy-saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat, characterized in that coupled to the inlet 101 and exhaust outlet 131. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉온발생부(200)는 압축기(210)의 유입측과 배출측에 제3전환밸브(220)가 결합되어지고, 상기 제3전환밸브(220)의 일측이 팽창밸브(240)에 연결된 응축기(230)의 유입측이 연결되어지며, 상기 팽창밸브(240)에 냉,온열교환부(250)의 유입측이 연결되어지고, 상기 제3전환밸브(220)의 타측이 냉,온열교환부(250)의 배출측에 연결되어지되, 상기 응축기(230)는 코일형태로 감겨진 내부에 상기 응축튜브(360)가 삽입되어지고, 상기 코일형태로 감겨진 응축기(230)의 외부는 상부가 개방된 형태를 갖는 응축캡(231)이 감싸도록 결합되어짐을 특징으로 하는 지열 및 폐 열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기.The cold / warm generator 200 has a third switch valve 220 is coupled to the inlet and discharge side of the compressor 210, one side of the third switch valve 220 is a condenser connected to the expansion valve 240 The inlet side of the 230 is connected, the inlet side of the cold, hot heat exchanger 250 is connected to the expansion valve 240, the other side of the third switching valve 220 is cold, hot heat exchanger Is connected to the discharge side of the 250, the condenser 230 is inserted into the condenser tube 360 is wound inside the coil form, the outside of the coil condenser 230 wound in the coil form Energy-saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat, characterized in that the condensation cap 231 having an open form is coupled to surround. 제1항 또는 제4항에 있어서,The method according to claim 1 or 4, 상기 급기격벽(120)에 제1관통홀(121)이 형성되어 급기덕트(122)의 일측이 결합되어지며, 상기 급기덕트(122)의 타측에 급기블로워(160)의 흡입측이 결합되어지고, 상기 냉,온열교환부(250)의 외기유입측에 필터링부(170)가 결합되어지고, 상기 환기격벽(150)에 제2관통홀(151)이 형성되어 환기블로워(180)의 배출측이 결합되어짐을 특징으로 하는 지열 및 폐열을 이용한 에너지 절약형 히트펌프 공기 조화기.The first through hole 121 is formed in the air supply partition wall 120 so that one side of the air supply duct 122 is coupled, and the suction side of the air supply blower 160 is coupled to the other side of the air supply duct 122. The filtering unit 170 is coupled to the outside air inlet side of the cold and hot heat exchanger 250, and a second through hole 151 is formed in the ventilation partition wall 150 to discharge the ventilation blower 180. Energy-saving heat pump air conditioner using geothermal and waste heat, characterized in that combined.
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