KR101078070B1 - Hot and cool water, heating and cooling heat-pump system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지열 등에 의한 열원을 이용하여 일정 온도 이상의 온수를 공급함과 동시에 냉난방을 공급할 수 있는 냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 지열을 포함한 열원(1)측과의 열교환이 이루어지도록 구비된 제1 열교환기(31)와, 이 제1 열교환기(31)에 냉매라인(40)에 의해 상호 연결됨과 동시에 냉수 또는 온수와의 열교환이 이루어지도록 구비된 제2 열교환기(32)와, 상기 냉매라인(40) 상에 구비되어 냉매의 흐름을 변환시키도록 된 절환밸브(35)와, 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)로부터 토출된 냉매를 보다 냉각시킬 수 있도록 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 사이에 위치되도록 상기 냉매라인(40)에 의해 상호 연결되는 과냉각콘덴서(36,37)를 포함하는 히트펌프 유니트(30)와; 상기 제1 열교환기(31)에 의해 열교환이 이루어지도록 열교환매체가 순환되도록 연장 형성되는 열원공급라인(20)과; 상기 제2 열교환기(32)에 열교환되도록 연결되어 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 열교환된 냉수 또는 온수를 공급하도록 연장 형성된 냉온수라인(50)과; 상기 냉온수라인(50) 상에 구비되어 상기 제2 열교환기(32) 측으로 냉수 또는 온수를 토출시키는 순환펌프(51) 또는 자동조절밸브(59)를 포함하여 이루어지며; 상기 순환펌프(51) 또는 자동조절밸브(59)는 냉매의 압력 또는 냉수나 온수의 온도에 따라 토출량이 가변되도록 컨트롤러(52)에 의해 제어되거나 감지된 압력 또는 온도에 의해 자동적으로 개폐되도록 구비되며; 상기 과냉각콘덴서(36,37)는 상기 열원(1) 측에 위치되도록 상기 열원공급라인(20)에 의해 상기 제1 열교환기(31)에 연결되는 제1 과냉각콘덴서(36)와, 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 측에 위치되도록 상기 냉온수라인(50)에 의해 상기 제2 열교환기(32)에 연결되는 제2 과냉각콘덴서(37)를 포함하여 이루어지는 냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템이 제공된다.The present invention relates to cold and hot water and heating and cooling heat pump system capable of supplying cooling and heating while supplying hot water of a predetermined temperature or more using a heat source such as geothermal heat.
According to the present invention, the first heat exchanger 31 is provided so that heat exchange with the heat source 1 side including geothermal heat is performed, and the first heat exchanger 31 is connected to each other by a refrigerant line 40 and at the same time. A second heat exchanger 32 provided to exchange heat with cold water or hot water, a switching valve 35 provided on the coolant line 40 to change the flow of the coolant, and the first heat exchanger By the refrigerant line 40 so as to be located between the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32 so as to cool the refrigerant discharged from the 31 or the second heat exchanger 32 more. A heat pump unit 30 including subcooling capacitors 36 and 37 connected thereto; A heat source supply line 20 extending to circulate the heat exchange medium so that heat exchange is performed by the first heat exchanger 31; A cold / hot water line (50) connected to the heat exchanger of the second heat exchanger (32) and extended to supply cold water or hot water that has been heat-exchanged to a place of use (2) or a cold / hot water storage tank (3); It is provided on the cold and hot water line (50) comprises a circulation pump (51) or automatic control valve (59) for discharging cold or hot water to the second heat exchanger (32) side; The circulation pump 51 or the automatic control valve 59 is provided to be opened and closed automatically by the pressure or temperature controlled or sensed by the controller 52 so that the discharge amount is changed according to the pressure of the refrigerant or the temperature of cold water or hot water. ; The subcooling capacitors 36 and 37 are connected to the first heat exchanger 31 by the heat source supply line 20 so that the subcooling capacitors 36 and 37 are positioned on the heat source 1 side, and the place of use ( 2) or a cold / hot water / cooling / heating heat pump system including a second subcooling capacitor (37) connected to the second heat exchanger (32) by the cold / hot water line (50) to be located at the cold / hot water storage tank (3) side. Is provided.

Figure R1020100020032
Figure R1020100020032

Description

냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템{Hot and cool water, heating and cooling heat-pump system}Hot and cool water, heating and cooling heat-pump system

본 발명은 냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용처에서 요구하는 온도 이상의 온수와 냉난방을 지속적으로 공급하도록 구비되며, 컴팩트하면서도 최적화된 장치에 의해 지열 등에 의한 열원을 이용할 수 있도록 구성되어 에너지의 낭비를 줄임과 동시에 열교환 효율 및 에너지 사용효과를 극대화할 수 있는 냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to cold and hot water and heating and cooling heat pump system, and more particularly, to continuously supply hot water and heating and heating over the temperature required by the user, and configured to use a heat source by geothermal heat by a compact and optimized device. It relates to cold and hot water and heating and cooling heat pump system that can maximize the heat exchange efficiency and energy use effect while reducing waste of energy.

일반적으로 급탕이나 냉난방을 공급할 때에 전기 또는 화석연료를 사용하여 가동되는 보일러 또는 냉난방설비는 폐열 또는 기타 대체자원을 이용하여 열원을 공급받을 수 있도록 구비된 설비에 비해 상대적으로 에너지의 손실이 큰 것이다.In general, boilers or heating and cooling facilities that operate using electricity or fossil fuels when supplying hot water or heating and heating are relatively high in energy loss compared to facilities equipped to receive heat sources using waste heat or other alternative resources.

근래에 와서는 전술된 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 폐온수로부터 폐열을 회수하거나 기타 대체자원(지열이나 태양열 또는 외기 등)을 이용하여 열원을 공급받아 온수 또는 냉난방을 공급하는 히트펌프식 열교환 시스템이 개발되고 있으나, 종래의 히트펌프식 열교환 시스템은 열교환 방법 및 구조상의 문제로 인하여 폐열회수 능력 또는 기타 열원의 회수능력이 떨어질 뿐만 아니라 그에 따라 온수 또는 냉난방을 제대로 공급하지 못하여 전기 또는 화석연료를 대체하거나 소비를 줄이고자 하는 효과를 충분히 나타내지 못하고 있는 실정이다.In recent years, in order to improve the problems described above, a heat pump type heat exchange system that recovers waste heat from waste hot water or supplies hot water or heating by receiving a heat source using other alternative resources (such as geothermal heat, solar heat, or outside air). However, the conventional heat pump type heat exchange system is not only to reduce the waste heat recovery capacity or other heat source recovery ability due to heat exchange method and structural problems, but also to replace the electricity or fossil fuels due to poor supply of hot water or air-conditioning. There is not enough effect to reduce consumption.

일례로, 종래의 온수 및 냉난방 공급시스템은 온수탱크 내의 온수를 원하는 온도 수준으로 가열하기 위해서 온수탱크 내의 냉수 또는 미온수를 순환펌프에 의해 일정량을 순환시키도록 구비된 것이어서, 미지근한 상태로 가열된 온수 또는 충분히 가열되지 못한 온수(대략 40~50℃)를 사용처의 상황에 관계없이 일정량을 순환시키게 되고, 이에 의해 온수공급 및 난방불량이 발생될 뿐만 아니라 고온 운전시에 히트펌프 측의 과부하로 인하여 장치가 과열되거나 소손이 발생될 우려가 있는 것이다.For example, the conventional hot water and air-conditioning supply system is provided to circulate a predetermined amount of cold or lukewarm water in the hot water tank by a circulation pump in order to heat the hot water in the hot water tank to a desired temperature level, so that hot water heated in lukewarm state or Hot water that is not heated enough (approx. 40 ~ 50 ℃) is circulated regardless of the situation where it is used, and this causes not only hot water supply and poor heating, but also due to the overload of the heat pump in high temperature operation. Overheating or burnout may occur.

특히, 종래의 히트펌프 시스템은 난방시 공급온도가 낮음으로 인해, 고온을 요구하는 사용처에서나 긴급한 상황(다량의 온수를 단시간 내에 공급해야 되는 상황)에서는 히트펌프 만으로 원하는 시간에 충분한 온수를 공급할 수 없으므로 보일러와 같은 보조시스템을 설치해야 할 뿐만 아니라 그 보조시스템의 작동이 빈번해지게 되고, 이에 의해 에너지 소모가 증가하게 될 뿐만 아니라 히트펌프를 이용하여 에너지를 절감하고자 하는 효과를 전혀 기대할 수 없는 문제점이 있는 것이다.
In particular, in the conventional heat pump system, since the supply temperature is low when heating, the heat pump alone cannot supply sufficient hot water at a desired time in an application requiring high temperature or in an emergency situation (a large amount of hot water must be supplied in a short time). Not only should the auxiliary system such as a boiler be installed, but the operation of the auxiliary system becomes frequent, thereby increasing energy consumption, and there is a problem in that it is impossible to expect the effect of saving energy by using a heat pump. will be.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 컴팩트하면서도 최적화된 장치에 의해 사용처에서 요구하는 온도 이상의 온수와 냉난방을 지속적으로 공급하도록 구비되어 별도의 보일러나 냉각기를 구비할 필요가 없을 뿐만 아니라 그에 따른 에너지의 소모를 줄일 수 있으며, 또한 지열 등의 열원을 이용할 수 있도록 구성되어 에너지의 낭비를 줄임과 동시에 열교환 효율 및 에너지 사용효과를 극대화할 수 있으며, 또한 열원 측을 순환하는 열교환매체가 부하측(또는 사용처)에 공급되는 공급수(또는 냉온수)에 혼입되는 것을 방지하도록 된 냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템을 제공하는 것이다.
The present invention is to solve the problems as described above, the present invention is provided by a compact and optimized device to continuously supply hot water and heating and heating over the temperature required by the user, it is necessary to provide a separate boiler or cooler Not only can it reduce the energy consumption, and it is also configured to use heat sources such as geothermal heat to reduce the waste of energy while maximizing the heat exchange efficiency and energy use effect, and also to circulate the heat source side It is to provide a hot and cold water and heating and heat pump system to prevent the medium from being mixed in the supply water (or cold and hot water) to be supplied to the load side (or use).

본 발명의 특징에 따르면, 지열을 포함한 열원(1)측과의 열교환이 이루어지도록 구비된 제1 열교환기(31)와, 이 제1 열교환기(31)에 냉매라인(40)에 의해 상호 연결됨과 동시에 냉수 또는 온수와의 열교환이 이루어지도록 구비된 제2 열교환기(32)와, 상기 냉매라인(40) 상에 구비되어 냉매의 흐름을 변환시키도록 된 절환밸브(35)와, 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)로부터 토출된 냉매를 보다 냉각시킬 수 있도록 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 사이에 위치되도록 상기 냉매라인(40)에 의해 상호 연결되는 과냉각콘덴서(36,37)를 포함하는 히트펌프 유니트(30)와;According to a feature of the invention, the first heat exchanger 31 is provided so that heat exchange with the heat source 1 side including geothermal heat, and the first heat exchanger 31 is interconnected by a refrigerant line 40 And a second heat exchanger 32 provided to exchange heat with cold water or hot water, a switching valve 35 provided on the coolant line 40 to change the flow of the coolant, and the first heat exchanger. The refrigerant line 40 is positioned between the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32 so as to cool the refrigerant discharged from the heat exchanger 31 or the second heat exchanger 32. A heat pump unit 30 including subcooling capacitors 36 and 37 interconnected by each other;

상기 제1 열교환기(31)에 의해 열교환이 이루어지도록 열교환매체가 순환되도록 연장 형성되는 열원공급라인(20)과;A heat source supply line 20 extending to circulate the heat exchange medium so that heat exchange is performed by the first heat exchanger 31;

상기 제2 열교환기(32)에 열교환되도록 연결되어 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 열교환된 냉수 또는 온수를 공급하도록 연장 형성된 냉온수라인(50)과;A cold / hot water line (50) connected to the heat exchanger of the second heat exchanger (32) and extended to supply cold water or hot water that has been heat-exchanged to a place of use (2) or a cold / hot water storage tank (3);

상기 냉온수라인(50) 상에 구비되어 상기 제2 열교환기(32) 측으로 냉수 또는 온수를 토출시키는 순환펌프(51) 또는 자동조절밸브(59)를 포함하여 이루어지며;It is provided on the cold and hot water line (50) comprises a circulation pump (51) or automatic control valve (59) for discharging cold or hot water to the second heat exchanger (32) side;

상기 순환펌프(51) 또는 자동조절밸브(59)는 냉매의 압력 또는 냉수나 온수의 온도에 따라 토출량이 가변되도록 컨트롤러(52)에 의해 제어되거나 감지된 압력 또는 온도에 의해 자동적으로 개폐되도록 구비되며;The circulation pump 51 or the automatic control valve 59 is provided to be opened and closed automatically by the pressure or temperature controlled or sensed by the controller 52 so that the discharge amount is changed according to the pressure of the refrigerant or the temperature of cold water or hot water. ;

상기 과냉각콘덴서(36,37)는 상기 열원(1) 측에 위치되도록 상기 열원공급라인(20)에 의해 상기 제1 열교환기(31)에 연결되는 제1 과냉각콘덴서(36)와, 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 측에 위치되도록 상기 냉온수라인(50)에 의해 상기 제2 열교환기(32)에 연결되는 제2 과냉각콘덴서(37)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템이 제공된다.
The subcooling capacitors 36 and 37 are connected to the first heat exchanger 31 by the heat source supply line 20 so that the subcooling capacitors 36 and 37 are positioned on the heat source 1 side, and the place of use ( 2) or cold and hot water and heating and cooling, characterized in that it comprises a second sub-cooling capacitor (37) connected to the second heat exchanger (32) by the cold and hot water line (50) to be located on the cold and hot water storage tank (3) side A heat pump system is provided.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 냉매라인(40) 상에는 고압측 냉매압력이 설정 압력에 도달하면 이를 감지할 수 있는 고압측 압력센서(41)와, 저압측 냉매압력이 설정 압력에 도달하면 이를 감지하여 작동되는 저압측 압력센서(42)가 더 구비되고;According to another feature of the present invention, the high-pressure side pressure sensor 41 and the low-pressure side refrigerant pressure when the high pressure side refrigerant pressure reaches a set pressure on the refrigerant line 40, the low pressure side refrigerant pressure reaches the set pressure it It is further provided with a low pressure side pressure sensor 42 to operate by sensing;

상기 냉온수라인(50) 상에는 상기 제2 열교환기(32) 토출구 측의 냉수 또는 온수의 온도를 감지할 수 있는 온도센서(60)가 구비되며;On the cold and hot water line (50) is provided with a temperature sensor (60) capable of sensing the temperature of cold water or hot water on the outlet side of the second heat exchanger (32);

상기 고압측 압력센서(41)와 저압측 압력센서(42) 및 온도센서(60)는 그에 의해 감지된 압력 또는 온도에 따라 상기 순환펌프(51) 또는 자동조절밸브(59)의 토출량이 조절되도록 상기 컨트롤러(52)에 연결되거나 또는 상기 자동조절밸브(59)에 직접적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템이 제공된다.
The high pressure side pressure sensor 41, the low pressure side pressure sensor 42, and the temperature sensor 60 may adjust the discharge amount of the circulation pump 51 or the automatic control valve 59 according to the pressure or temperature sensed by the high pressure side pressure sensor 41, the low pressure side pressure sensor 42, and the temperature sensor 60. Cold and hot water and heating and heat pump system is provided, characterized in that connected to the controller 52 or directly to the automatic control valve (59).

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 냉온수라인(50)은 상기 제2 열교환기(32)에 직접적으로 연결되거나 또는 상기 제2 열교환기(32) 측으로 유입되는 냉수 또는 온수를 예열할 수 있도록 상기 제2 과냉각콘덴서(37)를 거쳐 상기 제2 열교환기(32) 측으로 연결되고;According to another feature of the invention, the cold and hot water line 50 is directly connected to the second heat exchanger 32 or the hot water or hot water introduced to the second heat exchanger 32 side to preheat the Connected to the second heat exchanger (32) side via a second subcooling capacitor (37);

상기 냉온수라인(50) 상에는 상기 제2 열교환기(32)와 제2 과냉각콘덴서(37) 중에서 어느 하나에 선택적으로 냉수 또는 온수를 공급하도록 제어밸브(53~56)가 구비되는 것을 특징으로 하는 냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템이 제공된다.
The hot and cold water on the cold and hot water line 50 is provided with a control valve 53 to 56 to selectively supply cold water or hot water to any one of the second heat exchanger 32 and the second subcooling capacitor 37. And a heating and cooling heat pump system.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 열원공급라인(20)은 상기 제1 열교환기(31)에 직접적으로 연결되거나 또는 상기 제1 열교환기(31) 측으로 유입되는 열교환매체를 예열할 수 있도록 상기 제1 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31) 측으로 연결되고;According to another feature of the invention, the heat source supply line 20 is directly connected to the first heat exchanger 31 or the heat exchange medium to preheat the heat exchange medium flowing into the first heat exchanger 31 side Connected to the first heat exchanger (31) side via a first subcooling capacitor (36);

상기 열원공급라인(20) 상에는 상기 제1 열교환기(31)와 과냉각콘덴서(36) 중에서 어느 하나에 선택적으로 열교환매체를 공급하도록 제어밸브(22~25)가 구비되는 것을 특징으로 하는 냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템이 제공된다.
Control valves 22 to 25 are provided on the heat source supply line 20 to selectively supply the heat exchange medium to any one of the first heat exchanger 31 and the subcooling capacitor 36. A heat pump system is provided.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 냉매라인(40)에 의해 상호 연결되는 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)를 포함한 히트펌프 유니트(30)가 하나의 케이스(10) 내에 구비된 일체형 공급시스템을 제공함으로써, 일정 온도 이상으로 가열된 온수 또는 일정 온도 이하로 냉각된 냉수 및 이 냉온수를 이용한 냉난방을 지속적으로 공급하도록 구비되어 별도의 보일러나 냉각기의 구비할 필요가 없을 뿐만 아니라 그에 따른 설치비용 및 에너지의 소모를 줄이며, 또한 지열에 의한 열원(1)을 이용할 수 있도록 구비되어 에너지의 낭비를 줄임과 동시에 컴팩트하면서도 최적화된 장치에 의해 열교환 효율 및 에너지 사용효과를 극대화할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, the heat pump unit 30 including the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32 interconnected by the refrigerant line 40 is in one case 10. By providing an integrated supply system provided, it is provided to continuously supply hot water heated above a predetermined temperature or cold water cooled below a predetermined temperature and cooling and heating using the cold and hot water, and there is no need for a separate boiler or cooler. As a result, the installation cost and energy consumption can be reduced, and the heat source 1 by geothermal heat can be used to reduce energy waste while maximizing heat exchange efficiency and energy use effect by a compact and optimized device. There is an advantage.

또한 상기 냉온수라인(50)을 통하여 유출입되는 물의 양을 컨트롤러(52)에 의해 토출량이 가변되는 순환펌프(51) 또는 자동조절밸브(59)에 의해 조절함으로써, 빠른 시간 내에 원하는 온도로 물을 가열하거나 냉각하여 온수 또는 냉수의 공급능력을 대폭적으로 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 냉온수(또는 냉난방)의 사용량이 많은 경우에도 용이하게 공급할 수 있어 전기 또는 화석연료를 사용하는 보일러나 냉각기를 추가적으로 가동하지 않아도 되므로 에너지 소모를 대폭적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, by controlling the amount of water flowing in and out through the cold and hot water line 50 by the circulation pump 51 or the automatic control valve 59 in which the discharge amount is varied by the controller 52, the water is heated to a desired temperature within a short time Not only can it greatly improve the supply capacity of hot or cold water by cooling or cooling, but it can also be easily supplied even when the amount of cold / hot water (or cooling / heating) is used largely, thus eliminating the need to operate an electric or fossil fuel-based boiler or cooler. There is an advantage that can significantly reduce the energy consumption.

또한 냉매라인(40) 상에는 냉매의 흐름을 변환시킬 수 있는 절환밸브(35)가 더 구비됨으로써, 상기 냉수나 온수(또는 냉방이나 난방)을 선택적으로 공급할 수 있으므로, 별도로 장치를 추가함이 없이 사용처(2)에 따라 냉온수 또는 냉난방을 선택적으로 공급할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the switching valve 35 is further provided on the refrigerant line 40 to convert the flow of the refrigerant, the cold water or the hot water (or cooling or heating) can be selectively supplied, so that no additional device is used. According to (2) there is an advantage that can selectively supply cold or hot water or heating and cooling.

또한 상기 냉매라인(40) 상에는 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)로부터 토출된 냉매를 보다 냉각시키도록 과냉각콘덴서(36,37)가 구비되어 상기 열교환기(31,32)의 응축효율을 증대시킬 수 있으며, 또한 상기 과냉각콘덴서(36,37)는 열원(1) 측에 위치되는 제1 과냉각콘덴서(36)와, 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 측에 위치되는 제2 과냉각콘덴서(37)로 구비되고, 이 각각의 과냉각콘덴서(36,37)는 열원공급라인(20) 또는 냉온수라인(50)에 의해 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(33)에 연결됨으로써, 상기 열원공급라인(20) 상의 열교환매체가 상기 냉온수라인(50) 상의 냉수나 온수에 혼입될 염려가 없으며, 이에 의해 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 공급되는 냉수나 온수가 열교환매체에 의해 오염될 염려가 없는 것이다.In addition, subcooling capacitors 36 and 37 are provided on the refrigerant line 40 to further cool the refrigerant discharged from the first heat exchanger 31 or the second heat exchanger 32. ), And the subcooling capacitor (36,37) is the first subcooling capacitor (36) located on the heat source (1) side and the use (2) or cold and hot water storage tank (3) side And a second subcooling capacitor (37) positioned, each subcooling capacitor (36,37) of the first heat exchanger (31) or the second heat exchanger by means of a heat source supply line (20) or a cold / hot water line (50). By connecting to the unit 33, there is no fear that the heat exchange medium on the heat source supply line 20 is mixed with cold water or hot water on the cold and hot water line 50, whereby the use (2) or cold and hot water storage tank (3) There is no fear that the cold or hot water supplied to the air will be contaminated by the heat exchange medium.

특히 상기 제2 열교환기(32)에 의해 온수나 난방을 공급하는 경우에는 상기 제2 열교환기(32)에 열교환되는 냉온수라인(50)의 공급수가 제2 과냉각콘덴서(37)를 통과되도록 구비됨으로써, 공급수가 미리 예열된 후에 상기 제2 열교환기(32)로 유입되도록 구비되어 온수의 가열효과를 더욱 증가시킬 수 있는 장점이 있다.In particular, when hot water or heating is supplied by the second heat exchanger 32, the supply water of the cold / hot water line 50 heat-exchanged to the second heat exchanger 32 passes through the second supercooling capacitor 37. , After the pre-heated water is pre-heated to be introduced into the second heat exchanger 32 has the advantage of further increasing the heating effect of the hot water.

또한 상기 제2 열교환기(32)에 의해 냉수나 냉방을 공급하는 경우에는 상기 열원공급라인(20)이 상기 제1 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)에 열교환되도록 구비되어 상기 제2 열교환기(32)에 의한 냉각능력을 향상시킴과 동시에 성적계수를 더욱 향상시킬 수 있다. In addition, when cold water or cooling is supplied by the second heat exchanger 32, the heat source supply line 20 is provided to exchange heat with the first heat exchanger 31 via the first subcooling capacitor 36. In addition to improving the cooling capacity by the second heat exchanger 32, it is possible to further improve the coefficient of performance.

또한 상기 냉매라인(40) 상에는 고압측 냉매압력을 감지할 수 있도록 고압측 압력센서(41)가 구비되고, 이 고압측 압력센서(41)에 의해 감지된 냉매의 압력이 소정 압력에 도달하면 이를 감지하여 작동되도록 상기 컨트롤러(52)에 연결되어 상기 순환펌프(51)의 토출량을 조절함으로써, 상기 히트펌프 유니트(30)에 과부하가 발생되거나 또는 과부하에 의해 장치의 손상 또는 정지됨을 방지하여 원활한 작동에 의해 지속적으로 원하는 온도의 온수를 공급할 수 있는 장점이 있다.In addition, a high pressure side pressure sensor 41 is provided on the refrigerant line 40 to detect a high pressure side refrigerant pressure, and when the pressure of the refrigerant sensed by the high pressure side pressure sensor 41 reaches a predetermined pressure, It is connected to the controller 52 so as to sense and operate to adjust the discharge amount of the circulation pump 51, thereby preventing the overload of the heat pump unit 30 or damage or stop the device by overload smooth operation There is an advantage that can continuously supply the hot water of the desired temperature.

또한 상기 냉매라인(40) 상에는 저압측 냉매압력이 설정 압력에 도달할 때에 작동되는 저압측 압력센서(42)가 구비되거나 상기 냉온수라인(50) 상에는 상기 제2 열교환기(32) 토출구 측의 온도(공급온수의 온도)를 감지할 수 있는 온도센서(60)가 구비되고, 이 저압측 압력센서(42)나 온도센서(60)에 의해 감지된 냉매의 압력 또는 온수의 온도에 의해 상기 자동조절밸브의 토출량을 조절하여 빠른 시간 내에 일정 온도 이상의 고온수 및 저온의 냉수를 생산할 수 있을 뿐만 아니라 장치에 과부하가 걸리지 않아 압축기(33)나 펌프의 용량, 배관과 열교환기의 크기 등을 줄일 수 있어 전체적인 설비비를 절감할 수 있는 장점이 있다.
In addition, a low pressure side pressure sensor 42 is provided on the refrigerant line 40 to operate when the low pressure side refrigerant pressure reaches a set pressure, or on the cold / hot water line 50, the temperature at the outlet of the outlet of the second heat exchanger 32. A temperature sensor 60 capable of detecting the temperature of the supplied hot water is provided, and is automatically adjusted by the pressure of the refrigerant or the temperature of the hot water detected by the low pressure side pressure sensor 42 or the temperature sensor 60. By adjusting the discharge volume of the valve, it is possible to produce hot water and cold water of a certain temperature or more in a short time, and also to reduce the capacity of the compressor 33 or the pump, the size of the pipe and the heat exchanger, etc. as the device is not overloaded. There is an advantage that can reduce the overall equipment cost.

도 1은 본 발명의 일실시예를 도시한 구성도
도 2는 본 발명의 다른 실시예을 도시한 구성도 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention
2 is a block diagram showing another embodiment of the present invention

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.The objects, features and advantages of the present invention described above will become more apparent from the following detailed description. Hereinafter, described with reference to the accompanying drawings as follows.

도 1과 도 2는 본 발명의 다양한 실시예를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예는 하나의 케이스(10) 내에 냉매라인(40)에 의해 상호 연결되는 제1 열교환기(31), 제2 열교환기(32), 압축기(33) 그리고 팽창밸브(34)를 포함하는 히트펌프 유니트(30)가 구비되어 상기 냉매라인(40)을 통하여 순환되는 냉매의 상변화에 의해 열교환이 이루어지도록 구비되어 있다.1 and 2 illustrate various embodiments of the present invention. As shown in FIG. 1, an embodiment of the present invention includes a first heat exchanger 31, a second heat exchanger 32, and a compressor, which are interconnected by a refrigerant line 40 in one case 10. 33) and a heat pump unit 30 including an expansion valve 34 is provided to perform heat exchange by the phase change of the refrigerant circulated through the refrigerant line 40.

이러한 구성에 있어서, 상기 제1 열교환기(31)는 지열과 같은 열원(1)을 이용하여 열교환 효율을 증대시킬 수 있도록 구비되는데, 이를 위해 상기 제1 열교환기(31)에는 지중에 일부가 매립되도록 상기 케이스(10)의 외부로 연장 형성되는 열원공급라인(20)이 연결되고, 이 열원공급라인(20) 상에는 순환펌프(21)가 구비되어 물 또는 브라인(brine)과 같은 열교환매체가 순환되면서 상기 제1 열교환기(31)에 의해 열교환이 이루어지도록 되어 있다.In this configuration, the first heat exchanger 31 is provided to increase the heat exchange efficiency by using a heat source 1 such as geothermal heat. For this purpose, a portion of the first heat exchanger 31 is embedded in the ground. The heat source supply line 20 is formed to extend to the outside of the case 10 so that the circulation source 21 is provided on the heat source supply line 20 to circulate a heat exchange medium such as water or brine. While the heat exchange is made by the first heat exchanger (31).

또한 상기 제2 열교환기(32)에는 냉수나 온수(이하 "공급수"라 함)가 유출입되는 냉온수라인(50)이 상기 케이스(10)의 외부로 연장 형성되도록 연결되고, 이 제2 열교환기(32)에 의해 상기 냉온수라인(50)을 통하여 유출입되는 공급수와의 열교환을 이루어져 상기 냉온수라인(50)에 연결된 냉온수 저장탱크(3) 또는 사용처(2)에 냉온수 또는 냉난방을 공급할 수 있게 된다.In addition, the second heat exchanger 32 is connected to the cold and hot water line 50 through which cold water or hot water (hereinafter referred to as "supply water") flows in and out of the case 10. By heat exchange with the supply water flowing in and out through the cold and hot water line 50 by the 32 it is possible to supply cold or hot water or heating and cooling to the cold or hot water storage tank (3) or the user (2) connected to the cold and hot water line (50) .

여기에서, 상기 냉매라인(40) 상에는 냉매의 흐름을 절환할 수 있는 사방밸브와 같은 절환밸브(35)가 구비되고, 이 절환밸브(35)에 의해 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)는 증발기 또는 응축기로 작동되면서 냉온수(또는 냉난방)을 공급하게 되는데, 일례로 겨울철과 같은 온수와 난방이 필요로 할 경우(난방모드일 경우)에는 상기 제1 열교환기(31)는 증발기로 작동되고, 상기 제2 열교환기(32)는 응축기로 작동되며, 여름철과 같이 냉수 또는 냉방이 필요할 경우(냉방모드일 경우)에는 상기 제1 열교환기(31)는 응축기로 작동되고, 상기 제2 열교환기(32)는 증발기로 작동되게 된다.Here, a switching valve 35 such as a four-way valve capable of switching the flow of the refrigerant is provided on the refrigerant line 40, and the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 31 are provided by the switching valve 35. The heat exchanger 32 supplies cold / hot water (or cooling and heating) while operating as an evaporator or a condenser. For example, when hot water and heating are required (eg, in heating mode), the first heat exchanger 31 may be used. Is operated as an evaporator, the second heat exchanger 32 is operated as a condenser, and when cold water or cooling is required (in the cooling mode) such as in summer, the first heat exchanger 31 is operated as a condenser, The second heat exchanger 32 is operated as an evaporator.

이상과 같은 구성에 더하여, 상기 케이스(10) 내부에는 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 사이에 위치된 냉매라인(40) 상에 과냉각콘덴서(36,37)가 구비되어 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)로부터 토출된 냉매를 보다 냉각시킬 수 있는데, 이 과냉각콘덴서(36,37)에 의하면 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)를 통과한 냉매가 더욱 냉각되어 응축효율을 증대시킬 수 있게 된다. In addition to the above configuration, the case 10 is provided with subcooling capacitors 36 and 37 on the refrigerant line 40 located between the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32. To cool the refrigerant discharged from the first heat exchanger 31 or the second heat exchanger 32, and according to the subcooling capacitors 36 and 37, the first heat exchanger 31 or the second heat exchanger. The refrigerant passing through the group 32 is further cooled to increase the condensation efficiency.

바람직하게는 상기 과냉각콘덴서(36,37)는 상기 열원(1) 측에 위치되는 제1 과냉각콘덴서(36)와 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 측에 위치되는 제2 과냉각콘덴서(37)로 구비되는데, 상기 제1 과냉각콘덴서(36)는 상기 열원공급라인(20)에 의해 상기 제1 열교환기(31)에 연결되어 열교환매체가 순화되도록 구비되고, 상기 제2 과냉각콘덴서(37)는 상기 냉온수라인(50)에 의해 상기 제2 열교환기(32)에 연결되어 공급수가 순환되도록 구비된다. Preferably, the subcooling capacitors 36 and 37 may include a first subcooling capacitor 36 positioned at the heat source 1 side and a second subcooling capacitor positioned at the use site 2 or the cold / hot water storage tank 3 side. 37. The first subcooling capacitor 36 is connected to the first heat exchanger 31 by the heat source supply line 20 to purify the heat exchange medium, and the second subcooling capacitor 37 ) Is connected to the second heat exchanger 32 by the cold and hot water line 50 so that the supply water is circulated.

이때에, 상기 열원공급라인(20) 상에는 상기 제1 열교환기(31)와 제1 과냉각콘덴서(36) 중에서 어느 하나에 선택적으로 열교환매체가 공급되도록 제어밸브(22~25)가 구비되고, 이 제어밸브(22~25)는 상기 제1 열교환기(31) 또는 제1 과냉각콘덴서(36)의 입구측에 위치되어 그 개폐에 따라 열교환매체가 상기 제1 열교환기(31)에 직접적으로 공급되거나 또는 상기 제1 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)에 공급되는데, 이와 같은 제어밸브(22~25)의 개폐는 냉방모드 또는 난방모드에 따라 결정될 수 있는 것이다. At this time, the control valves 22 to 25 are provided on the heat source supply line 20 so that the heat exchange medium is selectively supplied to any one of the first heat exchanger 31 and the first subcooling capacitor 36. Control valves 22 to 25 are located at the inlet side of the first heat exchanger 31 or the first subcooling capacitor 36 so that the heat exchange medium is directly supplied to the first heat exchanger 31 according to the opening and closing of the control valves 22 to 25. Alternatively, the first subcooling capacitor 36 is supplied to the first heat exchanger 31. The opening and closing of the control valves 22 to 25 may be determined according to a cooling mode or a heating mode.

또한 상기 냉온수라인(50) 상에는 상기 제2 열교환기(32)와 과냉각콘덴서(36) 중에서 어느 하나에 선택적으로 공급수를 공급하도록 제어밸브(53~56)가 구비되고, 이 제어밸브(53~56)는 상기 제2 열교환기(32) 또는 제2 과냉각콘덴서(37)의 입구측에 위치되어 그 개폐에 따라 상기 제2 열교환기(32)에 공급수가 직접적으로 공급되거나 또는 상기 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제2 열교환기(32) 측으로 공급되는데, 이와 같은 제어밸브(53~56)의 개폐는 냉방모드 또는 난방모드에 따라 결정될 수 있는 것이다.In addition, control valves 53 to 56 are provided on the cold / hot water line 50 to selectively supply the supply water to any one of the second heat exchanger 32 and the subcooling capacitor 36. 56 is located at the inlet side of the second heat exchanger 32 or the second subcooling capacitor 37 so that the supply water is directly supplied to the second heat exchanger 32 according to the opening and closing of the second heat exchanger 32 or the subcooling capacitor 36. The second heat exchanger 32 is supplied to the second heat exchanger 32. The opening and closing of the control valves 53 to 56 may be determined according to the cooling mode or the heating mode.

이상과 같은 구성에 의해 난방모드 또는 냉방모드일때의 작동상태를 설명하면 다음과 같다. 난방모드일 경우에는 공급수가 상기 제2 과냉각콘덴서(37)를 거쳐 상기 열교환기(32) 측으로 공급되도록 상기 제어밸브(53,55)를 개방함과 동시에 다른 제어밸브(54,56)는 차단하게 되며, 이에 의해 공급수는 상기 과냉각콘덴서(36)를 통하면서 미리 예열된 상태로 상기 제2 열교환기(32)에 의해 열교환이 이루어져 공급수의 가열효과를 증대시키게 된다.When the operation state in the heating mode or the cooling mode by the configuration as described above is as follows. In the heating mode, the control valves 53 and 55 are opened so that the supply water is supplied to the heat exchanger 32 through the second subcooling capacitor 37 and the other control valves 54 and 56 are blocked. As a result, the supply water is heat-exchanged by the second heat exchanger 32 in a pre-heated state through the subcooling capacitor 36 to increase the heating effect of the supply water.

또한 이러한 난방모드일때의 상기 열원공급라인(20)을 순환하는 열교환매체는 상기 제1 과냉각콘덴서(36)를 거치지 않고 직접적으로 상기 제1 열교환기(31)에 유입되도록 상기 제어밸브(22,24)를 개방함과 동시에 다른 제어밸브(23,25)를 차단하게 되게 되는데, 이와 같은 난방모드에서는 상기 제1 과냉각콘덴서(36) 측으로 열교환매체가 순화되지 않음으로 인해 상기 제1 과냉각콘덴서(36)의 작동은 일시적으로 정지시켜도 무방한 것이다.In addition, the heat exchange medium circulating in the heat source supply line 20 in the heating mode is introduced into the first heat exchanger 31 directly without passing through the first subcooling capacitor 36. At the same time, the other control valves 23 and 25 are blocked, and in this heating mode, the first subcooling capacitor 36 is not purified because the heat exchange medium is not purified toward the first subcooling capacitor 36. May be temporarily stopped.

또한 냉방모드일 경우에는 공급수가 상기 제2 과냉각콘덴서(37)를 거치지 않도록 상기 제어밸브(54,56)를 개방함과 동시에 다른 제어밸브(53,55)를 차단하게 되게 되며, 이때의 상기 열원공급라인(20)을 순환하는 열교환매체는 상기 제1 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)에 유입되도록 상기 제어밸브(23,25)를 개방함과 동시에 다른 제어밸브(22,24)를 차단하게 된다. 이와 같이 열교환매체가 상기 제1 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)를 순환함으로 인해 상기 제1 열교환기(31)의 응축효율을 증대시켜 상기 제2 열교환기(32)에 의한 냉각효과를 극대화시킬 수 있게 되는데, 이와 같은 냉방모드에서는 상기 제2 과냉각콘덴서(37)에는 공급수가 통과되지 않음으로 인해 상기 제2 과냉각콘덴서(37)의 작동은 일시적으로 정지해도 무방한 것이다. In the cooling mode, the control valves 54 and 56 are opened to block the other control valves 53 and 55 so that the supply water does not pass through the second subcooling capacitor 37. In this case, the heat source The heat exchange medium circulating through the supply line 20 opens the control valves 23 and 25 so as to enter the first heat exchanger 31 via the first subcooling capacitor 36, and at the same time, another control valve 22. 24). As the heat exchange medium circulates through the first subcooling capacitor 36 and the first heat exchanger 31, the condensation efficiency of the first heat exchanger 31 is increased to the second heat exchanger 32. In this cooling mode, the second subcooling capacitor 37 may temporarily stop operation because the supply water does not pass through the second subcooling capacitor 37.

이와 같이 본 발명에서는 상기 과냉각콘덴서(36,37)가 구비됨에 따라, 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)를 통과한 냉매가 더욱 냉각되어 응축효율을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 냉온수라인(50)의 공급수가 예열되어 가열효과를 증대시킬 수 있으며, 또한 상기 과냉각콘덴서(36,37)가 구비됨으로 인해 상기 압축기(33) 측의 부하도 줄일 수 있어 상대적으로 작은 용량의 압축기(33)를 사용할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, as the subcooling capacitors 36 and 37 are provided, the refrigerant passing through the first heat exchanger 31 or the second heat exchanger 32 may be further cooled to increase the condensation efficiency. In addition, the supply water of the hot and cold water line 50 may be preheated to increase the heating effect, and the load of the compressor 33 may be reduced due to the subcooling capacitors 36 and 37. The compressor 33 can be used.

특히, 상기 과냉각콘덴서(36,37)는 열원(1)과 부하측(사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3))에 각각 구비됨에 따라, 상기 과냉각콘덴서(36,37)를 통과하는 열교환매체와 공급수가 상호 혼입될 염려가 없으며, 이에 의해 열교환매체에 의해 오염되지 않은 깨끗한 공급수를 부하측에 공급할 수 있게 된다. In particular, the subcooling capacitor (36,37) is provided in the heat source (1) and the load side (used (2) or cold and hot water storage tank (3)), respectively, and the heat exchange medium passing through the subcooling capacitor (36,37) There is no fear that the feed water may be mixed with each other, whereby clean feed water not contaminated by the heat exchange medium can be supplied to the load side.

또한 본 발명은 냉방모드 또는 난방모드에 따라 상기 절환밸브(35)에 의해 냉매의 흐름을 절환하도록 구비되고, 또한 상기 열원공급라인(20) 상에 구비되는 제어밸브(22~25)와 상기 냉온수라인(50) 상에 구비되는 제어밸브(53~56)에 의해 열교환매체와 공급수의 흐름을 제어하여 상기 열교환기(31,32)에 직접적으로 공급하거나 또는 상기 과냉각콘덴서(36,37)를 거치도록 함으로써, 상기 열교환기(31,32)와 과냉각콘덴서(36,37)에 유출입되는 냉매와 공급수(또는 열교환매체)의 흐름이 상호 반대방향으로 흐르면서 열교환이 이루어지는 대향류(Counterflow)를 형성하도록 구비될 수 있으므로, 이러한 대향류에 의해 열교환 효율을 더욱 증대시킬 수 있으며, 이는 통상적으로 종래의 히트펌프시스템에서는 난방모드(또는 냉방모드)에서만 대향류를 형성할 수 있음에 비해, 본 발명에서 난방모드 및 냉방모드에서 동시에 대향류의 형성이 가능하여 전술된 바와 같은 열교환 효율을 더욱 증대시킬 수 있는 효과를 가지게 된다. In addition, the present invention is provided to switch the flow of the refrigerant by the switching valve 35 according to the cooling mode or heating mode, and also the control valve 22 to 25 and the cold and hot water provided on the heat source supply line (20). The control valves 53 to 56 provided on the line 50 control the flow of the heat exchange medium and the feed water to supply the heat exchangers 31 and 32 directly or to supply the subcooling capacitors 36 and 37. By passing through, the flow of the refrigerant flowing into the heat exchanger (31,32) and the subcooling capacitor (36,37) and the supply water (or heat exchange medium) in the opposite direction to form a counterflow (counterflow) through which heat exchange occurs Since the counter flow can further increase the heat exchange efficiency, it is possible to form the counter flow only in the heating mode (or cooling mode) in the conventional heat pump system. Invention at the same time possible to form a counterflow in the heating mode and the cooling mode in the will have the more capable of increasing the heat exchange efficiency as described above effects.

한편, 상기 냉온수라인(50) 상에는 상기 제2 열교환기(32) 측으로 공급수를 펌핑하는 순환펌프(51)가 구비되고, 이 순환펌프(51)는 그 토출량이 가변되도록 모터의 회전수를 변환시키도록 된 인버터와 같은 컨트롤러(52)에 의해 제어되어 상기 제2 열교환기(32) 입구측으로 공급되는 공급수의 양이 조절 가능하게 된다.On the other hand, the cold and hot water line 50 is provided with a circulation pump 51 for pumping the supply water to the second heat exchanger 32 side, the circulation pump 51 converts the rotational speed of the motor so that the discharge amount is variable The amount of feed water controlled by a controller 52 such as an inverter to be supplied to the inlet side of the second heat exchanger 32 is adjustable.

이는 상기 컨트롤러(52)에 의해 상기 순환펌프(51)의 단위 토출량을 감소시켜 상기 냉온수라인(50)을 흐르는 단위시간당 공급수량을 적게 함으로써, 상기 제2 열교환기(32)와의 열교환이 충분히 이루어지게 함과 동시에 빠른 시간 내에 원하는 온도로 가열될 수 있게 할 수 있으며, 이에 의해 사용처(2)에서 온수의 사용량이 증가될 경우나 다량의 온수를 단시간 내에 공급해야 되는 긴급한 상황에 용이하게 대처할 수 있게 된다.This reduces the unit discharge amount of the circulation pump 51 by the controller 52 to reduce the amount of water supplied per unit time flowing through the cold / hot water line 50 so that heat exchange with the second heat exchanger 32 is sufficiently performed. At the same time, it can be heated to a desired temperature in a short time, thereby making it possible to easily cope with an urgent situation in which the amount of hot water is increased in the use place 2 or a large amount of hot water must be supplied in a short time. .

또한 전술된 바와 같은 순환펌프(51)의 작동에 관련하여, 상기 냉매라인(40)의 관로상에는 상기 제2 과냉각콘덴서(37)로부터 고온 고압 상태로 유출되는 냉매의 고압측 압력을 감지할 수 있는 고압측 압력센서(41)가 더 구비되고, 이 고압측 압력센서(41)는 상기 컨트롤러(52)에 전기적으로 연결되게 된다. 그러므로 상기 컨트롤러(52)는 상기 고압측 압력센서(41)에 의해 감지된 냉매의 압력에 의해서도 작동 가능하게 되고, 이에 의해 상기 순환펌프(51)는 냉매의 압력이 설정된 일정 압력에 도달하면 그 단위 토출량을 조절하도록 제어 가능하게 된다. In addition, in relation to the operation of the circulation pump 51 as described above, on the conduit of the refrigerant line 40 can detect the high pressure side pressure of the refrigerant flowing out of the second sub-cooling capacitor 37 in a high temperature and high pressure state. The high pressure side pressure sensor 41 is further provided, and the high pressure side pressure sensor 41 is electrically connected to the controller 52. Therefore, the controller 52 is also operable by the pressure of the refrigerant sensed by the high pressure side pressure sensor 41, whereby the circulation pump 51 is the unit when the pressure of the refrigerant reaches a predetermined pressure set It becomes controllable to adjust the discharge amount.

이는 상기 순환펌프(51)에 의해 정량 토출되는 순환수가 지속적으로 상기 냉온수라인(50)을 통하여 순환됨으로 인해 상기 제2 열교환기(32)를 포함한 상기 히트펌프 유니트(30)의 과부하가 발생될 우려가 있을 뿐만 아니라 장치가 손상될 우려가 있어 이를 방지하기 위한 것이나, 보다 정확하게는 전술된 바와 같은 장치의 손상을 방지하기 위해 대략적으로 고압측의 냉매압력은 설정압력 이상일 경우에는 상기 압축기(33)의 작동이 자체적으로 정지되도록 하여 장치를 보호하는 것이 일반적이므로 상기 고압측 압력센서(41)에 의해 고압측 냉매압력을 감지하여 상기 순환펌프(51)에 의한 단위 토출량을 제어하여 상기 히트펌프 유니트(30) 측의 부하를 제어함으로써, 상기 히트펌프 유니트(30)에 과부하가 걸리지 않은 상태에서 지속적으로 작동이 가능하게 할 뿐만 아니라 이에 의해 온수를 지속적으로 공급할 수 있는 것이다.This is because the circulating water quantitatively discharged by the circulation pump 51 is continuously circulated through the cold / hot water line 50 so that an overload of the heat pump unit 30 including the second heat exchanger 32 may occur. In addition, there is a risk that the device may be damaged, but more precisely, in order to prevent damage to the device as described above, when the refrigerant pressure on the high pressure side is approximately the set pressure or more, Since it is common to protect the apparatus by allowing the operation to stop by itself, the high pressure side pressure sensor 41 detects the high pressure side refrigerant pressure and controls the unit discharge amount by the circulation pump 51 to control the heat pump unit 30. By controlling the load on the) side, the heat pump unit 30 can be continuously operated without being overloaded. Thus, not only will it be continuously supplied by the hot water.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 냉온수라인(50) 상에는 전술된 바와 같은 순환펌프(51) 대신에 전동식(또는 전자식) 자동밸브 형태의 자동조절밸브(59)가 구비될 수 있는데, 이 자동조절밸브(59)는 냉매의 압력 또는 공급수의 온도에 따라 작동될 수 있으며, 이를 위해 상기 냉매라인(20) 상에는 저압측 냉매압력이 설정 압력에 도달하면 작동되는 저압측 압력센서(42)가 구비되고, 상기 냉온수라인(50) 상에는 상기 제2 열교환기(32)의 토출구 측에 공급수의 온도가 설정 온도에 도달하면 이를 감지할 수 있는 온도센서(60)가 구비될 수 있다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, as shown in Figure 2, on the cold and hot water line 50, instead of the circulation pump 51 as described above in the form of an electric (or electronic) automatic valve automatic control valve ( 59) may be provided, the automatic control valve 59 may be operated according to the pressure of the refrigerant or the temperature of the supply water. For this purpose, if the low pressure side refrigerant pressure reaches the set pressure on the refrigerant line 20 A low pressure side pressure sensor 42 is provided, and on the cold / hot water line 50, a temperature sensor capable of detecting when the temperature of the supply water reaches a set temperature on the outlet of the second heat exchanger 32 ( 60) may be provided.

이때에, 상기 저압측 압력센서(42)와 온도센서(60)는 상기 자동조절밸브(59)에 전기적으로 연결되어 그에 따라 감지된 압력 또는 온도에 따라 상기 자동조절밸브(59)의 작동이 직접적으로 제어하게 된다.At this time, the low pressure side pressure sensor 42 and the temperature sensor 60 is electrically connected to the automatic control valve 59 so that the operation of the automatic control valve 59 is directly performed according to the detected pressure or temperature. To control.

이러한 상기 저압측 압력센서(42)와 온도센서(60)에 의한 상기 자동조절밸브(59)의 토출량 조절은 상기 제2 열교환기(32)가 증발기로 작동되어 상기 냉온수 저장탱크(3) 또는 사용처(2)에 냉수(또는 냉방)을 공급하고자 할 때(냉방모드일 때)에 바람직하게 적용될 수 있는 것이며, 이때에 상기 열원공급라인(20)은 상기 제1 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 응축기로 작동되는 상기 제1 열교환기(31) 측으로 열교환매체가 순환되도록 하는 것이 바람직하다.The discharge amount of the automatic control valve 59 is controlled by the low pressure side pressure sensor 42 and the temperature sensor 60 so that the second heat exchanger 32 is operated as an evaporator to store the cold / hot water storage tank 3 or the place of use. In the case of supplying cold water (or cooling) to (2) (when in the cooling mode), the heat source supply line 20 passes through the first subcooling capacitor 36 to a condenser. Preferably, the heat exchange medium is circulated to the side of the first heat exchanger 31 which is operated.

이때에 상기 자동조절밸브(59)는 자체적으로 공급수를 펌핑하기 어려운 것이므로, 상기 냉온수라인(50) 상에 상기 자동조절밸브(59) 측으로 공급수를 펌핑할 수 있는 순환펌프(61)가 구비되는 것은 당연한 것이며, 상기 자동조절밸브(59)는 자체적으로 그 개폐정도를 조절할 수 있는 것을 사용하거나 또는 단지 자동적으로 개방 또는 폐쇄되는 것을 사용할 수 있다.At this time, since the automatic control valve 59 is difficult to pump the supply water on its own, a circulation pump 61 capable of pumping the supply water to the automatic control valve 59 on the cold / hot water line 50 is provided. Naturally, the automatic regulating valve 59 may use one that can adjust the degree of opening and closing itself, or only one that automatically opens or closes.

이러한 자동조절밸브(59)는 본 발명의 히트펌프시스템의 용량에 비해 상대적으로 큰 용량의 설비를 요하는 경우에 다수개의 히트펌프시스템을 병렬로 연결하여 사용하는 데에 용이하게 적용할 수 있으며, 이는 상기 냉온수라인(50) 상에 상기 순환펌프(61)로부터 펌핑되는 공급수를 분기할 수 있도록 다수개의 자동조절밸브(59)를 구비되고, 이 자동조절밸브(59)의 개폐에 의해 각 히트펌프 유니트(30) 측으로 공급수가 순환되어 냉온수를 생산하거나 필요에 따라서는 상기 자동조절밸브(59)를 폐쇄하여 일부의 히트펌프시스템 만을 작동시키는 데에 용이할 뿐만 아니라 이는 전술된 컨트롤러(52)가 구비되는 순환펌프(51)가 구비되는 것에 비해 상대적으로 경비 및 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.Such automatic control valve 59 can be easily applied to use a plurality of heat pump systems connected in parallel in the case of requiring a relatively large capacity compared to the capacity of the heat pump system of the present invention, It is provided with a plurality of automatic control valve 59 to branch the supply water pumped from the circulation pump 61 on the cold and hot water line 50, each heat by opening and closing the automatic control valve 59 The supply water is circulated to the pump unit 30 side to produce cold and hot water or, if necessary, to close the automatic regulating valve 59 to operate only a part of the heat pump system. Compared with the circulation pump 51 provided, there is an effect of reducing the cost and manufacturing cost.

한편, 상기 열원(1)을 통과한 열교환매체가 상기 제2 과냉각콘덴서(37)를 거치면서 예열되어 상기 제1 열교환기(31)에 의해 열교환이 이루어지는 경우에는, 상기 제1 열교환기(31)의 응축효율이 증가함과 동시에 이에 의해 상기 제1 열교환기(32)에 의한 냉각능력이 증가하여 장치의 전체적인 성적계수의 향상을 도모할 수 있으며, 이는 통상적으로 냉방모드일 때에 공급하는 냉수의 온도를 대략 7~8℃ 정도로 가정한다면, 전술된 바와 같은 구성에서는 이를 1~2℃ 정도 더 낮춰 대략 5~6℃ 정도로 공급할 수 있으며, 이에 의해 동일한 용량의 냉방을 공급할 때의 압축기 또는 펌프의 용량 및 배관 등의 크기를 줄일 수 있어 설비비를 대략 30~40% 정도 절감할 수 있게 된다.  On the other hand, when the heat exchange medium passing through the heat source 1 is preheated while passing through the second subcooling capacitor 37, and the heat exchange is performed by the first heat exchanger 31, the first heat exchanger 31 As the condensation efficiency of the filter increases, the cooling capacity of the first heat exchanger 32 increases, thereby improving the overall coefficient of performance of the apparatus, which is typically the temperature of the cold water supplied in the cooling mode. If it is assumed to be about 7 ~ 8 ℃, in the configuration as described above it can be lowered by 1 ~ 2 ℃ to supply about 5 ~ 6 ℃, thereby providing the capacity of the compressor or pump when supplying the cooling of the same capacity and By reducing the size of the piping, the facility cost can be reduced by about 30 to 40%.

이상과 같은 본 발명의 실시예에서는 상기 고압측 압력센서(41)에 의해 순환펌프(51)가 제어되도록 구비되고, 상기 저압측 압력센서(42)와 온도센서(60)에 의해 상기 자동조절밸브(59)가 제어되도록 구비된 것이나, 특별히 이에 한정되는 것이 아니라 상기 순환펌프(51)와 자동조절밸브(59)는 냉방모드 또는 난방모드에 무관하게 상호 대체 가능한 구성일 뿐만 아니라 고압측 압력센서(41)와 저압측 압력센서(42) 그리고 온도센서(60)는 어느 하나가 구비되거나 또는 동시에 다수개가 구비되어 냉방 또는 난방모드에 따라 구성의 일부를 일시 정지시킬 수 있음은 당연한 것이다.In the embodiment of the present invention as described above is provided so that the circulation pump 51 is controlled by the high pressure side pressure sensor 41, the low pressure side pressure sensor 42 and the temperature sensor 60 by the automatic control valve. 59 is provided to be controlled, but is not particularly limited to the circulation pump 51 and the automatic control valve 59 is a configuration that can be replaced with each other irrespective of the cooling mode or the heating mode, as well as the high pressure side pressure sensor ( 41) and the low pressure side pressure sensor 42 and the temperature sensor 60 is provided with one or a plurality of at the same time it is natural that a part of the configuration can be paused according to the cooling or heating mode.

또한 이상과 같은 실시예에서는 상기 제1 열교환기(31)가 지열로부터 열을 회수하도록 된 공급시스템을 설명하였으나, 상기 열원(1)은 지열이외에도 폐온수로부터 폐열을 회수하거나 외부공기에 의해서도 열원(1)을 공급받을 수 있음은 당연한 것이며, 본 발명은 전기 또는 화석연료가 아닌 지열이나 폐온수 또는 외부공기 등과 같은 자연열원 또는 폐기열원으로부터 열을 회수하여 에너지의 낭비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 에너지 절감효과를 대폭적으로 개선할 수 있으며, 또한 온수뿐만 아니라 필요에 따라서는 냉난방을 선택적으로 공급하면서도 컴팩트한 구성에 의해 사용처(2)에 따라 구성을 추가하지 않은 상태에서 용이하게 변경 설치가 가능하며, 이에 의해 온수 및 냉난방 공급능력을 적재적소에 공급할 수 있는 최적화된 시스템을 제공할 수 있게 된다.In addition, in the above embodiment, the first heat exchanger 31 has been described a supply system for recovering heat from the geothermal heat, the heat source (1) in addition to the geothermal heat to recover the waste heat from the waste hot water or by the external air source ( Of course, the present invention can be supplied, and the present invention recovers heat from natural heat sources or waste heat sources such as geothermal or waste hot water or external air, not electricity or fossil fuel, as well as reducing energy waste as well as saving energy. The effect can be drastically improved, and in addition to the hot water as well as optionally supplying air conditioning and heating, the compact configuration allows easy installation without changing the configuration according to the use (2). It is possible to provide an optimized system that can supply hot water and heating and cooling supply capacity to the right place. It is good.

또한 설명되지는 않았지만, 상기 냉매라인(40) 상에는 냉방모드 또는 난방모드에 따라 작동되는 다수의 팽창밸브(34)와 그에 따라 냉매의 흐름을 제어하는 체크밸브(43)가 구비될 수 있으며, 이 팽창밸브(34)와 체크밸브(43)의 구성 및 그에 따라 냉방모드 또는 난방모드에서의 냉매의 흐름을 제어하는 것은 통상적인 것이다.
In addition, although not described, a plurality of expansion valves 34 and a check valve 43 for controlling the flow of the coolant may be provided on the coolant line 40. It is common to control the configuration of the expansion valve 34 and the check valve 43 and thus control the flow of the refrigerant in the cooling mode or the heating mode.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 구성 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described configuration and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those who have knowledge.

Claims (4)

지열을 포함한 열원(1)측과의 열교환이 이루어지도록 구비된 제1 열교환기(31)와, 이 제1 열교환기(31)에 냉매라인(40)에 의해 상호 연결됨과 동시에 냉수 또는 온수와의 열교환이 이루어지도록 구비된 제2 열교환기(32)와, 상기 냉매라인(40) 상에 구비되어 냉매의 흐름을 변환시키도록 된 절환밸브(35)와, 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)로부터 토출된 냉매를 보다 냉각시킬 수 있도록 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 사이에 위치되도록 상기 냉매라인(40)에 의해 상호 연결되는 과냉각콘덴서(36,37)를 포함하는 히트펌프 유니트(30)와;
상기 제1 열교환기(31)에 의해 열교환이 이루어지도록 열교환매체가 순환되도록 연장 형성되는 열원공급라인(20)과;
상기 제2 열교환기(32)에 열교환되도록 연결되어 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 열교환된 냉수 또는 온수를 공급하도록 연장 형성된 냉온수라인(50)과;
상기 냉온수라인(50) 상에 구비되어 상기 제2 열교환기(32) 측으로 냉수 또는 온수를 토출시키는 순환펌프(51) 또는 자동조절밸브(59)를 포함하여 이루어지며;
상기 순환펌프(51) 또는 자동조절밸브(59)는 냉매의 압력 또는 냉수나 온수의 온도에 따라 토출량이 가변되도록 컨트롤러(52)에 의해 제어되거나 감지된 압력 또는 온도에 의해 자동적으로 개폐되도록 구비되며;
상기 과냉각콘덴서(36,37)는 상기 열원(1) 측에 위치되도록 상기 열원공급라인(20)에 의해 상기 제1 열교환기(31)에 연결되는 제1 과냉각콘덴서(36)와, 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 측에 위치되도록 상기 냉온수라인(50)에 의해 상기 제2 열교환기(32)에 연결되는 제2 과냉각콘덴서(37)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템.
The first heat exchanger 31 provided to perform heat exchange with the heat source 1 side including geothermal heat, and is connected to the first heat exchanger 31 by the refrigerant line 40 and at the same time with cold water or hot water. A second heat exchanger 32 provided to perform heat exchange, a switching valve 35 provided on the refrigerant line 40 to change the flow of the refrigerant, and the first heat exchanger 31 or 2 the supercooling capacitor interconnected by the refrigerant line 40 so as to be located between the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32 so as to cool the refrigerant discharged from the heat exchanger 32 ( A heat pump unit 30 including 36 and 37;
A heat source supply line 20 extending to circulate the heat exchange medium so that heat exchange is performed by the first heat exchanger 31;
A cold / hot water line (50) connected to the heat exchanger of the second heat exchanger (32) and extended to supply cold water or hot water that has been heat-exchanged to a place of use (2) or a cold / hot water storage tank (3);
It is provided on the cold and hot water line (50) comprises a circulation pump (51) or automatic control valve (59) for discharging cold or hot water to the second heat exchanger (32) side;
The circulation pump 51 or the automatic control valve 59 is provided to be opened and closed automatically by the pressure or temperature controlled or sensed by the controller 52 so that the discharge amount is changed according to the pressure of the refrigerant or the temperature of cold water or hot water. ;
The subcooling capacitors 36 and 37 are connected to the first heat exchanger 31 by the heat source supply line 20 so that the subcooling capacitors 36 and 37 are positioned on the heat source 1 side, and the place of use ( 2) or cold and hot water and heating and cooling, characterized in that it comprises a second sub-cooling capacitor (37) connected to the second heat exchanger (32) by the cold and hot water line (50) to be located on the cold and hot water storage tank (3) side Heat pump system.
제1항에 있어서, 상기 냉매라인(40) 상에는 고압측 냉매압력이 설정 압력에 도달하면 이를 감지할 수 있는 고압측 압력센서(41)와, 저압측 냉매압력이 설정 압력에 도달하면 이를 감지하여 작동되는 저압측 압력센서(42)가 더 구비되고;
상기 냉온수라인(50) 상에는 상기 제2 열교환기(32) 토출구 측의 냉수 또는 온수의 온도를 감지할 수 있는 온도센서(60)가 구비되며;
상기 고압측 압력센서(41)와 저압측 압력센서(42) 및 온도센서(60)는 그에 의해 감지된 압력 또는 온도에 따라 상기 순환펌프(51) 또는 자동조절밸브(59)의 토출량이 조절되도록 상기 컨트롤러(52)에 연결되거나 또는 상기 자동조절밸브(59)에 직접적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템.
According to claim 1, wherein the high-pressure side pressure sensor 41 to detect the high pressure side refrigerant pressure reaches the set pressure on the refrigerant line 40, and detects when the low pressure side refrigerant pressure reaches the set pressure A low pressure side pressure sensor 42 is further provided;
On the cold and hot water line (50) is provided with a temperature sensor (60) capable of sensing the temperature of cold water or hot water on the outlet side of the second heat exchanger (32);
The high pressure side pressure sensor 41, the low pressure side pressure sensor 42, and the temperature sensor 60 may adjust the discharge amount of the circulation pump 51 or the automatic control valve 59 according to the pressure or temperature sensed by the high pressure side pressure sensor 41, the low pressure side pressure sensor 42, and the temperature sensor 60. Hot and cold water and heating and heat pump system, characterized in that connected to the controller 52 or directly connected to the automatic control valve (59).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉온수라인(50)은 상기 제2 열교환기(32)에 직접적으로 연결되거나 또는 상기 제2 열교환기(32) 측으로 유입되는 냉수 또는 온수를 예열할 수 있도록 상기 제2 과냉각콘덴서(37)를 거쳐 상기 제2 열교환기(32) 측으로 연결되고;
상기 냉온수라인(50) 상에는 상기 제2 열교환기(32)와 제2 과냉각콘덴서(37) 중에서 어느 하나에 선택적으로 냉수 또는 온수를 공급하도록 제어밸브(53~56)가 구비되는 것을 특징으로 하는 냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템.
According to claim 1 or 2, wherein the cold and hot water line 50 is directly connected to the second heat exchanger 32 or to preheat the cold or hot water flowing into the second heat exchanger (32) side. Connected to the second heat exchanger (32) side via the second subcooling capacitor (37);
The hot and cold water on the cold and hot water line 50 is provided with a control valve 53 to 56 to selectively supply cold water or hot water to any one of the second heat exchanger 32 and the second subcooling capacitor 37. And heating and cooling heat pump system.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열원공급라인(20)은 상기 제1 열교환기(31)에 직접적으로 연결되거나 또는 상기 제1 열교환기(31) 측으로 유입되는 열교환매체를 예열할 수 있도록 상기 제1 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31) 측으로 연결되고;
상기 열원공급라인(20) 상에는 상기 제1 열교환기(31)와 과냉각콘덴서(36) 중에서 어느 하나에 선택적으로 열교환매체를 공급하도록 제어밸브(22~25)가 구비되는 것을 특징으로 하는 냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템.The heat source supply line 20 is connected directly to the first heat exchanger 31 or to preheat the heat exchange medium flowing into the first heat exchanger 31. Connected to the side of the first heat exchanger (31) via the first subcooling capacitor (36);
Control valves 22 to 25 are provided on the heat source supply line 20 to selectively supply the heat exchange medium to any one of the first heat exchanger 31 and the subcooling capacitor 36. Heat pump system.
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