KR101095483B1 - 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템 - Google Patents

해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템은 온수 유로 및 냉수 유로를 흐르는 물을 각각 가열 및 냉각하는 히트 펌프와, 상기 온수 유로를 순환하는 난방용 순환수를 이용하여 입력되는 제1해수온도의 해수를 제2해수온도의 해수로 배출하는 제1A열교환부를 가지는 제1열교환기와, 상기 냉수 유로를 순환하는 냉방용 순환수를 이용하여 입력되는 제1해수온도의 해수를 제3해수온도의 해수로 배출하는 제2A열교환부를 가지는 제2열교환기와, 상기 제2해수온도의 해수와 제3해수온도의 해수를 통합시켜 제4해수온도의 해수로 배출하는 복귀유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템{Heat Pump Heating and Cooling System using Sea Water Source}
본 발명은 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수의 취수시와 방류시의 해수의 온도차가 크게 발생하지 않도록 하는 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템에 관한 것이다.
기존의 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템은 히트 펌프로 투입되는 냉수 또는 냉각수의 온도를 조절하기 위해 별도로 열교환기를 설치하고, 해수와의 열교환을 통해 냉수 또는 냉각수의 냉방 또는 난방에 필요한 온도를 조절하였다.
이러한 기존의 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템은 냉수 또는 냉각수와의 열교환으로 인해 취수시와 방류시의 해수의 온도차가 발생하게 되고, 이로 인해 해양 생태계의 파괴를 일으킬 수 있다는 우려와 취수 지역 주변 어민들의 어업활동에 지장이 발생하는 등 많은 제약이 있었다.
본 발명의 일 측면은 해수의 취수시와 방류시의 해수의 온도차가 크게 발생하지 않도록 하는 해수를 이용한 냉난방 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 측면은 해양 생태계의 파괴를 방지함과 더불어 취수 지역 주변 어민들의 어업활동에 지장을 주지 않도록 하는 해수를 이용한 냉난방 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템은 온수 유로 및 냉수 유로를 흐르는 물을 각각 가열 및 냉각하는 히트 펌프와, 상기 온수 유로를 순환하는 난방용 순환수를 이용하여 입력되는 제1해수온도의 해수를 제2해수온도의 해수로 배출하는 제1A열교환부를 가지는 제1열교환기와, 상기 냉수 유로를 순환하는 냉방용 순환수를 이용하여 입력되는 제1해수온도의 해수를 제3해수온도의 해수로 배출하는 제2A열교환부를 가지는 제2열교환기와, 상기 제2해수온도의 해수와 제3해수온도의 해수를 통합시켜 제4해수온도의 해수로 배출하는 복귀유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1해수온도는 바다에서 히트 펌프 냉난방 시스템으로 취수되는 해수의 온도이며, 상기 제4해수온도는 히트 펌프 냉난방 시스템에서 바다로 방류되는 해수의 온도인 것을 특징으로 한다.
또한, 제4해수온도는 상기 제1해수온도와 동일한 것을 특징으로 한다.
또한, 히트 펌프는 냉매가 흐르는 냉매 유로 상에서 응축기, 증발기, 압축기, 팽창 밸브를 가지며, 상기 응축기는 상기 온수 유로를 흐르는 난방용 순환수를 열교환시키며,상기 증발기는 상기 냉수 유로를 흐르는 냉방용 순환수를 열교환시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 온수 유로 상에는 상기 제1온도의 난방용 순환수가 입력되면 제2온도의 난방용 순환수로 배출하는 응축기와, 상기 응축기에서 배출되는 제2온도의 난방용 순환수가 입력되면 공조 후 제3온도의 난방용 순환수로 배출되는 온수코일과, 제3온도의 난방용 순환수가 입력되면 상기 제1해수온도의 해수에 의해 제1온도의 난방용 순환수가 배출되도록 상기 제1A열교환부와 열교환되는 제1열교환기의 제1B열교환부가 순차적으로 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 냉수 유로 상에는 상기 제4온도의 냉방용 순환수가 입력되면 제5온도의 냉방용 순환수로 배출하는 증발기와, 상기 증발기에서 배출되는 제5온도의 냉방용 순환수가 입력되면 공조 후 제6온도의 냉방용 순환수로 배출되는 냉수 코일과, 제6온도의 냉방용 순환수가 입력되면 상기 제2해수온도의 해수에 의해 제4온도의 냉방용 순환수가 배출되도록 상기 제2A열교환부와 열교환되는 제2열교환기의 제2B열교환부가 순차적으로 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 온수 유로에는 상기 제3온도의 난방용 순환수를 상기 제2온도의 난방용 순환수로 가열하기 위하여 상기 온수 코일의 입출구에 해당하는 양 지점에 접속되는 보일러가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 냉수 유로에는 상기 제6온도의 냉방용 순환수를 상기 제5온도의 냉방용 순환수로 냉각하기 위하여 상기 냉수 코일의 입출구에 해당하는 양 지점에 접속되는 냉동 칠러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템을 다른 측면에서 본다면, 온수 유로 및 냉수 유로를 흐르는 물을 각각 가열 및 냉각하는 히트 펌프;와, 상기 온수 유로와 접속되어 공기를 가열하는 온수 코일 및 상기 냉수 유로와 접속되어 공기를 냉각하는 냉수 코일을 가지는 HVAC 유닛;과, 상기 온수 유로를 순환하는 난방용 순환수에서 열을 흡수하여 제1해수온도의 해수를 제2해수온도의 해수로 변경시키는 제1열교환기;와, 상기 냉수 유로를 순환하는 냉방용 순환수로 열을 방출하여 제1해수온도의 해수를 제3해수온도의 해수로 변경시키는 제2열교환기;와, 상기 제2해수온도의 해수와 제3해수온도의 해수를 통합시켜 상기 제1해수온도에 근접한 제4해수온도의 해수로 배출하는 복귀유로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 복귀유로는 바다와 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템을 또 다른 측면에서 본다면, 온수 유로 및 냉수 유로를 흐르는 물을 각각 가열 및 냉각하는 히트 펌프;와, 상기 온수 유로 및 냉수 유로와 각각 접속되어 공기를 가열 또는 냉각하는 HVAC 유닛;과, 상기 온수 유로 상에 배치되어 제1온도의 난방용 순환수가 입력되면 제2온도의 난방용 순환수로 변경하는 상기 히트 펌프의 응축기와, 상기 온수 유로 상에 배치되어 상기 응축기에서 배출되는 제2온도의 난방용 순환수가 입력되면 제3온도의 난방용 순환수로 변경하는 상기 HVAC 유닛의 온수코일과, 상기 온수 유로를 순환하는 제3온도의 난방용 순환수에서 열을 흡수하여 제1해수온도의 해수를 제2해수온도의 해수로 변경시키는 제1열교환기;와, 상기 냉수 유로 상에 배치되어 제4온도의 냉방용 순환수가 입력되면 제5온도의 냉방용 순환수로 변경하는 상기 히트 펌프의 증발기와, 상기 증발기에서 배출되는 제5온도의 냉방용 순환수가 입력되면 제6온도의 냉방용 순환수로 변경되는 상기 HVAC 유닛의 냉수 코일과, 상기 냉수 유로를 순환하는 제6온도의 냉방용 순환수로 열을 방출하여 제1해수온도의 해수를 제3해수온도의 해수로 변경시키는 제2열교환기;와, 상기 제2해수온도의 해수와 제3해수온도의 해수를 통합시켜 상기 제1해수온도에 근접한 제4해수온도의 해수로 바다로 방류하는 복귀유로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 복귀유로는 상기 제1열교환기에서 배출된 제2해수온도의 해수가 흐르는 제1복귀유로와, 상기 제2열교환기에서 배출된 제3해수온도의 해수가 흐르는 제2복귀유로와, 상기 제1복귀유로와 제2복귀유로를 통합시켜 상기 제4해수온도의 해수가 흐르는 메인 복귀유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 해수를 이용한 히트 펌프의 냉난방 시스템은 해수의 취수시와 방류시의 해수의 온도차가 크게 발생하지 않도록 하여 해양 생태계의 파괴를 방지함과 더불어 취수 지역 주변 어민들의 어업활동에 지장을 주지 않도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템을 나타낸 회로도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템을 나타낸 회로도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템을 나타낸 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템(10)은 해수 사이클(100), 제1열교환기(200), 제2열교환기(300), 히트 펌프(400), 온수 유로(500), 냉수 유로(600), HVAC 유닛(700)을 포함하여 구성된다.
설명의 편의상, 펌프(110)에 의해 취수되어 제1열교환기(200)와 제2열교환기(300)를 지나기 전의 해수를 제1해수온도의 해수(T1)라 하며, 제1열교환기(200)를 통과한 해수를 제2해수온도의 해수(T2)라 하며, 제2열교환기(300)를 통과한 해수를 제3해수온도의 해수(T3)라 한다.
펌프(110)는 바다 속에의 해수를 취수하여 메인 공급유로(120)를 통해 제1해수온도의 해수(T1)를 공급한다. 펌프(110)는 5~25도 정도로 된 제1해수온도의 해수(T1)를 취수하여 공급할 수 있다.
해수 사이클(100)은 펌프(110)로 해수를 취수하여 메인 공급유로(120), 제1공급유로(121) 및 제2공급유로(122), 제1복귀유로(131) 및 제2복귀유로(132), 메인 복귀유로(130)의 순서를 거쳐 해수를 바다 속으로 방류하게 된다.
메인 공급유로(120)는 일정 지점에서 제1공급유로(121)와 제2공급유로(122)로 분기된다. 메인 공급유로(120)는 제1공급유로(121)로 분기되어 제1해수온도의 해수(T1)를 제1열교환기(200)로 공급한다. 또한, 메인 공급유로(120)는 제2공급유로(122)로 분기되어 제1해수온도의 해수(T1)를 제2열교환기(300)로 공급한다.
이렇게 제1열교환기(200)와 제2열교환기(300)로 공급된 제1해수온도의 해수(T1)와 제2해수온도의 해수(T2)는 각각 온수 유로(500) 내의 난방용 순환수 및 냉수 유로(600) 내의 냉방용 순환수와 열교환을 일으킨다.
즉, 제1해수온도의 해수(T1)가 제1열교환기(200)를 거쳐 난방용 순환수의 열을 흡수하여 제2해수온도의 해수(T2)로 되고, 제1해수온도의 해수(T1)가 제2열교환기(300)를 거쳐 냉방용 순환수에 열을 방출하여 제3해수온도의 해수(T3)로 된다.
구체적으로, 제1열교환기(200)는 제1해수온도의 해수(T1)가 난방용 순환수와 열교환을 일으키도록 한다.
이를 위하여 제1열교환기(200)는 제1공급유로(121)와 제1복귀유로(131)의 사이에 배치되어 제1해수온도의 해수(T1)를 제2해수온도의 해수(T2)로 배출하는 제1A열교환부(210)와, 제1A열교환부(210)와 열교환되어 공급된 난방용 순환수의 온도를 변경하는 제1B열교환부(220)를 포함한다.
제2열교환기(300)는 제1해수온도의 해수(T1)가 냉방용 순환수와 열교환을 일으키도록 한다.
이를 위하여 제2열교환기(300)는 제2공급유로(122)와 제2복귀유로(132)의 사이에 배치되어 제1해수온도의 해수(T1)를 제3해수온도의 해수(T3)로 배출하는 제2A열교환부(310)와, 제2A열교환부(310)와 열교환되어 공급되는 냉방용 순환수의 온도를 변경하는 제2B열교환부(320)를 포함한다.
따라서, 제1공급유로(121)를 통하여 제1열교환기(200)로 공급된 제1해수온도의 해수(T1)는 제2해수온도의 해수(T2)가 되어 제1열교환기(200)에서 제1복귀유로(131) 내로 배출된다. 마찬가지로, 제2공급유로(122)를 통하여 제2열교환기(300)로 공급된 제1해수온도의 해수(T1)는 제3해수온도의 해수(T3)가 되어 제2열교환기(300)에서 제2복귀유로(132) 내로 배출된다.
이렇게 제1복귀유로(131) 내를 흐르는 제2해수온도의 해수(T2)와, 제2복귀유로(132) 내를 흐르는 제3해수온도의 해수(T3)는 메인 복귀유로(130)에서 통합되어 제4해수온도의 해수(T4)가 된 다음 바다로 방류된다.
히트 펌프(400)는 냉매가 흐르는 냉매 유로(410)를 가지고 있다. 냉매 유로(410) 상에는 응축기(420), 증발기(430), 압축기(440), 팽창 밸브(450)가 설치되어 있다.
응축기(420)는 냉매 유로(410)와 온수 유로(500)와의 사이에서 열교환하는 열교환기이고, 냉매 유로(410)를 흐르는 냉매의 열이 온수 유로(500)를 흐르는 물에 전달(방열)되게 되어 있다.
또한, 증발기(430)는 냉매 유로(410)와 냉수 유로(600)와의 사이에서 열교환하는 열교환기이고, 냉매 유로(410)를 흐르는 냉매에 냉수 유로(600)를 흐르는 물의 열이 전달(흡열)되게 되어 있다.
또한, 압축기(440)는 응축기(420)의 상류측(및 증발기(430)의 하류측)에 배치되고,냉매 유로(410) 내를 흐르는 냉매를 압축하여 응축기(420)에 보내게 되어 있다.
또한, 팽창 밸브(450)는 응축기(420)의 하류측(및 증발기의 상류측)에 배치되고,냉매 유로(410)를 열린 상태 또는 닫힘 상태로 전환하게 되어 있다. 팽창 밸브(450)는, 열린 상태에서, 증발기(430)에 냉매를 공급 가능하게 하게 되어 있다.
히트 펌프(400)는 온수 유로(500) 내를 흐르는 난방용 순환수를 가열하고, 냉수 유로(600) 내를 흐르는 냉방용 순환수를 냉각하게 된다.
설명의 편의상, 히트 펌프(400)의 응축기(420)를 통과하기 전에 온수 유로(500) 내를 흐르는 난방용 순환수를 제1온도의 난방용 순환수(t1)라 하며, 히트 펌프(400)의 응축기(420)를 통과한 다음 온수 코일(710)을 통과하기 전의 난방용 순환수를 제2온도의 난방용 순환수(t2)라 하며, 온수 코일(710)을 통과하여 제1열교환기(200)로 공급되는 난방용 순환수를 제3온도의 난방용 순환수(t3)라 한다.
또한, 히트 펌프(400)의 증발기(430)를 통과하기 전에 냉수 유로(600) 내를 흐르는 냉방용 순환수를 제4온도의 냉방용 순환수(t4)라 하며, 히트 펌프(400)의 증발기(430)를 통과한 다음 냉수 코일(720)을 통과하기 전의 냉방용 순환수를 제5온도의 냉방용 순환수(t5)라 하며, 냉수 코일(720)을 통과하여 제2열교환기(300)로 공급되는 냉방용 순환수를 제6온도의 냉방용 순환수(t6)라 한다.
우선, 팽창 밸브(450)를 닫힘 상태로 전환한 상태로 압축기(440)를 구동하고, 냉매를 응축기(420)에 보낸다. 이때, 냉매는 팽창 밸브(450)에 의해 닫혀 있기 때문에, 응축기(420) 부근의 냉매가 고온이 된다. 따라서, 응축기(420) 부근 냉매 유로(410) 내의 냉매의 열이 온수 유로(500)의 제1온도의 난방용 순환수(t1)에 전달되어 제1온도의 난방용 순환수(t1)는 제2온도의 난방용 순환수(t2)로 가열된다. 이러한 제2온도의 난방용 순환수(t2)는 온수 유로(500)를 통하여 HVAC 유닛(700)의 온수 코일(710)에 공급된다.
또한, 응축기(420)의 냉매가 압축됨과 동시에, 증발기(430) 부근의 냉매가 팽창되고 저온이 된다. 따라서, 냉수 유로(600) 내의 제4온도의 냉방용 순환수(t4)의 열이 냉매 유로(410) 내의 냉매에 전달되어 제4온도의 냉방용 순환수(t4)는 제5온도의 냉방용 순환수(t5)로 냉각된다. 이러한 제5온도의 냉방용 순환수(t5)는 냉수 유로를 통하여 HVAC 유닛(700)의 냉수 코일(720)에 공급된다.
HVAC 유닛(700)은 제2온도의 난방용 순환수(t2)가 제3온도의 난방용 순환수(t3)로 변경되는 것을 이용하여 공기를 가열하는 온수 코일(710)과, 제4온도의 냉방용 순환수가 제5온도의 냉방용 순환수(t5)로 변경하는 것을 이용하여 공기를 냉각하는 냉수 코일(720)을 포함한다.
온수 코일(710)에서 배출되는 제3온도의 난방용 순환수(t3)는 제1열교환기(200)의 제1B열교환부(220)로 공급되고, 냉수 코일(720)에서 배출되는 제4온도의 냉방용 순환수(t4)는 제2열교환기(300)의 제2B열교환부(320)로 공급된다.
한편, 온수 코일(710)과 온수 유로(500)의 사이에는 제1유량 조절 밸브(미도시)가 마련되어 있는데, 이러한 제1유량 조절 밸브가 구동되는 것에 의해 온수 코일(710)로 공급되는 제2온도의 난방용 순환수(t2)의 공급량이 조절됨에 따라서, 온수 코일(710)에 있어서 공기의 가열 능력이 제어된다.
또한, 냉수 코일(720)과 냉수 유로(600)의 사이에는 제2유량 조절 밸브(미도시)가 마련되어 있는데, 이러한 제2유량 조절 밸브가 구동되는 것에 의해 냉수 코일(720)로 공급되는 제4온도의 냉방용 순환수(t4)의 공급량이 조절됨에 따라서, 냉수 코일(720)에 있어서 공기의 냉각 능력이 제어된다.
다음, 본 발명의 실시예에 따른 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템의 작동에 대하여 살펴본다.
펌프(110)에 의해 제1해수온도의 해수(T1)가 취수되면, 이러한 제1해수온도의 해수(T1)는 삼방 밸브(140)의 열림 상태로 메인 공급유로(120)에서 제1공급유로(121)와 제2공급유로(122) 각각 분기되어 공급된다.
제1공급유로(121)로 공급된 제1해수온도의 해수(T1)는 제1열교환기(200)에서 제3온도의 난방용 순환수(t3)와 열교환을 일으켜 제2해수온도의 해수(T2)로 가열되어 제1복귀유로(131)로 배출된다. 동시에, 제3온도의 난방용 순환수(t3)는 제1해수온도의 해수(T1)와 열교환을 일으켜 제1온도의 난방용 순환수(t1)로 냉각되어 온수 유로(500)를 따라 히트 펌프(400)로 흐르게 된다.
또한, 제2공급유로(122)로 공급된 제1해수온도의 해수(T1)는 제2열교환기(300)에서 제6온도의 냉방용 순환수(t6)와 열교환을 일으켜 제3해수온도의 해수(T3)로 냉각되어 제2복귀유로(132)로 배출된다. 동시에, 제5온도의 냉방용 순환수(t5)는 제2해수온도의 해수(T2)와 열교환을 일으켜 제4온도의 냉방용 순환수(t4)로 가열되어 냉수 유로(600)를 따라 히트 펌프로 흐르게 된다.
여기서, 제1복귀유로(131) 내를 흐르는 제2해수온도의 해수(T2)와 제2복귀유로(132) 내를 흐르는 제3해수온도의 해수(T3)는 메인 복귀유로(130)에서 통합되어 제4해수온도의 해수(T4)로 변경되어 바다 속으로 방류된다. 이러한 제4해수온도의 해수(T4)는 제2해수온도의 해수(T2)와 제3해수온도의 해수(T3)의 중간 온도를 가지게 되므로, 제3해수온도의 해수(T3)보다는 높은 온도를 가지고 제2해수온도의 해수(T2)보다는 낮은 온도를 가지게 된다.
따라서, 제4해수온도의 해수(T4)는 펌프에 의해 해수를 취수할 때의 제1해수온도의 해수(T1)에 근접한 해수온도를 가질 수 있게 된다.
그러므로, 해수의 취수시와 방류시의 해수의 온도차가 최대한 줄이게 되고, 이로 인해 해양 생태계의 파괴를 일으킬 수 있다는 우려와 취수지역 주변 어민들의 어업 활동에 지장이 발생하는 등의 문제를 해결할 수 있다.
한편, 제1온도의 난방용 순환수(t1)는 히트 펌프(400)의 응축기(420)에 의해 가열되어 제2온도의 난방용 순환수(t2)가 된 다음 HVAC 유닛(700)의 온수 코일(710)로 공급되고, 제4온도의 냉방용 순환수(t4)는 히트 펌프(400)의 증발기(430)에 의해 냉각되어 제5온도의 냉방용 순환수(t5)가 된 다음 HVAC 유닛(700)의 냉수 코일(720)로 공급된다.
본 발명의 다른 실시예를 도 2를 참조하여 설명한다. 전술한 일 실시예와 동일한 구성 요소를 나타내는 경우에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템을 나타낸 회로도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템(10')은 온수 유로(500)를 유동하는 난방용 순환수를 가열하기 위하여 온수 유로(500)의 사이에 접속되는 보일러(800)와, 냉수 유로(600)를 유동하는 냉방용 순환수를 냉각하기 위하여 냉수 유로(600)의 사이에 접속되는 냉동 칠러(900)가 더 구비된다.
보일러(800)는 온수 유로(500)에서 유입되는 물을 유동하기 위한 가열부(810)와, 가열부(810)를 흐르는 물을 가열하는 가열원(820)과, 물을 강제로 흐르게 하기 위한 펌프(830)를 포함한다.
이때, 가열원(820)은 예를 들면 전기 히터 또는 가스 버너 등 열을 발생시키는 다양한 장치가 될 수 있다. 또한, 가열부(810)는 예를 들면 물이 일시적으로 저장되는 탱크 또는 물이 지속적으로 유동하는 배관 등 다양한 형태가 될 수 있다.
보일러(800)는 온수 코일(710)의 입출구에 해당하는 온수 유로(500)의 양 지점에 연결된다.
따라서, 보일러(800)는 온수 코일(710)을 통과한 온수 유로(500) 내에서 흐르는 제3온도의 난방용 순환수(t3)가 유입되어 가열부(810) 상에서 가열원(820)에 의해 가열되어 제2온도의 난방용 순환수(t2)로 된 다음 펌프(110)에 의해 온수 코일(710)을 통과하기 전의 온수 유로 상으로 배출된다.
한편, 이러한 보일러(800)의 양단에는 밸브(840)가 구비되어 난방 부하가 높아질 경우를 제외하고는 밸브(840)를 닫힘 상태로 두어 보일러(800)가 가동시키지 않도록 한다.
냉동 칠러(900)는 냉매가 흐르는 냉매 유로(910)를 가지고 있으며, 냉매 유로(910) 상에는, 냉동 칠러(900)를 위한 응축기(920), 증발기(930), 압축기(940), 팽창 밸브(950)가 설치되어 있다.
이러한 냉동 칠러(900)는 냉수 코일(720)의 입출구에 해당하는 냉수 유로(600)의 양 지점에 연결된다.
따라서, 냉동 칠러(900)는 냉수 코일(720)을 통과한 냉수 유로(600) 내에서 흐르는 제6온도의 냉방용 순환수(t6)가 유입되어 증발기(930)에서 냉각되어 제5온도의 냉방용 순환수(t5)로 된 다음 냉수 코일(720)을 통과하기 전의 냉수 유로(600) 상으로 배출된다. 한편, 이러한 냉동 칠러(900)의 양단에는 밸브(960)가 구비되어 냉방 부하가 높아질 경우를 제외하고는 밸브(960)를 닫힘 상태로 두어 냉동 칠러(900)를 가동시키지 않도록 한다.
한편, 냉동 칠러(900)의 응축기(420)에는 냉각탑(970)이 접속되어 있는데, 이렇게 냉각수가 냉각탑(970)으로 공급되어 냉각된 뒤 다시 응축기(920)로 공급되게 하여, 응축기(920) 냉매의 냉각이 안정적으로 이루어질 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 해수를 이용한 히트 펌프의 냉난방 시스템은 제1열교환기와 제2열교환기에서 각각 배출되는 해수를 통합하여 바다로 방류하여 해수의 취수시와 방류시의 해수의 온도차가 크게 발생하지 않도록 하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.
10,10'...해수를 이용한 히트 펌프의 냉난방 시스템 100...해수 사이클
110...펌프 120...공급유로
130...복귀유로 140...삼방 밸브
200...제1열교환기 210...제1A열교환부
220...제1B열교환부 300...제2열교환기
310...제2A열교환부 320...제2B열교환부
400...히트 펌프 410...냉매 유로
420...응축기 430...증발기
440...압축기 450...팽창 밸브
500...온수 유로 600...냉수 유로
700...HVAC 유닛 710...온수 코일
720...냉수 코일 800...보일러
900...냉동 칠러 T1...제1해수온도의 해수
T2... 제2해수온도의 해수 T3...제3해수온도의 해수
T4...제4해수온도의 해수 t1...제1온도의 난방용 순환수
t2...제2온도의 난방용 순환수 t3...제3온도의 난방용 순환수
t4...제4온도의 냉방용 순환수 t5...제5온도의 냉방용 순환수
t6...제6온도의 냉방용 순환수

Claims (12)

  1. 온수 유로 및 냉수 유로를 흐르는 물을 각각 가열 및 냉각하는 히트 펌프와,
    상기 온수 유로를 순환하는 난방용 순환수를 이용하여 입력되는 제1해수온도의 해수를 제2해수온도의 해수로 배출하는 제1A열교환부를 가지는 제1열교환기와,
    상기 냉수 유로를 순환하는 냉방용 순환수를 이용하여 입력되는 제1해수온도의 해수를 제3해수온도의 해수로 배출하는 제2A열교환부를 가지는 제2열교환기와,
    상기 제2해수온도의 해수와 제3해수온도의 해수를 통합시켜 제4해수온도의 해수로 배출하는 복귀유로를 포함하며,
    상기 온수 유로 상에는 제1온도의 난방용 순환수가 입력되면 제2온도의 난방용 순환수로 배출하는 응축기와, 상기 응축기에서 배출되는 상기 제2온도의 난방용 순환수가 입력되면 공조 후 제3온도의 난방용 순환수로 배출되는 온수코일과, 상기 제3온도의 난방용 순환수가 입력되면 상기 제1해수온도의 해수에 의해 상기 제1온도의 난방용 순환수가 배출되도록 상기 제1A열교환부와 열교환되는 제1열교환기의 제1B열교환부가 순차적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1해수온도는 바다에서 히트 펌프 냉난방 시스템으로 취수되는 해수의 온도이며,
    상기 제4해수온도는 히트 펌프 냉난방 시스템에서 바다로 방류되는 해수의 온도인 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제4해수온도는 상기 제1해수온도와 동일한 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 히트 펌프는 냉매가 흐르는 냉매 유로 상에서 응축기, 증발기, 압축기, 팽창 밸브를 가지며,
    상기 응축기는 상기 온수 유로를 흐르는 난방용 순환수를 열교환시키며,
    상기 증발기는 상기 냉수 유로를 흐르는 냉방용 순환수를 열교환시키는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템.
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 냉수 유로 상에는 제4온도의 냉방용 순환수가 입력되면 제5온도의 냉방용 순환수로 배출하는 증발기와, 상기 증발기에서 배출되는 상기 제5온도의 냉방용 순환수가 입력되면 공조 후 제6온도의 냉방용 순환수로 배출되는 냉수 코일과, 상기 제6온도의 냉방용 순환수가 입력되면 상기 제2해수온도의 해수에 의해 상기 제4온도의 냉방용 순환수가 배출되도록 상기 제2A열교환부와 열교환되는 제2열교환기의 제2B열교환부가 순차적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 온수 유로에는 상기 제3온도의 난방용 순환수를 상기 제2온도의 난방용 순환수로 가열하기 위하여 상기 온수 코일의 입출구에 해당하는 양 지점에 접속되는 보일러가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 냉수 유로에는 상기 제6온도의 냉방용 순환수를 상기 제5온도의 냉방용 순환수로 냉각하기 위하여 상기 냉수 코일의 입출구에 해당하는 양 지점에 접속되는 냉동 칠러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템.
  9. 온수 유로 및 냉수 유로를 흐르는 물을 각각 가열 및 냉각하는 히트 펌프;와,
    상기 온수 유로와 접속되어 공기를 가열하는 온수 코일 및 상기 냉수 유로와 접속되어 공기를 냉각하는 냉수 코일을 가지는 HVAC 유닛;과,
    상기 온수 유로를 순환하는 난방용 순환수에서 열을 흡수하여 제1해수온도의 해수를 제2해수온도의 해수로 변경시키는 제1열교환기;와,
    상기 냉수 유로를 순환하는 냉방용 순환수로 열을 방출하여 제1해수온도의 해수를 제3해수온도의 해수로 변경시키는 제2열교환기;와,
    상기 제2해수온도의 해수와 제3해수온도의 해수를 통합시켜 상기 제1해수온도에 근접한 제4해수온도의 해수로 배출하는 복귀유로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복귀유로는 바다와 접속되는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템.
  11. 온수 유로 및 냉수 유로를 흐르는 물을 각각 가열 및 냉각하는 히트 펌프;와,
    상기 온수 유로 및 냉수 유로와 각각 접속되어 공기를 가열 또는 냉각하는 HVAC 유닛;과,
    상기 온수 유로 상에 배치되어 제1온도의 난방용 순환수가 입력되면 제2온도의 난방용 순환수로 변경하는 상기 히트 펌프의 응축기와,
    상기 온수 유로 상에 배치되어 상기 응축기에서 배출되는 제2온도의 난방용 순환수가 입력되면 제3온도의 난방용 순환수로 변경하는 상기 HVAC 유닛의 온수코일과,
    상기 온수 유로를 순환하는 제3온도의 난방용 순환수에서 열을 흡수하여 제1해수온도의 해수를 제2해수온도의 해수로 변경시키는 제1열교환기;와,
    상기 냉수 유로 상에 배치되어 제4온도의 냉방용 순환수가 입력되면 제5온도의 냉방용 순환수로 변경하는 상기 히트 펌프의 증발기와,
    상기 증발기에서 배출되는 제5온도의 냉방용 순환수가 입력되면 제6온도의 냉방용 순환수로 변경되는 상기 HVAC 유닛의 냉수 코일과,
    상기 냉수 유로를 순환하는 제6온도의 냉방용 순환수로 열을 방출하여 제1해수온도의 해수를 제3해수온도의 해수로 변경시키는 제2열교환기;와,
    상기 제2해수온도의 해수와 제3해수온도의 해수를 통합시켜 상기 제1해수온도에 근접한 제4해수온도의 해수로 바다로 방류하는 복귀유로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복귀유로는 상기 제1열교환기에서 배출된 제2해수온도의 해수가 흐르는 제1복귀유로와, 상기 제2열교환기에서 배출된 제3해수온도의 해수가 흐르는 제2복귀유로와, 상기 제1복귀유로와 제2복귀유로를 통합시켜 상기 제4해수온도의 해수가 흐르는 메인 복귀유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수를 이용한 히트 펌프 냉난방 시스템.
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