KR101236375B1 - Heat pump system using geothermal heat - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 본 발명은, 입구로 유입된 냉매를 압축하여 출구로 배출하는 압축기(110) ; 액화된 냉매가 저장되는 수액기(120) ; 제1-1냉매유동로가 마련되어 부하측과 열교환하는 제1부하측열교환부(210) ; 제2-1냉매유동로가 마련되는 제2열교환부(220) ; 제3-1냉매유동로가 마련되는 제3열교환부(230) ; 제4-1냉매유동로와 제4-2냉매유동로가 서로 열교환되도록 마련되는 제4열교환기(240) ; 일단부가 상기 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로의 제1단부와 연결되는 제1냉매배관(310) ; 상기 제1냉매배관(310)에 마련되는 제1개폐밸브(311) ; 일단부가 상기 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로의 제1단부와 연결되며 타단부가 상기 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로의 제2단부와 연결되는 제2냉매배관(320) ; 상기 제2냉매배관(320)에 마련되는 제2개폐밸브(321) ; 일단부가 상기 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로의 제1단부와 연결되는 제3냉매배관(330) ; 상기 제3냉매배관(330)에 마련되는 제3개폐밸브(331) ; 일단부가 상기 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로의 제2단부와 연결되며 타단부가 상기 제4열교환기(240)의 제4-1냉매유동로의 제1단부와 연결되는 제4냉매배관(340) ; 상기 제4냉매배관(340)에 마련되는 제4개폐밸브(341) ; 상기 제4열교환기(240)의 제4-1냉매유동로의 제2단부와 상기 수액기(120)의 유입구를 서로 연결하는 제5냉매배관(350) ; 상기 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로의 제2단부와 상기 제4열교환기(240)의 제4-1냉매유동로의 제1단부를 서로 연결하는 제6냉매배관(360) ; 상기 제6냉매배관(360)에 마련되는 제6개폐밸브(361) ; 상기 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로의 제2단부와 상기 수액기(120)의 유출구를 서로 연결하는 제7냉매배관(370) ; 상기 제7냉매배관(370)에 마련되는 제7개폐밸브(371) ; 상기 제7냉매배관(370)에 마련되는 제1팽창밸브(372) ; 상기 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로의 제2단부와 상기 수액기(120)의 유출구를 서로 연결하는 제8냉매배관(380) ; 상기 제8냉매배관(380)에 마련되는 제8개폐밸브(381) ; 상기 제8냉매배관(380)에 마련되는 제2팽창밸브(382) ; 상기 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로의 제1단부와 상기 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로의 제2단부를 서로 연결하는 제9냉매배관(390) ; 상기 제9냉매배관(390)에 마련되는 제9개폐밸브(391) ; 상기 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로의 제1단부와 상기 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로의 제2단부를 서로 연결하는 제10냉매배관(400) ; 상기 제10냉매배관(400)에 마련되는 제10개폐밸브(401) ; 상기 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로의 제1단부와 상기 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로의 제1단부를 서로 연결하는 제11냉매배관(410) ; 상기 제11냉매배관(410)에 마련되는 제11개폐밸브(411) ; 상기 제3냉매배관(330)의 타단부와 상기 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로의 제1단부를 서로 연결하는 제12냉매배관(420) ; 상기 제12냉매배관(420)에 마련되는 제12개폐밸브(421) ; 상기 제1냉매배관(310)의 타단부와 상기 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로의 제2단부를 서로 연결하는 제13냉매배관(430) ; 상기 제13냉매배관(430)에 마련되는 제13개폐밸브(431) ; 냉방 모드에서 상기 압축기(110)의 출구와 상기 3냉매배관(330)의 타단부를 서로 연결시키며, 아울러 상기 제1냉매배관(310)의 타단부를 상기 압축기(110)의 입구와 서로 연결시키며, 난방 모드에서 상기 압축기(110)의 출구와 상기 제1냉매배관(310)의 타단부를 서로 연결시키며, 아울러 상기 압축기(110)의 입구와 상기 제3냉매배관(330)의 타단부를 서로 연결시키는 4방밸브(180) ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention, the compressor 110 for compressing the refrigerant flowing into the inlet and discharged to the outlet; A receiver 120 in which the liquefied refrigerant is stored; A first load side heat exchanger (210) provided with a first-first refrigerant flow path to exchange heat with the load side; A second heat exchange part 220 in which a 2-1 refrigerant flow path is provided; A third heat exchange part 230 provided with a 3-1 refrigerant flow path; A fourth heat exchanger 240 provided to exchange heat of the 4-1 refrigerant flow passage and the 4-2 refrigerant flow passage; A first refrigerant pipe 310 having one end connected to the first end of the 1-1 refrigerant flow path of the first load side heat exchanger 210; A first open / close valve 311 provided in the first refrigerant pipe 310; One end is connected to the first end of the 2-1 first refrigerant flow path of the second heat exchange part 220 and the other end is connected to the second end of the 1-1 refrigerant flow path of the first load side heat exchange part 210. A second refrigerant pipe 320 connected; A second open / close valve 321 provided in the second refrigerant pipe 320; A third refrigerant pipe 330 having one end connected to the first end of the 3-1 refrigerant flow path of the third heat exchanger 230; A third open / close valve 331 provided in the third refrigerant pipe 330; One end is connected to the second end of the 3-1 refrigerant flow passage of the third heat exchange unit 230 and the other end is connected to the first end of the 4-1 refrigerant flow passage of the fourth heat exchanger 240. A fourth refrigerant pipe 340; A fourth open / close valve 341 provided in the fourth refrigerant pipe 340; A fifth refrigerant pipe (350) connecting the second end of the fourth first refrigerant flow path of the fourth heat exchanger (240) and the inlet of the receiver (120) to each other; A sixth refrigerant pipe connecting the second end of the second-1 refrigerant flow path of the second heat exchange part 220 and the first end of the 4-1 refrigerant flow path of the fourth heat exchanger 240 to each other; 360); A sixth opening and closing valve 361 provided in the sixth refrigerant pipe 360; A seventh refrigerant pipe 370 connecting the second end of the first-first refrigerant flow path of the first load side heat exchanger 210 and the outlet of the receiver 120 to each other; A seventh open / close valve 371 provided on the seventh refrigerant pipe 370; A first expansion valve 372 provided on the seventh refrigerant pipe 370; An eighth refrigerant pipe 380 connecting the second end of the third-1 refrigerant flow path of the third heat exchanger 230 and the outlet of the receiver 120 to each other; An eighth opening / closing valve 381 provided in the eighth refrigerant pipe 380; A second expansion valve 382 provided in the eighth refrigerant pipe 380; A ninth refrigerant pipe connecting the first end of the third-1 refrigerant flow path of the third heat exchanger 230 and the second end of the fourth-2 refrigerant flow path of the fourth heat exchanger 240 to each other; 390); A ninth open / close valve 391 provided in the ninth refrigerant pipe 390; A tenth refrigerant pipe connecting the first end of the first-first refrigerant flow path of the first load side heat exchanger 210 and the second end of the fourth-2 refrigerant flow path of the fourth heat exchanger 240 to each other; 400; A tenth open / close valve 401 provided on the tenth refrigerant pipe 400; An eleventh refrigerant pipe connecting the first end of the second-first refrigerant flow path of the second heat exchange part 220 and the first end of the fourth-second refrigerant flow path of the fourth heat exchanger 240 to each other; 410); An eleventh open / close valve 411 provided on the eleventh refrigerant pipe 410; A twelfth refrigerant pipe 420 connecting the other end of the third refrigerant pipe 330 and the first end of the fourth-2 refrigerant flow path of the fourth heat exchanger 240 to each other; A twelfth open / close valve 421 provided on the twelfth refrigerant pipe 420; A thirteenth refrigerant pipe 430 connecting the other end of the first refrigerant pipe 310 and the second end of the second-first refrigerant flow path of the second heat exchange part 220 to each other; A thirteenth open / close valve 431 provided on the thirteenth refrigerant pipe 430; In the cooling mode, the outlet of the compressor 110 and the other end of the three refrigerant pipes 330 are connected to each other, and the other end of the first refrigerant pipe 310 and the inlet of the compressor 110 In the heating mode, the outlet of the compressor 110 and the other end of the first refrigerant pipe 310 are connected to each other, and the inlet of the compressor 110 and the other end of the third refrigerant pipe 330 to each other. Four-way valve 180 to connect; And a control unit.
Description
본 발명은 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 특히 지열 및 환기열원 등을 이용하는 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a heat pump system, and more particularly to a heat pump system using a geothermal and ventilation heat source.
일반적으로 사용되는 에너지원으로서 석탄, 석유, 천연가스 등과 같은 화석 연료를 이용하거나, 또는 핵연료를 이용하는 경우가 대부분이다. 그러나, 화석 연료는 연소과정에서 발생하는 각종 공해물질로 인하여 환경을 오염시키고, 핵연료는 수질오염 및 방사능과 같은 유해물질을 발생시키는 단점과 함께 이들 에너지원은 매장량의 한계가 있다.Most commonly used energy sources are fossil fuels such as coal, petroleum, natural gas, or nuclear fuels. However, fossil fuels pollute the environment due to various pollutants generated during the combustion process, and nuclear fuels generate harmful substances such as water pollution and radioactivity, and these energy sources have a limited amount of reserves.
따라서, 근래에는 이를 대신할 수 있는 대체 에너지 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이러한 대체에너지 중에서도 풍력, 태양열, 지열 등과 같은 자연에너지에 관한 연구가 오래 전부터 진행되어 실질적으로 이를 이용한 냉난방장치가 설치되어 사용되고 있는데, 이들 자연에너지는 환경오염과 기후변화에 거의 영향을 미치지 않으면서 무한한 에너지를 얻을 수 있는 장점이 있는 반면, 에너지 밀도가 대단히 낮은 결점으로 인하여 그 밀도를 높여 이용가능한 형태로 변환하는 것이 자연에너지 기술개발의 핵심관건이라 할 수 있다.Therefore, in recent years, the development of alternative energy to replace this has been actively progressed. Among these alternative energy, researches on natural energy such as wind, solar, geothermal, etc. have been conducted for a long time and practically installed and used air-conditioning and heating system. These natural energies have almost no influence on environmental pollution and climate change. While there is an advantage in obtaining energy, the fact that the energy density is so low that it is a key to the development of natural energy technology to increase the density and convert it into a usable form.
이러한 자연에너지 기술 중의 하나로 각광받고 있는 것이 지열을 열원으로 이용하여 냉난방을 행하는 히트펌프 시스템이 알려져 있다. 지열을 이용한 히트펌프 시스템은 온도가 10~20℃의 지중의 열을 회수하거나 지중으로 열을 배출할 수 있도록 열교환기를 설치하여 히트펌프의 열원으로 사용하는 기술이다.One of such natural energy technologies is known as a heat pump system that performs cooling and heating using geothermal heat as a heat source. Heat pump system using geothermal heat is a technology that uses heat exchanger to install heat exchanger to recover heat in the ground of 10 ~ 20 ℃ or discharge heat into the ground.
일반적으로 히트펌프의 열원으로는 에어컨과 같이 대기중에서 열을 얻거나 배출하는 공기열원방식, 냉각탑을 통해 열을 배출하는 수열원방식 등이 사용된다. 지열원을 이용하면 공기열원과 비교할 때 에너지 효율이 매우 높아지는 장점이 있다.In general, as a heat source of a heat pump, an air heat source method of obtaining or discharging heat in the air, such as an air conditioner, and a water heat source method of discharging heat through a cooling tower are used. The use of geothermal sources has the advantage that the energy efficiency is very high compared to air heat sources.
특히 사계절의 변화가 뚜렷한 지역의 연중 대기온도는 -20~40℃까지 큰 폭으로 변화하는데 반해, 지중온도는 지하 5m 이하의 경우 연중 10~20℃로 거의 일정하게 유지된다.In particular, the year-round air temperature in the areas where the four seasons are obviously changed greatly varies from -20 to 40 ℃, while the underground temperature is almost constant at 10-20 ℃ during the year below 5m underground.
따라서, 여름철에 냉방을 하는 경우 공기열원의 온도는 30℃이상으로 냉방열을 배출하기 위해 많은 전력이 소모되는 반면, 지열원은 10~20℃로 원활하게 열을 배출하므로 높은 효율을 나타낸다. 반대로 겨울철에 난방을 하는 경우 공기열원은 최하 -20℃의 온도로 난방에 필요한 열을 공급하기 어려운 반면 지중열원은 10~20℃로 높아 안정적으로 난방열을 히트펌프에 공급할 수 있다.Therefore, in the case of cooling in summer, the air heat source temperature is consumed a lot of power to discharge the cooling heat to 30 ℃ or more, while the geothermal heat source is smoothly discharged to 10 ~ 20 ℃ shows a high efficiency. On the contrary, in the case of heating in winter, the air heat source is difficult to supply the heat necessary for heating at the lowest temperature of -20 ° C, while the underground heat source is 10 to 20 ° C, which can stably supply the heating heat to the heat pump.
이와 같은 지열을 이용한 히트펌프 시스템은 모든 냉난방기술 중에서 에너지효율이 가장 높은 것으로 알려져 있다. 따라서 에너지 자원이 부족하고 에너지 비용이 높은 상황에서 반드시 필요한 기술이라 할 수 있다.
The geothermal heat pump system is known to have the highest energy efficiency among all air-conditioning technologies. Therefore, it is an essential technology in a situation where energy resources are scarce and energy costs are high.
종래의 지열원을 이용한 히트펌프 시스템은 실내를 냉방 또는 난방하기 위하여 실외측 열교환기를 대기열이 아닌 지열원과 냉매 사이에 열교환이 이루어지도록 구성된다.The conventional heat pump system using a geothermal source is configured to exchange heat between the geothermal source and the refrigerant, not the queue, in order to cool or heat the indoor side heat exchanger.
도 1은 종래기술에 의한 지열을 이용한 히트펌프 냉난방장치의 계통 구성도이다. 도 1에 도시된 종래의 일반적인 지열원 히트펌프 냉난방장치는, 저온저압의 냉매가스를 압축하여 고온고압으로 변환하는 압축기(21)와, 실내측에 설치되고 냉매에 의해 실내를 냉방 또는 난방하도록 구성되는 실내 열교환기(23)와, 실외측에 설치되고 냉매의 열을 지중에서 얻은 열로 교환하도록 구성되는 실외 열교환기(25)와, 실내 열교환기(23)와 실외 열교환기(25) 사이에 설치되어 응축된 냉매를 저압으로 교축하는 팽창밸브(24)와, 냉매의 순환경로를 변경하는 4방밸브(22)와, 각 구성들을 제어하여 냉방운전 또는 난방운전을 하도록 하는 제어부(10) 를 포함하여 구성된다.1 is a system configuration diagram of a heat pump air conditioner using geothermal heat according to the prior art. The conventional geothermal heat source heat pump air-conditioning apparatus shown in FIG. 1 includes a
이때, 실외 열교환기(25)는 지중에 매설된 지중열교환관(40)과 배관연결되어 수냉매의 순환경로를 형성하며, 순환펌프(41)에 의해 순환되는 수냉매에 의해 냉매와 열교환시킬 수 있는 것이다. 즉, 실외 열교환기(25)에 의해 냉매와 열교환된 수냉매는 지중열교환관(40)으로 이송되어 지중의 열에 의해 열교환되어 다시 실외 열교환기(25)로 이송되는 것이다. 최근에 지중열교환관(40)은 해수 또는 호수로부터 열교환이 이루어지게 구성되기도 하며, 지하수를 직접 순환시키게 구성되기도 한다.At this time, the outdoor heat exchanger (25) is connected to the underground heat exchange tube (40) buried in the ground to form a circulation path of the water refrigerant, it can be heat exchanged with the refrigerant by the water refrigerant circulated by the
먼저, 냉방운전시에 냉매의 순환경로를 살펴보면, 4방밸브(22)를 도 1에 파선으로 도시된 경로로 제어하여 압축기(21)에 의해 압축된 냉매가스를 실외 열교환기(25)로 이송시킨다. 그리고, 압축된 냉매가스는 실외 열교환기(25)에서 지열로 열교환시켜 응축시키고, 응축된 냉매를 팽창밸브(24)로 팽창(교축)시켜 저온의 냉매로 변환한 후에 실내 열교환기(23)로 이송시킨다. 그러면, 실내 열교환기(23)는 저온의 냉매를 증발시켜 증발과정에서 실내를 냉방할 수 있는 것이며, 이때 냉방과정에서 얻게 되는 실내의 열에 의해 중온의 냉매가스로 변환되어 4방밸브를 경유하여 압축기(21)로 이송되는 것이다.First, referring to the circulation path of the refrigerant during the cooling operation, the four-
다음으로, 난방운전시에 냉매의 순환경로는, 4방밸브(22)가 도 1에 실선으로 도시된 경로로 제어되어, 냉방운전시의 순환경로와 역순으로 이루어지므로, 냉매는 압축기(21), 실내 열교환기(23), 팽창밸브(24) 및 실외열교환기(25)의 순서로 순환된다. 이때에는, 실내 열교환기(23)가 응축기의 역할을 하여 응축과정에서의 열로 실내를 난방하고, 실외 열교환기(25)가 증발기의 역할을 하여 증발과정에서 지열로부터 열을 흡수할 수 있는 것이다.Next, since the four-
또한, 도 1의 종래기술을 살펴보면, 압축기(21)에 의해 압축된 고온고압의 냉매가스가 난방 열교환기(30)를 거쳐 4방밸브(22)로 이송되게 구성됨을 알 수 있다. 즉, 난방 열교환기(30)는 난방 또는 급수 용도로 사용되는 축열조에 연설되어 고온고압의 냉매가스로부터 얻는 열로써 축열조에 열을 축적시킨다.In addition, looking at the prior art of Figure 1, it can be seen that the high-temperature, high-pressure refrigerant gas compressed by the
이와 같이 구성되는 종래기술에 의한 지열을 이용한 히트펌프 냉난방장치는 대기열이 아닌 지중열로써 실외 열교환기(25)에서 냉매를 열교환시키므로, 히트펌프 시스템을 가동하는 데에 필요한 전력을 대기열을 사용할 때보다는 절약할 수 있으며, 난방은 물론이고 냉방도 하나의 히트펌프 시스템으로 할 수 있다는 장점을 갖는다.The heat pump air-conditioning apparatus using geothermal heat according to the prior art configured as described above heats the refrigerant in the
상기에서 실외 열교환기(25)와 지중열교환관(40)은 통합하여 지중 열교환부라 칭할 수 있을 것이며, 실내 열교환기(23)는 부하측 열교환부라 칭할 수 있다.In the above, the
이와 같이 히트펌프 장치는 지중 열교환부와 부하측 열교환부를 포함하여 이루어지는 것이 일반적이다.
Thus, the heat pump apparatus generally includes an underground heat exchanger and a load side heat exchanger.
상기와 같은 종래의 기술은 지중열교환관(40)을 지중에 매설하는 것이 일반적이며, 매설 방식의 지중열교환관은 지중과의 열교환시 부하측의 열원을 신속하게 대처할 수 있는 잠재열량이 다소 부족하며, 지중의 열유속은 토양의 성질에 따라 좌우되므로 여러 가지 문제점을 안고 있다. 즉 부하측의 필요부하를 지열로 다 소화할려면 그만큼 많은 지중열교환관을 매설해야 하므로 공사비가 많이 소요되고, 또한 필요부지를 많이 확보해야 하는 어려움이 있어 효율적으로 지열을 이용할 수 없을 뿐만 아니라 사용자들이 기피하는 주원인이다.
In the conventional technology as described above, the underground
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 히트펌프 시스템의 효율을 높이기 위한 새로운 구조의 히트펌프 시스템을 제안하고자 한다.
The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, it is to propose a heat pump system of a new structure for increasing the efficiency of the heat pump system.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 입구로 유입된 냉매를 압축하여 출구로 배출하는 압축기(110) ; 액화된 냉매가 저장되는 수액기(120) ; 제1-1냉매유동로가 마련되어 부하측과 열교환하는 제1부하측열교환부(210) ; 제2-1냉매유동로가 마련되는 제2열교환부(220) ; 제3-1냉매유동로가 마련되는 제3열교환부(230) ; 제4-1냉매유동로와 제4-2냉매유동로가 서로 열교환되도록 마련되는 제4열교환기(240) ; 일단부가 상기 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로의 제1단부와 연결되는 제1냉매배관(310) ; 상기 제1냉매배관(310)에 마련되는 제1개폐밸브(311) ; 일단부가 상기 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로의 제1단부와 연결되며 타단부가 상기 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로의 제2단부와 연결되는 제2냉매배관(320) ; 상기 제2냉매배관(320)에 마련되는 제2개폐밸브(321) ; 일단부가 상기 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로의 제1단부와 연결되는 제3냉매배관(330) ; 상기 제3냉매배관(330)에 마련되는 제3개폐밸브(331) ; 일단부가 상기 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로의 제2단부와 연결되며 타단부가 상기 제4열교환기(240)의 제4-1냉매유동로의 제1단부와 연결되는 제4냉매배관(340) ; 상기 제4냉매배관(340)에 마련되는 제4개폐밸브(341) ; 상기 제4열교환기(240)의 제4-1냉매유동로의 제2단부와 상기 수액기(120)의 유입구를 서로 연결하는 제5냉매배관(350) ; 상기 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로의 제2단부와 상기 제4열교환기(240)의 제4-1냉매유동로의 제1단부를 서로 연결하는 제6냉매배관(360) ; 상기 제6냉매배관(360)에 마련되는 제6개폐밸브(361) ; 상기 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로의 제2단부와 상기 수액기(120)의 유출구를 서로 연결하는 제7냉매배관(370) ; 상기 제7냉매배관(370)에 마련되는 제7개폐밸브(371) ; 상기 제7냉매배관(370)에 마련되는 제1팽창밸브(372) ; 상기 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로의 제2단부와 상기 수액기(120)의 유출구를 서로 연결하는 제8냉매배관(380) ; 상기 제8냉매배관(380)에 마련되는 제8개폐밸브(381) ; 상기 제8냉매배관(380)에 마련되는 제2팽창밸브(382) ; 상기 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로의 제1단부와 상기 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로의 제2단부를 서로 연결하는 제9냉매배관(390) ; 상기 제9냉매배관(390)에 마련되는 제9개폐밸브(391) ; 상기 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로의 제1단부와 상기 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로의 제2단부를 서로 연결하는 제10냉매배관(400) ; 상기 제10냉매배관(400)에 마련되는 제10개폐밸브(401) ; 상기 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로의 제1단부와 상기 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로의 제1단부를 서로 연결하는 제11냉매배관(410) ; 상기 제11냉매배관(410)에 마련되는 제11개폐밸브(411) ; 상기 제3냉매배관(330)의 타단부와 상기 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로의 제1단부를 서로 연결하는 제12냉매배관(420) ; 상기 제12냉매배관(420)에 마련되는 제12개폐밸브(421) ; 상기 제1냉매배관(310)의 타단부와 상기 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로의 제2단부를 서로 연결하는 제13냉매배관(430) ; 상기 제13냉매배관(430)에 마련되는 제13개폐밸브(431) ; 냉방 모드에서 상기 압축기(110)의 출구와 상기 3냉매배관(330)의 타단부를 서로 연결시키며, 아울러 상기 제1냉매배관(310)의 타단부를 상기 압축기(110)의 입구와 서로 연결시키며, 난방 모드에서 상기 압축기(110)의 출구와 상기 제1냉매배관(310)의 타단부를 서로 연결시키며, 아울러 상기 압축기(110)의 입구와 상기 제3냉매배관(330)의 타단부를 서로 연결시키는 4방밸브(180) ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention, the compressor (110) for compressing the refrigerant flowing into the inlet and discharged to the outlet; A
상기에 있어서, 상기 제1부하측열교환부(210)는 축열조(130)에 저장된 물과 열교환하도록 이루어지는 것이 바람직하다.In the above, the first load
상기에 있어서, 상기 제2열교환부(220) 및 상기 제3열교환부(230) 각각은 지열에 의하여 항온성을 가지는 수조(140)에 저장된 물과 열교환하도록 이루어지는 것이 바람직하다.In the above, each of the
상기에 있어서, 상기 제2열교환부(220)에는 상기 제2-1냉매유동로와 열교환하도록 제2-2열매체유동로가 마련되며, 상기 제3열교환부(230)에는 상기 제3-1냉매유동로와 열교환하도록 제3-2열매체유동로가 마련되며, 브라인이 저장되는 브라인 탱크(151), 상기 수조(140)에 저장된 물과 열교환하는 수조 열교환부(152), 상기 브라인 탱크(151)에 저장된 브라인이 상기 제2-2열매체유동로 및 상기 제3-2열매체유동로를 거친 후 상기 수조 열교환부(152)로 유동한 후 상기 브라인 탱크(151)로 복귀되도록 마련되는 브라인 순환 배관(153), 상기 브라인 순환 배관(153)에 마련되어 브라인을 가압 이송하는 브라인 순환 펌프(154)가 더 부가되는 것이 바람직하다.In the above, the second
상기에 있어서, 상기 수조(140)에 저장된 물이 지중의 열을 흡수할 수 있도록 지중에 수직으로 마련되는 지중열교환부(141), 상기 수조(140)에 저장된 물이 상기 지중열교환부(141)를 순환할 수 있도록 마련되는 지중순환배관(142), 상기 지중순환배관(142)에 마련되는 지중순환펌프(143)가 더 부가될 수 있다.In the above, the
상기에 있어서, 상기 제1부하측열교환부(210)는 축열조(130)에 저장된 물과 열교환하도록 이루어지며, 상기 제2열교환부(220) 및 상기 제3열교환부(230) 각각은 지열에 의하여 항온성을 가지는 수조(140)에 저장된 물과 열교환하도록 이루어지며, 상기 축열조(130)의 물은 열교환 환기장치의 실외기통로를 따라 실내로 유입되는 실외 공기와 열교환하며, 상기 수조(140)의 물은 열교환 환기장치의 실내기통로를 따라 실외로 배출되는 실내 공기와 열교환하도록 할 수 있다.
In the above, the first load
상기와 같은 본 발명은 히트펌프 시스템의 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 지열과 환기열원 등을 이용함으로써 보다 친환경적인 히트펌프 시스템을 제공하게 된다.
The present invention as described above can not only increase the efficiency of the heat pump system, but also provide a more environmentally friendly heat pump system by using geothermal and ventilation heat sources.
도 1은 종래 기술에 의한 지열을 이용한 히트펌프 시스템의 계통 구성도,
도 2는 본 발명에 의한 일실시예가 적용된 히트펌프 시스템의 계통도,
도 3은 본 발명에 의한 일실시예의 여름철 작동도,
도 4는 본 발명에 의한 일실시예의 겨울철 작동도,
도 5는 본 발명에 의한 일실시예의 환기장치의 개략도.1 is a system configuration diagram of a heat pump system using geothermal heat according to the prior art,
2 is a schematic diagram of a heat pump system to which an embodiment of the present invention is applied;
3 is a summer operation of an embodiment according to the present invention,
Figure 4 is a winter operation of one embodiment according to the present invention,
5 is a schematic view of the ventilation device of one embodiment according to the present invention;
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention in the drawings, portions not related to the description are omitted, and like reference numerals are given to similar portions throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.
도 2는 본 발명에 의한 일실시예가 적용된 히트펌프 시스템의 계통도이며, 도 3은 본 발명에 의한 일실시예의 여름철 작동도이며, 도 4는 본 발명에 의한 일실시예의 겨울철 작동도이며, 도 5는 본 발명에 의한 일실시예의 환기장치의 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram of a heat pump system to which an embodiment of the present invention is applied, Figure 3 is a summer operation of one embodiment according to the present invention, Figure 4 is a winter operation of an embodiment according to the present invention, Figure 5 Is a schematic diagram of a ventilation apparatus of one embodiment according to the present invention.
본 실시예의 주요 구성을 도 2를 참조하여 먼저 설명한 후 그 작동을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.The main configuration of the present embodiment will be described first with reference to Fig. 2, and then its operation will be described with reference to Figs.
먼저 본 실시예의 주요 기기들을 설명한다.First, the main devices of the present embodiment will be described.
압축기(110)는 기체 상태의 냉매를 압축하게 되며, 입구(112)로 유입된 냉매를 압축하여 출구(111)로 배출한다.The
수액기(120)에는 액화된 냉매가 저장된다.The
부하측에 제1부하측열교환부(210)가 마련된다. 통상 실내열교환기가 부하측열교환부일 수 있다. 본 실시예에서는 제1부하측열교환부(210)가 판형 열교환기의 형태로 마련되며, 제1부하측열교환부(210)에는 냉매가 유동하는 제1-1냉매유동로(211)가 마련되며, 아울러 제1-1냉매유동로(211)와 열교환하는 제1-2열매체유동로(212)가 마련된다. The first load
제1-2열매체유동로(212)는 물이 저장된 축열조(130), 물 공급 펌프(131)와 연결되며, 물 공급 펌프(131)에 의하여 축열조(130)에 저장된 물이 제1-2열매체유동로(212)를 순환하여 축열조(130)에 저장된 물이 제1부하측열교환부(210)의 부하로서 작용하며, 이용자는 축열조(130)에 저장된 물(겨울의 경우 온수 또는 여름의 경우 냉수)을 이용하게 된다.The 1-2 heat
본 실시예에서 제2열교환부(220)는 제2-1냉매유동로(221) 및 제2-1냉매유동로(221)와 열교환하는 제2-2열매체유동로(222)가 마련되는 판형 열교환기 형태이다.In the present embodiment, the second
또한 본 실시예에서 제3열교환부(230)는 제3-1냉매유동로(231) 및 제3-1냉매유동로(231)와 열교환하는 제3-2열매체유동로(232)가 마련되는 판형 열교환기 형태이다.In addition, in the present embodiment, the third
본 실시예에서 제4열교환기(240)는 제4-1냉매유동로(241)와 제4-2냉매유동로(242)가 서로 열교환되도록 마련되는 판형 열교환기 형태이다.In the present embodiment, the
제1냉매배관(310)은 일단부가 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로의 제1단부(211)와 연결되며, 제1냉매배관(310)에는 제1냉매배관(310)의 개폐를 조절하기 위하여 제1개폐밸브(311)가 마련되어 있다.One end of the first
제2냉매배관(320)은 일단부가 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로(221)의 제1단부와 연결되며 타단부가 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로(211)의 제2단부와 연결되며, 제2냉매배관(320)에는 제2냉매배관(320)의 개폐를 조절하기 위하여 제2개폐밸브(321)가 마련되어 있다.One end of the second
제3냉매배관(330)은 일단부가 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로(231)의 제1단부와 연결되며, 제3냉매배관(330)에는 제3냉매배관(330)의 개폐를 조절하기 위하여 제3개폐밸브(331)가 마련되어 있다.One end of the third
제4냉매배관(340)은 일단부가 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로(231)의 제2단부와 연결되며 타단부가 제4열교환기(240)의 제4-1냉매유동로(241)의 제1단부와 연결되며, 제4냉매배관(340)에는 제4냉매배관(340)의 개폐를 조절하기 위하여 제4개폐밸브(341)가 마련되어 있다.One end of the fourth
제5냉매배관(350)은 제4열교환기(240)의 제4-1냉매유동로(241)의 제2단부와 수액기(120)의 유입구를 서로 연결한다.The fifth
제6냉매배관(360)은 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로(221)의 제2단부와 제4열교환기(240)의 제4-1냉매유동로(241)의 제1단부를 서로 연결하며, 제6냉매배관(360)에는 제6냉매배관(360)의 개폐를 조절하기 위하여 제6개폐밸브(361)가 마련되어 있다.The sixth
제7냉매배관(370)은 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로(211)의 제2단부와 수액기(120)의 유출구를 서로 연결하며, 제7냉매배관(370)에는 제7냉매배관(370)의 개폐를 조절하기 위하여 제7개폐밸브(371)가 마련되어 있다.The seventh
아울러 제7냉매배관(370)에는 제1팽창밸브(372)가 마련되어 있다.In addition, a
제8냉매배관(380)은 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로(231)의 제2단부와 수액기(120)의 유출구를 서로 연결하며, 제8냉매배관(380)에는 제8냉매배관(380)의 개폐를 조절하기 이하여 제8개폐밸브(381)가 마련되어 있다.The eighth
아울러 제8냉매배관(380)에는 제2팽창밸브(382)가 마련되어 있다.In addition, a
제9냉매배관(390)은 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로(231)의 제1단부와 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로(242)의 제2단부를 서로 연결하며, 제9냉매배관(390)에는 제9냉매배관(390)의 개폐를 조절하기 위하여 제9개폐밸브(391)가 마련되어 있다.The ninth
제10냉매배관(400)은 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로(211)의 제1단부와 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로(242)의 제2단부를 서로 연결하며, 제10냉매배관(400)에는 제10냉매배관(400)의 개폐를 조절하기 위하여 제10개폐밸브(401)가 마련되어 있다.The tenth
제11냉매배관(410)은 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로(221)의 제1단부와 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로(242)의 제1단부를 서로 연결하며, 제11냉매배관(410)에는 제11냉매배관(410)의 개폐를 조절하기 위하여 제11개폐밸브(411)가 마련되어 있다.The eleventh
제12냉매배관(420)은 제3냉매배관(330)의 타단부와 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로(242)의 제1단부를 서로 연결하며, 제12냉매배관(420)에는 제12냉매배관(420)의 개폐를 조절하기 위하여 제12개폐밸브(421)가 마련되어 있다.The 12th
제13냉매배관(430)은 제1냉매배관(310)의 타단부와 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로(221)의 제2단부를 서로 연결하며, 제13냉매배관(430)에는 제13냉매배관(430)의 개폐를 조절하기 위하여 제13개폐밸브(431)가 마련되어 있다.The thirteenth
이와 같은 냉매배관들에 대하여 4방밸브(180)는 제어부의 제어에 의하여 냉방 모드(여름철)와 난방 모드(겨울철)에 따라 서로 다른 냉매배관을 연통시키게 된다.With respect to such refrigerant pipes, the four-
즉, 4방밸브(180)는 냉방 모드에서 압축기(110)의 출구(111)와 제3냉매배관(330)의 타단부를 서로 연결시키며, 아울러 제1냉매배관(310)의 타단부를 압축기(110)의 입구(112)와 서로 연결시킨다.That is, the four-
아울러 4방밸브(180)는 난방 모드에서 압축기(110)의 출구(111)와 제1냉매배관(310)의 타단부를 서로 연결시키며, 아울러 압축기(110)의 입구(112)와 제3냉매배관(330)의 타단부를 서로 연결시키게 된다.In addition, the four-
한편, 지열에 의하여 항온성을 가지는 수조(140)가 마련된다.On the other hand, the
수조(140)는 지하에 마련되어 항상 지열을 받는 상태이므로 지열의 항온성에 영향을 받아 항온성을 가지게 된다.The
수조(140)에 저장된 물은 제2열교환부(220) 및 제3열교환부(230) 각각과 열교환하게 된다. 이를 위하여 수조(140)의 물이 직접 제2열교환부(220) 및 제3열교환부(230)와 열교환할 수도 있다. 즉 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로(221)가 코일 형태로 수조(140)에 침적되며, 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로(231)가 코일 형태로 수조(140)에 침적될 수 있다.The water stored in the
본 실시예에서는 브라인을 매개로 수조(140)에 저장된 물이 제2열교환부(220) 및 제3열교환부(230) 각각과 열교환하게 된다In this embodiment, the water stored in the
이를 위하여 앞서 설명한 바와 같이 제2열교환부(220) 및 제3열교환부(230)는 판형 열교환기의 형태이다. To this end, as described above, the
아울러 브라인이 저장되는 브라인 탱크(151)가 마련된다.In addition, a
또한 수조(140)에 저장된 물과 열교환하기 위하여 코일 형태의 수조 열교환부(152)가 수조(140) 내부에 마련된다.In addition, in order to exchange heat with the water stored in the
또한 브라인 탱크(151)에 저장된 브라인이 상기 제2-2열매체유동로(222) 및 상기 제3-2열매체유동로(232)를 거친 후 다시 수조 열교환부(152)로 유동한 후 브라인 탱크(151)로 복귀되도록 브라인 순환 배관(153)이 마련된다.In addition, after the brine stored in the
브라인 순환 배관(153)에는 브라인을 가압 이송하는 브라인 순환 펌프(154)가 마련되어 있다.The
한편 수조(140)의 항온성을 높이기 위하여 아래와 같이 보다 지열을 많이 받을 수 있는 구조를 구비한다.On the other hand, in order to increase the constant temperature of the
즉, 수조(140)에 저장된 물이 지중의 열을 흡수할 수 있도록 지중에 수직으로 마련되는 지중열교환부(141)가 마련되며, 아울러 수조(140)에 저장된 물이 지중열교환부(141)를 순환할 수 있도록 마련되는 지중순환배관(142)이 마련되며, 지중순환배관(142)에는 수조(140)의 물을 가압 이송할 수 있는 지중순환펌프(143)가 마련된다.That is, the
즉, 지중열교환부(141)는 종래의 지열을 이용하는 방식과 같이 수직으로 깊게 천공한 후 그 천공된 구멍을 통하여 지열을 흡수할 수 있도록 마련되는 것으로서 이에 의하여 수조(140)의 물은 더욱더 항온성을 가지게 된다.
That is, the
한편 수조(140)의 물과 축열조(130)의 물을 열교환 환기장치(500)에 이용하는 방법을 도 5를 이용하여 설명한다.Meanwhile, a method of using the water of the
열교환 환기장치(500) 본체 내에는 실외기통로(510)와 실내기통로(520)이 형성되어 있으며, 실외기통로(510)은 실외기통로(511)와 실외기통로(512)로 구분되며, 실내기통로(520)은 실내기통로(521)와 실내기통로(522)로 양분되게 형성되어 있다.An
실내 공기는 실내에서부터 실내기 흡입구(523), 실내기통로(521), 열교환기(530), 실내기통로(522), 실내기 송풍기(525), 실내기 배출구(524)를 거쳐 실외로 배출된다.The indoor air is discharged from the interior to the outside through the
실내 공기의 유로는 백색 화살표로 도시하였다.The flow path of the indoor air is shown by a white arrow.
이에 반해 실외 공기는 실외에서 실외기 흡입구(513), 실외기통로(511), 열교환기(530), 실외기통로(512), 실외기 송풍기(515), 실외기 배출구(514)를 거쳐 실내로 유입된다.On the contrary, the outdoor air is introduced into the room from the outside through the
실외 공기의 유로는 흑색 화살표로 도시하였다.The flow path of outdoor air is shown by the black arrow.
실내기 흡입구(523), 실내기 배출구(524), 실외기 흡입구(513), 실외기 배출구(514)는 별도의 연결장치 없이 직접 실내 또는 실외의 공기를 흡입 또는 배출할 수도 있으며, 경우에 따라서는 덕트와 연결되어 실내 또는 실외의 공기를 흡입 또는 배출한다.The
상기와 같은 열교환 환기장치의 기술들은 공지의 기술들이며 매우 다양한 변화가 가능하다. 가령, 열교환기의 구조나 방식을 변경한다든지, 혹은 실내기 송풍기 또는 실외기 송풍기의 배치 구조를 변경한다든지, 혹은 본체 자체를 천정 덕트에 연결하여 보이지 않게 설치하거나 혹은 바닥면에 자립 형태로 설치하도록 설계할 수도 있다.The techniques of the heat exchange ventilator as described above are well known techniques and a wide variety of changes are possible. For example, to change the structure or method of the heat exchanger, or to change the arrangement of the indoor or outdoor air blowers, or to connect the main body itself to the ceiling duct so that it is invisible or to be installed on the floor freely. You may.
상기와 같은 열교환 환기장치의 하나로서 국내 등록특허 제10-0704143호 "열전소자를 이용한 냉난방 겸용 열교환 환기장치"가 개시된 바 있으며, 상기 종래 기술은 본 명세서에 일체화된 것으로 본다.As one of the heat exchange ventilator as described above, Korean Patent No. 10-0704143 has disclosed a heat exchange ventilator for both heating and cooling using a thermoelectric element, the prior art is considered to be integrated in the present specification.
한편 실외기 통로로 유입되는 실외 공기는 열교환기(530)를 거친 후 축열조(130)의 물과 열교환하면 더욱더 냉난방 효과를 높일 수 있다.On the other hand, the outdoor air introduced into the outdoor unit passage may pass through the
이를 위하여 도 5와 같이 실외기통로(512)에 냉난방용 열교환부(611)을 마련하며, 상기 냉난방용 열교환부(611)에 축열조(130)에 저장된 물을 순환시키면 냉난방 효과를 높일 수 있다. 이와 같이 냉난방용 열교환부(611)에 축열조(130)의 물을 순환시키기 위하여 냉난방용 순환수 배관(612)이 마련되며, 냉난방용 순환수 배관(612)에는 냉난반용 순환 펌프(613)가 마련된다.To this end, as shown in FIG. 5, the air
또한 실내기 통로로 배출되는 실내 공기는 열교환기(530)를 거친 후 수조(140)의 물과 열교환하면 실외로 배출되는 실내 공기의 폐열을 다시 한번 더 활용할 수 있다.In addition, the indoor air discharged to the indoor unit passage may again utilize the waste heat of the indoor air discharged to the outside when the heat exchanged with the water of the
이를 위하여 도 5와 같이 실내기통로(522)에 폐열 회수용 열교환부(621)을 마련하며, 상기 폐열 회수용 열교환부(611)에 수조(140)에 저장된 물을 순환시키면 배출되는 실내 공기로부터 폐열을 회수할 수 있다. 이와 같이 폐열 회수용 열교환부(621)에 수조(140)의 물을 순환시키기 위하여 폐열 회수용 순환수 배관(622)이 마련되며, 폐열 회수용 순환수 배관(622)에는 폐열 회수용 순환 펌프(623)가 마련된다.To this end, the waste heat
이와 같이 폐열 회수용 열교환부(611)에 의하여 수조(140)의 물은 더욱 높은 항온성을 가질 수 있다.
As such, the water in the
상기와 같은 본 히트펌프 시스템의 동작을 설명한다.The operation of the heat pump system as described above will be described.
도 3 및 도 4에서 각각의 개폐밸브에 대하여 열린 상태는 백색으로 도시하였으며, 닫힌 상태는 흑색으로 도시하였다.In FIG. 3 and FIG. 4, the open state is shown in white, and the closed state is shown in black.
여름철에 본 히트펌프 시스템은 부하측에 냉열을 공급하게 되며, 특히 본 실시예의 경우 축열조(130)에 냉수를 형성하게 된다.In the summer, the heat pump system supplies cold heat to the load side, and in particular, in the present embodiment, cold water is formed in the
이때 본 히트펌프 시스템의 냉매의 변화는 도 3에 도시된 바와 같이 압축 -> 응축 -> 과냉 -> 팽창 -> 증발 -> 과열 1 -> 과열 2 -> 압축의 순환 시스템을 이루게 된다.At this time, the change of the refrigerant of the heat pump system forms a circulation system of compression-> condensation-> subcooling-> expansion-> evaporation-> superheat 1-> superheat 2-> compression as shown in FIG.
압축기(110)에서 압축된 고온 고압의 냉매 가스는 4방밸브(180)를 지나 제3냉매배관(330)을 지나 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로(231)로 유입되어 응축된다.The high temperature and high pressure refrigerant gas compressed by the
제3열교환부(230)를 지난 냉매는 제4냉매배관(340)을 지나 제4열교환기(240)의 제4-1냉매유동로(241)에서 과냉된다.The refrigerant passing through the third
즉 제4-1냉매유동로(241)에서 더욱 냉각되어 그 응축온도가 낮아지게 되며, 따라서 성적계수(C.O.P = 냉동효과 / 압축일)가 매우 높아 매우 경제적인 운전이 가능하게 된다.In other words, the 4-1
제4-1냉매유동로(241)에서 과냉된 냉매는 제5냉매배관(350)을 지나 수액기(120)에 저장된다.The refrigerant supercooled in the 4-1
수액기(120)에 저장된 냉매는 제7냉매배관(370)을 지나면서 제1팽창밸브(372)에 의하여 팽창된 후 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로(211)에서 증발된다.The refrigerant stored in the
제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로(211)를 지난 냉매는 제10냉매배관(400)을 지난 후 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로(242)에서 1차로 과열된다.The refrigerant passing through the 1-1
그리고 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로(242)를 지난 냉매는 제11냉매배관(410)을 지난 후 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로(221)에서 2차로 과열된다.The refrigerant passing through the 4-2
이와 같이 냉매가 증발 후 재과열(1차 과열 및 2차 과열)되는 과정에 의하여 히트펌프 시스템의 효율성을 높이게 된다.As such, the efficiency of the heat pump system is increased by the process of reheating the refrigerant after the evaporation (primary superheat and secondary superheat).
제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로(221)를 지난 냉매는 제13냉매배관(430)을 지난 후 4방밸브(180)를 거쳐 압축기(110)의 입구(111)로 유입된다.The refrigerant passing through the second-first
이후 과정은 앞서 설명한 싸이클을 반복하게 된다.
The process then repeats the cycle described above.
겨울철에 본 히트펌프 시스템은 부하측에 온열을 공급하게 되며, 특히 본 실시예의 경우 축열조(130)에 온수를 형성하게 된다.In the winter, the heat pump system supplies heat to the load side, and in particular, in the present embodiment, hot water is formed in the
이때 본 히트펌프 시스템의 냉매의 변화는 도 4에 도시된 바와 같이 압축 -> 응축 -> 과냉 1 -> 과냉 2 -> 팽창 -> 증발 -> 과열 -> 압축의 순환 시스템을 이루게 된다.At this time, the change in the refrigerant of the heat pump system is a compression system of compression-> condensation-> subcooling 1-> subcooling 2-> expansion-> evaporation-> superheating-> compression as shown in FIG.
압축기(110)에서 압축된 고온 고압의 냉매 가스는 4방밸브(180)를 지나 제1냉매배관(310)을 지나 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로(211)로 유입되어 응축된다.The high temperature and high pressure refrigerant gas compressed by the
제1부하측열교환부(210)를 지난 냉매는 제2냉매배관(320)을 지나 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로(221)에서 1차 과냉된다.The refrigerant passing through the first load side
제2-1냉매유동로(221)에서 과냉된 냉매는 제6냉매배관(360)을 지나 제4열교환기(240)의 제4-1냉매유동로(241)로 유입되어 2차로 과냉된다.The refrigerant supercooled in the 2-1
이와 같이 냉매는 제2-1냉매유동로(221) 및 제4-1냉매유동로(241)에서 더욱 냉각되어 그 응축온도가 낮아지게 되며, 따라서 성적계수(C.O.P = 냉동효과 / 압축일)가 매우 높아 매우 경제적인 운전이 가능하게 된다.In this way, the refrigerant is further cooled in the 2-1
제4-1냉매유동로(241)에서 과냉된 냉매는 제5냉매배관(350)을 지나 수액기(120)에 저장된다.The refrigerant supercooled in the 4-1
수액기(120)에 저장된 냉매는 제8냉매배관(380)을 지나면서 제2팽창밸브(382)에 의하여 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로(231)에서 증발된다.The refrigerant stored in the
제3-1냉매유동로(231)를 지난 냉매는 제9냉매배관(390)을 지나 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로(242)로 유입되어 과열된다.The refrigerant passing through the 3-1
이와 같이 냉매가 증발 후 재과열되는 과정에 의하여 히트펌프 시스템의 효율성을 높이게 된다.Thus, the efficiency of the heat pump system is increased by the process of reheating the refrigerant after evaporation.
제4-2냉매유동로(242)를 지난 냉매는 제12냉매배관(420)을 지나 4방밸브(180)를 거쳐 압축기(110)의 입구(111)로 유입된다.The refrigerant passing through the 4-2
이후 과정은 앞서 설명한 싸이클을 반복하게 된다.
The process then repeats the cycle described above.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the embodiments described above are intended to be illustrative, but not limiting, in all respects. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. .
110 : 압축기 120 : 수액기
180 : 4방밸브 130 : 축열조
140 : 수조110: compressor 120: receiver
180: 4-way valve 130: heat storage tank
140: tank
Claims (6)
액화된 냉매가 저장되는 수액기(120) ;
제1-1냉매유동로가 마련되어 부하측과 열교환하는 제1부하측열교환부(210) ;
제2-1냉매유동로가 마련되는 제2열교환부(220) ;
제3-1냉매유동로가 마련되는 제3열교환부(230) ;
제4-1냉매유동로와 제4-2냉매유동로가 서로 열교환되도록 마련되는 제4열교환기(240) ;
일단부가 상기 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로의 제1단부와 연결되는 제1냉매배관(310) ;
상기 제1냉매배관(310)에 마련되는 제1개폐밸브(311) ;
일단부가 상기 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로의 제1단부와 연결되며 타단부가 상기 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로의 제2단부와 연결되는 제2냉매배관(320) ;
상기 제2냉매배관(320)에 마련되는 제2개폐밸브(321) ;
일단부가 상기 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로의 제1단부와 연결되는 제3냉매배관(330) ;
상기 제3냉매배관(330)에 마련되는 제3개폐밸브(331) ;
일단부가 상기 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로의 제2단부와 연결되며 타단부가 상기 제4열교환기(240)의 제4-1냉매유동로의 제1단부와 연결되는 제4냉매배관(340) ;
상기 제4냉매배관(340)에 마련되는 제4개폐밸브(341) ;
상기 제4열교환기(240)의 제4-1냉매유동로의 제2단부와 상기 수액기(120)의 유입구를 서로 연결하는 제5냉매배관(350) ;
상기 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로의 제2단부와 상기 제4열교환기(240)의 제4-1냉매유동로의 제1단부를 서로 연결하는 제6냉매배관(360) ;
상기 제6냉매배관(360)에 마련되는 제6개폐밸브(361) ;
상기 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로의 제2단부와 상기 수액기(120)의 유출구를 서로 연결하는 제7냉매배관(370) ;
상기 제7냉매배관(370)에 마련되는 제7개폐밸브(371) ;
상기 제7냉매배관(370)에 마련되는 제1팽창밸브(372) ;
상기 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로의 제2단부와 상기 수액기(120)의 유출구를 서로 연결하는 제8냉매배관(380) ;
상기 제8냉매배관(380)에 마련되는 제8개폐밸브(381) ;
상기 제8냉매배관(380)에 마련되는 제2팽창밸브(382) ;
상기 제3열교환부(230)의 제3-1냉매유동로의 제1단부와 상기 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로의 제2단부를 서로 연결하는 제9냉매배관(390) ;
상기 제9냉매배관(390)에 마련되는 제9개폐밸브(391) ;
상기 제1부하측열교환부(210)의 제1-1냉매유동로의 제1단부와 상기 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로의 제2단부를 서로 연결하는 제10냉매배관(400) ;
상기 제10냉매배관(400)에 마련되는 제10개폐밸브(401) ;
상기 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로의 제1단부와 상기 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로의 제1단부를 서로 연결하는 제11냉매배관(410) ;
상기 제11냉매배관(410)에 마련되는 제11개폐밸브(411) ;
상기 제3냉매배관(330)의 타단부와 상기 제4열교환기(240)의 제4-2냉매유동로의 제1단부를 서로 연결하는 제12냉매배관(420) ;
상기 제12냉매배관(420)에 마련되는 제12개폐밸브(421) ;
상기 제1냉매배관(310)의 타단부와 상기 제2열교환부(220)의 제2-1냉매유동로의 제2단부를 서로 연결하는 제13냉매배관(430) ;
상기 제13냉매배관(430)에 마련되는 제13개폐밸브(431) ;
냉방 모드에서 상기 압축기(110)의 출구와 상기 3냉매배관(330)의 타단부를 서로 연결시키며, 아울러 상기 제1냉매배관(310)의 타단부를 상기 압축기(110)의 입구와 서로 연결시키며, 난방 모드에서 상기 압축기(110)의 출구와 상기 제1냉매배관(310)의 타단부를 서로 연결시키며, 아울러 상기 압축기(110)의 입구와 상기 제3냉매배관(330)의 타단부를 서로 연결시키는 4방밸브(180) ;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
Compressor 110 for compressing the refrigerant introduced into the inlet and discharged to the outlet;
A receiver 120 in which the liquefied refrigerant is stored;
A first load side heat exchanger (210) provided with a first-first refrigerant flow path to exchange heat with the load side;
A second heat exchange part 220 in which a 2-1 refrigerant flow path is provided;
A third heat exchange part 230 provided with a 3-1 refrigerant flow path;
A fourth heat exchanger 240 provided to exchange heat of the 4-1 refrigerant flow passage and the 4-2 refrigerant flow passage;
A first refrigerant pipe 310 having one end connected to the first end of the 1-1 refrigerant flow path of the first load side heat exchanger 210;
A first open / close valve 311 provided in the first refrigerant pipe 310;
One end is connected to the first end of the 2-1 first refrigerant flow path of the second heat exchange part 220 and the other end is connected to the second end of the 1-1 refrigerant flow path of the first load side heat exchange part 210. A second refrigerant pipe 320 connected;
A second open / close valve 321 provided in the second refrigerant pipe 320;
A third refrigerant pipe 330 having one end connected to the first end of the 3-1 refrigerant flow path of the third heat exchanger 230;
A third open / close valve 331 provided in the third refrigerant pipe 330;
One end is connected to the second end of the 3-1 refrigerant flow passage of the third heat exchange unit 230 and the other end is connected to the first end of the 4-1 refrigerant flow passage of the fourth heat exchanger 240. A fourth refrigerant pipe 340;
A fourth open / close valve 341 provided in the fourth refrigerant pipe 340;
A fifth refrigerant pipe (350) connecting the second end of the fourth first refrigerant flow path of the fourth heat exchanger (240) and the inlet of the receiver (120) to each other;
A sixth refrigerant pipe connecting the second end of the second-1 refrigerant flow path of the second heat exchange part 220 and the first end of the 4-1 refrigerant flow path of the fourth heat exchanger 240 to each other; 360);
A sixth opening and closing valve 361 provided in the sixth refrigerant pipe 360;
A seventh refrigerant pipe 370 connecting the second end of the first-first refrigerant flow path of the first load side heat exchanger 210 and the outlet of the receiver 120 to each other;
A seventh open / close valve 371 provided on the seventh refrigerant pipe 370;
A first expansion valve 372 provided on the seventh refrigerant pipe 370;
An eighth refrigerant pipe 380 connecting the second end of the third-1 refrigerant flow path of the third heat exchanger 230 and the outlet of the receiver 120 to each other;
An eighth opening / closing valve 381 provided in the eighth refrigerant pipe 380;
A second expansion valve 382 provided in the eighth refrigerant pipe 380;
A ninth refrigerant pipe connecting the first end of the third-1 refrigerant flow path of the third heat exchanger 230 and the second end of the fourth-2 refrigerant flow path of the fourth heat exchanger 240 to each other; 390);
A ninth open / close valve 391 provided in the ninth refrigerant pipe 390;
A tenth refrigerant pipe connecting the first end of the first-first refrigerant flow path of the first load side heat exchanger 210 and the second end of the fourth-2 refrigerant flow path of the fourth heat exchanger 240 to each other; 400;
A tenth open / close valve 401 provided on the tenth refrigerant pipe 400;
An eleventh refrigerant pipe connecting the first end of the second-first refrigerant flow path of the second heat exchange part 220 and the first end of the fourth-second refrigerant flow path of the fourth heat exchanger 240 to each other; 410);
An eleventh open / close valve 411 provided on the eleventh refrigerant pipe 410;
A twelfth refrigerant pipe 420 connecting the other end of the third refrigerant pipe 330 and the first end of the fourth-2 refrigerant flow path of the fourth heat exchanger 240 to each other;
A twelfth open / close valve 421 provided on the twelfth refrigerant pipe 420;
A thirteenth refrigerant pipe 430 connecting the other end of the first refrigerant pipe 310 and the second end of the second-first refrigerant flow path of the second heat exchange part 220 to each other;
A thirteenth open / close valve 431 provided on the thirteenth refrigerant pipe 430;
In the cooling mode, the outlet of the compressor 110 and the other end of the three refrigerant pipes 330 are connected to each other, and the other end of the first refrigerant pipe 310 and the inlet of the compressor 110 In the heating mode, the outlet of the compressor 110 and the other end of the first refrigerant pipe 310 are connected to each other, and the inlet of the compressor 110 and the other end of the third refrigerant pipe 330 to each other. Four-way valve 180 to connect;
Heat pump system, characterized in that comprises a.
상기 제1부하측열교환부(210)는 축열조(130)에 저장된 물과 열교환하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
The method of claim 1,
The first load side heat exchanger 210 is heat pump system, characterized in that made to heat exchange with the water stored in the heat storage tank (130).
상기 제2열교환부(220) 및 상기 제3열교환부(230) 각각은 지열에 의하여 항온성을 가지는 수조(140)에 저장된 물과 열교환하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
The method of claim 1,
Each of the second heat exchange part (220) and the third heat exchange part (230) is configured to heat exchange with water stored in a water tank having constant temperature by geothermal heat (140).
상기 제2열교환부(220)에는 상기 제2-1냉매유동로와 열교환하도록 제2-2열매체유동로가 마련되며,
상기 제3열교환부(230)에는 상기 제3-1냉매유동로와 열교환하도록 제3-2열매체유동로가 마련되며,
브라인이 저장되는 브라인 탱크(151), 상기 수조(140)에 저장된 물과 열교환하는 수조 열교환부(152), 상기 브라인 탱크(151)에 저장된 브라인이 상기 제2-2열매체유동로 및 상기 제3-2열매체유동로를 거친 후 상기 수조 열교환부(152)로 유동한 후 상기 브라인 탱크(151)로 복귀되도록 마련되는 브라인 순환 배관(153), 상기 브라인 순환 배관(153)에 마련되어 브라인을 가압 이송하는 브라인 순환 펌프(154)가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
The method of claim 3, wherein
The second heat exchange part 220 is provided with a second-2 heat medium flow path so as to exchange heat with the second-1 refrigerant flow path.
The third heat exchange part 230 is provided with a third-2 heat medium flow path to exchange heat with the 3-1 refrigerant flow path.
A brine tank 151 in which brine is stored, a water tank heat exchanger 152 for exchanging heat with water stored in the water tank 140, and brine stored in the brine tank 151 are the second to second heat medium flow paths and the third. The brine circulation pipe 153, which is provided to return to the brine tank 151 after flowing through the two-medium fluid flow path to the water tank heat exchanger 152, is pressurized to transfer the brine to the brine circulation pipe 153. Heat pump system, characterized in that the brine circulation pump is further added.
상기 수조(140)에 저장된 물이 지중의 열을 흡수할 수 있도록 지중에 수직으로 마련되는 지중열교환부(141), 상기 수조(140)에 저장된 물이 상기 지중열교환부(141)를 순환할 수 있도록 마련되는 지중순환배관(142), 상기 지중순환배관(142)에 마련되는 지중순환펌프(143)가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
The method of claim 3, wherein
Underground heat exchanger 141 is provided perpendicular to the ground so that the water stored in the water tank 140 can absorb the heat of the ground, the water stored in the water tank 140 can circulate the ground heat exchanger 141 Underground circulation pipe 142 is provided so that, the underground circulation pump 143 is provided in the underground circulation pipe 142 is further characterized in that the heat pump system.
상기 제1부하측열교환부(210)는 축열조(130)에 저장된 물과 열교환하도록 이루어지며,
상기 제2열교환부(220) 및 상기 제3열교환부(230) 각각은 지열에 의하여 항온성을 가지는 수조(140)에 저장된 물과 열교환하도록 이루어지며,
상기 축열조(130)의 물은 열교환 환기장치의 실외기통로를 따라 실내로 유입되는 실외 공기와 열교환하며,
상기 수조(140)의 물은 열교환 환기장치의 실내기통로를 따라 실외로 배출되는 실내 공기와 열교환하는 것
을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
The method of claim 1,
The first load side heat exchanger 210 is made to exchange heat with water stored in the heat storage tank 130,
Each of the second heat exchange part 220 and the third heat exchange part 230 is made to exchange heat with water stored in the water tank 140 having constant temperature by geothermal heat,
The water in the heat storage tank 130 exchanges heat with outdoor air introduced into the room along the outdoor passage of the heat exchange ventilator.
The water of the tank 140 is to heat exchange with the indoor air discharged to the outside along the indoor passage of the heat exchange ventilator
Heat pump system characterized in that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110043352A KR101236375B1 (en) | 2011-05-09 | 2011-05-09 | Heat pump system using geothermal heat |
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---|---|---|---|
KR1020110043352A KR101236375B1 (en) | 2011-05-09 | 2011-05-09 | Heat pump system using geothermal heat |
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