KR101261170B1 - 온수 공급 및 난방 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온수 공급 및 난방 장치에 관한 것으로, 난방용 온수를 저장하는 온수 탱크와, 온수 탱크에 저장된 난방용 온수를 펌핑하여 순환시키는 순환 펌프와, 순환 펌프로부터 공급되는 난방용 온수를 상대적으로 더 높은 온도로 가열하는 히트 펌프와, 히트 펌프를 통해 가열된 난방용 온수를 이용하여 열교환하는 열교환기와, 난방용 온수와 공급수와의 열교환을 통해 공급수를 가열하여 급탕용 온수를 공급하는 급탕 공급계와, 열교환기를 통과하는 난방용 온수의 경로를 선택 조절하는 3방 밸브와, 3방 밸브의 선택 조절에 따라 공급되는 난방용 온수를 순환시켜 난방하는 난방 공급계와, 온수 탱크, 순환 펌프, 히트 펌프, 열교환기, 3방 밸브 및 난방 공급계를 연결하는 난방 온수 공급 라인과, 난방 공급계 및 온수 탱크를 연결하는 난방 온수 환수 라인과, 3방 밸브의 선택 조절에 따라 열교환기를 통과하는 난방용 온수의 경로를 난방 온수 환수 라인으로 연결하는 환수 조절 라인를 포함할 수 있다.

Description

온수 공급 및 난방 장치{WARM WATER SUPPLYING AND HEATING APPARATUS}
본 발명은 하나의 보일러를 이용하여 온수를 공급하고, 난방이 가능한 온수 공급 및 난방 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 주택과 같은 주거 공간 또는 사무실, 공장 등과 같은 작업 공간에는 하절기의 냉방과 동절기의 난방이 생활환경의 주된 개선 요인으로 부각되고 있으며, 최근에는 인구의 증가로 인해 냉, 난방에 소요되는 에너지의 수요 또한 급격히 증가하고 있는 실정이다.
이와 같은 에너지 수요의 증가에 비하여 에너지의 공급은 석유나 천연가스와 같은 화석 연료의 가격 상승과, 화석 연료의 연소 과정에서 발생하는 매연 등에 의한 환경오염으로 그 수요를 충분히 따라가지 못하고 있으며, 특히 농, 축산업 및 수산업 분야에서는 시설 농가와 양식업의 경영자들이 화석 연료의 사용에 따른 냉, 난방비의 상승으로 경영 압박을 받고 있는 실정이고, 제조업의 분야에서도 마찬가지로 에너지의 조달에 소요되는 비용의 상승으로 많은 어려움을 겪고 있다.
이러한 실정을 감안하여 최근에는 공해를 발생시키기 않으면서도 화석 연료와 거의 동등한 수준의 에너지를 얻을 수 있도록, 냉매의 압축, 응축 및 증발의 순환 과정에서 발생 및 회수되는 열을 이용하여 냉, 난방을 수행하는 냉난방 장치가 개발되고 있으며, 온수의 공급 및 냉난방을 동시에 수행할 수 있는 장치가 개발되고 있는 실정이다.
본 발명은 히터 펌프를 이용하여 온수를 공급함과 동시에 난방 기능을 수행할 수 있는 온수 공급 및 난방 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 난방용 온수를 저장하는 온수 탱크와, 상기 온수 탱크에 저장된 상기 난방용 온수를 펌핑하여 순환시키는 순환 펌프와, 상기 순환 펌프로부터 공급되는 상기 난방용 온수를 상대적으로 더 높은 온도로 가열하는 히트 펌프와, 상기 히트 펌프를 통해 가열된 상기 난방용 온수를 이용하여 열교환하는 열교환기와, 상기 난방용 온수와 공급수와의 상기 열교환을 통해 상기 공급수를 가열하여 급탕용 온수를 공급하는 급탕 공급계와, 상기 열교환기를 통과하는 상기 난방용 온수의 경로를 선택 조절하는 3방 밸브와, 상기 3방 밸브의 선택 조절에 따라 공급되는 상기 난방용 온수를 순환시켜 난방하는 난방 공급계와, 상기 온수 탱크, 순환 펌프, 히트 펌프, 열교환기, 3방 밸브 및 난방 공급계를 연결하는 난방 온수 공급 라인과, 상기 난방 공급계 및 온수 탱크를 연결하는 난방 온수 환수 라인과, 상기 3방 밸브의 선택 조절에 따라 상기 열교환기를 통과하는 상기 난방용 온수의 경로를 상기 난방 온수 환수 라인으로 연결하는 환수 조절 라인을 포함하는 온수 공급 및 난방 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 난방용 온수를 저장하는 온수 탱크와, 상기 온수 탱크에 저장된 상기 난방용 온수와 공급수와의 열교환을 통해 상기 공급수를 가열하여 급탕용 온수를 공급하는 급탕 공급계와, 상기 온수 탱크에 저장된 상기 난방용 온수를 펌핑하여 순환시키는 순환 펌프와, 상기 순환 펌프로부터 공급되는 상기 난방용 온수를 상대적으로 더 높은 온도로 가열하는 히트 펌프와, 상기 히트 펌프를 통과하는 상기 난방용 온수의 경로를 선택 조절하는 3방 밸브와, 상기 3방 밸브의 선택 조절에 따라 공급되는 상기 난방용 온수를 순환시켜 난방하는 난방 공급계와, 상기 온수 탱크, 순환 펌프, 히트 펌프, 3방 밸브 및 난방 공급계를 연결하는 난방 온수 공급 라인과, 상기 난방 공급계 및 온수 탱크를 연결하는 난방 온수 환수 라인과, 상기 3방 밸브의 선택 조절에 따라 상기 히트 펌프를 통과하는 상기 난방용 온수의 경로를 상기 난방 온수 환수 라인으로 연결하는 환수 조절 라인을 포함하는 온수 공급 및 난방 장치가 제공될 수 있다.
본 발명에서는, 난방용 온수의 공급을 위해 난방용 온수 공급 라인 상에 히트 펌프와 3방 밸브를 구비하여 난방용 온수를 난방 공급계에 공급하고, 급탕용 온수의 공급을 위해 난방용 온수 공급 라인 상에 열교환기를 설치하면서 열교환기에 급탕 공급계를 연결하여 급탕용 온수를 공급함으로써, 간단한 구성으로 난방용 온수와 급탕용 온수를 쉽게 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 공급 및 난방 장치를 예시한 도면,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 온수 공급 및 난방 장치를 예시한 도면.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 공급 및 난방 장치를 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 공급 및 난방 장치는 온수 탱크(110), 보조 탱크(115), 순환 펌프(120), 히트 펌프(130), 열교환기(140), 급탕 공급계(150), 3방 밸브(160), 난방 공급계(170) 등을 포함할 수 있다.
온수 탱크(110)는 난방용 온수를 저장하는 것으로, 난방 온수 공급 라인(L1), 난방 온수 환수 라인(L2) 및 환수 조절 라인(L3)을 통해 순환되는 난방 온수를 저장한다. 이와 함께, 필요에 따라 부족한 난방용 온수를 보충하기 위한 보조 탱크(115)를 온수 탱크(110)에 연결하여 구비할 수 있다.
순환 펌프(120)는 온수 탱크(110)에 저장된 난방용 온수를 펌핑하여 난방 온수 공급 라인(L1)으로 순환시킬 수 있다.
히트 펌프(130)는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 등을 포함하며 이들을 통해 순환되는 냉매를 이용하여 난방용 온수를 가열하는 것으로, 압축, 응축, 팽창, 증발 등의 과정으로 순환되는 냉매를 이용하여 순환 펌프(120)를 통해 공급되는 난방용 온수를 상대적으로 더 높은 온도로 가열한다.
열교환기(140)는 히트 펌프(130)를 통해 상대적으로 더 높은 온도로 가열된 난방용 온수를 이용하여 열교환하는 것으로, 가열된 난방용 온수와 급탕 공급계(150)로부터 공급되는 공급수(SW)의 열교환을 수행할 수 있다. 이러한 공급수(SW)는 열교환을 통해 가열되어 급탕용 온수(WW)로 공급될 수 있다.
여기에서, 급탕 공급계(150)는 난방용 온수와 공급수(SW)의 열교환을 통해 급탕용 온수(WW)를 공급하는 것으로, 열교환기(140)의 내부로 연장 형성된 급탕 공급계(150)의 배관 라인을 통해 열교환기(140)의 내부로 공급수(SW)를 통과시키고, 열교환을 통해 가열된 급탕용 온수(WW)를 수요처(예를 들면, 온수 배관 등)로 배출(공급)할 수 있다.
3방 밸브(160)는 열교환기(140)를 통과하는 난방용 온수의 경로를 선택 조절하는 것으로, 난방용 온수를 공급하는 경우 난방 온수 공급 라인(L1)으로의 경로를 개방함과 동시에 환수 조절 라인(L3)로의 경로를 폐쇄하고, 난방용 온수를 공급하지 않는 경우 난방 온수 공급 라인(L1)으로의 경로를 폐쇄함과 동시에 환수 조절 라인(L3)로의 경로를 개방할 수 있다.
난방 공급계(170)는 3방 밸브(160)의 선택 조절에 따라 난방 온수 공급 라인(L1)을 통해 공급되는 난방용 온수(HW)를 난방 영역(예를 들면, 방, 거실 등) 내에 구비된 난방 배관을 통해 순환시켜 난방할 수 있다. 이러한 난방 배관을 순환한 난방용 온수(HW)는 난방 온수 환수 라인(L2)으로 배출될 수 있다.
상술한 바와 같은 온수 공급 및 난방 장치에는 난방 온수 공급 라인(L1), 난방 온수 환수 라인(L2), 환수 조절 라인(L3) 등이 결합 연결되어 있는데, 난방 온수 공급 라인(L1)은 온수 탱크(110), 순환 펌프(120), 히트 펌프(130), 열교환기(140), 3방 밸브(160) 및 난방 공급계(170)를 연결하고, 난방 온수 환수 라인(L2)은 난방 공급계(170) 및 온수 탱크(110)를 연결하며, 환수 조절 라인(L3)은 3방 밸브(160)의 선택 조절에 따라 열교환기(140)를 통과하는 난방용 온수의 경로를 난방 온수 환수 라인(L2)으로 연결한다.
상술한 바와 같은 일 실시예에 따른 온수 공급 및 난방 장치의 동작 흐름에 대해 설명하면, 난방용 온수는 온수 탱크(110), 순환 펌프(120), 히트 펌프(130), 열교환기(140), 3방 밸브(160), 난방 공급계(170)를 연결하는 난방 온수 공급 라인(L1)을 통해 공급될 수 있고, 난방 배관을 순환한 난방용 온수(HW)는 난방 온수 환수 라인(L2)으로 배출될 수 있다.
즉, 온수 탱크(110)에 저장된 난방용 온수는 순환 펌프(120)를 통해 펌핑되어 공급되고, 히트 펌프(130)에서 상대적으로 더 높은 온도를 가열되며, 열교환기(140)를 통과하여 3방 밸브(160)의 선택 개방(즉, 난방 온수 공급 라인(L1)의 개방)에 따라 난방 공급계(170)로 공급될 수 있다.
또한, 급탕용 온수는 열교환기(140)와 급탕 공급계(150)의 열교환을 통해 공급될 수 있는데, 난방용 온수가 열교환기(140)를 통과할 때 급탕 공급계(150)를 통해 공급수(SW)를 열교환기(140) 내부로 통과시켜 가열하며, 가열된 급탕용 온수(WW)를 수요처에 공급할 수 있다.
따라서, 난방용 온수의 공급을 위해 난방용 온수 공급 라인 상에 히트 펌프와 3방 밸브를 구비하여 난방용 온수를 난방 공급계에 공급하고, 급탕용 온수의 공급을 위해 난방용 온수 공급 라인 상에 열교환기를 설치하면서 열교환기에 급탕 공급계를 연결하여 급탕용 온수를 공급함으로써, 간단한 구성으로 난방용 온수와 급탕용 온수를 쉽게 공급할 수 있다.
다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 일 실시예에 따른 온수 공급 및 난방 장치의 구성에서 급탕 공급계를 온수 탱크에 연결하여 급탕용 온수를 공급할 수 있는 다른 실시예에 따른 온수 공급 및 난방 장치에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 온수 공급 및 난방 장치를 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 온수 공급 및 난방 장치는 온수 탱크(210), 보조 탱크(215), 순환 펌프(220), 히트 펌프(230), 급탕 공급계(250), 3방 밸브(260), 난방 공급계(270) 등을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 온수 공급 및 난방 장치는 일 실시예에 따른 온수 공급 및 난방 장치에 구비된 온수 탱크(110), 보조 탱크(115), 순환 펌프(120), 히트 펌프(130), 3방 밸브(160) 및 난방 공급계(170)와 동일한 기능을 수행하는 것으로, 이하에서는 그 구체적인 설명은 생략하며, 차이점이 있는 급탕 공급계(250), 난방 온수 공급 라인(L1') 등에 대해서 설명한다.
급탕 공급계(250)는 온수 탱크(210)에 저장된 난방용 온수와 공급수(SW)의 열교환을 통해 공급수(SW)를 가열하여 급탕용 온수(WW)를 공급할 수 있다.
상술한 바와 같은 온수 공급 및 난방 장치에는 난방 온수 공급 라인(L1'), 난방 온수 환수 라인(L2'), 환수 조절 라인(L3') 등이 결합 연결되어 있는데, 난방 온수 공급 라인(L1')은 온수 탱크(210), 순환 펌프(220), 히트 펌프(230), 3방 밸브(260) 및 난방 공급계(270)를 연결하고, 난방 온수 환수 라인(L2')은 난방 공급계(270) 및 온수 탱크(210)를 연결하며, 환수 조절 라인(L3')은 3방 밸브(260)의 선택 조절에 따라 히트 펌프(230)를 통과하는 난방용 온수의 경로를 난방 온수 환수 라인(L2')으로 연결한다.
상술한 바와 같은 다른 실시예에 따른 온수 공급 및 난방 장치의 동작 흐름에 대해 설명하면, 난방용 온수는 온수 탱크(210), 순환 펌프(220), 히트 펌프(230), 3방 밸브(260), 난방 공급계(270)를 연결하는 난방 온수 공급 라인(L1')을 통해 공급될 수 있고, 난방 배관을 순환한 난방용 온수(HW)는 난방 온수 환수 라인(L2')으로 배출될 수 있다.
즉, 온수 탱크(210)에 저장된 난방용 온수는 순환 펌프(220)를 통해 펌핑되어 공급되고, 히트 펌프(230)에서 상대적으로 더 높은 온도를 가열되며, 3방 밸브(260)의 선택 개방(즉, 난방 온수 공급 라인(L1')의 개방)에 따라 난방 공급계(270)로 공급될 수 있다.
또한, 급탕용 온수는 온수 탱크(210)의 난방용 온수와 급탕 공급계(250)에 공급되는 공급수(SW)의 열교환을 통해 공급될 수 있는데, 급탕 공급계(150)를 통해 공급수(SW)를 온수 탱크(210)의 내부로 통과시켜 난방용 온수와의 열교환을 통해 가열하며, 가열된 급탕용 온수(WW)를 수요처에 공급할 수 있다.
따라서, 난방용 온수의 공급을 위해 난방용 온수 공급 라인 상에 히트 펌프와 3방 밸브를 구비하여 난방용 온수를 난방 공급계에 공급하고, 급탕용 온수의 공급을 위해 온수 탱크에 급탕 공급계를 연결하여 급탕용 온수를 공급함으로써, 간단한 구성으로 난방용 온수와 급탕용 온수를 쉽게 공급할 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
110, 210 : 온수 탱크 115, 215 : 보조 탱크
120, 220 : 순환 펌프 130. 230 : 히트 펌프
140 : 열교환기 150, 250 : 급탕 공급계
160, 260 : 3방 밸브 170, 270 : 난방 공급계

Claims (2)

  1. 난방용 온수를 저장하는 온수 탱크와,
    상기 온수 탱크에 저장된 상기 난방용 온수를 펌핑하여 순환시키는 순환 펌프와,
    상기 순환 펌프로부터 공급되는 상기 난방용 온수를 상대적으로 더 높은 온도로 가열하는 히트 펌프와,
    상기 히트 펌프를 통해 가열된 상기 난방용 온수를 이용하여 열교환하는 열교환기와,
    상기 난방용 온수와 공급수와의 상기 열교환을 통해 상기 공급수를 가열하여 급탕용 온수를 공급하는 급탕 공급계와,
    상기 열교환기를 통과하는 상기 난방용 온수의 경로를 선택 조절하는 3방 밸브와,
    상기 3방 밸브의 선택 조절에 따라 공급되는 상기 난방용 온수를 순환시켜 난방하는 난방 공급계와,
    상기 온수 탱크, 순환 펌프, 히트 펌프, 열교환기, 3방 밸브 및 난방 공급계를 연결하는 난방 온수 공급 라인과,
    상기 난방 공급계 및 온수 탱크를 연결하는 난방 온수 환수 라인과,
    상기 3방 밸브의 선택 조절에 따라 상기 열교환기를 통과하는 상기 난방용 온수의 경로를 상기 난방 온수 환수 라인으로 연결하는 환수 조절 라인
    을 포함하는 온수 공급 및 난방 장치.
  2. 난방용 온수를 저장하는 온수 탱크와,
    상기 온수 탱크에 저장된 상기 난방용 온수와 공급수와의 열교환을 통해 상기 공급수를 가열하여 급탕용 온수를 공급하는 급탕 공급계와,
    상기 온수 탱크에 저장된 상기 난방용 온수를 펌핑하여 순환시키는 순환 펌프와,
    상기 순환 펌프로부터 공급되는 상기 난방용 온수를 상대적으로 더 높은 온도로 가열하는 히트 펌프와,
    상기 히트 펌프를 통과하는 상기 난방용 온수의 경로를 선택 조절하는 3방 밸브와,
    상기 3방 밸브의 선택 조절에 따라 공급되는 상기 난방용 온수를 순환시켜 난방하는 난방 공급계와,
    상기 온수 탱크, 순환 펌프, 히트 펌프, 3방 밸브 및 난방 공급계를 연결하는 난방 온수 공급 라인과,
    상기 난방 공급계 및 온수 탱크를 연결하는 난방 온수 환수 라인과,
    상기 3방 밸브의 선택 조절에 따라 상기 히트 펌프를 통과하는 상기 난방용 온수의 경로를 상기 난방 온수 환수 라인으로 연결하는 환수 조절 라인
    을 포함하는 온수 공급 및 난방 장치.
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