KR101324902B1 - Method for cooling, heating and boiling using geothermal heat pump - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 축열 시스템 및 그 시스템을 사용한 냉난방 및 축열방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 축열조에 저장된 저장수의 온도가 특정온도 이하가 되는 경우, 냉매를 증발시키는 증발기, 증발된 냉매를 압축시켜 고온 고압의 냉매를 토출시키는 압축기, 압축기에서 토출된 냉매가 유입되어 응축되는 응축기 및 팽창밸브를 갖는 히트펌프를 이용한 냉방 및 축열 시스템에 있어서, 응축기로 유입되어 냉매로부터 열을 흡수한 제1순환수가 유입되는 축열조에 구비된 제2열교환기와 제2열교환기에서 축열조에 저장된 저장수에 열을 방출한 제1순환수가 응축기로 다시 유입되도록 개방하는 제4밸브를 포함하는 제1순환싸이클; 및 증발기로 유입되어 냉매로 열을 방출한 제2순환수가 유입되는 코일유입부와 상지 제2순환수가 토출되는 코일토출부를 갖는 팬코일 유닛과 팬코일유닛에 의해 외부의 열을 흡수한 제2순환수가 코일토출부에서 토출되어 다시 증발기로 유입되어 순환되는 제2순환싸이클을 포함하는 것을 특징으로 하는 지열 히트펌프를 이용한 냉방 및 축열 시스템에 대한 것이다. The present invention relates to a cooling and heating heat storage system using a geothermal heat pump and a cooling and heating and heat storage method using the system. More specifically, when the temperature of the stored water stored in the heat storage tank is below a certain temperature, the evaporator for evaporating the refrigerant, the compressor for compressing the evaporated refrigerant to discharge the refrigerant of high temperature and high pressure, the refrigerant discharged from the compressor is condensed In a cooling and heat storage system using a heat pump having a condenser and an expansion valve, the second heat exchanger and the second heat exchanger stored in the heat storage tank are provided in a heat storage tank into which the first circulating water is introduced into the condenser and absorbs heat from the refrigerant. A first circulation cycle including a fourth valve opening the first circulation water which has released heat to the storage water to be introduced into the condenser; And a second coil absorbing external heat by the fan coil unit and the fan coil unit having a coil inlet part through which the second circulating water flowing into the evaporator and dissipating heat to the refrigerant is discharged and a coil discharge part through which the upper second circulating water is discharged. It relates to a cooling and heat storage system using a geothermal heat pump, characterized in that it comprises a second circulation cycle that the water is discharged from the coil discharge portion and flows back to the evaporator.
Description
본 발명은 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 축열 시스템 및 그 시스템을 사용한 냉난방 및 축열방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 하나의 시스템으로 사용자의 요구에 따라 난방 및 축열모드, 냉방모드 또는 냉방 및 축열모드를 실행할 수 있고, 축열조의 출수 온도에 따라 자동적으로 축열 작용이 제어되는 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 축열 시스템 및 그 시스템을 사용한 냉난방 및 축열방법에 대한 것이다.The present invention relates to a cooling and heating heat storage system using a geothermal heat pump and a cooling and heating and heat storage method using the system. More specifically, the heating and regenerative mode, the cooling mode or the cooling and the regenerative mode can be executed according to the user's request with one system, and the heating and cooling using a geothermal heat pump in which the heat storage action is automatically controlled according to the outlet temperature of the heat storage tank. A heat storage system and a cooling and heating method using the system.
히트펌프 시스템은 기본적으로 압축기의 토출구, 응축기, 감압수단, 증발기 본체 및 압축기의 흡입부를 도관으로 순서대로 연결하여서, 압축기에서 압축된 고온, 고압의 냉매 기체를 응축기에서 응축시켜 그 응축열을 유체와 열교환시킴으로써 온수를 생성하거나 실내공기를 가열하여서 난방 등을 수행하고, 응축기에서 응축된 고온, 고압의 냉매액은 감압수단에서 팽창되어 저온, 저압의 냉매액으로 된 후 증발기 본체에 유입되어 열원에 의하여 증발되어 저온, 저압의 냉매 기체가 되며, 증발기 본체에서 증발된 저온, 저압의 냉매 기체는 압축기에 흡입되는 사이클을 기본으로 반복되는 것이다. The heat pump system basically connects the discharge port of the compressor, the condenser, the decompression means, the evaporator body, and the suction part of the compressor in order with conduits, and condenses the high-temperature and high-pressure refrigerant gas compressed by the compressor in the condenser to exchange the heat of condensation with the fluid. To generate hot water or to heat indoor air to perform heating and the like. The high and high pressure refrigerant liquid condensed in the condenser is expanded by a decompression means to form a low temperature and low pressure refrigerant liquid, and then flows into the evaporator body and evaporates by a heat source. It becomes a low temperature, low pressure refrigerant gas, the low temperature, low pressure refrigerant gas evaporated from the evaporator body is repeated on the basis of the cycle sucked into the compressor.
따라서, 이러한 히트펌프 시스템을 냉방운전으로 가동시켜 실내를 냉방하거나, 난방운전으로 작동시켜 실내를 난방하게 된다. 기본적으로 히트 펌프 시스템을 냉방운전으로 작동시키는 경우, 압축기를 통과하여 외부에 설치된 증발기에서 외부로부터 열을 방출하고, 감압수단을 거쳐 실내에 설치된 응축기에서 실내의 열을 흡수하여 기화되면서 실내를 냉방하게 된다. 또한, 난방운전을 하게 되는 경우, 외부에 설치된 증발기에서 증발된 냉매가 압축기를 통해 압축되고, 압축된 고온 고압의 냉매가 실내에 설치된 응축기에서 응축되면서 실내에 열을 방출하여 난방을 하게 된다.Therefore, the heat pump system is operated by the cooling operation to cool the room, or by operating the heating operation to heat the room. Basically, when the heat pump system is operated in a cooling operation, heat is emitted from the outside by the evaporator installed outside through the compressor, and the inside of the condenser installed in the room is absorbed through the decompression means to vaporize the room while cooling the room. do. In addition, when the heating operation is performed, the refrigerant evaporated in the evaporator installed outside is compressed through the compressor, and the compressed high temperature and high pressure refrigerant is condensed in the condenser installed in the room to discharge heat to the room to heat.
그러나 이러한 히트펌프 시스템을 난방운전하게 되는 경우 응축기에서 발생되는 열에 의해 실내를 난방하거나 축열조를 가열하여 온수를 생산하는 역할을 하게 된다. 따라서 보일러의 기능과 냉난방 기능을 동시에 수행하기 어려운 문제점이 존재하게 된다. 또한, 통상 냉난방 기능과 축열기능을 동시에 수행하기 위해서는 2개 이상의 히트펌프가 구비되어야 하나, 2개의 히트펌프를 구동시키기 위해서는 연결관이 복잡해 지고, 열효율이 떨어지게 되는 문제가 존재하게 된다. However, when the heat pump system is operated by heating, the hot water is generated by heating the heat storage tank or heating the room by the heat generated from the condenser. Therefore, there is a problem that it is difficult to simultaneously perform the function of the boiler and the heating and cooling functions. In addition, at least two heat pumps must be provided in order to simultaneously perform the cooling and heating functions and the heat storage function. However, in order to drive the two heat pumps, the connection pipe becomes complicated and the thermal efficiency is lowered.
따라서 하나의 히트펌프를 갖는 시스템에 의해 보다 효율적으로 냉난방과 동시에 축열기능을 수행할 수 있는 냉난방 축열 시스템이 요구되었다. Accordingly, there has been a demand for a cooling and heating heat storage system capable of more efficiently cooling and heating at the same time by a system having a single heat pump.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면, 하나의 히트펌프를 갖는 시스템으로 사용자의 요구에 따라 난방 및 축열기능을 수행하거나, 축열조에 저장된 저장수의 온도가 설정된 특정온도 이하가 되는 경우 냉방과 동시에 축열기능을 수행하거나, 축열이 필요없는 경우 냉방운전만 수행될 수 있는 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 축열 시스템 및 그 시스템을 사용한 냉난방 및 축열방법을 제공하게 된다. The present invention has been made to solve the above problems, according to one embodiment of the present invention, a system having one heat pump to perform the heating and heat storage function according to the user's request, or stored water stored in the heat storage tank Provides a cooling and heating heat storage system using a geothermal heat pump that can perform a heat storage function simultaneously with cooling when the temperature of the temperature is lower than a predetermined temperature, or a cooling operation only when the heat storage is not necessary, and a cooling and heating and heat storage method using the system. Done.
또한, 냉난방 기능과 축열기능을 동시에 가능하게 하면서도 한 개의 히트펌프만을 사용하게 되므로 열효율이 증대되고, 경제적인 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 축열 시스템 및 그 시스템을 사용한 냉난방 및 축열방법을 제공하게 된다. 또한, 냉방 및 축열기능 수행시, 지열펌프 라인에 존재하는 제1순환수를 이용하여 축열기능을 수행하기 때문에 한 개의 히트펌프만으로 냉방과 축열기능을 동시에 수행할 수 있는 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 축열 시스템 및 그 시스템을 사용한 냉난방 및 축열방법을 제공하게 된다. In addition, while enabling the heating and cooling function and the heat storage function at the same time, because only one heat pump is used, the thermal efficiency is increased, and the cooling and heating heat storage system using the economical geothermal heat pump and the cooling and heating and heat storage method using the system are provided. In addition, when performing cooling and heat storage functions, the heat storage function is performed by using the first circulating water present in the geothermal pump line. Therefore, the cooling and heat storage heat storage using the geothermal heat pump can simultaneously perform cooling and heat storage functions with only one heat pump. It provides a system and a method for heating and cooling heat storage using the system.
본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다. Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 제1목적은, 냉매를 증발시키는 증발기, 증발된 냉매를 압축시켜 고온 고압의 냉매를 토출시키는 압축기, 압축기에서 토출된 냉매가 유입되어 응축되는 응축기 및 팽창밸브를 갖는 히트펌프를 이용한 난방 및 축열 시스템에 있어서, 제1순환수가 유입되어 지열을 공급받는 제1열교환기와 지열을 공급받은 제1순환수가 증발기에 유입되어 제1순환수의 열을 냉매에 방출하고, 다시 제1열교환기로 유입되어 순환되는 제1순환 싸이클; 및 응축기로 제2순환수가 유입되어 냉매로부터 열을 흡수하고, 열을 흡수한 제2순환수를 축열조로 유입시키는 제1밸브와 제2순환수가 유입되어 축열조에 저장된 저장수를 가열시키는 제2열교환기 및 축열조를 통과한 제2순환수를 응축기로 유입시키는 제2밸브를 구비하여 제2순환수를 순환시키는 제2순환 싸이클을 포함하는 것을 특징으로 하는 지열 히트펌프를 이용한 난방 및 축열 시스템으로서 달성될 수 있다. The first object of the present invention, the evaporator for evaporating the refrigerant, the compressor for compressing the evaporated refrigerant to discharge the refrigerant of high temperature and high pressure, heating using a heat pump having a condenser and expansion valve in which the refrigerant discharged from the compressor flows in condensation And in the heat storage system, a first heat exchanger in which the first circulating water is introduced to receive geothermal heat and a first circulating water supplied to the geothermal heat are introduced into the evaporator to release heat of the first circulating water to the refrigerant, and then to the first heat exchanger. A first circulation cycle that is circulated; And a second heat exchange in which a second circulating water is introduced into the condenser to absorb heat from the refrigerant, and a first valve for introducing the heat-absorbed second circulating water into the heat storage tank and a second circulating water to heat the storage water stored in the heat storage tank. A second circulation cycle for circulating the second circulating water having a second valve for introducing the second circulating water passing through the gas and the heat storage tank to the condenser, the heating and heat storage system using a geothermal heat pump Can be.
제1순환 싸이클에서 증발기에서 토출된 제1순환수를 제1열교환기로 유입시키기 위한 제3밸브 및 제1순환수를 순환시키기 위한 동력을 제공하는 지열펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The first circulation cycle may further include a third valve for introducing the first circulating water discharged from the evaporator to the first heat exchanger and a geothermal pump for providing power for circulating the first circulating water.
축열조는 외부로 축열조에 저장된 저장수를 토출시키는 토출구 및 외부에 토출된 저장수가 유입되는 유입구를 포함하고, 축열조에서 저장된 저장수가 유입되어 제3순환수를 가열하는 제3열교환기와 제3순환수를 실내로 순환시키기 위한 부하펌프를 포함하여 제3순환수에 의해 실내를 난방하는 것을 특징으로 할 수 있다. The heat storage tank includes an outlet for discharging the stored water stored in the heat storage tank and an inlet for inflowing the stored water discharged to the outside, and the third heat exchanger and the third circulation water for storing the stored water in the heat storage tank to heat the third circulation water. It may be characterized by heating the room by the third circulating water, including a load pump for circulating to the room.
본 발명의 제2목적은 앞서 설명한 난방 및 축열 시스템을 이용한 난방 및 축열방법에 있어서, 제1열교환기에서 제1순환수가 지열을 공급받아 지열펌프에 의해 제1순환수가 히트펌프에 유입되어 냉매를 증발시키고, 개방된 제3밸브를 거쳐 제1열교환기로 유입되어 순환되는 단계; 히트펌프의 냉매가 히트펌프의 응축기로 유입되어 제2순환수를 가열하고, 냉온펌프에 의해 순환되어 개방된 제1밸브를 거쳐 제2열교환기로 유입되어 축열조에 저장된 저장수를 가열하고, 개방된 제2밸브를 거쳐 응축기로 유입되어 순환되는 단계; 축열조의 토출구를 통해 온수가 공급되는 단계; 및 제3열교환기에 유입되는 저장수에 의해 제3순환수가 가열되고 부하펌프에 의해 제3순환수가 순환하면서 실내를 난방하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지열 히트펌프를 이용한 난방 및 축열 시스템을 이용한 난방 및 축열방법으로 달성될 수 있다. The second object of the present invention is the heating and heat storage method using the heating and heat storage system described above, wherein the first circulating water is supplied with geothermal heat from the first heat exchanger, the first circulating water is introduced into the heat pump by the geothermal pump to cool the refrigerant. Evaporating, flowing into the first heat exchanger through an open third valve and circulating; The refrigerant of the heat pump flows into the condenser of the heat pump to heat the second circulating water, and flows into the second heat exchanger through the first valve which is circulated by the cold / hot pump and opened to heat the storage water stored in the heat storage tank. Flowing through the second valve to the condenser and circulating; Supplying hot water through a discharge port of the heat storage tank; And heating the room while the third circulating water is heated by the stored water flowing into the third heat exchanger, and the third circulating water is circulated by the load pump, using a heating and heat storage system using a geothermal heat pump. It can be achieved by heating and heat storage methods.
본 발명의 제3목적은, 축열조에 저장된 저장수의 온도가 특정온도 이하가 되는 경우, 냉매를 증발시키는 증발기, 증발된 냉매를 압축시켜 고온 고압의 냉매를 토출시키는 압축기, 압축기에서 토출된 냉매가 유입되어 응축되는 응축기 및 팽창밸브를 갖는 히트펌프를 이용한 냉방 및 축열 시스템에 있어서, 응축기로 유입되어 냉매로부터 열을 흡수한 제1순환수가 유입되는 축열조에 구비된 제2열교환기와 제2열교환기에서 축열조에 저장된 저장수에 열을 방출한 제1순환수가 응축기로 다시 유입되도록 개방하는 제4밸브를 포함하는 제1순환싸이클; 및 증발기로 유입되어 냉매로 열을 방출한 제2순환수가 유입되는 코일유입부와 상지 제2순환수가 토출되는 코일토출부를 갖는 팬코일 유닛과 팬코일유닛에 의해 외부의 열을 흡수한 제2순환수가 코일토출부에서 토출되어 다시 증발기로 유입되어 순환되는 제2순환싸이클을 포함하는 것을 특징으로 하는 지열 히트펌프를 이용한 냉방 및 축열 시스템으로 달성될 수 있다. The third object of the present invention is to provide an evaporator for evaporating a refrigerant, a compressor for compressing the evaporated refrigerant to discharge a high temperature and high pressure refrigerant when the temperature of the stored water stored in the heat storage tank is below a specific temperature, and a refrigerant discharged from the compressor. In the cooling and heat storage system using a heat pump having a condenser and an expansion valve that is introduced and condensed, in a second heat exchanger and a second heat exchanger provided in a heat storage tank into which a first circulating water flowing into a condenser and absorbing heat from a refrigerant flows in A first circulation cycle including a fourth valve opening the first circulation water which has released heat to the storage water stored in the heat storage tank to be introduced back into the condenser; And a second coil absorbing external heat by the fan coil unit and the fan coil unit having a coil inlet part through which the second circulating water flowing into the evaporator and dissipating heat to the refrigerant is discharged and a coil discharge part through which the upper second circulating water is discharged. The cooling and heat storage system using a geothermal heat pump, characterized in that it comprises a second circulation cycle that is discharged from the coil discharge portion and flows back to the evaporator.
제1순환 싸이클에서 제1순환수를 순환시키기 위한 동력을 제공하는 지열펌프; 및 제2순환 싸이클에서 제2순환수를 순환시키기 위한 동력을 제공하는 냉온펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. A geothermal pump providing power for circulating the first circulating water in the first circulating cycle; And it may be characterized in that it further comprises a cold pump for providing power for circulating the second circulating water in the second circulation cycle.
축열조는 외부로 축열조에 저장된 저장수를 토출시키는 토출구 및 외부에 토출된 저장수가 유입되는 유입구를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The heat storage tank may include a discharge port for discharging the stored water stored in the heat storage tank to the outside and an inlet for the storage water discharged to the outside.
특정온도는 40 ~ 60℃인 것을 특징으로 할 수 있다. The specific temperature may be characterized in that 40 ~ 60 ℃.
본 발명의 제4목적은 앞서 언급한 냉방 및 축열 시스템을 사용한 지열 히트펌프를 이용한 냉방 및 축열 방법에 있어서, 지열펌프의 작동에 의하여 제1순환수가 히트펌프의 응축기에 유입되어 냉매의 열을 흡수하여 토출되는 단계; 응축기에서 토출된 제1순환수가 축열조에 구비된 제2열교환기에 유입되어 축열조에 저장된 저장수를 가열하는 단계; 제2열교환기에서 토출된 제1순환수가 개방된 제4밸브를 통해 다시 응축기로 유입되는 단계; 냉온펌프의 작동에 의하여 제2순환수가 히트펌프의 증발기에 유입되어 냉매로 열을 방출하고 토출되는 단계; 증발기에서 토출된 제2순환수가 외부에 설치된 팬코일유닛으로 유입되어 외부에 열을 흡수하는 단계; 및 팬코일유닛에서 토출된 제2순환수가 증발기로 유입되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지열 히트펌프를 이용한 냉방 및 축열 방법으로 달성될 수 있다. The fourth object of the present invention is a cooling and heat storage method using a geothermal heat pump using the above-mentioned cooling and heat storage system, wherein the first circulating water is introduced into the condenser of the heat pump to absorb the heat of the refrigerant by the operation of the geothermal heat pump. Discharged by; Heating the stored water stored in the heat storage tank by introducing the first circulating water discharged from the condenser into the second heat exchanger provided in the heat storage tank; Introducing the first circulating water discharged from the second heat exchanger back into the condenser through an open fourth valve; The second circulating water is introduced into the evaporator of the heat pump by the operation of the cold / hot pump to discharge and discharge heat to the refrigerant; A second circulating water discharged from the evaporator flows into the fan coil unit installed outside to absorb heat to the outside; And a second circulating water discharged from the fan coil unit may be introduced into the evaporator.
사용자의 필요에 따라 축열조의 토출구를 통해 축열조에 저장된 저장수가 출수되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. According to the needs of the user may further comprise the step of extracting the stored water stored in the heat storage tank through the discharge port of the heat storage tank.
본 발명의 제5목적은 축열조에 저장된 저장수의 온도가 특정온도를 초과하는 경우, 냉매를 증발시키는 증발기, 증발된 냉매를 압축시켜 고온 고압의 냉매를 토출시키는 압축기, 압축기에서 토출된 냉매가 유입되어 응축되는 응축기 및 팽창밸브를 갖는 히트펌프를 이용한 냉방 시스템에 있어서, 지하에 매설되고 제1순환수가 유입되어 제1순환수에 지열을 공급하는 제1열교환기와 제1열교환기로부터 열을 흡수한 제1순환수가 유입되어 히트펌프의 냉매로부터 열을 공급받도록 구성된 응축기와 응축기로부터 열을 흡수한 제1순환수가 제1열교환기로 유입되도록 개방된 제3밸브를 포함하는 제1순환 싸이클; 및 증발기로 유입되어 냉매로 열을 방출한 제2순환수가 유입되는 코일유입부와 상지 제2순환수가 토출되는 코일토출부를 갖는 팬코일 유닛과 팬코일유닛에 의해 외부의 열을 흡수한 제2순환수가 코일토출부에서 토출되어 다시 증발기로 유입되어 순환되는 제2순환싸이클을 포함하는 것을 특징으로 하는 지열 히트펌프를 이용한 냉방 시스템으로 달성될 수 있다. The fifth object of the present invention is an evaporator for evaporating a refrigerant, a compressor for compressing the evaporated refrigerant to discharge a high-temperature and high-pressure refrigerant when the temperature of the stored water stored in the heat storage tank exceeds a specific temperature, the refrigerant discharged from the compressor is introduced In a cooling system using a heat pump having a condenser and an expansion valve condensed and condensed, the first heat exchanger is buried underground to absorb the heat from the first heat exchanger and the first heat exchanger to supply geothermal heat to the first circulation water. A first circulation cycle including a condenser configured to receive the first circulation water and supply heat from the refrigerant of the heat pump, and a third valve opened to introduce the first circulation water absorbing heat from the condenser into the first heat exchanger; And a second coil absorbing external heat by the fan coil unit and the fan coil unit having a coil inlet part through which the second circulating water flowing into the evaporator and dissipating heat to the refrigerant is discharged and a coil discharge part through which the upper second circulating water is discharged. Water discharged from the coil discharge portion may be achieved by a cooling system using a geothermal heat pump, characterized in that it comprises a second circulation cycle which is introduced to the evaporator and circulated again.
제1순환 싸이클에서 제1순환수를 순환시키기 위한 동력을 제공하는 지열펌프; 및 제2순환 싸이클에서 제2순환수를 순환시키기 위한 동력을 제공하는 냉온펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. A geothermal pump providing power for circulating the first circulating water in the first circulating cycle; And it may be characterized in that it further comprises a cold pump for providing power for circulating the second circulating water in the second circulation cycle.
본 발명의 제6목적은 앞서 언급한 냉방시스템을 사용한 지열 히트펌프를 이용한 냉방방법에 있어서, 지열펌프의 작동에 의하여, 제1순환수가 히트펌프의 응축기로 유입되어 히트펌프의 냉매로부터 열을 흡수하고 토출되는 단계; 응축기에서 토출된 제1순환수가 개방된 제3밸브를 거쳐 매설된 제1열교환기로 유입되어 열을 외부로 방출하고 제1열교환기에서 토출된 제1순환수가 응축기로 유입되는 단계; 냉온펌프의 작동에 의하여 제2순환수가 히트펌프의 증발기에 유입되어 냉매로 열을 방출하고 토출되는 단계; 증발기에서 토출된 제2순환수가 외부에 설치된 팬코일유닛으로 유입되어 외부에 열을 흡수하는 단계; 및 팬코일유닛에서 토출된 제2순환수가 증발기로 유입되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지열 히트펌프를 이용한 냉방 방법으로서 달성될 수 있다. A sixth object of the present invention is to provide a cooling method using a geothermal heat pump using a cooling system as described above. By operating the geothermal pump, the first circulating water is introduced into the condenser of the heat pump to absorb heat from the refrigerant of the heat pump. And discharging; Introducing the first circulating water discharged from the condenser into the first heat exchanger embedded through the open third valve to discharge heat to the outside, and introducing the first circulating water discharged from the first heat exchanger into the condenser; The second circulating water is introduced into the evaporator of the heat pump by the operation of the cold / hot pump to discharge and discharge heat to the refrigerant; A second circulating water discharged from the evaporator flows into the fan coil unit installed outside to absorb heat to the outside; And a second circulating water discharged from the fan coil unit is introduced into the evaporator.
따라서, 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의하면, 하나의 히트펌프를 갖는 시스템으로 사용자의 요구에 따라 난방 및 축열기능을 수행하거나, 축열조에 저장된 저장수의 온도가 설정된 특정온도 이하가 되는 경우 냉방과 동시에 축열기능을 수행하거나, 축열이 필요없는 경우 냉방운전만 수행될 수 있는 효과를 갖는다.Therefore, according to an embodiment of the present invention as described, when the heating and heat storage function according to the user's request with a system having one heat pump, or the temperature of the storage water stored in the heat storage tank is below a predetermined specific temperature Simultaneously with cooling, the heat storage function is performed, or when no heat storage is required, only the cooling operation is performed.
또한, 냉난방 기능과 축열기능을 동시에 가능하게 하면서도 한 개의 히트펌프만을 사용하게 되므로 열효율이 증대되고, 경제적이라는 장점이 존재한다. 또한, 냉방 및 축열기능 수행시, 지열펌프 라인에 존재하는 제1순환수를 이용하여 축열기능을 수행하기 때문에 한 개의 히트펌프만으로 냉방과 축열기능을 동시에 수행할 수 있는 효과를 갖는다. In addition, while enabling the heating and cooling function and the heat storage function at the same time, because only one heat pump is used, the thermal efficiency is increased, and there is an advantage of being economic. In addition, when performing the cooling and heat storage function, since the heat storage function is performed using the first circulating water present in the geothermal pump line, the cooling and heat storage functions can be simultaneously performed with only one heat pump.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that various other modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention, All fall within the scope of the appended claims.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 축열 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따라 난방 및 축열작용을 하는 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 축열 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 축열 시스템을 사용한 난방 및 축열방법의 흐름도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따라 냉방 및 축열작용을 하는 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 축열 시스템의 구성도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 축열 시스템을 사용한 냉방 및 축열방법의 흐름도,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따라 냉방작용을 하는 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 축열 시스템의 구성도,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 축열 시스템을 사용한 냉방방법의 흐름도를 도시한 것이다. 1 is a block diagram of a cooling and heating heat storage system using a geothermal heat pump according to an embodiment of the present invention,
2 is a block diagram of a cooling and heating regenerative system using a geothermal heat pump for heating and regenerative action according to a first embodiment of the present invention;
3 is a flowchart of a heating and heat storage method using a cooling and heating heat storage system using a geothermal heat pump according to a first embodiment of the present invention;
4 is a configuration diagram of a cooling and heating regenerative system using a geothermal heat pump having cooling and regenerative actions according to a second embodiment of the present invention;
5 is a flow chart of a cooling and heat storage method using a cooling and heating heat storage system using a geothermal heat pump according to a second embodiment of the present invention;
6 is a configuration diagram of a cooling and heating heat storage system using a geothermal heat pump for cooling according to a third embodiment of the present invention;
7 is a flowchart illustrating a cooling method using a cooling and heating heat storage system using a geothermal heat pump according to a third embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
The same reference numerals are used for portions having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is connected to another part, this includes not only the case where it is directly connected, but also the case where it is indirectly connected with another element in between. In addition, the inclusion of an element does not exclude other elements, but may include other elements, unless specifically stated otherwise.
<지열 히트펌프를 이용한 냉난방 축열 시스템의 구성><Configuration of cooling and heating heat storage system using geothermal heat pump>
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 지열 히트펌프(100)를 이용한 냉난방 축열 시스템의 구성 및 작용에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지열 히트펌프(100)를 이용한 냉난방 축열 시스템의 구성도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 지열 히트펌프(100)를 이용한 냉난방 시스템은 지면(1) 밑으로 매설되어 지열을 제1순환수(2)에 공급하거나 제1순환수(2)가 외부로 열을 방출하는 제1열교환기(10)를 포함하고 있다. 또한, 제1순환수(2)가 순환되는 제1관(20)과 제1관(20)에 구비되어 제1순환수(2)에 순환동력을 제공하는 지열펌프(300)를 포함하고 있다. 그리고, 제2관(30)에는 제1순환수(2)를 제1열교환기(10)로 유입시키기 위한 제3밸브(230)를 포함하고 있다. Hereinafter will be described the configuration and operation of the cooling and heating heat storage system using the
또한, 유입된 제1순환수(2)로 열을 방출하거나 열을 흡수하는 냉매(5)가 순환되는 히트펌프(100)를 포함하고 있음을 알 수 있다. 이러한 히트펌프(100)는 통상의 히트펌프(100)와 같이, 증발기(110), 압축기(120), 응축기(130) 및 팽창밸브(140)를 포함하고 있고, 경우에 따라 사방밸브와 제어기, 온도센서, 수동밸브 등을 더 포함할 수 있다. In addition, it can be seen that the
후에 상세히 설명되는 바와 같이, 히트펌프(100)는 본 발명의 시스템이 난방운전하게 되는 경우, 냉매(5)가 제1순환수(2)의 열을 흡수하여 제2순환수(3)로 전달하는 역할을 수행하고, 냉방운전을 하는 경우, 냉매(5)가 제2순환수(3)에 열을 흡수하여, 제1순환수(2)로 열을 방출시키는 역할을 수행하게 된다. 히트펌프(100)의 작동 원리는 후에 구체적 실시예에서 상세히 설명하도록 한다. As will be described in detail later, the
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방 축열 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 제2순환수(3)를 순환시키는 냉온펌프(400)를 포함하고 있다. 그리고, 제2순환수(3)가 순환되는 라인은 제3관(40)과 제4관(50) 및 제6관(70)으로 구성되고, 제4관(50)에는 제2순환수(3)가 축열조(900)에 구비된 제2열교환기(700)로 유입될 수 있도록 구성된 제1밸브(210)를 구비하고, 제6관(70)에는 제2열교환기(700)에서 토출된 제2순환수(3)를 히트펌프(100)로 유입시키기 위한 제2밸브(220)를 포함하고 있음을 알 수 있다. In addition, the cooling and heating heat storage system according to an embodiment of the present invention includes a cold /
또한, 제3관(40)과 제1밸브(210) 사이에는 제2순환수(3)를 팬코일 유닛(600)으로 유입시키기 위한 제5관(60)을 구비하고 있고, 제2관(30)에 흐르는 제1순환수(2)를 제2밸브(220) 전단 측으로 유입시키기 위한 제7관(80)과 제1밸브(210) 후단측과 제1관(20) 일측을 연결하는 제8관(90)을 구비하여 제2순환수(3)를 제1관(20)으로 유입시킬 수 있도록 구성된다. In addition, a
그리고, 축열조(900)에는 저장수가 저장되어 있고, 유입구(910)를 통해 저장수가 공급되고, 토출구(920)를 통해 가열된 저장수가 외부로 공급되게 된다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 축열조(900)에는 제3열교환기(800)를 포함하여 부하펌프(500)에 의해 제3열교환기(800)에서 저장수의 열을 흡수한 제3순환수(4)가 순환되어 실내를 난방할 수 있도록 구성된다.
In addition, the storage water is stored in the
<< 제1실시예First Embodiment >>
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 지열 히트펌프(100)를 이용한 냉난방 축열 시스템에 대해 설명하도록 한다. 제1실시예는 앞서 언급한 히트펌프(100)를 이용한 냉난방 축열 시스템이 난방 및 축열작용을 하도록 작동되는 것이다. 먼저, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따라 난방 및 축열작용을 하는 지열 히트펌프(100)를 이용한 냉난방 축열 시스템의 구성도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 굵은 선이 작동되는 냉매(5) 또는 순환수 라인에 해당하게 된다. 또한, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 지열 히트펌프(100)를 이용한 냉난방 축열 시스템을 사용한 난방 및 축열방법의 흐름도를 도시한 것이다. Hereinafter, a cooling and heating heat storage system using the
난방 및 축열작용을 하도록 작동되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1밸브(210)와 제2밸브(220) 및 제3밸브(230)가 개방되고, 제4밸브(240)는 폐쇄되게 된다. 또한, 지열펌프(300)와 히트펌프(100), 냉온펌프(400) 및 부하펌프(500)가 작동되게 된다. When operated to perform the heating and regenerative action, as shown in FIG. 2, the
제1실시예에 따른 제1순환싸이클에 대하여 설명하도록 한다. 제1순환싸이클은 제1순환수(2)가 순환되는 라인에 해당한다. 제1실시예에 따른 제1순환싸이클은 도 2에 도시된 바와 같이, 지열펌프(300)에 의해 제1순환수(2)가 순환되게 된다. 지하에 매설된 제1열교환기(10)에 유입된 제1순환수(2)가 지열을 공급받게 된다. 그리고, 지열을 흡수한 제1순환수(2)는 제1관(20)의 지열펌프(300)를 거쳐 히트펌프(100)의 증발기(110)로 유입되어 냉매(5)와 열교환을 하게 된다. 즉, 증발기(110)에 유입된 냉매(5)는 제1순환수(2)로부터 열을 공급받아 증발되어 압축기(120)로 유입되고, 제1순환수(2)는 냉매(5)로 열을 방출한 후, 제2관(30)에 구비된 개방된 제3밸브(230)를 거쳐 다시 제1열교환기(10)로 유입되게 된다(S1). A first circulation cycle according to the first embodiment will be described. The first circulation cycle corresponds to a line through which the
또한, 제1실시예에 따른 냉매(5) 흐름은 증발기(110)에서 증발된 냉매(5)는 압축기(120)로 유입되어 고온 고압의 기체 냉매(5)가 되어 토출되고, 토출된 냉매(5)는 응축기(130)로 유입되게 된다. 응축기(130)로 유입된 냉매(5)는 후에 설명될 제2순환싸이클의 제2순환수(3)에 열을 방출하여 응축되고, 팽창밸브(140)를 거쳐 다시 증발기(110)로 유입되게 된다.In addition, the flow of the refrigerant 5 according to the first embodiment is the refrigerant 5 evaporated in the
그리고, 제1실시예에 따른 제2순환싸이클은 도 2에 도시된 바와 같이, 냉온펌프(400)의 동력에 의해 제2순환수(3)가 순환되게 된다. 제2순환수(3)는 히트펌프(100)의 응축기(130)로 유입되어 냉매(5)로부터 열을 흡수한 후, 제3관(40)의 냉온펌프(400)를 통과하게 된다. 그리고, 개방된 제1밸브(210)와 제4관(50)을 거쳐 축열조(900) 내부에 구비된 제2열교환기(700)로 유입되게 된다. 제2열교환기(700)에서 제2순환수(3)의 열이 축열조(900)에 저장된 저장수에 방출되면서 저장수가 가열(축열)되게 된다. 그리고, 축열조(900)에서 토출된 제2순환수(3)는 개방된 제2밸브(220)를 거쳐 제6관(70)을 통해 다시 히트펌프(100)의 응축기(130)로 유입되게 된다(S2). In the second circulation cycle according to the first embodiment, as shown in FIG. 2, the
또한, 사용자는 필요에 따라 축열조(900)의 토출구를 통해 저장수를 토출시켜 온수를 사용할 수 있게 된다(S3). 그리고, 축열조(900)에는 제3열교환기(800)를 더 포함하여 제3열교환기(800)로 유입되는 제3순환수(4)를 가열시켜 가열된 제3순환수(4)가 부하펌프(500)에 의해 실내 공간을 순환하며 실내 난방을 수행할 수 있다(S4). 이때 제3열교환기(800)의 설치없이 축열조(900)에서 가열된 저장수를 부하펌프(500)에 의해 직접적으로 실내로 펌핑하여 실내를 난방할 수 있도록 구성될 수 있다.
In addition, the user can discharge the stored water through the discharge port of the
<< 제2실시예Second Embodiment >>
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 지열 히트펌프(100)를 이용한 냉난방 축열 시스템에 대해 설명하도록 한다. 제2실시예는 앞서 언급한 히트펌프(100)를 이용한 냉난방 축열 시스템이 냉방 및 축열작용을 하도록 작동되는 것이다. 먼저, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따라 냉방 및 축열작용을 하는 지열 히트펌프(100)를 이용한 냉난방 축열 시스템의 구성도를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 굵은 선이 작동되는 냉매(5) 및 순환수 라인에 해당하게 된다. 또한, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 지열 히트펌프(100)를 이용한 냉난방 축열 시스템을 사용한 냉방 및 축열방법의 흐름도를 도시한 것이다. Hereinafter, a cooling and heating heat storage system using the
또한, 이러한 제2실시예로의 작동은 냉방과 축열작용을 동시에 수행하는 것으로 축열조(900)에 저장된 저장수의 온도(T1)가 미리 정해진 특정온도(Tc) 이하에 해당하는 경우 작동되게 된다. 본 발명의 일실시예에서 특정온도(Tc)는 경우에 따라 변경될 수 있으나 통상 40 ~ 60℃ 범위 내에서 설정됨이 바람직하다. In addition, the operation of the second embodiment is to perform cooling and heat storage at the same time to operate when the temperature (T 1 ) of the stored water stored in the heat storage tank (900) falls below a predetermined specific temperature (T c ). do. In one embodiment of the present invention, a specific temperature (T c ) may be changed depending on the case, but is usually set within the range of 40 ~ 60 ℃.
먼저 본 발명의 제2실시예에 따른 냉방 및 축열방법은 앞서 언급한 냉난방 축열 시스템에서 제1밸브(210)와 제2밸브(220) 및 제3밸브(230)는 폐쇄되고, 제4밸브(240)만이 개방된다. 그리고, 지열펌프(300)와 냉온펌프(400)는 작동되나 부하펌프(500)는 작동시키지 않게 된다. 또한, 히트펌프(100)는 냉방운전을 하도록 작동된다. First, in the cooling and heat storage method according to the second embodiment of the present invention, the
본 발명의 제2실시예에 따른 제1순환 싸이클은 지열펌프(300)의 작동에 의하여 제1순환수(2)가 히트펌프(100)의 응축기(130)에 유입되어 냉매(5)의 열을 흡수하여 토출되게 된다(S10). In the first circulation cycle according to the second embodiment of the present invention, the
그리고, 응축기(130)에서 토출된 제1순환수(2)는 제7관(80)으로 유입되어 축열조(900)에 구비된 제2열교환기(700)에 유입되게 된다. 그리고, 축열조(900)의 제2열교환기(700)에 유입된 제1순환수(2)는 축열조(900)의 저장수에 열을 방출하여 축열조(900)에 저장된 저장수를 가열하게 된다(S20). 이때, 제3밸브(230)는 폐쇄되어 있어 응축기(130)에서 토출된 제1순환수(2)는 제2관(30)에 유입되지 않고, 제7관(80)을 따라 흐르고, 제2밸브(220)가 폐쇄되어 있으므로 축열조(900)의 제2열교환기(700) 측으로 보내지게 된다. In addition, the first circulating
그리고, 제2열교환기(700)에서 토출된 제1순환수(2)는 제4관(50)을 거쳐 제8관(90)으로 유입되어 개방된 제4밸브(240)를 통해 다시 상기 응축기(130)로 유입되게 된다(S30). 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1밸브(210)가 폐쇄되어 있으므로 제2열교환기(700)에서 토출된 제1순환수(2)는 제8관(90)으로 유입되게 된다. 따라서 이러한 제1순환싸이클을 통해 히트펌프(100)에서 열을 전달받은 제1순환수(2)가 순환되면서 축열조(900)에 저장된 저장수를 가열(축열)하게 된다. In addition, the first circulating
또한, 제2실시예에 따른 냉매순환라인은 응축기(130)에 유입된 냉매(5)는 제1순환수(2)로 열을 방출하여 응축되고, 팽창밸브(140)를 거쳐 증발기(110)로 유입되어 후에 설명할 제2순환수(3)에 열을 공급받아 증발되게 되고, 증발된 냉매(5)는 압축기(120)를 거쳐 압축되어, 다시 응축기(130)로 유입되게 된다.In addition, in the refrigerant circulation line according to the second embodiment, the
그리고, 제2실시예에 따른 제2순환싸이클은 도 4에 도시된 바와 같이, 냉온펌프(400)의 작동에 의하여 제2순환수(3)가 순환되며, 제2순환수(3)가 히트펌프(100)의 증발기(110)에 유입되어 냉매(5)로 열을 방출하여 토출되게 된다(S40).In the second circulation cycle according to the second embodiment, as shown in FIG. 4, the
그리고, 증발기(110)에서 토출된 제2순환수(3)는 제5관(60)을 거쳐 코일유입부를 통해 팬코일 유닛(600)을 통과하게 된다. 외부에 설치된 팬코일유닛(600)으로 제2순환수(3)가 유입됨으로써 외부에 열을 흡수하게 된다(S50). 즉, 제2순환수(3)에 의해 냉방 기능을 수행하게 된다. 이때, 증발기(110)에서 토출된 제2순환수(3)는 제1밸브(210)가 폐쇄되어 있어 제4관(50)으로 유입되지 않고, 제5관(60)을 따라 팬코일유닛(600)으로 유입되게 된다. 또한, 팬코일유닛(600)에서 토출된 제2순환수(3)가 다시 증발기(110)로 유입되게 된다(S60).
The second circulating
<< 제3실시예Third Embodiment >>
이하에서는 본 발명의 제3실시예에 따른 지열 히트펌프(100)를 이용한 냉난방 축열 시스템에 대해 설명하도록 한다. 제3실시예는 앞서 언급한 히트펌프(100)를 이용한 냉난방 축열 시스템이 냉방작용을 하도록 작동되는 것이다. 먼저, 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따라 냉방작용을 하는 지열 히트펌프(100)를 이용한 냉난방 축열 시스템의 구성도를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 굵은 선이 작동되는 냉매(5) 및 순환수 라인에 해당하게 된다. 또한, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 지열 히트펌프(100)를 이용한 냉난방 축열 시스템을 사용한 냉방방법의 흐름도를 도시한 것이다. Hereinafter, a cooling and heating heat storage system using the
또한, 이러한 제3실시예로의 작동은 축열작동이 필요없는 조건하에서 냉방기능만을 수행하는 것으로 축열조(900)에 저장된 저장수의 온도(T1)가 미리 정해진 특정온도(Tc)를 초과하는 경우 작동되게 된다. 본 발명의 일실시예에서 특정온도는 경우에 따라 변경될 수 있으나 통상 40 ~ 60℃ 범위 내에서 설정됨이 바람직하다. In addition, the operation of the third embodiment is to perform only the cooling function under the condition that no heat storage operation is required, so that the temperature T 1 of the stored water stored in the
먼저 본 발명의 제3실시예에 따른 냉방 방법은 앞서 언급한 냉난방 축열 시스템에서 제1밸브(210)와 제2밸브(220) 및 제4밸브(240)는 폐쇄되고, 제3밸브(230)만이 개방된다. 그리고, 지열펌프(300)와 냉방펌프는 작동되나 부하펌프(500)는 작동시키지 않게 된다. 또한, 히트펌프(100)는 냉방운전을 하도록 작동된다. First, in the cooling method according to the third embodiment of the present invention, the
제3실시예에 따른 제1순환싸이클에서 제1순환수(2)의 순환은 지열펌프(300)의 작동에 의하게 된다. 제1순환수(2)는 도 6에 도시된 바와 같이, 히트펌프(100)의 응축기(130)로 유입되어 히트펌프(100)의 냉매(5)로부터 열을 흡수하고 토출되게 된다(S100). 그리고, 제1순환수(2)는 제2관(30)과 개방된 제3밸브(230)를 거쳐 매설된 제1열교환기(10)로 유입되어 외부로 열을 방출하게 된다. 지열을 공급받은 제1순환수(2)는 제1관(20)과 지열펌프(300)를 거쳐 다시 응축기(130)로 유입되게 된다(S200). 즉, 제1순환싸이클에 의해 히트펌프(100)의 열을 외부로 방출시키기 된다. In the first circulation cycle according to the third embodiment, the circulation of the
본 발명의 제3실시예에 다른 냉매(5) 순환라인은 기본적으로 제2실시예와 동일하다. 즉, 제3실시예에 따른 냉매(5)순환라인은 응축기(130)에 유입된 냉매(5)는 제1순환수(2)로 열을 방출하여 응축되고, 팽창밸브(140)를 거쳐 증발기(110)로 유입되어 후에 설명할 제2순환수(3)에 열을 공급받아 증발되게 되고, 증발된 냉매(5)는 압축기(120)를 거쳐 압축되고, 다시 응축기(130)로 유입되게 된다.The circulation line of the refrigerant 5 according to the third embodiment of the present invention is basically the same as that of the second embodiment. That is, the
그리고, 본 발명의 제3실시예에 다른 제2순환싸이클은 냉온펌프(400)에 의해 작동되며, 제2순환수(3)가 히트펌프(100)의 증발기(110)에 유입되어 냉매(5)로 열을 방출하고 토출되게 된다(S300). 그리고, In addition, the second circulation cycle according to the third embodiment of the present invention is operated by the cold /
증발기(110)에서 토출된 제2순환수(3)는 냉온펌프(400)와 제3관(40)을 거쳐 제5관(60)으로 유입되게 된다. 제5관(60)으로 유입된 제2순환수(3)는 외부에 설치된 팬코일유닛(600)으로 유입되어 외부에 열을 흡수하게 된다(S400). 즉, 팬코일 유닛(600)에 의해 냉방 기능을 수행하게 된다. 이때, 제1밸브(210)는 폐쇄되어 있기 때문에 제3관(40)에 유입된 제2순환수(3)는 제4관(50)으로 유입되지 않고, 제5관(60)을 거쳐 팬코일 유닛(600)으로 유입되도록 구성된다. 그리고, 팬코일유닛(600)에서 열을 흡수하고 토출된 제2순환수(3)는 제6관(70)을 거쳐 증발기(110)로 다시 유입되게 된다(S500).The second circulating
1:지면
2:제1순환수
3:제2순환수
4:제3순환수
5:냉매
10:제1열교환기
20:제1관
30:제2관
40:제3관
50:제4관
60:제5관
70:제6관
80:제7관
90:제8관
100:히트펌프
110:증발기
120:압축기
130:응축기
140:팽창밸브
210:제1밸브
220:제2밸브
230:제3밸브
240:제4밸브
300:지열펌프
400:냉온펌프
500:부하펌프
600:팬코일유닛
700:제2열교환기
800:제3열교환기
900:축열조
910:유입구
920:토출구1: ground
2: first circulating water
3: second circulation water
4: third circulation water
5: refrigerant
10: first heat exchanger
20: Building 1
30: The second building
40:
50: Building 4
60:
70: Article 6
80: Building 7
90: Building 8
100: heat pump
110: Evaporator
120: compressor
130: condenser
140: expansion valve
210: first valve
220: second valve
230: third valve
240: fourth valve
300: geothermal pump
400: cold and hot pump
500: load pump
600: fan coil unit
700: second heat exchanger
800: third heat exchanger
900: heat storage tank
910: inlet
920: discharge outlet
Claims (13)
상기 시스템은,
제1순환수가 유입되어 지열을 공급받는 제1열교환기와 상기 지열을 공급받은 제1순환수가 상기 증발기에 유입되어 상기 제1순환수의 열을 상기 냉매에 방출하고, 다시 상기 제1열교환기로 유입되어 순환되는 제1순환 싸이클; 및 상기 응축기로 제2순환수가 유입되어 상기 냉매로부터 열을 흡수하고, 열을 흡수한 제2순환수를 축열조로 유입시키는 제1밸브와 상기 제2순환수가 유입되어 상기 축열조에 저장된 저장수를 가열시키는 제2열교환기 및 상기 축열조를 통과한 제2순환수를 상기 응축기로 유입시키는 제1밸브를 구비하여 상기 제2순환수를 순환시키는 제2순환 싸이클을 포함하고, 제1순환 싸이클에서 상기 증발기에서 토출된 상기 제1순환수를 제1열교환기로 유입시키기 위한 제3밸브 및 상기 제1순환수를 순환시키기 위한 동력을 제공하는 지열펌프를 포함하며, 상기 축열조는 외부로 상기 축열조에 저장된 저장수를 토출시키는 토출구 및 외부에 토출된 저장수가 유입되는 유입구를 포함하고, 상기 축열조에서 저장된 저장수가 유입되어 제3순환수를 가열하는 제3열교환기와 상기 제3순환수를 실내로 순환시키기 위한 부하펌프를 포함하고,
상기 시스템이 난방 및 축열 모드로 작동되는 경우,
제1열교환기에서 제1순환수가 지열을 공급받아 지열펌프에 의해 상기 제1순환수가 히트펌프에 유입되어 냉매를 증발시키고, 개방된 제3밸브를 거쳐 상기 제1열교환기로 유입되어 순환되는 단계; 상기 히트펌프의 냉매가 상기 히트펌프의 응축기로 유입되어 제2순환수를 가열하고, 제2순환수가 냉온펌프에 의해 순환되어 개방된 제1밸브를 거쳐 제2열교환기로 유입되어 축열조에 저장된 저장수를 가열하고, 개방된 제2밸브를 거쳐 상기 응축기로 유입되어 순환되는 단계; 축열조의 토출구를 통해 온수가 공급되는 단계; 및 제3열교환기에 유입되는 저장수에 의해 제3순환수가 가열되고 부하펌프에 의해 제3순환수가 순환하면서 실내를 난방하는 단계를 포함하고,
냉방이 필요하고, 축열조에 저장된 저장수의 온도가 특정온도 이하가 되는 경우, 냉방 및 축열모드로 작동되며, 상기 시스템이 냉방 및 축열모드로 작동되는 경우,
지열펌프의 작동에 의하여 제1순환수가 히트펌프의 응축기에 유입되어 냉매의 열을 흡수하여 토출되는 단계; 상기 응축기에서 토출된 제1순환수가 축열조에 구비된 제2열교환기에 유입되어 상기 축열조에 저장된 저장수를 가열하는 단계; 상기 제2열교환기에서 토출된 상기 제1순환수가 개방된 제4밸브를 통해 다시 상기 응축기로 유입되는 단계; 냉온펌프의 작동에 의하여 제2순환수가 상기 히트펌프의 증발기에 유입되어 냉매로 열을 방출하고 토출되는 단계; 상기 증발기에서 토출된 상기 제2순환수가 외부에 설치된 팬코일유닛으로 유입되어 외부에 열을 흡수하는 단계; 및 상기 팬코일유닛에서 토출된 상기 제2순환수가 상기 증발기로 유입되는 단계를 포함하고,
냉방이 필요하고, 축열조에 저장된 저장수의 온도가 특정온도를 초과하는 경우, 냉방모드로 작동되며, 상기 시스템이 냉방모드로 작동되는 경우,
지열펌프의 작동에 의하여, 제1순환수가 히트펌프의 응축기로 유입되어 상기 히트펌프의 냉매로부터 열을 흡수하고 토출되는 단계; 상기 응축기에서 토출된 상기 제1순환수가 개방된 제3밸브를 거쳐 매설된 제1열교환기로 유입되어 열을 외부로 방출하고 상기 제1열교환기에서 토출된 상기 제1순환수가 상기 응축기로 유입되는 단계; 냉온펌프의 작동에 의하여 제2순환수가 상기 히트펌프의 증발기에 유입되어 냉매로 열을 방출하고 토출되는 단계; 상기 증발기에서 토출된 상기 제2순환수가 외부에 설치된 팬코일유닛으로 유입되어 외부에 열을 흡수하는 단계; 및 상기 팬코일유닛에서 토출된 상기 제2순환수가 상기 증발기로 유입되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 냉난방 및 축열 시스템의 작동방법.
Operation method of a heating and cooling system using a heat pump having an evaporator for evaporating a refrigerant, a compressor for compressing the evaporated refrigerant to discharge a high temperature and high pressure refrigerant, a condenser and an expansion valve in which the refrigerant discharged from the compressor flows in and condenses To
The system comprises:
A first heat exchanger in which first circulating water is introduced to supply geothermal heat and a first circulating water supplied to the geothermal heat are introduced into the evaporator to release heat of the first circulating water to the refrigerant, and then to the first heat exchanger A first circulation cycle circulated; And a first valve for introducing a second circulation water into the condenser to absorb heat from the refrigerant, and introducing a second circulation water absorbing heat into the heat storage tank, and heating the storage water stored in the heat storage tank. And a second circulation cycle configured to circulate the second circulation water, the second heat exchanger having a second valve for introducing the second circulation water passed through the heat storage tank to the condenser, and the first circulation cycle. And a third valve for introducing the first circulation water discharged from the first heat exchanger and a geothermal pump for providing power for circulating the first circulation water, wherein the heat storage tank is externally stored in the heat storage tank. A third heat exchange that includes a discharge port for discharging the water and an inlet for the storage water discharged to the outside, and the storage water stored in the heat storage tank is introduced to heat the third circulation water; And a load pump for circulating the third circulation water into the room,
If the system is operated in heating and heat storage mode,
Receiving the first circulating water from the first heat exchanger and supplying the geothermal heat to the first circulating water to the heat pump by the geothermal pump to evaporate the refrigerant, and circulating the first circulating water through the open third valve to the first heat exchanger; The refrigerant of the heat pump flows into the condenser of the heat pump to heat the second circulating water, and the second circulating water is circulated by the cold / hot pump to enter the second heat exchanger through the open first valve and stored in the heat storage tank. Heating and flowing into the condenser through an open second valve and circulating; Supplying hot water through a discharge port of the heat storage tank; And heating the room while the third circulation water is heated by the storage water flowing into the third heat exchanger and the third circulation water is circulated by the load pump.
When cooling is required and the temperature of the stored water stored in the heat storage tank is below a certain temperature, it is operated in cooling and heat storage mode, and when the system is operated in cooling and heat storage mode,
A first circulating water is introduced into the condenser of the heat pump by the operation of the geothermal pump to absorb and discharge the heat of the refrigerant; Heating the stored water stored in the heat storage tank by introducing the first circulating water discharged from the condenser into a second heat exchanger provided in the heat storage tank; Introducing the first circulating water discharged from the second heat exchanger back into the condenser through an open fourth valve; A second circulating water is introduced into the evaporator of the heat pump by the operation of a cold and hot pump to discharge and discharge heat to the refrigerant; The second circulating water discharged from the evaporator flows into a fan coil unit installed outside to absorb heat to the outside; And introducing the second circulating water discharged from the fan coil unit into the evaporator.
When cooling is required and the temperature of the stored water stored in the heat storage tank exceeds a certain temperature, it is operated in the cooling mode, when the system is operated in the cooling mode,
By operating the geothermal pump, the first circulating water flows into the condenser of the heat pump to absorb and discharge heat from the refrigerant of the heat pump; Introducing the first circulating water discharged from the condenser into the first heat exchanger buried through an open third valve to discharge heat to the outside, and introducing the first circulating water discharged from the first heat exchanger into the condenser; ; A second circulating water is introduced into the evaporator of the heat pump by the operation of a cold and hot pump to discharge and discharge heat to the refrigerant; The second circulating water discharged from the evaporator flows into a fan coil unit installed outside to absorb heat to the outside; And operating the second circulating water discharged from the fan coil unit into the evaporator.
상기 특정온도는 40 ~ 60℃인 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 냉난방 및 축열 시스템의 작동방법.The method of claim 1,
The specific temperature is 40 ~ 60 ℃ operating method of cooling and heating and heat storage system using a heat pump, characterized in that.
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KR101564761B1 (en) | 2014-11-24 | 2015-11-02 | 강한기 | Cooling and heating system of water heat storage by difference of water temperature using integrated waterworks |
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- 2011-09-21 KR KR1020110095276A patent/KR101324902B1/en active IP Right Grant
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