KR101354622B1 - 지열 히트펌프 시스템 - Google Patents

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KR101354622B1
KR101354622B1 KR1020120076919A KR20120076919A KR101354622B1 KR 101354622 B1 KR101354622 B1 KR 101354622B1 KR 1020120076919 A KR1020120076919 A KR 1020120076919A KR 20120076919 A KR20120076919 A KR 20120076919A KR 101354622 B1 KR101354622 B1 KR 101354622B1
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heat pump
heat
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geothermal
pump system
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KR1020120076919A
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임연수
신정록
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금강테크 주식회사
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Abstract

본 발명은 지열 히트펌프 시스템에 관한 것으로서, 적어도 한 개 이상의 지중 열교환기와 열교환될 수 있도록 연결되는 히트펌프 유닛과; 상기 히트펌프 유닛과 열교환될 수 있도록 연결되는 냉난방 유닛과; 상기 히트펌프 유닛과 냉난방 유닛의 사이에 연결되어 상기 히트펌프 유닛에서 발생되는 에너지를 저장하는 지열저장 유닛;을 포함하는 지열 히트펌프 시스템으로서, 상기 지열 히트펌프 시스템은 급수배관에 솔레노이드 밸브에 의해 개폐 가능하도록 연동되는 검출탱크를 포함하며, 상기 검출탱크의 내부에는 이물검출수단이 설치되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 순간방열수단을 구비하고 냉온수공급관을 순환하는 바이패스를 구성하여 장기간 정지후 재기동하더라도 신속하게 난방이나 온수 사용 및 냉방이 구현될 수 있으며, 이물검출수단 및 필터부재를 구비함으로써 공급되는 사용수의 필터링 및 사용수의 수질을 파악하여 위생적으로 안전한 사용수를 공급할 수 있다.

Description

지열 히트펌프 시스템{GEOTHERMAL HEAT PUMP SYSTEM}
본 발명은 지열 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
지열 히트펌프는 연중 온도가 일정한 지하수(Ground Water), 지표수(Surface Water) 및 지중열(약 300m 이내)을 냉방시에는 히트싱크로, 난방시에는 히트소스로 이용하여 건축물의 냉ㆍ난방을 동시에 가능하도록 하는 복합형 시스템으로 지열원 열펌프 시스템이라고도 한다.
일반적인 지열 히트펌프는 지중 300m 이내로 천공된 보어홀에 고밀도 폴리에틸렌 재질의 U자형파이프를 설치하고, 그 파이프에 유체를 순환시켜 지중과의 열교환을 통하여 냉, 난방에 필요한 에너지를 수급하는 것이다.
지열 히트펌프는 가장 효율이 높은 냉난방 방식 중의 하나로 알려져 있으며, 특히 급탕에서 가장 높은 효율을 보인다. 따라서, 주택에서 에너지 소비를 절감하고 화석에너지 소비로 인한 이산화탄소 배출절감을 위해서 가장 효과적인 방안은 지열 히트펌프(Geothermal Heat Pump)라고 할 수 있다.
주택용 지열 히트펌프는 지중열을 이용하는 지중열교환기, 히트펌프 유닛, 그리고 온수 탱크로 구성되며, 실내에 설치된 냉방용 열교환기 그리고 난방용 바닥코일과 온수사용설비 등과 연결되어 구성된다.
히트펌프 유닛의 주요 구성요소는 압축기, 응축기, 증발기, 팽창기구, 사방변으로 이루어진다. 사방변은 냉방시와 난방시에 히트펌프 유닛 내부에 설치된 열교환기의 기능을 바꿔주는 역할을 수행한다.
물-물 히트펌프 유닛에서는 열교환기인 응축기와 증발기가 냉매와 물 사이에서 열교환을 수행하는 열교환기이며, 주로 이중관형이나 판형 열교환기가 사용된다.
경우에 따라서는 압축기의 출구측에 과열저감기가 설치되기도 한다. 과열저감기는 압축기의 출구에서 나오는 고압의 과열된 냉매 기체를 통과시켜 높은 온도의 온수를 생산하는데 활용된다.
상기와 같은 지열 히트펌프가 난방사이클을 형성하는 경우는 다음과 같다.
상기 히트펌프 유닛 내부의 열교환기(증발기)를 지나는 차가운 액냉매는 부동액(지중열교환기내의 순환유체)으로부터 열을 흡수하고 증기냉매로 상변화를 하게 된다.
그러면, 상기 히트펌프 유닛의 응축기와 열교환되는 순환수는 가열되어 가정에서의 난방수 또는 온수로 활용된다. 이때, 증발과정 후 온도가 강하된 부동액은 지중열교환기를 순환하면서 다시 온도를 회복하게 된다. 이러한 원리로 지중은 열원인 히트소스(Heat Source)의 역할을 수행하며 난방사이클을 구성하게 된다.
반면, 상기 지열 히트펌프가 냉방사이클을 형성하는 경우에는 전술한 난방사이클과는 반대로 히트펌프 내부의 열교환기(응축기)를 지나는 뜨거운 기체냉매는 부동액(지중열교환기 내의 순환유체)으로 열을 방출하고 액체 냉매로 상변화를 하게 된다.
그러면, 상기 히트펌프 유닛의 증발기와 열교환되는 순환수는 냉각되어 가정에서의 냉방수로 활용된다. 이때, 응축과정 후 온도가 상승된 부동액은 지중열교환기를 순환하면서 온도가 하강 하게 된다.
이러한 원리로 지중은 열을 방출하는 히트싱크(Heat Sink)의 역할을 수행하며, 냉방사이클을 구성하게 된다.
그러나, 종래의 지열 히트펌프 시스템은 난방과 급탕에 실제 필요한 부하를 충분히 감당할 수 있도록 대용량으로 설치되어야 하는데 비용적 효율성에 따라 충분한 용량으로 설치되는 데 한계가 있었다.
이로 인하여 동절기에 주택을 장시간 비워 둔 후에 지열 히트펌프 시스템을 가동하는 경우에는 실내온도가 쾌적한 수준까지 도달하는 시간이 기존의 온수보일러 시스템에 비하여 대략 2배 정도로 오래 걸리는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 지열 히트펌프 시스템은, 온수저장탱크에 적어도 상온보다 높은 온도의 온수를 항상 저장하였다가 필요한 곳에 공급함에 따라 상기 온수저장탱크에는 각 배관으로부터 나온 중금속 등과 같은 이물질이 존재할 수 있으며, 각종 세균이 용이하게 번식하여 사용수로 이용하기에 위생상 부적할 수 있다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은, 장기간 정지후 재기동하더라도 신속하게 난방이나 온수 사용 및 냉방이 구현되는 지열 히트펌프 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 또 다른 목적은, 공급되는 사용수의 필터링 및 사용수의 수질을 파악하여 위생적으로 안전한 사용수를 공급할 수 있는 지열 히트펌프 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 적어도 한 개 이상의 지중 열교환기와 열교환될 수 있도록 연결되는 히트펌프 유닛과; 상기 히트펌프 유닛과 열교환될 수 있도록 연결되는 냉난방 유닛과; 상기 히트펌프 유닛과 냉난방 유닛의 사이에 연결되어 상기 히트펌프 유닛에서 발생되는 에너지를 저장하는 지열저장 유닛;을 포함하는 지열 히트펌프 시스템으로서, 상기 지열 히트펌프 시스템은 급수배관에 솔레노이드 밸브에 의해 개폐 가능하도록 연동되는 검출탱크를 포함하며, 상기 검출탱크의 내부에는 이물검출수단이 설치되는 지열 히트펌프 시스템에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 지열 히트펌프 시스템은 상기 급수배관 상에 설치되는 필터부재를 추가적으로 포함하며, 상기 이물검출수단은 형광공명에너지전이(Fluorescence Resonance Energy Transfer) 원리로 동작하는 나노바이오센서를 추가적으로 포함하며, 상기 나노바이오센서에서 감지된 신호가 상기 지열 히트펌프 시스템을 제어하는 제어부로 송출되도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 지열저장 유닛은, 상기 히트펌프 유닛과 냉난방 유닛 사이에서 순환되는 순환수가 통과하면서 에너지를 저장하는 저장탱크와; 상기 저장탱크에 담긴 순환수와 열교환되어 상기 급수배관으로 공급되도록 상기 저장탱크의 내부를 관통하여 결합되는 냉온수공급관;을 포함하며, 상기 저장탱크의 내부 또는 냉온수공급관의 내부에는 순간방열수단이 설치되도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 순간방열수단은 초전도 방열체를 포함하며, 상기 초전도 방열체는 내부에 10~20(%)의 작동 유체를 포함하여 진공 밀폐되며 기립 배치되는 밀폐용기와 상기 밀폐용기의 하부에 설치되는 가열부를 포함하며, 상기 가열부는 상기 제어부에 의해 상기 작동 유체를 간접 가열하도록 마련되며, 가열된 작동 유체는 상기 밀폐용기 내부에서 기화되어 밀폐용기 내부를 포화시면서 포화 증기의 잠열로 상기 밀폐용기의 표면이 순간 방열된다.
본 발명에 의해, 순간방열수단을 구비하고 냉온수공급관을 순환하는 바이패스를 구성하여 장기간 정지후 재기동하더라도 신속하게 난방이나 온수 사용 및 냉방이 구현될 수 있다.
또한, 이물검출수단 및 필터부재를 구비함으로써 공급되는 사용수의 필터링 및 사용수의 수질을 파악하여 위생적으로 안전한 사용수를 공급할 수 있다.
첨부의 하기 도면들은, 전술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 지열 히트펌프 시스템의 구성을 나타낸 개략도이며,
도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 지열 히트펌프 시스템의 구성을 나타낸 개략도이며, 도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 1 내지 도 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 지열 히트펌프 시스템은, 적어도 한 개 이상의 지중 열교환기(1)와 열교환될 수 있도록 연결되는 히트펌프 유닛(10)과; 상기 히트펌프 유닛(10)과 열교환될 수 있도록 연결되는 냉난방 유닛(20)과; 상기 히트펌프 유닛(10)과 냉난방 유닛(20)의 사이에 연결되어 상기 히트펌프 유닛(10)에서 발생되는 에너지를 저장하는 지열저장 유닛(30);을 포함하는 지열 히트펌프 시스템으로서, 상기 지열 히트펌프 시스템은 급수배관(40)에 솔레노이드 밸브에 의해 개폐 가능하도록 연동되는 검출탱크(50)를 포함하며, 상기 검출탱크(50)의 내부에는 이물검출수단(52)이 설치된다.
여기서, 본 발명에 따른 지열 히트펌프 시스템은, 적어도 한개 이상의 지중 열교환기(1)에 히트펌프 유닛(10)이 연결되고, 상기 히트펌프 유닛(10)에는 바닥코일(22)이나 팬코일(24)과 같은 냉난방 유닛(20)이 연결되며, 상기 히트펌프 유닛(10)과 냉난방 유닛(20)의 사이에는 지열저장 유닛(30)이 연결된다.
상기 히트펌프 유닛(10)은 상기 지중 열교환기(1)와 열교환을 하는 제 1 열교환부(12) 및 상기 냉난방 유닛(20)과 열교환을 하는 제 2 열교환부(14)가 구비된다.
여기서, 상기 제 1 열교환부(12)와 제 2 열교환부(14)는 히트펌프 유닛(10)의 냉동사이클 내에서 서로 열교환될 수 있도록 연결된다. 즉, 상기 제 1 열교환부(12)가 지중 열교환기(1)와 열교환하여 얻은 에너지를 상기 제 2 열교환부(14)를 통해 냉난방 유닛(20)에 전달하게 된다.
또한, 상기 제 2 열교환부(14)와 냉난방 유닛(20) 사이에는 순환수의 이동방향을 절환하여 냉방운전과 난방운전이 교번되도록 4방밸브로 된 순환수 절환밸브(미도시)를 구비하여 연결되도록 할 수 있다.
상기 냉난방 유닛(20)은 일반적인 주택에서 사용되는 바닥코일(22)이나 팬코일(24)로 이루어질 수 있다. 상기 바닥코일(22)과 팬코일(24)은 상기 히트펌프 유닛(10)의 제 2 열교환부(14)에 연결되는 냉난방측 순환관으로 연결되고, 상기 냉난방측 순환관의 중간에는 상기 지열저장 유닛(30)과 연결되도록 온수측 순환관이 분지되어 연결될 수 있다.
그리고 상기 팬코일(24)은 상기 온수측 순환관의 분지점을 기준으로 그 분지점보다 하류측에서 분지될 수도 있고 상류측에서 분지될 수도 있다. 상기 팬코일(24)이 분지되는 분지점 중에서 출구측 분지점에는 3방밸브로 된 밸브가 설치된다.
상기 온수측 순환관은 도입용 냉난방측 순환관에 연결되어 후술할 저장탱크(32)의 상반부에 연결되는 제 1 온수측 순환관과 도출용 냉난방측 순환관에 연결되어 상기 저장탱크(32)의 하반부에 연결되는 제 2 온수측 순환관으로 이루어진다.
그리고 상기 제 2 온수측 순환관이 제 2 냉난방측 순환관에 연결되는 연결점에는 3방밸브로 된 밸브가 설치된다.
여기서, 상기 밸브는 제 2 열교환부(14)에서 에너지를 얻은 순환수의 유로를 바닥코일 방향이나 또는 팬코일 방향으로 전환할 것인지를 결정하는 역할을 하는 것으로, 실내 제어판(미도시)에 설치된 난방/냉방 전환스위치의 신호나 팬코일 가동선택에 따라 유로를 전환하도록 제어될 수 있다.
또한, 상기 밸브는 상기 히트펌프 유닛(10)에서 냉난방 유닛(20)으로 전달되는 순환수의 열에너지를 상기 저장탱크(32)로 안내하여 저장할 것인지를 결정하는 역할을 하는 것으로, 상기 저장탱크(32)의 하반부에서 측정한 순환수의 온도와 상기 밸브로 유입되는 순환수의 온도차를 비교하여 밸브로 유입되는 순환수의 온도가 상기 저장탱크(32)에 저장되는 순환수의 온도보다 낮으면 밸브가 제 2 온수측 순환관을 차단하여 순환수가 저장탱크(32)로 유입되지 않도록 한다.
여기서, 상기 지열저장 유닛(30)은 상기 히트펌프 유닛(10)과 냉난방 유닛(20) 사이에서 순환되는 순환수가 통과하면서 에너지를 저장하는 저장탱크(32)와; 상기 저장탱크(32)에 담긴 순환수와 열교환되어 상기 급수배관(40)으로 공급되도록 상기 저장탱크(32)의 내부를 관통하여 결합되는 냉온수공급관(34);을 포함하며, 상기 저장탱크(32)의 내부 또는 냉온수공급관(34)의 내부에는 순간방열수단(70)이 설치되도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 순간방열수단(70)은 초전도 방열체를 포함하며, 상기 초전도 방열체는 내부에 10~20(%)의 작동 유체를 포함하여 진공 밀폐되며 기립 배치되는 밀폐용기(72)와 상기 밀폐용기(72)의 하부에 설치되는 가열부(74)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 순간방열수단(70)은 저장탱크(32) 내의 순환수 또는 냉온수공급관(34)을 통하여 급수배관(40)으로 공급되는 사용수의 온도를 빠른 시간 내에 변화시키기 위한 구성요소이다.
또한, 상기 가열부(74)는 상기 제어부에 의해 상기 작동 유체를 간접 가열하도록 마련되며, 바람직하게는, 상기 밀폐용기(72)의 하부에 코일 형태로 설치되어 상기 밀폐용기(72) 내의 작동 유체를 간접적으로 가열시키도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 가열부(74)는 전력 또는 온수 또는 그 밖의 밀폐용기(72)를 가열시킬 수 있는 다양한 수단으로 마련될 수 있으며, 방수를 위한 방수부재(미도시)가 추가적으로 설치될 수 있다.
또한, 상기 가열부(74)에 의해 가열된 작동 유체는 상기 밀폐용기(72) 내부에서 기화되어 밀폐용기(72) 내부를 포화시면서 포화 증기의 잠열로 상기 밀폐용기(72)의 표면이 순간적으로 방열시킨다.
여기서, 상기 작동 유체는 비등점(Boiling Point) 이상만 되면 밀폐용기(72) 내부에서 기화되어 포화증기 상태로 유지되면서 상기 밀폐용기(72)의 연속적인 방열이 이루어지며, 이에 의해 상기 저장탱크(32) 내의 순환수 또는 냉온수공급관(34) 내의 사용수의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있다.
여기서, 상기 순간방열수단(70)은, 도 1 에서와 같이, 저장탱크(32)의 내부에 설치되어 저장탱크(32) 내의 순환수의 온도를 높이도록 마련될 수 있으며, 도 2 에서와 같이, 냉온수공급관(34) 내부에 설치되어 냉온수공급관(34) 내의 사용수 온도를 높이도록 마련될 수도 있다.
또한, 상기 밀폐용기(72)의 표면은 방열 효율을 높이기 위하여 다양한 형태로 마련될 수 있으며, 바람직하게는, 밀폐용기(72)의 표면적을 증대시키기 위하여 도 2 에서와 같이, 밀폐용기(72)의 표면에 요철부를 형성시킴으로써 방열 효율을 극대화시킬 수도 있다.
아울러, 본 발명에 따른 지열 히트펌프 시스템은 상기 냉온수공급관(34) 내의 사용수를 상기 냉온수공급관(34) 내에서 순환시켜 사용수의 온도를 신속하게 조절하기 위한 바이패스(BL) 배관을 추가적으로 포함할 수 있다.
이는 지열 히트펌프 시스템의 초기 작동시, 제어에 따른 사용수의 목표 온도를 빠르게 달성하기 위한 구성으로 전술한 히트펌프 유닛(10)과 냉난방 유닛(20)과 지열저장 유닛(30)의 순환수 순환구조에 부가되어 전술한 순간방열수단(70)과의 연동으로 냉온수공급관(34) 내의 사용수의 온도를 빠르게 조절할 수 있도록 보조하는 역할을 수행한다.
한편, 본 발명에 따른 지열 히트펌프 시스템은 급수배관에 솔레노이드 밸브에 의해 개폐 가능하도록 연동되는 검출탱크(50)를 포함하며, 상기 검출탱크(50) 내부에는 이물검출수단(52)이 설치된다.
여기서, 상기 검출탱크(50) 및 이물검출수단(52)은 사용수의 수질 상태를 파악하는 구성으로 제어부의 제어에 의해 작동되며, 사용수에 부적합한 물질, 예를 들면, 중금속, 각종 세균 등의 존재 여부를 감지하도록 마련될 수 있다.
상기 이물검출수단(52)은 수질 상태를 파악할 수 있는 다양한 센서에 의해 구현될 수 있으며, 바람직하게는, 형광공명에너지전이(Fluorescence Resonance Energy Transfer) 원리로 동작하는 나노바이오센서로 마련될 수 있다.
여기서, 상기 나노바이오센서는 검출대상과 검출대상에 결합하는 결합대상의 나노입자가 일정 거리 내로 근접할 경우, 상기 검출대상과 결합대상의 에너지 전달에 의한 빛의 세기 변화(형광 스펙트럼의 변화)를 감지하도록 구성된다.
또한, 상기 검출탱크(50)는 급수배관(40)에 연동되되, 솔레노이드 밸브로서 개폐되도록 마련되며, 제어부의 제어에 의해 항시, 또는 일정 시간 간격으로 사용수의 수질 상태가 파악되도록 구성될 수 있으며, 상기 제어부는 이물검출수단(52)의 감지 결과에 따라 사용자에게 사용수의 수질 상태를 제공하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 급수배관(40) 상에는 각종 오염물을 필터링시키는 필터부재(60)가 설치될 수 있으며, 상기 필터부재(60)는 교체가 용이하도록 구성되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 지열 히트펌프 시스템은, 순간방열수단을 구비하고 냉온수공급관을 순환하는 바이패스를 구성하여 장기간 정지후 재기동하더라도 신속하게 난방이나 온수 사용 및 냉방이 구현될 수 있으며, 이물검출수단 및 필터부재를 구비함으로써 공급되는 사용수의 필터링 및 사용수의 수질을 파악하여 위생적으로 안전한 사용수를 공급할 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 지중 열교환기 10 : 히트펌프 유닛
12 : 제 1 열교환부 14 : 제 2 열교환부
20 : 냉난방 유닛 22 : 바닥코일
24 : 팬코일 30 : 지열저장 유닛
32 : 저장탱크 34 : 냉온수공급관
40 : 급수배관 50 : 검출탱크
52 : 이물검출수단 60 : 필터부재
70 : 순간방열수단 72 : 밀폐용기
74 : 가열부 BL : 바이패스

Claims (4)

  1. 적어도 한 개 이상의 지중 열교환기와 열교환될 수 있도록 연결되는 히트펌프 유닛과;
    상기 히트펌프 유닛과 열교환될 수 있도록 연결되는 냉난방 유닛과;
    상기 히트펌프 유닛과 냉난방 유닛의 사이에 연결되어 상기 히트펌프 유닛에서 발생되는 에너지를 저장하는 지열저장 유닛;을 포함하는 지열 히트펌프 시스템으로서,
    상기 지열 히트펌프 시스템은 급수배관에 솔레노이드 밸브에 의해 개폐 가능하도록 연동되는 검출탱크를 포함하며, 상기 검출탱크의 내부에는 이물검출수단이 설치되며,
    상기 지열 히트펌프 시스템은 상기 급수배관 상에 설치되는 필터부재를 추가적으로 포함하며,
    상기 이물검출수단은 형광공명에너지전이(Fluorescence Resonance Energy Transfer) 원리로 동작하는 나노바이오센서를 추가적으로 포함하며,
    상기 나노바이오센서에서 감지된 신호가 상기 지열 히트펌프 시스템을 제어하는 제어부로 송출되고,
    상기 지열저장 유닛은,
    상기 히트펌프 유닛과 냉난방 유닛 사이에서 순환되는 순환수가 통과하면서 에너지를 저장하는 저장탱크와;
    상기 저장탱크에 담긴 순환수와 열교환되어 상기 급수배관으로 공급되도록 상기 저장탱크의 내부를 관통하여 결합되는 냉온수공급관;을 포함하며,
    상기 저장탱크의 내부 또는 냉온수공급관의 내부에는 순간방열수단이 설치되고,
    상기 순간방열수단은 초전도 방열체를 포함하며,
    상기 초전도 방열체는 내부에 10~20(%)의 작동 유체를 포함하여 진공 밀폐되며 기립 배치되는 밀폐용기와 상기 밀폐용기의 하부에 설치되는 가열부를 포함하며,
    상기 가열부는 상기 제어부에 의해 상기 작동 유체를 간접 가열하도록 마련되며, 가열된 작동 유체는 상기 밀폐용기 내부에서 기화되어 밀폐용기 내부를 포화시면서 포화 증기의 잠열로 상기 밀폐용기의 표면이 순간 방열되는 것을 특징으로 하는 지열 히트펌프 시스템.


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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101519340B1 (ko) * 2014-11-14 2015-05-13 주식회사 에너지컨설팅 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템
KR101722384B1 (ko) 2016-09-21 2017-04-04 류상범 리사이클링 탱크가 구비된 wta 방식의 지열 히트펌프 시스템
CN106642296A (zh) * 2016-12-01 2017-05-10 浙江海洋大学 一种智能化房屋温度控制系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009024960A (ja) * 2007-07-23 2009-02-05 Hanshin Electric Co Ltd 貯湯式給湯装置
KR100958213B1 (ko) * 2009-06-15 2010-05-26 유한회사 한마루에너지 히트펌프를 이용한 냉, 난방장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009024960A (ja) * 2007-07-23 2009-02-05 Hanshin Electric Co Ltd 貯湯式給湯装置
KR100958213B1 (ko) * 2009-06-15 2010-05-26 유한회사 한마루에너지 히트펌프를 이용한 냉, 난방장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101519340B1 (ko) * 2014-11-14 2015-05-13 주식회사 에너지컨설팅 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템
KR101722384B1 (ko) 2016-09-21 2017-04-04 류상범 리사이클링 탱크가 구비된 wta 방식의 지열 히트펌프 시스템
CN106642296A (zh) * 2016-12-01 2017-05-10 浙江海洋大学 一种智能化房屋温度控制系统

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