KR101400847B1 - A heat pump system utilizing geothermal - Google Patents

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KR101400847B1
KR101400847B1 KR1020140003512A KR20140003512A KR101400847B1 KR 101400847 B1 KR101400847 B1 KR 101400847B1 KR 1020140003512 A KR1020140003512 A KR 1020140003512A KR 20140003512 A KR20140003512 A KR 20140003512A KR 101400847 B1 KR101400847 B1 KR 101400847B1
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김흥식
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주식회사 창신
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Abstract

The present invention relates to a heat pump system using geothermal heat. More specifically, water of a place used and a refrigerant exchange heat while a portion of transferred water is heated by an additional third heat exchanger of an inverter type, and the refrigerant used in the heat exchange of a first heat exchanger is cooled below a preset temperature at the same time. The power consumption is low compared to a method of cooling a refrigerant using a traditional economizer, thereby increasing the coefficient of performance and overall calories at the same time.

Description

지열을 이용한 히트펌프시스템{A heat pump system utilizing geothermal}[0001] Heat pump system using geothermal heat [0002]

본 발명은 지열을 이용한 히트펌프시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용처의 물과 냉매가스가 열교환되고, 별도의 인버터 타입의 제 3 열교환기를 통해 사용처에서 이송된 물의 일부를 가열하는 동시에 제 1 열교환기에서 열교환된 냉매를 설정온도 이하로 냉각시킴으로써, 종래의 이코노마이저에 의해 냉매를 냉각시키는 것보다 소비전력이 낮아지고, 그로 인해 COP도 높아지면서 동시에 전체적인 열량도 증가하는 지열을 이용한 히트펌프시스템에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a heat pump system using geothermal heat, and more particularly, to a heat pump system using geothermal heat, in which water used in a place of use is exchanged with a refrigerant gas, a part of water transferred from a place of use is heated through a third inverter- The present invention relates to a heat pump system using geothermal heat that has lower power consumption than that of cooling a refrigerant by a conventional economizer by cooling the refrigerant heat exchanged at a set temperature or lower, will be.

일반적으로, 사용되고 있는 가정 및 산업용 에너지원은 석유나 천연가스와 같은 화석 연료 또는 핵연료 등이 있는데, 이러한 에너지원 사용은 환경오염의 주원인을 발생시킬 뿐만 아니라 매장량의 한계가 있기 때문에, 이러한 문제점의 대책으로 대체에너지 개발이 활발하게 진행되고 있다.Generally, there are fossil fuels such as petroleum and natural gas, etc., which are used in domestic and industrial energy sources. Since the use of such energy sources not only causes the main cause of environmental pollution but also has a limited amount of reserves, The development of alternative energy is actively under way.

또한, 냉난방을 위하여 사용되는 에너지원으로는 석탄, 석유, 천연가스 등과 같은 화석연료를 이용하거나, 또는 이들 화석연료나 원자력을 이용하여 생산된전력 에너지를 주로 사용하고 있다.In addition, energy sources used for heating and cooling include fossil fuels such as coal, oil, and natural gas, or electric energy produced by using these fossil fuels or nuclear power.

그러나 화석연료는 연소과정에서 발생하는 각종 공해물질로 인하여 수질 및 환경을 오염시키는 단점이 있으므로, 근래에는 이를 대신할 수 있는 대체 에너지 개발이 활발하게 진행되고 있다.However, since fossil fuels have a disadvantage of polluting the water quality and the environment due to various pollutants generated in the combustion process, in recent years, development of alternative energy capable of replacing them has been actively carried out.

이러한 대체 에너지 중에서도 무한한 에너지원을 갖는 풍력, 태양열, 지열 등에 관한 연구와 이를 이용한 냉난방장치가 사용되고 있는데, 이들 에너지원은 공기오염과 기후변화에 거의 영향을 미치지 않으면서 에너지를 얻을 수 있는 장점이 있는 반면 에너지 밀도가 대단히 낮은 단점이 있다.Among these alternative energies, studies on wind power, solar heat, geothermal energy, etc., which have infinite energy sources, are being used, and these energy sources have the advantage of obtaining energy without affecting air pollution and climate change On the other hand, the energy density is very low.

특히, 풍력과 태양열을 이용하여 에너지를 얻기 위해서는 설치장소의 한계와 함께 넓은 면적이 확보되어야 하며, 이 장치들은 단위장치당 에너지 생산용량이 적고 또한 설치 및 유지관리에 많은 비용이 소요된다.In particular, in order to obtain energy using wind power and solar heat, it is necessary to secure a large area along with the limit of the installation site, and these devices have a low energy production capacity per unit device and a large installation and maintenance cost.

대체에너지의 일원인 지열에너지는 지하 깊은 곳의 고온 지열을 이용하여 발전 등에 활용되기도 하고, 10~20℃의 지열을 이용하여 냉난방 시스템에 적용되기도 하는데, 지열을 이용하여 건물 등의 냉난방기술에 적용하는 경우, 기존 냉난방장치에 비하여 최대 40% 이상의 에너지를 절감할 수 있으며, 40~70%의 에너지 발생비용을 절감할 수 있는 것으로 알려져 있다.Geothermal energy, which is a part of alternative energy, is used for power generation by using high-temperature geothermal heat in deep underground, and it is applied to heating and cooling system using geothermal heat at 10 ~ 20 ℃. It is applied to heating and cooling technology It is possible to save energy by 40% or more compared with the conventional heating and cooling apparatus, and it is known that it can reduce the energy generation cost by 40 ~ 70%.

이러한 지열을 이용하여 건물 내의 냉난방을 목적으로 지하수와 같은 천연 열저장소를 이용하는 전기장치인 지열 히트펌프 시스템은, 지중 열교환기를 구비하여 상기 열교환기에 의해 하절기에는 지중으로 열을 방출하고 동절기에는 지중으로부터 열을 흡수하는 것으로, 연중 10~20℃로 거의 일정한 온도를 유지한 지온에 의해 냉난방 성능이 저하되지 않아 안정적인 운전이 가능하다.The geothermal heat pump system, which is an electric device using natural heat storage such as ground water for the purpose of cooling and heating the building using the geothermal heat, is equipped with a geothermal heat exchanger so that heat is released to the ground during the summer season by the heat exchanger, So that the cooling and heating performance is not lowered due to the geothermal temperature maintaining a substantially constant temperature at 10 to 20 ° C throughout the year, and stable operation is possible.

따라서, 설치 및 유지관리에 상대적으로 저렴한 비용이 소요되는 지열에너지를 이용한 냉난방장치들이 많이 이용되고 있는데, 이것은 온도가 10~20℃인 지중의 열 에너지를 이용하는 기술이다.Therefore, there are many heating and cooling devices using geothermal energy that are relatively inexpensive to install and maintain. This is a technology using the thermal energy of the ground, which is 10 to 20 ° C in temperature.

통상적으로 사용되는 지열을 이용한 히트펌프장치는 지열을 회수하기 위한 지열교환기와, 회수한 지열을 필요한 장소로 이동시켜 냉난방을 행하도록 하는 히트펌프로 구성된다.A commonly used heat pump apparatus using geothermal heat is composed of a geothermal heat exchanger for recovering geothermal heat and a heat pump for cooling and heating by moving the recovered geothermal heat to a required place.

그런데, 종래의 지열을 이용한 히트펌프장치는 응축기를 통해 냉매가스(압축기용) 대 냉매가스(사용처용)로 열교환되는 경우도 있고, 냉매가스(압축기용) 대 물(사용처용)로 열교환되는데, 이렇게 열교환된 냉매가스(압축기용)는 고온(약45℃)이기에 팽창밸브에서 팽창 후, 증발기에서 열교환하면 전체적인 열량이 떨어지는 문제점이 있다.The heat pump apparatus using the conventional geothermal heat exchanges heat with the refrigerant gas (for the compressor) to the refrigerant gas (for the compressor) through the condenser and heat-exchanges with the refrigerant gas (for the compressor) Since the heat exchanged refrigerant gas (for the compressor) is at a high temperature (about 45 ° C), there is a problem that the total heat quantity is lowered when the heat exchanged in the evaporator after expansion in the expansion valve.

이를 해결하기 위해, 상기 응축기에서 열교환된 냉매가스(압축기용)를 별도의 열교환기와 이코노마이져 등을 이용하여 온도를 떨어트려 팽창밸브에 보낸다.In order to solve this problem, the refrigerant gas (for the compressor) heat exchanged in the condenser is sent to the expansion valve by using a separate heat exchanger, an economizer or the like while lowering the temperature.

그런데, 상기 이코노마이져 등의 사용으로 전체적인 소비전력이 크게 증가하고 그에 맞춰 COP 수치는 떨어지는 문제점이 발생한다.
However, the use of the economizer or the like causes a problem that the overall power consumption increases greatly and the COP value falls accordingly.

대한민국 등록특허공보 제10-0470909호Korean Patent Registration No. 10-0470909

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art,

사용처의 물과 냉매가스가 열교환되고, 별도의 인버터 타입의 제 3 열교환기를 통해 사용처에서 이송된 물의 일부를 가열하는 동시에 제 1 열교환기에서 열교환된 냉매를 설정온도 이하로 냉각시킴으로써, 종래의 이코노마이저에 의해 냉매를 냉각시키는 것보다 소비전력이 낮아지고, 그로 인해 COP도 높아지면서 동시에 전체적인 열량도 증가하는 지열을 이용한 히트펌프시스템을 제공하는데 목적이 있다.
The water used and the refrigerant gas are heat-exchanged, and a part of the water transferred from the place of use is heated through a separate inverter-type third heat exchanger while cooling the heat-exchanged refrigerant in the first heat exchanger to a set temperature or lower, The present invention provides a heat pump system using geothermal heat that consumes less power than cooling a refrigerant, thereby increasing the COP and simultaneously increasing the total heat quantity.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 냉매를 고온고압으로 변환하는 압축기와;In order to achieve the above object, the present invention provides a refrigerator comprising: a compressor for converting a refrigerant into a high temperature and a high pressure;

상기 압축기의 출구 측에 설치되어 압축기의 고온고압 냉매를 각종 장치에 선택적으로 이송시키는 4-WAY 밸브와;A 4-way valve installed on the outlet side of the compressor for selectively delivering high-temperature and high-pressure refrigerant of the compressor to various devices;

상기 4-WAY 밸브와 연결되어 압축기의 고온고압 냉매와 사용처의 물과 상호 열교환되어 물을 가열하는 제 1 열교환기와;A first heat exchanger connected to the 4-way valve for heating the high-temperature high-pressure refrigerant of the compressor and the water used;

상기 제 1 열교환기와 연결되어 열교환된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와;An expansion valve connected to the first heat exchanger and expanding a refrigerant heat-exchanged;

상기 팽창밸브와 4-WAY 밸브 사이에 연결되어 팽창밸브에서 팽창된 냉매와 외부의 지열이 열교환되어 냉매를 증발시키는 제 2 열교환기와;A second heat exchanger connected between the expansion valve and the 4-way valve for evaporating the refrigerant by heat exchange between the refrigerant expanded in the expansion valve and the external geothermal heat;

상기 제 1 열교환기와 팽창밸브 사이에 구비되어 제 1 열교환기로 이송되는 사용처의 물 일부가 이송되어 제 1 열교환기에서 열교환된 냉매와 열교환시켜 물의 가열 및 냉매를 저온으로 변환시키는 제 3 열교환기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지열을 이용한 히트펌프시스템에 관한 것이다.
A third heat exchanger provided between the first heat exchanger and the expansion valve for transferring a part of water to be used to be transferred to the first heat exchanger and performing heat exchange with the refrigerant heat exchanged in the first heat exchanger to heat water and convert the refrigerant to a low temperature; And more particularly, to a heat pump system using geothermal heat.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 지열을 이용한 히트펌프시스템은 사용처의 물과 냉매가스가 열교환되고, 별도의 인버터 타입의 제 3 열교환기를 통해 사용처에서 이송된 물의 일부를 가열하는 동시에 제 1 열교환기에서 열교환된 냉매를 설정온도 이하로 냉각시킴으로써, 종래의 이코노마이저에 의해 냉매를 냉각시키는 것보다 소비전력이 낮아지고, 그로 인해 COP도 높아지면서 동시에 전체적인 열량도 증가하는 효과가 있다.
As described above, in the heat pump system using the geothermal heat of the present invention, the water to be used is heat-exchanged with the refrigerant gas, and a part of water transferred from the place of use is heated through a separate inverter type third heat exchanger, Cooling the heat exchanged refrigerant at the set temperature or lower to lower the power consumption of the refrigerant by cooling the refrigerant by the conventional economizer, thereby increasing the COP and increasing the total heat amount.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지열을 이용한 히트펌프시스템을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a heat pump system using geothermal heat according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.The present invention has the following features in order to achieve the above object.

본 발명은 냉매를 고온고압으로 변환하는 압축기와;The present invention relates to a refrigerating machine comprising a compressor for converting refrigerant into high temperature and high pressure;

상기 압축기의 출구 측에 설치되어 압축기의 고온고압 냉매를 각종 장치에 선택적으로 이송시키는 4-WAY 밸브와;A 4-way valve installed on the outlet side of the compressor for selectively delivering high-temperature and high-pressure refrigerant of the compressor to various devices;

상기 4-WAY 밸브와 연결되어 압축기의 고온고압 냉매와 사용처의 물과 상호 열교환되어 물을 가열하는 제 1 열교환기와;A first heat exchanger connected to the 4-way valve for heating the high-temperature high-pressure refrigerant of the compressor and the water used;

상기 제 1 열교환기와 연결되어 열교환된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와;An expansion valve connected to the first heat exchanger and expanding a refrigerant heat-exchanged;

상기 팽창밸브와 4-WAY 밸브 사이에 연결되어 팽창밸브에서 팽창된 냉매와 외부의 지열이 열교환되어 냉매를 증발시키는 제 2 열교환기와;A second heat exchanger connected between the expansion valve and the 4-way valve for evaporating the refrigerant by heat exchange between the refrigerant expanded in the expansion valve and the external geothermal heat;

상기 제 1 열교환기와 팽창밸브 사이에 구비되어 제 1 열교환기로 이송되는 사용처의 물 일부가 이송되어 제 1 열교환기에서 열교환된 냉매와 열교환시켜 물의 가열 및 냉매를 저온으로 변환시키는 제 3 열교환기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
A third heat exchanger provided between the first heat exchanger and the expansion valve for transferring a part of water to be used to be transferred to the first heat exchanger and performing heat exchange with the refrigerant heat exchanged in the first heat exchanger to heat water and convert the refrigerant to a low temperature; And the like.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.The present invention having such characteristics can be more clearly described by the preferred embodiments thereof.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing in detail several embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the present invention is not limited to the details of construction and the arrangement of components shown in the following detailed description or illustrated in the drawings will be. The invention may be embodied and carried out in other embodiments and carried out in various ways. It should also be noted that the device or element orientation (e.g., "front," "back," "up," "down," "top," "bottom, Expressions and predicates used herein for terms such as "left," " right, "" lateral, " and the like are used merely to simplify the description of the present invention, Or that the element has to have a particular orientation. Also, terms such as " first "and" second "are used herein for the purpose of the description and the appended claims, and are not intended to indicate or imply their relative importance or purpose.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지열을 이용한 히트펌프시스템을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a heat pump system using geothermal heat according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 지열을 이용한 히트펌프시스템은 압축기(10)와, 4-WAY 밸브(30)와, 제 1 열교환기(40)와, 팽창밸브(50)와, 제 2 열교환기(60)와, 제 3 열교환기(30)로 구성된다.1, the heat pump system using geothermal heat of the present invention includes a compressor 10, a 4-way valve 30, a first heat exchanger 40, an expansion valve 50, 2 heat exchanger (60), and a third heat exchanger (30).

상기 압축기(10)는 제 2 열교환기(60)에서 열교환된 냉매를 고온고압으로 변환하는데, 상기 압축기(10)의 유입구 측에 어큐뮬레이터(accumulator)가 배관으로 연결된다. 이때, 상기 어큐뮬레이터의 기능은 일반적인 어큐뮬레이터와 동일하기에 별도의 기술은 하지 않는다.The compressor 10 converts the refrigerant heat-exchanged in the second heat exchanger 60 to high temperature and high pressure, and an accumulator is connected to the inlet side of the compressor 10 by piping. At this time, the function of the accumulator is the same as that of a general accumulator.

상기 4-WAY 밸브(30)는 각종 장치와 배관으로 연결되어 상기 압축기(10)의 고온고압 냉매를 각종 장치에 선택적으로 이송시키는데, 이때, 상기 각종 장치가 도 1에서처럼, 압축기(10), 제 1 열교환기(40), 제 2 열교환기(60)에 해당되어, 상기 압축기(10)의 고온,고압 냉매를 제 1 열교환기(40)에 전달하고, 상기 제 2 열교환기(60)에서 열교환되어 이송된 냉매를 다시 압축기(10)에 전달한다. The 4-way valve 30 is connected to various devices by a pipe to selectively transfer the high-temperature high-pressure refrigerant of the compressor 10 to various devices. At this time, the various devices are connected to the compressor 10, 1 heat exchanger 40 and a second heat exchanger 60 to deliver the high temperature and high pressure refrigerant of the compressor 10 to the first heat exchanger 40 and the second heat exchanger 60 to perform heat exchange And the transferred refrigerant is delivered to the compressor 10 again.

이때, 상기 과정은 난방 또는 온수 공급시이고, 냉방시에는 반대로 과정이 이루어진다.At this time, the process is performed at the time of heating or hot water supply, and the process is reversed at the time of cooling.

상기 제 1 열교환기(40)는 4-WAY 밸브(30)와 연결되어 압축기(10)의 고온고압 냉매(냉매가스)와 사용처(미도시)에 공급되는 물이 상호 열교환되어 물을 가열하는 열교환기로써, 외부에서 물이 제 1 열교환기(40)에 이송되어 열교환된 후, 배관을 통해 사용처에 전달된다.The first heat exchanger 40 is connected to the 4-way valve 30 to exchange heat between the high temperature high pressure refrigerant (refrigerant gas) of the compressor 10 and the water supplied to the place of use (not shown) By way of example, water is transferred from the outside to the first heat exchanger (40), exchanged with heat, and then transferred to the place of use through the pipe.

여기서, 상기 외부에서 제 1 열교환기(40)에 연결되는 배관에는 이송되는 내부 물의 온도를 체크하기 위해 각각 온도센서가 설치되는데, 상기 제 1 열교환기(40)의 입/출구 측에 각각 형성된다. The pipes connected to the first heat exchanger 40 from outside are respectively provided with temperature sensors for checking the temperature of the internal water to be transferred, and they are formed on the inlet / outlet sides of the first heat exchanger 40 .

상기 제 2 열교환기(60)는 팽창밸브(50)와 4-WAY 밸브(30) 사이에 연결되어 팽창밸브(50)에서 팽창된 냉매와 외부의 지열과 열교환되고, 상기 제 2 열교환기(60)를 통해 외부의 지열로부터 냉매를 가열하여 냉매가 증발된다. 이때, 상기 제 2 열교환기(60)는 외부의 지열과 열교환되기 위해 지면에 지열 열교환기(미도시)가 더 설치되어 지중의 열원을 전달하는 것이다.The second heat exchanger 60 is connected between the expansion valve 50 and the 4-way valve 30 to heat-exchange the refrigerant expanded in the expansion valve 50 with the external geothermal heat. The second heat exchanger 60 And the refrigerant is evaporated by heating the refrigerant from the external geothermal heat. At this time, the second heat exchanger (60) is further provided with a geothermal heat exchanger (not shown) on the ground for heat exchange with the external geothermal heat to transfer the heat source in the ground.

여기서, 상기 외부의 지열이 제 2 열교환기(60)에 연결되는 배관에는 이송되는 내부 지열의 온도를 체크하기 위해 각각 온도센서가 설치되는데, 상기 제 2 열교환기(60)의 입/출구 측에 각각 형성된다.In this case, a temperature sensor is installed in the pipe connected to the second heat exchanger 60 to check the temperature of the internal geothermal heat, and the temperature sensor is provided on the inlet / outlet side of the second heat exchanger 60 Respectively.

한편, 상기 제 1 열교환기(40)와 제 2 열교환기(60) 사이는 배관으로 연결되는데, 통상적인 히트펌프시스템에서는 사이에 연결되는 배관에 팽창밸브가 설치되는데, 본 발명에서는 상기 배관에 별도의 바이패스 관(80)이 더 설치된다.Meanwhile, the first heat exchanger 40 and the second heat exchanger 60 are connected by a pipe. In a typical heat pump system, an expansion valve is installed in a pipe connected between the first heat exchanger 40 and the second heat exchanger 60. In the present invention, A bypass pipe 80 is further installed.

여기서, 상기 바이패스 관(80)은 도 1에서처럼, 제 1 열교환기(40)와 제 2 열교환기(60) 사이를 연결하는 배관에 형성되고, 상기 바이패스관(80)에는 별도의 보조 바이패스관(81)이 분기되며, 상기 보조 바이패스관(81)은 제 3 열교환기(30)와 연결되면서 제 1 열교환기(40)와 제 2 열교환기(60) 사이를 연결하는 관에 연결된다.1, the bypass pipe 80 is formed in a pipe connecting between the first heat exchanger 40 and the second heat exchanger 60, and the bypass pipe 80 is provided with a separate auxiliary pipe The auxiliary bypass pipe 81 is connected to the third heat exchanger 30 and connected to the pipe connecting the first heat exchanger 40 and the second heat exchanger 60 do.

이때, 상기 바이패스관(80) 및 제 1 열교환기(40)와 제 2 열교환기(60) 사이를 연결하는 관에는 냉매의 이송시, 냉,온수의 공급 등의 설정에 따라 이송되고자 하는 장치에 냉매가 전달되도록 다수개의 체크밸브(90)가 도 1에서처럼, 형성된다.At this time, the pipe for connecting the bypass pipe 80 and the first heat exchanger 40 to the second heat exchanger 60 is connected to a device to be conveyed in accordance with the setting of the supply of cold and hot water, A plurality of check valves 90 are formed as shown in FIG.

그리고, 상기 보조 바이패스관(81)에는 팽창밸브(50)가 설치되는데, 상기 제 3 열교환기(30)를 통해 열교환된 냉매가 팽창밸브(50)를 통해 팽창되는 것이다. 이때, 상기 팽창밸브(50)를 통해 팽창된 냉매는 보조 바이패스관(81)을 통해 이송되어 제 2 열교환기(60)에 전달된다.The auxiliary bypass pipe (81) is provided with an expansion valve (50). The refrigerant heat-exchanged through the third heat exchanger (30) is expanded through the expansion valve (50). At this time, the refrigerant expanded through the expansion valve (50) is transferred through the auxiliary bypass pipe (81) and transferred to the second heat exchanger (60).

상기 제 3 열교환기(30)는 도 1에서처럼, 제 1 열교환기(40)와 팽창밸브(50) 사이에 구비되는데, 상기 제 1 열교환기(40)로 이송되는 사용처의 물 일부가 제 3 열교환기에 이송되어 제 1 열교환기(40)에서 열교환된 냉매와 열교환시켜 물의 가열하는 동시에 냉매를 저온으로 변환시킨다.1, the third heat exchanger 30 is provided between the first heat exchanger 40 and the expansion valve 50. When a part of the water to be transferred to the first heat exchanger 40 is subjected to the third heat exchange Exchanges heat with the refrigerant heat-exchanged in the first heat exchanger (40) to heat the water and convert the refrigerant to a low temperature.

여기서, 상기 제 3 열교환기(30)는 제 1 열교환기(40)로 물을 이송시키는 관에 별도의 보조관(70)이 각각 분기되어 연결되고, 상기 보조관(70)을 통해 제 1 열교환기(40)에 유입되는 물의 일부가 제 3 열교환기(30)에 이송된 뒤, 제 3 열교환기(30)에서 가열된 후 제 1 열교환기(40)에서 열교환된 물과 함께 사용처에 전달된다.Here, the third heat exchanger 30 is branched and connected to the pipe for transferring the water to the first heat exchanger 40, and the auxiliary pipe 70 is connected to the auxiliary pipe 70 through the first heat exchange A part of the water flowing into the unit 40 is transferred to the third heat exchanger 30 and then heated by the third heat exchanger 30 and then transferred to the place of use together with the heat exchanged water in the first heat exchanger 40 .

그리고, 상기 제 3 열교환기(30)는 보조 바이패스관(81)과 연결되어 보조관(70)을 통해 이송된 물과 제 1 열교환기(40)에서 열교환된 냉매를 상호 열교환시키는 것이다.
The third heat exchanger 30 is connected to the auxiliary bypass pipe 81 and exchanges heat between the water transferred through the auxiliary pipe 70 and the refrigerant heat-exchanged in the first heat exchanger 40.

한편, 상기에서 기술된 히트펌프시스템의 과정은 난방 또는 온수 공급시의 과정으로 냉방 또는 냉수 공급시에는 시스템의 과정이 반대로 이루어진다.
Meanwhile, the process of the heat pump system described above is a process during heating or hot water supply, and the process of the system is reversed when cooling or cold water is supplied.

10 : 압축기 20 : 4-way 밸브
30 : 제 3 열교환기 40 : 제 1 열교환기
50 : 팽창밸브 60 : 제 2 열교환기
70 : 보조관 80 : 바이패스 관
81 : 보조 바이패스관 90 : 체크밸브
10: compressor 20: 4-way valve
30: third heat exchanger 40: first heat exchanger
50: expansion valve 60: second heat exchanger
70: auxiliary pipe 80: bypass pipe
81: auxiliary bypass pipe 90: check valve

Claims (3)

냉매를 고온고압으로 변환하는 압축기(10)와;
상기 압축기(10)의 출구 측에 설치되어 압축기(10)의 고온고압 냉매를 각종 장치에 선택적으로 이송시키는 4-WAY 밸브(20)와;
상기 4-WAY 밸브(20)와 연결되어 압축기(10)의 고온고압 냉매와 사용처의 물과 상호 열교환되어 물을 가열하는 제 1 열교환기(40)와;
상기 제 1 열교환기(40)와 연결되어 열교환된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(50)와;
상기 팽창밸브(50)와 4-WAY 밸브(20) 사이에 연결되어 팽창밸브(50)에서 팽창된 냉매와 외부의 지열이 열교환되어 냉매를 증발시키는 제 2 열교환기(60)와;
상기 제 1 열교환기(40)와 팽창밸브(50) 사이에 구비되어 제 1 열교환기(40)로 이송되는 사용처의 물 일부가 이송되어 제 1 열교환기(40)에서 열교환된 냉매와 열교환시켜 물의 가열 및 냉매를 저온으로 변환시키는 제 3 열교환기(30);를 포함하여 구성되고,
상기 제 1 열교환기(40)에서 열교환된 냉매가 제 2 열교환기(60)에 전달 전에 제 3 열교환기(30)를 통과하도록 바이패스 관(80)이 더 형성되고, 상기 바이패스 관(80)에는 냉매가 제 3 열교환기(30) 측으로 이송되도록 다수개의 체크밸브(90)가 형성되며, 상기 바이패스 관(80)에서 별도의 보조 바이패스관(81)이 분기되어 제 3 열교환기(30)와 연결되고, 상기 보조 바이패스관(81)에는 제 3 열교환기(30)에서 열교환된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(50)가 형성되는 것을 특징으로 하는 지열을 이용한 히트펌프시스템.
A compressor (10) for converting the refrigerant into high temperature and high pressure;
A 4-way valve (20) installed on the outlet side of the compressor (10) for selectively delivering the high temperature and high pressure refrigerant of the compressor (10) to various devices;
A first heat exchanger (40) connected to the 4-way valve (20) and heating the water by mutual heat exchange with the high temperature high pressure refrigerant of the compressor (10) and the water used;
An expansion valve (50) connected to the first heat exchanger (40) and expanding the heat exchanged refrigerant;
A second heat exchanger (60) connected between the expansion valve (50) and the 4-way valve (20) to heat the refrigerant expanded in the expansion valve (50) and the external geothermal heat to evaporate the refrigerant;
A part of the water used for transfer to the first heat exchanger 40 is transferred between the first heat exchanger 40 and the expansion valve 50 and is heat exchanged with the refrigerant heat exchanged in the first heat exchanger 40, And a third heat exchanger (30) for heating and converting the refrigerant to a low temperature,
A bypass pipe 80 is further formed so that the refrigerant heat-exchanged in the first heat exchanger 40 passes through the third heat exchanger 30 before being transferred to the second heat exchanger 60, A plurality of check valves 90 are formed so as to transfer the refrigerant to the third heat exchanger 30 and a separate auxiliary bypass pipe 81 is branched from the bypass pipe 80 to be connected to the third heat exchanger And the auxiliary bypass pipe (81) is connected to an expansion valve (50) for expanding the refrigerant heat-exchanged in the third heat exchanger (30).
제 1항에 있어서,
상기 제 3 열교환기(30)는 제 1 열교환기(40)로 물을 이송시키는 관에 별도의 보조관(70)이 각각 분기되어 연결되고, 상기 보조관(70)을 통해 제 1 열교환기(40)에 유입되는 물의 일부가 제 3 열교환기(30)에 이송된 뒤, 가열된 후 제 1 열교환기(40)에서 열교환된 물과 함께 사용처에 전달되는 것을 특징으로 하는 지열을 이용한 히트펌프시스템.
The method according to claim 1,
In the third heat exchanger 30, a separate auxiliary pipe 70 is branched and connected to the pipe for transferring water to the first heat exchanger 40, and the auxiliary pipe 70 is connected to the first heat exchanger 40 is transferred to the third heat exchanger (30), and is then transferred to the place of use together with the heat-exchanged water in the first heat exchanger (40) after being heated. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030081576A (en) * 2002-04-12 2003-10-22 한국에너지씨스템(주) heating and cooling apparatus using the heat pump
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