KR101456198B1 - 중간열 교환을 통한 부하 대응형 하이브리드 지열 시스템 - Google Patents

중간열 교환을 통한 부하 대응형 하이브리드 지열 시스템 Download PDF

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주식회사 에코원
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Abstract

본 발명은 중간열 교환을 통한 부하 대응형 하이브리드 지열 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피크 부하가 발생하는 여름철과 겨울철의 냉방 및 난방시에 지열원 히트펌프와 냉, 온수탱크의 사이에 기저부하는 지열(40 ∼60%)로 커버하고 나머지를 공냉식 인버터 히트펌프를 사용하여 수온을 감지하고 비례제어 자동밸브를 설치하여 개도율을 조정함으로써 중간열 교환을 통해 하이브리드 시키며 계절과 계절 사이의 피크부하를 감지하여 열원복원 및 부하 대응이 가능하도록 하는 중간열 교환을 통한 부하 대응형 하이브리드 지열 시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 지중 열교환 파이프(11)로 이루어지는 지중 열교환기(10)가 제1 펌프(21)를 통하여 제1 유출관(31)과 제3 유입관(36)으로 히트펌프(20)와 연결하며, 상기 히트펌프(20)와 냉, 온수탱크(30)를 제3 펌프(23)를 통하여 제2 유입배관(35)과 제2 유입배관(32)을 연결하고, 상기 냉, 온수탱크(30)를 세대(40)의 독립 히트펌프(41)와 제2 펌프(22)를 통하여 제1 유입배관(34)과 제3 유출배관(33)을 연결하여 냉, 난방하는 지열 시스템에 있어서,
상기 제1 유출배관(31)에 온도 감지기(T01)를 설치하고 상기 냉, 온수탱크(30)의 내부에 온도 감지기(T02)를 설치하며, 상기 냉, 온수탱크(30)와 히트펌프 유입배관(110)을 연결하고 밸브 연결배관(160)을 연결하는 공냉식 인버터 히트펌프(100)와;
상기 탱크 유출배관(120)에 설치하며 밸브 연결배관(160)과 지열복원 유출배관(130)을 연결하여 개도율을 조정하는 비례제어 자동밸브(V01)와;
상기 밸브 연결배관(160)과 연결한 지열복원 유입배관(140)을 연결하며 제3 유입배관(36)에 설치한 비례제어 자동밸브(V02)와;
상기 지열복원 유출배관(130)과 지열복원 유입배관(140)에 열원복원 및 부하대응이 가능하도록 설치하는 중간 열교환기(150)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

중간열 교환을 통한 부하 대응형 하이브리드 지열 시스템{Response through a heat exchange medium hybrid geothermal system load}
본 발명은 중간열 교환을 통한 부하 대응형 하이브리드 지열 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피크 부하가 발생하는 여름철과 겨울철의 냉방 및 난방시에 지열원 히트펌프와 냉, 온수탱크의 사이에 기저부하는 지열(40 ∼60%)로 커버하고 나머지를 공냉식 인버터 히트펌프를 사용하여 수온을 감지하고 비례제어 자동밸브를 설치하여 개도율을 조정함으로써 중간열 교환을 통해 하이브리드 시키며 계절과 계절 사이의 피크부하를 감지하여 열원복원 및 부하 대응이 가능하도록 하는 중간열 교환을 통한 부하 대응형 하이브리드 지열 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 사용되는 에너지원으로서 석탄, 석유, 천연가스 등과 같은 화석 연료가 대부분을 차지하고 있다.
그러나, 이러한 화석 연료는 연소과정에서 발생하는 각종 공해 물질로 인하여 환경 오염을 유발하고 있으며, 매장량에도 한계가 있다.
최근에는 높은 에너지 효율 및 저탄소 정책으로의 전환에 따라 화석 연료를 대신할 수 있는 대체 에너지 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이러한 대체 에너지 중에서도 풍력, 태양열, 지열 등과 같은 자연 에너지에 관한 연구가 오래전부터 진행되고 있다. 이들 자연 에너지는 환경 오염과 기후 변화에 거의 영향을 미치지 않
으면서 무한한 에너지를 얻을 수 있는 장점이 있는 반면, 에너지 밀도가 대단히 낮은 단점으로 인하여 그 밀도를 높여 이용가능한 형태로 변환하는 것이 자연 에너지 기술 개발의 관건이라고 할 수 있다.
이러한 자연 에너지 기술 중의 하나로 지열을 열원으로 사용하여 냉난방을 수행하는 히트 펌프 시스템이 알려져 있다.
사계절의 변화가 뚜렷한 지역의 연중 대기 온도는 -20 내지 40℃까지 큰 폭으로 변화하는데 반해, 지중 온도는 연중 10 내지 20℃로 거의 일정하게 유지된다. 땅속의 흙이나 암반은 열전도도가 낮아 열이 쉽게 확산되지 않아 저장되는 성질이 있기 때문이다.
지열을 이용한 히트 펌프 시스템은 온도가 10℃ 내지 20℃의 지중의 열을 회수하거나 지중으로 열을 배출할 수 있도록 열교환기를 설치하여 냉난방 열원으로 사용한다.
따라서, 여름철에 냉방을 하는 경우 공기 열원의 온도는 30℃ 이상으로 냉방열을 배출하기 위해 많은 전력이 소모되는 반면, 지열원은 10℃ 내지 20℃로 원활하게 열을 배출하므로 높은 효율을 나타낸다. 반대로, 겨울철에 난방을 하는 경우 공기 열원은 최하 -20℃의 온도로 난방에 필요한 열을 공급하기 어려운 반면 지중열원은 10℃ 내지 20℃로 높아 안정적으로 난방열을 히트 펌프에 공급할 수 있다.
이와 같은 지열을 이용한 히트 펌프 시스템은 모든 냉난방 기술 중에서 에너지 효율이 가장 높은 것으로 알려져 있고, 에너지 자원이 부족하고 에너지 비용이 높은 상황에서 반드시 필요한 기술이라 할 수 있다.
이러한 히트 펌프 시스템은 특히 아파트와 같은 공동 주택의 공조용 냉온수 공급을 위해 적용되고 있다.
종래의 공동 주택용 히트 펌프 시스템은 지중에 매설되는 지중 열교환기와, 냉난방 및 온수급탕용 히트펌프, 냉온수 저장탱크, 온수급탕 저장탱크로 구성되어 있다. 또한, 냉온수 탱크, 급탕 탱크에는 각 공동 주택의 개별 세대에 냉온수 및 급탕 온수를 공급하는 급탕 배관이 연결된다.
그러나, 종래 공동 주택용 히트 펌프 시스템은 지열을 이용하여 적정 수준의 열을 회수하기 위해서 지중에 매설된 지중 열교환기가 대형화되어야 하기 때문에 부지의 구입, 기기의 제조 등을 위한 초기 설치비가 높은 문제점이 있다.
또한, 종래 공동 주택용 히트 펌프 시스템은 냉난방을 위한 4-파이프 배관을 설치해야 하기 때문에 이의 설치를 위한 공동 주택의 전용 면적이 축소되고, 히트 펌프 및 지중 열교환기의 대형화에 따라 설치 면적이 확대되어 공간 활용에 문제점이 있다.
또한, 종래 공동 주택용 히트 펌프 시스템은 중앙 냉난방 공급에 의해, 부분 부하시에도 대용량의 유체순환 펌프 및 히트 펌프를 모두 구동시켜야 하고, 냉온수 배관 및 탱크의 열손실이 크기 때문에 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
한편, 이러한 히트 펌프 시스템은 비단 공동 주택에 한정되지 않고 사무실이나, 공공건물과 같이 냉, 난방을 필요로 하는 다양한 장소에 해당하게 된다.
종래의 지열 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 지중 150m 정도 깊이를 천공하는 지중 열교환 파이프(11)를 감싸는 지중 열교환기(10)로부터 제1 유출배관(31)이 제1 펌프(21)를 통하여 히트펌프(20)에 연결되고, 상기 히트펌프(20)에는 제3 유입배관(36)이 연결된다.
상기 히트펌프(20)와 냉, 온수탱크(30)의 사이에는 제3 펌프(23)가 설치된 제2 유입배관(32)과 제2 유출배관(32)이 연결되고, 냉, 온수탱크(30)와 독립 히트펌프(41)가 설치된 세대(40)에는 제1 유입배관(34)이 제2 펌프(22)를 통하여 연결된 후 제3 유출배관(33)이 연결되는 것이다.
이러한 구조의 종래 지열 시스템은 난방부하와 냉방부하가 집중적으로 작용하게 되므로 지중열 교환기에서 100KW의 전력이 공급되는 경우 150미터의 깊이에서 약 10공이 필요하게 되며, 히트펌프(20)가 100KW급을 필요로 하게 되므로 계절과 계절 사이에는 사용하지 않는 불필요한 시공비는 1.2억원 정도가 소요되므로 많은 시설비와 계절과 계절 사이에 사용하지 못함으로 인한 시공비의 소모가 발생하는 등 비경제적인 결점이 발생하게 되었다.
그리고 지열 시스템은 많은 장점에도 불구하고 시장에 적용이 기대치 이하인 이유는 시스템 설치 비용이 보수적인 시스템에 비해 고가여서 투자회수 기간이 장기화 되는 단점이 있기 때문이다.
문헌 1. 특허등록번호 제1179659호(2012. 08. 29. 등록) 문헌 2. 특허등록번호 제1099636호(2011. 12. 21. 등록) 문헌 3. 특허등록번호 제1190260호(2012. 10. 05. 등록) 문헌 4. 특허등록번호 제1184699호(2012. 09. 14. 등록)
따라서 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명의 해결과제는, 지열원 히트펌프와 냉, 온수탱크의 사이에 공냉식 인버터 히트펌프로 이루어지는 지열 하이브리드 냉, 난방 시스템을 설치하여 기저부하를 지열원 히트펌프에서 지열로(40∼60%)로 커버하고 나머지를 공냉식 인버터 히트펌프를 사용하여 냉, 난방에 필요한 냉, 온수를 공급하여 지열원을 복원함으로써 피크부하에 대응하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 지열 시스템의 적용시 건축물의 부하(냉, 난방) 패턴을 예측하여 기저부하를 고효율 시스템(지열)을 적용하고 연중 극소시간을 이한 피크부하는 보수적인 시스템 또는 고효율 공냉식 인버터 히트펌프를 적용하여 실제 초기 투자비를 절감하여 시스템 전체의 경제성을 확보하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 급수온도를 감지하는 온도감지기와 공냉식 인버터 히트펌프와 연결되는 비례제어 자동밸브와 중간열 교환기를 통하여 개폐율을 조절함으로써 유량을 분배하고 열원복원 및 부하 대응이 가능하도록 제어하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 지중 열교환 파이프로 이루어지는 지중 열교환기가 제1 펌프를 통하여 제1 유출관과 제3 유입관으로 히트펌프와 연결하며, 상기 히트펌프와 냉, 온수탱크를 제3 펌프를 통하여 제2 유입배관과 제2 유입배관을 연결하고, 상기 냉, 온수탱크를 세대의 독립 히트펌프와 제2 펌프를 통하여 제1 유입배관과 제3 유출배관을 연결하여 냉, 난방하는 지열 시스템에 있어서,
상기 제1 유출배관에 온도 감지기를 설치하고 상기 냉, 온수탱크의 내부에 온도 감지기를 설치하며, 상기 냉, 온수탱크와 히트펌프 유입배관을 연결하고 밸브 연결배관을 연결하는 공냉식 인버터 히트펌프와;
상기 탱크 유출배관에 설치하며 밸브 연결배관과 지열복원 유출배관을 연결하여 개도율을 조정하는 비례제어 자동밸브와;
상기 밸브 연결배관과 연결한 지열복원 유입배관을 연결하며 제3 유입배관에 설치한 비례제어 자동밸브와;
상기 지열복원 유출배관과 지열복원 유입배관에 열원복원 및 부하대응이 가능하도록 설치하는 중간 열교환기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명은 지열원 히트펌프와 냉, 온수탱크의 사이에 공냉식 인버터 히트펌프를 이용한 지열 하이브리드 냉난방 시스템을 설치하여 기저부하를 지열(40∼60%)로 지열원 히트펌프에서 커버하고 나머지를 공냉식 인버터 히트펌프를 사용하여 냉, 난방에 필요한 냉, 온수를 공급하여 지열원을 복원하도록 설치함으로서 피크부하에 효율적으로 대응하는 것과 시공비를 크게 절약하고, 계절과 계절 사이의 효율을 크게 증가시킬 수 있도록 하는 효과를 제공하는 것이다.
본 발명은 신재생에너지 융복한 시스템을 적용하는 것이 가능하며, 지열 시스템의 초기 투자비 절감으로 인한 신재생에너지 보급을 확대하고, 지열 시스템의 투자 회수 기간을 단축함은 물론, 소부하 집적 건축물의 계절별 부하에 합리적인 운영방안을 제시하는 효과를 제공하는 것이다.
본 발명은 급수온도를 감지하는 온도감지기를 제1 유출배관과 냉, 온수탱크에 설치하고, 공냉식 인버터 히트펌프와 연결되는 2곳의 비례제어 자동밸브와 중간열 교환기를 통하여 개폐율을 조절함으로써 유량을 분배하고 열원복원 및 냉, 난방 부하에 대응하도록 운영함으로써 전체적으로 가장 요율적인 운셩을 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공하는 것이다.
도 1 은 종래 지열 시스템에 대한 설치상태도
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 설치상태도
도 3 은 지열 시스템의 난방부하와 냉방부하에 대한 사용상태 그래프
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라서 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 설치상태도이고, 도 3 은 지열 시스템의 난방부하와 냉방부하에 대한 사용상태 그래프를 나타낸 것이다.
지중 150m 정도 깊이를 천공하는 지중 열교환 파이프(11)를 감싸는 지중 열교환기(10)는 기존 지열 시스템에서 필요로 하는 용량의 40∼60%를 제공하도록 설치하며, 상기 지중 열교환기(10)로부터 제1 유출배관(31)이 제1 펌프(21)를 통하여 히트펌프(20)에 연결되고, 상기 히트펌프(20)와 지중 열교환 파이프(11)에는 한 ㅂ부분에 비례제어 자동밸브(V02)가 설치되는 제3 유입배관(36)이 연결된다.
상기 히트펌프(20)와 냉, 온수탱크(30)의 사이에는 제3 펌프(23)가 설치된 제2 유입배관(35)과 제2 유출배관(32)이 연결되고, 냉, 온수탱크(30)와 독립 히트펌프(41)가 설치된 세대(40)에는 제1 유입배관(34)이 제2 펌프(22)를 통하여 연결된 후 제3 유출배관(33)이 연결되는 것이다.
상기 지열원 히트펌프(20)와 냉, 온수탱크(30)의 사이에 제2 유출배관(32)과 제2 유입배관(35)을 각각 연결하는 것이다.
상기 제1 유출배관(31)에서 제1 펌프(21)와 지열원 히트펌프(20)의 사이에는 온도 감지기(T01)를 설치하여 냉, 난방수의 온도를 감지할 수 있도록 하고, 상기 냉, 온수탱크(30)의 내부에도 유입 및 유출되는 냉, 온수를 온도를 감지할 수 있도록 하는 온도 감지기(T02)를 설치하여 계절과 계절 사이의 피크부가가 아닐 경우 지열원을 복원하여 시스템 효율을 증가시키거나, 피크부하시 전체 냉, 난방 부하에 대응하도록 운영할 수 있게 설치하는 것이다.
상기 냉, 온수탱크(30)와 공냉식 인버터 히트펌프(100)에는 히트펌프 유입배관(110)을 연결하고, 상기 냉, 온수탱크(30)에 연결한 탱크 유출배관(120)은 비례제어 자동밸브(V01)에 연결되는 것이며, 상기 비례제어 자동밸브(V01)에는 밸브 연결배관(160)이 공냉식 인버터 히트펌프(100)와 연결되는 것이다.
상기 공냉식 인버터 히트펌프(100)에 연결된 밸브 연결배관(160)에는 지열복원 유입배관(140)이 연결되어 제3 유출배관(36)에 설치한 비례제어 자동밸브(V02)와 연결되는 것이다.
상기 비례제어 자동밸브(V01)과 온도감지기(T01)과 지열원 히트펌프(20)를 연결한 제1 유출배관(31)에 지열복원 유출배관(130)을 연결하는 것이다.
상기 지열복원 유출배관(130)과 지열복원 유출배관(140)에는 중간열 교환기(150)를 설치하여 유량을 분배하고 열원복원 및 부하 대응이 가능하도록 제어하는 것이다.
상기 지중 열교환기(10)는 수직 밀폐형, 수평 밀폐형, 에너지 파일형, 개방형, 기타 열원에 모두 적용이 가능한 것이므로 이에 대한 각 형태를 구체적으로 설명하지 않기로 한다.
이러한 구성으로 이루어지는 본 발명의 부하 대응형 하이브리드 지열 시스템은, 기존 지열 시스템에서 필요로 하는 난방과 냉방의 최대 부하치의 일부(40∼60%)를 생산하도록 설치하는 지중 열교환 파이프(11)로 이루어지는 지중 열교환기(10)를 통하여 지열을 공급하게 된다.
지중 열교환기(10)를 통하여 공급되는 난방과 냉방용 물은 제1 펌프(21)를 통하여 제1 유출관(31)에서 지열원 히트펌프(20)로 공급되고, 상기 지열원 히트펌프(20)는 난방과 냉방의 최대 부하차이의 일부(40∼60%)를 생산하도록 설치하므로 이를 제3 펌프(23)를 통하여 제2 유출배관(32)에서 냉, 온수탱크(30)로 공급한다.
상기 냉, 온수탱크(30)는 제3 유출배관(33)을 통하여 각 세대(40)의 독립 히트펌프(41)에 공급되어 냉방과 난방이 이루어지도록 하는 것이다.
상기 독립 히트펌프(41)에는 제2 펌프(22)를 통하여 제1 유입배관(34)에서 냉, 온수탱크(30)에 배출이 이루어지도록 하고, 냉, 온수탱크(30)는 제3 펌프(23)와 제2 유입배관(35)을 통하여 지열원 히트펌프(20)에 공급한 후 제3 유입배관(36)을 통하여 지중 열교환기(10)의 지중 열교환 파이프(11)로 순환되도록 하는 것이다.
그리고 제1 유출배관(31)에 설치한 온도감지기(T01)와 냉, 온수탱크(30)에 설치한 온도감지기(T02)는 냉, 온수의 온도를 항상 감지하여 도시하지 않은 컨트롤장치에 제공하게 되며, 상기 온도 감지기(T01)는 공급하는 냉, 온수의 온도를 감지하여 냉방시 일정온도 이상이 되면 공냉식 인버터 히트펌프(100)를 가동하고, 난방시 일정온도 이하가 되면 공냉식 인버터 히트펌프(100)를 가동하도록 함으로써 계절과 계절 사이의 피크부하가 아닐 경우 지열원을 복원하여 공냉식 인버터 히트펌프(100)의 가동을 최소화 함으로써 지열원을 충분하게 이용할 수 있도록 하는 것이다.
그리고 냉, 온수탱크(30)에 설치한 온도 감지기(T02)는 온도가 설정 온도에 장시간 도달하지 못하는 경우 공냉식 인버터 히트펌프(100)를 가동시켜 냉, 온수탱크(30)의 냉, 난방수가 설정 온도에 도달할 수 있도록 함으로써 피크부하시 전체 냉, 난방 부하에 대응하도록 운영할 수 있으므로 공냉식 인버터 히트펌프(100)가 계절과 계절 사이의 피크부하를 감지하여 전체 냉, 난방 부하에 효과적으로 대응하도록 하는 것이다.
아울러, 온도감지기(T01, T02)는 비례제어 자동밸브(V01, V02)를 통하여 개도율을 조정하는 것으로,
비례제어 자동밸브(V01)는 제3 유입배관(36)에 설치하여 지열복원 유입배관(140)이 연결되어 계절과 계절 사이의 피크부하시 지열을 복원할 수 있도록 개폐되며, 개도율을 조정하는 것이 가능하고,
비례제어 자동밸브(V02)는 탱크 유출배관(120)과 지열복원 유출배관(130)의 사이에 설치하고, 공냉식 인버퍼 히트펌프(100)와 밸브 연결배관(160) 및 징열부분 유입배관(140)의 흐름을 제어하며,
상기 지열복원 유출배관(130)과 지열복원 유입배관(140)에 설치한 중간열 교환기(150)를 통하여 상기 비례제어 자동밸브(V01, V02)를 항상 감시하며 필요로 하는 유량을 분배하고, 열원복원 및 부하 대응이 가능하도록 하는 것이다.
특히, 비례제어 자동밸브(V01, V02)는 지중 열교환기(10)와 지열원 히트펌프(20)의 가동에 의한 부하대응을 다양하게 수행함으로써 피크부하에 대한 시스템의 효율을 증가시키는 것이다.
따라서, 아래의 [표 1]과 같이, 지중 열교환기(10)와 지열원 히트펌프(20)는 기존 지열교환기(10)가 100kw의 냉, 난방 부하를 대응하도록 설치하는 경우, 지중 열교환기(100)와 지열원 히트펌프(20)가 60kw의 냉, 난방 부하를 대응하도록 설치하고, 나머지 40kw의 부하 대응형 공냉식 인버터 히트펌프(100)를 설치함으로써 피크부하가 발생하는 경우 공냉식 인버터 히트펌프(100)가 가동하여 중간 열교환기(150)를 통하여 제1 유출배관(31)에 100kw에 충족하는 냉, 온수를 공급하게 되며, 지열복원 유입배관(120)에 제3 유입배관(36)을 연결하여 냉, 온수가 순환되도록하고, 비례제어 자동밸브(V01, V02)를 통한 개도율을 조절함으로써 건축물의 부하패턴에 적합한 기저부하 만큼을 하이브리드 시스템으로 지원하는 것이다.
기존 지열시스템과 본 발명의 시스템 및 시공비 비교표
기존 지열시스템 본 발명
시스템 100kw급 히트펌프
100kw급 지중 열교환기
(150m 약 10공)		 60kw급 히트펌프
60kw급 지중 열교환기(150m 약 6공)
40kw급 공냉식 인버허 히트펌프
시공비 1.2억 0.9억
상기 지원 방식은 지중 열교환기(10)와 지열원 히트펌프(20) 및 냉, 온수탱크(30)와 공냉식 인버퍼 히트펌프(100)의 상대적 비율(40∼60%)에서 상호 100%가 되도록 다양한 복원시스템을 적용할 수 있는 것이다.
상기 상대적 이율은 본 발명의 설명을 돕기 위하여 수치를 상태적으로 표시한 것에 불과하며, 필요에 따라서 더 다양한 상대적 비율(20∼80%)에서 적용이 가능한 것임을 밝혀둔다.
이러한 본 발명은 공냉식 인버터 히트펌프(100)를 사용하여 40%의 기저부하를 지원함으로써 시공비가 25% 정도의 시공비를 절약할 수 있는 효과를 제공하는 것이다
본 발명은 건축물의 부차 패턴을 예측하여 기저부하를 고효율 시스템을 적용하고, 연중 극소시간을 위한 피크부하는 보수적인 시스템 또는 고효율 공냉식 인버터 히트펌프와 중간 열교환기를 적용하여 비례제어 자동밸브를 설치함으로써 유량을 분배하고 동시에 열원복원 및 부하 대응이 가능하도록 하는 매우 유용한 발명을 제공하는 것이다.
10 : 지중 열교환기 11 : 지중 열교환 파이프
20 : 지열원 히트펌프 21 : 제1 펌프
22 : 제2 펌프 23 : 제3 펌프
30 : 냉, 온수탱크 31 : 제1 유출배관
32 : 제2 유출배관 33 : 제3 유출배관
34 : 제1 유입배관 35 : 제2 유입배관
36 : 제3 유입배관 40 : 세대
41 : 독립 히트펌프 100 : 공냉식 인버터 히트펌프
110 : 히트펌프 유입배관 120 : 탱크 유출배관
130 : 지열복원 유출배관 140 : 지열복원 유입배관
150 : 중간 열교환기 T01, T02 : 온도 감지기
V01, V02 : 비례제어 자동밸브

Claims (4)

  1. 지중 열교환 파이프(11)로 이루어지는 지중 열교환기(10)가 제1 펌프(21)를 통하여 제1 유출관(31)과 제3 유입관(36)으로 히트펌프(20)와 연결하며, 상기 히트펌프(20)와 냉, 온수탱크(30)를 제3 펌프(23)를 통하여 제2 유입배관(35)과 제2 유입배관(32)을 연결하고, 상기 냉, 온수탱크(30)를 세대(40)의 독립 히트펌프(41)와 제2 펌프(22)를 통하여 제1 유입배관(34)과 제3 유출배관(33)을 연결하여 냉, 난방하는 지열 시스템에 있어서,
    상기 제1 유출배관(31)에 온도 감지기(T01)를 설치하고 상기 냉, 온수탱크(30)의 내부에 온도 감지기(T02)를 설치하며, 상기 냉, 온수탱크(30)와 히트펌프 유입배관(110)을 연결하고 밸브 연결배관(160)을 연결하는 공냉식 인버터 히트펌프(100)와;
    상기 탱크 유출배관(120)에 설치하며 밸브 연결배관(160)과 지열복원 유출배관(130)을 연결하여 개도율을 조정하는 비례제어 자동밸브(V01)와;
    상기 밸브 연결배관(160)과 연결한 지열복원 유입배관(140)을 연결하며 제3 유입배관(36)에 설치한 비례제어 자동밸브(V02)와;
    상기 지열복원 유출배관(130)과 지열복원 유입배관(140)에 열원복원 및 부하대응이 가능하도록 설치하는 중간 열교환기(150)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중간열 교환을 통한 부하 대응형 하이브리드 지열 시스템
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 비례제어 자동밸브(V01)는 밸브 연결배관(160)에 연결되며 중간 열교환기(150)를 통과하여 연결되는 지열복원 유입배관(140)과, 상기 비례제어 자동밸브(V02)와 연결되며 중간 열교환기(150)를 통과하여 온도감지기(T01)와 지열원 히트펌프(20)를 연결하는 제1 유출배관(31)에 연결되어 피크부하시 냉, 난방 부하에 대응하고 유량을 분배하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 중간열 교환을 통한 부하 대응형 하이브리드 지열 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 비례제어 자동밸브(V02)는 탱크 유출배관(120)과 지열복원 유출배관(130)을 연결하며, 공냉식 인버터 히트펌프(20)와 밸브 연결배관(160)으로 연결되어 피크부하시 냉, 난방 부하에 대응하고 유량을 분배하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 중간열 교환을 통한 부하 대응형 하이브리드 지열 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 중간 열교환기(150)는 지열복원 유출배관(130)과 지열복원 유입배관(140)이 연결되며 제1 유출배관(31)에 설치한 온도 감지기(T01)와, 상기 냉, 온수탱크(30)의 내부에 설치한 온도 감지기(T02)로 유량 온도를 감지하여 비례제어 자동밸브(V01, V02)에서 개도율을 조정함으로써 유량을 분배하고 계절과 계절 사이의 피크부하에 따른 열원을 복원하며 부하에 대응하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 중간열 교환을 통한 부하 대응형 하이브리드 지열 시스템.
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