KR101548009B1 - Subterranean heat-pump system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 4방밸브에 의한 냉매의 순환을 이용하지 않고 지중 열교환기와 부하측 열교환기의 순환수를 순환시켜 냉방과 난방 모두를 함으로써 히트펌프의 고압측 열교환기와 고압가스배관사이클은 고압측으로만 사용되어지도록 하고 저압측 열교환기와 저압가스배관사이클은 저압측으로만 사용되어질 수 있도록 하여 장치구성에 따른 고비용을 해소하고, 순환수의 유로를 수밀하게 조성하여 지중 열교환기측의 순환수와 부하측 열교환기의 순환수가 서로 혼합되지 않도록 함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템은, 지열을 회수하는 지중 열교환기(10)와; 냉방과 난방을 수행하는 부하측 열교환기(20)와; 상기 지중 열교환기를 통해 직접 또는 간접적으로 회수한 지열을 열교환에 의해 상기 부하측 열교환기에 공급하는 열공급수단을 포함하고, 상기 열공급수단은, 고온의 열을 공급하는 고압측 열교환기, 저온의 열을 공급하는 저압측 열교환기, 상기 부하측 열교환기를 상기 고압측 열교환기 또는 상기 저압측 열교환기에 연결하는 한편, 상기 지중 열교환기를 상기 부하측 열교환기와 반대로 상기 저압측 열교환기 또는 고압측 열교환기에 연결하여 상기 부하측 열교환기에 상기 고압측 열교환기의 고열 또는 상기 저압측 열교환기의 저열을 공급함으로써 난방과 냉방을 제어하는 제어수단을 포함하고, 상기 제어수단은, 상기 고압측 열교환기와 상기 부하측 열교환기를 연결하여 고압측 열매체의 열을 상기 부하측 열교환기에 공급 및 상기 고압측 열교환기에 환수하는 부하측 관로, 상기 저압측 열교환기와 상기 지중 열교환기를 연결하여 지열을 상기 저압측 열교환기에 공급 및 상기 지중 열교환기에 환수하는 지중측 관로, 양측이 상기 부하측 열교환기에 연결되는 상기 부하측 관로와 상기 지중 열교환기에 연결되는 지중측 관로에 연결되어 상기 부하측 열교환기를 상기 고압측 열교환기 또는 저압측 열교환기와 연결하는 다수의 연결관로, 상기 부하측 관로와 지중측 관로 및 연결관로를 난방과 냉방에 의해 개폐하는 밸브수단을 포함하여 4방 밸브없이 열매체의 순환을 통해 부하측에 고온의 열매체와 저온의 열매체 중 하나 이상을 부하측에 공급하는 연결관로를 포함하는 것을 특징으로 한다.[0001] The present invention relates to a geothermal heat pump system by circulating water, and it circulates the circulating water of an underground heat exchanger and a load side heat exchanger without using circulation of refrigerant by a four-way valve, Side heat exchanger and the high-pressure gas piping cycle can be used only on the high-pressure side, and the low-pressure side heat exchanger and the low-pressure gas piping cycle can be used only on the low-pressure side, thereby eliminating the high cost according to the apparatus configuration, It is intended to prevent the circulating water of the underground heat exchanger from being mixed with the circulating water of the load side heat exchanger.
The geothermal heat pump system according to the present invention includes a geothermal heat exchanger (10) for recovering geothermal heat; A load side heat exchanger (20) for performing cooling and heating; And a heat supply means for supplying geothermal heat recovered directly or indirectly through the underground heat exchanger to the load side heat exchanger by heat exchange, wherein the heat supply means comprises a high pressure side heat exchanger for supplying high temperature heat, Pressure side heat exchanger and the high-pressure side heat exchanger, the low-pressure side heat exchanger and the load side heat exchanger are connected to the high-pressure side heat exchanger or the low-pressure side heat exchanger while the underground heat exchanger is connected to the low- Pressure side heat exchanger; and control means for controlling heating and cooling by supplying high-temperature heat of the high-pressure side heat exchanger or low-temperature side of the low-pressure side heat exchanger, wherein the control means connects the high-pressure side heat exchanger and the load side heat- Side heat exchanger and the high-pressure-side heat transfer bridge Side heat exchanger and the underground heat exchanger to supply the geothermal heat to the low-pressure side heat exchanger and to return the geothermal heat to the underground heat exchanger, the load side channel to which both sides are connected to the load side heat exchanger, Side heat exchanger and a low-pressure side heat exchanger, and a plurality of connecting conduits connected to an in-ground side conduit connected to the heat exchanger for connecting the load side heat exchanger to the high-pressure side heat exchanger or the low-pressure side heat exchanger, valves for opening and closing the load side conduit, And a connection pipe for supplying at least one of a high-temperature heating medium and a low-temperature heating medium to the load side through the circulation of the heating medium without a four-way valve.
Description
본 발명은 지열 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 히트펌프의 4방밸브를 사용하지 않아 고압측과 저압측 각각의 기준에 맞는 설비를 구성할 수 있는 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a geothermal heat pump system, and more particularly, to a geothermal heat pump system capable of constituting a facility meeting the standards of both the high pressure side and the low pressure side without using a four- .
그리고, 본 발명은 대용량의 적용이 용이한 수축열조를 구성한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a geothermal heat pump system by circulation water conversion that constitutes a water storage heat storage tank which is easy to apply in large capacity.
또한 본 발명은 구동엔진, 흡수식 냉동기, 보일러의 열원을 활용하는 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
The present invention also relates to a geothermal heat pump system by circulating water using a heat source of a drive engine, an absorption refrigerator, and a boiler.
지열이란 지하수를 굴착하여 형성된 지열 굴착공 내부에서 양수되는 지하수가 갖고 있는 고유 열과 지중의 열을 통칭하는 것으로서 일반적으로 지표하부를 100미터이상 500미터 내외의 깊은 깊이로 굴착한 후 이곳에 열교환을 위한 관을 묻거나 일반 지하수를 사용하여 지하수 심정시설과 동일하게 심정 수중모터펌프와 양수파이프를 설치하여 지하수를 양수한 후 지하수가 갖고 있는 열을 지상에 설치한 2차 열교환기나 히트펌프를 사용하여 열을 이용한 후 열교환된 순환 지하수를 환수관을 이용하여 다시금 지열 굴착공 내부에 환수시키는 열교환시스템을 구성하여 사용하고 있다.Geothermal is a term referring to the natural heat and the heat of the ground, which is pumped from the geothermal drilling hole formed by excavating the ground water. Generally, the ground surface is excavated at a deep depth of about 100 meters to 500 meters, The groundwater is pumped by installing a motorized pump and a water pipe in the same way as a groundwater treatment facility by using a pipe or general ground water and then using a secondary heat exchanger or a heat pump installed on the ground to heat the ground water. And the heat exchanged circulating groundwater is returned to the inside of the geothermal drilling hole by using the water return pipe.
지중 온도는 사계절 변함없이 17도씨 내지 18도씨의 온도를 연중 유지하며, 이 온도를 갖고 있는 지하수를 양수하여 지열 열교환기장치를 거치게 하여 전열된 열을 이용하는 경우 지하수 심정 펌프의 양수량이 시간당 1000리터에 이르고 온도차가 4도씨인 경우 시간당 4000킬로칼로리에 이르는 열량 확보가 가능하고 이렇게 열교환되어 상승되거나 혹 낮아진 순환 지하수의 온도는 환수관을 통해 지열 굴착공 내부로 유입되어 지중의 열에 의해 다시금 열교환되어 순환 지하수의 온도는 낮아지거나 혹 다시금 높아진 상태를 유지하게 되면서 이러한 사이클이 지속적으로 사용가능한 상태를 유지할 수 있게 된다.The ground temperature keeps the temperature of 17 degrees Celsius to 18 degrees Celsius throughout the year without any change of the seasons. When the grounded water having the above temperature is pumped and the heat is transferred through the geothermal heat exchanger device, Liter and the temperature difference is 4 degrees, 4000 kilocalories per hour of heat can be secured. The temperature of the circulating groundwater that has been exchanged by the heat exchange is lowered into the geothermal excavation hole through the water return pipe, As the temperature of the circulating groundwater is lowered or higher again, the cycle can be kept usable continuously.
이러한 이유로 인해 냉난방 부하를 갖는 신축 건축물에 대한 지열 에너지의 적용은 급속히 확대되어 가고 있는 추세이며 종래 소규모 건축물이거나 대형 건축물이라 할지라도 부하율을 낮게 산정하여 지열 에너지의 핵심 구성요소인 히트펌프의 용량을 작게 시설하여 왔다.For this reason, the application of geothermal energy to newly constructed buildings with cooling and heating loads is rapidly expanding. Even in the case of small buildings or large buildings, it is estimated that the load factor is low and the capacity of the heat pump, which is a core component of geothermal energy, Has been installed.
이러한 변화가 최근 지열 에너지의 효율성이 높게 평가되는 가운데 그 시설규모가 대형화되어지고 있으며 이에 따라 히트펌프의 용량 또한 대형화추세에 진입하고 있다.These changes are becoming more and more important as the efficiency of geothermal energy is highly evaluated, and the capacity of heat pumps is also getting larger.
한편, 히트펌프는 4방 밸브를 통해 냉매의 흐름방향을 전환함으로써 냉방과 난방이 가능하도록 구성된다. 즉, 압축기(컴프레서)에 의해 압축된 냉매는 4방 밸브를 통해 지열 열교환기와 연결된 제1열교환기 또는 부하측 열교환기에 연결된 제2열교환기에 선택적으로 공급되어 부하측 열교환기를 증발기 또는 응축기로 작용토록 함으로써 냉수와 온수를 생산하여 냉방과 난방이 가능하도록 구성된 것이다.On the other hand, the heat pump is configured to enable cooling and heating by switching the flow direction of the refrigerant through a four-way valve. That is, the refrigerant compressed by the compressor (compressor) is selectively supplied to the first heat exchanger connected to the geothermal heat exchanger or the second heat exchanger connected to the load side heat exchanger through the four-way valve so that the load side heat exchanger functions as the evaporator or the condenser, It is constructed to enable the cooling and heating by producing hot water.
결국 히트펌프의 제1,2열교환기는 고압측과 저압측 중에서 어느 하나의 열교환기로만 사용되는 것이 아니라 냉방과 난방에 따라 고압측과 저압측으로 전환되어 사용됨으로써 고압측과 저압측의 기능을 갖도록 구성되어야 한다.As a result, the first and second heat exchangers of the heat pump are not only used as either heat exchangers of the high pressure side or the low pressure side, but are configured to have functions of the high pressure side and the low pressure side by being switched to the high pressure side and the low pressure side in accordance with cooling and heating, .
따라서, 히트펌프의 열교환기는 고압측의 최고 내압시험에 적합하게 설치되어야 하며 이러한 과정에서 열교환기 등 모든 자재의 시설비용은 고가화 될 수밖에 없다.Therefore, the heat exchanger of the heat pump should be installed in a manner suitable for the maximum pressure resistance test on the high pressure side, and the facility cost of all the materials such as the heat exchanger is inevitably increased.
더욱이 이러한 4방 밸브의 필수 구성으로 인해 히트펌프의 내부 배관구성과 자동제어구성은 복잡한 조합이 이루어지게 되고 지열 히트펌프의 고장요소 중 가장 많은 비율을 차지하게 되는 것 또한 4방 밸브와 연관된 것으로 나타나고 있다.Furthermore, due to the essential configuration of these four-way valves, the internal piping configuration and automatic control configuration of the heat pump are complicatedly combined and the largest proportion of the fault elements of the geothermal heat pump are also associated with the four- have.
4방 밸브의 설치구경과 구성의 한계로 인해 히트펌프의 용량 또한 대형화에 한계요인으로 작용하고 있다.The capacity of the heat pump is also a limiting factor in the large size due to the installation diameter and configuration limit of the four-way valve.
또한 히트펌프의 이러한 구성으로 인해 제한된 기계실 배관이 이루어지게 되고 이로 인해 결과적으로 오랜 세월동안 일반 기술화되다 시피하고 보급이 폭넓게 이루어져 있어 유지관리가 편리하고 시설비용이나 운영비용이 저렴한 기존 냉동 쿨링유니트나 칠링 유니트를 지열 히트펌프로 사용되지 못하게 한 장애요인이 되어 왔다.In addition, due to this configuration of the heat pump, a limited number of machine room pipelines are installed. As a result, the result is a generalized technology for a long period of time and a wide range of supply, so that an existing refrigeration cooling unit It has become a hindrance to prevent chilling units from being used as geothermal heat pumps.
또한 대규모 건축물에 대하여 대용량 히트펌프의 설치가 한계가 있게 되어 소용량 히트펌프를 다량으로 분배하여 설치하게 됨으로써 과도한 기계실 면적과 공간을 사용하게 되어 배관 구성의 복잡성을 유발하고 건축비 상승의 오인이 될 수 있다. Also, since a large-scale heat pump can not be installed for a large-scale building, a large-capacity heat pump is installed in a large amount, resulting in the use of excessive machine room area and space. .
따라서 기존의 일반화된 기술로 제작 운용되는 냉동 쿨링유니트나 칠링 유니트를 이용한 지열시스템의 기술 개발 필요성이 높았다.
Therefore, it is necessary to develop the technology of the geothermal system using the refrigeration cooling unit or chilling unit which is manufactured and operated with the generalized technology.
하기의 특허문헌1은 고압측과 저압측을 순환하는 물 배관이 공유하면서 3방 밸브로 연결되어, 4방 밸브를 사용하지 않는 이점은 있지만, 3방 밸브의 구조상 폐쇄 상태가 수밀하게 이루어지지 않아 고압측을 통과한 물과 저압측을 통과한 물이 혼합되고, 결과적으로 히트펌프의 효율이 떨어지는 문제점이 있으며, 즉 이론적으로는 가능하지만 현실적이지 못한 문제점이 있다.The following
그리고, 지열 시스템은 다수의 지열공을 통해 다수의 지중 열교환기를 설치하고 또한 다수의 부하에 적용되는데, 특허문헌1은 다수의 지중 열교환기와 다수의 부하에 사용할 수 없는 문제점이 있다.In addition, the geothermal system has a plurality of geothermal heat exchangers installed through a plurality of geothermal systems and is also applied to a plurality of loads. However,
한편, 대용량의 지열 시스템을 운영하는 과정에서 최대 냉난방 부하량을 기준으로 히트펌프의 용량을 선정하게 되면 과도하게 장비 용량이 비대해짐에 따라 경제적이지 못한 상황이 되어 히트펌프의 운전 시간을 늘리거나 심야 전력을 이용한 가동을 통해 축열된 열량을 수축열조에 저장하여 두었다가 최대 냉난방 시간대에 활용하는 사례가 있다. 이러한 경우에는 특히 대용량 히트펌프의 운영이 필요함에도 히트펌프의 제작 용량의 한계로 인해 상용화 되지 못하는 어려움이 있었다.Meanwhile, when the capacity of the heat pump is selected based on the maximum cooling / heating load in the process of operating a large-capacity geothermal system, since the equipment capacity becomes excessively large, it becomes not economical and the operation time of the heat pump is increased, The heat stored in the heat storage tank is stored in the heat storage tank, and the heat storage is used for the maximum heating and cooling time. In this case, there is a need to operate a large-capacity heat pump, but it has been difficult to commercialize the heat pump due to the limitation of the production capacity of the heat pump.
또한 히트펌프 구동엔진의 배열을 이용하거나 지열과 열병합발전을 병행하여 이용하는 냉난방 시설의 경우 생산된 열량을 수축열조에 일시 저장한 후 최대 냉난방 부하시 활용할 수 있는 배관시스템의 구성이 필요하였다.
Also, in the case of the cooling / heating system using the arrangement of the heat pump drive engine or using the geothermal heat and the cogeneration together, it is necessary to construct a piping system for temporarily storing the generated heat in the heat storage tank and utilizing it for the maximum cooling / heating load.
본 발명은 전술한 바와 같은 필요성과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 4방밸브에 의한 냉매의 순환을 이용하지 않고 지중 열교환기와 부하측 열교환기의 순환수를 순환시켜 냉방과 난방 모두를 함으로써 히트펌프의 고압측 열교환기와 고압가스배관사이클은 고압측으로만 사용되어지도록 하고 저압측 열교환기와 저압가스배관사이클은 저압측으로만 사용되어질 수 있도록 하여 장치구성에 따른 고비용을 해소하고, 순환수의 유로를 수밀하게 조성하여 지중 열교환기측의 순환수와 부하측 열교환기의 순환수가 서로 혼합되지 않도록 한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템을 제공하려는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned needs and problems, and it is an object of the present invention to provide an air conditioner that circulates circulating water in an underground heat exchanger and a load side heat exchanger without circulating refrigerant by a four- Side heat exchanger and the high-pressure gas piping cycle can be used only on the high-pressure side, and the low-pressure side heat exchanger and the low-pressure gas piping cycle can be used only on the low-pressure side, thereby eliminating the high cost according to the apparatus configuration, There is provided a geothermal heat pump system in which circulation water of a geothermal heat exchanger and circulation water of a load side heat exchanger are not mixed with each other.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 지열 기계설비의 용량을 적용 건축물의 대형화에 맞춰 용이하게 활용될 수 있고, 기존 건축물에 이미 설치 운용중인 워터칠링유니트를 이용하여 지열 굴착공을 추가적으로 구성하여 지열 지중열교환기를 구성함으로써 용이하게 지열 시스템을 구축하려는데 있다.Another object of the present invention is to provide a geothermal excavator using a water chilling unit which is already installed in an existing building, And to construct a geothermal system easily.
또한, 수축열조를 별도 구성하여 지열 히트펌프 측 열교환기에서 열교환된 순환수를 수축열조에 저장하여 활용할 수 있도록 한 것이다. In addition, the water heat storage tank is separately constructed, and circulated water heat-exchanged in the geothermal heat pump side heat exchanger can be stored and utilized in the water heat storage tank.
또한 히트펌프 구동엔진의 배열을 열교환하여 수축열조에 저장하게 하거나 지열과 열병합발전을 병용하게 되는 경우 발전기 구동엔진으로부터 발생된 배열을 수축열조에 저장하여 냉난방이나 급탕 부하에 활용할 수 있도록 하기 위한 배관시스템을 구축하는데 목적이 있다.
In addition, a piping system for storing the arrangement of the heat pump driving engine in the water heat storage tank and storing the arrangement in the water heat storage tank or storing the arrangement generated from the generator driving engine in the water storage heat storage tank for use in cooling / And to establish the
본 발명에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템은, 지열을 회수하는 지중 열교환기와; 냉방과 난방을 수행하는 부하측 열교환기와; 상기 지중 열교환기를 통해 직접 또는 간접적으로 회수한 지열을 열교환에 의해 상기 부하측 열교환기에 공급하는 열공급수단을 포함하고, 상기 열공급수단은, 고온의 열을 공급하는 고압측 열교환기, 저온의 열을 공급하는 저압측 열교환기, 상기 부하측 열교환기를 상기 고압측 열교환기 또는 상기 저압측 열교환기에 연결하는 한편, 상기 지중 열교환기를 상기 부하측 열교환기와 반대로 상기 저압측 열교환기 또는 고압측 열교환기에 연결하여 상기 부하측 열교환기에 상기 고압측 열교환기의 고열 또는 상기 저압측 열교환기의 저열을 공급함으로써 난방과 냉방을 제어하는 제어수단을 포함하고, 상기 제어수단은, 상기 고압측 열교환기와 상기 부하측 열교환기를 연결하여 고압측 열매체의 열을 상기 부하측 열교환기에 공급 및 상기 고압측 열교환기에 환수하는 부하측 관로, 상기 저압측 열교환기와 상기 지중 열교환기를 연결하여 지열을 상기 저압측 열교환기에 공급 및 상기 지중 열교환기에 환수하는 지중측 관로, 양측이 상기 부하측 열교환기에 연결되는 상기 부하측 관로와 상기 지중 열교환기에 연결되는 지중측 관로에 연결되어 상기 부하측 열교환기를 상기 고압측 열교환기 또는 저압측 열교환기와 연결하는 다수의 연결관로, 상기 부하측 관로와 지중측 관로 및 연결관로를 난방과 냉방에 의해 개폐하는 밸브수단을 포함하여 4방 밸브없이 열매체의 순환을 통해 부하측에 고온의 열매체와 저온의 열매체 중 하나 이상을 부하측에 공급하는 연결관로를 포함하는 것을 특징으로 한다.The geothermal heat pump system according to the present invention is characterized by comprising an underground heat exchanger for recovering geothermal heat; A load side heat exchanger for performing cooling and heating; And a heat supply means for supplying geothermal heat recovered directly or indirectly through the underground heat exchanger to the load side heat exchanger by heat exchange, wherein the heat supply means comprises a high pressure side heat exchanger for supplying high temperature heat, Pressure side heat exchanger and the high-pressure side heat exchanger, the low-pressure side heat exchanger and the load side heat exchanger are connected to the high-pressure side heat exchanger or the low-pressure side heat exchanger while the underground heat exchanger is connected to the low- Pressure side heat exchanger; and control means for controlling heating and cooling by supplying high-temperature heat of the high-pressure side heat exchanger or low-temperature side of the low-pressure side heat exchanger, wherein the control means connects the high-pressure side heat exchanger and the load side heat- Side heat exchanger and the high-pressure-side heat transfer bridge Side heat exchanger and the underground heat exchanger to supply the geothermal heat to the low-pressure side heat exchanger and to return the geothermal heat to the underground heat exchanger, the load side channel to which both sides are connected to the load side heat exchanger, Side heat exchanger and a low-pressure side heat exchanger, and a plurality of connecting conduits connected to an in-ground side conduit connected to the heat exchanger for connecting the load side heat exchanger to the high-pressure side heat exchanger or the low-pressure side heat exchanger, valves for opening and closing the load side conduit, And a connection pipe for supplying at least one of a high-temperature heating medium and a low-temperature heating medium to the load side through the circulation of the heating medium without a four-way valve.
본 발명은 열교환된 순환수가 부하측에 공급할 수 있도록 별도의 수축열조를 구성하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that a separate water storage tank is provided so that heat-exchanged circulating water can be supplied to the load side.
또한, 구동엔진의 배열을 이용할 수 있도록 배열 열교환기를 통과한 환수관을 수축열조에 연결하여 구성한 것을 특징으로 한다.
Further, the present invention is characterized in that a water return pipe that has passed through the arrangement heat exchanger is connected to the water heat storage tank so that the arrangement of the drive engine can be used.
본 발명에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 의하면, 히트펌프에서 4방밸브를 제외할 수 있어 지열 히트펌프의 고장율을 획기적으로 줄일 수 있어 사용편리성과 경제성을 가질 수 있고, 지열측과 부하측의 열교환을 위한 열매체가 서로 혼합되지 않도록 수밀한 배관과 밸브계통의 구성을 통해 냉난방 모드의 오동작을 방지할 수 있다.According to the geothermal heat pump system according to the present invention, since the four-way valve can be eliminated from the heat pump, the failure rate of the geothermal heat pump can be remarkably reduced, It is possible to prevent the malfunction of the cooling / heating mode through the construction of the watertight piping and the valve system so that the heating medium for heat exchange on the load side is not mixed with each other.
그리고 기존에 널리 사용하고 있는 일반 냉동쿨링유니트나 워터칠링유니트를 지열 히트펌프로 사용될 수 있게 되어 저렴한 지열시스템의 구축이 가능하고, 또한, 대용량 냉난방 부하를 갖는 대형 건축물에 지열 적용 부하율을 확대 적용할 수 있다.In addition, it is possible to construct an inexpensive geothermal system by using a conventional freezing cooling unit or a water chilling unit which is widely used as a geothermal heat pump, and also to apply the geothermal load factor to a large building having a large capacity heating and cooling load .
또한, 히트펌프의 고압측과 저압측을 구분하여 항시 해당 압력조건에서 운전할 수 있어 유지관리가 용이하고 경제적인 시설구성이 가능하다.In addition, the high-pressure side and the low-pressure side of the heat pump can be distinguished from each other, so that they can be operated under the corresponding pressure conditions at all times.
다수의 지중열교환기와 다수의 히트펌프로 구성된 지열 히트펌프 시스템에서 기계실 각 장치에 연결되는 배관을 단순화시켜 배관설비에 따른 공사비의 절감과 함께 히트펌프의 대형화를 도모할 수 있어 종래 한정된 기계실 면적에 소용량의 히트펌프를 대량으로 설치함으로써 발생되는 공간의 복잡성과 유지관리의 불편을 해소할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다.It is possible to simplify the piping connected to each machine room in the geothermal heat pump system composed of a plurality of ground heat exchangers and a plurality of heat pumps to reduce the construction cost due to the piping equipment and to enlarge the heat pump, It is possible to obtain an effect that the inconvenience of the space complexity and the maintenance caused by installing the heat pumps of a large quantity can be solved.
또한, 열교환된 순환수가 수축열조에 저장될 수 있도록 함으로써 최대 냉난방부하시 대응이 용히하게 될 뿐 아니라 구동엔진이나 열병합발전 구동엔진의 배열을 수축열조에 함께 저장하여 이용할 수 있어 열효율을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.
In addition, since the heat-exchanged circulating water can be stored in the water storage tank, not only the response in the case of maximum cooling and heating load becomes available, but also the arrangement of the driving engine and the cogeneration engine can be stored together in the water storage tank, It is effective.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템의 예시도로서, 수직 밀폐형 지중 열교환기가 적용된 예시도.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템의 예시도로서, 개방형 지중 열교환기가 적용된 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 적용된 열공급수단의 구성도.
도 4a는 본 발명의 실시예 1에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 의한 난방시의 계통도.
도 4b는 본 발명의 실시예 1에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 의한 냉방시의 계통도.
도 5a 내지 도 5c는 각각 본 발명의 실시예 2에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템으로서 써클형 배관시스템을 보인 도면.
는 본 발명의 실시예 2에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템이 써클형으로 구성된 배관도.
도 6과 도 7은 각각 본 발명의 실시예 3에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템의 다른 예시도로서,
도 6은 냉방시이며,
도 7은 난방시이다.
도 8과 도 9는 각각 본 발명의 실시예 4에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 수축열조가 적용된 예시도로서,
도 8은 냉수 생산시이며,
도 9는 온수 생산시이다.
도 10은 본 발명의 실시예 4에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 적용된 수축열조의 구성을 보인 예시도.
도 11은 본 발명의 실시예 4에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 적용된 수축열조에 도류벽이 형성된 예시도.
도 12는 본 발명의 실시예 4에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 2개의 수축열조가 구성된 예시도.
도 13은 본 발명의 실시예 5에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템이 구동엔진 등의 폐열을 이용하는 예시도.
도 14는 본 발명의 실시예 5에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 급탕조가 함께 구성된 예시도.
도 15a는 본 발명의 실시예 5에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 흡수식 냉동기와 보일러가 적용된 예시도.
도 15b는 본 발명의 실시예 5에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 써클형 배관과 구동엔진 및 배기가스의 열을 이용하는 구성이 적용된 도면.
도 16a와 도 16b는 본 발명의 실시예 6에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 지열측 열교환기와 수축열조가 적용된 난방시와 지열 자연 냉방시 도면.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 실시예 7에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 수축열조로서 냉수조와 온수조가 구성된 도면.
도 18은 본 발명에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템에 차단밸브가 적용된 배관도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an exemplary view of a geothermal heat pump system according to a first embodiment of the present invention, in which a circulating water is switched. FIG.
FIG. 2 is an exemplary view of a geothermal heat pump system according to the first embodiment of the present invention, in which the circulating water is converted, and an open type geothermal heat exchanger is applied. FIG.
3 is a configuration diagram of a heat supply unit applied to the geothermal heat pump system by switching the circulation water according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4A is a flowchart of a heating operation by a geothermal heat pump system by switching the circulation water according to the first embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 4B is a flowchart of a cooling operation by the geothermal heat pump system by switching the circulation water according to the first embodiment of the present invention. FIG.
5A to 5C are diagrams showing a circular pipe system as a geothermal heat pump system according to a second embodiment of the present invention by switching the circulation water.
Is a pipe diagram in which the geothermal heat pump system according to the second embodiment of the present invention is constituted by a circulation type.
FIG. 6 and FIG. 7 are diagrams illustrating another embodiment of the geothermal heat pump system according to the third embodiment of the present invention,
FIG. 6 is a time chart for cooling,
Fig. 7 shows the heating time.
8 and 9 are diagrams showing examples in which a water storage tank is applied to a geothermal heat pump system according to the fourth embodiment of the present invention,
Fig. 8 is a view showing a case where cold water is produced,
Fig. 9 shows the hot water production.
FIG. 10 is a view showing a configuration of a water heat storage tank applied to a geothermal heat pump system by circulating water conversion according to
11 is a view showing an example in which a cooling wall is formed in a water storage tank applied to a geothermal heat pump system according to a fourth embodiment of the present invention.
12 is an exemplary view in which two water heat storage tanks are provided in the geothermal heat pump system according to the fourth embodiment of the present invention.
Fig. 13 is an exemplary view in which the geothermal heat pump system by circulating water conversion according to the fifth embodiment of the present invention uses waste heat of a drive engine or the like. Fig.
Fig. 14 is an exemplary view showing a geothermal heat pump system according to a fifth embodiment of the present invention in which a circulation water is switched to a hot water tank; Fig.
15A is an exemplary view of an absorption refrigerator and a boiler applied to a geothermal heat pump system according to a fifth embodiment of the present invention.
Fig. 15B is a diagram to which a configuration using a circulating pipe, a driving engine, and exhaust gas heat is applied to a geothermal heat pump system by circulating water according to a fifth embodiment of the present invention. Fig.
16A and 16B are diagrams showing heating and geothermal natural cooling in which a geothermal heat pump and a water storage heat exchanger are applied to a geothermal heat pump system according to a sixth embodiment of the present invention.
17A to 17C are views showing a cold water tank and a hot water tank as water storage heat tanks in a geothermal heat pump system according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a piping diagram in which a shutoff valve is applied to a geothermal heat pump system by switching the circulation water according to the present invention. FIG.
<실시예 1>≪ Example 1 >
도 1과 도 2에서 보이는 것처럼, 본 실시예에 따른 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템은, 지열을 회수하는 지중 열교환기(10)와; 냉방과 난방을 수행하는 부하측 열교환기(20)와; 지중 열교환기(10)와 열교환한 열을 부하측 열교환기(20)에 공급하거나 상기 지중 열교환기(10)의 열을 부하측 열교환기(20)에 공급하는 열공급수단으로 구성된다.As shown in FIGS. 1 and 2, the geothermal heat pump system according to the present embodiment includes a
지중 열교환기(10)는 도 1의 수직 밀폐형, 도 2의 개방형 모두 가능하다. 한편, 도 2의 개방형의 경우 지중 열교환기(10)와 상기 열공급수단의 히트펌프(30)를 간접적으로 열교환하도록 하는 별도의 지열 열교환기(10-3)가 적용될 수 있다. 물론, 도면에 도시되지는 않았지만 밀폐형의 경우에도 별도의 지열 열교환기가 적용될 수 있다.The
부하측 열교환기(20)는 상기 열공급수단 또는 지중 열교환기(10)의 열을 공급받아 온수 또는 냉수(또는 온기 또는 냉기)를 생산함으로써 실내를 난방 또는 냉방한다.The load-
상기 열공급수단은, 히트펌프(30) 및 제어수단(40)으로 구성된다.The heat supply means comprises a heat pump (30) and a control means (40).
도 3에서 보이는 바와 같이, 히트펌프(30)는 냉매를 고온고압으로 압축하는 압축기(31), 압축기(31)에 의해 고온고압으로 압축된 고온고압의 냉매가 통과하면서 응축시키는 응축기(32), 응축기(32)를 통과한 냉매를 감압하는 팽창밸브(33) 및 팽창밸브(33)를 통과한 저온저압의 냉매를 증발시키는 증발기(34)로 이루어진다. 즉, 본 발명에 적용되는 히트펌프(30)는 지열 시스템에 적용되는 히트펌프의 4방밸브가 구성되지 아니한다.3, the
또한, 본 발명의 히트펌프(30)는 통상적으로 사용되는 고압측 열교환기와 저압측 열교환기로 대체될 수 있는 것이므로, 본 발명은 고압측 열교환기와 저압측 열교환기의 구성도 권리범위에 포함되는 것이다.Since the
히트펌프(30)의 압축기(컴프레서)는 통상 소용량일 경우 왕복동 형식을 적용하고 대용량으로 설치될 경우 스크류 형식을 적용해 왔다. 일반적으로 냉방운전시 100냉동톤(1냉동톤은 3,024Kcal/h를 말한다) 이상 대용량 시설에서 터보 컴프레서가 설치되어 운전하게 될 때 히트펌프(30)의 성적계수(COP)를 크게 높일 수 있는 장점이 있다. 실례로 왕복동 형식이나 스크류 형식의 컴프레서를 히트펌프(30)에 적용시 성적계수가 3.0~4.0 인데 반해 현재 폐열 회수용 히트펌프로 운용중인 200냉동톤의 터보 컴프레서 적용 히트펌프의 성적계수는 6.3 전후이다. 한편 터보 컴프레서는 배관계통의 직경과 시스템 구성 요건상 4방밸브의 적용은 기술적으로 한계가 있을 수 밖에 없다. 따라서, 본 발명을 적용하여 대용량의 지열 냉 난방에서 터보 컴프레서를 히트펌프(30)로 설치하어 운용하게 될 경우 운전 동력비를 종래 타 형식의 히트펌프(30)에 비해 50% 이상 절감할 수 있게 되어 평상시 운전 관리비의 절감을 가져올 수 있음은 물론 시설투자비의 회수기간을 크게 단축시킬 수 있어 신재생열에너지인 지열 보급적용을 크게 확대시킬 수 있게 되는 효과를 거둘 수 있다. The compressors (compressors) of the
즉, 본 발명에서 사용되는 히트펌프의 컴프레서는 터보 컴프레서로 한정되는 것은 아니며 터버 컴프레서를 효과적으로 적용할 수 있는 것이다.
That is, the compressor of the heat pump used in the present invention is not limited to the turbo compressor, and the turbo compressor can be effectively applied.
또한, 본 발명은 배관 보온재의 경우 냉수 배관 라인과 온수배관라인이 명확히 구분되어 운전될 수 있어 배관보온재의 온도범위의 특성에 따라 적용이 가능하여 온도보온성의 효율을 크게 높일 수 있는 장점이 있다.
In addition, since the cold water pipe line and the hot water pipe line can be clearly distinguished from each other in the case of the piping insulation material, the present invention can be applied according to the characteristics of the temperature range of the piping insulation material, thereby greatly improving the efficiency of temperature insulation.
제어수단(40)은 부하측 열교환기(20)를 응축기(32) 또는 증발기(34)에 연결하는 한편, 지중 열교환기(10)를 부하측 열교환기(20)와 반대로 증발기(34) 또는 응축기(32)에 연결하여 부하측 열교환기(20)에 응축기(32)의 고열 또는 증발기(34)의 저열을 공급함으로써 난방과 냉방을 제어하며, 다음과 같은 배관 및 밸브로 구성된다.The control means 40 connects the load
상기 배관은 응축기(32)와 부하측 열교환기(20)를 연결하여 고압측 열매체의 열을 부하측 열교환기(20)에 공급하는 부하측 공급관(41) 및 응축기(32)에 환수시키는 부하측 환수관(42), 증발기(34)와 지중 열교환기(10)를 연결하여 지열을 공급 및 환수하는 지열측 공급관(43) 및 지열측 환수관(44)을 포함한다.The piping includes a load
이와 같은 배관에 따르면, 부하측 열교환기(20)에는 고압측의 응축기(32)를 통과하는 열매체의 고온만 공급되며, 이하의 배관을 통해 부하측 열교환기(20)에 저압측의 증발기(34)를 통과하는 열매체의 저온을 공급한다.
According to such a piping, only the high temperature of the heat medium passing through the high-
제1,2연결관(45,46)은 각각 지열측 환수관(44)과 부하측 공급관(41)을 서로 다른 위치에서 연결한다.The first and
제3,4연결관(47,48)은 지열측 공급관(43)과 부하측 환수관(42)을 서로 다른 위치에서 각각 연결한다.The third and fourth connecting
제1 내지 제4연결관(45,46,47,48)을 선택적으로 개폐하는 밸브수단이 포함된다.And valve means for selectively opening and closing the first to fourth connection pipes (45, 46, 47, 48).
상기 밸브수단은, 제1,2연결관(45,46)이 지열측 환수관(44)에 연결되는 지점의 사이에 설치되어 지열측 환수관(44)을 개폐하는 제1밸브(V1), 제3,4연결관(47,48)이 지열측 공급관(43)에 연결되는 지점의 사이에 설치되어 지열측 공급관(43)을 개폐하는 제2밸브(V2), 제1 내지 제4연결관(45,46,47,48)을 각각 개폐하는 제3 내지 6밸브(V3,V4,V5,V6), 제1,2연결관(45,46)이 부하측 공급관(41)에 연결되는 지점의 사이에 설치되어 부하측 공급관(41)을 개폐하는 제7밸브(V7), 제3,4연결관(57,58)이 부하측 환수관(42)에 연결되는 지점의 사이에 설치되어 부하측 환수관(42)을 개폐하는 제8밸브(V8)로 구성된다.
The valve means includes a first valve (V1) installed between the points where the first and second connecting pipes (45, 46) are connected to the geothermal heat return pipe (44) and which opens and closes the geothermal heat return pipe (44) A second valve V2 installed between the points where the third and
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예 1에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템의 작용은 다음과 같다.The operation of the geothermal heat pump system according to the first embodiment of the present invention is as follows.
1. 난방 모드.1. Heating mode.
도 4a에서 보이는 것처럼, 난방 모드가 선택되면, 제1,2,7,8밸브(V1,V2,V7,V8)는 개방, 제3 내지 제6밸브(V3,V4,V5,V6)는 폐쇄되고, 지중 열교환기(10), 히트펌프(30) 및 부하측 열교환기(20)가 각각 가동한다.As shown in FIG. 4A, when the heating mode is selected, the first, second, seventh and eighth valves V1, V2, V7 and V8 are opened and the third to sixth valves V3, V4, V5 and V6 are closed And the
따라서, 지중 열교환기(10)를 통해 회수된 지열은 지중 열매체[지중 열교환기(10)를 순환하는 열매체]를 통해 회수되고, 지중 열매체는 증발기(34)와 직접 또는 간접(별도의 저압측 열교환기 경유)적으로 열교환한다.Thus, the geothermal heat recovered through the
한편, 히트펌프(30)의 열매체는 증발기(34)를 통과하는 중에 지열을 회수한 지중 열매체와 열교환하여 증발된 후 압축기(31)에 유입되고, 압축기(31)를 통해 고온고압으로 압축된 후 응축기(32)에 공급된다.On the other hand, the heating medium of the
부하측 열교환기(20)를 순환하는 부하측 열매체는 부하측 환수관(42)을 통해 응축기(32)에 공급되어 응축기(32)를 흐르는 열매체와 열교환하여 고온으로 상승한 후 부하측 공급관(41)을 통해 부하측 열교환기(20)에 공급되어 난방 모드가 이루어진다.
The load side heat medium circulating in the load
2. 냉방 모드.2. Cooling mode.
도 4b와 같이, 냉방 모드가 선택되면 제1,2,7,8밸브(V1,V2,V7,V8)는 폐쇄, 제3 내지 제6밸브(V3,V4,V5,V6)는 개방되고, 지중 열교환기(10), 히트펌프(30) 및 부하측 열교환기(20)가 각각 가동한다.As shown in FIG. 4B, when the cooling mode is selected, the first, second, seventh and eighth valves V1, V2, V7 and V8 are closed and the third to sixth valves V3, V4, V5 and V6 are opened, The
따라서, 지중 열교환기(10)는 제1,3연결관(45,47)을 통해 응축기(32)와 연결되고, 부하측 열교환기(20)는 제2,4연결관(46,48)을 통해 증발기(34)와 연결된다.Therefore, the
결과적으로, 부하측 열교환기(20)의 부하측 열매체는 증발기(20)를 통과하는 저온의 열매체와 열교환되어 저온으로 낮아진 후 부하측 열교환기(20)에 복귀되어 냉방 모드가 이루어진다.As a result, the load side heat medium of the load
<실시예 2>≪ Example 2 >
도 5a 내지 도 5c에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템은, 관을 써클(circle)형으로 배관하여 기계실의 공간 활용도를 높일 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하며, 히트펌프(30)는 기계실의 바닥에 설치되며 지중 열교환기(10)와 부하측 열교환기(20) 및 히트펌프(30)의 열교환기(응축기, 증발기)는 제1,2써클 순환관(C-1, C-2)을 통해 연결된다.As shown in FIGS. 5A to 5C, the geothermal heat pump system according to the present embodiment is characterized in that the pipe is arranged in a circle to increase the space utilization of the machine room The
구체적으로 설명하면, 2개 이상의 지중 열교환기(10)는 공급헤더(10-1)와 환수헤더(10-2)와 각각 연결된다[물론, 지중 열교환기(10)는 1개만 설치되는 것도 가능하며 이 경우 공급헤더(10-1)와 환수헤더(10-2)는 사용되지 않는다].More specifically, the two or more
기계실의 천정 등에는 각각 폐루르 형태로 배관되는 제1,2써클 순환관(C-1,C-2)이 설치되는데, 제1써클 순환관(C-1)은 지열측 공급관(43) 및 부하측 환수관(42)이 연결되고 제2써클 순환관(C-2)은 지열측 환수관(44) 및 부하측 공급관(41)이 연결된다.The first and second circulation pipes C-1 and C-2 are installed on the ceiling of the machine room, respectively. The first and second circulation pipes C-1 and C- And the second circulation pipe C-2 is connected to the geothermal heat-exchanging
부하측 공급관(41)과 부하측 환수관(42)은 제2써클 순환관(C-2)과 제1써클 순환관(C-1)과 각각 연결된 상태에서 제1,2써클 연결관(C-3,C-4)을 통해 응축기(32)와 순환형으로 구성된다.The load
지열측 공급관(43)과 지열측 환수관(44)은 제1써클 순환관(C-1)과 제2써클 순환관(C-2)에 각각 연결된 상태에서 제3,4써클 연결관(C-5,C-6)을 매개로 하여 증발기(34)와 순환형으로 구성된다.The geothermal-
이와 같이 지열측은 증발기(34)에만 연결되고 부하측은 응축기(32)에만 연결되어도 8개의 밸브(V1,V2,V3,,,V8)를 통해 종래 4방 밸브와 동일한 작용을 할 수 있다.
밸브수단은, 상기 제1써클 순환관(C-1)의 지열측 공급관이 연결되는 곳과 상기 제3써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제1밸브(V1), 상기 제2써클 순환관(C-2)의 지열측 환수관이 연결되는 곳과 상기 제4써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제2밸브(V2), 상기 제1써클 순환관의 부하측 환수관이 연결되는 곳과 상기 제3써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제3밸브(V3), 상기 제2써클 순환관의 부하측 공급관이 연결되는 곳과 상기 제4써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제4밸브(V4), 상기 제2써클 순환관의 지열측 환수관이 연결되는 곳과 상기 제2써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제5밸브(V5), 상기 제1써클 순환관의 지열측 공급관이 연결되는 곳과 상기 제1써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제6밸브(V6), 상기 제2써클 순환관의 부하측 공급관이 연결되는 곳과 상기 제2써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제7밸브(V7), 상기 제1써클 순환관의 부하측 환수관이 연결되는 곳과 상기 제1써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제8밸브(V8)로 구성된다.Thus, even though the geothermal side is connected only to the
The valve means includes a first valve (V1) installed between a place where the geothermal side supply pipe of the first circle circulation pipe (C-1) is connected and a place where the third circle connection pipe is connected, A second valve (V2) installed between a place where a geothermal-side water return pipe of the circulation pipe (C-2) is connected and a place where the fourth circle connecting pipe is connected, a load side return pipe of the first circulation pipe A third valve (V3) installed between a place where the first circulation pipe is connected and a place where the third circle connection pipe is connected, a place where the load side supply pipe of the second circle circulation pipe is connected, A fifth valve V5 installed between the connection point of the geothermal heat-exchanger pipe of the second circle circulation pipe and the connection point of the second circle connection pipe, A sixth circulation pipe connected to the first circulation pipe and a second circulation pipe connected to the first circulation pipe, A seventh valve (V7) installed between a place where the load-side supply pipe of the second circle circulation pipe is connected and a place where the second circle connection pipe is connected, a first valve (V7) And an eighth valve (V8) installed between a place where the pipe is connected and a place where the first circle connecting pipe is connected.
제1,2,7,8밸브(V1,V2,V7,V8)는 동일한 개방 또는 폐쇄 동작하고, 제3,4,5,6밸브(V3,V4,V5,V6)는 동일한 개방 또는 폐쇄[단 제1,2,7,8밸브(V1,V2,V7,V8)와 반대] 동작한다.The first, second, seventh and eighth valves V1, V2, V7 and V8 operate in the same opening or closing manner and the third, fourth, fifth and sixth valves V3, V4, V5 and V6 operate in the same opening / But opposite to the first, second, seventh and eighth valves (V1, V2, V7, V8).
즉, 난방시에는 제1,2,7,8밸브(V1,V2,V7,V8)는 개방, 제3,4,5,6밸브(V3,V4,V5,V6)는 폐쇄되어 부하측이 응축기(32)에 연결되고, 냉방시에는 제1,2,7,8밸브(V1,V2,V7,V8)는 폐쇄, 제3,4,5,6밸브(V3,V4,V5,V6)는 개방되어 부하측이 증발기(34)에 연결된다.That is, the first, second, seventh and eighth valves V1, V2, V7 and V8 are opened and the third, fourth, fifth and sixth valves V3, V4, V5 and V6 are closed, The first, second, seventh and eighth valves V1, V2, V7 and V8 are closed and the third, fourth, fifth and sixth valves V3, V4, V5 and V6 are closed, So that the load side is connected to the
도 5a에서는 하나의 히트펌프(30)로만 도시되었으나, 도 5b에서처럼 2개 이상(도면에는 3개로 도시됨)의 히트펌프(30)가 제1,2써클 순환관(C-1,C-2)에 연결되는 것도 가능하다. 도 5b에는 수축열조(100)가 구성된 것으로 도시되었으며 수축열조(100)에 대해서는 하기의 실시예에서 구체적으로 설명한다. 즉, 수축열조(100)는 선택적으로 구성될 수 있는 것이다.5A, only one
2개 이상의 지열 열교환기(10-3)와 2개 이상의 히트펌프(30)를 이용하는 경우 2개 이상의 지열 열교환기(10-3)와 2개 이상의 히트펌프(30)에는 동일한 양의 열매체가 순환하여야 하며, 이를 위하여 정유량밸브(도 5b의 경우 정유량밸브가 도시되지 않은 것임)가 갖추어져야 한다. 도 5c는 정유량밸브를 사용하지 않고 배관의 관로를 통해 정유량밸브의 효과를 도출하는 배관의 계통도이며, 지열측 열교환기(10-1)의 위치를 기준으로 할 때 3개의 제3써클 연결관(C-5)은 순서대로 히트펌프(30)의 증발기(34)에 연결되고 3개의 제4써클 연결관(C-6)은 제1리버스리턴관(R-1)을 통해 역순으로 흐르도록 연결 즉, 지열측 열교환기(10-3)에 가장 가까운 위치의 히트펌프(30)에 공급된 열매체가 제1리버스리턴관(R-1)을 통해 가장 늦게 환수되도록 연결된다.When two or more geothermal heat exchangers 10-3 and two or
수축열조(100)측의 제2써클 연결관(C-4)도 제2리버스리턴관(R-2)을 통해 제1써클 연결관(C-3)에 의한 공급 순서와 역순으로 환수되도록 구성된다.
The second circular connection pipe C-4 on the side of the water storage and
<실시예 3>≪ Example 3 >
도 6은 본 실시예에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템은, 다수의 지중 열교환기(10)에 의해 지열을 회수하고, 회수된 지열을 2개 이상의 고압측과 저압측 열교환기[응축기(32)와 증발기(34)]를 이용하여 열교환한 후 다수의 부하측 열교환기(20)에 공급하는 예를 도시한 것이다.6 shows that the geothermal heat pump system according to the present embodiment of the present invention converts geothermal heat by a plurality of
본 실시예는, 다수의 지중 열교환기(10)와 각각 지열측 공급관(11)을 통해 연결되어 다수의 지중 열교환기(10)에서 열을 회수한 열매체를 모으는 지열공급측 메인헤더(50-1), 다수의 지중 열교환기(10)와 각각 지열측 환수관(12)을 통해 연결되어 고압측 또는 저압측 열교환기(32,34)와 열교환된 열매체를 각각의 지중 열교환기(10)에 분산하는 지열환수측 메인 헤더(50-2), 다수의 부하측 열교환기(20)와 각각 부하측 공급관(21)을 통해 연결되며 고압측 또는 저압측 열교환기(32,34)와 열교환된 열매체를 각각의 부하측 열교환기(20)에 분산 공급하는 부하공급측 메인헤더(60-1), 다수의 부하측 열교환기(20)와 각각 부하측 환수관(22)을 통해 연결되며 다수의 부하측 열교환기(20)를 통과한 열매체를 고압측 또는 저압측 열교환기(32,34)에 환수하는 부하환수측 메인헤더(60-2)로 구성된다.The present embodiment is provided with a geothermal supply side main header 50-1 connected to a plurality of
즉, 지열의 순환계통은 지중 열교환기(10)(공급포트) - 지열공급측 메인헤더(50-1) - 고압측 또는 저압측 열교환기(32,34) - 지열환수측 메인헤더(50-2) - 지중 열교환기(10)(환수포트)이다.That is, the geothermal circulation system includes a geothermal heat exchanger 10 (supply port), a geothermal supply side main header 50-1, a high pressure side or low pressure
부하측의 순환계통은 부하측 열교환기(20)(환수포트) - 부하환수측 메인헤더(60-2) - 고압측 또는 저압측 열교환기(32,34) - 부하공급측 메인헤더(60-1) - 부하측 열교환기(공급포트)이다. The circulation system of the load side is composed of a load side heat exchanger 20 (return port), a load return side main header 60-2, a high pressure side or low pressure
이와 같은 구성은 지열측의 메인헤더(50-1,50-2)와 부하측의 메인헤더(60-1,60-2)가 각각 고압측 및 저압측 열교환기(32,34)에 연결됨으로써 냉방과 난방 모두가 가능하도록 구성될 수 있지만, 이렇게 되면 배관과 밸브 등의 구성이 복잡할 것이므로, 본 실시예에서는 저압공급측 서비스 헤더(70-1), 저압환수측 서비스 헤더(70-2), 고압공급측 서비스헤더(80-1), 고압환수측 서비스 헤더(80-2)가 구성된다.In this configuration, the main header 50-1, 50-2 on the geothermal side and the main header 60-1, 60-2 on the load side are connected to the high-pressure side and low-pressure
저압공급측 서비스 헤더(70-1)와 저압환수측 서비스 헤더(70-2)는 각각 저압측 열교환기(34)(증발기)에만 연결되고, 고압공급측 서비스 헤더(80-1)와 고압환수측 서비스 헤더(80-2)는 각각 고압측 열교환기(32)(응축기)에만 연결된다.The low pressure supply side service header 70-1 and the low pressure return side service header 70-2 are connected only to the low pressure side heat exchanger 34 (evaporator), and the high pressure supply side service header 80-1 and the high pressure return side service header 70-1, The header 80-2 is connected only to the high-pressure side heat exchanger 32 (condenser).
냉방은 부하공급측 메인헤더(60-1)와 부하환수측 메인헤더(60-2)가 저압측 열교환기(34)(증발기)에 연결됨으로써 이루어지고, 난방은 고압측 열교환기(32)(응축기)에 연결됨으로써 이루어지는 것이다. 이때, 지열공급측 메인헤더(50-1)와 지열환수측 메인헤더(50-2)는 반대의 열교환기에 연결된다.The cooling is performed by connecting the load-supply-side main header 60-1 and the load-return-side main header 60-2 to the low-pressure side heat exchanger 34 (evaporator), and the heating is performed by the high-pressure side heat exchanger 32 ). At this time, the geothermal heat supply side main header 50-1 and the geothermal heat recovery side main header 50-2 are connected to the opposite heat exchanger.
따라서, 저압공급측 서비스 헤더(70-1)와 고압환수측 서비스 헤더(80-2)[열매체의 흐름을 반대로 하면 고압공급측 서비스 헤더(80-1)도 가능함]는 지열공급측 메인헤더(50-1)와 부하환수측 메인헤더(60-2)에 선택적으로 연결되고, 아울러, 저압환수측 서비스 헤더(70-2)와 고압공급측 서비스 헤더(80-1)는 지열환수측 메인헤더(50-2)와 부하공급측 메인헤더(60-1)에 선택적으로 연결된다.Accordingly, the low pressure supply side service header 70-1 and the high pressure return side service header 80-2 (the high pressure supply side service header 80-1 is also possible by reversing the flow of the heating medium) Pressure return side service header 70-2 and the high pressure supply side service header 80-1 are selectively connected to the geothermal heat recovery side main header 60-2 and the load return side main header 60-2, And the load-supply-side main header 60-1.
이하, 전술한 메인 헤더(50-1,50-2,60-1,60-2)와 서비스 헤더(70-1,70-2,80-1,80-2)를 연결하는 배관과 밸브에 대해 설명한다.
Hereinafter, the main header (50-1, 50-2, 60-1, 60-2) and the service header (70-1, 70-2, 80-1, 80-2) .
저압공급측 서비스 헤더(70-1)는 제1배관(71)을 통해 지열공급측 메인헤더(50-1)와 부하환수측 메인헤더(60-2)에 연결된다.The low pressure supply side service header 70-1 is connected to the geothermal heat supply side main header 50-1 and the load return side main header 60-2 through the
제1배관(71)은 저압공급측 서비스 헤더(70-1)와 연결되는 제1-1배관(71a) 및 제1-1배관(71a)에서 각각 분기되어 지열공급측 메인헤더(50-1)와 부하환수측 메인헤더(60-2)에 각각 연결되는 제1-2 및 1-3배관(71b,71c), 제1-2 및 1-3배관(71b,71c)을 각각 개폐하는 제1-2밸브(71d) 및 제1-3밸브(71e)로 구성된다.The
이와 같은 제1배관(71)은 구조를 단순화하기 위한 것이며, 2개의 서로 다른 배관이 저압공급측 서비스헤더(70-1)를 지열공급측 메인헤더(50-1)와 부하환수측 메인헤더(60-2)에 각각 연결할 수도 있다.
This
저압환수측 서비스헤더(70-2)는 제2배관(72)을 통해 지열환수측 메인헤더(50-2)와 부하공급측 메인헤더(60-1)에 연결된다.Pressure return side service header 70-2 is connected to the geothermal heat recovery side main header 50-2 and the load supply side main header 60-1 through the
제2배관(72)은 제1배관(71)과 동일한 방식의 제2-1 내지 제2-3배관(72a,72b,72c), 제2-2 및 제2-3배관(72b,72c)을 각각 개폐하는 제2-2밸브(72d) 및 제2-3밸브(72e)로 구성된다.
The
고압공급측 서비스헤더(80-1)는 제3배관(81)을 통해 지열환수측 메인헤더(50-2)와 부하공급측 메인헤더(60-1)에 연결된다.The high pressure supply side service header 80-1 is connected to the geothermal heat recovery side main header 50-2 and the load supply side main header 60-1 through the
제3배관(81)은 제1,2배관(71,72)과 동일한 방식의 제3-1 내지 제3-3배관(81a,81b,81c), 제3-2 및 제3-3배관(81b,81c)을 각각 개폐하는 제3-2밸브(81d) 및 제3-3밸브(81e)로 구성된다.
The
고압환수측 서비스헤더(80-2)는 제4배관(82)을 통해 지열공급측 메인헤더(50-1)와 부하환수측 메인헤더(60-2)에 연결된다.The high pressure return side service header 80-2 is connected to the geothermal heat supply side main header 50-1 and the load return side main header 60-2 through the
제4배관(82)은 고압환수측 서비스헤더(80-2)에 연결되는 제4-1배관(82a), 제4-1배관(82a)에서 각각 분기되어 지열공급측 메인헤더(50-1)와 부하환수측 메인헤더(60-2)에 각각 연결되는 제4-2,4-3배관(80b,80c), 제4-2,4-3배관(80b,80c)을 각각 개폐하는 제4-2,4-3밸브(80d,80e)로 구성된다.
The
본 실시예에 따른 냉방과 난방시 작동은 다음과 같다.The cooling and heating operations according to this embodiment are as follows.
먼저 본 실시예에 의한 냉방과 난방시 밸브의 개폐상태를 나타내면 하기의 표 1과 같다.The opening and closing state of the valve during cooling and heating according to the present embodiment is shown in Table 1 below.
1. 냉방 모드(도 6참고).1. Cooling mode (see FIG. 6).
냉방시에는 전술한 표 1에서 보이는 바와 같은 밸브의 개폐 조건 하에서 부하측의 순환계통은 저압측 열교환기(34) - 저압환수측 서비스헤더(70-2) - 부하공급측 메인헤더(60-1) - 부하측 열교환기(20) - 부하환수측 메인헤더(60-2) - 저압공급측 서비스헤더(70-1) - 저압측 열교환기(34)로 이루어져 부하측 열교환기(20)에서 냉방이 이루어진다.In cooling, under the valve opening / closing condition as shown in Table 1, the circulation system on the load side is connected to the low pressure
이때, 지열측의 순환계통은 고압측 열교환기(32) - 고압공급측 서비스헤더(80-1) - 지열환수측 메인헤더(50-2) - 지중 열교환기(10) - 지열공급측 메인헤더(50-1) - 고압환수측 서비스헤더(80-2) - 고압측 열교환기(32)로 이루어진다.
At this time, the circulation system on the geothermal side includes a high pressure
2. 난방시(도 7참고)2. When heating (refer to FIG. 7)
난방시에는 전술한 표 1에서 보이는 바와 같은 밸브의 개폐 조건 하에서 부하측의 순환계통은 고압측 열교환기(32) - 고압공급측 서비스헤더(80-1) - 부하공급측 메인헤더(60-1) - 부하측 열교환기(20) - 부하환수측 메인헤더(60-2) - 고압환수측 서비스헤더(80-2) - 고압측 열교환기(32)로 이루어져 부하측 열교환기(20)에서 난방이 이루어진다.At the time of heating, under the valve opening and closing conditions as shown in Table 1, the circulation system on the load side is connected to the high pressure
이때, 지열측의 순환계통은 저압측 열교환기(34) - 저압환수측 서비스헤더(70-2) - 지열환수측 메인헤더(50-2) - 지중 열교환기(10) - 지열공급측 메인헤더(50-1) - 저압공급측 서비스헤더(70-1) - 저압측 열교환기(34)로 이루어진다.
At this time, the circulation system on the geothermal side includes a low pressure
위 사례들에서 공히 지열 열교환기는 지중열교환기이거나 또는 지중 열교환기에서 순환된 순환수가 별도의 열교환기에 열교환되는 경우 해당 열교환기도 포함된 것으로 간주되어야 할 것이다.
In the above cases, the geothermal heat exchanger should be regarded as a geothermal heat exchanger, or if the circulating water circulated in the geothermal heat exchanger is heat-exchanged to a separate heat exchanger, the geothermal heat exchanger should be regarded as including the heat exchanger.
<실시예 4><Example 4>
도 8에서 보이는 것처럼, 본 실시예에 의한 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템은, 수축열조(100)를 통해 히트펌프를 대형화하지 않으면서도 부하에 충분한 열을 제공할 수 있는 것이며, 실시예 2의 부하공급측 메인헤더(60-1)(도 6에 도시됨)와 부하환수측 메인헤더(60-2)를 제거하고 수축열조(100)를 저압측과 고압측의 공급 및 환수 서비스 헤더(70-1,70-2, 80-1,80-2)에 연결하여 온수 또는 냉수를 저장하며 부하측과 연결되어 저장되는 온수 또는 냉수의 열을 부하에 공급한다.As shown in FIG. 8, the geothermal heat pump system according to the present embodiment is capable of supplying sufficient heat to the load without enlarging the heat pump through the water
도 8은 냉수 생산시이고, 도 9는 온수 생산이다.FIG. 8 shows the production of cold water, and FIG. 9 shows the production of hot water.
도 8에서 보이는 것처럼, 냉수 생산시에는 수축열조(100)가 저압환수측 서비스헤더(70-2) - 증발기(34) - 저압공급측 서비스헤더(70-1)와 연결되는 유로를 형성하여 증발기(34)를 통과하면서 온도가 낮아진 저온의 열매체를 저장함으로써 부하에 냉수를 공급한다.8, when the cold water is produced, the water
도 9에서처럼, 온수(난방, 급탕용 등) 생산시에는 수축열조(100)가 고압환수측 서비스헤더(80-1) - 응축기(32) - 고압공급측 서비스헤더(80-2)와 연결되는 유로를 형성하여 응축기(32)를 통과하면서 온도가 상승된 고온의 열매체를 저장함으로써 부하에 온수를 공급한다.
9, when the hot water (heating, hot water supply, etc.) is produced, the water
도 10에서 보이는 바와 같이, 수축열조(100)는 예를 들어 콘크리트로 이루어지며 내부에 저장공간을 갖는 수축열조 본체(110), 수축열조 본체(110) 내부에 서로 다른 높이로 형성되며 부하와 상호 간에 순환 가능하도록 제1,2순환배관(121,131)을 형성하는 상부 분배기(120)와 하부 분배기(130)로 구성된다.As shown in FIG. 10, the water storage and
수축열조(100)는 대류에 의한 열매체의 믹싱효과를 통해 수온분포의 균일성을 높이기 위하여 냉방 조건시에는 환수측이 상부 분배기(120)에 연결되고 난방 조건시에는 환수측이 하부 분배기(130)에 연결되도록 구성되며, 예를 들어 제1,2순환배관(121,131)을 연결하는 제1,2전환배관(122,132), 제1,2순환배관(121,131)과 제1,2전환배관(122,132)을 개폐하는 제1 내지 제4밸브(121a,131a,122a,132a)가 구성된다.In order to increase the uniformity of the water temperature distribution through the mixing effect of the heating medium by the convection, the water storage and
이와 같은 구성에 의한 조건별 밸브의 개폐 상태는 다음과 같다.The opening and closing state of the valve according to the condition by such a configuration is as follows.
냉방 조건시 밸브의 개폐 상태는 개방 : 제1밸브(121a)와 제2밸브(131a), 폐쇄 : 제3밸브(122a), 제4밸브(132a).Opening and closing states of the valves in the cooling condition are open:
난방 조건시 밸브의 개폐 상태는 개방 : 제3밸브(122a), 제4밸브(132a), 폐쇄 : 제1밸브(121a)와 제2밸브(131a). The open and closed states of the valve in the heating condition are open: the
이와 같은 목적 달성을 위하여 수축열조(100) 내부에는 교란펌프가 구성될 수 있다. 상기 교란펌프는 수축열조(100) 내부의 열매체를 혼합하여 온도분포를 균일하게 한다.In order to achieve the above object, a disturbance pump may be constructed in the
또한 도 11에서 보이는 바와 같이, 수축열조(100)는 열매체의 체류시간을 길게 하여 온도분포의 균일화를 증대할 수 있도록 내부에 하나 이상의 도류벽(140)(도면에는 3개를 지그재그 형태로 도시함)이 구비된다. 도류벽(140)은 열매체의 흐름방향을 전환할 수 있도록 일측은 수축열조 본체(110)에 연결되지만 타측은 연결되지 않는 구조이다.As shown in FIG. 11, the water storage and
또한 도 12에서 보이는 것처럼, 2개 이상의 수축열조(100-1,100-2)가 단열재 등으로 구획되는 형태도 가능하다. 이렇게 2개 이상으로 구성된 수축열조(100-1,100-2)의 경우에는 동일 건축물에 냉방과 난방을 함께 시행하여야 하는 부하 조건일 경우 운용 편의성을 높일 수 있는 장점이 있다.
Also, as shown in FIG. 12, two or more water storage heaters 100-1 and 100-2 may be partitioned by a heat insulating material or the like. In the case of the two or more water storage heat generators 100-1 and 100-2, there is an advantage that the operation convenience can be improved in the case of a load condition in which cooling and heating are simultaneously performed in the same building.
<실시예 5>≪ Example 5 >
도 13에서 보이는 것처럼, 본 실시예는 히트펌프 구동엔진(35)(또는 열병합발전소 엔진)의 구동열 및/또는 배기열을 회수하여 수축열조(100)에 공급함으로써 히트펌프(30)의 구동부하를 경감할 수 있도록 구성된다. 이하에서는 구동엔진(35)의 구동열과 배기가스의 배기열을 함께 회수하는 것을 예로 들어 설명하며, 물론, 구동엔진(35)의 구동열과 배기가스의 배기열 중 어느 하나만을 이용하는 것도 가능하다.13, the present embodiment recovers the drive heat and / or exhaust heat of the heat pump drive engine 35 (or the cogeneration plant engine) and supplies the drive heat and / or exhaust heat to the
구동엔진(35)을 열원으로 하는 열교환부는, 구동엔진(35)의 구동열을 회수하는 엔진측 열교환기(150), 배기가스의 열을 회수하는 배기가스 열교환기(160)로 구성된다.The heat exchanging unit using the driving
엔진측 열교환기(150)는 구동엔진(35)을 순환하여 구동엔진(35)에서 발생되는 열을 회수하는 엔진열 회수관(151), 엔진열 회수관(151)을 흐르는 열매체의 열을 회수하여 배기가스 열교환기(160)에 공급하는 엔진열 공급관(152), 배기가스 열교환기(160)에서 엔진열 공급관(152)을 통해 공급되는 열을 이용하여 배기가스의 배열을 회수한 후 수축열조(100)에 공급하는 배열 공급관(161)으로 구성된다.The engine-
구동엔진(35)은 히트펌프의 압축기에 구동력을 제공하는 것이며, 이에 따라 고온의 구동열을 발생한다. 엔진열 회수관(151)은 구동엔진(35)을 감싸는 배관 방식이며 내부에 물 등의 열매체가 순환하여 상기 열매체를 통해 구동엔진(35)의 열을 회수하는 것이다.The
엔진열 공급관(152)과 배열 공급관(161)은 서로 유체 연통 가능하게 연결되어 관로를 형성하며, 열매체가 엔진측 열교환기(150)를 통과하면서 엔진열 회수관(151)을 따라 흐르는 열매체와 열교환되어 구동엔진(35)의 폐열을 회수한 후 배기가스 열교환기(160)를 통과하면서 배기가스의 배열을 회수한 후 배열 공급관(161)을 통해 수축열조(100)에 복귀되도록 구성된다.The engine
배기가스 열교환기(160)는 엔진측 열교환기(150)와 직렬로 연결되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 직렬 방식 이외에 엔진측 열교환기(150)와 열교환하지 않는 독립적인 구성도 가능한 것이다.The exhaust
배기가스 열교환기(160)는 배기가스의 배기계통(배기관 등)에 설치되며 열매체의 열교환을 통해 배기가스의 열을 회수한다.
The exhaust
도 14는 수축열조(100)와 급탕조(200)가 함께 적용된 예를 도시한 것이며, 엔진측 열교환기(150)는 엔진열 회수관(151)을 통해 구동엔진(35)의 열을 회수하도록 구성되며, 엔진측 열교환기(150)와 배기가스 열교환기(160) 및 급탕조(200)는 관로[엔진열 공급관(152) - 배열 공급관(161) - 배열 환수관(162)]를 통해 폐루프 형태로 구성되고, 아울러, 배열 공급관(161)과 배열 회수관(162)에 각각 연결되는 수축열조 공급관(163)과 수축열조 환수관(164)이 히트펌프(30)의 열을 수축열조(100)에 공급하는 관로에 각각 연결되어 배열을 수축열조(100)에도 공급하도록 구성된다. 이때, 수축열조 공급관(163)과 수축열조 환수관(164)의 유입측 연결부에는 3방 밸브(163a,164a)가 설치되어 열매체가 급탕조(200)와 수축열조(100)에 분배되도록 한다.14 shows an example in which the
한편, 주거 공간의 대형화 추세 그리고 히트펌프의 수요처의 증가에 따라 점진적으로 대형 부하에 히트펌프를 사용하려는 실정이며, 이에 맞춰 히트펌프의 부하가 커지게 되지만 히트펌프의 부하를 대형 부하에 맞추는 것이 현실적으로 어렵기 때문에 도 15a에서와 같이, 보조열원 공급수단으로서 구동엔진(35)뿐만 아니라 보일러(300)[수축열조(100)에 열을 공급하기 위한 전용 보일러], 가스로 구동하는 흡수식 냉온수기(또는 워터칠링유니트)(400)가 함께 구성될 수도 있다.On the other hand, due to the tendency of the heat pump to be used for a large load progressively as the size of the residential space becomes larger and the demand of the heat pump is increased, the load of the heat pump is increased accordingly. The boiler 300 (a dedicated boiler for supplying heat to the water storage and heat generating vessel 100) as well as the
구동엔진(35), 보일러(300), 흡수식 냉온수기(400)는 각각 수축열조(100)에 열 공급할 수 있도록 열매체의 관로 등을 통해 구성된다.The driving
도 15b는 다수(3개로 도시됨)의 지열측 열교환기(10-3)와 히트펌프(30), 써클형 배관, 엔진측 열교환기(150), 배기가스 열교환기(160), 급탕조(200), 보일러(300)를 포함하는 구성의 배관 계통도이며, 보조 열원수단의 엔진측 열교환기(150) - 배기가스 열교환기(160)는 급탕조(200) - 수축열조(100)와 직렬로 연결되는 배관으로 구성되는 등 다양한 배관의 구성이 가능하다.15B is a schematic view showing a structure of a plurality of (three shown) geothermal heat exchangers 10-3 and a
또한, 도 15b와 같이 열병합발전이나 구동엔진을 적용한 히트펌프를 운용하게 되면서 냉방부하에 비해 난방부하가 클 경우 지중 열교환기가 설치된 지중 온도가 년중 지나치게 낮아짐으로써 난방운전시 운전효율이 떨어지는 문제가 발생할 수 가 있어 열병합발전이나 구동엔진의 배열을 회수하여 지열 열교환기(10-3)에 공급함으로써 지중 열교환기의 지중 온도를 상승시킬 수 있도록 구성되며, 예를 들어 배열의 순환 경로와 지열 열교환기(10-3)의 복귀측에 양단이 연결되는 배열 회수관(P1)을 설치하고, 배열 회수관(P1)과 배열의 순환 경로의 연결부에 전환밸브(CV5)를 설치하여 경우에 따라 배열을 회수한 열매체가 지열 열교환기(10-3)에 공급되도록 한다.
In addition, as shown in FIG. 15B, when a heat pump using cogeneration or a drive engine is operated, when the heating load is greater than the cooling load, the ground temperature at which the underground heat exchanger is installed is excessively lowered during the year, The geothermal heat exchanger 10-3 is arranged to recover the arrangement of the cogeneration or the drive engine and to supply the generated heat to the geothermal heat exchanger 10-3 so that the ground temperature of the geothermal heat exchanger can be raised. 3 is provided on the return side of the exhaust gas recirculation path P1 and the exhaust gas recirculation path P1 is connected to the return side of the exhaust gas recirculation path P1, So that the heating medium is supplied to the geothermal heat exchanger 10-3.
<실시예 6>≪ Example 6 >
도 16a와 도 16b에서 보이는 것처럼, 본 실시예는 도 5를 참고로 설명한 실시예의 변형예라 할 수 있으며, 제1써클 순환관(C-1)과 제3써클 연결관(C-5)은 3방 밸브(CV-1)로 연결되고, 제2써클 순환관(C-2)과 제4써클 연결관(C-6)은 3방밸브(CV-2)로 연결되며, 따라서, 상기 3방밸브(CV-1,CV-2)를 통해 히트펌프(30)를 구동하지 않은 상태에서 지중 열교환기에서 회수한 열을 수축열조(100)에 바로 공급할 수 있고, 또는 히트펌프(30)를 가동하면서도 열매체를 히트펌프(30)와 수축열조(100)로 분할하여 함께 공급할 수도 있다.5, the first circle circulation pipe C-1 and the third circle connection pipe C-5 are connected to each other through the three circulation pipes C-1 and C- The second circle circulation pipe C-2 and the fourth circle connection pipe C-6 are connected by a three-way valve CV-2, The heat recovered from the underground heat exchanger can be directly supplied to the
도 16a는 난방시이며, 이때의 밸브들의 개폐는 도 5에서 설명한 것과 동일하다. 즉, 난방시에는 제1,2,7,8밸브(V1,V2,V7,V8)는 개방, 제3,4,5,6밸브(V3,V4,V5,V6)는 폐쇄되어 부하측이 응축기(32)에 연결되고, 냉방시에는 제1,2,7,8밸브(V1,V2,V7,V8)는 폐쇄, 제3,4,5,6밸브(V3,V4,V5,V6)는 개방되어 부하측이 증발기(34)에 연결된다.Fig. 16A shows heating, and the opening and closing of the valves at this time is the same as that described in Fig. That is, the first, second, seventh and eighth valves V1, V2, V7 and V8 are opened and the third, fourth, fifth and sixth valves V3, V4, V5 and V6 are closed, The first, second, seventh and eighth valves V1, V2, V7 and V8 are closed and the third, fourth, fifth and sixth valves V3, V4, V5 and V6 are closed, So that the load side is connected to the
한편, 도 16b는 지열 자연 난방(히트펌프 미가동시)시에며, 제1,2,3,4밸브(V1,V2,V3,V4)는 개방, 제 5,6,7,8밸브(V5,V6,V7,V8)는 폐쇄이고, 따라서, 지중 열교환기(10)에서 회수한 열은 히트펌프(30)의 열교환기(32,34)를 거치지 않고 바로 수축열조(100)에 공급된다.
6B, 7 and 8 valves (V5, V2, V3, and V4) are opened, and the first, second, third, The heat recovered from the
<실시예 7>≪ Example 7 >
도 17a 내지 도 17c에서 보이는 것처럼, 본 실시예는 수축열조가 냉수조(100A)와 온수조(100B)로 구분되는 것을 특징으로 한다.As shown in FIGS. 17A to 17C, the present embodiment is characterized in that the water storage tank is divided into the
즉 난방 전용시에는 냉수조(100A)와 온수조(100B) 모두를 온수조로 사용하고 냉방 전용시에는 냉수조(100A)와 온수조(100B) 모두를 냉수조로 사용하며 냉수와 온수 모두가 필요한 경우에는 냉수조(100A)에는 냉수를 온수조(100B)에는 온수를 저장하도록 구성된다. That is, both the
냉수조(100A)와 온수조(100B) 각각은 제1,2써클 순환관(C-1,C-2)의 단부와 각각 연결되어 냉수조(100A)는 증발기(34)와 연결되고 온수조(100B)는 응축기(32)와 연결되는 한편, 제1,2전환관(C-7,C-8)을 통해 냉수조(100A)와 응축기(32)가 연결되는 동시에 온수조(100B)가 증발기(34)와 연결되도록 구성된다. 전술한 목적의 달성을 위하여 전술한 관로에는 밸브(V9,V10,V11,V12)가 구성되고, 아울러, 냉수조(100A)와 온수조(100B)는 밸브(V13)에 의해 개폐되는 연통관(C-9)으로 유체 연통 가능하게 연결된다.The
나머지 구성은 전술한 실시예들과 동일하게 구성된다.The remaining configuration is the same as that of the above-described embodiments.
본 실시예에 의하면, 냉수조(100A)도 온수 공급용으로 사용하는 전체 난방시에는 도 17a와 같이, 밸브(V1,V2,V7,V8,V10,V12,V13)는 개방 밸브(V3,V4,V5,V6,V9,V11)는 폐쇄이며 따라서, 응축기(32)를 통과하면서 온도가 상승한 열매체가 온수조(100B)와 냉수조(100A)에 채워짐으로써 냉수조(100A)와 온수조(100B) 모두 온수가 저장된다.17A, the valves V1, V2, V7, V8, V10, V12, and V13 are connected to the open valves V3 and V4 The
전체 냉방시에는 도 17b와 같이, 밸브(V3,V4,V5,V6,V9,V11,V13)는 개방되고 밸브(V1,V2,V7,V8,V10,V12)는 폐쇄되며, 따라서 냉수조(100A)와 온수조(100B) 모두 냉수가 저장된다.During the entire cooling, the valves V3, V4, V5, V6, V9, V11 and V13 are opened and the valves V1, V2, V7, V8, V10 and V12 are closed as shown in Fig. 100A) and the hot water tank (100B) store cold water.
도 17c는 냉방과 난방의 겸용시(중간 계절로서 예를 들어 오전은 난방 오후는 냉방)이며, 밸브(V1,V2,V3,V4,V7,V8,V9,V12)는 개방, 밸브(V5,V6,V10,V11,V13)는 폐쇄이고 냉수조(100A)의 온도에 따라 삼방밸브(CV-1,CV-2)의 개도를 조정할 수 있도록 한 것이다. 즉, 냉수조(100A)의 온도가 적정 온도 이하가 되기 전까지는 히트펌프(30)의 증발기(34)는 냉수조(100A)에 연결되도록 하고 응축기(32)는 온수조(100B)에 연결되어 운전되도록 하여 냉 난방이 모두 가능하게 하면서 냉수조(100A) 내부 온도가 적정 온도 이하로 떨어지게 되면 삼방밸브(CV-1,CV-2)가 작동되어 지열 열교환기측으로 열매체가 순환되도록 한 것이다.
(V5, V2, V3, V4, V7, V8, V9 and V12) are opened and valves V5 and V6 are opened when cooling and heating are common V6, V10, V11 and V13 are closed and the openings of the three-way valves CV-1 and CV-2 can be adjusted in accordance with the temperature of the
본 실시예는 전술한 실시예처럼 히트펌프를 가동하지 않는 상태에서도 사용 가능하며, 밸브(V1,V2,V3,V4,V9)를 개방하고, 나머지 밸브들을 폐쇄하고, 따라서, 지열측 열교환기(10-3)를 통과한 열매체는 냉수조(100A)에 직접 공급된다. 물론, 냉수조(100A) 대신 온수조(100B)에 직접 들어가도록 밸브를 개폐하는 것도 가능하다. 3방밸브(CV-1,CV-2)는 부하량에 따라 개도가 자동으로 조절된다.This embodiment can be used in a state in which the heat pump is not operated as in the above-described embodiment, and the valves V1, V2, V3, V4 and V9 are opened and the remaining valves are closed, 10-3 are directly supplied to the
도 17a 내지 도 17c에서는 하나의 히트펌프(30)만 사용된 것으로 도시되었으나 도 17d에서와 같이 다수의 히트펌프(30)를 병렬로 연결하는 것도 가능하다.
Although only one
한편, 본 발명에서 사용되는 밸브(냉난방 전환밸브)는 통상 버터플라이밸브로서 밸브디스크의 한 쪽면은 5℃ 전후에서 운전되어지게 되고 다른 쪽면은 50℃ 전후에서 운전되어져 온도편차가 45℃ 내외로 큰 차이가 발생되어지게 된다. 이러한 온도차이는 200A 이상 대형 대용량 배관에 있어서는 단열상의 문제가 발생될 수도 있으며 전열에 의한 열효율저하가 발생될 수도 있다. 더욱이 밸브가 극심한 온도편차로 인해 작동상의 기능에 문제가 발생될 경우 시스템 운영상에도 큰 장애가 발생될 수 도 있다. 따라서 도 18에서처럼, 밸브(V1,V2 등)의 일측 이상(도면에는 양측으로 도시함)에 각각 퇴수용 차단밸브(PV1a.PV1b,PV2a,PV2b)를 설치하고 배관 하단에는 드레인수단(드레인관, 드레인밸브)을 설치하여 해당 부하측 반대 방향, 즉 유동이 발생되지 않는 측의 차단밸브를 폐쇄한 다음 드레인 밸브를 개방하여 배관 내부의 열매체를 배수시켜 배관 내부를 비워두게 함으로써 단열이 이루어지도록 한다.
On the other hand, the valve (cooling / heating changeover valve) used in the present invention is a butterfly valve which is normally operated at about 5 ° C on one side of the valve disk and is operated at about 50 ° C on the other side. A difference will be generated. Such a temperature difference may cause a problem of adiabatic effect in a large-capacity pipe of 200 A or more, and a thermal efficiency may be lowered due to heat transfer. Furthermore, if the valve is subjected to severe operational variations due to extreme temperature deviations, it can cause significant system operational failures. The evaporation shutoff valves PV1a.PV1b, PV2a and PV2b are provided on one or more sides of the valves V1 and V2 as shown in FIG. 18, and drain means (drain pipe, Drain valve) is installed to close the shutoff valve in the direction opposite to the load side, that is, on the side where the flow is not generated, and then the drain valve is opened to drain the heat medium inside the pipe to empty the inside of the pipe.
10 : 지중 열교환기, 20 : 부하측 열교환기
30 : 히트펌프, 31 : 압축기
32 : 응축기, 33 : 팽창밸브
34 : 증발기,
40 : 제어수단, 41 : 부하측 공급관
42 : 부하측 환수관, 43 : 지열 공급관
44 : 지열 환수관, 45~48 : 연결관
V1~V8 : 밸브,10: underground heat exchanger, 20: load side heat exchanger
30: heat pump, 31: compressor
32: condenser, 33: expansion valve
34: Evaporator,
40: control means, 41: load side supply pipe
42: load side return pipe, 43: geothermal supply pipe
44: Geothermal heat recovery pipe, 45 ~ 48: Connection pipe
V1 to V8: Valve,
Claims (22)
냉방과 난방을 수행하는 부하측 열교환기(20)와;
상기 지중 열교환기를 통해 직접 또는 간접적으로 회수한 지열을 열교환에 의해 상기 부하측 열교환기에 공급하는 열공급수단을 포함하고,
상기 열공급수단은, 고온의 열을 공급하는 고압측 열교환기, 저온의 열을 공급하는 저압측 열교환기, 상기 부하측 열교환기를 상기 고압측 열교환기 또는 상기 저압측 열교환기에 연결하는 한편, 상기 지중 열교환기를 상기 부하측 열교환기와 반대로 상기 저압측 열교환기 또는 고압측 열교환기에 연결하여 상기 부하측 열교환기에 상기 고압측 열교환기의 고열 또는 상기 저압측 열교환기의 저열을 공급함으로써 난방과 냉방을 제어하는 제어수단을 포함하고,
상기 제어수단은, 상기 고압측 열교환기와 상기 부하측 열교환기를 연결하여 고압측 열매체의 열을 상기 부하측 열교환기에 공급 및 상기 고압측 열교환기에 환수하는 부하측 관로, 상기 저압측 열교환기와 상기 지중 열교환기를 연결하여 지열을 상기 저압측 열교환기에 공급 및 상기 지중 열교환기에 환수하는 지중측 관로, 양측이 상기 부하측 열교환기에 연결되는 상기 부하측 관로와 상기 지중 열교환기에 연결되는 지중측 관로에 연결되어 상기 부하측 열교환기를 상기 고압측 열교환기 또는 저압측 열교환기와 연결하는 다수의 연결관로, 상기 부하측 관로와 지중측 관로 및 연결관로를 난방과 냉방에 의해 개폐하는 밸브수단을 포함하여 히트펌프의 4방 밸브없이 열매체의 순환을 통해 부하측 열교환기에 고온의 열매체와 저온의 열매체 중 하나 이상을 공급하고,
상기 부하측 관로는 상기 고압측 열교환기와 상기 부하측 열교환기를 연결하여 고압측 열매체의 열을 상기 부하측 열교환기에 공급 및 상기 고압측 열교환기에 환수시키는 부하측 공급관(41)과 부하측 환수관(42)이며,
상기 지중측 관로는 상기 저압측 열교환기와 상기 지중 열교환기를 연결하여 지열을 상기 저압측 열교환기에 공급 및 상기 지중 열교환기에 환수하는 지열측 공급관(43)과 지열측 환수관(44)이고,
상기 연결관로는 상기 지열측 환수관과 상기 부하측 공급관을 서로 다른 위치에서 연결하는 제1,2연결관(45,46), 상기 지열측 공급관과 상기 부하측 환수관을 서로 다른 위치에서 연결하는 제3,4연결관(47,48), 냉난방 모드를 근거로 하여 상기 부하측 공급관과 부하측 환수관과 지열측 공급관과 지열측 환수관과 제1 내지 제4연결관을 선택적으로 개폐하는 밸브수단을 포함하며,
상기 밸브수단은, 상기 제1,2연결관(45,46)이 상기 지열측 환수관에 연결되는 지점의 사이에 설치되어 상기 지열측 환수관을 개폐하는 제1밸브(V1), 상기 제3,4연결관이 상기 지열측 공급관에 연결되는 지점의 사이에 설치되어 상기 지열측 공급관을 개폐하는 제2밸브(V2), 상기 제1 내지 제4연결관의 도중에 각각 설치되어 개폐하는 제3 내지 6밸브(V3,V4,V5,V6), 상기 제1,2연결관이 상기 부하측 공급관에 연결되는 지점의 사이에 설치되어 상기 부하측 공급관을 개폐하는 제7밸브(V7), 상기 제3,4연결관이 상기 부하측 환수관에 연결되는 지점의 사이에 설치되어 상기 부하측 환수관을 개폐하는 제8밸브(V8)로 구성되는 것을 특징으로 하는 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템.An underground heat exchanger (10) for recovering geothermal heat;
A load side heat exchanger (20) for performing cooling and heating;
And heat supply means for supplying the geothermal heat recovered directly or indirectly through the geothermal heat exchanger to the load side heat exchanger by heat exchange,
The heat supply unit includes a high pressure side heat exchanger for supplying high temperature heat, a low pressure side heat exchanger for supplying low temperature heat, a high pressure side heat exchanger for connecting the load side heat exchanger to the high pressure side heat exchanger or the low pressure side heat exchanger, Pressure side heat exchanger or the high-pressure side heat exchanger to control the heating and cooling by supplying the high-temperature side of the high-pressure side heat exchanger or the low-temperature side of the low-pressure side heat exchanger to the load side heat exchanger, as opposed to the load side heat exchanger ,
Pressure side heat exchanger and the load side heat exchanger to supply the heat of the high pressure side heat medium to the load side heat exchanger and to return the heat of the high pressure side heat medium to the high pressure side heat exchanger, Pressure side heat exchanger and the underground heat exchanger, both sides of which are connected to the load side channel connected to the load side heat exchanger and an underground channel connected to the underground heat exchanger, and the load side heat exchanger is connected to the under- And a valve means for opening and closing the load side conduit, the underground conduit and the conduit conduit by heating and cooling, The heat exchanger of the load side is supplied with at least one of the high temperature heat medium and the low temperature heat medium through the circulation of the heat medium without the four-
The load side conduit is a load side supply pipe (41) and a load side return pipe (42) which connect the high pressure side heat exchanger and the load side heat exchanger to supply the heat of the high pressure side heat medium to the load side heat exchanger and return to the high pressure side heat exchanger,
The underground side pipeline is a geothermal-side supply pipe (43) and a geothermal-side return pipe (44) for connecting the low-pressure side heat exchanger and the underground heat exchanger to supply geothermal heat to the low-pressure side heat exchanger and return to the underground heat exchanger.
The connecting pipe includes first and second connecting pipes (45, 46) connecting the geothermal heat return pipe and the load-side supply pipe at different positions, a third connecting pipe (45, 46) connecting the geothermal- , 4 connecting pipes (47, 48), valve means for selectively opening and closing the load side supply pipe, the load side return pipe, the geothermal side supply pipe, the geothermal side return pipe and the first to fourth connecting pipes based on the cooling / ,
The valve means includes a first valve (V1) installed between the points where the first and second connecting pipes (45, 46) are connected to the geothermal heat exchanger pipe to open and close the geothermal heat exchanger pipe, A second valve (V2) installed between the points where the four connection pipes are connected to the geothermal-side supply pipe to open and close the geothermal-side supply pipe, and a third valve A seventh valve (V7) installed between the first and sixth valves (V3, V4, V5, and V6), a point where the first and second connecting pipes are connected to the load side supply pipe to open and close the load side supply pipe, And an eighth valve (V8) installed between a point where the connection pipe is connected to the load side return pipe and opening and closing the load side return pipe.
냉방과 난방을 수행하는 부하측 열교환기(20)와;
상기 지중 열교환기를 통해 직접 또는 간접적으로 회수한 지열을 열교환에 의해 상기 부하측 열교환기에 공급하는 열공급수단을 포함하고,
상기 열공급수단은, 고온의 열을 공급하는 고압측 열교환기, 저온의 열을 공급하는 저압측 열교환기, 상기 부하측 열교환기를 상기 고압측 열교환기 또는 상기 저압측 열교환기에 연결하는 한편, 상기 지중 열교환기를 상기 부하측 열교환기와 반대로 상기 저압측 열교환기 또는 고압측 열교환기에 연결하여 상기 부하측 열교환기에 상기 고압측 열교환기의 고열 또는 상기 저압측 열교환기의 저열을 공급함으로써 난방과 냉방을 제어하는 제어수단을 포함하고,
상기 제어수단은, 상기 고압측 열교환기와 상기 부하측 열교환기를 연결하여 고압측 열매체의 열을 상기 부하측 열교환기에 공급 및 상기 고압측 열교환기에 환수하는 부하측 관로, 상기 저압측 열교환기와 상기 지중 열교환기를 연결하여 지열을 상기 저압측 열교환기에 공급 및 상기 지중 열교환기에 환수하는 지중측 관로, 양측이 상기 부하측 열교환기에 연결되는 상기 부하측 관로와 상기 지중 열교환기에 연결되는 지중측 관로에 연결되어 상기 부하측 열교환기를 상기 고압측 열교환기 또는 저압측 열교환기와 연결하는 다수의 연결관로, 상기 부하측 관로와 지중측 관로 및 연결관로를 난방과 냉방에 의해 개폐하는 밸브수단을 포함하여 히트펌프의 4방 밸브없이 열매체의 순환을 통해 부하측 열교환기에 고온의 열매체와 저온의 열매체 중 하나 이상을 공급하고,
상기 부하측 관로는 상기 고압측 열교환기와 상기 부하측 열교환기를 연결하여 고압측 열매체의 열을 상기 부하측 열교환기에 공급 및 상기 고압측 열교환기에 환수시키는 부하측 공급관(41)과 부하측 환수관(42)이며,
상기 지중측 관로는 상기 저압측 열교환기와 상기 지중 열교환기를 연결하여 지열을 상기 저압측 열교환기에 공급 및 상기 지중 열교환기에 환수하는 지열측 공급관(43)과 지열측 환수관(44)이고,
상기 연결관로는 각각 폐루프 형태이며 상기 지열측 공급관(43) 및 부하측 환수관(42)이 연결되는 제1써클 순환관(C-1)과 상기 지열측 환수관(44) 및 부하측 공급관(41)이 연결되는 제2써클 순환관(C-2), 상기 제2써클 순환관(C-2) 및 제1써클 순환관(C-1)과 각각 연결된 상태에서 상기 부하측 공급관(41)과 부하측 환수관(42)을 상기 고압측 열교환기에 연결하는 제1,2써클 연결관(C-3,C-4), 상기 제1써클 순환관(C-1) 및 제2써클 순환관(C-2)에 각각 연결된 상태에서 지열측 공급관(43)과 지열측 환수관(44)을 상기 저압측 열교환기에 연결하는 제3,4써클 연결관(C-5,C-6)으로 구성되며,
상기 밸브수단은, 상기 제1써클 순환관(C-1)의 지열측 공급관이 연결되는 곳과 상기 제3써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제1밸브(V1), 상기 제2써클 순환관(C-2)의 지열측 환수관이 연결되는 곳과 상기 제4써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제2밸브(V2), 상기 제1써클 순환관의 부하측 환수관이 연결되는 곳과 상기 제3써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제3밸브(V3), 상기 제2써클 순환관의 부하측 공급관이 연결되는 곳과 상기 제4써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제4밸브(V4), 상기 제2써클 순환관의 지열측 환수관이 연결되는 곳과 상기 제2써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제5밸브(V5), 상기 제1써클 순환관의 지열측 공급관이 연결되는 곳과 상기 제1써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제6밸브(V6), 상기 제2써클 순환관의 부하측 공급관이 연결되는 곳과 상기 제2써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제7밸브(V7), 상기 제1써클 순환관의 부하측 환수관이 연결되는 곳과 상기 제1써클 연결관이 연결되는 곳의 사이에 설치되는 제8밸브(V8)로 이루어진 것을 특징으로 하는 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템.An underground heat exchanger (10) for recovering geothermal heat;
A load side heat exchanger (20) for performing cooling and heating;
And heat supply means for supplying the geothermal heat recovered directly or indirectly through the geothermal heat exchanger to the load side heat exchanger by heat exchange,
The heat supply unit includes a high pressure side heat exchanger for supplying high temperature heat, a low pressure side heat exchanger for supplying low temperature heat, a high pressure side heat exchanger for connecting the load side heat exchanger to the high pressure side heat exchanger or the low pressure side heat exchanger, Pressure side heat exchanger or the high-pressure side heat exchanger to control the heating and cooling by supplying the high-temperature side of the high-pressure side heat exchanger or the low-temperature side of the low-pressure side heat exchanger to the load side heat exchanger, as opposed to the load side heat exchanger ,
Pressure side heat exchanger and the load side heat exchanger to supply the heat of the high pressure side heat medium to the load side heat exchanger and to return the heat of the high pressure side heat medium to the high pressure side heat exchanger, Pressure side heat exchanger and the underground heat exchanger, both sides of which are connected to the load side channel connected to the load side heat exchanger and an underground channel connected to the underground heat exchanger, and the load side heat exchanger is connected to the under- And a valve means for opening and closing the load side conduit, the underground conduit and the conduit conduit by heating and cooling, The heat exchanger of the load side is supplied with at least one of the high temperature heat medium and the low temperature heat medium through the circulation of the heat medium without the four-
The load side conduit is a load side supply pipe (41) and a load side return pipe (42) which connect the high pressure side heat exchanger and the load side heat exchanger to supply the heat of the high pressure side heat medium to the load side heat exchanger and return to the high pressure side heat exchanger,
The underground side pipeline is a geothermal-side supply pipe (43) and a geothermal-side return pipe (44) for connecting the low-pressure side heat exchanger and the underground heat exchanger to supply geothermal heat to the low-pressure side heat exchanger and return to the underground heat exchanger.
The connection conduits are each in the form of a closed loop and are connected to the first circulation circulation pipe C-1 to which the geothermal-side supply pipe 43 and the load-side return pipe 42 are connected, the geothermal-side return pipe 44 and the load- (41) and the load side (C-2) in a state where the second circulation circulation pipe (C-2), the second circulation circulation pipe The first and second circulation pipes C-3 and C-4 for connecting the water return pipe 42 to the high-pressure side heat exchanger, the first and second circulation circulation pipes C- 5 and C-6 for connecting the geothermal-side supply pipe 43 and the geothermal-side return pipe 44 to the low-pressure side heat exchanger, respectively,
The valve means includes a first valve (V1) installed between a place where the geothermal-side supply pipe of the first circle circulation pipe (C-1) is connected and a place where the third circle connection pipe is connected, A second valve (V2) installed between a place where the geothermal heat return pipe of the circulation pipe (C-2) is connected and a place where the fourth circle connecting pipe is connected, a second valve And a third valve (V3) installed between the third circulation pipe and the third circulation pipe, wherein the fourth circle circulation pipe is connected to the third circulation pipe, A fifth valve (V5) installed between the connection point of the geothermal heat-return pipe of the second circle circulation pipe and the connection point of the second circle connection pipe, A first circulation pipe connected to the first circulation pipe and a second circulation pipe connected to the first circulation pipe, A sixth valve (V6), a seventh valve (V7) installed between a place where the load-side supply pipe of the second circle circulation pipe is connected and a place where the second circle connection pipe is connected, And an eighth valve (V8) installed between a place where the load side return pipe is connected and a place where the first circle connecting pipe is connected.
상기 제어수단은, 다수의 지중 열교환기와 상기 지중측 관로를 통해 연결되어 지열을 모은 후 상기 고압측 열교환기 또는 저압측 열교환기에 공급하는 지열공급측 메인헤더(50-1), 다수의 지중 열교환기와 상기 지중측 관로를 통해 연결되며 상기 고압측 열교환기 또는 저압측 열교환기에서 환수되는 지열을 상기 다수의 지중 열교환기에 분산하여 환수시키는 지열환수측 메인헤더(50-2), 다수의 부하측 열교환기와 상기 부하측 관로를 통해 연결되며 상기 고압측 열교환기 또는 저압측 열교환기를 통과하면서 열교환된 열매체를 상기 다수의 부하측 열교환기에 분산 공급하는 부하공급측 메인헤더(60-1), 상기 다수의 부하측 열교환기와 상기 부하측 관로를 매개로 하여 연결되며 상기 다수의 부하측 열교환기에 환수되는 열매체를 모아 상기 고압측 열교환기 또는 저압측 열교환기에 환수시키는 부하환수측 메인헤더(60-2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환수 전환에 의한 지열 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
The control means includes a geothermal supply side main header (50-1) connected to the underground heat exchangers through the underground side pipeline to supply the geothermal heat to the high pressure side heat exchanger or the low pressure side heat exchanger, a plurality of underground heat exchangers A geothermal return side main header (50-2) connected to the ground side pipeline and distributing and returning geothermal heat recovered in the high pressure side heat exchanger or the low pressure side heat exchanger to the plurality of geothermal heat exchangers, a plurality of load side heat exchangers Side main heat exchanger (60-1) connected to the high-pressure side heat exchanger or the low-pressure side heat exchanger and distributing the heat-exchanged heat medium to the plurality of load side heat exchangers, and a plurality of load side heat exchangers Side heat exchanger and collecting the heat medium to be returned to the plurality of load side heat exchangers, Side heat exchanger, and a load-return-side main header (60-2) for returning the heat to the low-pressure side heat exchanger or the low-pressure side heat exchanger.
[14] The geothermal heat pump system according to claim 13, wherein the cold water tank and the hot water tank are connected to each other through a communicating pipe.
The engine-side heat exchanger according to claim 10, further comprising: an engine-side heat exchanger that recovers the heat of the drive engine for circulating the high-pressure side heat exchanger and the low-pressure side heat exchanger or the drive engine for cogeneration / heat generation and supplies the heat to the load side heat exchanger, 150); An exhaust gas heat exchanger connected in series with the engine-side heat exchanger, which recovers the heat of the exhaust gas exhausted from the driving engine by using the heat medium recovered from the heat of the driving engine and supplies the exhaust gas directly to the heat exchanger And a heat exchanger (160).
[3] The apparatus of claim 1, further comprising: a recirculation shutoff valve installed at one or more sides of the first and second valves, respectively; and drain means provided between the recirculation shutoff valve and the first and second valves, And the drainage means is configured to drain the heating medium in the conduit in a state in which the accumulation and shutoff valve is closed.
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