KR101578182B1 - Heat pump system using natural energy - Google Patents

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KR101578182B1
KR101578182B1 KR1020150014053A KR20150014053A KR101578182B1 KR 101578182 B1 KR101578182 B1 KR 101578182B1 KR 1020150014053 A KR1020150014053 A KR 1020150014053A KR 20150014053 A KR20150014053 A KR 20150014053A KR 101578182 B1 KR101578182 B1 KR 101578182B1
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KR1020150014053A
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박종우
신정수
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주식회사 제이앤지
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Abstract

Disclosed is a heat pump system using natural energy. The disclosed heat pump system using natural energy includes: a vaporization latent heat cooling member for cooling the inside of a heat storage tank by latent heat of vaporization of sprayed water by spraying the liquid water to be water vapor over the water stored in the heat storage tank; and/or a roof of the heat storage tank which is formed with a transparent material capable of introducing sunlight in order to heat the water in the heat storage tank by solar heat. According to the disclosed heat pump system using natural energy, a great deal of operation energy of the heat pump system using natural energy can be reduced and the operation efficiency thereof can be improved as an operation rate of the heat pump can be reduced as much as the amount of sunlight introduced through the roof to the heat storage tank and the operation amount of the vaporization latent heat cooling member.

Description

자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템{Heat pump system using natural energy}[0001] Heat pump system using natural energy [0002]

본 발명은 히트 펌프 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system, and more particularly, to a heat pump system using natural energy.

히트 펌프 시스템은 히트 펌프를 구비하고 냉난방 수요처에 대해 냉난방을 수행할 수 있는 것으로, 그 열원으로 지열 등이 많이 이용되고 있다.The heat pump system is equipped with a heat pump and is capable of performing cooling and heating with respect to the demand for cooling and heating.

이러한 종래의 히트 펌프 시스템의 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 등록특허들이다.Examples of such conventional heat pump systems are those listed below.

그러나, 종래의 히트 펌프 시스템에 의하면, 종래 냉난방 설비에 적용되는 축열조는 냉난방 설비에서 열을 축적하는 단순한 기능에 국한되어 있어, 그 축열조가 적용된 냉난방 설비의 냉난방 효율이 향상될 수 있도록 축열조의 성능 개선이 요구되고 있다.However, according to the conventional heat pump system, the heat storage tank applied to the conventional heating and cooling facilities is limited to a simple function of accumulating heat in the cooling and heating facilities, so that the performance of the heat storage tank is improved to improve the cooling and heating efficiency of the heating / .

등록특허 제 10-1454282호, 등록일자: 2014.10.17., 발명의 명칭: 열원 보상형 수축열 히트 펌프 시스템Registered Patent No. 10-1454282, Date of Registration: Oct. 17, 2017, Title of the invention: Heat source compensated heat accumulating heat pump system 등록특허 제 10-1168590호, 등록일자: 2012.07.19., 발명의 명칭: 지열 냉난방 장치Registered Patent No. 10-1168590, Registered Date: July 19, 2012. Title of the invention: Geothermal heating /

본 발명은 히트 펌프의 운전량이 감소될 수 있도록 축열조의 성능이 개선된 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템을 제공하는 것을 일 목적을 한다.It is an object of the present invention to provide a heat pump system using natural energy with improved performance of a heat storage tank so that the operation amount of the heat pump can be reduced.

본 발명의 일 측면에 따른 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템은 열원과 열교환되는 열원 열교환 부재; 냉난방 수요처에 대한 냉난방을 수행할 수 있는 히트 펌프; 상기 열원 열교환 부재, 상기 냉난방 수요처, 상기 히트 펌프 중 적어도 하나의 열기 또는 냉기를 축적하였다가 상기 열원 열교환 부재, 상기 냉난방 수요처, 상기 히트 펌프 중 적어도 하나로 공급할 수 있는 축열조; 상기 축열조 내부에 저장된 물의 상공에서 액체 상태의 물을 수증기 상태로 분사함으로써, 분사되는 물의 증발 잠열에 의해 상기 축열조 내부가 냉각될 수 있도록 하는 증발 잠열 냉각 부재; 상기 축열조 내부와 외부 사이에서 공기 흐름이 가능하도록 상기 축열조에 형성되는 환기창; 및 상기 증발 잠열 냉각 부재에 의해 분사되는 물이 상기 축열조 외부로 배출될 수 있도록, 상기 환기창을 통한 공기 흐름을 촉진하기 위한 환기팬;을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a heat pump system using natural energy, comprising: a heat source heat exchange member that is heat-exchanged with a heat source; A heat pump capable of performing cooling and heating with respect to a demand for heating and cooling; A heat storage tank capable of storing heat or cool air of at least one of the heat source heat exchanging member, the cooling and heating demanding unit, and the heat pump, and supplying the heat to at least one of the heat source heat exchanging member, the cooling and heating demanding unit, and the heat pump; A latent heat radiator for cooling the inside of the heat storage tank by means of latent heat of evaporation of water sprayed in a vapor state in the liquid state from the water stored inside the heat storage tank; A ventilation window formed in the heat storage tank so as to allow air flow between the inside and the outside of the heat storage tank; And a ventilation fan for promoting the flow of air through the ventilation window so that water sprayed by the latent heat of evaporation cooling member can be discharged to the outside of the heat storage tank.

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본 발명의 일 측면에 따른 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템에 의하면, 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템이 증발 잠열 냉각 부재를 포함함에 따라, 증발 잠열 냉각 부재를 히트 펌프의 가동없이 봄 혹은 가을의 중간기 냉방에 직접 활용하거나 지열 등 열원의 보조열원으로 활용할 수 있고, 그에 따라, 증발 잠열 냉각 부재의 활용만큼 히트 펌프의 운전율을 낮출 수 있어서, 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템의 작동 에너지가 많이 절감될 수 있어 작동효율이 향상될 수 있게 되는 효과가 있다.According to the heat pump system using natural energy according to one aspect of the present invention, since the heat pump system using natural energy includes the evaporation latent heat cooling member, the evaporation latent heat cooling member can be cooled in the middle of the spring or autumn And can be utilized as an auxiliary heat source for a heat source such as a geothermal heat source. Accordingly, the operation rate of the heat pump can be lowered as much as the utilization of the latent heat radiating member for evaporation, so that the operating energy of the heat pump system using natural energy can be reduced So that the operating efficiency can be improved.

본 발명의 다른 측면에 따른 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템에 의하면, 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템을 구성하는 축열조의 지붕이 투명하게 이루어져서 축열조 내부로 태양광이 도입될 수 있게 됨에 따라, 태양열에 의해 축열조에 수용된 물이 데워질 수 있게 되어, 그만큼 축열조 내부의 물을 데우기 위한 히트 펌프의 운전율이 감소될 수 있게 되는 효과가 있다.According to another aspect of the present invention, since the roof of the thermal storage tank constituting the heat pump system using natural energy is made transparent and solar light can be introduced into the thermal storage tank, The water contained in the heat storage tank can be warmed and the operation rate of the heat pump for warming the water in the heat storage tank can be reduced accordingly.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템의 구성을 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템을 구성하고 태양광을 도입하기 위한 부재들을 보이는 도면.1 is a view showing the construction of a heat pump system using natural energy according to an embodiment of the present invention;
2 is a view illustrating members for introducing sunlight and constituting a heat pump system using natural energy according to another embodiment of the present invention;

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템에 대하여 설명한다.Hereinafter, a heat pump system using natural energy according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템의 구성을 보이는 도면이다.1 is a view illustrating the construction of a heat pump system using natural energy according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템(100)은 열원 열교환 부재(130)와, 히트 펌프(110)와, 축열조(120)와, 증발 잠열 냉각 부재(123)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a heat pump system 100 using natural energy according to the present embodiment includes a heat source heat exchange member 130, a heat pump 110, a heat storage tank 120, a latent heat- .

또한, 상기 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템(100)은 제 1 순환 라인(150)과, 제 2 순환 라인(151)과, 축열조 열원 열교환기(165)와, 제 3 순환 라인(152)과, 제 4 순환 라인(153)과, 축열조 냉난방 수요처 열교환기(160)를 포함한다.The heat pump system 100 using the natural energy includes a first circulation line 150, a second circulation line 151, a storage tank heat source heat exchanger 165, a third circulation line 152, A fourth circulation line 153, and a heat storage tank heating / cooling demand heat exchanger 160.

도면 번호 140은 상기 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템(100)의 각 구성 요소의 작동을 제어하는 제어 부재이다.Reference numeral 140 denotes a control member for controlling the operation of each component of the heat pump system 100 using the natural energy.

상기 열원 열교환 부재(130)는 지열원, 공기열원, 수열원 등 다양한 열원과 열교환되면서 열을 흡수하거나 방출할 수 있는 것으로, 여기서는 예시적으로 지중과 열교환되는 지열 교환기로 제시된다.The heat source heat exchanging member 130 is capable of absorbing or discharging heat while being heat-exchanged with various heat sources such as a geothermal heat source, an air heat source, and a hydrothermal source, and is exemplified here as a geothermal heat exchanger that exchanges heat with the earth.

상기 히트 펌프(110)는 건물 실내 등과 같이 계절 등 환경에 따라 냉방 또는 난방이 요구되는 곳인 냉난방 수요처(10)에 대한 냉난방을 수행할 수 있는 것으로, 부하측 열교환기(114), 열원측 열교환기(112), 압축기(111) 및 팽창밸브(113)를 포함한다.The heat pump 110 is capable of performing cooling and heating with respect to the cooling / heating demand site 10, which is a place where cooling or heating is required according to the seasonal environment, such as a building interior. The heat pump 110 includes a load side heat exchanger 114, a heat source side heat exchanger 112, a compressor 111, and an expansion valve 113.

상기 부하측 열교환기(114)는 상기 냉난방 수요처(10), 상세히는 상기 냉난방 수요처(10)에 설치된 공기조화기 등의 설비 등을 통해 상기 냉난방 수요처(10)와 열교환될 수 있는 것이고, 상기 열원측 열교환기(112)는 상기 열원 열교환 부재(130) 측과 열교환될 수 있는 것이며, 상기 압축기(111) 및 상기 팽창밸브(113)는 상기 부하측 열교환기(114) 및 상기 열원측 열교환기(112)와 함께 냉동사이클을 구성하는 것이며, 상기 히트 펌프(110)는 상기 히트 펌프(110) 내에서의 열전달 매체 유동 방향을 가변하기 위한 사방변(115) 등을 더 포함하는데, 이러한 사항들은 일반적인 히트 펌프(110)에서 널리 이용되는 것이므로, 여기서는 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The load side heat exchanger 114 is capable of exchanging heat with the heating / cooling demand consumer 10 through an equipment such as an air conditioner installed in the heating / cooling consumer 10, The compressor 111 and the expansion valve 113 are connected to the load side heat exchanger 114 and the heat source side heat exchanger 112. The heat exchanger 112 is a heat exchanger, The heat pump 110 further includes four sides 115 for varying a flow direction of the heat transfer medium in the heat pump 110 and the like, And therefore, a detailed description thereof will be omitted here.

상기 축열조(120)는 상기 열원 열교환 부재(130), 상기 냉난방 수요처(10), 상기 히트 펌프(110) 중 적어도 하나의 열기 또는 냉기를 축적하였다가 상기 열원 열교환 부재(130), 상기 냉난방 수요처(10), 상기 히트 펌프(110) 중 적어도 하나로 공급할 수 있는 것이다.The heat storage tank 120 accumulates heat or cool air of at least one of the heat source heat exchange member 130, the heating and cooling demand consumer 10 and the heat pump 110 and stores the heat or cool air in the heat source heat exchange member 130, 10), and the heat pump (110).

상기 제 1 순환 라인(150)은 상기 열원 열교환 부재(130)와 상기 열원측 열교환기(112)를 연결하며 상기 열원 열교환 부재(130)와 상기 열원측 열교환기(112) 사이를 열전달 매체가 순환될 수 있도록 하는 것이다.The first circulation line 150 connects the heat source heat exchange member 130 and the heat source side heat exchanger 112 and circulates the heat transfer medium between the heat source heat exchange member 130 and the heat source side heat exchanger 112 To be able to do so.

상기 제 2 순환 라인(151)은 상기 제 1 순환 라인(150)에서 분지되었다가 다시 상기 제 1 순환 라인(150)에 합지되는 것으로, 상기 제 1 순환 라인(150)을 따라 순환되는 열교환 매체 중 적어도 일부가 필요한 경우 상기 축열조(120) 쪽, 상세히는 상기 축열조 열원 열교환기(165)를 경유하도록 유동되었다가 다시 상기 제 1 순환 라인(150)으로 합지되도록 하는 것이다.The second circulation line 151 is branched from the first circulation line 150 and then joined to the first circulation line 150. The second circulation line 151 is branched from the first circulation line 150, And at least a portion thereof is flowed through the heat storage tank 120, more specifically, the heat storage tank heat source heat exchanger 165, and is then joined to the first circulation line 150 again.

상기 제 1 순환 라인(150)에서 상기 제 2 순환 라인(151)이 분지되는 지점에는 제 1 삼방변(179)이 설치된다. 상기 제 1 삼방변(179)은 상기 열원측 열교환기(112)를 경유한 열전달 매체 중 적어도 일부가 필요한 경우 상기 제 2 순환 라인(151) 쪽으로 유동되도록 조절할 수 있다.In the first circulation line 150, a first three sides 179 are provided at a branch point of the second circulation line 151. The first three sides 179 may be adjusted to flow toward the second circulation line 151 when at least a part of the heat transfer medium via the heat source side heat exchanger 112 is required.

도면 번호 186은 상기 축열조 열원 열교환기(165)에서 상기 제 1 순환 라인(150)과 상기 제 2 순환 라인(151)의 합지 지점 사이를 개폐시키는 제 1 이방 밸브이고, 도면 번호 185는 상기 축열조 열원 열교환기(165)에서 상기 열원 열교환 부재(130) 쪽으로의 열절단 매체 유동을 개폐시키는 제 2 이방 밸브이다.Reference numeral 186 denotes a first anisotropic valve that opens and closes between the joint points of the first circulation line 150 and the second circulation line 151 in the heat storage tank heat source heat exchanger 165, Is a second anisotropic valve for opening and closing the flow of the heat cutting medium from the heat exchanger (165) to the heat source heat exchanging member (130).

상기 제 1 이방 밸브(186)가 닫히고, 상기 제 2 이방 밸브(185)가 열리는 경우, 상기 열원측 열교환기(112)를 경유한 열전달 매체는 상기 제 1 삼방변(179) 및 상기 축열조 열원 열교환기(165)를 상기 제 2 순환 라인(151)을 따라 유동된 다음, 상기 열원 열교환 부재(130) 쪽으로 유동된다.When the first one-way valve 186 is closed and the second one-way valve 185 is opened, the heat transfer medium passing through the heat source side heat exchanger 112 flows through the first three sides 179 and the heat storage tank heat exchange The first circulation line 151 flows along the first circulation line 151 and then flows toward the heat source heat exchange member 130.

반면, 상기 제 1 이방 밸브(186)가 열리고, 상기 제 2 이방 밸브(185)가 닫히는 경우, 상기 열원측 열교환기(112)를 경유한 열전달 매체는 상기 제 1 삼방변(179) 및 상기 축열조 열원 열교환기(165)를 상기 제 2 순환 라인(151)을 따라 유동된 다음, 상기 열원 열교환 부재(130) 쪽으로 전혀 유동되지 아니하고, 모두 다시 상기 열원측 열교환기(112) 쪽으로 유동된다.On the other hand, when the first one-way valve 186 is opened and the second one-way valve 185 is closed, the heat transfer medium passing through the heat source side heat exchanger 112 flows through the first three sides 179, The heat source heat exchanger 165 flows along the second circulation line 151 and then flows to the heat source side heat exchanger 112 without flowing to the heat source heat exchange member 130 at all.

도면 번호 170은 상기 열원 열교환 부재(130)에서 상기 열원측 열교환기(112) 쪽으로 열전달 매체가 유동되도록 하는 열원 펌프이다.Reference numeral 170 denotes a heat source pump for allowing the heat transfer medium to flow from the heat source heat exchange member 130 toward the heat source side heat exchanger 112.

상기 축열조 열원 열교환기(165)는 상기 제 2 순환 라인(151)을 따라 유동되는 열전달 매체와 상기 축열조(120) 내의 물이 열교환되도록 하는 것이다.The heat storage tank heat source heat exchanger 165 exchanges heat between the heat transfer medium flowing along the second circulation line 151 and water in the storage tank 120.

도면 번호 172는 상기 축열조(120)와 상기 축열조 열원 열교환기(165) 사이에서 상기 축열조(120) 내의 물이 순환될 수 있도록 하는 열원측 순환 펌프이다.Reference numeral 172 denotes a heat source side circulation pump for circulating water in the storage tank 120 between the storage tank 120 and the storage tank heat source heat exchanger 165.

도면 번호 20은 급탕 배관, 난방용 바닥 코일 등 온수 유동이 요구되는 온수 수요처이고, 도면 번호 171은 상기 축열조(120) 내에 축적된 온수를 상기 온수 수요처(20)로 공급하기 위한 온수 공급 펌프이다.Reference numeral 20 denotes a hot water supply source requiring hot water flow such as a hot water supply pipe and a heating bottom coil. Reference numeral 171 denotes a hot water supply pump for supplying hot water accumulated in the heat storage tank 120 to the hot water consumer 20.

상기 제 3 순환 라인(152)은 상기 냉난방 수요처(10)와 상기 부하측 열교환기(114)를 연결하며 상기 냉난방 수요처(10)와 상기 부하측 열교환기(114) 사이를 열전달 매체가 순환될 수 있도록 하는 것이다.The third circulation line 152 connects the cooling and heating demand place 10 and the load side heat exchanger 114 and allows the heat transfer medium to circulate between the heating and cooling demand place 10 and the load side heat exchanger 114 will be.

상기 제 4 순환 라인(153)은 상기 제 3 순환 라인(152)에서 분지되었다가 다시 상기 제 3 순환 라인(152)에 합지되는 것으로, 상기 제 3 순환 라인(152)을 따라 순환되는 열교환 매체 중 적어도 일부가 필요한 경우 상기 축열조(120) 쪽, 상세히는 상기 축열조 냉난방 수요처 열교환기(160)를 경유하도록 유동되었다가 다시 상기 제 3 순환 라인(152)으로 합지되도록 하는 것이다.The fourth circulation line 153 is branched from the third circulation line 152 and is joined to the third circulation line 152. The fourth circulation line 153 is branched from the third circulation line 152, The heat is circulated through the heat storage tank 120, more specifically, through the heat storage tank heating and cooling demand heat exchanger 160, and then the refrigerant flows into the third circulation line 152 again.

상기 제 3 순환 라인(152)에서 상기 제 4 순환 라인(153)이 분지되는 지점에는 제 2 삼방변(176)이 설치된다. 상기 제 2 삼방변(176)은 상기 부하측 열교환기(114)를 경유한 열전달 매체 중 적어도 일부가 필요한 경우 상기 제 4 순환 라인(153) 쪽으로 유동되도록 조절할 수 있다.And a second three-sided side 176 is provided at the branch point of the fourth circulation line 153 in the third circulation line 152. The second three sides 176 may be adjusted to flow toward the fourth circulation line 153 when at least a part of the heat transfer medium via the load side heat exchanger 114 is required.

도면 번호 178은 상기 축열조 냉난방 수요처 열교환기(160)에서 상기 제 3 순환 라인(152)과 상기 제 4 순환 라인(153)의 합지 지점 사이를 개폐시키는 제 3 이방 밸브이고, 도면 번호 177은 상기 축열조 냉난방 수요처 열교환기(160)에서 상기 냉난방 수요처(10) 쪽으로의 열절단 매체 유동을 개폐시키는 제 4 이방 밸브이다.Reference numeral 178 denotes a third anisotropic valve which opens and closes between the third circulation line 152 and the fourth circulation line 153 in the heat storage tank cooling and heating demand heat exchanger 160, And is a fourth anisotropic valve for opening and closing the flow of the heat cutting medium from the cooling / heating demand side heat exchanger 160 toward the heating / cooling demand side 10.

상기 제 3 이방 밸브(178)가 닫히고, 상기 제 4 이방 밸브(177)가 열리면, 상기 부하측 열교환기(114)를 경유한 열전달 매체가 상기 제 2 삼방변(176) 및 상기 축열조 냉난방 수요처 열교환기(160)를 상기 제 4 순환 라인(153)을 따라 경유한 다음 상기 냉난방 수요처(10)를 경유하고, 그 후 다시 상기 부하측 열교환기(114) 쪽으로 유동된다.When the third anisole valve 178 is closed and the fourth anisole valve 177 is opened, the heat transfer medium passing through the load side heat exchanger 114 flows through the second three sides 176 and the heat storage tank cooling / The refrigerant flows to the load side heat exchanger 114 via the fourth circulation line 153 and then through the heating and cooling demand source 10.

반면, 상기 제 3 이방 밸브(178)가 열리고, 상기 제 4 이방 밸브(177)가 닫히면, 상기 부하측 열교환기(114)를 경유한 열전달 매체가 상기 제 2 삼방변(176) 및 상기 축열조 냉난방 수요처 열교환기(160)를 상기 제 4 순환 라인(153)을 따라 경유한 다음 상기 냉난방 수요처(10)를 경유하지 아니하고, 곧바로 다시 상기 부하측 열교환기(114) 쪽으로 유동된다.On the other hand, when the third anisole valve 178 is opened and the fourth anisole valve 177 is closed, the heat transfer medium passing through the load side heat exchanger 114 flows through the second three sides 176 and the heat storage tank cooling / The heat exchanger 160 is passed through the fourth circulation line 153 and then flows directly to the load side heat exchanger 114 without passing through the heating and cooling demand place 10.

도면 번호 174는 상기 부하측 열교환기(114)에서 상기 제 2 삼방변(176) 쪽으로 열전달 매체가 유동되도록 하는 부하 펌프이다.Reference numeral 174 denotes a load pump for allowing the heat transfer medium to flow from the load side heat exchanger 114 toward the second three sides 176.

상기 축열조 냉난방 수요처 열교환기(160)는 상기 제 4 순환 라인(153)을 따라 유동되는 열전달 매체와 상기 축열조(120) 내의 물이 열교환되도록 하는 것이다.The heat storage tank cooling / heating demand heat exchanger 160 exchanges heat between the heat transfer medium flowing along the fourth circulation line 153 and water in the storage tank 120.

도면 번호 173은 상기 축열조(120)와 상기 축열조 냉난방 수요처 열교환기(160) 사이에서 상기 축열조(120) 내의 물이 순환될 수 있도록 하는 부하측 순환 펌프이다.Reference numeral 173 denotes a circulation pump on the load side for circulating the water in the storage tank 120 between the storage tank 120 and the storage tank cooling / heating demand heat exchanger 160.

상기와 같이 구성되면, 상기 냉난방 수요처(10)에서 상기 제 3 순환 라인(152)을 통해 상기 히트 펌프(110)로 전달되었다가 상기 제 1 순환 라인(150)을 통해 상기 열원으로 버려지는 열기 중 적어도 일부가 상기 제 2 순환 라인(151)을 통해 상기 축열조(120)에 축적되었다가 온수 수요처(20)로 공급될 수 있다.If the heat pump 110 is constructed as described above, the heat is transferred to the heat pump 110 through the third circulation line 152 from the cooling / heating customer 10 and then discharged to the heat source through the first circulation line 150 At least a part of which is accumulated in the thermal storage tank 120 through the second circulation line 151 and then supplied to the hot water consumer 20.

상기 증발 잠열 냉각 부재(123)는 상기 축열조(120) 내부에 저장된 물의 상공에서 액체 상태의 물을 수증기 상태로 분사함으로써, 분사되는 물의 증발 잠열에 의해 상기 축열조(120) 내부가 냉각될 수 있도록 하는 것이다.The evaporation latent heat cooling member 123 injects liquid state water in a vapor state in the space above the water stored in the heat storage tank 120 so that the inside of the heat storage tank 120 can be cooled by the latent heat of vaporization of the water to be sprayed will be.

상세히, 상기 증발 잠열 냉각 부재(123)는 상기 축열조(120) 하부와 상기 축열조(120) 상부의 상공을 배관으로 연결하고 상기 축열조(120) 상부 상공의 말단에 확산 노즐이 형성되도록 하여, 상기 축열조(120) 상부에 비해 상대적으로 저온인 상기 축열조(120) 하부의 물을 상기 축열조(120) 내의 물의 상공으로 상승시켜 분사하는 것으로, 상기 증발 잠열 냉각 부재(123)에 의해 상기 축열조(120) 하부의 상대적 저온의 물이 상기 축열조(120) 상부의 상공에서 분사되면서 증발되어 주위, 즉 상기 축열조(120) 상부의 물의 열기를 흡수하여 상기 축열조(120) 상부를 냉각시킬 수 있게 된다.The evaporation latent heat cooling member 123 connects the lower part of the thermal storage tank 120 and the upper part of the upper part of the thermal storage tank 120 to form a diffusion nozzle at the end of the upper part of the thermal storage tank 120, The water in the lower part of the thermal storage tank 120 which is lower in temperature than the upper part of the thermal storage tank 120 is injected by raising the water below the water in the thermal storage tank 120 by the evaporation latent heat cooling member 123, The water of the relatively low temperature of the heat storage tank 120 is evaporated while being sprayed from the upper part of the heat storage tank 120 to absorb the heat of the water around the heat storage tank 120 to cool the upper part of the heat storage tank 120.

도면 번호 175는 상기 증발 잠열 냉각 부재(123)를 따라 상기 축열조(120) 하부의 물이 상기 축열조(120) 상부로 이동될 수 있도록 하는 증발 잠열 냉각 펌프이다.Reference numeral 175 denotes a latent heat latent heat pump for allowing the water below the thermal storage tank 120 to be moved to the upper portion of the thermal storage tank 120 along the evaporation latent heat cooling member 123.

이러한 증발 잠열 냉각 부재(123)가 적용됨에 따라, 상기 증발 잠열 냉각 부재(123)를 상기 히트 펌프(110)의 가동없이 봄 혹은 가을의 중간기 냉방에 직접 활용하거나 지열 등 열원의 보조열원으로 활용할 수 있고, 그에 따라, 상기 증발 잠열 냉각 부재(123)의 활용만큼 상기 히트 펌프(110)의 운전율을 낮출 수 있어서, 상기 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템(100)의 작동 에너지가 많이 절감될 수 있어 작동효율이 향상될 수 있게 된다.As the evaporation latent heat cooling member 123 is applied, the evaporation latent heat cooling member 123 can be directly utilized for cooling the middle of the spring or autumn without operating the heat pump 110, or utilized as an auxiliary heat source for the heat source such as geothermal heat. The operating rate of the heat pump 110 can be lowered by the use of the evaporation latent heat cooling member 123, so that the operating energy of the heat pump system 100 using the natural energy can be greatly reduced The operating efficiency can be improved.

한편, 본 실시예에서는, 상기 축열조(120) 내의 물이 태양열에 의해 데워질 수 있도록, 상기 축열조(120)의 지붕(125)이 태양광이 도입될 수 있는 투명 재질로 이루어질 수 있다.Meanwhile, in this embodiment, the roof 125 of the thermal storage tank 120 may be made of a transparent material through which sunlight can be introduced, so that water in the thermal storage tank 120 can be heated by solar heat.

상기와 같이, 상기 축열조(120)의 지붕(125)이 투명 재질로 이루어짐에 따라, 상기 축열조(120)의 지붕(125)을 통해 태양광이 상기 축열조(120) 내부로 유입될 수 있고, 그에 따라 태양열에 의해 상기 축열조(120)에 수용된 물이 데워질 수 있게 되어, 그만큼 상기 축열조(120) 내부의 물을 데우기 위한 상기 히트 펌프(110)의 운전율이 감소될 수 있게 된다.As described above, since the roof 125 of the thermal storage tank 120 is made of a transparent material, sunlight can be introduced into the thermal storage tank 120 through the roof 125 of the thermal storage tank 120, The water contained in the heat storage tank 120 can be warmed by the solar heat so that the operation rate of the heat pump 110 for heating the water in the heat storage tank 120 can be reduced accordingly.

도면 번호 126은 상기 축열조(120)의 지붕(125) 아래에 설치되어, 상기 축열조(120)의 지붕(125)을 통한 태양광 도입이 조절될 수 있도록 하는 차광막(126)이고, 도면 번호 127은 상기 차광막(126)을 펼치거나 접을 수 있는 전동 모터 등의 구동 수단이다.Reference numeral 126 denotes a light-shielding film 126 provided under the roof 125 of the thermal storage tank 120 so as to control the introduction of sunlight through the roof 125 of the thermal storage tank 120, And is a driving means such as an electric motor capable of expanding or collapsing the light shielding film 126.

상기 구동 수단(127)이 작동되어 상기 차광막(126)이 펼쳐지면, 상기 축열조(120)의 지붕(125)을 통한 태양광 도입이 일부 또는 전부 차단될 수 있고, 상기 구동 수단(127)이 역으로 작동되어 상기 차광막(126)이 접히면, 상기 축열조(120)의 지붕(125)을 통한 태양광 도입이 이루어질 수 있다.When the driving means 127 is operated and the light shielding film 126 is unfolded, solar light introduction through the roof 125 of the thermal storage tank 120 can be partially or completely blocked, The sunlight can be introduced through the roof 125 of the thermal storage tank 120 when the light shielding film 126 is folded.

도면 번호 128은 상기 축열조(120)의 지붕(125) 상에 설치되어, 상기 축열조(120)의 지붕(125) 쪽으로 태양광이 반사되어 도입될 수 있도록 하는 반사경이다.Reference numeral 128 denotes a reflector provided on the roof 125 of the thermal storage tank 120 so that sunlight can be reflected and introduced into the roof 125 of the thermal storage tank 120.

도면 번호 122는 상기 축열조(120)의 상부에 형성되어 상기 축열조(120) 내부와 외부 사이에서 공기 흐름이 가능하도록 하는 환기창이고, 도면 번호 121은 상기 환기창(122)을 통한 환기가 원활하게 이루어지도록 기류를 형성하는 환기팬이다. 상기 환기팬(121)이 가동되면, 상기 환기창(122)을 통한 공기 흐름이 촉진되고, 그에 따라 상기 증발 잠열 냉각 부재(123)에 의해 분사되는 물이 상기 축열조(120) 외부로 보다 원활하게 배출될 수 있게 된다.Reference numeral 122 denotes a ventilation window formed on the upper part of the thermal storage tank 120 so as to allow air to flow between the inside and the outside of the thermal storage tank 120. Reference numeral 121 denotes a ventilation window for ventilation through the ventilation window 122 It is a ventilation fan that forms an air flow. When the ventilation fan 121 is operated, the air flow through the ventilation window 122 is promoted so that the water injected by the evaporation latent heat cooling member 123 is discharged to the outside of the heat storage tank 120 more smoothly .

도면 번호 180은 상기 축열조(120) 내부의 물의 온도를 감지하는 축열조 온도 감지 센서이다.Reference numeral 180 denotes a storage tank temperature sensor for sensing the temperature of water in the storage tank 120.

도면 번호 181은 상기 열원측 열교환기(112)의 출구 측에서 상기 열원측 열교환기(112)의 출구를 통해 유출되는 열전달 매체의 온도를 감지하는 열원측 열교환기 출구 온도 감지 센서이다.Reference numeral 181 denotes a heat source side heat exchanger outlet temperature sensor for sensing the temperature of the heat transfer medium flowing out through the outlet of the heat source side heat exchanger 112 at the outlet side of the heat source side heat exchanger 112.

상기 축열조 온도 감지 센서(180)에 의해 감지된 상기 축열조(120) 내부의 물 온도가 상기 열원측 열교환기 출구 온도 감지 센서(181)에서 감지되는 상기 열원측 열교환기(112)의 출구에서의 열전달 매체의 온도에 비해 상대적으로 고온인 경우, 상기 제어 부재(140)에 의해 상기 제 2 순환 라인(151)은 닫히고 상기 제 1 순환 라인(150)만 열려, 상기 열원측 열교환기(112)에서 유출되는 열교환 매체는 상기 열원 열교환 부재(130) 쪽으로만 유동되도록 할 수 있다.The temperature of the water inside the thermal storage tank 120 sensed by the thermal storage tank temperature sensor 180 is detected by the heat source side heat exchanger outlet temperature sensor 181 and the heat transfer at the outlet of the heat source side heat exchanger 112 The second circulation line 151 is closed by the control member 140 so that only the first circulation line 150 is opened and the outflow from the heat source side heat exchanger 112 The heat exchange medium may flow only toward the heat source heat exchange member 130.

이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템(100)의 작동에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the heat pump system 100 using natural energy according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

먼저, 급탕 기능을 포함한 여름철 등의 냉방 운전 모드의 경우에 대하여 설명한다.First, a case of a cooling operation mode such as a summer including a hot water supply function will be described.

여름철 등의 냉방 운전 모드에서는, 상기 히트 펌프(110) 내의 냉매가 상기 압축기(111), 상기 사방변(115), 상기 열원측 열교환기(112), 상기 팽창밸브(113) 및 상기 부하측 열교환기(114) 순서로 순환된다. 이 때, 상기 열원측 열교환기(112)는 응축기로 기능하고, 상기 부하측 열교환기(114)는 증발기로 기능한다.The refrigerant in the heat pump 110 is supplied to the compressor 111, the four sides 115, the heat source side heat exchanger 112, the expansion valve 113, and the load side heat exchanger (114). At this time, the heat source side heat exchanger 112 functions as a condenser, and the load side heat exchanger 114 functions as an evaporator.

상기 제 1 삼방변(179)이 개방되어, 상기 열원측 열교환기(112)에서 상기 제 1 순환 라인(150)을 통해 상기 열원 열교환 부재(130)로 향하던 열전달 매체 중 적어도 일부가 상기 제 2 순환 라인(151)을 통해 상기 축열조 열원 열교환기(165)를 경유하면서, 상기 축열조(120)에서 순환되는 물과 열교환되고, 그 과정에서 상기 제 2 순환 라인(151)을 통해 순환하던 열전달 매체에 함유된 열기, 냉방 운전에 따라 상기 냉난방 수요처(10)에서 버려지던 폐열이 상기 축열조(120)로 전달된다.The first three sides 179 are opened so that at least a part of the heat transfer medium directed from the heat source side heat exchanger 112 to the heat source heat exchange member 130 through the first circulation line 150 flows through the second circulation line 150, Heat exchanged with the water circulated in the heat storage tank 120 while passing through the heat storage tank heat source heat exchanger 165 through the line 151 and contained in the heat transfer medium circulated through the second circulation line 151 The waste heat that has been discarded at the heating and cooling demand site 10 is transferred to the thermal storage tank 120 according to the heating and cooling operation.

상기 축열조 열원 열교환기(165)를 경유한 열전달 매체는 상기 제 2 순환 라인(151) 및 상기 제 1 순환 라인(150)을 따라 다시 유동된다. 이 때, 상기 제 1 이방 밸브(186)는 열리고, 상기 제 2 이방 밸브(185)는 닫혀, 상기 축열조 열원 열교환기(165)를 경유한 열전달 매체는 상기 열원 열교환 부재(130) 쪽으로는 전혀 유동되지 않고, 모두 다시 상기 열원측 열교환기(112) 쪽으로 유동된다.The heat transfer medium passed through the heat storage tank heat source heat exchanger 165 flows again along the second circulation line 151 and the first circulation line 150. At this time, the first one-way valve 186 is opened, the second one-way valve 185 is closed, and the heat transfer medium passed through the heat storage tank heat source heat exchanger 165 does not flow to the heat source heat exchange member 130 at all And flows toward the heat source side heat exchanger 112 again.

즉, 이 경우의 열전달 매체의 흐름 순서는 상기 열원 펌프(170) → 상기 열원측 열교환기(112) → 상기 제 1 삼방변(179) → 상기 축열조 열원 열교환기(165) → 상기 열원 펌프(170)의 반복 형태가 된다.That is, in this case, the flow sequence of the heat transfer medium is performed by the heat source pump 170, the heat source side heat exchanger 112, the first three sides 179, the heat storage tank heat source heat exchanger 165, ). ≪ / RTI >

상기와 같이 열을 수득하여 데워진 상기 축열조(120) 내의 물은 상기 온수 수요처(20)로 공급될 수 있다.The water in the thermal storage tank 120 heated and heated as described above can be supplied to the hot water consumer 20.

한편, 상기 축열조(120)의 지붕(125)이 투명하여 태양광이 입사될 수 있고, 그에 따라 태양열에 의해 상기 축열조(120) 내부의 물이 가열될 수 있다.On the other hand, the roof 125 of the thermal storage tank 120 is transparent and sunlight can be incident, and thus the water inside the thermal storage tank 120 can be heated by solar heat.

상기와 같이, 상기 냉난방 수요처(10)에 대한 냉방 운전에 따라 발생되는 폐열 및/또는 태양열을 이용하여 상기 축열조(120) 내의 물이 가열될 수 있고, 상기 히트 펌프(110)의 작동은 요하지 아니하므로, 상기 축열조(120) 내의 물 가열에는 일부 펌프의 동작을 위한 동력 이외에 상기 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템(100)에서 온수 사용을 위해 사용되는 에너지가 극히 적어질 수 있게 된다.As described above, the water in the thermal storage tank 120 can be heated using waste heat and / or solar heat generated according to the cooling operation for the heating / cooling demand place 10, and the operation of the heat pump 110 is not required The energy used for the hot water use in the heat pump system 100 using the natural energy can be extremely reduced in addition to the power for operating some pumps in the water heating in the thermal storage tank 120.

만약 상기 온수 수요처(20)에 대한 온수 공급이 요구되지 않고 상기 냉난방 수요처(10)에 대한 냉방 운전만 요구되는 경우에는, 상기 차광막(126)을 닫아 태양광을 차단하고, 상기 증발 잠열 냉각 펌프(175)를 작동시켜 상기 증발 잠열 냉각 부재(123)를 통해 상기 축열조(120) 하부의 상대적 저온의 물을 상기 축열조(120) 상공으로 분사하면서 그 증발 잠열을 이용하여 상기 축열조(120) 상부를 차갑게 만들어준다. 이 때, 상기 환기팬(121)이 작동되어 상기 축열조(120) 상부를 차갑게 만들어준 수증기를 외부로 배출시켜 준다.If the hot water supply to the hot water consumer 20 is not required and only the cooling operation for the heating and cooling demand site 10 is required, the light shielding film 126 is closed to block the sunlight and the evaporation latent heat cooling pump 175 is operated to spray the relatively low temperature water below the storage tank 120 through the evaporation latent heat cooling member 123 to the space above the storage tank 120 while using the latent heat of evaporation to cool the upper portion of the storage tank 120 It makes it. At this time, the ventilation fan 121 is operated to discharge the water vapor which makes the upper part of the heat storage tank 120 cooler.

이 때, 상기 제 1 이방 밸브(186)는 닫히고, 상기 제 2 이방 밸브(185)는 열려, 상기 축열조 열원 열교환기(165)를 경유한 열전달 매체는 상기 열원 열교환 부재(130) 쪽으로 유동된다.At this time, the first one-way valve 186 is closed, the second one-way valve 185 is opened, and the heat transfer medium passing through the heat storage tank heat source heat exchanger 165 flows toward the heat source heat exchange member 130.

즉, 이 경우의 열전달 매체의 흐름 순서는 상기 열원 펌프(170) → 상기 열원측 열교환기(112) → 상기 제 1 삼방변(179) → 상기 축열조 열원 열교환기(165) → 상기 열원 열교환 부재(130) → 상기 열원 펌프(170)의 반복 형태가 된다.That is, in this case, the flow sequence of the heat transfer medium is performed by the heat source pump 170, the heat source side heat exchanger 112, the first three sides 179, the heat storage tank heat source heat exchanger 165, 130) - > the heat source pump 170 is repeated.

한편, 상기 증발 잠열 냉각 펌프(175)가 작동하였음에도 불구하고 상기 축열조 온도 감지 센서(180)에 의해 감지된 상기 축열조(120) 내부의 물 온도가 상기 열원측 열교환기 출구 온도 감지 센서(181)에 의해 감지된 온도보다 높은 경우, 상기 축열조(120) 내부로 폐열을 더 이상 버릴 수 없어 상기 축열조(120)가 보조 열원으로 활용될 수 없으므로, 상기 제 1 삼방변(179)을 통해 상기 제 2 순환 라인(151)으로는 유동이 일어나지 않고 열전달 매체가 상기 제 1 순환 라인(150)을 통해 상기 열원 열교환 부재(130)로 모두 순환된다.The water temperature inside the thermal storage tank 120 sensed by the thermal storage tank temperature sensor 180 is detected by the heat source side heat exchanger outlet temperature sensor 181 The waste heat can not be further discarded into the thermal storage tank 120 and the thermal storage tank 120 can not be utilized as an auxiliary heat source. Therefore, No flow occurs in the line 151 and the heat transfer medium is circulated through the first circulation line 150 to the heat source heat exchange member 130 all together.

상기 부하측 열교환기(114)는 증발기로 기능하므로, 상기 부하 펌프(174)가 작동되어, 상기 냉난방 수요처(10)에 대한 냉방을 수행한다. 이 때, 상기 제 2 삼방변(176)은 상기 제 4 순환 라인(153) 쪽이 열리지 아니하여 상기 냉난방 수요처(10)를 경유한 열전달 매체는 모두 상기 제 3 순환 라인(152)을 따라 상기 부하측 열교환기(114) 쪽으로 유동된다.Since the load side heat exchanger 114 functions as an evaporator, the load pump 174 is operated to perform cooling for the cooling / heating demand place 10. At this time, the second three sides 176 are not opened to the fourth circulation line 153, so that all of the heat transfer media passing through the heating and cooling demander 10 are transferred along the third circulation line 152 to the load side And flows to the heat exchanger 114 side.

한편, 여름철 혹서기 등에는 상기 열원 열교환 부재(130)와 열교환되는 열원, 여기서는 지열의 열용량이 부족하여, 상기 히트 펌프(110)에 과부하가 걸려, 정지되거나 고장날 수 있다. 이 경우, 야간, 아침, 저녁 등 상기 냉난방 수요처(10)에 대한 냉방 수요가 적은 시간대에 상기 히트 펌프(110)를 구동하고, 상기 제 2 삼방변(176)을 통해 열전달 매체 대부분을 상기 제 4 순환 라인(153) 쪽으로 유동시켜 상기 축열조(120)에 냉열을 축적한다.On the other hand, in a hot summer or the like in summer, the heat capacity of the heat source 110, which is heat-exchanged with the heat source heat exchanging member 130, is insufficient, and the heat pump 110 may be overloaded and stopped or broken. In this case, the heat pump 110 is driven at a time when the cooling demand for the cooling and heating demanding place 10 is low, such as at night, morning, and evening, and most of the heat transfer medium is supplied through the second three- Circulates in the circulation line 153 and accumulates cold and heat in the heat storage tank 120.

이 때, 상기 제 4 이방 밸브(177)는 닫히고, 상기 제 3 이방 밸브(178)는 열려, 상기 제 4 순환 라인(153)을 따라 순환된 열전달 매체는 상기 부하측 열교환기(114)로 유동된다.At this time, the fourth anisole valve 177 is closed, the third anisole valve 178 is opened, and the heat transfer medium circulated along the fourth circulation line 153 flows to the load side heat exchanger 114 .

한편, 상기 증발 잠열 냉각 펌프(175)도 작동시켜 상기 증발 잠열 냉각 부재(123)에 의해 상기 축열조(120) 내부의 물을 추가로 냉각시킬 수 있다.The evaporation latent heat cooling pump 175 may also be operated to further cool the water in the storage tank 120 by the evaporation latent heat cooling member 123.

상기와 같이 냉각된 냉수가 상기 축열조(120)에 축적됨으로써, 냉방 운전 모드에서, 상기 축열조(120)에 축적된 냉수가 상기 열원 열교환 부재(130)와 열교환되는 열원, 여기서는 지열원의 보충 열원으로 이용될 수 있다.In the cooling operation mode, the cold water accumulated in the heat storage tank 120 is heat-exchanged with the heat source heat exchange member 130 by being accumulated in the heat storage tank 120, Can be used.

이하에서는, 겨울철 등의 난방 운전 모드의 경우에 대하여 설명한다.Hereinafter, the case of the heating operation mode such as winter season will be described.

겨울철 등의 난방 운전 모드에서는, 상기 히트 펌프(110) 내의 냉매가 상기 압축기(111), 상기 사방변(115), 상기 부하측 열교환기(114), 상기 팽창밸브(113) 및 상기 열원측 열교환기(112) 순서로 순환된다. 이 때, 상기 열원측 열교환기(112)는 증발기로 기능하고, 상기 부하측 열교환기(114)는 응축기로 기능한다.In the heating operation mode such as the winter season, the refrigerant in the heat pump 110 is supplied to the compressor 111, the four sides 115, the load side heat exchanger 114, the expansion valve 113 and the heat source side heat exchanger (112). At this time, the heat source side heat exchanger 112 functions as an evaporator, and the load side heat exchanger 114 functions as a condenser.

상기 열원측 열교환기(112) 쪽으로는 상기 열원 열교환 부재(130)와 열교환되는 열원인 지열원과 함께 상기 축열조(120)에서도 열을 공급할 수 있다. 즉, 상기 열원측 열교환기(112)를 경유하면서 차가워진 열전달 매체가 상기 열원 펌프(170)의 작동에 따라 상기 제 1 삼방변(179)과 상기 제 2 순환 라인(151)을 거쳐 상기 축열조 열원 열교환기(165)를 경유하게 되고, 그 과정에서 열전달 매체가 태양광에 의해 데워진 상기 축열조(120) 내의 온수의 열기를 함유하여 1차로 흡열을 한 다음, 상기 열원 열교환 부재(130)로 유동되어 상기 열원 열교환 부재(130)에서 열원과 열교환되면서 2차로 흡열을 한 다음, 다시 상기 열원측 열교환기(112)로 순환된다.The heat source side heat exchanger 112 may also supply heat to the heat storage tank 120 together with a geothermal heat source that is heat-exchanged with the heat source heat exchange member 130. That is, the heat transfer medium cooled through the heat source side heat exchanger (112) flows through the first three sides (179) and the second circulation line (151) in accordance with the operation of the heat source pump (170) The heat transfer medium passes through the heat exchanger 165. In the process, the heat transfer medium primarily absorbs heat of hot water in the heat storage tank 120 heated by the sunlight, and then flows into the heat source heat exchange member 130 Exchanges heat with the heat source in the heat source heat exchange member 130, and then circulates to the heat source side heat exchanger 112 again.

이 때, 상기 제 1 이방 밸브(186)는 닫히고, 상기 제 2 이방 밸브(185)는 열려, 열전달 매체의 흐름은 상기 열원 펌프(170) → 상기 열원측 열교환기(112) → 상기 제 1 삼방변(179) → 상기 축열조 열원 열교환기(165) → 상기 열원 열교환 부재(130) → 상기 열원 펌프(170)로 순환하게 된다.At this time, the first one-way valve 186 is closed, the second one-way valve 185 is opened, and the flow of the heat transfer medium flows through the heat source pump 170, the heat source side heat exchanger 112, The heat source heat exchanger 165, the heat source heat exchanger 130, and the heat source pump 170 are circulated.

상기와 같이, 두 차례에 걸친 흡열 작용에 의해, 난방 시 상기 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템(100)의 작동 효율이 향상될 수 있게 된다.As described above, the operation efficiency of the heat pump system 100 using the natural energy can be improved upon heating by the endothermic effect twice.

한편, 상기와 같은 난방 운전이나 온수 공급을 위해서는, 상기 축열조(120)의 온도가 상대적으로 높은 것이 운전 효율 상 유리하므로, 상기 차광막(126)은 접혀 태양광이 도입되도록 한다.On the other hand, in order to perform the heating operation and the hot water supply as described above, the temperature of the heat storage tank 120 is relatively high in terms of operation efficiency, so that the light shielding film 126 is folded and sunlight is introduced.

한편, 상기와 같이 태양광이 도입되었음에도 불구하고 상기 축열조 온도 감지 센서(180)에 의해 감지된 상기 축열조(120) 내부의 물 온도가 상기 열원측 열교환기 출구 온도 감지 센서(181)에 의해 감지된 온도보다 낮은 경우, 상기 축열조(120) 내부의 물이 더 이상 열원으로 기능하지 못하므로, 상기 제 1 삼방변(179)을 통해 상기 제 2 순환 라인(151)으로는 유동이 일어나지 않고 열전달 매체가 상기 제 1 순환 라인(150)을 통해 상기 열원 열교환 부재(130)로 모두 순환된다.Meanwhile, when the water temperature inside the thermal storage tank 120 sensed by the thermal storage tank temperature sensor 180 is sensed by the heat source-side heat exchanger outlet temperature sensor 181 despite the sunlight being introduced as described above The water in the heat storage tank 120 no longer functions as a heat source, so that no flow occurs to the second circulation line 151 through the first three sides 179 and the heat transfer medium And is circulated to the heat source heat exchange member 130 through the first circulation line 150.

한편, 겨울철 혹한기 등에는 상기 열원 열교환 부재(130)와 열교환되는 열원, 여기서는 지열의 열용량이 부족하여, 상기 히트 펌프(110)에 과부하가 걸려, 정지되거나 고장날 수 있다. 이 경우, 야간, 아침, 저녁 등 상기 냉난방 수요처(10)에 대한 난방 수요가 적은 시간대에 상기 히트 펌프(110)를 구동하고, 상기 제 2 삼방변(176)을 통해 열전달 매체 대부분을 상기 제 4 순환 라인(153) 쪽으로 유동시켜 상기 축열조(120)에 온열을 축적한다.On the other hand, in the winter or the like, the heat capacity of the heat source 110, which is heat-exchanged with the heat source heat exchange member 130, is insufficient, so that the heat pump 110 may be overloaded and stopped or broken. In this case, the heat pump 110 is driven at a time when the heating demand for the heating / cooling demand site 10 such as night, morning, and evening is low, and most of the heat transfer medium is discharged through the second three- Circulates in the circulation line 153 and accumulates heat in the heat storage tank 120. [

이 때, 상기 제 4 이방 밸브(177)는 닫히고, 상기 제 3 이방 밸브(178)는 열려, 상기 제 4 순환 라인(153)을 따라 순환된 열전달 매체는 상기 부하측 열교환기(114)로 유동된다.At this time, the fourth anisole valve 177 is closed, the third anisole valve 178 is opened, and the heat transfer medium circulated along the fourth circulation line 153 flows to the load side heat exchanger 114 .

상기와 같이 가열된 온수가 상기 축열조(120)에 축적됨으로써, 난방 운전 모드에서, 상기 축열조(120)에 축적된 온수가 상기 열원 열교환 부재(130)와 열교환되는 열원, 여기서는 지열원의 보충 열원으로 이용될 수 있다.The hot water accumulated in the thermal storage tank 120 is heat-exchanged with the heat source heat exchange member 130 in the heating operation mode by accumulating the hot water heated in this way in the thermal storage tank 120, Can be used.

이하에서는, 봄, 가을, 초겨울, 초여름 등의 중간기 에너지 절감 모드의 경우에 대하여 설명한다.Hereinafter, the intermediate energy saving mode, such as spring, autumn, early winter, and early summer, will be described.

봄, 가을, 초겨울, 초여름 등의 중간기에는, 상기 냉난방 수요처(10)(10)에 대한 냉난방 부하가 상대적으로 적으므로, 많은 에너지를 소모하는 상기 히트 펌프(110)의 가동없이, 상기 열원 펌프(170) 등의 운전만으로도 상기 축열조(120)를 냉각시켜 냉방 부하를 처리할 수 있다.In the middle period of the spring, autumn, early winter, early summer, etc., the cooling / heating load on the heating / cooling demanders 10 and 10 is relatively small, 170) can be used to cool the heat storage tank 120 and process the cooling load.

즉, 상기 히트 펌프(110)를 정지시킨 상태에서 상기 열원 펌프(170)가 가동되면, 열전달 매체가 상기 열원측 열교환기(112), 상기 제 1 삼방변(179), 상기 축열조 열원 열교환기(165) 및 상기 열원 열교환 부재(130)를 순환하면서, 상기 열원, 여기서는 지상에 비해 상대적 저온인 지중과 열교환되면서, 상기 지중과의 열교환으로 수득된 냉기를 상기 축열조(120)에 축적하게 된다.That is, when the heat source pump 170 is operated while the heat pump 110 is stopped, the heat transfer medium is circulated through the heat source side heat exchanger 112, the first three sides 179, the heat storage tank heat source heat exchanger 165 and the heat source heat exchanging member 130. The cool air obtained by the heat exchange with the ground is accumulated in the heat storage tank 120 while being heat-exchanged with the heat source, here, a relatively low temperature earth relative to the ground.

한편, 상기와 같은 운전에 병행하여, 상기 증발 잠열 냉각 펌프(175)가 작동되면, 상기 증발 잠열 냉각 부재(123)가 작동되고, 그에 따라 상기 축열조(120) 내부가 그 증발 잠열만큼 더 냉각된다.Meanwhile, when the evaporation latent heat cooling pump 175 is operated in parallel with the above-described operation, the evaporation latent heat cooling member 123 is operated, so that the inside of the storage tank 120 is further cooled by the evaporation latent heat .

상기와 같이 상기 축열조(120) 내에 축적된 냉수가 상기 냉난방 수요처(10)로 공급되어, 상기 히트 펌프(110)의 작동이 없이도, 중간기의 냉방이 실시될 수 있다.As described above, the cold water accumulated in the thermal storage tank 120 is supplied to the cooling / heating consumer 10 so that the cooling of the intermediate stage can be performed without the operation of the heat pump 110.

상기와 같이, 상기 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템(100)이 증발 잠열 냉각 부재(123)를 포함함에 따라, 상기 증발 잠열 냉각 부재(123)를 상기 히트 펌프(110)의 가동없이 봄 혹은 가을의 중간기 냉방에 직접 활용하거나 지열 등 열원의 보조열원으로 활용할 수 있고, 그에 따라, 상기 증발 잠열 냉각 부재(123)의 활용만큼 상기 히트 펌프(110)의 운전율을 낮출 수 있어서, 상기 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템(100)의 작동 에너지가 많이 절감될 수 있어 작동효율이 향상될 수 있게 된다.The heat pump system 100 using the natural energy includes the latent heat latent cooling member 123 so that the latent heat latent heat cooling member 123 can be operated in the spring or fall mode without operating the heat pump 110. [ The operation rate of the heat pump 110 can be lowered by the utilization of the latent heat latent heat cooling member 123, so that it is possible to use the natural energy The operating energy of the heat pump system 100 can be greatly reduced and the operating efficiency can be improved.

또한, 상기 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템(100)을 구성하는 축열조(120)의 지붕(125)이 투명하게 이루어져서 축열조(120) 내부로 태양광이 도입될 수 있게 됨에 따라, 태양열에 의해 상기 축열조(120)에 수용된 물이 데워질 수 있게 되어, 그만큼 상기 축열조(120) 내부의 물을 데우기 위한 상기 히트 펌프(110)의 운전율이 감소될 수 있게 된다.Since the roof 125 of the thermal storage tank 120 constituting the heat pump system 100 using natural energy is made transparent and sunlight can be introduced into the thermal storage tank 120, The water contained in the heat storage tank 120 can be warmed so that the operation rate of the heat pump 110 for heating the water in the heat storage tank 120 can be reduced.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서 상기된 본 발명의 일 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.Hereinafter, a heat pump system using natural energy according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In carrying out the above description, the description overlapping with the content already described in the embodiment of the present invention described above will be omitted and it will be omitted here.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템을 구성하고 태양광을 도입하기 위한 부재들을 보이는 도면이다.FIG. 2 is a view illustrating members for introducing sunlight and constituting a heat pump system using natural energy according to another embodiment of the present invention. FIG.

도 2를 참조하면, 본 실시예에서는, 축열조의 지붕(225) 상에 태양광 도입 덕트(228)가 설치되어, 상기 축열조의 지붕(225) 쪽으로 태양광이 반사되어 도입될 수 있도록 한다.Referring to FIG. 2, in this embodiment, a solar light introduction duct 228 is provided on a roof 225 of a thermal storage tank so that sunlight can be reflected and introduced toward the roof 225 of the thermal storage tank.

상기 태양광 도입 덕트(228)는 굴뚝처럼 내부가 빈 형태로 이루어지고, 내벽에 거울과 같은 반사경이 부착되어 있어서, 그 상단으로 도입된 태양광이 그 아래쪽인 상기 지붕(225) 쪽으로 원활하게 도입될 수 있게 된다.The sunlight introducing duct 228 has a hollow shape like a chimney and has a reflector such as a mirror attached to its inner wall so that sunlight introduced to the upper end of the solar light introducing duct 228 smoothly flows into the roof 225, .

상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims And can be changed. However, it is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

본 발명의 일 측면에 따른 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템에 의하면, 히트 펌프의 운전량이 감소될 수 있도록 축열조의 성능이 개선될 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.According to the heat pump system using natural energy according to an aspect of the present invention, since the performance of the heat storage tank can be improved so that the operation amount of the heat pump can be reduced, the possibility of industrial use thereof is high.

110 : 히트 펌프 111 : 압축기
112 : 열원측 열교환기 113 : 팽창밸브
114 : 부하측 열교환기 120 : 축열조
121 : 환기팬 122 : 환기창
123: 증발 잠열 냉각 부재 125 : 축열조의 지붕
126 : 차광막 127 : 구동 수단
128 : 반사경 130 : 열원 열교환 부재
140 : 제어 부재 150 : 제 1 순환 라인
151 : 제 2 순환 라인 152 : 제 3 순환 라인
153 : 제 4 순환 라인 160 : 축열조 냉난방 수요처 열교환기
165 : 축열조 열원 열교환기 170 : 열원 펌프
171 : 온수 공급 펌프 172 : 열원측 순환 펌프
173 : 부하측 순환 펌프 174 : 부하 펌프
175 : 증발 잠열 냉각 펌프 177 : 제 4 이방 밸브
178 : 제 3 이방 밸브 179 : 제 1 삼방변
180 : 축열조 온도 감지 센서 181 : 열원측 열교환기 출구 온도 감지 센서
185 : 제 2 이방 밸브 186 : 제 1 이방 밸브110: heat pump 111: compressor
112: Heat source side heat exchanger 113: Expansion valve
114: load side heat exchanger 120:
121: ventilation fan 122: ventilation window
123: Latent heat of evaporation cooling member 125: Roof of heat storage tank
126: light-shielding film 127: driving means
128: reflector 130: heat source heat exchange member
140: control member 150: first circulation line
151: second circulation line 152: third circulation line
153: fourth circulation line 160: heat storage tank heat source heat exchanger
165: heat storage tank heat source heat exchanger 170: heat source pump
171: hot water supply pump 172: circulation pump on the heat source side
173: load side circulation pump 174: load pump
175: latent heat of evaporation cooling pump 177: fourth anisotropic valve
178: Third anisotropic valve 179: First three-way valve
180: Heat storage tank temperature sensor 181: Heat source side heat exchanger outlet temperature sensor
185: second anisotropic valve 186: first anisotropic valve

Claims (8)

열원과 열교환되는 열원 열교환 부재;
냉난방 수요처에 대한 냉난방을 수행할 수 있는 히트 펌프;
상기 열원 열교환 부재, 상기 냉난방 수요처, 상기 히트 펌프 중 적어도 하나의 열기 또는 냉기를 축적하였다가 상기 열원 열교환 부재, 상기 냉난방 수요처, 상기 히트 펌프 중 적어도 하나로 공급할 수 있는 축열조;
상기 축열조 내부에 저장된 물의 상공에서 액체 상태의 물을 수증기 상태로 분사함으로써, 분사되는 물의 증발 잠열에 의해 상기 축열조 내부가 냉각될 수 있도록 하는 증발 잠열 냉각 부재;
상기 축열조 내부와 외부 사이에서 공기 흐름이 가능하도록 상기 축열조에 형성되는 환기창; 및
상기 증발 잠열 냉각 부재에 의해 분사되는 물이 상기 축열조 외부로 배출될 수 있도록, 상기 환기창을 통한 공기 흐름을 촉진하기 위한 환기팬;을 포함하는 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템.A heat source heat exchange member that is heat-exchanged with a heat source;
A heat pump capable of performing cooling and heating with respect to a demand for heating and cooling;
A heat storage tank capable of storing heat or cool air of at least one of the heat source heat exchanging member, the cooling and heating demanding unit, and the heat pump, and supplying the heat to at least one of the heat source heat exchanging member, the cooling and heating demanding unit, and the heat pump;
A latent heat radiator for cooling the inside of the heat storage tank by means of latent heat of evaporation of water sprayed in a vapor state in the liquid state from the water stored inside the heat storage tank;
A ventilation window formed in the heat storage tank so as to allow air flow between the inside and the outside of the heat storage tank; And
And a ventilation fan for promoting the flow of air through the ventilation window so that the water sprayed by the latent heat of evaporation cooling member can be discharged to the outside of the heat storage tank. 제 1 항에 있어서,
상기 증발 잠열 냉각 부재는 상기 축열조 상부에 비해 상대적으로 저온인 상기 축열조 하부의 물을 상기 축열조 내의 물의 상공으로 상승시켜 분사하는 것을 특징으로 하는 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the evaporation latent heat cooling member raises the water in the lower portion of the thermal storage tank relatively lower in temperature than the upper portion of the thermal storage tank to above the water in the thermal storage tank and injects the natural gas. 제 1 항에 있어서,
상기 축열조 내의 물이 태양열에 의해 데워질 수 있도록, 상기 축열조의 지붕은 태양광이 도입될 수 있는 투명 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the roof of the thermal storage tank is made of a transparent material into which sunlight can be introduced so that water in the thermal storage tank can be heated by solar heat. 제 3 항에 있어서,
상기 축열조에는 투명 재질의 상기 지붕으로 태양광이 도입될 수 있도록 반사경 또는 태양광 도입 덕트가 설치되는 것을 특징으로 하는 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템.The method of claim 3,
Wherein the reflector or the solar light induction duct is installed in the heat storage tank so that sunlight can be introduced into the roof made of a transparent material. 제 3 항에 있어서,
상기 축열조에는 태양광 도입이 조절될 수 있도록 차광막이 설치되는 것을 특징으로 하는 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템.The method of claim 3,
Wherein the heat storage tank is provided with a light shielding film so that introduction of sunlight can be controlled. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 히트 펌프는 부하측 열교환기, 열원측 열교환기, 압축기 및 팽창밸브를 포함하고,
상기 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템은
상기 열교환 부재와 상기 열원측 열교환기를 연결하며 열전달 매체가 순환되는 제 1 순환 라인;
상기 제 1 순환 라인에서 분지되었다가 다시 상기 제 1 순환 라인에 합지되는 제 2 순환 라인;
상기 제 2 순환 라인을 따라 유동되는 열전달 매체와 상기 축열조 내의 물이 열교환되도록 하는 축열조 열원 열교환기;
상기 냉난방 수요처와 상기 부하측 열교환기를 연결하며 열전달 매체가 순환되는 제 3 순환 라인;
상기 제 3 순환 라인에서 분지되었다가 다시 상기 제 3 순환 라인에 합지되는 제 4 순환 라인; 및
상기 제 4 순환 라인을 따라 유동되는 열전달 매체와 상기 축열조 내의 물이 열교환되도록 하는 축열조 냉난방 수요처 열교환기;를 포함하고,
상기 냉난방 수요처에서 상기 제 3 순환 라인을 통해 상기 히트 펌프로 전달되었다가 상기 제 1 순환 라인을 통해 상기 열원으로 버려지는 열기 중 적어도 일부가 상기 제 2 순환 라인을 통해 상기 축열조에 축적되었다가 온수 수요처로 공급되는 것을 특징으로 하는 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템.The method according to claim 1 or 3,
The heat pump includes a load side heat exchanger, a heat source side heat exchanger, a compressor, and an expansion valve,
The heat pump system using the natural energy
A first circulation line connecting the heat exchange member and the heat source side heat exchanger and circulating the heat transfer medium;
A second circulation line branched in the first circulation line and then joined to the first circulation line;
A heat storage tank heat source heat exchanger for exchanging heat between the heat transfer medium flowing along the second circulation line and water in the storage tank;
A third circulation line connecting the cooling / heating customer and the load side heat exchanger and circulating the heat transfer medium;
A fourth circulation line branched in the third circulation line and then joined to the third circulation line; And
And a heat storage tank cooling / heating demand heat exchanger for exchanging heat between the heat transfer medium flowing along the fourth circulation line and water in the storage tank,
At least a part of the heat transferred from the heating and cooling demander to the heat pump through the third circulation line and discharged to the heat source through the first circulation line is accumulated in the heat storage tank through the second circulation line, The heat pump system comprising: 제 6 항에 있어서,
상기 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템은
상기 열원측 열교환기의 출구 측에서 상기 열원측 열교환기의 출구를 통해 유출되는 열전달 매체의 온도를 감지하는 열원측 열교환기 출구 온도 감지 센서;를 포함하고,
상기 축열조 내부의 물 온도가 상기 열원측 열교환기 출구 온도 감지 센서에서 감지되는 상기 열원측 열교환기의 출구에서의 열전달 매체의 온도에 비해 상대적으로 고온인 경우, 상기 제 2 순환 라인은 닫히고 상기 제 1 순환 라인만 열려, 상기 열원측 열교환기에서 유출되는 열교환 매체는 상기 열원 열교환 부재 쪽으로만 유동되는 것을 특징으로 하는 자연 에너지를 이용한 히트 펌프 시스템.The method according to claim 6,
The heat pump system using the natural energy
And a heat source side heat exchanger outlet temperature sensor for sensing the temperature of the heat transfer medium flowing out from the outlet side of the heat source side heat exchanger through the outlet of the heat source side heat exchanger,
When the water temperature inside the heat storage tank is relatively high in comparison with the temperature of the heat transfer medium at the outlet of the heat source side heat exchanger sensed by the heat source side heat exchanger outlet temperature sensor, the second circulation line is closed, And the heat exchange medium flowing out of the heat source side heat exchanger flows only toward the heat source heat exchange member. 삭제delete
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