KR101631504B1 - 지열 폐열을 이용한 항온항습기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일정공간의 냉방이나 난방을 수행하기 위해 지열전달유닛, 히트펌프유닛, 축열조, 송풍유닛, 가습/제습유닛 사이에 열전달 유체의 유동을 위해 설치되는 배관유닛을 최소화하여 제조비용과 설치비용을 절감하고, 지열 냉난방 장치를 소형화하여 실내 주거공간이나 비닐하우스에 설치가 용이하며, 가습/제습유닛에 의해 냉방운전이나 난방운전시에 가습을 동시에 수행할 수 있거나 필요에 따라 냉방운전이나 난방운전과는 별개로 일정공간의 제습을 수행함에 따라 가습/제습유닛의 추가 설치에 따른 공간상의 제약을 해소하고 유지비용을 절감하며 소비자의 요구를 충족할 수 있는 지열 냉난방 장치에 관한 것이다.

Description

지열 폐열을 이용한 항온항습기{Geothermal constant temperature and moisture apparatus}
본 발명은 지열 냉난방 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일전공간의 냉방이나 난방을 수행하기 위해 지열전달유닛, 히트펌프유닛, 쿨링타워, 송풍유닛, 가습/제습유닛 사이에 열전달 유체의 유동을 위해 설치되는 배관유닛을 최소화하고, 가습/제습유닛에 의해 냉방운전이나 난방운전시에 가습을 동시에 수행할 수 있고, 필요에 따라 냉방운전이나 난방운전과는 별개로 거주공간이나 비닐하우스, 양식장 등과 같은 일정공간의 제습을 수행할 수 있는 지열 냉난방 장치에 관한 것이다.
최근 화석에너지의 고갈과 환경 오염 문제가 대두되면서 청정에너지 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
이러한 청정에너지로 신재생에너지라 불리우는 풍력, 태양열, 및 지열에 관한 연구와 이를 이용한 냉난방장치에 대한 개발이 활발하게 진행되고 있다.
풍력과 태양열을 이용한 냉난방장치의 경우 설치장소의 한계와 함께 넓은 면적이 확보되어야고, 설치와 유지관리에 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
지열이란 지구 내부에서 표면을 거쳐 외부로 유출되는 열량을 의미하는데, 지중온도는 지형에 따라 다르지만 지표면에 가까운 땅속의 온도는 대략 섭씨 10~20℃ 정도로 연중 큰 변화가 없이 일정하게 유지된다. 또한, 지열은 풍력이나 태양열과 달리 기후 등에 관계없이 안정적으로 에너지원을 공급받을 수 있는 이점이 있다. 즉, 지열 냉난방장치의 경우, 설치비용이 상대적으로 풍력과 태양열에 비해 저렴하고, 설치장소의 한계와 기후 등의 영향이 풍력과 태양열보다 적어서 현재 신재생에너지 중 가장 많이 개발되고 이용되고 있다.
또한, 오늘날에는 생활환경에 대한 지속적인 관심에 따라 생활공간 등에서 적절한 습도를 유지하여 쾌적한 상태의 공기에 대한 요구가 증가되고 있다. 이러한 요구에 따라 다양한 가습/제습장치에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다.
그러나 종래 지열 냉난방 장치의 경우, 냉방운전과 난방운전을 모두 수행해야 함에 따라 냉난방 장치에서 열전달 유체의 이동을 위해 설치되는 배관의 갯수가 많아져서 생산성이 저감되고, 지열 냉난방 장치 내부에 설치되는 배관의 갯수 증가에 따라 지열 냉난방 장치가 대형화되어 설치 장소의 제약이 추가로 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 종래 지열 냉난방 장치의 경우, 지열 냉난방 장치 내부에 설치되는 배관의 갯수 증가에 따라 설치비용과 지열 냉난방 장치 자체의 비용이 증가되는 문제점이 있었다.
더욱이, 종래 지열 냉난방 장치의 경우, 냉방운전이나 난방운전과 동시에 가습을 수행하거나, 필요에 따라 이와 별도로 제습 기능을 수행하기 위한 가습/제습유닛이 없어 소비자의 요구를 충족하지 못하는 문제점이 있었다.
대한민국 특허등록번호 제10-0923962호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 일정공간의 냉방이나 난방을 수행하기 위해 지열전달유닛, 히트펌프유닛, 축열조, 송풍유닛, 가습/제습유닛 사이에 열전달 유체의 유동을 위해 설치되는 배관유닛을 최소화하여 제조비용과 설치비용을 절감하고, 지열 냉난방 장치를 소형화하여 실내 주거공간이나 비닐하우스에 설치가 용이하며, 가습/제습유닛에 의해 냉방운전이나 난방운전시에 가습을 동시에 수행할 수 있거나 필요에 따라 냉방운전이나 난방운전과는 별개로 일정공간의 제습을 수행함에 따라 가습/제습유닛의 추가 설치에 따른 공간상의 제약을 해소하고 유지비용을 절감하며 소비자의 요구를 충족할 수 있는 지열 냉난방 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지열 냉난방 장치는 케이스; 상기 케이스의 외부에 설치되어 지열을 전달하는 지열전달유닛; 상기 케이스의 외부에서 상기 지열전달유닛과 배관을 통해 서로 연통되게 설치되는 축열조; 상기 케이스의 내부에 설치되어, 열전달 유체를 가열 또는 냉각하는 히트펌프유닛; 상기 케이스의 내부 상측에 설치되어, 상기 히트펌프유닛에서 토출되는 열전달 유체의 냉기 또는 온기를 냉방이나 난방이 필요한 공간으로 공급하는 송풍유닛; 상기 케이스의 내부 상측에 설치되어 가습이나 제습이 필요한 공간의 가습이나 제습을 수행하는 가습/제습유닛; 및 상기 케이스의 외측 전면에 설치되어 상기 히트펌프유닛을 제어하는 제어유닛;을 포함를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 지열 냉난방 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 지열 냉난방 장치의 지열전달유닛은 지면의 하부에 매립 설치되어 지중의 열 또는 냉기를 집열하는 지중루프; 및 상기 지중루프에 집열된 지중의 열 또는 냉기를 상기 히트펌프유닛으로 전달하기 위한 지열순환펌프;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 지열 냉난방 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 지열 냉난방 장치의 히트펌프유닛은 상기 케이스의 내부 상측에 설치되어 열전달 유체를 증발시키는 증발기; 상기 케이스의 내부 하측에 설치되어 증발된 열전달 유체를 압축하는 압축기; 상기 케이스의 내부 상측에 설치되어 상기 압축기에서 토출된 열전달 유체를 응축시키는 응축기; 상기 케이스의 내부에서 상기 증발기와 상기 응축기의 하부에 설치되어 상기 응축기에서 응축된 열전달 유체를 팽창시키는 팽창부; 상기 케이스의 내부 하측에 설치되어, 냉방운전시에 상기 증발기에서 증발된 열전달 유체와 열을 교환하는 제1 열교환기; 상기 케이스의 내부 하측에 설치되어, 난방운전시에 상기 응축기에서 응축된 열전달 유체와 열을 교환하는 제2 열교환기; 상기 압축기, 상기 응축기, 상기 증발기, 상기 팽창부, 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기, 상기 지열전달유닛, 및 상기 축열조 사이에 열전달 유체의 유동을 위해 설치되는 배관유닛; 및 상기 제어유닛에 의해 열전달 유체의 유동을 조절하기 위해 상기 배관유닛 사이에 설치되는 밸브유닛;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 지열 냉난방 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 지열 냉난방 장치의 히트펌프유닛의 밸브유닛은 상기 응축기와 상기 제2 열교환기를 연결하는 배관유닛 상에서 상기 제2 열교환기에 인접하게 설치되는 제1 솔레노이드 밸브; 상기 응축기와 상기 제2 열교환기를 연결하는 배관유닛 상에서 상기 응축기에 인접하게 설치되는 제2 솔레노이드 밸브; 상기 증발기와 상기 제1 열교환기를 연결하는 배관유닛 상에서 상기 제1 열교환기에 인접하게 설치되는 제3 솔레노이드 밸브; 상기 증발기와 상기 제1 열교환기를 연결하는 배관유닛 상에서 상기 증발기(330)에 인접하게 설치되는 제4 솔레노이드 밸브;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 지열 냉난방 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 지열 냉난방 장치의 히트펌프유닛의 밸브유닛은 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기, 및 상기 지중루프를 연결하는 배관유닛 상에 설치되는 제1 삼방밸브; 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기, 및 상기 지열순환펌프를 연결하는 배관유닛 상에 설치되는 제2 삼방밸브; 및 상기 압축기, 상기 제1 열교환기, 상기 제2 열교환기, 및 조정부를 서로 연결하는 배관유닛 상에 설치되는 사방밸브;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 지열 냉난방 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 지열 냉난방 장치의 제어유닛은 상기 히트펌프유닛의 냉방운전 또는 난방운전을 선택하기 위한 냉방/난방 선택부; 상기 히트펌프유닛의 냉방운전 또는 난방운전시에 냉방온도 또는 난방온도를 조절하기 위한 온도 조절부; 및 상기 가습/제습유닛의 작동과 가습운전 또는 제습운전을 선택하기 위한 가습/제습 선택부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 지열 냉난방 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 지열 냉난방 장치의 지열전달유닛의 지중루프는 외부 유공관과 상기 외부 유공관에 내삽되는 내부 유공관의 이중 유공관으로 형성되되, 상기 외부 유공관은 외부 유공관의 원주면에 형성된 다수의 관통공을 구비하고, 상기 내부 유공관은 내부 유공관의 원주면에 형성된 다수의 관통공을 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 지열 냉난방 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 지열열전달유닛의 지중루프의 외부 유공관에 형성된 다수의 관통공의 개수는 상기 외부 유공관의 세로 길이 1m당 10개 이상 500개 이하로 형성되고, 상기 외부 유공관에 형성된 다수의 관통공의 지름은 0.5㎝ 이상 5㎝ 이하로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 지열 냉난방 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 지열전달유닛의 지중루프의 내부 유공관에 형성된 다수의 관통공의 개수는 상기 내부 유공관의 세로 길이 1m당 10개 이상 500개 이하로 형성되고, 상기 내부 유공관에 형성된 다수의 관통공의 지름은 0.1㎝ 이상 2.0㎝ 이하로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 지열 냉난방 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 지열전달유닛의 지중루프의 외부 유공관은 콘크리트로 형성되고, 내부 유공관은 폴리에틸렌(PE)으로 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 지열 냉난방 장치는 일정공간의 냉방이나 난방을 수행하기 위해 지열전달유닛, 히트펌프유닛, 축열조, 송풍유닛, 가습/제습유닛 사이에 열전달 유체의 유동을 위해 설치되는 배관유닛을 다양한 밸브유닛, 특히 사방밸브에 의해 지열 냉난방 장치의 내부에 설치되는 배관유닛을 최소화하여 지열 냉난방 장치의 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 지열 냉난방 장치는 배관유닛을 최소화함에 따라 지열 냉난방 장치를 소형화하여 지열 냉난방 장치의 설치공간 상의 제약을 감소시켜 실내 주거공간, 정밀실험실, 비닐하우스, 양계장, 양식장과 같은 일정공간에 용이하게 설치하고, 공간활용도를 극대화할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 지열 냉난방 장치는 가습/제습유닛에 의해 냉방운전이나 난방운전시에 가습을 동시에 수행할 수 있거나 필요에 따라 냉방운전이나 난방운전과는 별개로 거주공간, 비닐하우스, 양계장 등과 같은 일정공간의 제습을 수행함에 따라 가습/제습유닛의 추가 설치에 따른 공간상의 제약을 해소하고 유지비용을 절감하며 소비자의 요구를 충족할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지열 냉난방 장치의 정면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지열 냉난방 장치의 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지열 냉난방 장치의 개념도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 지열 냉난방 장치에서 이중 유공관 형태로 형성되는 지중루프의 사시도를 나타낸다.
도 5는 도 4에 도시된 지중루프의 단면도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 부호를 가지도록 하고 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지열 냉난방 장치의 정면도를 나타내고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지열 냉난방 장치의 블록도를 나타내며, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지열 냉난방 장치의 개념도를 나타낸다. 도 4는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 지열 냉난방 장치에서 이중 유공관 형태로 형성되는 지중루프의 사시도를 나타내고, 도 5는 도 4에 도시된 지중루프의 단면도를 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 지열 냉난방 장치(1)를 설명한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지열 냉난방 장치(1)는
지열전달유닛(100), 케이스(200), 히트펌프유닛(300), 축열조(400), 송풍유닛(500), 가습/제습유닛(600), 및 제어유닛(700)으로 이루어진다.
케이스(200)는 지열 냉난방 장치(1)의 외형을 형성한다. 또한, 케이스(200)는 지열을 이용한 냉방 또는 난방을 필요한 공간인 주택 내부, 사무실 내부, 양계장 내부, 또는 비닐 하우스 내부에 설치된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 이러한 케이스(200)는 알루미늄과 같은 금속재질 또는 폴리에틸렌과 같은 합성수지의 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
지열전달유닛(100)은 케이스(200)의 외부에 설치된다. 즉, 지열전달유닛(100)은 냉방이나 난방을 필요한 공간인 실내가 아닌 실외 공간에 설치된다.
축열조(400)는 지열전달유닛(100)에서 집약된 지중에서 얻은 열이나 냉기를 함유한 열전달 유체를 보관할 수 있는 기능을 수행한다. 또한, 히트펌프유닛을 냉각하는 기능을 수행할 수도 있다. 이러한 축열조(400)는 케이스(200)의 외부, 즉 지열전달유닛(100)과 같이 실외에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 축열조(400)는 지열전달유닛(100)과 배관을 통해 서로 연통되게 설치된다.
히트펌프유닛(300)은 케이스(200)의 내부에 설치되어, 열전달 유체를 가열 또는 냉각하여 열전달 유체의 가열 또는 냉각 상태에 따라 냉방이나 난방을 수행한다. 도면에 도시되지는 않았지만, 공지된 내용과 같이 지열 냉난방 장치의 경우 펌프나 압축기 등을 구동하기 위한 모든 에너지 원이 지열전달유닛(100)에서 전달되는 것이 아니다. 즉, 지열과 별도의 에너지 원인 전기 또는 가스와 같은 동력원으로 펌프나 압축기를 구동할 때, 지열전달유닛(100)에 축적되는 열전달 유체의 온도가 대체로 15℃를 유지하므로, 냉방이나 난방을 위한 온도를 유지할 때 기존 냉난방 장치보다 적은 에너지 소모로 구동되는 냉난방 장치이다. 통상 지열 냉난방 장치의 경우 유류비 대비 75%의 유지 비용 절감효과가 있다.
송풍유닛(500)은 케이스(200)의 내부 상측에 설치되어 히트펌프유닛(300)에서 토출되는 열전달 유체의 냉기 또는 온기를 냉방이나 난방이 필요한 공간인 주택내부, 사무실, 비닐 하우스, 또는 양계장 등의 내부로 공급한다.
가습/제습유닛(600)은 케이스(200)의 내부 상측에 설치되고, 가습이나 제습이 필요한 공간의 가습이나 제습을 후술하는 제어유닛(700)의 가습/제습 선택부(730)의 선택에 의해 수행한다. 본원발명에 의한 지열 냉난방 장치(1)는 가습/제습유닛(600)에 의해 냉방운전이나 난방운전시에 가습을 동시에 수행할 수 있거나 필요에 따라 냉방운전이나 난방운전과는 별개로 거주공간, 비닐하우스, 양계장 등과 같은 일정공간의 제습을 수행함에 따라 가습/제습유닛의 추가 설치에 따른 공간상의 제약을 해소하고 유지비용을 절감하며 소비자의 요구를 충족시킬 수 있다.
제어유닛(700)은 케이스(200)의 외측 전면에 설치된다. 즉, 제어유닛(700)의 케이스(200)의 외측 전면에 설치됨에 따라, 사용자가 제어유닛(700)의 각종 조절버튼의 조절에 따라 지열 냉난방 장치(1)를 쉽게 조절할 수 있게 된다. 제어유닛(700)은 히트펌프유닛(300)등 지열 냉난방 장치(1)의 냉방운전과 난방운전, 제습과 가습 운전, 온도 등을 제어한다.
도 2 내지 도 3에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 지열 냉난방 장치(1)의 지열전달유닛(100)은 지중루프(110)와 지열순환펌프(120)로 이루어진다.
지중루프(110)는 지면(10)의 하부에 매립 설치되어 지중의 열 또는 냉기를 집열한다. 이때 지중의 열 또는 냉기는 열전달 유체에 집열되고, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 열전달 유체는 물이 사용된다. 또한, 지중루프(110)는 지면의 온도가 대략 15℃ 정도를 유지하는 깊이에 매설된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 50m에서 200m 깊이 사이에 매설된다.
지열순환펌프(120)는 지중루프(110)에 집열된 지중의 열 또는 냉기를 갖는 열전달 유체를 히트펌프유닛(300)으로 전달한다.
도 4 내지 도 5에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 다르면 지열전달유닛(100)의 지중루프(110)는 외부 유공관(111)과 내부 유공관(113)의 이중 유공관으로 형성된다.
즉, 내부 유공관(113)이 외부 유공관(111)에 내삽되어 지중루프(110)가 이중 유공관으로 형성된다.
외부 유공관(111)은 외부 유공관(111)의 원주면에 형성된 다수의 관통공(112)을 구비하고, 내부 유공관(1113)은 내부 유공관(113)의 원주면에 형성된 다수의 관통공(114)을 구비한다.
외부 유공관(111)에 형성된 다수의 관통공(112)의 개수는 외부 유공관(111)의 세로 길이 1m당 10개 이상 500개 이하로 형성되고, 외부 유공관(111)에 형성된 다수의 관통공(112)의 지름은 0.5㎝ 이상 5㎝ 이하로 형성된다.
내부 유공관(113)에 형성된 다수의 관통공(114)의 개수는 내부 유공관(111)의 세로 길이 1m당 10개 이상 500개 이하로 형성되고, 내부 유공관(1130)에 형성된 다수의 관통공(114)의 지름은 0.1㎝ 이상 2.0㎝ 이하로 형성된다. 내부 유공관에 형성된 다수의 관통공(114)의 지름이 외부 유공관(111)에 형성된 다수의 관통공(113)의 지름보다 큰 경우에는 이물질 유입으로부터 내부 유공관을 보호할 수 없기 때문이다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 외부 유공관(111)은 콘크리트로 형성되고, 내부 유공관(113)은 폴리에틸렌(PE)으로 형성된다.
종래 지열전달유닛(100)의 지중루프(110)가 단일 유공관으로 형성되는 경우에는, 이러한 지중루프(110)가 땅속에 매설됨에 따라 하중 등에 의해 빈번하게 파손되고, 파손에 따라 열전달 유체인 물의 흡수능력이 감소되며, 이에 따라 지중루프를 교체하기 위해 많은 비용과 시간이 소모되는 문제점이 있었다. 또한, 지중루프를 형성하는 단일 유공관에 형성된 다수의 관통공이 이물질에 의해 막히게 되고, 이에 따라 물이 지중루프 내부에 수집되지 않아 효율이 감소되는 문제점이 있었다.
상술한 바와 같이, 본원발명은 외부 유공관(111)을 콘크리트로 형성하고 내부 유공관(113)을 폴리에틸렌으로 형성하고, 내부 유공관(113)을 외부 유공관(111)에 내삽하여 이중으로 형성함에 따라 토양의 압력에 의해 지중루프(110)가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 콘크리트로 형성된 외부 유공관(111)의 원주면에 형성된 다수의 관통공(112)을 통해 이물질이 어느 정도 정수된 물이 유입되고, 이러한 물을 다시 폴리에틸렌으로 형성된 내부 유공관(113)의 원주면에 형성된 다수의 관통공(114)을 통해 수집할 수 있어 종래와 같이 지중루프의 관통공이 이물질에 막혀 효율이 감소되는 문제점을 최소화할 수 있다.
도 2 내지 도 3에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 지열 냉난방 장치(1)의 히트펌프유닛(300)은 압축기(310), 응축기(320), 증발기(330), 팽창부(340), 제1 열교환기(350), 제2 열교환기(360), 배관유닛(370), 및 밸브유닛(380)으로 이루어진다.
증발기(330)는 케이스(200)의 내부 상측에 설치되어 열전달 유체인 물을 증발시킨다. 압축기(310)는 케이스(200)의 내부 하측에 설치되어 증발된 열전달 유체인 물을 고온고압으로 압축한다. 응축기(320)는 케이스(200)의 내부 상측에 설치되어 압축기(310)에서 토출된 열전달 유체인 물을 응축하여 저온고압으로 토출시킨다. 팽창부(340)는 케이스(200)의 내부에서 증발기(330)와 응축기(320)의 하부에 설치되어 응축기(320)에서 응축된 열전달 유체를 저온저압으로 팽창시켜 증발기(330)에 전달한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 지열 냉난방기의 용량에 따라 팽창부(340)는 복수개로 형성될 수 있다.
제1 열교환기(350)는 케이스(200)의 내부 하측에 설치되어, 냉방운전시에 증발기(330)에서 증발된 열전달 유체임 물과 열을 교환하고, 송풍유닛(500)을 통해 냉방을 필요로하는 공간으로 냉기를 전달한다.
제2 열교환기(360)는 케이스(200)의 내부 하측에 설치되어, 난방운전시에 응축기(320)에서 응축된 열전달 유체임 물과 열을 교환하고, 송풍유닛(500)을 통해 난방을 필요로하는 공간으로 열기를 전달한다.
배관유닛(370)이 압축기(310), 응축기(320), 증발기(330), 팽창부(340), 제1 열교환기(350), 제2 열교환기(360), 지열전달유닛(100), 및 축열조(400) 사이에 서 열전달 유체인 물의 유동을 위해 설치된다. 밸브유닛(380)이 제어유닛(700)에 의해 열전달 유체의 유동을 조절하기 위해 배관유닛(370) 사이에 설치된다.
도 2 내지 도 3에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 히트펌프유닛(300)의 밸브유닛(380)은 제1, 2, 3, 4 솔레노이드 밸브(381, 382, 383, 384)를 구비하고, 더욱 바람직한 일 실시예에 따르면 히트펌프유닛(300)의 밸브유닛(380)은 제1, 2 삼방밸브(385, 386) 및 사방밸브(387)를 더 구비한다.
제1 솔레노이드 밸브(381)는 응축기(320)와 제2 열교환기(360)를 연결하는 배관유닛(370) 상에서 제2 열교환기(360)에 인접하게 설치된다. 제2 솔레노이드 밸브(382)는 응축기(320)와 제2 열교환기(360)를 연결하는 배관유닛(370) 상에서 응축기(320)에 인접하게 설치된다. 제3 솔레노이드 밸브(383)는 증발기(330)와 제1 열교환기(350)를 연결하는 배관유닛(370) 상에서 제1 열교환기(350)에 인접하게 설치된다. 제4 솔레노이드 밸브(384) 증발기(330)와 제1 열교환기(350)를 연결하는 배관유닛(370) 상에서 증발기(330)에 인접하게 설치된다.
제1 삼방밸브(385)가 제1 열교환기(350), 제2 열교환기(360), 및 지중루프(110)를 연결하는 배관유닛(370) 상에 설치된다. 제2 삼방밸브(386)가 제1 열교환기(350), 제2 열교환기(360), 및 지열순환펌프(120)를 연결하는 배관유닛(370) 상에 설치된다. 사방밸브(387)가 압축기(310), 제1 열교환기(350), 제2 열교환기(360), 및 조정부를 서로 연결하는 배관유닛(370) 상에 설치된다. 상술한 제1, 2 삼방밸브와 사방밸브에 의해 지열 냉난방 장치에 설치되는 배관유닛(370)을 최소화하고, 이에 따라 지열 냉난방 장치의 소형화하여 제조비용을 절감하고 설치 편의성에 따라 공간 활용도를 극대화할 수 있다.
도 1에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 지열 냉난방 장치(1)의 제어유닛(700)은 냉방/난방 선택부(710), 온도 조절부(720), 가습/제습 선택부(730)를 구비한다.
냉방/난방 선택부(710)는 히트펌프유닛(300)의 냉방운전 또는 난방운전을 결정하게 된다. 온도 조절부(720)는 히트펌프유닛(300)의 냉방운전 또는 난방운전시에 냉방온도 또는 난방온도를 조절한다. 가습/제습 선택부(730)는 가습/제습유닛(600)의 작동과 가습운전 또는 제습운전을 선택을 결정한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 이러한 제어유닛(700)에는 LED 디스플레이가 설치되어 현재 냉방운전 또는 난방운전 상태나 가습/제습 운전 상태와 현재 희망온도를 표시할 수도 있다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 이러한 냉방/난방 선택부(710), 온도 조절부(720) 가습/제습 선택부(730)는 버튼 형태로 형성될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 변형예와 상기에서 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 첨부된 청구항의 범주내에 속하는 다른 실시예로 확장될 수 있다.
1 : 지열 냉난방 장치, 10 : 지면,
100 : 지열전달유닛, 110 : 지중루프,
111 : 외부 유공관, 112 : 관통공,
113 : 내부 유공관, 114 : 관통공,
120 : 지열순환펌프, 200 : 케이스,
300 : 히트펌프유닛, 310 : 압축기,
320 : 응축기, 330 : 증발기,
340 : 팽창부, 350 : 제1 열교환기,
360 : 제2 열교환기, 370 : 배관유닛,
380 : 밸브유닛,
381, 382, 383, 384 : 제1, 2, 3, 4 솔레노이드 밸브,
385, 386 : 제1, 제2 삼방밸브, 387 : 사방밸브,
400 ; 축열조, 500 : 송풍유닛,
600 : 가습/제습유닛, 700 : 제어유닛,
710 : 냉방/난방 선택부, 720 : 온도 조절부,
730 : 가습/제습 선택부.

Claims (10)

  1. 케이스(200);
    상기 케이스(200)의 외부에 설치되어 지열을 전달하는 지열전달유닛(100);
    상기 케이스(200)의 외부에서 상기 지열전달유닛(100)과 배관을 통해 서로 연통되게 설치되는 축열조(400);
    상기 케이스(200)의 내부에 설치되어, 열전달 유체를 가열 또는 냉각하는 히트펌프유닛(300);
    상기 케이스(200)의 내부 상측에 설치되어 상기 히트펌프유닛(300)에서 토출되는 열전달 유체의 냉기 또는 온기를 냉방이나 난방이 필요한 공간으로 공급하는 송풍유닛(500);
    상기 케이스(200)의 내부 상측에 설치되어 가습이나 제습이 필요한 공간의 가습이나 제습을 수행하는 가습/제습유닛(600); 및
    상기 케이스(200)의 외측 전면에 설치되어 상기 히트펌프유닛(300)을 제어하는 제어유닛(700);을 포함하고,
    상기 지열전달유닛(100)은,
    지면(10)의 하부에 매립 설치되어 지중의 열 또는 냉기를 집열하는 지중루프(110); 및
    상기 지중루프(110)에 집열된 지중의 열 또는 냉기를 상기 히트펌프유닛(300)으로 전달하기 위한 지열순환펌프(120);를 포함하며,
    상기 히트펌프유닛(300)은,
    상기 케이스(200)의 내부 상측에 설치되어 열전달 유체를 증발시키는 증발기(330);
    상기 케이스(200)의 내부 하측에 설치되어 증발된 열전달 유체를 압축하는 압축기(310);
    상기 케이스(200)의 내부 상측에 설치되어 상기 압축기(310)에서 토출된 열전달 유체를 응축시키는 응축기(320);
    상기 케이스(200)의 내부에서 상기 증발기(330)와 상기 응축기(320)의 하부에 설치되어 상기 응축기(320)에서 응축된 열전달 유체를 팽창시키는 팽창부(340);
    상기 케이스(200)의 내부 하측에 설치되어, 냉방운전시에 상기 증발기(330)에서 증발된 열전달 유체와 열을 교환하는 제1 열교환기(350);
    상기 케이스(200)의 내부 하측에 설치되어, 난방운전시에 상기 응축기(320)에서 응축된 열전달 유체와 열을 교환하는 제2 열교환기(360);
    상기 압축기(310), 상기 응축기(320), 상기 증발기(330), 상기 팽창부(340), 상기 제1 열교환기(350), 상기 제2 열교환기(360), 상기 지열전달유닛(100), 및 상기 축열조(400) 사이에 열전달 유체의 유동을 위해 설치되는 배관유닛(370); 및
    상기 제어유닛(700)에 의해 열전달 유체의 유동을 조절하기 위해 상기 배관유닛(370) 사이에 설치되는 밸브유닛(380);을 포함하고,
    상기 밸브유닛(380)은,
    상기 응축기(320)와 상기 제2 열교환기(360)를 연결하는 배관유닛(370) 상에서 상기 제2 열교환기(360)에 인접하게 설치되는 제1 솔레노이드 밸브(381);
    상기 응축기(320)와 상기 제2 열교환기(360)를 연결하는 배관유닛(370) 상에서 상기 응축기(320)에 인접하게 설치되는 제2 솔레노이드 밸브(382);
    상기 증발기(330)와 상기 제1 열교환기(350)를 연결하는 배관유닛(370) 상에서 상기 제1 열교환기(350)에 인접하게 설치되는 제3 솔레노이드 밸브(383);
    상기 증발기(330)와 상기 제1 열교환기(350)를 연결하는 배관유닛(370) 상에서 상기 증발기(330)에 인접하게 설치되는 제4 솔레노이드 밸브(384);
    상기 제1 열교환기(350), 상기 제2 열교환기(360), 및 상기 지중루프(110)를 연결하는 배관유닛(370) 상에 설치되는 제1 삼방밸브(385);
    상기 제1 열교환기(350), 상기 제2 열교환기(360), 및 상기 지열순환펌프(120)를 연결하는 배관유닛(370) 상에 설치되는 제2 삼방밸브(386); 및
    상기 압축기(310), 상기 제1 열교환기(350), 상기 제2 열교환기(360), 및 조정부를 서로 연결하는 배관유닛(370) 상에 설치되는 사방밸브(387);를 포함하는 지열 냉난방 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어유닛(700)은,
    상기 히트펌프유닛(300)의 냉방운전 또는 난방운전을 선택하기 위한 냉방/난방 선택부(710);
    상기 히트펌프유닛(300)의 냉방운전 또는 난방운전시에 냉방온도 또는 난방온도를 조절하기 위한 온도 조절부(720); 및
    상기 가습/제습유닛(600)의 작동과 가습운전 또는 제습운전을 선택하기 위한 가습/제습 선택부(730);를 포함하는 것을 특징으로 하는 지열 냉난방 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지중루프(110)는 외부 유공관(111)과 상기 외부 유공관(111)에 내삽되는 내부 유공관(113)의 이중 유공관으로 형성되되,
    상기 외부 유공관(111)은 외부 유공관(111)의 원주면에 형성된 다수의 관통공(112)을 구비하고,
    상기 내부 유공관(1113)은 내부 유공관(113)의 원주면에 형성된 다수의 관통공(114)을 구비하는 것을 특징으로 하는 지열 냉난방 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 외부 유공관(111)에 형성된 다수의 관통공(112)의 개수는 상기 외부 유공관(111)의 세로 길이 1m당 10개 이상 500개 이하로 형성되고,
    상기 외부 유공관(111)에 형성된 다수의 관통공(112)의 지름은 0.5㎝ 이상 5㎝ 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 지열 냉난방 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 내부 유공관(113)에 형성된 다수의 관통공(114)의 개수는 상기 내부 유공관(111)의 세로 길이 1m당 10개 이상 500개 이하로 형성되고,
    상기 내부 유공관(1130)에 형성된 다수의 관통공(114)의 지름은 0.1㎝ 이상 2.0㎝ 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 지열 냉난방 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 외부 유공관(111)은 콘크리트로 형성되고,
    상기 내부 유공관(113)은 폴리에틸렌(PE)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 지열 냉난방 장치.
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