KR101959275B1 - A cooling and a heating integrated piping system using the water source type heat pump - Google Patents

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심수섭
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Abstract

The present invention relates to an integrated heating/cooling piping system configured by a water source heat pump, capable of fundamentally preventing an antifreeze from leaking into a water supply. The integrated heating/cooling piping system includes: a water supply; a heat pump for receiving heat energy through heat exchange of a water resource supplied from the water supply to generate cooling energy and heating energy; and a heat exchanger disposed between the water supply and the heat pump to perform heat exchange on the water resource of the water supply, wherein the heat exchanger includes a first heat exchanger for exchanging heat between an antifreeze and the water resource and a second heat exchanger for exchanging heat between the water resource heat-exchanged through the first heat exchanger and the water resource of the water supply.

Description

수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템{A cooling and a heating integrated piping system using the water source type heat pump}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a piping system for cooling and heating by a heat source heat pump,

본 발명은 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상수원 오염을 방지하고 시스템 구축 비용을 절감한 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling / heating integrated piping system using a hydrothermal heat pump, and more particularly, to an integrated heating / cooling piping system using a hydrothermal heat pump that prevents contamination of a water source and reduces system construction costs.

일반적으로 주택과 같은 주거공간 또는 사무실이나 공장과 같은 작업공간에 있어서, 여름철의 냉방과 겨울철의 난방은 매우 중요하다.In general, in a residential space such as a residence or in a work space such as an office or a factory, the cooling of the summer and the heating of the winter are very important.

최근에는 인구의 증가에 따른 주거공간의 확산과 산업개발에 따른 공장부지In recent years, due to the increase in population,

및 사무실의 증가로 인하여 냉,난방에 소요되는 에너지의 수요가 급격히 증가하고 있는 실정이다.And the demand for energy for cooling and heating is rapidly increasing due to the increase of offices.

상기와 같은 에너지 수요의 증가에 비하여 에너지의 공급은 기름이나 천연가스와 같은 화석연료의 가격상승과, 화석연료의 연소과정에서 발생하는 매연 등에 의한 환경오염으로 인하여 그 수요를 충분히 따라가지 못하고 있는데, 최근에는 공해를 발생시키지 않으면서도 화석연료의 연소에 의한 냉,난방 효과와 거의 동등한 수준의 에너지를 얻을 수 있도록 냉매의 압축, 증발, 응축의 순환과정에서 발생 및 회수되는 열을 이용하여 냉,난방을 수행하는 히트펌프가 대표적으로 보급되고 있다.Compared with the increase in energy demand, the supply of energy is not able to keep up with the demand due to the increase in the prices of fossil fuels such as oil and natural gas, and environmental pollution caused by soot generated in the combustion process of fossil fuels. In recent years, the heat generated and recovered in the circulation process of the compression, evaporation, and condensation of the refrigerant so as to obtain almost the same level of energy as the cooling and heating effect by the combustion of the fossil fuel without generating pollution, A heat pump is typically used.

통상적으로 히트펌프는 압축기, 응축기, 팽창변, 증발기 및 냉난방운전 변환시 냉매의 유로 전환을 위한 사방변으로 구성되어 있지만, 대용량의 경우에는 사방변을 활용하지 않고 폐열원을 응축기와 증발기에 직접 연결하여 폐열원을 이용하고 있으며, 냉매는 이들 4개의 구성요소를 순환하여 압축, 응축, 팽창, 증발의 과정을 반복한다.Generally, the heat pump is composed of a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, and four sides for switching the flow path of the refrigerant in the cooling / heating operation conversion. However, in the case of a large capacity heat pump, the waste heat source is directly connected to the condenser and the evaporator The refrigerant circulates through these four components and repeats the process of compression, condensation, expansion, and evaporation.

이때 응축기의 응축방열을 이용하면 난방운전이 되고, 흡열증발열을 이용하면 냉방운전이 된다.At this time, when the condensing heat of the condenser is used, the heating operation is performed. When the heat of endothermic evaporation is used, the cooling operation is performed.

한편, 대부분의 히트펌프는 냉방과 난방을 겸용하는 구조로 되어 있는 바, 그 열원을 공기로 이용하는 공기열원식은 외부온도가 섭씨 5도 이하로 하강하는 동절기에는 성능이 떨어지고, 기계적 손상도 발생하여 작동이 원활하지 않는 단점이 있으며, 하절기에는 냉열을 배출하기 위해 많은 전력이 소모되는 단점이 있다.On the other hand, most of the heat pumps have a structure for both cooling and heating. The air heat source using the heat source as air serves to lower the performance in the winter when the external temperature falls below 5 degrees Celsius, There is a disadvantage in that it is not smooth, and there is a disadvantage that much power is consumed in order to discharge cold heat in the summer season.

이에 반해, 수열원식은 혹한 지역에서도 열원의 온도가 섭씨 5도 이하로 하강하지 않는 이상, 지속적으로 열을 공급할 수 있고, 에너지 효율도 높아 공기열원식을 대체하는 새로운 히트펌프로 주목받고 있다.On the other hand, the hydrothermal source is attracting attention as a new heat pump replacing the air heat source because it can supply heat continuously and energy efficiency as long as the temperature of the heat source does not fall below 5 degrees Celsius in the cold region.

하지만, 동절기에는 수자원 자체가 낮은 온도로 형성되고, 상기와 같이 낮은 온도로 형성되는 수자원은 열교환기를 거치면서 열에너지를 더욱 빼앗기게 되며, 결국 더 낮은 온도로 내려간 상태에서 히트펌프에서 유출된다.However, during the winter season, the water source itself is formed at a low temperature, and the water source formed at such a low temperature is further deprived of heat energy through the heat exchanger, and eventually flows out from the heat pump in a state of lowering to a lower temperature.

예컨대 기온이 영하 20도(섭씨) 정도로 하강하는 경우에는 수자원의 온도 또한 섭씨 2.5도 이하의 온도로 내려가는 경우가 많으며, 이러한 온도의 수자원이 히트펌프에 유입되면, 열교환기를 거치면서 열에너지를 빼앗기게 되고, 종국적으로 히트펌프에서 유출되는 수자원의 온도는 섭씨 0도 이하로 하강하게 되는데, 상기 섭씨 0도는 대기압에서의 물의 어는점이므로 이는 결국 열교환기의 동파로 이어지게 된다.For example, when the temperature falls to about minus 20 degrees Celsius, the temperature of the water source also goes down to a temperature of 2.5 degrees Celsius or less. When the water source of such a temperature enters the heat pump, heat energy is lost through the heat exchanger , The temperature of the water source that eventually flows out of the heat pump falls to 0 degrees Celsius or less, which is the freezing point of water at atmospheric pressure, which eventually leads to the heat wave of the heat exchanger.

이러한 열교환기의 동파문제를 해소하기 위하여, 열교환기의 수열원은 부동액순환관을 흐르는 부동액을 통해 히트펌프에 제공되도록 함으로써, 열교환기의 동파를 효율적으로 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 수열원 히트펌프의 열교환기 동파방지 제어시스템이 『대한민국 등록번호 10-1188964』를 통해 개시되어 있다.In order to solve the problem of the freezing of the heat exchanger, the hydrothermal source of the heat exchanger is provided to the heat pump through the antifreezing liquid flowing through the freezing fluid circulation pipe, thereby effectively preventing the heat wave from the heat exchanger. A heat pump anti-freeze control system of a heat pump is disclosed in "Korean Registration No. 10-1188964".

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 수열원 히트펌프의 열교환기 동파방지 제어시스템은 유입측과 유출측은 원수가흐르는 원수관(A)에 연결되고, 상기 유입측에는 원수 순환펌프(11)가 설치되어 원수를 순환케 하는 원수 경유관(10)과; 일측에는 상기 원수 경유관(10)의 중앙측이 내설되고, 타측에는 히트펌프(40)와 연결되는 부동액 순환관(30)의 일측이 내설되어 원수의 열에너지를 히트펌프(40)에 전달하는 열교환기(20)와; 공기조화장치(41)가 내설되되, 증발부가 위치하는 일측에는 부동액 순환관(30)의 타측이 설치되고, 응축부가 위치하는 타측에는 축열조 순환관(70)의 일측이 설치되는 히트펌프(40)와; 일측에는 축열조 순환관(70)의 유입측이 연결되고, 타측에는 유출측이 연결되며, 내부에는 상기 축열조 순환관(70)을 순환하여 흐르는 난방수가 담겨지는 축열조(50); 를 포함하여 이루어져, 상기 축열조(50)의 열에너지를 난방이 필요한 수요처(90)에 공급하도록 한다.As shown in FIG. 1, in the heat exchanger freeze prevention control system of the conventional hydrothermal source heat pump, the inlet side and the outlet side are connected to a raw water pipe A through which a raw water flows, and a raw water circulation pump 11 is installed on the inflow side A raw water gas pipe (10) circulating raw water; One end of the antifreeze circulation pipe 30 connected to the heat pump 40 is inserted into the other side of the raw water pipe 10 at one side and the heat exchange (20); A heat pump 40 in which the other side of the antifreeze circulation pipe 30 is provided on one side where the evaporator is located and the other side where the condenser is located is provided with one side of the heat storage tank circulation pipe 70, Wow; A heat storage tank 50 in which the inlet side of the heat storage tank circulation pipe 70 is connected to one side, the outlet side is connected to the other side, and heating water circulating through the heat storage tank circulation pipe 70 is contained therein; So that the heat energy of the heat storage tank 50 is supplied to the customer 90 requiring heating.

이때, 부동액 순환관(30) 내부를 순환하는 부동액은 어는점이 물보다 낮게 형성됨으로써, 물의 어는 점인 섭씨 0도를 포함하여 그 이하의 일정 온도까지는 동결되지 아니하도록 한 것으로, 그 구성은 물에 일정 농도를 제공하는 용질을 첨가하는 제법을 통해 제조가능하다.At this time, the antifreeze circulating inside the antifreeze circulation pipe (30) is formed so as to have a freezing point lower than that of water, so that the antifreeze is not frozen up to a certain temperature including 0 deg. By adding a solute which provides a concentration of the solvent.

하지만, 상기한 종래의 수열원 히트펌프의 열교환기 동파방지 제어시스템 역시 다음과 같은 문제가 있다.However, the above-described conventional heat wave source heat pump heat exchanger freeze prevention control system also has the following problems.

첫째, 원수가 순환되는 원수경유관(A)과 부동액이 순환되는 부동액 순환관(30)이 열교환기(20) 상에 배치된 상태에서 원수가 부동액과 직접 열교환되므로, 원수경유관(A) 손상에 따른 균열 발생시 부동액이 원수경유관(A)으로 누수되어 상수원이 오염되는 문제가 발생할 수 있다.First, the raw water is directly heat-exchanged with the antifreeze in a state where the raw water pipe (A) circulating raw water and the antifreeze circulation pipe (30) circulating the antifreeze are arranged on the heat exchanger (20) There is a possibility that the antifreeze leaks into the raw water pipe (A) and the water source is contaminated.

둘째, 난방 배관 및 냉방 배관을 분리하여 설계함으로써, 냉난방 시스템 설치비용이 과다하게 소요되는 문제가 있다.Second, there is a problem that the installation cost of the heating and cooling system is excessively increased by designing the heating pipe and the cooling pipe separately.

즉, 냉난방 분리 설계 비용이 냉난방 전체 시스템 설계 비용의 40%~50%를 차지하는 증 초기투자 비용이 과다하게 소요되는 문제가 있는 것이다.In other words, there is a problem that the initial heating cost of the heating / cooling separation designing cost occupies 40% to 50% of the total heating / cooling system designing cost.

대한민국 등록번호 제10-1188964호Korean Registration No. 10-1188964

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 히트펌프와 상수도 원수관 사이에 열교환기를 다중으로 구성하여 부동액이 상수원으로 누수되는 것을 원천 차단하고, 난방 배관과 냉방 배관을 통합 설계함으로써 냉난방 시스템 초기 비용을 절감할 수 있도록 한 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템을 제공하고자 한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a heat exchanger in which a heat exchanger is installed between a heat pump and a tap water pipe to prevent the antifreeze from leaking to a water source, To provide an integrated cooling / heating piping system using a hydrothermal heat pump to reduce the initial cost of the heating / cooling system.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 상수원을 열원으로 사용하고 부동액을 이용해 증발기 냉매를 열교환하는 수열원 히트펌프 냉난방 시스템에 있어서, 상수원;상기 상수원으로부터 공급된 수자원의 열교환을 통한 열에너지를 공급받아 증발기를 통한 냉방 에너지 및 응축기를 통한 난방 에너지를 생산하는 히트펌프;상기 상수원과 히트펌프 사이에 배치되어 상수원의 수자원을 열교환시키는 열교환기:를 포함하며, 상기 열교환기는, 상기 부동액과 수자원을 열교환시키는 제1열교환기와, 제1열교환기를 통해 열교환된 수자원과 상수원의 수자원을 열교환시키는 제2열교환기로 구성되며, 상기 부동액이 히트펌프의 증발기와 제1열교환기를 순환하는 부동액 순환유로;상기 수자원이 제1열교환기와 제2열교환기 사이를 순환하는 수자원 순환유로;상기 상수원과 제2열교환기 사이에 설치되어 수자원 공급 및 수자원 배출이 이루어지는 상수원유로;상기 히트펌프의 응축기와 냉난방 수요처 사이에 설치된 난방 순환유로:를 포함하며, 상기 난방 순환유로와 수자원 순환유로 사이에 설치되며, 수자원이 제2열교환기와 응축기 사이를 순환하는 바이패스 순환유로;상기 난방 순환유로와 수자원 순환유로 사이에 설치되며, 수자원이 제1열교환기를 통해 증발기와 냉난방 수요처를 순환하는 냉방 순환유로:를 포함하는 것을 특징으로 하는 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a heat source heat pump heating and cooling system that uses a water source as a heat source and exchanges heat with an evaporator refrigerant using an antifreeze, A heat pump which is supplied with thermal energy and produces cooling energy through an evaporator and heating energy through a condenser; and a heat exchanger disposed between the water source and the heat pump for exchanging heat with the water source of the water source, wherein the heat exchanger comprises: An antifreeze circulating flow passage in which the antifreeze is circulated through the evaporator and the first heat exchanger of the heat pump, a first heat exchanger for exchanging heat between the evaporator and the first heat exchanger, and a second heat exchanger for exchanging heat between the water source and the water source of the water source through the first heat exchanger, The water source circulates between the first heat exchanger and the second heat exchanger A water circulation flow path provided between the water source and the second heat exchanger to supply a water source and discharge a water source, and a heating circulation flow path provided between the condenser of the heat pump and a demand for cooling and heating, A bypass circulation flow path provided between the circulation flow path and the circulation flow path, a water circulation path circulating between the second heat exchanger and the condenser, and a bypass circulation flow path provided between the heating circulation flow path and the water circulation flow path, wherein the water circulates through the first heat exchanger And a cooling circulation flow path for circulating the cooling water.

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이때, 상기 수자원 순환유로는, 유체가 제1열교환기에서 제2열교환기로 흐르는 제1수자원유로와, 유체가 제2열교환기에서 제1열교환기로 흐르는 제2수자원유로로 구성되고, 상기 난방 순환유로는, 유체가 응축기에서 냉난방 수요처로 흐르는 제1난방유로와, 유체가 냉난방 수요처에서 응축기로 흐르는 제2난방유로로 구성되고, 상기 바이패스 순환유로는, 유체가 제2수자원유로에서 제1난방유로로 흐르도록 한 제1바이패스유로와, 유체가 제2난방유로에서 제1수자원유로로 흐르도록 한 제2바이패스유로로 구성되고, 상기 냉방 순환유로는 유체가 제1수자원유로에서 제1난방유로로 흐르도록 한 제1냉방유로와, 유체가 제2난방유로에서 제2수자원유로로 흐르도록 한 제2냉방유로로 구성된 것이 바람직하다.At this time, the water circulation flow path is constituted of a first water flow path in which the fluid flows from the first heat exchanger to the second heat exchanger, and a second water flow path in which the fluid flows from the second heat exchanger to the first heat exchanger, Wherein the first circulating flow path is constituted by a first heating flow path in which the fluid flows from the condenser to the cooling and heating demand place and a second heating flow path in which the fluid flows from the cooling and heating demand place to the condenser, And a second bypass flow path for allowing the fluid to flow from the second heating flow path to the first water flow path, wherein the cooling circulation flow path allows the fluid to flow from the first water flow path to the first heating flow path And a second cooling flow path in which the fluid flows from the second heating flow path to the second water flow path.

본 발명에 따른 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.The integrated piping system for cooling and heating by the heat source heat pump according to the present invention has the following effects.

첫째, 부동액의 순환을 통해 열교환기 동파 사고를 방지하되, 부동액과의 열교환이 이루어지는 열원을 상수원 대신, 상수원과 열교환이 이루어진 열교환수로 제공되도록 함으로써, 열교환수가 순환되는 열교환수 순환관이 손상되더라도 부동액이 상수원에 직접 누수되는 일은 발생하지 않는다.First, the heat source of the heat exchanger is prevented by circulating the antifreeze liquid. However, the heat source for heat exchange with the antifreeze is provided as heat exchange water in which the heat exchange water is exchanged with the water source instead of the water source. There is no direct leakage to this water source.

히트펌프로 유입되는 열원의 열교환을 위한 열교환기를 2개 이상 다중으로 구성함으로써, 관체 파손이 발생하더라도 부동액이 상수원으로 유입되는 것을 원천적으로 차단할 수 있으므로, 상수원 오염을 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.The heat exchanger for heat exchange between the heat source and the heat pump is composed of two or more heat exchangers. Therefore, even if the tube breakage occurs, the antifreeze can be prevented from flowing into the water source.

둘째, 난방 배관과 냉방 배관 및 수요처 순환유로와 헤더를 통합 설계하여 구성함으로써, 냉난방 시스템을 구축하기 위한 초기 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.Second, by integrally designing the heating piping, the cooling piping, and the circulation flow path and header of the demand side, it is possible to reduce the initial cost for constructing the cooling and heating system.

즉, 히트펌프를 이용한 냉방 및 난방이 동시에 이루어지는 일은 없기 때문에, 하나의 배관으로 냉방 및 난방 유로를 겸하여 사용하더라도 무방하며, 시스템 구축 비용이 절감되기 때문에 경제성을 높일 수 있는 효과가 있다 할 것이다.That is, since cooling and heating using the heat pump are not performed at the same time, it is possible to use both the cooling and heating flow paths as a single pipe, and the system construction cost can be reduced, thereby improving the economical efficiency.

도 1은 종래 기술에 따른 수열원 히트펌프의 열교환기 동파방지 제어시스템 사이클을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템에서 난방모드 사이클을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템에서 냉방모드 사이클을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템에서 냉방 배관 및 난방 배관이 통합 설계된 상태를 나타낸 도면
도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템 난방모드시 유체흐름을 나타낸 도면
도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템 냉방모드시 유체흐름을 나타낸 도면.1 is a view showing a control system cycle of a heat exchanger freeze prevention of a hydrothermal heat pump according to the prior art;
2 is a view showing a heating mode cycle in an integrated cooling / heating piping system by a hydrothermal heat pump according to a preferred embodiment of the present invention
3 is a view showing a cooling mode cycle in an integrated cooling / heating piping system by a hydrothermal heat pump according to a preferred embodiment of the present invention
4 is a view showing a state in which a cooling pipe and a heating pipe are integrally designed in an integrated heating / cooling piping system by a hydrothermal heat pump according to a preferred embodiment of the present invention
FIG. 5A is a view showing a fluid flow in a heating / heating integrated piping system heating mode by a hydrothermal heat pump according to a preferred embodiment of the present invention
FIG. 5B is a view illustrating a fluid flow in a cooling / heating integrated piping system cooling mode by a hydrothermal heat pump according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.It is to be understood that the words or words used in the present specification and claims are not to be construed in a conventional or dictionary sense and that the inventor can properly define the concept of a term in order to describe its invention in the best possible way And should be construed in light of the meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 5b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a cooling / heating integrated piping system using a hydrothermal heat pump according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5B.

수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합 배관 시스템은 히트펌프의 증발기 냉매를 열교환시키는 열교환수를 부동액으로 제공하되, 상기 부동액을 열교시키는 상수원으로 부동액이 누수되는 것을 방지하였다.The integrated piping system for cooling and heating by the hydrothermal source heat pump provides the heat exchange water for heat exchanging the evaporator refrigerant of the heat pump as an antifreeze, and prevents the antifreeze from leaking into the water source that bridges the antifreeze.

즉, 상수원과 부동액을 열교환시키는 열교환기 사이에 열교환기를 추가 구성함으로써, 부동액이 누수되더라도 상수원으로 부동액이 직접 유입되지 않으므로 상수원 오염을 방지할 수 있는 것이다.That is, the heat exchanger is additionally provided between the water source and the heat exchanger for exchanging the antifreeze, so that even if the antifreeze is leaked, the antifreeze does not flow directly into the water source.

또한, 난방 에너지를 운반하는 난방 배관과 냉방 에너지를 운반하는 냉방 배관을 하나의 배관으로 통합 설계하여 냉난방 시스템 구축을 위한 비용을 절감하였다.In addition, the heating piping that carries the heating energy and the cooling piping that carries the cooling energy are integrally designed as one piping, thereby reducing the cost for building the heating and cooling system.

수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상수원(100)과, 히트펌프(200)와, 열교환기(300)와, 통합배관(400)을 포함한다.As shown in FIGS. 2 to 4, the cooling / heating integrated piping system by the hydrothermal source heat pump includes a water source 100, a heat pump 200, a heat exchanger 300, and an integrated piping 400 .

상수원(100)은 수자원 즉, 물을 에너지원으로 공급하는 공급처이며, 상수도 원수관(100)으로 제공된다.The water source 100 is a water source, that is, a supply source for supplying water as an energy source, and is supplied to the water source water pipe 100.

다음으로, 히트펌프(200)는 수자원을 에너지원으로 하여 냉방 에너지 및 난방 에너지를 생산하는 장비이다.Next, the heat pump 200 is a device that produces cooling energy and heating energy using a water source as an energy source.

히트펌프(200)는 공지된 기술의 장비로써, 난방 에너지 생산을 위한 응축기(210)와, 냉방 에너지 생산을 위한 증발기(220)를 포함한다.The heat pump 200 includes a condenser 210 for generating heating energy and an evaporator 220 for generating cooling energy.

히트펌프(200)를 통한 난방 에너지 및 냉방 에너지 생산 원리는 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.Since the heating energy and the cooling energy production principle through the heat pump 200 are known technologies, a detailed description will be omitted.

다음으로 열교환기(300)는 히트펌프(200)를 통해 에너지를 생산하기 위해 수자원을 열교환시키는 구성이다.Next, the heat exchanger 300 is configured to heat-exchange the water source to produce energy through the heat pump 200.

이때, 열교환기(300)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상수원(100)과 히트펌프(200) 사이에서 복수로 구성된다.2 and 3, a plurality of heat exchangers 300 are provided between the water source 100 and the heat pump 200.

증발기(220)의 냉매와 열교환된 수자원의 결빙으로 인한 열교환기(300) 동파 방지를 위해 증발기(220) 냉매와의 열교환수로써 부동액을 사용하는바, 열교환기(300)내부에서 부동액 누수로 인해 상수원이 오염되지 않도록 열교환기(300)를 추가로 구성한 것이다.The antifreeze is used as the heat exchange water with the refrigerant of the evaporator 220 to prevent freezing of the heat exchanger 300 due to freezing of the water source heat-exchanged with the refrigerant of the evaporator 220, The heat exchanger 300 is further configured to prevent the water source from being contaminated.

따라서, 증발기(220)의 냉매와 열교환된 부동액은 상수원의 수자원과 직접 열교환되는 것이 아니라, 추가로 구성된 열교환기(300)에서 열교환된 수자원과 열교환이 이루어진다.Therefore, the antifreeze which has been heat-exchanged with the refrigerant of the evaporator 220 is not directly heat-exchanged with the water source of the water source but is further heat-exchanged with the heat-exchanged water source in the further configured heat exchanger 300.

이때, 설명의 편의상, 부동액이 열교환되는 열교환기(300)를 제1열교환기(310)라 하고, 부동액과 열교환이 이루어지고난 후의 수자원과 상수원(100)의 수자원이 열교환되는 열교환기(300)를 제2열교환기(320)라 한다.The heat exchanger 300 in which the antifreeze is heat exchanged is referred to as a first heat exchanger 310 and the heat exchanger 300 in which water resources after the heat exchange with the antifreeze is exchanged with water resources of the water source 100, Is referred to as a second heat exchanger (320).

이와 같이 열교환기(300)가 복수로 구성됨으로써, 제1교환기(310)상에서 부동액 누수가 발생하더라도 부동액은 상수원(100)을 오염시키는 것이 아니라 제2열교환기(320)의 수자원을 오염시키는바, 상수원 오염을 원천적으로 차단할 수 있다. Thus, even if the antifreeze leakage occurs on the first exchanger 310, the antifreeze does not contaminate the water source 100 but contaminates the water resources of the second heat exchanger 320, Water pollution can be prevented at the source.

다음으로, 통합배관(400)은 수자원이 흐르는 유로를 형성하며, 냉방 에너지 유체가 흐르는 냉방 배관과, 난방 에너지 유체가 흐르는 난방 배관이 통합 구성된다.Next, the integrated piping 400 forms a flow path through which a water source flows, and a cooling piping through which a cooling energy fluid flows and a heating piping through which a heating energy fluid flows are integrated.

즉, 냉난방 시스템을 구성하는 배관을 통합 구성하여, 동절기에는 난방 에너지 유체가 흐르도록 하고, 하절기에는 냉방 에너지 유체가 흐르도록 한 것이다.That is, the pipes constituting the cooling and heating system are integrally constituted so that the heating energy fluid flows in the winter season and the cooling energy fluid flows in the summer season.

이에 따라, 냉난방 시스템의 배관 구축을 위한 비용을 절감할 수 있다.As a result, the cost for constructing the piping of the cooling and heating system can be reduced.

통합배관(400)을 상세하게 설명하기에 앞서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 난방을 위한 수자원이 흐르는 유로와 냉방을 위한 수자원이 흐르는 유로를 각각 구분하여 도시하였다.Before describing the integrated piping 400 in detail, as shown in FIGS. 2 and 3, a flow path for flowing water for heating and a flow path for flowing water for cooling are separately shown.

도 2에 도시된 바와 같이, 난방을 위한 유로로써, 증발기(220)와 제1열교환기(310) 사이에서 부동액이 순환되는 부동액 순환유로(410)와, 제1열교환기(310)와 제2열교환기(320) 사이에서 부동액과 열교환된 수자원 및 상수원(100)과 열교환된 수자원이 순환되는 수자원 순환유로(420)와, 상수원(100)으로부터 제2열교환기(320)로 수자원이 공급되고 제2열교환기(320)로부터 물이 배출되는 상수원 유로(430)와, 응축기(220)와 냉난방 수요처 사이에서 난방 에너지 유체가 순환되는 난방 순환유로(440)가 제공된다.An antifreeze circulation passage 410 in which an antifreezing liquid is circulated between the evaporator 220 and the first heat exchanger 310 and a second heat exchanger 310 which is connected to the first heat exchanger 310 and the second heat exchanger 310, A water circulation flow path 420 in which the water source heat exchanged with the antifreeze and the heat source exchanged with the water source 100 is circulated between the heat exchanger 320 and the water source is supplied from the water source 100 to the second heat exchanger 320, A heating water circulation passage 440 through which a heating energy fluid is circulated between the condenser 220 and a cooling and heating demander is provided.

이때, 수자원 순환유로(420)는 유체가 제1열교환기(310)에서 제2열교환기(320)로 흐르는 제1수자원유로(421)와, 유체가 제2열교환기(320)에서 제1열교환기(310)로 흐르는 제2수자원유로(422)로 구성된다.The water circulation flow path 420 includes a first water flow path 421 through which the fluid flows from the first heat exchanger 310 to the second heat exchanger 320 and a second water flow path 422 through which the fluid flows from the second heat exchanger 320 to the first heat exchange And a second water flow path 422 that flows to the second water flow path 310.

난방 순환유로(440)는 유체가 응축기(210)에서 냉난방 수요처로 흐르는 제1난방유로(441)와, 유체가 냉난방 수요처에서 응축기(210)로 흐르는 제2난방유로(442)로 구성된다.The heating circulation channel 440 includes a first heating oil path 441 through which the fluid flows from the condenser 210 to the customer's demand for cooling and heating and a second heating oil path 442 through which the fluid flows to the condenser 210 at the heating and cooling destination.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 냉방을 위한 유로로써 제2열교환기(320)와 응축기(210) 사이에서 수자원이 순환되는 바이패스 순환유로(450)와, 냉난방 수요처와 제1열교환기(310) 사이에서 수자원이 순환되는 냉방 순환유로(460)로 구성된다.3, a bypass circulation channel 450 through which water is circulated between the second heat exchanger 320 and the condenser 210 as a flow path for cooling, a cooling / heating consumer and a first heat exchanger And a cooling circulation channel 460 through which the water resources are circulated.

이때, 바이패스 순환유로(450)는 유체가 응축기(210)에서 제2열교환기(320)로 흐르게 하는 제1바이패스 유로(451)와, 유체가 제2열교환기(320)에서 응축기(210)로 흐르게 하는 제2바이패스 유로(452)로 구성된다.The bypass circulation passage 450 includes a first bypass passage 451 through which the fluid flows from the condenser 210 to the second heat exchanger 320 and a second bypass passage 452 through which the fluid flows from the second heat exchanger 320 to the condenser 210 And a second bypass passage 452 through which the refrigerant flows.

또한, 냉방 순환유로(460)는 제1열교환기(310)에서 냉난방 수요처로 흐르게 하는 제1냉방유로(461)와, 유체가 냉난방 수요처에서 제1열교환기(310)로 흐르게 하는 제2냉방유로(462)로 구성된다.The cooling circulation channel 460 is connected to a first cooling channel 461 through which the refrigerant flows from the first heat exchanger 310 to the customer's demand for cooling and heating and a second cooling channel 450 through which the fluid flows to the first heat exchanger 310 (462).

상기한 바와 같은 냉난방 시스템을 구성하는 유로들은 통합배관(400)으로 구성되는 만큼, 도 2에 도시된 난방을 위한 유로와 도 3에 도시된 냉방을 위한 유로는 도 4에 도시된 바와 같이 통합 구성된다.Since the channels constituting the cooling and heating system as described above are constituted by the integrated piping 400, the flow path for heating shown in FIG. 2 and the flow path for cooling shown in FIG. do.

이를 위해, 제1바이패스유로(451)는 제1수자원유로(421)와 제1난방유로(441) 사이에 설치되어 응축기(210)로부터 배출되는 수자원을 제1수자원유로(421)를 통해 제2열교환기(320)로 유입시킬 수 있도록 구성된다.The first bypass flow path 451 is provided between the first water flow path 421 and the first heating path 441 to feed water discharged from the condenser 210 through the first water flow path 421 2 heat exchanger (320).

제2바이패스유로(452)는 제2난방유로(442)와 제2수자원유로(422) 사이에 설치되어 제2열교환기(320)로부터 배출되는 수자원을 제2난방유로(441)를 통해 응축기(210)로 유입시킬 수 있도록 구성된다.The second bypass passage 452 is provided between the second heating oil passage 442 and the second water passage 422 and connects the water source discharged from the second heat exchanger 320 to the condenser 441 through the second heating oil passage 441, (Not shown).

즉, 응축기(210) 냉매의 열교환을 위한 응축기(210)와 제2열교환기(320)간 수자원의 순환은 제1수자원유로(421)와 제1난방유로(441)를 분기하여 마련한 제1바이패스유로(451) 및 제2난방유로(442)와 제2수자원유로(422)를 분기하여 마련한 제2바이패스유로(452)를 이용할 수 있게 한 것이다.The circulation of the water between the condenser 210 and the second heat exchanger 320 for the heat exchange of the refrigerant in the condenser 210 is performed by circulating the first water channel 421 and the first heating oil channel 441, And the second bypass flow path 452 branched from the second flow path 451 and the second heating flow path 442 and the second water flow path 422 can be used.

또한, 제1냉방유로(461)는 제1수자원유로(421)와 제1난방유로(441) 사이에 설치되어, 제1열교환기(310)로부터 배출되는 수자원을 제1냉방유로(461)를 통해 냉난방 수요처로 공급될 수 있도록 구성된다.The first cooling flow path 461 is provided between the first water flow path 421 and the first heating oil path 441 so that the water source discharged from the first heat exchanger 310 is connected to the first cooling flow path 461 To be supplied to the demanding place of the heating and cooling.

제2냉방유로(462)는 제2난방유로(442)와 제2수자원유로(422) 사이에 설치되어, 냉난방 수요처로부터 배출되는 수자원을 제2수자원유로(422)를 통해 제1열교환기(310)로 공급될 수 있도록 구성된다.The second cooling air flow path 462 is installed between the second heating oil path 442 and the second water flow path 422 and connects the water source discharged from the cooling and heating consumer through the second water flow path 422 to the first heat exchanger 310 As shown in FIG.

즉, 냉난방 수요처로의 냉방 에너지 유체 공급을 위한 수자원 순환은, 제1수자원유로(421)와 제1난방유로(441)를 분기하여 마련한 제1냉방유로(461) 및 제2난방유로(442)와 제2수자원유로(422)를 분기하여 마련한 제2냉방유로(462)를 이용할 수 있게 한 것이다.That is, the water circulation for supply of the cooling energy fluid to the cooling / heating consumer is performed by the first water flow path 421 and the first heating flow path 461 and the second heating flow path 442 branched from the first heating flow path 441, And the second water flow path 462 branched from the second water flow path 422 can be used.

이와 같이 수자원순환유로(420) 및 난방순환유로(440)를 분기하여 냉방순환유로(460) 및 바이패스 순환유로(450)를 구성함으로써, 통합배관 설계가 이루어질 수 있다.In this way, the water circulation flow path 420 and the heating circulation flow path 440 are branched to constitute the cooling circulation flow path 460 and the bypass circulation flow path 450, whereby the integrated piping design can be achieved.

이에 따라, 냉방에너지 유체 순환을 위한 배관라인과, 난방 에너지 유체 순환을 위한 배관라인을 별도로 구축할 필요가 없으므로, 냉난방 시스템 구축 비용을 절감할 수 있다.As a result, it is not necessary to separately construct a piping line for cooling energy fluid circulation and a piping line for heating energy fluid circulation, thereby reducing the construction cost of the cooling and heating system.

도 5a 및 도 5b는 난방모드 및 냉방모드시 유체흐름을 나타낸 도면으로써, 동절기에 난방모드를 설정하면, 밸브제어를 통해 도 5a에도시된 바와 같이 바이패스 순환유로(450) 및 냉방순환유로(460)는 폐쇄된다.5A and 5B are views showing the fluid flow in the heating mode and the cooling mode. When the heating mode is set in the winter season, the bypass circulation channel 450 and the cooling circulation channel 460 are closed.

이는 화살표를 통한 유체 흐름을 통해 이해될 수 있다.This can be understood through fluid flow through the arrows.

즉, 난방모드시에는 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 상수원유로(430), 수자원 순환유로(420), 부동액 순환유로(410), 난방순환유로(440)의 개방만으로 난방 에너지 유체가 냉난방 수요처로 공급될 수 있는 것이다.2, the heating energy fluid is supplied only to the heating / cooling demand source by the opening of the water source channel 430, the water circulation channel 420, the antifreeze circulation channel 410 and the heating circulation channel 440, As shown in FIG.

한편, 하절기에 냉방모드를 설정하면, 밸브제어를 통해 도 5b에 도시된 바와 같이 난방순환유로(440) 및 수자원 순환유로(420) 일부는 폐쇄된다.On the other hand, when the cooling mode is set in the summer, a part of the heating circulation channel 440 and the water circulation channel 420 are closed through valve control as shown in FIG. 5B.

이는 화살표를 통한 유체 흐름을 통해 이해될 수 있다.This can be understood through fluid flow through the arrows.

즉, 냉방모드시에는 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 상수원유로(430), 수자원 순환유로(420) 일부, 부동액 순환유로(410), 바이패스 순환유로(450), 냉방 순환유로(460) 개방만으로 냉방 에너지 유체가 냉난방 수요처로 공급될 수 있는 것이다.3, a part of the water source circulation channel 420, the antifreeze circulation channel 410, the bypass circulation channel 450, the cooling circulation channel 460, The cooling energy fluid can be supplied to the cooling / heating demand place only by opening.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템은 증발기 냉매 열교환을 위한 열교환수를 부동액으로 사용하는 것에 있어서, 부동액 열교환기 외에 열교환기를 추가 구성하였다.As described above, in the cooling / heating integrated piping system using the heat source heat pump according to the present invention, in addition to the antifreeze heat exchanger, a heat exchanger is additionally provided in using the heat exchange water for the evaporator refrigerant heat exchange as an antifreeze.

이에 따라, 부동액 누수 사고가 발생하더라도, 부동액이 상수원으로 직접 유입되는 일은 발생하지 않으므로 상수원 오염을 원천적으로 차단할 수 있다.Accordingly, even if an antifreeze leak accident occurs, the antifreeze does not directly flow into the water source, so that pollution of the water source can be fundamentally blocked.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.

100 : 상수원(상수도 원수관) 200 : 히트펌프
210 : 응축기 220 : 증발기
300 : 열교환기 310 : 제1열교환기
320 : 제2열교환기 400 : 통합배관
410 : 부동액 순환유로 420 : 수자원 수환유로
421 : 제1수자원유로 422 : 제2수자원유로
430 : 상수원유로 440 : 난방 순환유로
441 : 제1난방유로 442 : 제2난방유로
450 : 바이패스 순환유로 451 : 제1바이패스유로
452 : 제2바이패스유로 460 : 냉방 순환유로
461 : 제1냉방유로 462 : 제2냉방유로100: Water source (water source water pipe) 200: Heat pump
210: condenser 220: evaporator
300: heat exchanger 310: first heat exchanger
320: Second heat exchanger 400: Integrated piping
410: Antifreeze circulation channel 420: Water source distribution channel
421: First water source Euro 422: Second water source Euro
430: water source 440: heating circulation channel
441 to first heating oil 442 to second heating oil
450: bypass circulation channel 451: first bypass channel
452: second bypass passage 460: cooling circulation passage
461: first cooling flow path 462: second cooling flow path

Claims (4)

상수원을 열원으로 사용하고 부동액을 이용해 증발기 냉매를 열교환하는 수열원 히트펌프 냉난방 시스템에 있어서,
상수원;
상기 상수원으로부터 공급된 수자원의 열교환을 통한 열에너지를 공급받아 증발기를 통한 냉방 에너지 및 응축기를 통한 난방 에너지를 생산하는 히트펌프;
상기 상수원과 히트펌프 사이에 배치되어 상수원의 수자원을 열교환시키는 열교환기:를 포함하며,
상기 열교환기는,
상기 부동액과 수자원을 열교환시키는 제1열교환기와, 제1열교환기를 통해 열교환된 수자원과 상수원의 수자원을 열교환시키는 제2열교환기로 구성되며,
상기 부동액이 히트펌프의 증발기와 제1열교환기를 순환하는 부동액 순환유로;
상기 수자원이 제1열교환기와 제2열교환기 사이를 순환하는 수자원 순환유로;
상기 상수원과 제2열교환기 사이에 설치되어 수자원 공급 및 수자원 배출이 이루어지는 상수원유로;
상기 히트펌프의 응축기와 냉난방 수요처 사이에 설치된 난방 순환유로:를 포함하며,
상기 난방 순환유로와 수자원 순환유로 사이에 설치되며, 수자원이 제2열교환기와 응축기 사이를 순환하는 바이패스 순환유로;
상기 난방 순환유로와 수자원 순환유로 사이에 설치되며, 수자원이 제1열교환기를 통해 증발기와 냉난방 수요처를 순환하는 냉방 순환유로:를 포함하는 것을 특징으로 하는 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템.A heat source heat pump for heating and cooling an evaporator refrigerant using a water source as a heat source and an antifreeze,
Water source;
A heat pump supplied with heat energy through heat exchange of the water source supplied from the water source and producing cooling energy through the evaporator and heating energy through the condenser;
And a heat exchanger disposed between the water source and the heat pump for exchanging heat with the water source of the water source,
The heat exchanger
A first heat exchanger for exchanging heat between the antifreeze and the water source, and a second heat exchanger for exchanging heat between the water source heat exchanged through the first heat exchanger and the water source of the water source,
An antifreeze circulating flow path through which the antifreeze fluid circulates between the evaporator and the first heat exchanger of the heat pump;
A water circulation flow path in which the water source circulates between the first heat exchanger and the second heat exchanger;
A water source channel installed between the water source and the second heat exchanger to supply water and discharge water;
And a heating circulation flow path provided between the condenser of the heat pump and the cooling / heating demand place,
A bypass circulation channel installed between the heating circulation channel and the water circulation channel and circulating water between the second heat exchanger and the condenser;
And a cooling circulation channel installed between the heating circulation channel and the water circulation circulation channel and circulating the water source through the first heat exchanger to the evaporator and the user for heating and cooling. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 수자원 순환유로는,
유체가 제1열교환기에서 제2열교환기로 흐르는 제1수자원유로와, 유체가 제2열교환기에서 제1열교환기로 흐르는 제2수자원유로로 구성되고,
상기 난방 순환유로는,
유체가 응축기에서 냉난방 수요처로 흐르는 제1난방유로와, 유체가 냉난방 수요처에서 응축기로 흐르는 제2난방유로로 구성되고,
상기 바이패스 순환유로는,
유체가 제2수자원유로에서 제1난방유로로 흐르도록 한 제1바이패스유로와, 유체가 제2난방유로에서 제1수자원유로로 흐르도록 한 제2바이패스유로로 구성되고,
상기 냉방 순환유로는
유체가 제1수자원유로에서 제1난방유로로 흐르도록 한 제1냉방유로와, 유체가 제2난방유로에서 제2수자원유로로 흐르도록 한 제2냉방유로로 구성된 것을 특징으로 하는 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템.

The method according to claim 1,
The water circulation flow path,
A first water channel in which the fluid flows from the first heat exchanger to the second heat exchanger and a second water channel in which the fluid flows from the second heat exchanger to the first heat exchanger,
The heating circulation flow path,
A first heating flow path in which the fluid flows from the condenser to the cooling and heating demand place and a second heating flow path in which the fluid flows from the cooling and heating consumer to the condenser,
The bypass circulation flow path includes:
A first bypass flow path for allowing the fluid to flow from the second water flow path to the first heating flow path and a second bypass flow path for allowing the fluid to flow from the second heating flow path to the first water flow path,
The cooling circulation channel
A first cooling flow path for allowing the fluid to flow from the first water flow path to the first heating flow path and a second cooling flow path for allowing the fluid to flow from the second heating flow path to the second water flow path, Integrated piping system for heating and cooling by.

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