KR102167073B1

KR102167073B1 - 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템

Info

Publication number: KR102167073B1
Application number: KR1020200011326A
Authority: KR
Inventors: 박종우; 신정수; 김진용
Original assignee: 주식회사 제이앤지
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2020-10-16

Abstract

개시되는 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템은 지중열교환부재와, 지열히트펌프와, 팬코일유닛을 포함함에 따라, 상기 지열히트펌프의 응축기인 열원측 열교환기에서 발생되어 버려지던 폐열인 응축열을 회수하여, 건축물의 기계실 내부에서 발생되는 결로 현상을 해소시킬 수 있고, 그에 따라 결로 방지를 위해 별도로 상기 기계실에 설치되던 대형 덕트형 환기설비의 용량 축소가 가능하여 상기 건축물의 환기에너지 소요량이 절감될 수 있는 한편, 여름철에는 상기 열원측 열교환기에서 발생되어 버려지던 폐열인 응축열 중 일부가 결로 현상 해소를 위해 상기 기계실 내부로 버려지고, 겨울철에는 지중의 증발열은 물론 상기 기계실 내부의 증발열도 함께 흡수하여 이용하게 되므로, 상기 지열히트펌프의 작동효율(성적계수, COP)이 향상될 수 있게 되는 장점이 있다.

Description

열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템{Geothermal heat system comprising heat recovery type dew condensation preventing apparatus}

본 발명은 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템에 관한 것이다.

일반적으로 냉난방시스템은 사무실 또는 주택 등과 같은 실내 공간의 공기를 냉방하거나 난방하여 실내공간이 쾌적하게 유지되도록 하는 시스템으로, 압축-응축-팽창-증발로 이루어지는 일련의 냉매 사이클을 구성하게 된다.

위와 같은 냉난방시스템 중 지열을 그 열원으로 이용하는 것이 지열시스템으로, 이러한 지열시스템의 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 특허문헌의 그 것이다.

그러나, 종래의 지열시스템에 의하면, 주로 건축물의 하부나 지하에 설치되는 기계실의 경우, 외부 공기에 비해 상대적으로 차가운 지중열의 영향을 많이 받는 지하라는 위치적 특성과, 건축물의 지하를 포함하는 하층부에서 주로 발생하는 역연돌현상(reverse stack effect)이라는 기류적 특성으로 인해, 여름철에는 기계실의 내부가 차가워져서 기계실의 내부에 결로 현상이 심하게 발생하는 경우가 많아지는 문제가 있었다.

더욱이, 지하의 기계실 내부에는 건축물에 냉방을 제공하기 위한 차가운 냉수가 흐르는 펌프, 냉수 배관 등이 다수 설치되기 때문에, 설령 기계실 내부에 대해 단열 및 보온을 철저히 한다고 하더라도, 고온다습한 하절기 기후 탓에, 기계실의 바닥부에 설치된 차가운 기계설비와 배관의 표면, 기계실의 벽면 등에 발생하는 결로 현상을 원천적으로 막기에는 어려움이 있었다.

등록특허 제 10-0940809호, 등록일자: 2010.01.29., 발명의 명칭: 지열을 이용한 집단거주시설용 냉난방시스템

본 발명은 건축물의 기계실 내부에서 발생되는 결로 현상을 해소시킬 수 있는 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 지열히트펌프의 작동효율(성적계수, COP)이 향상될 수 있는 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템은 열교환매체가 유동되면서 지중(地中)과 열교환되는 지중열교환부재; 상기 열교환매체와 내부순환매체가 열교환되는 열원측 열교환기와, 상기 내부순환매체를 압축시킬 수 있는 압축기와, 수요처 쪽과 상기 내부순환매체가 열교환되는 부하측 열교환기와, 상기 내부순환매체를 팽창시킬 수 있는 팽창밸브를 포함하고, 상기 열원측 열교환기, 상기 압축기, 상기 부하측 열교환기 및 상기 팽창밸브가 냉동 사이클을 구성하여, 상기 지중열교환부재를 경유한 상기 열교환매체와 열교환되면서, 상기 수요처에 대해 냉난방을 공급해줄 수 있는 지열히트펌프; 상기 수요처가 형성된 건축물의 기계실에 설치되고, 상기 지중열교환부재와 상기 지열히트펌프 사이를 유동하는 상기 열교환매체 중의 적어도 일부가 유동되면서 상기 기계실에 형성되는 결로를 제거시킬 수 있도록, 상기 기계실 내부의 공기를 유동시킬 수 있는 팬과, 상기 열교환매체 중 상기 팬코일유닛으로 유동된 것과 상기 팬에 의해 유동되는 상기 기계실 내부의 공기가 열교환되는 코일을 포함하는 팬코일유닛; 상기 열원측 열교환기와 상기 코일을 연결하여, 상기 열원측 열교환기를 경유한 상기 열교환매체 중 적어도 일부가 상기 코일로 유동될 수 있도록 하는 팬코일향 배관; 상기 코일과 상기 열원측 열교환기를 연결하여, 상기 열교환매체 중 상기 코일을 경유한 것이 상기 열원측 열교환기 쪽으로 유동되도록 하는 팬코일출 배관; 상기 팬코일향 배관으로부터 분지되고 상기 지중열교환부재에 연결되어, 상기 열원측 열교환기를 경유한 상기 열교환매체 중 적어도 일부가 상기 지중열교환부재로 유동될 수 있도록 하는 지중열교환향 배관; 상기 지중열교환부재로부터 연장되고 상기 팬코일출 배관에 합지되어, 상기 지중열교환부재를 경유하며 상기 지중과 열교환된 상기 열교환매체가 상기 열원측 열교환기 쪽으로 유동되도록 하는 지중열교환출 배관; 상기 팬코일향 배관과 상기 팬코일출 배관 중 어느 하나에 설치되어, 상기 팬코일향 배관, 상기 팬코일출 배관, 상기 지중열교환향 배관 및 상기 지중열교환출 배관을 통한 상기 열교환매체의 유동이 형성될 수 있도록 하는 열원펌프; 상기 부하측 열교환기와 상기 수요처를 연결하여, 상기 부하측 열교환기를 경유한 상기 열교환매체가 상기 수요처로 유동될 수 있도록 하는 부하향 배관; 상기 수요처와 상기 부하측 열교환기를 연결하여, 상기 수요처를 경유한 상기 열교환매체가 상기 부하측 열교환기로 유동되는 부하출 배관; 상기 부하향 배관과 상기 부하출 배관 중 어느 하나에 설치되어, 상기 부하향 배관과 상기 부하출 배관을 통한 상기 열교환매체의 유동이 형성될 수 있도록 하는 공급펌프; 상기 팬코일출 배관으로부터 분지되고 상기 부하출 배관에 합지되어, 상기 팬코일출 배관을 통해 유동되던 상기 열교환매체 중 적어도 일부가 상기 부하출 배관을 통해 유동될 수 있도록 하는 부하향 열원 연결 배관; 상기 부하향 배관으로부터 분지되고 상기 팬코일향 배관에 합지되어, 상기 부하향 배관을 통해 유동되던 상기 열교환매체 중 적어도 일부가 상기 팬코일향 배관을 통해 유동될 수 있도록 하는 부하출 열원 연결 배관; 상기 팬코일출 배관과 상기 부하향 열원 연결 배관의 연결 지점에 배치되어, 상기 팬코일출 배관과 상기 부하향 열원 연결 배관으로의 상기 열교환매체의 유동량을 조절할 수 있는 삼방밸브; 상기 팬코일향 배관 중 상기 지중열교환향 배관과 상기 부하출 열원 연결 배관 사이에 설치되어, 상기 팬코일향 배관을 개폐시킬 수 있는 제 1 이방밸브; 상기 부하출 열원 연결 배관에 설치되어, 상기 부하출 열원 연결 배관을 개폐시킬 수 있는 제 2 이방밸브; 및 상기 팬코일향 배관 중 상기 기계실의 내부에 설치되어, 상기 팬코일향 배관을 통해 상기 코일을 향해 유동되는 상기 열교환매체의 유동량이 미리 설정된 양으로 일정하게 유지될 수 있도록 하는 정유량밸브;를 포함하고,
상기 지중열교환부재를 경유하면서 상기 지중과 열교환된 상기 열교환매체는 상기 지열히트펌프 쪽으로 모두 유동되고,
상기 지열히트펌프를 경유한 상기 열교환매체 중의 일부가 상기 팬코일유닛으로 유입되어, 상기 지열히트펌프에서 발생된 응축열 중 일부가 상기 팬코일유닛을 통해 상기 기계실 내의 결로를 제거하고,
상기 팬코일유닛을 경유한 상기 열교환매체는 상기 지중열교환부재를 경유하지 아니하고 상기 지열히트펌프로 재유입되고,
상기 제 1 이방밸브가 닫히면, 상기 열원측 열교환기를 경유한 다음 상기 팬코일향 배관을 통해 유동되던 상기 열교환매체가 모두 상기 지중열교환향 배관을 통해 상기 지중열교환부재로 향하게 되고,
상기 제 1 이방밸브가 열리면, 상기 열원측 열교환기를 경유한 다음 상기 팬코일향 배관을 통해 유동되던 상기 열교환매체가 분할되어, 상기 열교환매체 중 일부는 상기 지중열교환향 배관을 통해 상기 지중열교환부재로 향하게 되고, 상기 열교환매체 중 나머지는 상기 팬코일향 배관을 통해 유동을 지속하여 상기 코일로 향하게 되고,
상기 제 2 이방밸브가 닫히면, 상기 부하측 열교환기를 경유한 다음 상기 부하향 배관을 통해 유동되던 상기 열교환매체가 모두 상기 부하향 배관을 통해 유동을 지속하여 상기 수요처로 향하게 되고,
상기 제 2 이방밸브가 열리면, 상기 부하측 열교환기를 경유한 다음 상기 부하향 배관을 통해 유동되던 상기 열교환매체가 분할되어, 상기 열교환매체 중 일부는 상기 부하출 열원 연결 배관을 통해 유동되어 상기 팬코일향 배관을 통해 상기 코일로 향하게 되고, 상기 열교환매체 중 나머지는 상기 부하향 배관을 통해 유동을 지속하여 상기 수요처로 향하게 되고,
상기 지열히트펌프가 상기 수요처로 냉방을 공급하는 모드인 냉방모드로 운전하면서 상기 기계실에 대한 결로방지기능이 사용되지 않는 경우, 열원 측에서는, 상기 제 1 이방밸브, 상기 제 2 이방밸브 및 상기 삼방밸브 모두가 닫히고, 그에 따라 상기 열교환매체는 상기 열원펌프 → 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원측 열교환기 → 상기 팬코일향 배관 → 상기 지중열교환향 배관(154) → 상기 지중열교환부재 → 상기 지중열교환출 배관 → 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원펌프의 순으로 연속 순환되면서, 상기 열원측 열교환기에서 발생된 응축열이 상기 지중으로 모두 버려지게 되고,
상기 지열히트펌프가 상기 냉방모드로 운전하면서 상기 기계실에 대한 결로방지기능이 사용되는 경우, 열원 측에서는, 상기 제 1 이방밸브가 열리고, 상기 제 2 이방밸브는 닫히고, 상기 삼방밸브는 상기 코일을 경유한 다음 상기 팬코일출 배관을 통해 유동된 상기 열교환매체가 상기 팬코일출 배관을 통해 상기 열원측 열교환기를 향해 모두 유동을 지속하도록 하고, 그에 따라 상기 열원펌프 → 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원측 열교환기 → 상기 팬코일향 배관을 통해 유동되는 상기 열교환매체 중 일부는 상기 지중열교환향 배관 → 상기 지중열교환부재 → 상기 지중열교환출 배관을 통해 유동되면서, 상기 열원측 열교환기에서 발생된 응축열 중 일부가 상기 지중으로 버려지게 되고, 상기 열원펌프 → 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원측 열교환기 → 상기 팬코일향 배관을 통해 유동되는 상기 열교환매체 중 나머지는 상기 팬코일향 배관 중 상기 제 1 이방밸브를 지난 부분 → 상기 코일 → 상기 팬코일출 배관을 통해 유동되면서, 상기 열원측 열교환기에서 발생된 응축열 중 나머지가 상기 팬코일유닛을 통해 상기 기계실의 미리 설정된 결로제거 요구지역으로 공급되는 공기에 실려 상기 기계실 내의 결로를 제거하게 되고, 상기 열교환매체 중 상기 지중열교환부재를 경유한 다음 상기 지중열교환출 배관을 통해 유동된 것과 상기 팬코일유닛을 경유한 다음 상기 팬코일출 배관을 통해 유동된 것은 합지된 다음, 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원펌프의 순으로 유동되고, 그에 따라 상기 열원측 열교환기에서 발생된 응축열 중 일부는 상기 지중으로 버려짐과 함께 상기 열원측 열교환기에서 발생된 응축열 중 나머지는 상기 기계실의 결로를 제거하는 데에 사용될 수 있게 되고,
장마철에는, 상기 제 1 이방밸브는 닫히고, 상기 제 2 이방밸브가 열리고, 상기 삼방밸브는 상기 코일을 경유한 다음 상기 팬코일출 배관을 통해 유동된 상기 열교환매체가 상기 부하향 열원 연결 배관으로 모두 유동되도록 하고, 그에 따라 상기 부하측 열교환기를 경유하면서 냉각된 상기 열교환매체 중의 일부는 상기 공급펌프 및 상기 부하향 배관을 통한 유동을 지속하여 상기 수요처에 냉방을 공급하고, 상기 부하측 열교환기를 경유하면서 냉각된 상기 열교환매체 중의 나머지는 상기 공급펌프 및 상기 부하향 배관 → 상기 부하출 열원 연결 배관 → 상기 팬코일향 배관 → 상기 코일 → 상기 팬코일출 배관 → 상기 삼방밸브 → 상기 부하향 열원 연결 배관을 통해 유동되어 상기 기계실 내부의 공기를 냉각시켜 상기 기계실 내부의 결로를 제거하고, 상기 열교환매체 중 상기 수요처를 경유한 것과 상기 열교환 매체 중 상기 코일을 경유한 다음 상기 부하향 열원 연결 배관을 통해 유동된 것이 상기 부하출 배관으로 합지되어, 상기 부하측 열교환기로 유동되면서, 상기 열교환 매체의 순환이 이루어지게 되고,
상기 지열히트펌프가 상기 수요처로 난방을 공급하는 모드인 난방모드로 운전하는 경우, 열원 측에서는, 상기 제 1 이방밸브는 열리고, 상기 제 2 이방밸브는 닫히고, 상기 삼방밸브는 상기 코일을 경유한 다음 상기 팬코일출 배관을 통해 유동된 상기 열교환매체가 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 상기 열원측 열교환기을 향해 모두 유동을 지속하도록 하고, 그에 따라 상기 열원펌프 → 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원측 열교환기 → 상기 팬코일향 배관을 통해 유동되는 상기 열교환매체 중 일부는 상기 지중열교환향 배관 → 상기 지중열교환부재 → 상기 지중열교환출 배관을 통해 유동되면서, 상기 지중의 증발열을 흡수하게 되고, 상기 열원펌프 → 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원측 열교환기 → 상기 팬코일향 배관을 통해 유동되는 상기 열교환매체 중 나머지는 상기 팬코일향 배관 중 상기 제 1 이방밸브를 지난 부분 → 상기 코일 → 상기 팬코일출 배관을 통해 유동되면서, 외기 대비 상대적으로 고온의 상기 기계실 내부의 공기로부터 증발열을 흡수하게 되고, 상기 열교환매체 중 상기 지중열교환부재를 경유한 다음 상기 지중열교환출 배관을 통해 유동된 것과 상기 팬코일유닛을 경유한 다음 상기 팬코일출 배관을 통해 유동된 것은 합지된 다음, 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원펌프의 순으로 유동되고, 그에 따라 상기 지중의 증발열은 물론 상기 기계실 내부의 공기 중의 증발열도 상기 열원측 열교환기로 전달될 수 있게 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템에 의하면, 상기 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템은 지중열교환부재와, 지열히트펌프와, 팬코일유닛을 포함함에 따라, 상기 지열히트펌프의 응축기인 열원측 열교환기에서 발생되어 버려지던 폐열인 응축열을 회수하여, 건축물의 기계실 내부에서 발생되는 결로 현상을 해소시킬 수 있고, 그에 따라 결로 방지를 위해 별도로 상기 기계실에 설치되던 대형 덕트형 환기설비의 용량 축소가 가능하여 상기 건축물의 환기에너지 소요량이 절감될 수 있는 한편, 여름철에는 상기 열원측 열교환기에서 발생되어 버려지던 폐열인 응축열 중 일부가 결로 현상 해소를 위해 상기 기계실 내부로 버려지고, 겨울철에는 지중의 증발열은 물론 상기 기계실 내부의 증발열도 함께 흡수하여 이용하게 되므로, 상기 지열히트펌프의 작동효율(성적계수, COP)이 향상될 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템의 구성을 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템의 구성을 보이는 도면.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템의 구성을 보이는 도면.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템의 구성을 보이는 도면.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템의 구성을 보이는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템(100)은 지중열교환부재(130)와, 지열히트펌프(110)와, 팬코일유닛(120)을 포함한다.

상기 지중열교환부재(130)는 물 등의 열교환매체가 유동되면서 지중(地中)과 열교환되는 것으로, 도면에 도시된 것과 같이 상기 열교환매체가 상기 지중열교환부재(130)의 관체를 통해서만 간접적으로 상기 지중과 열교환되는 밀폐형은 물론, 상기 지중에 관통 형성된 관정 내부로 상기 열교환매체가 직접 토출되어 상기 지중과 열교환된 다음 다시 상기 지중열교환부재(130)로 유입되는 개방형 모두 포함된다.

상기 지열히트펌프(110)는 상기 지중열교환부재(130)를 경유한 상기 열교환매체와 열교환되면서, 수요처(102)에 대해 냉난방을 공급해줄 수 있는 것으로, 열원측 열교환기(114)와, 압축기(111)와, 부하측 열교환기(112)와, 팽창밸브(113)를 포함한다.

상기 열원측 열교환기(114)는 상기 열교환매체와 냉매 등의 내부순환매체가 열교환되는 것이다.

상기 압축기(111)는 상기 내부순환매체를 압축시킬 수 있는 것이다.

상기 부하측 열교환기(112)는 상기 수요처(102) 쪽과 상기 내부순환매체가 열교환되는 것이다.

상기 팽창밸브(113)는 상기 내부순환매체를 팽창시킬 수 있는 것이다.

상기 열원측 열교환기(114), 상기 압축기(111), 상기 부하측 열교환기(112) 및 상기 팽창밸브(113)가 냉동 사이클을 구성하여, 상기 지열히트펌프(110)가 상기 수요처(102)에 대해 냉난방을 공급해줄 수 있게 된다.

즉, 상기 열원측 열교환기(114)가 증발기로 기능하고, 상기 부하측 열교환기(112)가 응축기로 기능하게 되면, 상기 지열히트펌프(110)가 상기 수요처(102)에 대해 난방을 공급할 수 있게 되고, 상기 열원측 열교환기(114)가 응축기로 기능하고, 상기 부하측 열교환기(112)가 증발기로 기능하게 되면, 상기 지열히트펌프(110)가 상기 수요처(102)에 대해 냉방을 공급할 수 있게 된다. 이러한 상기 지열히트펌프(110)의 작동은 일반적인 것이므로, 여기서는 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도면 번호 115은 상기 지열히트펌프(110) 내부에서의 상기 내부순환매체의 유동 방향을 전환시킬 수 있는 사방밸브 등의 전환밸브이다.

상기 수요처(102)에 대한 냉난방 공급은 상기 수요처(102)에 설치되고 상기 열교환매체가 경유될 수 있는 실내유닛에 의해 수행될 수 있다.

상기 팬코일유닛(120)은 상기 수요처(102)가 형성된 건축물의 기계실(101)에 설치되고, 상기 지중열교환부재(130)와 상기 지열히트펌프(110) 사이를 유동하는 상기 열교환매체 중의 적어도 일부가 유동되면서 상기 기계실(101)에 형성되는 결로를 제거시킬 수 있도록 하는 것으로, 팬(122)과, 코일(121)을 포함한다.

상기 팬코일유닛(120)은 상기 기계실(101)의 천정 등의 상부에 설치될 수 있다.

상기 팬(122)은 상기 기계실(101) 내부의 공기를 유동시킬 수 있는 것이다.

상기 코일(121)은 상기 열교환매체 중 상기 팬코일유닛(120)으로 유동된 것과 상기 팬(122)에 의해 유동되는 상기 기계실(101) 내부의 공기가 열교환되는 것이다.

본 실시예에서는, 상기 팬코일유닛(120)이 가지덕트(123)를 더 포함한다.

상기 가지덕트(123)는 상기 기계실(101)의 미리 설정된 결로제거 요구지역까지 연장된 형태로 배치되어, 상기 코일(121)에서 열교환된 공기가 상기 팬(122)에 의해 불어져서 상기 미리 설정된 결로제거 요구지역까지 유동되어, 상기 미리 설정된 결로제거 요구지역의 결로를 제거시킬 수 있는 것이다.

상기 미리 설정된 결로제거 요구지역은 상기 기계실(101) 중 결로가 발생되어 그러한 결로의 제거가 요구되는 지역을 말한다.

상기 팬(122)이 상기 코일(121)에서 열교환된 공기를 상기 팬코일유닛(120)의 외부로 단순히 토출해주는 경우보다, 상기 코일(121)에서 열교환되고 상기 팬(122)에 의해 불어지는 공기가 상기 가지덕트(123)를 통해 유동되어 상기 미리 설정된 결로제거 요구지역으로 직접 유동됨으로써, 상기 미리 설정된 결로제거 요구지역에 대한 결로 제거가 더욱 효율적이고 신속하게 이루어질 수 있게 된다.

상기 가지덕트(123)는 복수 개로 구성되어, 상기 기계실(101) 내부의 복수 개의 상기 미리 설정된 결로제거 요구지역에 각각 대응되도록 연장될 수 있다.

한편, 상기 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템(100)은 팬코일향 배관(151)과, 팬코일출 배관(152)과, 지중열교환향 배관(154)과, 지중열교환출 배관(155)과, 부하향 배관(156)과, 부하출 배관(159)과, 부하향 열원 연결 배관(160)과, 부하출 열원 연결 배관(153)과, 삼방밸브(141)를 더 포함한다.

여기서, 상기 팬코일유닛(120), 상기 삼방밸브(141) 등의 구성요소로 이루어져서 상기 기계실(101)에 대한 결로방지기능을 수행할 수 있는 것이 열회수형 결로방지장치로 정의될 수 있다.

상기 팬코일향 배관(151)은 상기 열원측 열교환기(114)와 상기 코일(121)을 연결하여, 상기 열원측 열교환기(114)를 경유한 상기 열교환매체 중 적어도 일부가 상기 코일(121)로 유동될 수 있도록 하는 것이다.

상기 팬코일출 배관(152)은 상기 코일(121)과 상기 열원측 열교환기(114)를 연결하여, 상기 열교환매체 중 상기 코일(121)을 경유한 것이 상기 열원측 열교환기(114) 쪽으로 유동되도록 하는 것이다.

상기 지중열교환향 배관(154)은 상기 팬코일향 배관(151)으로부터 분지되고 상기 지중열교환부재(130)에 연결되어, 상기 열원측 열교환기(114)를 경유한 상기 열교환매체 중 적어도 일부가 상기 지중열교환부재(130)로 유동될 수 있도록 하는 것이다.

상기 지중열교환출 배관(155)은 상기 지중열교환부재(130)로부터 연장되고 상기 팬코일출 배관(152)에 합지되어, 상기 지중열교환부재(130)를 경유하며 상기 지중과 열교환된 상기 열교환매체가 상기 열원측 열교환기(114) 쪽으로 유동되도록 하는 것이다.

상기 팬코일향 배관(151)과 상기 팬코일출 배관(152) 중 어느 하나에는 열원펌프(143)가 설치되어, 상기 열원펌프(143)의 작동에 따라 상기 팬코일향 배관(151), 상기 팬코일출 배관(152), 상기 지중열교환향 배관(154) 및 상기 지중열교환출 배관(155)을 통한 상기 열교환매체의 유동이 형성될 수 있게 된다.

상기 팬코일향 배관(151) 중 상기 기계실(101) 내부 또는 상기 기계실(101)에 근접된 부분에는, 정유량밸브(140)가 설치되어, 상기 정유량밸브(140)의 작동에 따라 상기 팬코일향 배관(151)을 통해 상기 코일(121)을 향해 유동되는 상기 열교환매체의 유동량이 미리 설정된 양으로 일정하게 유지될 수 있게 된다.

상기 부하향 배관(156)은 상기 부하측 열교환기(112)와 상기 수요처(102)를 연결하여, 상기 부하측 열교환기(112)를 경유한 상기 열교환매체가 상기 수요처(102)로 유동될 수 있도록 하는 것이다.

상기 부하출 배관(159)은 상기 수요처(102)와 상기 부하측 열교환기(112)를 연결하여, 상기 수요처(102)를 경유한 상기 열교환매체가 상기 부하측 열교환기(112)로 유동되는 것이다.

본 실시예에서는, 예시적으로 상기 수요처(102)가 복수 개로 구성되고, 복수 개의 상기 수요처(102)에는, 복수 개의 상기 수요처(102)로 상기 열교환매체를 각각 분할시켜 유동시키는 수요처측 분지배관(157)과, 복수 개의 상기 수요처(102)를 각각 경유한 상기 열교환매체를 합지시켜 유동시키는 수요처측 합지배관(158)이 각각 연결되고, 상기 부하향 배관(156)이 상기 수요처측 분지배관(157)과 연결되고, 상기 부하출 배관(159)이 상기 수요처측 합지배관(158)과 연결된다. 그러면, 복수 개의 상기 수요처(102)에 냉난방이 균일하게 공급될 수 있게 된다.

상기 부하향 배관(156)과 상기 부하출 배관(159) 중 어느 하나에는 공급펌프(144)가 설치되어, 상기 공급펌프(144)의 작동에 따라 상기 부하향 배관(156)과 상기 부하출 배관(159)을 통한 상기 열교환매체의 유동이 형성될 수 있게 된다.

상기 부하향 열원 연결 배관(160)은 상기 팬코일출 배관(152)으로부터 분지되고 상기 부하출 배관(159)에 합지되어, 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 유동되던 상기 열교환매체 중 적어도 일부가 상기 부하출 배관(159)을 통해 유동될 수 있도록 하는 것이다.

상기 부하출 열원 연결 배관(153)은 상기 부하향 배관(156)으로부터 분지되고 상기 팬코일향 배관(151)에 합지되어, 상기 부하향 배관(156)을 통해 유동되던 상기 열교환매체 중 적어도 일부가 상기 팬코일향 배관(151)을 통해 유동될 수 있도록 하는 것이다.

상기 팬코일향 배관(151) 중 상기 지중열교환향 배관(154)과 상기 부하출 열원 연결 배관(153) 사이에는, 상기 팬코일향 배관(151)을 개폐시킬 수 있는 제 1 이방밸브(142)가 설치됨으로써, 상기 제 1 이방밸브(142)가 닫히면, 상기 열원측 열교환기(114)를 경유한 다음 상기 팬코일향 배관(151)을 통해 유동되던 상기 열교환매체가 모두 상기 지중열교환향 배관(154)을 통해 상기 지중열교환부재(130)로 향하게 되고, 상기 제 1 이방밸브(142)가 열리면, 상기 열원측 열교환기(114)를 경유한 다음 상기 팬코일향 배관(151)을 통해 유동되던 상기 열교환매체가 분할되어, 상기 열교환매체 중 일부는 상기 지중열교환향 배관(154)을 통해 상기 지중열교환부재(130)로 향하게 되고, 상기 열교환매체 중 나머지는 상기 팬코일향 배관(151)을 통해 유동을 지속하여 상기 코일(121)로 향하게 된다.

상기 부하출 열원 연결 배관(153)에는, 상기 부하출 열원 연결 배관(153)을 개폐시킬 수 있는 제 2 이방밸브(145)가 설치됨으로써, 상기 제 2 이방밸브(145)가 닫히면, 상기 부하측 열교환기(112)를 경유한 다음 상기 부하향 배관(156)을 통해 유동되던 상기 열교환매체가 모두 상기 부하향 배관(156)을 통해 유동을 지속하여 상기 수요처(102)로 향하게 되고, 상기 제 2 이방밸브(145)가 열리면, 상기 부하측 열교환기(112)를 경유한 다음 상기 부하향 배관(156)을 통해 유동되던 상기 열교환매체가 분할되어, 상기 열교환매체 중 일부는 상기 부하출 열원 연결 배관(153)을 통해 유동되어 상기 팬코일향 배관(151)을 통해 상기 코일(121)로 향하게 되고, 상기 열교환매체 중 나머지는 상기 부하향 배관(156)을 통해 유동을 지속하여 상기 수요처(102)로 향하게 된다.

상기 삼방밸브(141)는 상기 팬코일출 배관(152)과 상기 부하향 열원 연결 배관(160)의 연결 지점에 배치되어, 상기 팬코일출 배관(152)과 상기 부하향 열원 연결 배관(160)으로의 상기 열교환매체의 유동량을 조절할 수 있는 것이다.

상기 삼방밸브(141)의 조절에 따라, 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 유동되던 상기 열교환매체가 모두 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 유동을 지속할 수도 있고, 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 유동되던 상기 열교환매체가 모두 상기 부하향 열원 연결 배관(160)을 통해 유동될 수도 있고, 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 유동되던 상기 열교환매체가 분할되어, 상기 열교환매체 중 일부는 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 유동을 지속하고, 상기 열교환매체 중 나머지는 상기 부하향 열원 연결 배관(160)을 통해 유동될 수도 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템(100)의 작동에 대하여 설명한다.

(1) 냉방시즌 운전모드

상기 지열히트펌프(110)가 상기 수요처(102)로 냉방을 공급하는 모드인 냉방모드로 운전하면서 상기 기계실(101)에 대한 결로방지기능이 사용되지 않는 경우, 열원 측에서는, 상기 제 1 이방밸브(142), 상기 제 2 이방밸브(145) 및 상기 삼방밸브(141) 모두가 닫히고, 그에 따라 상기 열교환매체는 상기 열원펌프(143) → 상기 팬코일출 배관(152) → 상기 열원측 열교환기(114) → 상기 팬코일향 배관(151) → 상기 지중열교환향 배관(154) → 상기 지중열교환부재(130) → 상기 지중열교환출 배관(155) → 상기 팬코일출 배관(152) → 상기 열원펌프(143)의 순으로 연속 순환되면서, 상기 열원측 열교환기(114)에서 발생된 응축열이 상기 지중으로 모두 버려지게 된다.

한편, 상기 지열히트펌프(110)가 상기 냉방모드로 운전하면서 상기 기계실(101)에 대한 결로방지기능이 사용되는 경우, 열원 측에서는, 상기 제 1 이방밸브(142)가 열리고, 상기 제 2 이방밸브(145)는 닫히고, 상기 삼방밸브(141)는 상기 코일(121)을 경유한 다음 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 유동된 상기 열교환매체가 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 상기 열원측 열교환기(114)를 향해 모두 유동을 지속하도록 하고, 그에 따라 상기 열원펌프(143) → 상기 팬코일출 배관(152) → 상기 열원측 열교환기(114) → 상기 팬코일향 배관(151)을 통해 유동되는 상기 열교환매체 중 일부는 상기 지중열교환향 배관(154) → 상기 지중열교환부재(130) → 상기 지중열교환출 배관(155)을 통해 유동되면서, 상기 열원측 열교환기(114)에서 발생된 응축열 중 일부가 상기 지중으로 버려지게 되고, 상기 열원펌프(143) → 상기 팬코일출 배관(152) → 상기 열원측 열교환기(114) → 상기 팬코일향 배관(151)을 통해 유동되는 상기 열교환매체 중 나머지는 상기 팬코일향 배관(151) 중 상기 제 1 이방밸브(142)를 지난 부분 → 상기 코일(121) → 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 유동되면서, 상기 열원측 열교환기(114)에서 발생된 응축열 중 나머지가 상기 팬코일유닛(120)을 통해 상기 기계실(101)의 상기 미리 설정된 결로제거 요구지역으로 공급되는 공기에 실려 상기 기계실(101) 내의 결로를 제거하게 되고, 상기 열교환매체 중 상기 지중열교환부재(130)를 경유한 다음 상기 지중열교환출 배관(155)을 통해 유동된 것과 상기 팬코일유닛(120)을 경유한 다음 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 유동된 것은 합지된 다음, 상기 팬코일출 배관(152) → 상기 열원펌프(143)의 순으로 유동되고, 그에 따라 상기 열원측 열교환기(114)에서 발생된 응축열 중 일부는 상기 지중으로 버려짐과 함께 상기 열원측 열교환기(114)에서 발생된 응축열 중 나머지는 상기 기계실(101)의 결로를 제거하는 데에 사용될 수 있게 된다.

한편, 상기 지열히트펌프(110)가 상기 수요처(102)로 냉방을 공급하는 모드인 냉방모드로 운전하면서 상기 기계실(101)에 대한 결로방지기능이 사용되지 않는 경우 및 상기 지열히트펌프(110)가 상기 냉방모드로 운전하면서 상기 기계실(101)에 대한 결로방지기능이 사용되는 경우 모두에서, 부하 측에서는, 상기 공급펌프(144) → 상기 부하향 배관(156) → 상기 수요처(102) → 상기 부하출 배관(159) → 상기 부하측 열교환기(112) → 상기 부하향 배관(156) → 상기 공급펌프(144)의 순으로 연속 순환되면서, 상기 수요처(102)에 냉방이 공급될 수 있게 된다.

(2) 장마철 또는 기계실(101) 내부의 공기 중 습도가 높을 경우의 운전모드

장마철 또는 상기 기계실(101) 내부의 공기 중 습도가 매우 높은 상황의 경우에는, 앞서 설명된 '(1) 냉방시즌 운전모드'에 의해서는 결로가 모두 해결되지 않을 수도 있다. 이는 너무 많은 고습의 상황에서는 단순히 따스한 공기로 결로를 날려보내는 방법으로는 결로 방지에 한계가 있을 수 있고, 결로의 생성 자체를 원천적으로 방지해주거나 아예 결로가 적게 발생하도록 유도해주어야 하기 때문이다.

따라서, 이 경우에는, 부하 측의 냉수 상태의 상기 열교환매체를 이용하여 상기 기계실(101) 내부의 공기를 냉각시키고, 그러한 냉각에 의해 제습된 공기가 상기 기계실(101)의 상기 미리 설정된 결로제거 요구지역으로 공급되어 결로가 제거될 수 있게 된다.

이 경우의 부하 측에서의 상기 열교환매체의 유동 흐름은 다음과 같다.

상기 제 1 이방밸브(142)는 닫히고, 상기 제 2 이방밸브(145)가 열리고, 상기 삼방밸브(141)는 상기 코일(121)을 경유한 다음 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 유동된 상기 열교환매체가 상기 부하향 열원 연결 배관(160)으로 모두 유동되도록 하고, 그에 따라 상기 부하측 열교환기(112)를 경유하면서 냉각된 상기 열교환매체 중의 일부는 상기 공급펌프(144) 및 상기 부하향 배관(156)을 통한 유동을 지속하여 상기 수요처(102)에 냉방을 공급하고, 상기 부하측 열교환기(112)를 경유하면서 냉각된 상기 열교환매체 중의 나머지는 상기 공급펌프(144) 및 상기 부하향 배관(156) → 상기 부하출 열원 연결 배관(153) → 상기 팬코일향 배관(151) → 상기 코일(121) → 상기 팬코일출 배관(152) → 상기 삼방밸브(141) → 상기 부하향 열원 연결 배관(160)을 통해 유동되어 상기 기계실(101) 내부의 공기를 냉각시켜 상기 기계실(101) 내부의 결로를 제거하고, 상기 열교환매체 중 상기 수요처(102)를 경유한 것과 상기 열교환 매체 중 상기 코일(121)을 경유한 다음 상기 부하향 열원 연결 배관(160)을 통해 유동된 것이 상기 부하출 배관(159)으로 합지되어, 상기 부하측 열교환기(112)로 유동되면서, 상기 열교환 매체의 순환이 이루어지게 된다.

한편, 이 경우의 열원 측에서의 상기 열교환매체의 유동 흐름은 다음과 같다.

열원 측에서의 상기 열교환매체는 상기 열원펌프(143) → 상기 팬코일출 배관(152) → 상기 열원측 열교환기(114) → 상기 팬코일향 배관(151) → 상기 지중열교환향 배관(154) → 상기 지중열교환부재(130) → 상기 지중열교환출 배관(155) → 상기 팬코일출 배관(152) → 상기 열원펌프(143)의 순으로 연속 순환되면서, 상기 열원측 열교환기(114)에서 발생된 응축열이 상기 지중으로 모두 버려지게 된다.

(3) 난방시즌 운전모드

겨울철의 난방시즌에는 대기의 상태가 비교적 건조하여 상기 기계실(101)의 내부에 결로 발생이 거의 없게 되므로, 상기 지열히트펌프(110)의 작동효율(성적계수, COP)를 향상시키기 위해 다음과 같이 운전된다.

상기 지열히트펌프(110)가 상기 수요처(102)로 난방을 공급하는 모드인 난방모드로 운전하는 경우, 열원 측에서는, 상기 제 1 이방밸브(142)는 열리고, 상기 제 2 이방밸브(145)는 닫히고, 상기 삼방밸브(141)는 상기 코일(121)을 경유한 다음 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 유동된 상기 열교환매체가 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 상기 열원측 열교환기(114)을 향해 모두 유동을 지속하도록 하고, 그에 따라 상기 열원펌프(143) → 상기 팬코일출 배관(152) → 상기 열원측 열교환기(114) → 상기 팬코일향 배관(151)을 통해 유동되는 상기 열교환매체 중 일부는 상기 지중열교환향 배관(154) → 상기 지중열교환부재(130) → 상기 지중열교환출 배관(155)을 통해 유동되면서, 상기 지중의 증발열을 흡수하게 되고, 상기 열원펌프(143) → 상기 팬코일출 배관(152) → 상기 열원측 열교환기(114) → 상기 팬코일향 배관(151)을 통해 유동되는 상기 열교환매체 중 나머지는 상기 팬코일향 배관(151) 중 상기 제 1 이방밸브(142)를 지난 부분 → 상기 코일(121) → 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 유동되면서, 외기 대비 상대적으로 고온의 상기 기계실(101) 내부의 공기로부터 증발열을 흡수하게 되고, 상기 열교환매체 중 상기 지중열교환부재(130)를 경유한 다음 상기 지중열교환출 배관(155)을 통해 유동된 것과 상기 팬코일유닛(120)을 경유한 다음 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 유동된 것은 합지된 다음, 상기 팬코일출 배관(152) → 상기 열원펌프(143)의 순으로 유동되고, 그에 따라 상기 지중의 증발열은 물론 상기 기계실(101) 내부의 공기 중의 증발열도 상기 열원측 열교환기(114)로 전달될 수 있게 되어, 상기 지열히트펌프(110)의 작동효율(성적계수, COP)이 향상될 수 있게 된다.

한편, 부하 측에서는, 상기 공급펌프(144) → 상기 부하향 배관(156) → 상기 수요처(102) → 상기 부하출 배관(159) → 상기 부하측 열교환기(112) → 상기 부하향 배관(156) → 상기 공급펌프(144)의 순으로 연속 순환되면서, 상기 수요처(102)에 난방이 공급될 수 있게 된다.

상기와 같이, 상기 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템(100)은 상기 지중열교환부재(130)와, 상기 지열히트펌프(110)와, 상기 팬코일유닛(120)을 포함함에 따라, 상기 지열히트펌프(110)의 응축기인 상기 열원측 열교환기(114)에서 발생되어 버려지던 폐열인 응축열을 회수하여, 상기 건축물의 상기 기계실(101) 내부에서 발생되는 결로 현상을 해소시킬 수 있고, 그에 따라 결로 방지를 위해 별도로 상기 기계실(101)에 설치되던 대형 덕트형 환기설비의 용량 축소가 가능하여 상기 건축물의 환기에너지 소요량이 절감될 수 있는 한편, 여름철에는 상기 열원측 열교환기(114)에서 발생되어 버려지던 폐열인 응축열 중 일부가 결로 현상 해소를 위해 상기 기계실(101) 내부로 버려지고, 겨울철에는 상기 지중의 증발열은 물론 상기 기계실(101) 내부의 증발열도 함께 흡수하여 이용하게 되므로, 상기 지열히트펌프(110)의 작동효율(성적계수, COP)이 향상될 수 있게 된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 본 발명의 제 1 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템의 구성을 보이는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에서는, 지열히트펌프(210)가 열원측 열교환기(214)와, 압축기(211)와, 팽창밸브(213)를 포함하고, 본 실시예에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템(200)이 팬코일향 배관(251), 팬코일출 배관(252), 지중열교환향 배관(254), 지중열교환출 배관(255), 부하향 배관(256), 부하출 배관(259), 중간 열교환부재(265), 부하향 열원 연결 배관(260), 부하출 열원 연결 배관(253), 삼방밸브(241), 부하출 부하 연결 배관(261) 및 부하향 부하 연결 배관(262)을 포함한다.

상기 부하향 배관(256)은 상기 지열히트펌프(210)로부터 연장되고 수요처(202)에 연결되어, 상기 지열히트펌프(210) 내를 유동하던 내부순환매체가 상기 수요처(202)로 유동될 수 있도록 하는 것이다.

본 실시예에서는, 상기 지열히트펌프(210)에서 직접 상기 내부순환매체가 토출되므로, 상기 부하향 배관(256)에 공급펌프가 설치되지 아니한다.

상기 부하출 배관(259)은 상기 수요처(202)로부터 연장되고 상기 지열히트펌프(210)에 연결되어, 상기 수요처(202)를 경유한 상기 내부순환매체가 상기 지열히트펌프(210)로 유동되도록 하는 것이다.

본 실시예에서는, 상기 내부순환매체가 공기로 제시되고, 그에 따라 상기 지열히트펌프(210)에 별도의 부하측 열교환기가 설치되지 아니하고, 상기 팽창밸브(213) 쪽에서 상기 부하출 배관(259)이 상기 수요처(202)를 향해 직접 연장된 형태를 이루고, 상기 압축기(211) 쪽에서 상기 부하향 배관(256)이 상기 수요처(202)를 향해 직접 연장된 형태를 이룸으로써, 상기 내부순환매체가 상기 부하향 배관(256)을 통해 유동되어 상기 수요처(202)의 실내유닛을 경유하면서 열교환된 다음 상기 부하출 배관(259)을 통해 상기 지열히트펌프(210)로 환수된다. 따라서, 상기 수요처(202)에 대한 냉방을 제공하는 경우, 상기 수요처(202)의 실내유닛이 증발기의 기능을 수행하고, 상기 수요처(202)에 대한 난방을 제공하는 경우, 상기 수요처(202)의 상기 실내유닛이 응축기의 기능을 수행하게 된다.

상기 중간 열교환부재(265)는 상기 팬코일출 배관(252)을 통해 유동되던 열교환매체 중의 적어도 일부와 상기 지열히트펌프(210)와 상기 수요처(202) 사이를 유동하는 상기 내부순환매체가 열교환되는 것이다.

본 실시예에서는, 상기 부하향 열원 연결 배관(260)이 상기 팬코일출 배관(252)으로부터 분지되고 상기 중간 열교환부재(265)까지 연장되어, 상기 팬코일출 배관(252)을 통해 유동되던 상기 열교환매체 중 적어도 일부가 상기 중간 열교환부재(265)를 경유하도록 유동될 수 있도록 하고, 상기 부하출 열원 연결 배관(253)이 상기 중간 열교환부재(265)로부터 연장되고 상기 팬코일향 배관(251)에 합지되어, 상기 중간 열교환부재(265)를 경유하며 열교환된 상기 열교환매체가 상기 팬코일향 배관(251)을 통해 유동될 수 있도록 한다.

상기 부하출 부하 연결 배관(261)은 상기 부하향 배관(256)으로부터 분지되고 상기 중간 열교환부재(265)까지 연장되어, 상기 부하향 배관(256)을 통해 유동되던 상기 내부순환매체 중의 적어도 일부가 상기 중간 열교환부재(265)를 경유하도록 유동될 수 있도록 하고, 상기 부하향 부하 연결 배관(262)은 상기 중간 열교환부재(265)로부터 연장되고 상기 부하출 배관(259)에 합지되어, 상기 중간 열교환부재(265)를 경유하며 열교환된 상기 내부순환매체가 상기 부하출 배관(259)을 통해 유동될 수 있도록 한다.

본 실시예에서는, 상기된 제 1 실시예에서 제시되었던 부하측 열교환기 및 공급펌프가 삭제되고, 상기 중간 열교환부재(265)가 더 설치되어, 냉난방 제공시에 부하 측의 상기 내부순환매체와 열원 측의 상기 열교환매체가 서로 직접적으로 혼합 등 접촉되지 아니하고 상기 중간 열교환부재(265)를 통해 열교환됨으로써, 열원 측의 상기 열교환매체의 열기(냉열, 온열)가 상기 내부순환매체로 전달되는 점을 제외하고는, 상기 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템(200)의 작동이 상기된 제 1 실시예에서 이미 기재된 작동과 동일하므로, 그 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템의 구성을 보이는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에서는, 팬코일유닛(320)이 토출덕트(325)와, 흡입덕트(326)를 더 포함한다.

본 실시예에서는, 팬(322)이 일반적인 송풍팬보다 기외정압이 상대적으로 더 높은 송풍기로 제시되고, 그에 따라 상기 팬코일유닛(320)이 고정압송풍기유닛으로 제시됨으로써, 기계실(301)의 내부에서 결로가 발생된 기계설비(303)에 대한 보다 효과적인 결로 제거가 가능하게 된다.

상기 토출덕트(325)는 상기 기계실(301)의 바닥부에 설치된 상기 기계설비(303)까지 연장된 형태로 배치되어, 코일(321)에서 열교환된 공기가 상기 기계설비(303)에 형성된 결로를 제거할 수 있도록 상기 코일(321)에서 열교환된 공기가 상기 기계설비(303)의 측면까지 유동되도록 안내하는 것이다.

상기 흡입덕트(326)는 상기 기계설비(303)로부터 상기 코일(321)까지 연장된 형태로 배치되어, 상기 토출덕트(325)를 통해 상기 기계설비(303)로 분사되어 상기 기계설비(303)를 경유한 공기가 유입되어 상기 코일(321)까지 유동되도록 안내하는 것이다.

상기와 같이 구성되면, 상기 코일(321)에서 열교환된 공기가 상기 팬(322)에 의해 불어진 후 상기 토출덕트(325)를 통해 유동된 다음 상기 기계설비(303)의 측면으로 직접 불어져서 상기 기계설비(303) 주변으로 수평 방향으로 수평층류가 형성되고, 그에 따라 상기 기계설비(303)에 형성된 결로가 직접적이고 신속하게 제거될 수 있게 된다.

특히, 상기 토출덕트(325)와 상기 흡입덕트(326)의 각 하부 말단부가 상기 기계설비(303)의 각 측면을 향해 굽혀진 형태로 이루어짐으로써, 상기 기계설비(303)의 측면으로 수평 방향의 상기 수평층류가 형성되고, 그에 따라 상기 기계설비(303)의 표면에 형성된 결로가 신속하고 효과적으로 제거될 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서는, 상기 팬코일유닛(320)이 덕트필터(327)를 더 포함한다.

상기 덕트필터(327)는 상기 흡입덕트(326) 상에 배치되어, 상기 흡입덕트(326)를 따라 유동되는 공기 중의 이물질을 걸러내는 것이다.

상기 덕트필터(327)는 상기 기계실(301)에서 작업자의 손이 닿기 편한 위치인 상기 흡입덕트(326)의 하부에 부착되고, 그에 따라 사다리 등이 필요없이도 상기 덕트필터(327)에 대한 청소 및 유지 관리가 간편하게 이루어질 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서는, 상기 팬코일유닛(320)이 외기덕트(328)와 외기댐퍼(329)를 더 포함한다.

상기 외기덕트(328)는 상기 기계실(301)의 외부와 상기 흡입덕트(326)를 연통시킴으로써, 상기 흡입덕트(326)로 외기를 도입할 수 있는 것이다.

상기 외기댐퍼(329)는 상기 외기덕트(328)의 내부에 설치되어, 상기 외기덕트(328)를 통한 외기의 도입량을 조절할 수 있는 것이다.

상기와 같이 구성되면, 상기 외기덕트(328)를 통해 신선한 외기가 상기 흡입덕트(326)의 내부로 도입되어, 습도가 매우 높은 여름철을 제외한 나머지 계절에 상기 기계실(301)의 내부에 형성된 결로 제거에 기여할 수 있게 된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 제 4 실시예에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템의 구성을 보이는 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에서는, 팬코일유닛(420)이 우회덕트(460)와, 디퓨저(461)와, 제어댐퍼(462)를 포함한다.

상기 우회덕트(460)는 기계실(401)의 상공을 가로질러서, 토출덕트(425)와 흡입덕트(426)를 연통시키는 것이다.

상기 디퓨저(461)는 상기 우회덕트(460)를 따라 유동되는 공기가 기계설비(403)의 상단으로 토출될 수 있도록 상기 기계설비(403)의 상단을 향해 개방되는 형태로 상기 우회덕트(460)에 형성되는 것이다.

상기 디퓨저(461)는 복수 개로 형성되되, 서로 이격되도록 배치된다.

상기 제어댐퍼(462)는 상기 우회덕트(460)의 내부에 설치되어, 상기 토출덕트(425)를 통해 유동되던 공기의 상기 우회덕트(460)를 통한 유동량을 제어하는 것이다.

상기와 같이 구성되면, 상기 토출덕트(425)를 통해 유동되던 공기가 분할되어, 상기 토출덕트(425)를 통해 유동되던 공기 중의 일부는 상기 토출덕트(425)를 통해 유동을 지속하여 상기 기계설비(403)의 측면으로 직접 불어져서 상기 기계설비(403) 주변으로 수평 방향으로 수평층류가 형성됨과 함께, 상기 토출덕트(425)를 통해 유동되던 공기 중의 나머지는 상기 우회덕트(460)를 통해 유동된 다음 상기 디퓨저(461)를 통해 토출되어 상기 기계설비(403) 주변으로 수직 방향으로 수직층류가 형성됨으로써, 상기 기계설비(403)의 표면에 상기 수평층류와 상기 수직층류가 교차되면서 난류가 형성되어, 상기 기계설비(403)의 표면에 형성된 결로가 더욱 신속하게 해소될 수 있게 된다.

이 때, 상기 제어댐퍼(462)에 의해 상기 우회덕트(460)를 통한 공기의 유동량이 조절됨으로써, 상기 디퓨저(461)를 통한 공기의 토출량이 제어될 수 있게 되고, 그에 따라 상기 수평층류와 상기 수직층류의 혼합 비율이 조절될 수 있게 된다.

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.

본 발명의 일 측면에 따른 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템에 의하면, 건축물의 기계실 내부에서 발생되는 결로 현상을 해소시킬 수 있고, 지열히트펌프의 작동효율(성적계수, COP)이 향상될 수 있으므로, 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.

100 : 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템
110 : 지열히트펌프
111 : 압축기
112 : 부하측 열교환기
113 : 팽창밸브
114 : 열원측 열교환기
120 : 팬코일유닛
121 : 코일
122 : 팬
123 : 가지덕트
130 : 지중열교환부재
140 : 정유량밸브
141 : 삼방밸브
151 : 팬코일향 배관
152 : 팬코일출 배관
153 : 부하출 열원 연결 배관
154 : 지중열교환향 배관
155 : 지중열교환출 배관
156 : 부하향 배관
159 : 부하출 배관
160 : 부하향 열원 연결 배관

Claims

열교환매체가 유동되면서 지중(地中)과 열교환되는 지중열교환부재;
상기 열교환매체와 내부순환매체가 열교환되는 열원측 열교환기와, 상기 내부순환매체를 압축시킬 수 있는 압축기와, 수요처 쪽과 상기 내부순환매체가 열교환되는 부하측 열교환기와, 상기 내부순환매체를 팽창시킬 수 있는 팽창밸브를 포함하고, 상기 열원측 열교환기, 상기 압축기, 상기 부하측 열교환기 및 상기 팽창밸브가 냉동 사이클을 구성하여, 상기 지중열교환부재를 경유한 상기 열교환매체와 열교환되면서, 상기 수요처에 대해 냉난방을 공급해줄 수 있는 지열히트펌프;
상기 수요처가 형성된 건축물의 기계실에 설치되고, 상기 지중열교환부재와 상기 지열히트펌프 사이를 유동하는 상기 열교환매체 중의 적어도 일부가 유동되면서 상기 기계실에 형성되는 결로를 제거시킬 수 있도록, 상기 기계실 내부의 공기를 유동시킬 수 있는 팬과, 상기 열교환매체 중 팬코일유닛으로 유동된 것과 상기 팬에 의해 유동되는 상기 기계실 내부의 공기가 열교환되는 코일을 포함하는 팬코일유닛;
상기 열원측 열교환기와 상기 코일을 연결하여, 상기 열원측 열교환기를 경유한 상기 열교환매체 중 적어도 일부가 상기 코일로 유동될 수 있도록 하는 팬코일향 배관;
상기 코일과 상기 열원측 열교환기를 연결하여, 상기 열교환매체 중 상기 코일을 경유한 것이 상기 열원측 열교환기 쪽으로 유동되도록 하는 팬코일출 배관;
상기 팬코일향 배관으로부터 분지되고 상기 지중열교환부재에 연결되어, 상기 열원측 열교환기를 경유한 상기 열교환매체 중 적어도 일부가 상기 지중열교환부재로 유동될 수 있도록 하는 지중열교환향 배관;
상기 지중열교환부재로부터 연장되고 상기 팬코일출 배관에 합지되어, 상기 지중열교환부재를 경유하며 상기 지중과 열교환된 상기 열교환매체가 상기 열원측 열교환기 쪽으로 유동되도록 하는 지중열교환출 배관;
상기 팬코일향 배관과 상기 팬코일출 배관 중 어느 하나에 설치되어, 상기 팬코일향 배관, 상기 팬코일출 배관, 상기 지중열교환향 배관 및 상기 지중열교환출 배관을 통한 상기 열교환매체의 유동이 형성될 수 있도록 하는 열원펌프;
상기 부하측 열교환기와 상기 수요처를 연결하여, 상기 부하측 열교환기를 경유한 상기 열교환매체가 상기 수요처로 유동될 수 있도록 하는 부하향 배관;
상기 수요처와 상기 부하측 열교환기를 연결하여, 상기 수요처를 경유한 상기 열교환매체가 상기 부하측 열교환기로 유동되는 부하출 배관;
상기 부하향 배관과 상기 부하출 배관 중 어느 하나에 설치되어, 상기 부하향 배관과 상기 부하출 배관을 통한 상기 열교환매체의 유동이 형성될 수 있도록 하는 공급펌프;
상기 팬코일출 배관으로부터 분지되고 상기 부하출 배관에 합지되어, 상기 팬코일출 배관을 통해 유동되던 상기 열교환매체 중 적어도 일부가 상기 부하출 배관을 통해 유동될 수 있도록 하는 부하향 열원 연결 배관;
상기 부하향 배관으로부터 분지되고 상기 팬코일향 배관에 합지되어, 상기 부하향 배관을 통해 유동되던 상기 열교환매체 중 적어도 일부가 상기 팬코일향 배관을 통해 유동될 수 있도록 하는 부하출 열원 연결 배관;
상기 팬코일출 배관과 상기 부하향 열원 연결 배관의 연결 지점에 배치되어, 상기 팬코일출 배관과 상기 부하향 열원 연결 배관으로의 상기 열교환매체의 유동량을 조절할 수 있는 삼방밸브;
상기 팬코일향 배관 중 상기 지중열교환향 배관과 상기 부하출 열원 연결 배관 사이에 설치되어, 상기 팬코일향 배관을 개폐시킬 수 있는 제 1 이방밸브;
상기 부하출 열원 연결 배관에 설치되어, 상기 부하출 열원 연결 배관을 개폐시킬 수 있는 제 2 이방밸브; 및
상기 팬코일향 배관 중 상기 기계실의 내부에 설치되어, 상기 팬코일향 배관을 통해 상기 코일을 향해 유동되는 상기 열교환매체의 유동량이 미리 설정된 양으로 일정하게 유지될 수 있도록 하는 정유량밸브;를 포함하고,
상기 지중열교환부재를 경유하면서 상기 지중과 열교환된 상기 열교환매체는 상기 지열히트펌프 쪽으로 모두 유동되고,
상기 지열히트펌프를 경유한 상기 열교환매체 중의 일부가 상기 팬코일유닛으로 유입되어, 상기 지열히트펌프에서 발생된 응축열 중 일부가 상기 팬코일유닛을 통해 상기 기계실 내의 결로를 제거하고,
상기 팬코일유닛을 경유한 상기 열교환매체는 상기 지중열교환부재를 경유하지 아니하고 상기 지열히트펌프로 재유입되고,
상기 제 1 이방밸브가 닫히면, 상기 열원측 열교환기를 경유한 다음 상기 팬코일향 배관을 통해 유동되던 상기 열교환매체가 모두 상기 지중열교환향 배관을 통해 상기 지중열교환부재로 향하게 되고,
상기 제 1 이방밸브가 열리면, 상기 열원측 열교환기를 경유한 다음 상기 팬코일향 배관을 통해 유동되던 상기 열교환매체가 분할되어, 상기 열교환매체 중 일부는 상기 지중열교환향 배관을 통해 상기 지중열교환부재로 향하게 되고, 상기 열교환매체 중 나머지는 상기 팬코일향 배관을 통해 유동을 지속하여 상기 코일로 향하게 되고,
상기 제 2 이방밸브가 닫히면, 상기 부하측 열교환기를 경유한 다음 상기 부하향 배관을 통해 유동되던 상기 열교환매체가 모두 상기 부하향 배관을 통해 유동을 지속하여 상기 수요처로 향하게 되고,
상기 제 2 이방밸브가 열리면, 상기 부하측 열교환기를 경유한 다음 상기 부하향 배관을 통해 유동되던 상기 열교환매체가 분할되어, 상기 열교환매체 중 일부는 상기 부하출 열원 연결 배관을 통해 유동되어 상기 팬코일향 배관을 통해 상기 코일로 향하게 되고, 상기 열교환매체 중 나머지는 상기 부하향 배관을 통해 유동을 지속하여 상기 수요처로 향하게 되고,
상기 지열히트펌프가 상기 수요처로 냉방을 공급하는 모드인 냉방모드로 운전하면서 상기 기계실에 대한 결로방지기능이 사용되지 않는 경우, 열원 측에서는, 상기 제 1 이방밸브, 상기 제 2 이방밸브 및 상기 삼방밸브 모두가 닫히고, 그에 따라 상기 열교환매체는 상기 열원펌프 → 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원측 열교환기 → 상기 팬코일향 배관 → 상기 지중열교환향 배관(154) → 상기 지중열교환부재 → 상기 지중열교환출 배관 → 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원펌프의 순으로 연속 순환되면서, 상기 열원측 열교환기에서 발생된 응축열이 상기 지중으로 모두 버려지게 되고,
상기 지열히트펌프가 상기 냉방모드로 운전하면서 상기 기계실에 대한 결로방지기능이 사용되는 경우, 열원 측에서는, 상기 제 1 이방밸브가 열리고, 상기 제 2 이방밸브는 닫히고, 상기 삼방밸브는 상기 코일을 경유한 다음 상기 팬코일출 배관을 통해 유동된 상기 열교환매체가 상기 팬코일출 배관을 통해 상기 열원측 열교환기를 향해 모두 유동을 지속하도록 하고, 그에 따라 상기 열원펌프 → 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원측 열교환기 → 상기 팬코일향 배관을 통해 유동되는 상기 열교환매체 중 일부는 상기 지중열교환향 배관 → 상기 지중열교환부재 → 상기 지중열교환출 배관을 통해 유동되면서, 상기 열원측 열교환기에서 발생된 응축열 중 일부가 상기 지중으로 버려지게 되고, 상기 열원펌프 → 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원측 열교환기 → 상기 팬코일향 배관을 통해 유동되는 상기 열교환매체 중 나머지는 상기 팬코일향 배관 중 상기 제 1 이방밸브를 지난 부분 → 상기 코일 → 상기 팬코일출 배관을 통해 유동되면서, 상기 열원측 열교환기에서 발생된 응축열 중 나머지가 상기 팬코일유닛을 통해 상기 기계실의 미리 설정된 결로제거 요구지역으로 공급되는 공기에 실려 상기 기계실 내의 결로를 제거하게 되고, 상기 열교환매체 중 상기 지중열교환부재를 경유한 다음 상기 지중열교환출 배관을 통해 유동된 것과 상기 팬코일유닛을 경유한 다음 상기 팬코일출 배관을 통해 유동된 것은 합지된 다음, 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원펌프의 순으로 유동되고, 그에 따라 상기 열원측 열교환기에서 발생된 응축열 중 일부는 상기 지중으로 버려짐과 함께 상기 열원측 열교환기에서 발생된 응축열 중 나머지는 상기 기계실의 결로를 제거하는 데에 사용될 수 있게 되고,
장마철에는, 상기 제 1 이방밸브는 닫히고, 상기 제 2 이방밸브가 열리고, 상기 삼방밸브는 상기 코일을 경유한 다음 상기 팬코일출 배관을 통해 유동된 상기 열교환매체가 상기 부하향 열원 연결 배관으로 모두 유동되도록 하고, 그에 따라 상기 부하측 열교환기를 경유하면서 냉각된 상기 열교환매체 중의 일부는 상기 공급펌프 및 상기 부하향 배관을 통한 유동을 지속하여 상기 수요처에 냉방을 공급하고, 상기 부하측 열교환기를 경유하면서 냉각된 상기 열교환매체 중의 나머지는 상기 공급펌프 및 상기 부하향 배관 → 상기 부하출 열원 연결 배관 → 상기 팬코일향 배관 → 상기 코일 → 상기 팬코일출 배관 → 상기 삼방밸브 → 상기 부하향 열원 연결 배관을 통해 유동되어 상기 기계실 내부의 공기를 냉각시켜 상기 기계실 내부의 결로를 제거하고, 상기 열교환매체 중 상기 수요처를 경유한 것과 상기 열교환 매체 중 상기 코일을 경유한 다음 상기 부하향 열원 연결 배관을 통해 유동된 것이 상기 부하출 배관으로 합지되어, 상기 부하측 열교환기로 유동되면서, 상기 열교환 매체의 순환이 이루어지게 되고,
상기 지열히트펌프가 상기 수요처로 난방을 공급하는 모드인 난방모드로 운전하는 경우, 열원 측에서는, 상기 제 1 이방밸브는 열리고, 상기 제 2 이방밸브는 닫히고, 상기 삼방밸브는 상기 코일을 경유한 다음 상기 팬코일출 배관을 통해 유동된 상기 열교환매체가 상기 팬코일출 배관(152)을 통해 상기 열원측 열교환기을 향해 모두 유동을 지속하도록 하고, 그에 따라 상기 열원펌프 → 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원측 열교환기 → 상기 팬코일향 배관을 통해 유동되는 상기 열교환매체 중 일부는 상기 지중열교환향 배관 → 상기 지중열교환부재 → 상기 지중열교환출 배관을 통해 유동되면서, 상기 지중의 증발열을 흡수하게 되고, 상기 열원펌프 → 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원측 열교환기 → 상기 팬코일향 배관을 통해 유동되는 상기 열교환매체 중 나머지는 상기 팬코일향 배관 중 상기 제 1 이방밸브를 지난 부분 → 상기 코일 → 상기 팬코일출 배관을 통해 유동되면서, 외기 대비 상대적으로 고온의 상기 기계실 내부의 공기로부터 증발열을 흡수하게 되고, 상기 열교환매체 중 상기 지중열교환부재를 경유한 다음 상기 지중열교환출 배관을 통해 유동된 것과 상기 팬코일유닛을 경유한 다음 상기 팬코일출 배관을 통해 유동된 것은 합지된 다음, 상기 팬코일출 배관 → 상기 열원펌프의 순으로 유동되고, 그에 따라 상기 지중의 증발열은 물론 상기 기계실 내부의 공기 중의 증발열도 상기 열원측 열교환기로 전달될 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템.
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제 1 항에 있어서,
상기 팬코일유닛은
상기 기계실의 상기 미리 설정된 결로제거 요구지역까지 연장된 형태로 배치되어, 상기 코일에서 열교환된 공기가 상기 팬에 의해 상기 미리 설정된 결로제거 요구지역까지 유동되어, 상기 미리 설정된 결로제거 요구지역의 결로를 제거시킬 수 있는 가지덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 팬코일유닛은
상기 기계실의 바닥부에 설치된 기계설비까지 연장된 형태로 배치되어, 상기 코일에서 열교환된 공기가 상기 기계설비에 형성된 결로를 제거할 수 있도록 상기 코일에서 열교환된 공기가 상기 기계설비의 측면까지 유동되도록 안내하는 토출덕트와,
상기 기계설비로부터 상기 코일까지 연장된 형태로 배치되어, 상기 토출덕트를 통해 상기 기계설비로 분사되어 상기 기계설비를 경유한 공기가 유입되어 상기 코일까지 유동되도록 안내하는 흡입덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 팬코일유닛은
상기 흡입덕트 상에 배치되어, 상기 흡입덕트를 따라 유동되는 공기 중의 이물질을 걸러내는 덕트필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 팬코일유닛은
상기 토출덕트와 상기 흡입덕트를 연통시키는 우회덕트와,
상기 우회덕트를 따라 유동되는 공기가 상기 기계설비의 상단으로 토출될 수 있도록 상기 기계설비의 상단을 향해 개방되는 형태로 상기 우회덕트에 형성되는 디퓨저와,
상기 토출덕트를 통해 유동되던 공기의 상기 우회덕트를 통한 유동을 제어하는 제어댐퍼를 포함하고,
상기 토출덕트를 통해 유동되던 공기가 분할되어, 상기 토출덕트를 통해 유동되던 공기 중의 일부는 상기 토출덕트를 통해 유동을 지속하여 상기 기계설비의 측면으로 직접 불어져서 상기 기계설비 주변으로 수평 방향으로 수평층류가 형성됨과 함께, 상기 토출덕트를 통해 유동되던 공기 중의 나머지는 상기 우회덕트를 통해 유동된 다음 상기 디퓨저를 통해 토출되어 상기 기계설비 주변으로 수직 방향으로 수직층류가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 팬코일유닛은
상기 기계실의 외부와 상기 흡입덕트를 연통시킴으로써, 상기 흡입덕트로 외기를 도입할 수 있는 외기덕트와,
상기 외기덕트의 내부에 설치되어, 상기 외기덕트를 통한 외기의 도입량을 조절할 수 있는 외기댐퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열회수형 결로방지장치가 장착된 지열시스템.
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