KR102180298B1 - High efficiency geothermal heat pump system capable of underground heat compensation and heat recovery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지중열 보상 및 열회수가 가능한 고효율 지열원 히트펌프 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 난방 운전시 지중 열교환기에서 열교환되어 나온 열매체의 온도를 보상하도록 구성됨으로써, 지중 열교환기를 컴팩트화가 가능하면서도 지열 열교환기에서 열교환 효율이 증가되어 시스템의 성능 계수가 향상될 수 있는 지중열 보상 및 열회수가 가능한 고효율 지열원 히트펌프 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a high-efficiency geothermal source heat pump system capable of compensating for underground heat and recovering heat, and more particularly, by compensating the temperature of a heat medium heat exchanged from an underground heat exchanger during heating operation, the underground heat exchanger can be compacted. The present invention relates to a high-efficiency geothermal source heat pump system capable of recovering heat and compensating for ground heat in which heat exchange efficiency is increased in a geothermal heat exchanger to improve a system performance coefficient.
일반적으로 히트 펌프는 대기중에서 열을 얻거나 배출하는 공기열원 방식, 냉각탑을 통해 열을 배출하는 수열원 방식, 지중에서 열을 얻거나 지중으로 열을 배출하는 지열원 방식 등이 있다.In general, heat pumps include an air heat source method that obtains or discharges heat from the atmosphere, a water heat source method that discharges heat through a cooling tower, and a geothermal source method that obtains heat from the ground or discharges heat to the ground.
지열원 방식의 히트 펌프는, 지중의 온도가 일정 깊이 이상의 경우 거의 일정하게 유지될 수 있으므로 공기열원 방식에 비해 에너지 효율이 높은 이점이 있다.The geothermal source type heat pump has an advantage of having high energy efficiency compared to the air source type because the temperature of the ground can be maintained substantially constant when the temperature of the ground is above a certain depth.
그러나, 종래 기술에 따른 지열을 이용한 히트펌프는 지중 열교환기에서 지속적으로 지열을 흡수하거나 지중으로 열을 방출하기 때문에, 지중 열교환기와 히트펌프의 지열 열교환기 사이의 열교환 효율이 저하됨으로써, 효율이 저하되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 지중에 설치되는 지중 열교환기의 개수와 길이를 증가시킬 경우, 설치 및 유지 보수 비용이 많이 드는 문제점이 있다. However, since the heat pump using geothermal heat according to the prior art continuously absorbs or releases heat from the underground heat exchanger, the heat exchange efficiency between the underground heat exchanger and the geothermal heat exchanger of the heat pump decreases, thereby reducing the efficiency. There is a problem. In order to solve this problem, when the number and length of the underground heat exchanger installed in the ground is increased, there is a problem that installation and maintenance costs are high.
본 발명의 목적은, 지열 열교환기에서 열교환 효율 및 시스템의 성능 계수가 향상될 수 있는 지중열 보상 및 열회수가 가능한 고효율 지열원 히트펌프 시스템에 관한 것이다. An object of the present invention is to provide a high-efficiency geothermal source heat pump system capable of performing ground heat compensation and heat recovery in which heat exchange efficiency and a system performance coefficient can be improved in a geothermal heat exchanger.
본 발명에 따른 고효율 지열원 히트펌프 시스템은, 압축기, 냉난방 열교환기, 지열 열교환기, 팽창밸브 및 사방밸브를 포함하는 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 압축기, 상기 냉난방 열교환기, 상기 지열 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 팽창밸브를 연결하여, 상기 압축기에서 나온 냉매가 순환하도록 형성된 냉매 순환유로와, 상기 냉난방 열교환기와 열수요처를 연결하여, 냉난방수가 순환하는 냉난방수 순환유로와, 상기 지열 열교환기와 지중을 연결하여, 지열원이 순환하는 지열원 순환유로와, 상기 팽창밸브로 유입되기 이전의 냉매를 일시 저장하는 수액기와, 난방 운전시 상기 냉난방 열교환기의 토출측과 상기 수액기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉난방 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 수액기로 안내하는 제1액냉매 유로와, 냉방 운전시 상기 지열 열교환기의 토출측과 상기 수액기의 흡입측을 연결하여, 냉방 운전시 상기 지열 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 수액기로 안내하는 제2액냉매 유로와, 상기 지열원 순환유로와 상기 수액기를 연결하여, 상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원 중 일부가 상기 수액기 내의 냉매와 열교환한 후 상기 지열 열교환기로 유입되도록 안내하는 지열원 온도 보상유로와, 상기 지열원 온도 보상유로에 설치되어, 상기 지열원을 상기 수액기로 펌핑하는 지열원 펌프와, 상기 압축기로 유입되기 이전의 냉매의 증발 압력을 측정하는 제1압력 센서와, 상기 팽창밸브로 유입되기 이전의 냉매의 응축 압력을 측정하는 제2압력 센서와, 상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원의 온도를 측정하는 지열원 온도센서와, 냉방 운전과 난방 운전을 포함하는 작동 모드에 따라 상기 사방밸브의 작동을 제어하고, 상기 제1압력 센서, 상기 제2압력 센서 및 상기 지열원 온도센서에서 측정한 값에 따라 상기 지열원 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.In the heat pump system including a compressor, a cooling/heating heat exchanger, a geothermal heat exchanger, an expansion valve and a four-way valve, the high-efficiency geothermal heat pump system according to the present invention includes the compressor, the cooling/heating heat exchanger, the geothermal heat exchanger, the A refrigerant circulation passage formed to circulate the refrigerant from the compressor by connecting the four-way valve and the expansion valve, a cooling/heating water circulation passage through which cooling and heating water circulates, and the geothermal heat exchanger and the ground by connecting the cooling/heating heat exchanger and a heat demander By connecting, a geothermal source circulation passage through which the geothermal heat source circulates, a receiver for temporarily storing refrigerant before flowing into the expansion valve, and a discharge side of the cooling/heating heat exchanger and a suction side of the receiver during heating operation, A first liquid refrigerant flow path for guiding the refrigerant condensed from the cooling and heating heat exchanger to the receiver, and a discharge side of the geothermal heat exchanger and a suction side of the receiver are connected during cooling operation, and in the geothermal heat exchanger during cooling operation A second liquid refrigerant flow path for guiding the condensed refrigerant to the receiver, the geothermal heat source circulation flow channel and the receiver are connected, and some of the geothermal heat sources before flowing into the geothermal heat exchanger heat exchange with the refrigerant in the receiver. A geothermal source temperature compensation flow path for guiding the flow to the geothermal heat exchanger, a geothermal source pump installed in the geothermal heat source temperature compensation flow channel to pump the geothermal source to the receiver, and evaporation of refrigerant before flowing into the compressor A first pressure sensor that measures pressure, a second pressure sensor that measures the condensation pressure of refrigerant before flowing into the expansion valve, and a geothermal source temperature sensor that measures the temperature of the geothermal source before flowing into the geothermal heat exchanger. Wow, controlling the operation of the four-way valve according to an operation mode including a cooling operation and a heating operation, and the geothermal source pump according to a value measured by the first pressure sensor, the second pressure sensor, and the geothermal source temperature sensor. It includes a control unit to control the operation of.
본 발명의 다른 측면에 따른 고효율 지열원 히트펌프 시스템은, 압축기, 냉난방 열교환기, 지열 열교환기, 팽창밸브 및 사방밸브를 포함하는 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 압축기, 상기 냉난방 열교환기, 상기 지열 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 팽창밸브를 연결하여, 상기 압축기에서 나온 냉매가 순환하도록 형성된 냉매 순환유로와, 상기 냉난방 열교환기와 열수요처를 연결하여, 냉난방수가 순환하는 냉난방수 순환유로와, 상기 지열 열교환기와 지중을 연결하여, 지열원이 순환하는 지열원 순환유로와, 상기 팽창밸브로의 흡입측에 설치된 보조 열교환기와, 난방 운전시 상기 냉난방 열교환기의 토출측과 상기 보조 열교환기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉난방 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 보조 열교환기로 안내하는 제1액냉매 유로와, 냉방 운전시 상기 지열 열교환기의 토출측과 상기 보조 열교환기의 흡입측을 연결하여, 냉방 운전시 상기 지열 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 보조 열교환기로 안내하는 제2액냉매 유로와, 상기 지열원 순환유로와 상기 보조 열교환기를 연결하여, 상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원 중 일부가 상기 보조 열교환기를 통과하는 냉매와 열교환한 후 상기 지열 열교환기로 유입되도록 안내하는 지열원 온도 보상유로와, 상기 지열원 온도 보상유로에 설치되어, 상기 지열원을 상기 보조 열교환기로 펌핑하는 지열원 펌프와, 상기 압축기로 유입되기 이전의 냉매의 증발 압력을 측정하는 제1압력 센서와, 상기 팽창밸브로 유입되기 이전의 냉매의 응축 압력을 측정하는 제2압력 센서와, 상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원의 온도를 측정하는 지열원 온도센서와, 냉방 운전과 난방 운전을 포함하는 작동 모드에 따라 상기 사방밸브의 작동을 제어하고, 상기 제1압력 센서, 상기 제2압력 센서 및 상기 지열원 온도센서에서 측정한 값에 따라 상기 지열원 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다. In a heat pump system comprising a compressor, a cooling and heating heat exchanger, a geothermal heat exchanger, an expansion valve, and a four-way valve, the high-efficiency geothermal heat pump system according to another aspect of the present invention includes the compressor, the cooling and heating heat exchanger, and the geothermal heat exchanger. A refrigerant circulation passage formed to circulate the refrigerant discharged from the compressor by connecting the four-way valve and the expansion valve; a cooling/heating water circulation passage through which cooling and heating water circulates by connecting the cooling and heating heat exchanger to a heat demander; and the geothermal heat exchanger By connecting the tile and the ground, the geothermal source circulation passage through which the geothermal heat source circulates, the auxiliary heat exchanger installed on the suction side of the expansion valve, and the discharge side of the cooling/heating heat exchanger and the suction side of the auxiliary heat exchanger are connected during heating operation. , A first liquid refrigerant flow path for guiding the refrigerant condensed from the cooling and heating heat exchanger to the auxiliary heat exchanger, and the discharge side of the geothermal heat exchanger and the suction side of the auxiliary heat exchanger are connected during cooling operation, and the geothermal heat during cooling operation By connecting the second liquid refrigerant flow path for guiding the refrigerant condensed from the heat exchanger to the auxiliary heat exchanger, the geothermal heat source circulation flow channel and the auxiliary heat exchanger, some of the geothermal heat sources before flowing into the geothermal heat exchanger are the auxiliary heat exchanger. A geothermal source temperature compensation flow path that guides heat exchange with the refrigerant passing through the air and then flows into the geothermal heat exchanger; a geothermal source pump installed in the geothermal source temperature compensation flow channel to pump the geothermal source to the auxiliary heat exchanger; and the compressor A first pressure sensor that measures the evaporation pressure of the refrigerant before flowing into the expansion valve, a second pressure sensor that measures the condensation pressure of the refrigerant before flowing into the expansion valve, and the geothermal source before entering the geothermal heat exchanger. A geothermal source temperature sensor that measures temperature and controls the operation of the four-way valve according to an operation mode including a cooling operation and a heating operation, and measured by the first pressure sensor, the second pressure sensor, and the geothermal source temperature sensor And a control unit controlling the operation of the geothermal source pump according to a value.
상기 제어부는, 난방 운전시, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 미리 설정된 제1설정 응축압력 이상이고, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력을 상기 제1압력센서에서 측정한 증발 압력으로 나눈 값인 압축비가 미리 설정된 설정 압축비 이상이고, 상기 지열원 온도센서에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제1설정 온도 이하이면, 상기 지열원 펌프를 작동시킨다. The control unit, during the heating operation, the condensation pressure measured by the second pressure sensor is equal to or higher than a preset first set condensing pressure, and the evaporation pressure measured by the first pressure sensor is the condensation pressure measured by the second pressure sensor. When the compression ratio divided by is equal to or greater than a preset compression ratio and the temperature of the geothermal source measured by the geothermal source temperature sensor is less than or equal to the first preset temperature, the geothermal source pump is operated.
상기 제어부는, 상기 지열원 펌프가 작동하는 동안, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 상기 제1설정 응축압력보다 낮게 설정된 제2설정 응축압력 이하이면, 상기 지열원 펌프를 정지시킨다. The control unit stops the geothermal source pump when the condensation pressure measured by the second pressure sensor is less than or equal to the second set condensation pressure set lower than the first set condensation pressure while the geothermal source pump is operating.
상기 제어부는, 냉방 운전시, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 미리 설정된 제3설정 응축압력 이상이고, 상기 지열원 온도센서에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제2설정 온도 이상이면, 상기 지열원 펌프를 작동시킨다. In the cooling operation, if the condensation pressure measured by the second pressure sensor is equal to or higher than a preset third set condensing pressure, and the temperature of the geothermal source measured by the geothermal source temperature sensor is equal to or higher than the second preset temperature, , The geothermal source pump is operated.
상기 제어부는, 상기 지열원 펌프가 작동하는 동안, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 상기 제3설정 응축압력보다 낮게 설정된 제4설정 응축압력 이하이면, 상기 지열원 펌프를 정지시킨다. The control unit stops the geothermal source pump when the condensation pressure measured by the second pressure sensor is less than or equal to a fourth set condensation pressure set lower than the third set condensation pressure while the geothermal source pump is operating.
상기 팽창밸브의 토출측에 연결되어, 난방 운전시 상기 팽창밸브에서 나온 냉매를 상기 지열 열교환기로 안내하도록 형성된 난방운전용 팽창밸브 토출유로와, 상기 난방운전용 팽창밸브 토출유로에 설치되어, 냉방운전시 상기 지열 열교환기에서 나온 냉매가 상기 팽창밸브로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브를 더 포함한다.It is connected to the discharge side of the expansion valve, and is installed in the expansion valve discharge passage for heating operation and formed to guide the refrigerant from the expansion valve to the geothermal heat exchanger during heating operation, and installed in the expansion valve discharge passage for heating operation. It further includes a check valve for preventing the refrigerant from flowing back to the expansion valve from the geothermal heat exchanger.
상기 팽창밸브의 토출측에 연결되어, 냉방 운전시 상기 팽창밸브에서 나온 냉매를 상기 냉난방 열교환기로 안내하도록 형성된 냉방운전용 팽창밸브 토출유로와, 상기 냉방운전용 팽창밸브 토출유로에 설치되어, 난방운전시 상기 냉난방 열교환기에서 나온 냉매가 상기 팽창밸브로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브를 더 포함한다. It is connected to the discharge side of the expansion valve and is installed in an expansion valve discharge passage for cooling operation and formed to guide the refrigerant from the expansion valve to the cooling and heating heat exchanger during cooling operation, and in the expansion valve discharge passage for cooling operation. It further includes a check valve for preventing the refrigerant from flowing back to the expansion valve from the heating and cooling heat exchanger.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 고효율 지열원 히트펌프 시스템은, 압축기, 냉난방 열교환기, 지열 열교환기, 팽창밸브 및 사방밸브를 포함하는 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 압축기, 상기 냉난방 열교환기, 상기 지열 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 팽창밸브를 연결하여, 상기 압축기에서 나온 냉매가 순환하도록 형성된 냉매 순환유로와, 상기 냉난방 열교환기와 열수요처를 연결하여, 냉난방수가 순환하는 냉난방수 순환유로와, 상기 지열 열교환기와 지중을 연결하여, 지열원이 순환하는 지열원 순환유로와, 상기 팽창밸브로 유입되기 이전의 냉매를 일시 저장하는 수액기와, 난방 운전시 상기 냉난방 열교환기의 토출측과 상기 수액기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉난방 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 수액기로 안내하는 제1액냉매 유로와, 냉방 운전시 상기 지열 열교환기의 토출측과 상기 수액기의 흡입측을 연결하여, 냉방 운전시 상기 지열 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 수액기로 안내하는 제2액냉매 유로와, 상기 지열원 순환유로와 상기 수액기를 연결하여, 상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원 중 일부가 상기 수액기 내의 냉매와 열교환한 후 상기 지열 열교환기로 유입되도록 안내하는 지열원 온도 보상유로와, 상기 지열원 온도 보상유로에 설치되어, 상기 지열원을 상기 수액기로 펌핑하는 지열원 펌프와, 상기 압축기로 유입되기 이전의 냉매의 증발 압력을 측정하는 제1압력 센서와, 상기 팽창밸브로 유입되기 이전의 냉매의 응축 압력을 측정하는 제2압력 센서와, 상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원의 온도를 측정하는 지열원 온도센서와, 냉방 운전과 난방 운전을 포함하는 작동 모드에 따라 상기 사방밸브의 작동을 제어하고, 상기 제1압력 센서, 상기 제2압력 센서 및 상기 지열원 온도센서에서 측정한 값에 따라 상기 지열원 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 난방 운전시, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 미리 설정된 제1설정 응축압력 이상이고, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력을 상기 제1압력센서에서 측정한 증발 압력으로 나눈 값인 압축비가 미리 설정된 설정 압축비 이상이고, 상기 지열원 온도센서에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제1설정 온도 이하이면, 상기 지열원 펌프를 작동시키고, 냉방 운전시, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 미리 설정된 제3설정 응축압력 이상이고, 상기 지열원 온도센서에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제2설정 온도 이상이면, 상기 지열원 펌프를 작동시키고, 상기 난방 운전시 상기 지열원 펌프가 작동하는 동안, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 상기 제1설정 응축압력보다 낮게 설정된 제2설정 응축압력 이하이면, 상기 지열원 펌프를 정지시키고, 상기 냉방 운전시 상기 지열원 펌프가 작동하는 동안, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 상기 제3설정 응축압력보다 낮게 설정된 제4설정 응축압력 이하이면, 상기 지열원 펌프를 정지시킨다. In a heat pump system including a compressor, a cooling/heating heat exchanger, a geothermal heat exchanger, an expansion valve and a four-way valve, the high-efficiency geothermal heat pump system according to another aspect of the present invention includes the compressor, the cooling/heating heat exchanger, and the geothermal heat. A refrigerant circulation passage formed to circulate the refrigerant from the compressor by connecting the heat exchanger, the four-way valve, and the expansion valve; a cooling/heating water circulation passage through which cooling and heating water circulates by connecting the cooling and heating heat exchanger to a heat demander; and the geothermal heat A geothermal source circulation passage through which the geothermal heat source circulates by connecting the heat exchanger to the ground, a receiver for temporarily storing refrigerant before flowing into the expansion valve, and a discharge side of the cooling and heating heat exchanger and a suction side of the receiver during heating operation By connecting the first liquid refrigerant flow path for guiding the refrigerant condensed from the cooling/heating heat exchanger to the receiver, and the discharge side of the geothermal heat exchanger and the suction side of the receiver during cooling operation, A second liquid refrigerant flow path for guiding the refrigerant condensed from the geothermal heat exchanger to the receiver, and the geothermal heat source circulation flow channel and the receiver are connected, so that some of the geothermal heat sources before flowing into the geothermal heat exchanger are in the receiver. A geothermal source temperature compensation flow path for guiding the flow to the geothermal heat exchanger after heat exchange with the refrigerant, a geothermal source pump installed in the geothermal source temperature compensation flow channel to pump the geothermal source to the receiver, and before flowing into the compressor A first pressure sensor that measures the evaporation pressure of the refrigerant at, a second pressure sensor that measures the condensation pressure of the refrigerant before flowing into the expansion valve, and measures the temperature of the geothermal source before flowing into the geothermal heat exchanger. Controls the operation of the four-way valve according to an operation mode including a geothermal source temperature sensor and a cooling operation and a heating operation, and according to values measured by the first pressure sensor, the second pressure sensor, and the geothermal source temperature sensor. And a control unit for controlling the operation of the geothermal source pump, wherein the control unit includes, during heating operation, a condensation pressure measured by the second pressure sensor equal to or higher than a first preset condensing pressure, and The compression ratio, which is a value obtained by dividing the condensation pressure measured by the second pressure sensor by the evaporation pressure measured by the first pressure sensor, is equal to or greater than the preset compression ratio, and the temperature of the geothermal source measured by the geothermal source temperature sensor is preset first. If the temperature is less than the set temperature, the geothermal source pump is operated, and during cooling operation, the condensation pressure measured by the second pressure sensor is equal to or higher than the third preset condensing pressure, and the temperature of the geothermal source measured by the geothermal source temperature sensor Is higher than a preset second set temperature, the geothermal source pump is operated, and the condensation pressure measured by the second pressure sensor is lower than the first set condensing pressure while the geothermal source pump is operating during the heating operation. If it is less than the set second set condensing pressure, the geothermal source pump is stopped, and the condensation pressure measured by the second pressure sensor is set lower than the third set condensing pressure while the geothermal source pump is operating during the cooling operation. If it is less than or equal to the fourth set condensing pressure, the geothermal source pump is stopped.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 고효율 지열원 히트펌프 시스템은, 압축기, 냉난방 열교환기, 지열 열교환기, 팽창밸브 및 사방밸브를 포함하는 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 압축기, 상기 냉난방 열교환기, 상기 지열 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 팽창밸브를 연결하여, 상기 압축기에서 나온 냉매가 순환하도록 형성된 냉매 순환유로와, 상기 냉난방 열교환기와 열수요처를 연결하여, 냉난방수가 순환하는 냉난방수 순환유로와, 상기 지열 열교환기와 지중을 연결하여, 지열원이 순환하는 지열원 순환유로와, 상기 팽창밸브로의 흡입측에 설치된 보조 열교환기와, 난방 운전시 상기 냉난방 열교환기의 토출측과 상기 보조 열교환기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉난방 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 보조 열교환기로 안내하는 제1액냉매 유로와, 냉방 운전시 상기 지열 열교환기의 토출측과 상기 보조 열교환기의 흡입측을 연결하여, 냉방 운전시 상기 지열 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 보조 열교환기로 안내하는 제2액냉매 유로와, 상기 지열원 순환유로와 상기 보조 열교환기를 연결하여, 상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원 중 일부가 상기 보조 열교환기를 통과하는 냉매와 열교환한 후 상기 지열 열교환기로 유입되도록 안내하는 지열원 온도 보상유로와, 상기 지열원 온도 보상유로에 설치되어, 상기 지열원을 상기 보조 열교환기로 펌핑하는 지열원 펌프와, 상기 압축기로 유입되기 이전의 냉매의 증발 압력을 측정하는 제1압력 센서와, 상기 팽창밸브로 유입되기 이전의 냉매의 응축 압력을 측정하는 제2압력 센서와, 상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원의 온도를 측정하는 지열원 온도센서와, 냉방 운전과 난방 운전을 포함하는 작동 모드에 따라 상기 사방밸브의 작동을 제어하고, 상기 제1압력 센서, 상기 제2압력 센서 및 상기 지열원 온도센서에서 측정한 값에 따라 상기 지열원 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 난방 운전시, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 미리 설정된 제1설정 응축압력 이상이고, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력을 상기 제1압력센서에서 측정한 증발 압력으로 나눈 값인 압축비가 미리 설정된 설정 압축비 이상이고, 상기 지열원 온도센서에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제1설정 온도 이하이면, 상기 지열원 펌프를 작동시키고, 냉방 운전시, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 미리 설정된 제3설정 응축압력 이상이고, 상기 지열원 온도센서에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제2설정 온도 이상이면, 상기 지열원 펌프를 작동시키고, 상기 난방 운전시 상기 지열원 펌프가 작동하는 동안, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 상기 제1설정 응축압력보다 낮게 설정된 제2설정 응축압력 이하이면, 상기 지열원 펌프를 정지시키고, 상기 냉방 운전시 상기 지열원 펌프가 작동하는 동안, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 상기 제3설정 응축압력보다 낮게 설정된 제4설정 응축압력 이하이면, 상기 지열원 펌프를 정지시킨다. In a heat pump system including a compressor, a cooling/heating heat exchanger, a geothermal heat exchanger, an expansion valve and a four-way valve, the high-efficiency geothermal heat pump system according to another aspect of the present invention includes the compressor, the cooling/heating heat exchanger, and the geothermal heat. A refrigerant circulation passage formed to circulate the refrigerant from the compressor by connecting the heat exchanger, the four-way valve, and the expansion valve; a cooling/heating water circulation passage through which cooling and heating water circulates by connecting the cooling and heating heat exchanger to a heat demander; and the geothermal heat By connecting the heat exchanger to the ground, the geothermal source circulation passage through which the geothermal heat source circulates, the auxiliary heat exchanger installed on the suction side of the expansion valve, and the discharge side of the cooling/heating heat exchanger and the suction side of the auxiliary heat exchanger are connected during heating operation. Thus, the first liquid refrigerant flow path for guiding the refrigerant condensed from the heating and cooling heat exchanger to the auxiliary heat exchanger, and the discharge side of the geothermal heat exchanger and the suction side of the auxiliary heat exchanger are connected during cooling operation, A second liquid refrigerant flow path for guiding the refrigerant condensed from the geothermal heat exchanger to the auxiliary heat exchanger, and the geothermal heat source circulation path and the auxiliary heat exchanger are connected, so that some of the geothermal heat sources before flowing into the geothermal heat exchanger are subsidiary. A geothermal source temperature compensation flow path for guiding the refrigerant passing through the heat exchanger to flow into the geothermal heat exchanger, and a geothermal source pump installed in the geothermal source temperature compensation channel to pump the geothermal heat source to the auxiliary heat exchanger; A first pressure sensor that measures the evaporation pressure of the refrigerant before flowing into the compressor, a second pressure sensor that measures the condensation pressure of the refrigerant before entering the expansion valve, and a geothermal source before flowing into the geothermal heat exchanger A geothermal source temperature sensor measuring the temperature of and controlling the operation of the four-way valve according to an operation mode including a cooling operation and a heating operation, in the first pressure sensor, the second pressure sensor and the geothermal source temperature sensor And a control unit for controlling the operation of the geothermal source pump according to the measured value, wherein the control unit, during heating operation, the condensation pressure measured by the second pressure sensor The compression ratio, which is equal to or higher than the first preset condensation pressure and is a value obtained by dividing the condensation pressure measured by the second pressure sensor by the evaporation pressure measured by the first pressure sensor, is equal to or greater than the preset compression ratio, and is measured by the geothermal source temperature sensor. When the temperature of one geothermal source is less than the first preset temperature, the geothermal source pump is operated, and during cooling operation, the condensation pressure measured by the second pressure sensor is equal to or higher than the third preset condensation pressure, and the geothermal heat If the temperature of the geothermal source measured by the source temperature sensor is higher than or equal to the second preset temperature, the geothermal source pump is operated, and the condensation measured by the second pressure sensor is performed while the geothermal source pump is operating during the heating operation. When the pressure is less than the second set condensation pressure set lower than the first set condensation pressure, the geothermal source pump is stopped, and the condensation pressure measured by the second pressure sensor while the geothermal source pump is operating during the cooling operation. If it is less than the fourth set condensing pressure set lower than the third set condensing pressure, the geothermal source pump is stopped.
본 발명은, 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원 중 일부를 수액기 또는 보조 열교환기에서 열교환시킨 후 지열 열교환기로 유입시킴으로써, 수액기 또는 보조 열교환기에서 열교환을 통해 지열원의 온도가 보상될 수 있으므로, 지중에 설치되는 지중 유로를 최소화시킬 수 있는 이점이 있으며, 지중 유로의 최소화로 인해 설치 및 보수 비용이 절감될 수 있는 이점이 있다.In the present invention, the temperature of the geothermal source can be compensated through heat exchange in the receiver or auxiliary heat exchanger by heat-exchanging some of the geothermal sources before flowing into the geothermal heat exchanger in a receiver or auxiliary heat exchanger, and then flowing into the geothermal heat exchanger. Therefore, there is an advantage of minimizing the underground flow path installed in the ground, and there is an advantage that installation and maintenance costs can be reduced due to the minimization of the underground flow path.
또한, 난방 운전시 지열 열교환기로 유입되는 지열원의 온도가 보다 상승함으로써, 지열 열교환기에서 냉매의 증발 효율이 증가할 뿐만 아니라, 수액기 또는 보조 열교환기에서 냉매가 추가로 냉각되어, 과냉각도 증가로 인하여 난방 용량 및 성능 계수가 향상될 수 있다.In addition, as the temperature of the geothermal source flowing into the geothermal heat exchanger increases during the heating operation, not only the evaporation efficiency of the refrigerant in the geothermal heat exchanger increases, but also the refrigerant is additionally cooled in the receiver or auxiliary heat exchanger, thereby increasing the supercooling. Due to this, the heating capacity and the coefficient of performance can be improved.
또한, 냉방 운전시 지열 열교환기로 유입되는 지열원의 온도를 보다 낮출 수 있기 때문에, 지열 열교환기에서 냉매의 응축 효율이 증가하고 과냉각도 증가로 인하여 냉방 용량 및 성능 계수가 향상될 수 있다.In addition, since the temperature of the geothermal heat source flowing into the geothermal heat exchanger can be lowered during the cooling operation, the condensation efficiency of the refrigerant in the geothermal heat exchanger is increased, and the cooling capacity and the coefficient of performance can be improved due to the increase in subcooling.
또한, 지열원 펌프를 작동시키는 응축 압력과 지열원 펌프의 작동을 정지시키는 응축 압력이 서로 차이를 갖도록 설정됨으로써, 응축 압력의 미세한 변동으로 인해 지열원 펌프가 짧은 시간동안 빈번한게 온 또는 오프되는 것이 방지되어, 지열원 펌프가 보다 안정적으로 작동될 수 있는 이점이 있다. In addition, since the condensing pressure that operates the geothermal source pump and the condensation pressure that stops the operation of the geothermal source pump are set to have a difference, it is possible that the geothermal source pump is frequently turned on or off for a short period of time due to minute fluctuations in the condensing pressure. Is prevented, there is an advantage that the geothermal source pump can be operated more stably.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 지열을 이용하는 고효율 히트펌프 시스템의 난방 운전이고, 지열원 펌프가 오프된 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 지열을 이용하는 고효율 히트펌프 시스템의 난방 운전이고, 지열원 펌프가 온된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 지열을 이용하는 고효율 히트펌프 시스템의 냉방 운전이고, 지열원 펌프가 오프된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 지열을 이용하는 고효율 히트펌프 시스템의 냉방 운전이고, 지열원 펌프가 온된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 지열을 이용하는 고효율 히트펌프 시스템의 난방 운전이고, 지열원 펌프가 온된 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 지열을 이용하는 고효율 히트펌프 시스템의 냉방 운전이고, 지열원 펌프가 온된 상태를 나타낸 도면이다.1 is a heating operation of a high-efficiency heat pump system using geothermal heat according to a first embodiment of the present invention, and is a view showing a state in which the geothermal source pump is turned off.
2 is a heating operation of the high-efficiency heat pump system using geothermal heat according to the first embodiment of the present invention, and is a view showing a state in which the geothermal source pump is turned on.
3 is a diagram illustrating a cooling operation of a high-efficiency heat pump system using geothermal heat according to the first embodiment of the present invention, and a state in which the geothermal source pump is turned off.
4 is a diagram illustrating a cooling operation of a high-efficiency heat pump system using geothermal heat according to the first embodiment of the present invention, and a geothermal source pump is turned on.
5 is a heating operation of the high-efficiency heat pump system using geothermal heat according to the second embodiment of the present invention, and is a view showing a state in which the geothermal source pump is turned on.
6 is a diagram illustrating a cooling operation of a high-efficiency heat pump system using geothermal heat according to a second embodiment of the present invention, and a geothermal source pump is turned on.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 지열을 이용하는 고효율 히트펌프 시스템의 난방 운전이고, 지열원 펌프가 오프된 상태를 나타낸 도면이다.1 is a heating operation of a high-efficiency heat pump system using geothermal heat according to a first embodiment of the present invention, and is a view showing a state in which the geothermal source pump is turned off.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 지열을 이용하는 고효율 히트펌프 시스템은, 압축기(10), 냉난방 열교환기(20), 지열 열교환기(30), 팽창밸브(40), 사방밸브(50), 수액기(60), 냉매 순환유로, 제1액냉매 유로(110), 제2액냉매 유로(120), 냉난방수 순환유로(200), 지열원 순환유로(300), 지열원 온도 보상유로(400), 지열원 펌프(500) 및 제어부(미도시)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a high-efficiency heat pump system using geothermal heat according to the first embodiment of the present invention includes a
상기 압축기(10)는, 상기 냉매 순환유로를 순환하는 냉매를 압축한다.The
상기 냉난방 열교환기(20)는, 상기 냉매 순환유로를 순환하는 냉매와 상기 냉난방수 순환유로(200)를 순환하는 냉난방수를 열교환시키는 열교환기이다.The cooling/
상기 냉난방 열교환기(20)는, 난방 운전시 냉매와 냉난방수를 열교환시켜 냉난방수에 열을 제공하여 냉매를 응축시키는 응축기 역할을 하고, 냉방 운전시 냉난방수의 열을 흡수하여 냉매를 증발시키는 증발기 역할을 한다.The cooling/
상기 지열 열교환기(30)는, 상기 냉매 순환유로를 순환하는 냉매와 상기 지열원 순환유로(300)를 순환하는 지열원을 열교환시키는 열교환기이다. 여기서, 상기 지열원은 지중을 통과하면서 열을 전달하는 열매체이다. The
상기 지열 열교환기(30)는, 난방 운전시 냉매와 지열원을 열교환시켜 지열원의 열을 흡수하여 냉매를 증발시키는 증발기 역할을 하고, 냉방 운전시 냉매와 지열원을 열교환시켜 지열원에 열을 방출하여 냉매를 응축시키는 응축기 역할을 한다.The
상기 사방밸브(50)는, 상기 제어부의 제어에 따라 냉매의 유로를 전환하는 밸브이다.The four-
상기 수액기(60)는, 상기 팽창밸브(40)로 유입되기 이전의 냉매를 일시 저장하는 액냉매 탱크이다. The
상기 수액기(60)에는 상기 지열원 온도 보상유로(400)의 적어도 일부분이 통과하여, 내부에 저장된 냉매와 상기 지열원 온도 보상유로(400)를 통과하는 지열원의 열교환이 이루어진다. At least a portion of the geothermal source
상기 냉매 순환유로는, 상기 압축기(10), 상기 냉난방 열교환기(20), 상기 지열 열교환기(30), 상기 사방밸브(50), 상기 팽창밸브(40)를 연결하여, 상기 압축기(10)에서 나온 냉매가 순환하도록 형성된 유로이다. The refrigerant circulation passage connects the
상기 냉매 순환유로는, 상기 압축기(10)와 상기 사방밸브(50)를 연결하는 제1냉매유로(101)와, 상기 사방밸브(50)와 상기 냉난방 열교환기(20)의 일측 출입구를 연결하는 제2냉매유로(102)와, 상기 냉난방 열교환기(20)의 타측 출입구에 연결된 제3냉매유로(103)와, 상기 수액기(60)와 상기 팽창밸브(40)를 연결하는 제4냉매유로(104)와, 상기 지열 열교환기(30)의 일측 출입구를 연결하는 제5냉매유로(105)와, 상기 지열 열교환기(30)의 타측 출입구와 상기 사방밸브(50)를 연결하는 제6냉매유로(106)와, 상기 사방밸브(50)와 상기 압축기(10)의 흡입측을 연결하는 제7냉매유로(107)와, 상기 팽창밸브(40)의 토출측과 상기 제5냉매유로(105)를 연결하는 제8냉매유로(108)와, 상기 팽창밸브(40)의 토출측과 상기 제3냉매유로(103)를 연결하는 제9냉매유로(109)를 포함한다.The refrigerant circulation passage is a first
상기 제8냉매유로(108)는 난방 운전시 상기 팽창밸브(40)에서 토출된 냉매를 상기 지열 열교환기(30)로 안내하는 난방운전용 팽창밸브 토출유로이다. 상기 제8냉매유로(108)는 상기 팽창밸브(40)의 토출구와 상기 제5냉매유로(105)사이를 연결한다. The eighth
상기 제8냉매유로(108)에는 제1체크밸브(91)가 설치된다. 상기 제1체크밸브(91)는, 난방 운전시 상기 팽창밸브(40)에서 상기 지열 열교환기(30)를 향한 방향으로 냉매의 흐름을 안내하고, 냉방 운전시 상기 지열 열교환기(30)에서 나온 냉매가 상기 팽창밸브(40)로 역류하는 것을 방지한다.A
상기 제9냉매유로(109)는 냉방 운전시 상기 팽창밸브(40)에서 토출된 냉매를 상기 냉난방 열교환기(20)로 안내하는 냉방운전용 팽창밸브 토출유로이다. 상기 제9냉매유로(109)는 상기 팽창밸브(40)의 토출구와 상기 제3냉매유로(103)사이를 연결한다. The ninth
상기 제9냉매유로(109)에는 제2체크밸브(92)가 설치된다. 상기 제2체크밸브(92)는, 냉방 운전시 상기 팽창밸브(40)에서 상기 냉난방 열교환기(20)를 향한 방향으로 냉매의 흐름을 안내하고, 난방 운전시 상기 냉난방 열교환기(20)에서 나온 냉매가 상기 팽창밸브(40)로 역류하는 것을 방지한다.A
상기 제3냉매유로(103)에는 상기 제1액냉매 유로(110)가 연결된다.The first liquid
상기 제1액냉매 유로(110)는, 난방 운전시 상기 냉난방 열교환기(20)에서 응축되어 나온 냉매를 상기 수액기(60)로 안내하는 난방운전용 수액기 흡입유로이다.The first liquid
상기 제1액냉매 유로(110)에는 제3체크밸브(93)가 설치된다. 상기 제3체크밸브(93)는, 냉방 운전시 후술하는 제2액냉매 유로(120)의 냉매가 상기 제1액냉매 유로(110)로 역류하는 것을 방지한다.A
상기 제5냉매 유로(105)에는 상기 제2액냉매 유로(120)가 연결된다.The second liquid
상기 제2액냉매 유로(120)는, 냉방 운전시 상기 지열 열교환기(30)에서 응축되어 나온 냉매를 상기 수액기(60)로 안내하는 냉방용 수액기 흡입유로이다. The second liquid
상기 제2액냉매 유로(120)에는 제4체크밸브(94)가 설치된다. 상기 제4체크밸브(94)는, 난방 운전시 상기 제1액냉매 유로(110)의 냉매가 상기 제2액냉매 유로(120)로 역류하는 것을 방지한다. A
상기 제4냉매 유로(104)에는 솔레노이드 밸브(41), 액면계(42), 필터 드라이어(43)가 설치된다. A
상기 제7액냉매 유로(107)에는 어큐뮬레이터(11)가 설치된다.An
상기 냉난방수 순환유로(200)는, 열 수요처의 냉난방수를 상기 냉난방 열교환기(20)로 유입시키는 냉난방수 유입유로(201)와, 상기 냉난방 열교환기(20)에서 열교환된 냉난방수를 열 수요처로 토출하는 냉난방수 토출유로(202)를 포함한다.The cooling/heating water
상기 지열원 순환유로(300)는, 상기 지열 열교환기(30)와 지중을 연결하여, 지열원이 순환하도록 형성된 유로이다. 상기 지열원 순환유로(300)는, 지중에 설치된 지중 유로(미도시)와, 상기 지중 유로에 연결되어 상기 지중 유로를 통과한 지열원을 상기 지열 열교환기(30)로 안내하는 지열원 유입유로(301)와, 상기 지열 열교환기(30)에서 나온 지열원을 상기 지중 유로로 안내하는 지열원 토출유로(302)를 포함한다. The geothermal
상기 지열원 온도 보상유로(400)는, 상기 지열원 순환유로(300)와 상기 수액기(60)를 연결하여, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되기 이전의 지열원 중 일부를 상기 수액기(60)내의 냉매와 열교환한 후 상기 지열 열교환기(30)로 유입되도록 안내하는 유로이다. The geothermal source
상기 지열원 온도 보상유로(400)는, 상기 지열원 유입유로(301)에서 분기되어 상기 수액기(60)로 연결된 제1지열원 온도 보상유로(401)와, 상기 제1지열원 온도 보상유로(401)에서 연장되어 상기 수액기(60)의 내부를 통과하도록 형성된 지열원 수액기 유로(403)와, 상기 지열원 수액기 유로(403)를 통과한 지열원을 상기 지열원 유입유로(301)로 다시 안내하는 제2지열원 온도 보상유로(402)를 포함한다.The geothermal source
상기 지열원 펌프(500)는, 상기 제1지열원 온도 보상유로(401)에 설치되어, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되기 이전의 지열원을 상기 수액기(60)로 펌핑하는 펌프이다. 상기 지열원 펌프(500)는, 상기 제어부(미도시)의 제어에 따라 온 또는 오프된다. The
또한, 상기 히트펌프 시스템은, 복수의 센서들을 포함한다.In addition, the heat pump system includes a plurality of sensors.
상기 제7냉매 유로(107)에는 제1압력 센서(71)가 설치된다. 상기 제1압력 센서(71)는 상기 압축기(10)로 흡입되기 이전의 냉매의 증발 압력(P1)을 측정한다.A
상기 제4냉매 유로(104)에는 제2압력 센서(72)가 설치된다. 상기 제2압력 센서(72)는 상기 팽창밸브(40)로 유입되기 이전의 냉매의 응축 압력(P2)을 측정한다. 상기 제2압력 센서(72)는, 상기 제4냉매 유로(104)에서 상기 수액기(60)와 상기 필터 드라이어(43)사이에 설치된 것으로 예를 들어 설명한다.A
상기 제1냉매 유로(101)에는 제1온도 센서(81)가 설치된다. 상기 제1온도 센서(81)는 상기 압축기(10)에서 토출되는 냉매의 온도를 측정한다.A
상기 제7냉매 유로(107)에는 제2온도 센서(82)가 설치된다. 상기 제2온도 센서(82)는 상기 압축기(10)로 흡입되기 이전의 냉매의 온도를 측정한다.A
상기 냉난방수 유입유로(201)에는 제3온도 센서(83)가 설치된다. 상기 제3온도 센서(83)는 상기 냉난방 열교환기(20)로 유입되기 이전의 냉난방수의 온도를 측정한다.A
상기 냉난방수 토출유로(202)에는 제4온도 센서(84)가 설치된다. 상기 제4온도 센서(84)는 상기 냉난방 열교환기(20)에서 열교환되어 나온 냉난방수의 온도를 측정한다.A
상기 지열원 유입유로(301)에는 제5온도 센서(85)가 설치된다. 상기 제5온도 센서(85)는 상기 지열 열교환기(30)로 유입되기 이전의 지열원의 온도를 측정하는 지열원 온도센서이다. 이하, 상기 제5온도 센서(85)는 지열원 온도센서(85)라 칭한다.A
상기 지열원 토출유로(302)에는 제6온도 센서(86)가 설치된다. 상기 제6온도 센서(86)는 상기 지열 열교환기(30)에서 열교환되어 나온 지열원의 온도를 측정하는 센서이다.A
상기 제어부(미도시)는, 냉방 운전과 난방 운전을 포함하는 작동 모드에 따라 상기 사방 밸브(50)의 작동을 제어한다. 또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제1압력 센서(71), 상기 제2압력 센서(72) 및 상기 지열원 온도센서(85)에서 측정한 값에 따라 상기 지열원 펌프(500)의 작동을 제어한다. The control unit (not shown) controls the operation of the four-
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 히트펌프 시스템의 작동을 설명하면 다음과 같다. The operation of the heat pump system according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described as follows.
먼저, 도 1을 참조하여 난방 운전이고, 지열원 펌프가 오프된 상태에 대해 설명한다.First, with reference to FIG. 1, a description will be given of a state in which the geothermal source pump is turned off during the heating operation.
난방 운전시, 상기 압축기(10)에서 압축된 냉매는 상기 사방밸브(50), 상기 냉난방 열교환기(20), 상기 수액기(60), 상기 팽창밸브(40), 상기 지열 열교환기(30) 및 상기 사방밸브(50)를 차례로 통과한 후 다시 상기 압축기(10)로 순환된다.During the heating operation, the refrigerant compressed by the
상기 냉난방 열교환기(20)에서는 냉매와 냉난방수가 열교환되어, 냉매는 응축되고 냉난방수는 열을 흡수하여, 상기 열수요처에 난방수를 공급할 수 있다. 상기 냉난방부 유입유로(201)로 유입되는 냉난방수의 온도는 약 45℃이고, 상기 냉난방부 토출유로(202)를 통해 토출되는 냉난방수의 온도는 약 50℃이다.In the cooling/
상기 냉난방 열교환기(20)에서 응축된 냉매는 상기 제1액냉매 유로(110)를 통해 상기 수액기(60)로 유입된다.The refrigerant condensed in the cooling/
상기 지열 열교환기(30)에서는 냉매와 지열원이 열교환되어, 냉매는 지열원의 열을 흡수하여 증발되고, 지열원은 방열한다. 상기 지열원 유입유로(301)로 유입되는 지열원의 온도는 약 5℃이고, 상기 지열원 토출유로(302)로 토출되는 지열원의 온도는 약 0℃이다. In the
상기와 같은 난방 운전을 하는 동안, 상기 제어부(미도시)는 상기 지열원 펌프(500)를 오프시키되, 상기 제1압력센서(71), 상기 제2압력센서(72), 상기 지열원 온도센서(85)에서 측정된 값이 미리 설정된 조건에 도달하면, 상기 지열원 펌프(500)를 온 시킨다. During the heating operation as described above, the controller (not shown) turns off the
상기 난방운전시 상기 조건은, 상기 제2압력센서(72)에서 측정한 냉매의 응축 압력(P2)이 미리 설정된 제1설정 응축압력 이상인 조건, 상기 제2압력센서(72)에서 측정한 냉매의 응축 압력(P2)을 상기 제1압력센서(71)에서 측정한 냉매의 증발 압력(P1)으로 나눈 값인 압축비가 미리 설정된 설정 압축비 이상인 조건, 상기 지열원 온도센서(85)에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제1설정 온도 이하인 조건을 포함한다.During the heating operation, the condition is a condition in which the condensation pressure P2 of the refrigerant measured by the
상기 제1설정 응축압력은 약 25bar인 것으로 예를 들어 설명한다.The first set condensing pressure will be described as an example of about 25 bar.
상기 설정 압축비는 약 2.5인 것으로 예를 들어 설명한다.The set compression ratio is described as an example as about 2.5.
상기 제1설정 온도는 약 20℃인 것으로 예를 들어 설명한다.The first set temperature is described as an example as about 20°C.
상기 제어부(미도시)는, 난방운전시 3개의 상기 조건들을 모두 만족하면, 상기 지열원 펌프(500)를 온시켜 작동시킨다. The control unit (not shown) turns on and operates the
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 지열을 이용하는 고효율 히트펌프 시스템의 난방 운전이고, 지열원 펌프가 온된 상태를 나타낸 도면이다.2 is a heating operation of the high-efficiency heat pump system using geothermal heat according to the first embodiment of the present invention, and is a view showing a state in which the geothermal source pump is turned on.
도 2를 참조하면, 난방 운전시 상기 지열원 펌프(500)가 작동되면, 상기 지열원 유입유로(301)로 유입되는 지열원 중 일부가 상기 제1지열원 온도 보상유로(401)로 유입된다.Referring to FIG. 2, when the
상기 제1지열원 온도 보상유로(401)로 유입된 지열원은 상기 지열원 수액기 유로(403)를 통과하면서, 상기 수액기(60)의 내부에서 냉매와 열교환된다.The geothermal heat source introduced into the first geothermal source
상기 수액기(60)에서는 냉매는 지열원에 열을 빼앗기고, 지열원은 냉매의 열을 흡수하게 된다.In the
상기 수액기(60)에서 열을 흡수한 지열원은 상기 제2지열원 온도 보상유로(402)를 통해 상기 지열원 유입유로(301)로 다시 유입된다.The geothermal source absorbing heat in the
따라서, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원은 상기 지중의 열을 흡수한 지열원과 상기 수액기(60)의 열을 흡수한 지열원이 혼합된 것이므로, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원의 온도가 보다 높아질 수 있다. 즉, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원의 온도가 상기 수액기(60)에서의 열교환을 통해 보상될 수 있다. Therefore, since the geothermal heat source flowing into the
상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원의 온도를 보다 상승시킬 수 있기 때문에, 지중에 설치된 지중 유로의 길이를 감소시킬 수 있으므로 설치 및 유지 보수 비용이 절감될 수 있다. Since the temperature of the geothermal heat source flowing into the
또한, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원의 온도가 보다 상승함으로써, 상기 지열 열교환기(30)에서 열교환 효율이 증가하여, 난방용량 및 성능 계수가 향상될 수 있다.In addition, as the temperature of the geothermal heat source flowing into the
또한, 상기 수액기(60)에서 냉매가 추가로 냉각됨으로써, 과냉각도 증가로 인하여 난방 용량 및 성능 계수가 향상될 수 있다. In addition, since the refrigerant is additionally cooled in the
한편, 상기 지열원 펌프(500)가 작동되는 동안, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력(P2)이 상기 제1설정 응축압력보다 낮게 설정된 제2설정 응축압력 이하이면, 상기 지열원 펌프(500)의 작동을 정지시킨다.On the other hand, while the
상기 제1설정 응축압력이 25bar일 때, 상기 제2설정 응축압력은 24bar인 것으로 예를 들어 설명한다. When the first set condensing pressure is 25 bar, the second set condensing pressure is 24 bar.
상기 제1설정 응축압력과 상기 제2설정 응축압력이 약 1bar 차이가 나도록 설정됨으로써, 상기 응축 압력(P2)의 미세한 변동으로 인해 상기 지열원 펌프(500)가 짧은 시간동안 빈번하게 온 또는 오프되는 것을 방지할 수 있다.Since the first set condensing pressure and the second set condensing pressure are set to have a difference of about 1 bar, the
예를 들어, 상기 응축 압력(P2)이 25bar가 되어 상기 지열원 펌프(500)가 온된 상태에서, 상기 응축 압력(P2)이 24.9bar로 낮아지더라도 상기 지열원 펌프(500)가 바로 오프되지 않는다. For example, in a state where the condensation pressure P2 becomes 25 bar and the
따라서, 상기 지열원 펌프(500)가 보다 안정적으로 작동될 수 있다. Therefore, the geothermal source pump 500 can be operated more stably.
한편, 냉방 운전에 대해 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the cooling operation will be described as follows.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 지열을 이용하는 고효율 히트펌프 시스템의 냉방 운전이고, 지열원 펌프가 오프된 상태를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a cooling operation of a high-efficiency heat pump system using geothermal heat according to the first embodiment of the present invention, and a state in which the geothermal source pump is turned off.
도 3을 참조하면, 냉방 운전시, 상기 압축기(10)에서 압축된 냉매는 상기 사방밸브(50), 상기 지열 열교환기(30), 상기 수액기(60), 상기 팽창밸브(40), 상기 냉난방 열교환기(20) 및 상기 사방밸브(50)를 차례로 통과한 후 다시 상기 압축기(10)로 순환된다.3, during cooling operation, the refrigerant compressed by the
상기 지열 열교환기(30)에서는 냉매와 지열원이 열교환되어, 냉매는 응축되고 지열원은 열을 흡수한다. 상기 지열 열교환기(30)는 냉매의 응축기 역할을 한다.In the
상기 지열 열교환기(30)에서 응축된 냉매는 상기 제2액냉매 유로(120)를 통해 상기 수액기(60)로 유입된다. The refrigerant condensed in the
상기 냉난방 열교환기(20)에서는 냉매와 냉난방수가 열교환되어, 냉매는 증발되고 냉난방수는 냉각되어, 상기 열수요처에 냉방수를 공급할 수 있다. In the cooling/
상기와 같은 냉방 운전을 하는 동안, 상기 제어부(미도시)는 상기 지열원 펌프(500)를 오프시키되, 상기 제1압력센서(71), 상기 제2압력센서(72), 상기 지열원 온도센서(85)에서 측정된 값이 미리 설정된 조건에 도달하면, 상기 지열원 펌프(500)를 온 시킨다. During the cooling operation as described above, the controller (not shown) turns off the
상기 냉방 운전시 상기 조건은, 상기 제2압력센서(72)에서 측정한 냉매의 응축 압력(P2)이 미리 설정된 제3설정 응축압력 이상인 조건, 상기 지열원 온도센서(85)에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제2설정 온도 이상인 조건을 포함한다.During the cooling operation, the condition is a condition in which the condensation pressure P2 of the refrigerant measured by the
상기 제3설정 응축압력은, 상기 제1,2설정 응축압력보다 낮게 설정된다. 상기 제3설정 응축압력은 20bar인 것으로 예를 들어 설명한다. The third set condensing pressure is set lower than the first and second set condensing pressures. The third set condensing pressure is described as an example as 20 bar.
상기 제2설정 온도는 약 20℃인 것으로 예를 들어 설명한다.The second set temperature will be described as an example as about 20°C.
상기 제어부(미도시)는 냉방 운전시 2개의 상기 조건을 모두 만족하면, 상기 지열원 펌프(500)를 온시켜 작동시킨다. The controller (not shown) turns on and operates the
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 지열을 이용하는 고효율 히트펌프 시스템의 냉방 운전이고, 지열원 펌프가 온된 상태를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a cooling operation of a high-efficiency heat pump system using geothermal heat according to the first embodiment of the present invention, and a geothermal source pump is turned on.
도 4를 참조하면, 냉방 운전시 상기 지열원 펌프(500)가 작동되면, 상기 지열원 유입유로(301)로 유입되는 지열원 중 일부가 상기 제1지열원 온도 보상유로(401)로 유입된다.Referring to FIG. 4, when the
상기 제1지열원 온도 보상유로(401)로 유입된 지열원은 상기 지열원 수액기 유로(403)를 통과하면서, 상기 수액기(60)의 내부에서 냉매와 열교환된다.The geothermal heat source introduced into the first geothermal source
상기 수액기(60)에는 상기 지열 열교환기(30)에서 응축된 저온의 냉매가 일시 저장되어 있으므로, 상기 수액기(60)를 통과하는 지열원은 저온의 냉매에 의해 보다 냉각된다.Since the low-temperature refrigerant condensed in the
상기 수액기(60)에서 냉각된 지열원은 상기 제2지열원 온도 보상유로(402)를 통해 상기 지열원 유입유로(301)로 다시 유입된다.The geothermal heat source cooled in the
따라서, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원은 상기 지중 유로를 통과한 지열원과 상기 수액기(60)에서 냉각된 지열원이 혼합된 것이므로, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원의 온도는 상기 지중 유로를 통과한 지열원의 온도보다 낮아지게 된다. Therefore, since the geothermal heat source flowing into the
상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원의 온도가 보다 낮아지게 되어, 상기 지열 열교환기(30)에서 열교환율이 향상된다.Since the temperature of the geothermal heat source flowing into the
상기 지열 열교환기(30)에서 열교환율이 향상됨으로써, 냉매의 과냉각도가 증가되어, 냉방용량 및 성능계수가 향상될 수 있다.As the heat exchange rate in the
또한, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원의 온도를 보다 하강시킬 수 있기 때문에, 지중에 설치된 지중 유로의 길이를 감소시킬 수 있으므로 설치 및 유지 보수 비용이 절감될 수 있다. In addition, since the temperature of the geothermal heat source flowing into the
한편, 상기 냉방 운전시 상기 지열원 펌프(500)가 작동되는 동안, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력(P2)이 상기 제3설정 응축압력보다 낮게 설정된 제4설정 응축압력 이하이면, 상기 지열원 펌프(500)의 작동을 정지시킨다.On the other hand, while the
상기 제3설정 응축압력이 20bar일 때, 상기 제4설정 응축압력은 19bar인 것으로 예를 들어 설명한다. When the third set condensing pressure is 20 bar, the fourth set condensing pressure is 19 bar.
상기 제3설정 응축압력과 상기 제4설정 응축압력이 약 1bar 차이가 나도록 설정됨으로써, 상기 응축 압력(P2)의 미세한 변동으로 인해 상기 지열원 펌프(500)가 짧은 시간동안 빈번하게 온 또는 오프되는 것을 방지할 수 있다.Since the third set condensing pressure and the fourth set condensing pressure are set to have a difference of about 1 bar, the
예를 들어, 상기 응축 압력(P2)이 20bar가 되어 상기 지열원 펌프(500)가 온된 상태에서, 상기 응축 압력(P2)이 19.5bar로 낮아지더라도 상기 지열원 펌프(500)가 바로 오프되지 않는다. For example, in a state where the condensation pressure P2 becomes 20 bar and the
따라서, 상기 지열원 펌프(500)가 보다 안정적으로 작동될 수 있다. Therefore, the geothermal source pump 500 can be operated more stably.
한편, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 지열을 이용하는 고효율 히트펌프 시스템의 난방 운전이고, 지열원 펌프가 온된 상태를 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 지열을 이용하는 고효율 히트펌프 시스템의 냉방 운전이고, 지열원 펌프가 온된 상태를 나타낸 도면이다.Meanwhile, FIG. 5 is a diagram illustrating a heating operation of a high-efficiency heat pump system using geothermal heat according to a second embodiment of the present invention, and a geothermal source pump is turned on. 6 is a diagram illustrating a cooling operation of a high-efficiency heat pump system using geothermal heat according to a second embodiment of the present invention, and a geothermal source pump is turned on.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 히트펌프 시스템은, 수액기 대신 보조 열교환기(600)를 사용하는 점이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 이하 상이한 점을 중심으로 설명하고, 유사 구성에 대해 동일 부호를 사용하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.5 and 6, the heat pump system according to the second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in that the
도 5를 참조하면, 난방 운전을 하는 동안, 상기 제어부(미도시)는 상기 지열원 펌프(500)를 오프시키되, 상기 제1압력센서(71), 상기 제2압력센서(72), 상기 지열원 온도센서(85)에서 측정된 값이 미리 설정된 조건에 도달하면, 상기 지열원 펌프(500)를 온 시킨다. 5, during the heating operation, the controller (not shown) turns off the
상기 조건은, 상기 제2압력센서(72)에서 측정한 냉매의 응축 압력(P2)이 미리 설정된 제1설정 응축압력 이상인 조건, 상기 제2압력센서(72)에서 측정한 냉매의 응축 압력(P2)을 상기 제1압력센서(71)에서 측정한 냉매의 증발 압력(P1)으로 나눈 값인 압축비가 미리 설정된 설정 압축비 이상인 조건, 상기 지열원 온도센서(85)에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제1설정 온도 이하인 조건을 포함한다.The conditions include a condition in which the condensation pressure P2 of the refrigerant measured by the
상기 제1설정 응축압력은 약 25bar인 것으로 예를 들어 설명한다.The first set condensing pressure will be described as an example of about 25 bar.
상기 설정 압축비는 약 2.5인 것으로 예를 들어 설명한다.The set compression ratio is described as an example as about 2.5.
상기 제1설정 온도는 약 20℃인 것으로 예를 들어 설명한다.The first set temperature is described as an example as about 20°C.
상기 제어부(미도시)는 3개의 상기 조건들을 모두 만족하면, 상기 지열원 펌프(500)를 온시켜 작동시킨다. When all three conditions are satisfied, the control unit (not shown) turns on and operates the
난방 운전시 상기 지열원 펌프(500)가 작동되면, 상기 지열원 유입유로(301)로 유입되는 지열원 중 일부가 상기 제1지열원 온도 보상유로(401)로 유입된다.When the
상기 제1지열원 온도 보상유로(401)로 유입된 지열원은 상기 보조 열교환기(600)를 통과하면서, 상기 보조 열교환기(600)의 내부에서 냉매와 열교환된다.The geothermal heat source introduced into the first geothermal source temperature
상기 보조 열교환기(600)에서는 냉매는 지열원에 열을 빼앗기고, 지열원은 냉매의 열을 흡수하게 된다.In the
상기 보조 열교환기(600)에서 열을 흡수한 지열원은 상기 제2지열원 온도 보상유로(402)를 통해 상기 지열원 유입유로(301)로 다시 유입된다.The geothermal heat source absorbing heat in the
따라서, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원은 상기 지중의 열을 흡수한 지열원과 상기 보조 열교환기(600)의 열을 흡수한 지열원이 혼합된 것이므로, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원의 온도가 보다 높아질 수 있다. 즉, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원의 온도가 상기 보조 열교환기(600)에서의 열교환을 통해 보상될 수 있다. Therefore, since the geothermal heat source flowing into the
상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원의 온도를 보다 상승시킬 수 있기 때문에, 지중에 설치된 지중 유로의 길이를 감소시킬 수 있으므로 설치 및 유지 보수 비용이 절감될 수 있다. Since the temperature of the geothermal heat source flowing into the
또한, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원의 온도가 보다 상승함으로써, 상기 지열 열교환기(30)에서 열교환 효율이 증가하여, 난방용량 및 성능 계수가 향상될 수 있다.In addition, as the temperature of the geothermal heat source flowing into the
또한, 상기 보조 열교환기(600)에서 냉매가 추가로 냉각됨으로써, 과냉각도 증가로 인하여 난방 용량 및 성능 계수가 향상될 수 있다. In addition, since the refrigerant is additionally cooled in the
한편, 상기 난방 운전시 상기 지열원 펌프(500)가 작동되는 동안, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력(P2)이 상기 제1설정 응축압력보다 낮게 설정된 제2설정 응축압력 이하이면, 상기 지열원 펌프(500)의 작동을 정지시킨다.On the other hand, while the
상기 제1설정 응축압력이 25bar일 때, 상기 제2설정 응축압력은 24bar인 것으로 예를 들어 설명한다. When the first set condensing pressure is 25 bar, the second set condensing pressure is 24 bar.
상기 제1설정 응축압력과 상기 제2설정 응축압력이 약 1bar 차이가 나도록 설정됨으로써, 상기 응축 압력(P2)의 미세한 변동으로 인해 상기 지열원 펌프(500)가 짧은 시간동안 빈번하게 온 또는 오프되는 것을 방지할 수 있다.Since the first set condensing pressure and the second set condensing pressure are set to have a difference of about 1 bar, the
한편, 도 6을 참조하면, 냉방 운전을 하는 동안, 상기 제어부(미도시)는 상기 지열원 펌프(500)를 오프시키되, 상기 제1압력센서(71), 상기 제2압력센서(72), 상기 지열원 온도센서(85)에서 측정된 값이 미리 설정된 조건에 도달하면, 상기 지열원 펌프(500)를 온 시킨다. Meanwhile, referring to FIG. 6, during the cooling operation, the controller (not shown) turns off the
상기 냉방 운전시 상기 조건은, 상기 제2압력센서(72)에서 측정한 냉매의 응축 압력(P2)이 미리 설정된 제3설정 응축압력 이상인 조건, 상기 지열원 온도센서(85)에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제2설정 온도 이상인 조건을 포함한다.During the cooling operation, the condition is a condition in which the condensation pressure P2 of the refrigerant measured by the
상기 제3설정 응축압력은, 상기 제1,2설정 응축압력보다 낮게 설정된다. 상기 제3설정 응축압력은 20bar인 것으로 예를 들어 설명한다. The third set condensing pressure is set lower than the first and second set condensing pressures. The third set condensing pressure is described as an example as 20 bar.
상기 제2설정 온도는 약 20℃인 것으로 예를 들어 설명한다.The second set temperature will be described as an example as about 20°C.
상기 제어부(미도시)는 냉방 운전시 2개의 상기 조건을 모두 만족하면, 상기 지열원 펌프(500)를 온시켜 작동시킨다. The controller (not shown) turns on and operates the
냉방 운전시 상기 지열원 펌프(500)가 작동되면, 상기 지열원 유입유로(301)로 유입되는 지열원 중 일부가 상기 제1지열원 온도 보상유로(401)로 유입된다.When the
상기 제1지열원 온도 보상유로(401)로 유입된 지열원은 상기 보조 열교환기(600)를 통과하면서, 상기 보조 열교환기(600)의 내부에서 냉매와 열교환된다.The geothermal heat source introduced into the first geothermal source temperature
상기 보조 열교환기(600)에는 상기 지열 열교환기(30)에서 응축된 저온의 냉매가 일시 저장되어 있으므로, 상기 보조 열교환기(600)를 통과하는 지열원은 저온의 냉매에 의해 추가적으로 냉각된다.Since the low temperature refrigerant condensed in the
상기 보조 열교환기(600)에서 냉각된 지열원은 상기 제2지열원 온도 보상유로(402)를 통해 상기 지열원 유입유로(301)로 다시 유입된다.The geothermal heat source cooled in the
따라서, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원의 온도는 상기 지중 유로로부터 유입되는 지열원의 온도보다 낮게 된다. 즉, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원의 온도가 상기 보조 열교환기(600)에서의 열교환을 통해 보상될 수 있다. Therefore, the temperature of the geothermal heat source flowing into the
상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원의 온도가 보다 낮아지게 되어, 상기 지열 열교환기(30)에서 열교환율이 향상된다.Since the temperature of the geothermal heat source flowing into the
상기 지열 열교환기(30)에서 열교환율이 향상됨으로써, 냉매의 과냉각도가 증가되어, 냉방용량 및 성능계수가 향상될 수 있다.As the heat exchange rate in the
또한, 상기 지열 열교환기(30)로 유입되는 지열원의 온도를 보다 하강시킬 수 있기 때문에, 지중에 설치된 지중 유로의 길이를 최소화시킬 수 있으므로 설치 및 유지 보수 비용이 절감될 수 있다. In addition, since the temperature of the geothermal source flowing into the
한편, 상기 냉방 운전시 상기 지열원 펌프(500)가 작동되는 동안, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력(P2)이 상기 제3설정 응축압력보다 낮게 설정된 제4설정 응축압력 이하이면, 상기 지열원 펌프(500)의 작동을 정지시킨다.On the other hand, while the
상기 제3설정 응축압력이 20bar일 때, 상기 제4설정 응축압력은 19bar인 것으로 예를 들어 설명한다. When the third set condensing pressure is 20 bar, the fourth set condensing pressure is 19 bar.
상기 제3설정 응축압력과 상기 제4설정 응축압력이 약 1bar 차이가 나도록 설정됨으로써, 상기 응축 압력(P2)의 미세한 변동으로 인해 상기 지열원 펌프(500)가 짧은 시간동안 빈번하게 온 또는 오프되는 것을 방지할 수 있다.Since the third set condensing pressure and the fourth set condensing pressure are set to have a difference of about 1 bar, the
예를 들어, 상기 응축 압력(P2)이 20bar가 되어 상기 지열원 펌프(500)가 온된 상태에서, 상기 응축 압력(P2)이 19.5bar로 낮아지더라도 상기 지열원 펌프(500)가 바로 오프되지 않는다. For example, in a state where the condensation pressure P2 becomes 20 bar and the
따라서, 상기 지열원 펌프(500)가 보다 안정적으로 작동될 수 있다. Therefore, the geothermal source pump 500 can be operated more stably.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
10: 압축기 20: 냉난방 열교환기
30: 지열 열교환기 40: 팽창밸브
50: 사방밸브 60: 수액기
71: 제1압력센서 72: 제2압력센서
85: 지열원 온도센서 200: 냉난방수 순환유로
300: 지열원 순환유로 400: 지열원 온도 보상유로
401: 제1지열원 온도 보상유로 402: 제2지열원 온도 보상유로
500: 지열원 펌프 600: 보조 열교환기10: compressor 20: heating and cooling heat exchanger
30: geothermal heat exchanger 40: expansion valve
50: four-way valve 60: receiver
71: first pressure sensor 72: second pressure sensor
85: geothermal source temperature sensor 200: cooling and heating water circulation passage
300: geothermal source circulation flow path 400: geothermal source temperature compensation flow path
401: first geothermal source temperature compensation flow path 402: second geothermal source temperature compensation flow path
500: geothermal source pump 600: auxiliary heat exchanger
Claims (10)
상기 압축기, 상기 냉난방 열교환기, 상기 지열 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 팽창밸브를 연결하여, 상기 압축기에서 나온 냉매가 순환하도록 형성된 냉매 순환유로와,
상기 냉난방 열교환기와 열수요처를 연결하여, 냉난방수가 순환하는 냉난방수 순환유로와,
상기 지열 열교환기와 지중을 연결하여, 지열원이 순환하는 지열원 순환유로와,
상기 팽창밸브로 유입되기 이전의 냉매를 일시 저장하는 수액기와,
난방 운전시 상기 냉난방 열교환기의 토출측과 상기 수액기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉난방 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 수액기로 안내하는 제1액냉매 유로와,
냉방 운전시 상기 지열 열교환기의 토출측과 상기 수액기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉방 운전시 상기 지열 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 수액기로 안내하는 제2액냉매 유로와,
상기 지열원 순환유로와 상기 수액기를 연결하여, 상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원 중 일부가 상기 수액기 내의 냉매와 열교환한 후 상기 지열 열교환기로 유입되도록 안내하는 지열원 온도 보상유로와,
상기 지열원 온도 보상유로에 설치되어, 상기 지열원을 상기 수액기로 펌핑하는 지열원 펌프와,
상기 압축기로 유입되기 이전의 냉매의 증발 압력을 측정하는 제1압력 센서와,
상기 팽창밸브로 유입되기 이전의 냉매의 응축 압력을 측정하는 제2압력 센서와,
상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원의 온도를 측정하는 지열원 온도센서와,
상기 냉방 운전과 상기 난방 운전을 포함하는 작동 모드에 따라 상기 사방밸브의 작동을 제어하고, 상기 제1압력 센서, 상기 제2압력 센서 및 상기 지열원 온도센서에서 측정한 값에 따라 상기 지열원 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 난방 운전시,
상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 미리 설정된 제1설정 응축압력 이상이고,
상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력을 상기 제1압력센서에서 측정한 증발 압력으로 나눈 값인 압축비가 미리 설정된 설정 압축비 이상이고,
상기 지열원 온도센서에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제1설정 온도 이하이면,
상기 지열원 펌프를 작동시키는 고효율 지열원 히트펌프 시스템.In a heat pump system comprising a compressor, a cooling and heating heat exchanger, a geothermal heat exchanger, an expansion valve, and a four-way valve,
A refrigerant circulation passage configured to circulate the refrigerant from the compressor by connecting the compressor, the cooling/heating heat exchanger, the geothermal heat exchanger, the four-way valve, and the expansion valve,
A cooling/heating water circulation passage through which cooling/heating water circulates by connecting the cooling/heating heat exchanger to a heat demander,
A geothermal source circulation passage through which the geothermal heat source circulates by connecting the geothermal heat exchanger and the ground,
A receiver for temporarily storing the refrigerant before flowing into the expansion valve;
A first liquid refrigerant flow path that connects the discharge side of the cooling/heat exchanger and the suction side of the receiver during heating operation to guide the refrigerant condensed from the cooling/heating heat exchanger to the receiver,
A second liquid refrigerant flow path connecting the discharge side of the geothermal heat exchanger and the suction side of the receiver during cooling operation to guide the refrigerant condensed from the geothermal heat exchanger to the receiver during the cooling operation,
A geothermal source temperature compensation flow path connecting the geothermal source circulation channel and the receiver to guide some of the geothermal heat sources before flowing into the geothermal heat exchanger to exchange heat with the refrigerant in the receiver and then flow into the geothermal heat exchanger;
A geothermal source pump installed in the geothermal source temperature compensation flow path to pump the geothermal source into the receiver,
A first pressure sensor that measures the evaporation pressure of the refrigerant before flowing into the compressor,
A second pressure sensor that measures the condensation pressure of the refrigerant before flowing into the expansion valve,
A geothermal source temperature sensor for measuring the temperature of the geothermal source before flowing into the geothermal heat exchanger,
Controls the operation of the four-way valve according to an operation mode including the cooling operation and the heating operation, and the geothermal source pump according to values measured by the first pressure sensor, the second pressure sensor, and the geothermal source temperature sensor. Includes a control unit for controlling the operation of,
The control unit,
During the heating operation,
The condensation pressure measured by the second pressure sensor is greater than or equal to the first preset condensation pressure,
A compression ratio, which is a value obtained by dividing the condensation pressure measured by the second pressure sensor by the evaporation pressure measured by the first pressure sensor, is equal to or greater than a preset compression ratio,
If the temperature of the geothermal source measured by the geothermal source temperature sensor is less than or equal to the first preset temperature,
A highly efficient geothermal source heat pump system for operating the geothermal source pump.
상기 압축기, 상기 냉난방 열교환기, 상기 지열 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 팽창밸브를 연결하여, 상기 압축기에서 나온 냉매가 순환하도록 형성된 냉매 순환유로와,
상기 냉난방 열교환기와 열수요처를 연결하여, 냉난방수가 순환하는 냉난방수 순환유로와,
상기 지열 열교환기와 지중을 연결하여, 지열원이 순환하는 지열원 순환유로와,
상기 팽창밸브로의 흡입측에 설치된 보조 열교환기와,
난방 운전시 상기 냉난방 열교환기의 토출측과 상기 보조 열교환기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉난방 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 보조 열교환기로 안내하는 제1액냉매 유로와,
냉방 운전시 상기 지열 열교환기의 토출측과 상기 보조 열교환기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉방 운전시 상기 지열 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 보조 열교환기로 안내하는 제2액냉매 유로와,
상기 지열원 순환유로와 상기 보조 열교환기를 연결하여, 상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원 중 일부가 상기 보조 열교환기를 통과하는 냉매와 열교환한 후 상기 지열 열교환기로 유입되도록 안내하는 지열원 온도 보상유로와,
상기 지열원 온도 보상유로에 설치되어, 상기 지열원을 상기 보조 열교환기로 펌핑하는 지열원 펌프와,
상기 압축기로 유입되기 이전의 냉매의 증발 압력을 측정하는 제1압력 센서와,
상기 팽창밸브로 유입되기 이전의 냉매의 응축 압력을 측정하는 제2압력 센서와,
상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원의 온도를 측정하는 지열원 온도센서와,
상기 냉방 운전과 상기 난방 운전을 포함하는 작동 모드에 따라 상기 사방밸브의 작동을 제어하고, 상기 제1압력 센서, 상기 제2압력 센서 및 상기 지열원 온도센서에서 측정한 값에 따라 상기 지열원 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 난방 운전시,
상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 미리 설정된 제1설정 응축압력 이상이고,
상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력을 상기 제1압력센서에서 측정한 증발 압력으로 나눈 값인 압축비가 미리 설정된 설정 압축비 이상이고,
상기 지열원 온도센서에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제1설정 온도 이하이면,
상기 지열원 펌프를 작동시키는 고효율 지열원 히트펌프 시스템.In a heat pump system comprising a compressor, a cooling and heating heat exchanger, a geothermal heat exchanger, an expansion valve, and a four-way valve,
A refrigerant circulation passage configured to circulate the refrigerant from the compressor by connecting the compressor, the cooling/heating heat exchanger, the geothermal heat exchanger, the four-way valve, and the expansion valve,
A cooling/heating water circulation passage through which cooling/heating water circulates by connecting the cooling/heating heat exchanger to a heat demander,
A geothermal source circulation passage through which the geothermal heat source circulates by connecting the geothermal heat exchanger and the ground,
An auxiliary heat exchanger installed on the suction side to the expansion valve,
A first liquid refrigerant flow path connecting the discharge side of the cooling/heating heat exchanger and the suction side of the auxiliary heat exchanger during a heating operation to guide the refrigerant condensed from the cooling/heating heat exchanger to the auxiliary heat exchanger,
A second liquid refrigerant passage connecting the discharge side of the geothermal heat exchanger and the suction side of the auxiliary heat exchanger during cooling operation to guide the refrigerant condensed from the geothermal heat exchanger to the auxiliary heat exchanger during the cooling operation,
A geothermal source temperature compensation flow path connecting the geothermal source circulation channel and the auxiliary heat exchanger to guide some of the geothermal heat sources before flowing into the geothermal heat exchanger to exchange heat with the refrigerant passing through the auxiliary heat exchanger and then flow into the geothermal heat exchanger Wow,
A geothermal source pump installed in the geothermal source temperature compensation flow path and pumping the geothermal source to the auxiliary heat exchanger;
A first pressure sensor that measures the evaporation pressure of the refrigerant before flowing into the compressor,
A second pressure sensor that measures the condensation pressure of the refrigerant before flowing into the expansion valve,
A geothermal source temperature sensor for measuring the temperature of the geothermal source before flowing into the geothermal heat exchanger,
Controls the operation of the four-way valve according to an operation mode including the cooling operation and the heating operation, and the geothermal source pump according to values measured by the first pressure sensor, the second pressure sensor, and the geothermal source temperature sensor. Includes a control unit for controlling the operation of,
The control unit,
During the heating operation,
The condensation pressure measured by the second pressure sensor is greater than or equal to the first preset condensation pressure,
A compression ratio, which is a value obtained by dividing the condensation pressure measured by the second pressure sensor by the evaporation pressure measured by the first pressure sensor, is equal to or greater than a preset compression ratio,
If the temperature of the geothermal source measured by the geothermal source temperature sensor is less than or equal to the first preset temperature,
A highly efficient geothermal source heat pump system for operating the geothermal source pump.
상기 압축기, 상기 냉난방 열교환기, 상기 지열 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 팽창밸브를 연결하여, 상기 압축기에서 나온 냉매가 순환하도록 형성된 냉매 순환유로와,
상기 냉난방 열교환기와 열수요처를 연결하여, 냉난방수가 순환하는 냉난방수 순환유로와,
상기 지열 열교환기와 지중을 연결하여, 지열원이 순환하는 지열원 순환유로와,
상기 팽창밸브로 유입되기 이전의 냉매를 일시 저장하는 수액기와,
난방 운전시 상기 냉난방 열교환기의 토출측과 상기 수액기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉난방 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 수액기로 안내하는 제1액냉매 유로와,
냉방 운전시 상기 지열 열교환기의 토출측과 상기 수액기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉방 운전시 상기 지열 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 수액기로 안내하는 제2액냉매 유로와,
상기 지열원 순환유로와 상기 수액기를 연결하여, 상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원 중 일부가 상기 수액기 내의 냉매와 열교환한 후 상기 지열 열교환기로 유입되도록 안내하는 지열원 온도 보상유로와,
상기 지열원 온도 보상유로에 설치되어, 상기 지열원을 상기 수액기로 펌핑하는 지열원 펌프와,
상기 압축기로 유입되기 이전의 냉매의 증발 압력을 측정하는 제1압력 센서와,
상기 팽창밸브로 유입되기 이전의 냉매의 응축 압력을 측정하는 제2압력 센서와,
상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원의 온도를 측정하는 지열원 온도센서와,
상기 냉방 운전과 상기 난방 운전을 포함하는 작동 모드에 따라 상기 사방밸브의 작동을 제어하고, 상기 제1압력 센서, 상기 제2압력 센서 및 상기 지열원 온도센서에서 측정한 값에 따라 상기 지열원 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 냉방 운전시,
상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 미리 설정된 제3설정 응축압력 이상이고,
상기 지열원 온도센서에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제2설정 온도 이상이면,
상기 지열원 펌프를 작동시키는 고효율 지열원 히트펌프 시스템.In a heat pump system comprising a compressor, a cooling and heating heat exchanger, a geothermal heat exchanger, an expansion valve, and a four-way valve,
A refrigerant circulation passage configured to circulate the refrigerant from the compressor by connecting the compressor, the cooling/heating heat exchanger, the geothermal heat exchanger, the four-way valve, and the expansion valve,
A cooling/heating water circulation passage through which cooling/heating water circulates by connecting the cooling/heating heat exchanger to a heat demander,
A geothermal source circulation passage through which the geothermal heat source circulates by connecting the geothermal heat exchanger and the ground,
A receiver for temporarily storing the refrigerant before flowing into the expansion valve;
A first liquid refrigerant flow path that connects the discharge side of the cooling/heat exchanger and the suction side of the receiver during heating operation to guide the refrigerant condensed from the cooling/heating heat exchanger to the receiver,
A second liquid refrigerant flow path connecting the discharge side of the geothermal heat exchanger and the suction side of the receiver during cooling operation to guide the refrigerant condensed from the geothermal heat exchanger to the receiver during the cooling operation,
A geothermal source temperature compensation flow path connecting the geothermal source circulation channel and the receiver to guide some of the geothermal heat sources before flowing into the geothermal heat exchanger to exchange heat with the refrigerant in the receiver and then flow into the geothermal heat exchanger;
A geothermal source pump installed in the geothermal source temperature compensation flow path to pump the geothermal source into the receiver,
A first pressure sensor that measures the evaporation pressure of the refrigerant before flowing into the compressor,
A second pressure sensor that measures the condensation pressure of the refrigerant before flowing into the expansion valve,
A geothermal source temperature sensor for measuring the temperature of the geothermal source before flowing into the geothermal heat exchanger,
Controls the operation of the four-way valve according to an operation mode including the cooling operation and the heating operation, and the geothermal source pump according to values measured by the first pressure sensor, the second pressure sensor, and the geothermal source temperature sensor. Includes a control unit for controlling the operation of,
The control unit,
During the above cooling operation,
The condensation pressure measured by the second pressure sensor is greater than or equal to the third preset condensation pressure,
If the temperature of the geothermal source measured by the geothermal source temperature sensor is higher than or equal to the second preset temperature,
A highly efficient geothermal source heat pump system for operating the geothermal source pump.
상기 제어부는,
상기 지열원 펌프가 작동하는 동안,
상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 상기 제1설정 응축압력보다 낮게 설정된 제2설정 응축압력 이하이면,
상기 지열원 펌프를 정지시키는 고효율 지열원 히트펌프 시스템.The method according to claim 1 or 2,
The control unit,
While the geothermal source pump is operating,
If the condensation pressure measured by the second pressure sensor is less than the second set condensation pressure set lower than the first set condensation pressure,
High-efficiency geothermal source heat pump system for stopping the geothermal source pump.
상기 압축기, 상기 냉난방 열교환기, 상기 지열 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 팽창밸브를 연결하여, 상기 압축기에서 나온 냉매가 순환하도록 형성된 냉매 순환유로와,
상기 냉난방 열교환기와 열수요처를 연결하여, 냉난방수가 순환하는 냉난방수 순환유로와,
상기 지열 열교환기와 지중을 연결하여, 지열원이 순환하는 지열원 순환유로와,
상기 팽창밸브로의 흡입측에 설치된 보조 열교환기와,
난방 운전시 상기 냉난방 열교환기의 토출측과 상기 보조 열교환기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉난방 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 보조 열교환기로 안내하는 제1액냉매 유로와,
냉방 운전시 상기 지열 열교환기의 토출측과 상기 보조 열교환기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉방 운전시 상기 지열 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 보조 열교환기로 안내하는 제2액냉매 유로와,
상기 지열원 순환유로와 상기 보조 열교환기를 연결하여, 상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원 중 일부가 상기 보조 열교환기를 통과하는 냉매와 열교환한 후 상기 지열 열교환기로 유입되도록 안내하는 지열원 온도 보상유로와,
상기 지열원 온도 보상유로에 설치되어, 상기 지열원을 상기 보조 열교환기로 펌핑하는 지열원 펌프와,
상기 압축기로 유입되기 이전의 냉매의 증발 압력을 측정하는 제1압력 센서와,
상기 팽창밸브로 유입되기 이전의 냉매의 응축 압력을 측정하는 제2압력 센서와,
상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원의 온도를 측정하는 지열원 온도센서와,
상기 냉방 운전과 상기 난방 운전을 포함하는 작동 모드에 따라 상기 사방밸브의 작동을 제어하고, 상기 제1압력 센서, 상기 제2압력 센서 및 상기 지열원 온도센서에서 측정한 값에 따라 상기 지열원 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함고,
상기 제어부는,
상기 냉방 운전시,
상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 미리 설정된 제3설정 응축압력 이상이고,
상기 지열원 온도센서에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제2설정 온도 이상이면,
상기 지열원 펌프를 작동시키는 고효율 지열원 히트펌프 시스템.In a heat pump system comprising a compressor, a cooling and heating heat exchanger, a geothermal heat exchanger, an expansion valve, and a four-way valve,
A refrigerant circulation passage configured to circulate the refrigerant from the compressor by connecting the compressor, the cooling/heating heat exchanger, the geothermal heat exchanger, the four-way valve, and the expansion valve,
A cooling/heating water circulation passage through which cooling/heating water circulates by connecting the cooling/heating heat exchanger to a heat demander,
A geothermal source circulation passage through which the geothermal heat source circulates by connecting the geothermal heat exchanger and the ground,
An auxiliary heat exchanger installed on the suction side to the expansion valve,
A first liquid refrigerant flow path connecting the discharge side of the cooling/heating heat exchanger and the suction side of the auxiliary heat exchanger during a heating operation to guide the refrigerant condensed from the cooling/heating heat exchanger to the auxiliary heat exchanger,
A second liquid refrigerant passage connecting the discharge side of the geothermal heat exchanger and the suction side of the auxiliary heat exchanger during cooling operation to guide the refrigerant condensed from the geothermal heat exchanger to the auxiliary heat exchanger during the cooling operation,
A geothermal source temperature compensation flow path connecting the geothermal source circulation channel and the auxiliary heat exchanger to guide some of the geothermal heat sources before flowing into the geothermal heat exchanger to exchange heat with the refrigerant passing through the auxiliary heat exchanger and then flow into the geothermal heat exchanger Wow,
A geothermal source pump installed in the geothermal source temperature compensation flow path and pumping the geothermal source to the auxiliary heat exchanger;
A first pressure sensor that measures the evaporation pressure of the refrigerant before flowing into the compressor,
A second pressure sensor that measures the condensation pressure of the refrigerant before flowing into the expansion valve,
A geothermal source temperature sensor for measuring the temperature of the geothermal source before flowing into the geothermal heat exchanger,
Controls the operation of the four-way valve according to an operation mode including the cooling operation and the heating operation, and the geothermal source pump according to values measured by the first pressure sensor, the second pressure sensor, and the geothermal source temperature sensor. Including a control unit for controlling the operation of,
The control unit,
During the above cooling operation,
The condensation pressure measured by the second pressure sensor is greater than or equal to the third preset condensation pressure,
If the temperature of the geothermal source measured by the geothermal source temperature sensor is higher than or equal to the second preset temperature,
A highly efficient geothermal source heat pump system for operating the geothermal source pump.
상기 제어부는,
상기 지열원 펌프가 작동하는 동안,
상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 상기 제3설정 응축압력보다 낮게 설정된 제4설정 응축압력 이하이면,
상기 지열원 펌프를 정지시키는 고효율 지열원 히트펌프 시스템.The method according to claim 3 or 5,
The control unit,
While the geothermal source pump is operating,
If the condensation pressure measured by the second pressure sensor is less than or equal to the fourth set condensation pressure set lower than the third set condensation pressure,
High-efficiency geothermal source heat pump system for stopping the geothermal source pump.
상기 팽창밸브의 토출측에 연결되어, 상기 난방 운전시 상기 팽창밸브에서 나온 냉매를 상기 지열 열교환기로 안내하도록 형성된 난방운전용 팽창밸브 토출유로와,
상기 난방운전용 팽창밸브 토출유로에 설치되어, 상기 냉방운전시 상기 지열 열교환기에서 나온 냉매가 상기 팽창밸브로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브를 더 포함하는 고효율 지열원 히트펌프 시스템.The method according to any one of claims 1, 2, 3 or 5,
An expansion valve discharge passage for heating operation connected to the discharge side of the expansion valve and configured to guide the refrigerant discharged from the expansion valve to the geothermal heat exchanger during the heating operation,
A high-efficiency geothermal source heat pump system further comprising a check valve installed in the discharge passage of the expansion valve for heating operation and preventing the refrigerant from flowing back to the expansion valve during the cooling operation.
상기 팽창밸브의 토출측에 연결되어, 상기 냉방 운전시 상기 팽창밸브에서 나온 냉매를 상기 냉난방 열교환기로 안내하도록 형성된 냉방운전용 팽창밸브 토출유로와,
상기 냉방운전용 팽창밸브 토출유로에 설치되어, 상기 난방운전시 상기 냉난방 열교환기에서 나온 냉매가 상기 팽창밸브로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브를 더 포함하는 고효율 지열원 히트펌프 시스템.The method according to any one of claims 1, 2, 3 or 5,
An expansion valve discharge passage for cooling operation connected to the discharge side of the expansion valve and configured to guide the refrigerant discharged from the expansion valve to the cooling/heating heat exchanger during the cooling operation,
A high-efficiency geothermal source heat pump system further comprising a check valve installed in the discharge passage of the expansion valve for cooling operation and preventing the refrigerant from flowing back to the expansion valve during the heating operation.
상기 압축기, 상기 냉난방 열교환기, 상기 지열 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 팽창밸브를 연결하여, 상기 압축기에서 나온 냉매가 순환하도록 형성된 냉매 순환유로와,
상기 냉난방 열교환기와 열수요처를 연결하여, 냉난방수가 순환하는 냉난방수 순환유로와,
상기 지열 열교환기와 지중을 연결하여, 지열원이 순환하는 지열원 순환유로와,
상기 팽창밸브로 유입되기 이전의 냉매를 일시 저장하는 수액기와,
난방 운전시 상기 냉난방 열교환기의 토출측과 상기 수액기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉난방 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 수액기로 안내하는 제1액냉매 유로와,
냉방 운전시 상기 지열 열교환기의 토출측과 상기 수액기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉방 운전시 상기 지열 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 수액기로 안내하는 제2액냉매 유로와,
상기 지열원 순환유로와 상기 수액기를 연결하여, 상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원 중 일부가 상기 수액기 내의 냉매와 열교환한 후 상기 지열 열교환기로 유입되도록 안내하는 지열원 온도 보상유로와,
상기 지열원 온도 보상유로에 설치되어, 상기 지열원을 상기 수액기로 펌핑하는 지열원 펌프와,
상기 압축기로 유입되기 이전의 냉매의 증발 압력을 측정하는 제1압력 센서와,
상기 팽창밸브로 유입되기 이전의 냉매의 응축 압력을 측정하는 제2압력 센서와,
상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원의 온도를 측정하는 지열원 온도센서와,
상기 냉방 운전과 상기 난방 운전을 포함하는 작동 모드에 따라 상기 사방밸브의 작동을 제어하고, 상기 제1압력 센서, 상기 제2압력 센서 및 상기 지열원 온도센서에서 측정한 값에 따라 상기 지열원 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 난방 운전시, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 미리 설정된 제1설정 응축압력 이상이고, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력을 상기 제1압력센서에서 측정한 증발 압력으로 나눈 값인 압축비가 미리 설정된 설정 압축비 이상이고, 상기 지열원 온도센서에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제1설정 온도 이하이면, 상기 지열원 펌프를 작동시키고,
상기 냉방 운전시, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 미리 설정된 제3설정 응축압력 이상이고, 상기 지열원 온도센서에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제2설정 온도 이상이면, 상기 지열원 펌프를 작동시키고,
상기 난방 운전시 상기 지열원 펌프가 작동하는 동안, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 상기 제1설정 응축압력보다 낮게 설정된 제2설정 응축압력 이하이면, 상기 지열원 펌프를 정지시키고,
상기 냉방 운전시 상기 지열원 펌프가 작동하는 동안, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 상기 제3설정 응축압력보다 낮게 설정된 제4설정 응축압력 이하이면, 상기 지열원 펌프를 정지시키는 고효율 지열원 히트펌프 시스템.In a heat pump system comprising a compressor, a cooling and heating heat exchanger, a geothermal heat exchanger, an expansion valve, and a four-way valve,
A refrigerant circulation passage configured to circulate the refrigerant from the compressor by connecting the compressor, the cooling/heating heat exchanger, the geothermal heat exchanger, the four-way valve, and the expansion valve,
A cooling/heating water circulation passage through which cooling/heating water circulates by connecting the cooling/heating heat exchanger to a heat demander,
A geothermal source circulation passage through which the geothermal heat source circulates by connecting the geothermal heat exchanger and the ground,
A receiver for temporarily storing the refrigerant before flowing into the expansion valve;
A first liquid refrigerant flow path that connects the discharge side of the cooling/heat exchanger and the suction side of the receiver during heating operation to guide the refrigerant condensed from the cooling/heating heat exchanger to the receiver,
A second liquid refrigerant flow path connecting the discharge side of the geothermal heat exchanger and the suction side of the receiver during cooling operation to guide the refrigerant condensed from the geothermal heat exchanger to the receiver during the cooling operation,
A geothermal source temperature compensation flow path connecting the geothermal source circulation channel and the receiver to guide some of the geothermal heat sources before flowing into the geothermal heat exchanger to exchange heat with the refrigerant in the receiver and then flow into the geothermal heat exchanger;
A geothermal source pump installed in the geothermal source temperature compensation flow path to pump the geothermal source into the receiver,
A first pressure sensor that measures the evaporation pressure of the refrigerant before flowing into the compressor,
A second pressure sensor that measures the condensation pressure of the refrigerant before flowing into the expansion valve,
A geothermal source temperature sensor for measuring the temperature of the geothermal source before flowing into the geothermal heat exchanger,
Controls the operation of the four-way valve according to an operation mode including the cooling operation and the heating operation, and the geothermal source pump according to values measured by the first pressure sensor, the second pressure sensor, and the geothermal source temperature sensor. Includes a control unit for controlling the operation of,
The control unit,
During the heating operation, the condensation pressure measured by the second pressure sensor is equal to or greater than the first preset condensation pressure, and is a value obtained by dividing the condensation pressure measured by the second pressure sensor by the evaporation pressure measured by the first pressure sensor. When the compression ratio is greater than or equal to a preset compression ratio and the temperature of the geothermal source measured by the geothermal source temperature sensor is less than or equal to the first preset temperature, the geothermal source pump is operated,
During the cooling operation, if the condensation pressure measured by the second pressure sensor is equal to or higher than a third preset condensing pressure and the temperature of the geothermal source measured by the geothermal source temperature sensor is equal to or higher than the second preset temperature, the geothermal heat Start the one pump,
While the geothermal source pump is operating during the heating operation, if the condensation pressure measured by the second pressure sensor is less than or equal to the second set condensation pressure set lower than the first set condensation pressure, the geothermal source pump is stopped,
High-efficiency geothermal heat stopping the geothermal source pump when the condensation pressure measured by the second pressure sensor is less than the fourth set condensation pressure set lower than the third set condensation pressure while the geothermal source pump is operating during the cooling operation. One heat pump system.
상기 압축기, 상기 냉난방 열교환기, 상기 지열 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 팽창밸브를 연결하여, 상기 압축기에서 나온 냉매가 순환하도록 형성된 냉매 순환유로와,
상기 냉난방 열교환기와 열수요처를 연결하여, 냉난방수가 순환하는 냉난방수 순환유로와,
상기 지열 열교환기와 지중을 연결하여, 지열원이 순환하는 지열원 순환유로와,
상기 팽창밸브로의 흡입측에 설치된 보조 열교환기와,
난방 운전시 상기 냉난방 열교환기의 토출측과 상기 보조 열교환기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉난방 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 보조 열교환기로 안내하는 제1액냉매 유로와,
냉방 운전시 상기 지열 열교환기의 토출측과 상기 보조 열교환기의 흡입측을 연결하여, 상기 냉방 운전시 상기 지열 열교환기에서 응축되어 나온 냉매를 상기 보조 열교환기로 안내하는 제2액냉매 유로와,
상기 지열원 순환유로와 상기 보조 열교환기를 연결하여, 상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원 중 일부가 상기 보조 열교환기를 통과하는 냉매와 열교환한 후 상기 지열 열교환기로 유입되도록 안내하는 지열원 온도 보상유로와,
상기 지열원 온도 보상유로에 설치되어, 상기 지열원을 상기 보조 열교환기로 펌핑하는 지열원 펌프와,
상기 압축기로 유입되기 이전의 냉매의 증발 압력을 측정하는 제1압력 센서와,
상기 팽창밸브로 유입되기 이전의 냉매의 응축 압력을 측정하는 제2압력 센서와,
상기 지열 열교환기로 유입되기 이전의 지열원의 온도를 측정하는 지열원 온도센서와,
상기 냉방 운전과 상기 난방 운전을 포함하는 작동 모드에 따라 상기 사방밸브의 작동을 제어하고, 상기 제1압력 센서, 상기 제2압력 센서 및 상기 지열원 온도센서에서 측정한 값에 따라 상기 지열원 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 난방 운전시, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 미리 설정된 제1설정 응축압력 이상이고, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력을 상기 제1압력센서에서 측정한 증발 압력으로 나눈 값인 압축비가 미리 설정된 설정 압축비 이상이고, 상기 지열원 온도센서에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제1설정 온도 이하이면, 상기 지열원 펌프를 작동시키고,
상기 냉방 운전시, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 미리 설정된 제3설정 응축압력 이상이고, 상기 지열원 온도센서에서 측정한 지열원의 온도가 미리 설정된 제2설정 온도 이상이면, 상기 지열원 펌프를 작동시키고,
상기 난방 운전시 상기 지열원 펌프가 작동하는 동안, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 상기 제1설정 응축압력보다 낮게 설정된 제2설정 응축압력 이하이면, 상기 지열원 펌프를 정지시키고,
상기 냉방 운전시 상기 지열원 펌프가 작동하는 동안, 상기 제2압력센서에서 측정한 응축 압력이 상기 제3설정 응축압력보다 낮게 설정된 제4설정 응축압력 이하이면, 상기 지열원 펌프를 정지시키는 고효율 지열원 히트펌프 시스템.In a heat pump system comprising a compressor, a cooling and heating heat exchanger, a geothermal heat exchanger, an expansion valve, and a four-way valve,
A refrigerant circulation passage configured to circulate the refrigerant from the compressor by connecting the compressor, the cooling/heating heat exchanger, the geothermal heat exchanger, the four-way valve, and the expansion valve,
A cooling/heating water circulation passage through which cooling/heating water circulates by connecting the cooling/heating heat exchanger to a heat demander,
A geothermal source circulation passage through which the geothermal heat source circulates by connecting the geothermal heat exchanger and the ground,
An auxiliary heat exchanger installed on the suction side to the expansion valve,
A first liquid refrigerant flow path connecting the discharge side of the cooling/heating heat exchanger and the suction side of the auxiliary heat exchanger during a heating operation to guide the refrigerant condensed from the cooling/heating heat exchanger to the auxiliary heat exchanger,
A second liquid refrigerant passage connecting the discharge side of the geothermal heat exchanger and the suction side of the auxiliary heat exchanger during cooling operation to guide the refrigerant condensed from the geothermal heat exchanger to the auxiliary heat exchanger during the cooling operation,
A geothermal source temperature compensation flow path connecting the geothermal source circulation channel and the auxiliary heat exchanger to guide some of the geothermal heat sources before flowing into the geothermal heat exchanger to exchange heat with the refrigerant passing through the auxiliary heat exchanger and then flow into the geothermal heat exchanger Wow,
A geothermal source pump installed in the geothermal source temperature compensation flow path and pumping the geothermal source to the auxiliary heat exchanger;
A first pressure sensor that measures the evaporation pressure of the refrigerant before flowing into the compressor,
A second pressure sensor that measures the condensation pressure of the refrigerant before flowing into the expansion valve,
A geothermal source temperature sensor for measuring the temperature of the geothermal source before flowing into the geothermal heat exchanger,
Controls the operation of the four-way valve according to an operation mode including the cooling operation and the heating operation, and the geothermal source pump according to values measured by the first pressure sensor, the second pressure sensor, and the geothermal source temperature sensor. Includes a control unit for controlling the operation of,
The control unit,
During the heating operation, the condensation pressure measured by the second pressure sensor is equal to or greater than the first preset condensation pressure, and is a value obtained by dividing the condensation pressure measured by the second pressure sensor by the evaporation pressure measured by the first pressure sensor. When the compression ratio is greater than or equal to a preset compression ratio and the temperature of the geothermal source measured by the geothermal source temperature sensor is less than or equal to the first preset temperature, the geothermal source pump is operated,
During the cooling operation, if the condensation pressure measured by the second pressure sensor is equal to or higher than a third preset condensing pressure and the temperature of the geothermal source measured by the geothermal source temperature sensor is equal to or higher than the second preset temperature, the geothermal heat Start the one pump,
While the geothermal source pump is operating during the heating operation, if the condensation pressure measured by the second pressure sensor is less than or equal to the second set condensation pressure set lower than the first set condensation pressure, the geothermal source pump is stopped,
High-efficiency geothermal heat stopping the geothermal source pump when the condensation pressure measured by the second pressure sensor is less than the fourth set condensation pressure set lower than the third set condensation pressure while the geothermal source pump is operating during the cooling operation. One heat pump system.
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KR1020200061763A KR102180298B1 (en) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | High efficiency geothermal heat pump system capable of underground heat compensation and heat recovery |
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Citations (5)
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KR101078070B1 (en) * | 2010-03-05 | 2011-10-28 | 윤덕민 | Hot and cool water, heating and cooling heat-pump system |
KR20130102724A (en) * | 2012-03-08 | 2013-09-23 | 김봉석 | Freezing cycle of freezing device |
KR101336012B1 (en) | 2012-04-23 | 2013-12-03 | 한국에너지기술연구원 | Ground source heat pump and its control for heating cooling and hot water |
KR101446768B1 (en) * | 2014-05-27 | 2014-10-02 | 주식회사 선이앤씨 | Geothermal Heat Pump System |
KR102049500B1 (en) * | 2018-12-03 | 2019-11-27 | 김원선 | Hybrid heat pump system |
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2020
- 2020-05-22 KR KR1020200061763A patent/KR102180298B1/en active IP Right Grant
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