KR102254241B1 - 냉난방 가변형 축열탱크 패키지를 구비하여 태양열 및 지열을 이용하는 하이브리드 냉난방시스템 - Google Patents

냉난방 가변형 축열탱크 패키지를 구비하여 태양열 및 지열을 이용하는 하이브리드 냉난방시스템 Download PDF

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(주)케이앤에스에너지
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Abstract

본 발명은 냉난방 가변형 축열탱크 패키지를 제공하는 것으로서 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20)를 구분하여 서로 상하로 위치되게 하고,
상부 축열탱크(10) 내부에는 열매체 열교환 코일관(12)과 온수 열교환 코일관(13)이 내장되게 하되, 상기 각 코일관(12)(13)의 양단부는 상부 축열탱크(10)의 벽체를 관통하여 외부로 노출되게 하여 열매체 열교환 코일관(12)은 열매체 순환라인(S.L)과 연결될 수 있도록 하고 온수 열교환 코일관(13)은 온수(급탕) 사용라인(UL-1)과 연결될 수 있도록 하며,
하부 축열탱크(20) 내부에는 지열교환 코일관(22)이 내장되게 하되, 상기 지열교환 코일관(22)의 양 단부도 하부 축열탱크(20)의 벽체를 관통하여 외부로 노출되게 하여 히트펌트(HP)와 연결될 수 있도록 하고, 하부 축열탱크(20)의 벽체에는 별도의 유입관(24)과 유출관(25)을 구성하여 냉,난방 사용라인(UL-2)과 연결될 수 있도록 하며,
상기 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20) 서로 간에는 두 개의 연결관(30a)(30b)으로 연결되게 하여 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20)에 채워진 유체가 서로 이동할 수 있도록 하되, 연결관(30a)(30b) 중 어느 하나에는 펌프(P1)를 구성하여 펌프(P)의 구동으로 상부 축열탱크(10) 내의 유체를 하부 축열탱크(20)로 이동되고 하부 축열탱크(20)의 유체는 압력에 밀려 상부 축열탱크(10)로 이동하여 순환이 될 수 있도록 하며, 각 연결관(30a)(30b)에는 밸브를 구성하여 필요시 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20) 간의 유체의 흐름을 단속시켜 서로 독립적으로 구획될 수 있도록 하여 하절기 상부 축열탱크(10)는 온수공급용으로 사용되게 하고 하부 축열탱크(20)는 냉방용으로 사용되게 하여 온수와 냉방이 동시에 이루어지는 시스템을 구축할 수 있도록 한 것이다.

Description

냉난방 가변형 축열탱크 패키지를 구비하여 태양열 및 지열을 이용하는 하이브리드 냉난방시스템{HYBRID COOLING AND HEATING SYSTEM USING SOLAR AND GEOTHERMAL HEAT WITH A VARIABLE COOLING/HEATING STORAGE TANK PACKAGE}
본 발명은 난방시스템에 관한 것으로서, 특히 기상 여건에 따라 태양열 및 지열을 이용할 수 있는 하이브리드 난방시스템에 관한 것이다.
태양에너지는 무한·청정 에너지원으로서 열을 이용하는 태양열과 전기를 이용하는 태양광으로 나눌 수 있으며, 그 중에서 태양열 에너지는 태양광 못지않은 보급 잠재력을 가지고 있다. 태양열 에너지는 주간에 태양열집열기에서 집열된 열에너지를 축열하여 온수 및 난방보조 열원으로 사용한다.
그러나 태양열 에너지는 기상조건에 의존하기 때문에 기상 조건이 열악할 경우 건물 부하에 대응하지 못하거나 다른 시스템을 이용해야 하는 어려움이 있다.
따라서 최근에는 태양열 에너지를 이용함에 있어서 지중의 열을 병행하여 이용할 수 있는 시스템이 도입되고 있다.
지열시스템은 연중 일정 온도를 유지하는 지열을 이용하므로 기상조건에 의한 영향이 거의 없으므로 안정적인 성능을 기대할 수 있다. 지열 히트펌프 시스템은 연중 안정적인 온도를 유지하는 지중열을 이용하는 지중열교환기와 히트펌프로 구성된 냉,난방용 에너지 공급 시스템이다.
그러나 지열 히트펌프 시스템은 동절기 난방 및 온수 부하 과다 시 히트펌프 가동률 증가로 전력사용 부담이 커지고, 하절기 냉방 전환 시에는 히트펌프가 냉방용으로 사용하므로 온수를 사용할 수 없는 구조적 문제가 있었다.
국내 등록특허 제10-1514957호“지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템”
따라서 본 발명은 태양열과 지열 히트펌프 시스템의 단점을 보완하여 동절기 온수 사용시 전력소모가 많은 히트펌프 가동을 줄이고, 하절기에는 축열탱크를 냉방용으로 사용하면서도 동시에 온수의 사용도 가능하도록 하는 태양열 및 지열을 이용한 하이브리드 냉난방시스템을 제공하는데 있다. .
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 냉난방 가변형 축열탱크 패키지를 제공하는 것으로서 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20)를 구분하여 서로 상하로 위치되게 하고,
상부 축열탱크(10) 내부에는 열매체 열교환 코일관(12)과 온수 열교환 코일관(13)이 내장되게 하되, 상기 각 코일관(12)(13)의 양단부는 상부 축열탱크(10)의 벽체를 관통하여 외부로 노출되게 하여 열매체 열교환 코일관(12)은 열매체 순환라인(S.L)과 연결될 수 있도록 하고 온수 열교환 코일관(13)은 온수(급탕) 사용라인(UL-1)과 연결될 수 있도록 하며,
하부 축열탱크(20) 내부에는 지열교환 코일관(22)이 내장되게 하되, 상기 지열교환 코일관(22)의 양 단부도 하부 축열탱크(20)의 벽체를 관통하여 외부로 노출되게 하여 히트펌트(HP)와 연결될 수 있도록 하고, 하부 축열탱크(20)의 벽체에는 별도의 유입관(24)과 유출관(25)을 구성하여 냉,난방 사용라인(UL-2)과 연결될 수 있도록 하며,
상기 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20) 서로 간에는 두 개의 연결관(30a)(30b)으로 연결되게 하여 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20)에 채워진 유체가 서로 이동할 수 있도록 하되, 연결관(30a)(30b) 중 어느 하나에는 펌프(P1)를 구성하여 펌프(P)의 구동으로 상부 축열탱크(10) 내의 유체를 하부 축열탱크(20)로 이동되고 하부 축열탱크(20)의 유체는 압력에 밀려 상부 축열탱크(10)로 이동하여 순환이 될 수 있도록 하며, 각 연결관(30a)(30b)에는 밸브를 구성하여 필요시 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20) 간의 유체의 흐름을 단속시켜 서로 독립적으로 구획될 수 있도록 하여 하절기 상부 축열탱크(10)는 온수공급용으로 사용되게 하고 하부 축열탱크(20)는 냉방용으로 사용되게 하여 온수와 냉방이 동시에 이루어지는 시스템을 구축할 수 있도록 함을 특징으로 한다.
본 발명은 상부와 하부로 구분되는 축열탱크에 의하여 각기 축열탱크에 온수 전용 사용라인과 냉난방 사용라인을 별도로 구축할 수 있도록 함으로써 계절에 관계없이 온수는 언제든 공급이 가능하며, 특히 태양열에 데워진 축열을 우선적으로 사용하고 부족분에 대해서 지열을 이용하기 위한 히터펌프를 구동시켜 전기에너지의 사용을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 상부와 하부로 구분되는 축열탱크를 집적시켜 패키지로 구성하여 태양열 및 지열을 이용한 하이브리드 냉난방시스템을 구축시 배관조립의 간소화와 편의성이 제공되고 시공 시간을 단축과 사후관리가 효율적인 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 태양열 및 지열을 이용한 하이브리드 냉난방시스템의 전체적인 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 도 1에 의한 동절기 태양열 및 지열을 이용한 하이브리드 냉난방시스템의 순환라인을 도시한 도면,
도 3는 도 1에 의한 하절기 태양열 및 지열을 이용한 하이브리드 냉난방시스템의 순환라인을 도시한 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 태양열 및 지열을 이용한 하이브리드 냉난방시스템은 태양열을 이용하기 위한 진공관형 태양열집열기(2)를 구비한다. 그리고 지열을 이용하기 위한 지열관(4)을 지중에 매설하고 지열관(4)은 히트펌프(HP)와 연결되게 한다.
상기 진공관형 태양열집열기(2)는 열매체가 흐르도록 좌우로 길게 연장되는 매니폴드(2a)를 구비하고, 매니폴드(2a)에는 내부에 히트파이프가 내장되는 진공관(2b)으로 구성된다. 진공관형 태양열집열기(2)에 대한 기본적인 구성은 공지의 기술로서 이에 대한 자세한 설명은 생략하며 본 발명과 관련한 구성에 대해서만 설명한다.
특히 본 발명은 태양열과 지열을 복합적으로 이용하는 시스템 구축을 위해 특징부를 구성하는 냉난방 가변형 축열탱크 패키지(8)(이하 간단히 ‘축열탱크 패키지’라고도 함)를 구성하는바, 축열탱크 패키지(8)는 축열탱크를 비롯하여 배관, 펌프 등 부수 장치들을 하나의 집합체로 집적시켜 패키지화 한 것이다. 이러한 축열탱크 패키지(8)는 시공시 배관조립의 간소화와 편의를 제공하고 시공 시간을 단축시키며, 사후관리 효율성 제고와 에너지 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.
도 1을 참고하면, 축열탱크 패키지(8)는 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20)를 구분하여 서로 상하로 위치되게 하되, 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20) 서로 간에는 두 개의 연결관(30a)(30b)으로 연결되게 하여 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20)에 채워진 유체가 서로 이동할 수 있도록 한다.
상기 연결관(30a)(30b) 중 어느 하나에는 펌프(P1)를 구성하여 펌프(P)의 구동으로 상부 축열탱크(10) 내의 유체를 하부 축열탱크(20)로 이동되고 하부 축열탱크(20)의 유체는 압력에 밀려 상부 축열탱크(10)로 이동하여 순환이 될 수 있도록 한다.
그리고 각 연결관(30a)(30b)에는 밸브를 구성하여 필요시 제어부(40) 또는 사용자에 의하여 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20) 간의 유체의 흐름을 단속시켜 서로 독립적으로 구획될 수 있도록 한다. 이는 하기에 자세히 설명하겠지만 하절기 상부 축열탱크(10)는 온수공급용으로 사용되게 하고 하부 축열탱크(20)는 냉방용으로 사용되게 하여 온수와 냉방이 동시에 이루어지는 시스템을 구축할 수 있는 바탕을 제공한다.
상부 축열탱크(10) 내부에는 열매체 열교환 코일관(12)과 온수 열교환 코일관(13)이 내장되게 하되, 상기 각 코일관(12)(13)의 양단부는 상부 축열탱크(10)의 벽체를 관통하여 외부로 노출되게 하여 열매체 열교환 코일관(12)은 열매체 순환라인(S.L)과 연결될 수 있도록 하고 온수 열교환 코일관(13)은 온수(급탕) 사용라인(UL-1)과 연결될 수 있도록 한다. 열매체 열교환 코일관(12)는 하부에 온수 열교환 코일관(13)는 상부에 위치시키는게 바람직하며 이는 열교환의 효율을 높일 수 있다. 상부 축열탱크(10)에는 개폐마개(18)를 구성하여 유체의 주입과 보충을 할 수 있도록 한다.
하부 축열탱크(20) 내부에는 지열교환 코일관(22)이 내장되게 하되, 상기 지열교환 코일관(22)의 양 단부도 하부 축열탱크(20)의 벽체를 관통하여 외부로 노출되게 하여 히트펌트(HP)와 연결될 수 있도록 한다. 그리고 하부 축열탱크(20)의 벽체에는 별도의 유입관(24)과 유출관(25)을 구성하여 냉,난방 사용라인(UL-2)과 연결될 수 있도록 구성한다.
상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20)는 그 용량을 정함에 있어서 너무 크게 형성할 경우 태양열이나 지열에 의하여 유효한 온도로 올라가기 까지의 축열시간이 너무 길어져 자칫 열에너지의 전달 기능을 상실할 수 있으며 반대로 너무 작으면 유효한 온도로 올라가기까지의 축열시간을 짧아질 수는 있겠으나 열에너지를 전달할 수 있는 열량이 너무 작아 효율성이 떨어지게 된다. 따라서 본 발명에서 그 용량을 설정함에 있어서 일반적인 주택의 30평 정도를 기준으로 상부 축열탱크(10)는 180∼220ℓ 하부 축열탱크(20)는 250∼350ℓ의 크기가 적당하다.
상기 상부 축열탱크(10)의 벽체를 관통하여 외부로 노출되는 열매체 열교환 코일관(12)의 양단부 중 열매체의 흐름방향 기준 출구측에 해당하는 일단부에는 관을 매개로 열매체 보충탱크(16)와 연결되게 하고, 열매체 보충탱크(16)는 상기 열매체 순환라인(S.L)과 연결될 수 있도록 한다. 이는 열매체 순환라인(S.L) 내의 소실되는 열매체의 보충과 열매체의 적정 농도를 유지할 수 있도록 하고, 아울러 열매체 보충탱크(16)는 태양열집열기(2)의 매니폴트(2a)와 관을 매개로 열매체 회수라인(R.L)을 구축할 수 있도록 하여 하절기를 비롯하여 필요시 태양열집열기(8) 내의 매니폴드(8a) 내에 채워져 있는 열매체를 제거할 수 있도록 한다.
하절기 진공관형 태양열집열기(2)의 매니폴드(2a) 내에 열매체를 제거하는 이유는, 열매체가 끓게 되면 수분은 기화되어 비등점(끓는점)이 높은 부동액 성분의 농축을 야기하게 되며 그에 따라 농축된 부동액은 탄화되어 열매체 내부에 덩어리를 발생시켜 배관의 내부의 열매체의 흐름을 방해하게 되며, 이와 더불어 열매체에는 소실된 수분을 보충해주어야 하는 문제가 발생한다. 따라서 본 발명에서는 열매체 보충탱크(16)를 기반으로 열매체 회수라인(R.L)을 구축함으로써 강한 태양에 의해 열매체가 끓어 오를 것으로 예상되면 선행적으로 매니폴드(10) 내에 있는 열매체를 미리 열매체 보충탱크(32)로 이동시켜 상기 문제들을 효율적으로 방지할 수 있도록 한다.
하부 축열탱크(20)에 연결되는 냉­난방 사용라인(UL-2)의 양 단부에는 삼방밸브(27)를 결합하여 냉,난방 사용라인(UL-2)의 냉방과 난방 중 사용자의 의도에 따라 제어부(40)의 제어로 유체의 흐름방향을 제어할 수 있도록 한다. 이는 도 2와 같이 동절기에는 난방이 필요할 것이고, 도 3고 같이 하절기에는 냉방이 필요할 것인바 계절변화에 따라 원하는 대로 사용을 가능케 하는 것으로서 하기에서 자세히 설명한다.
상부 축열탱크(10)에는 전기히터(19)를 내장되게 하여 하절기 날씨의 흐림이나 우천 등 태양에너지가 미미할 시 가동하여 온수 사용라인(UL-1)이 원활할 수 있도록 하며, 필요시 냉,난방 사용라인(UL-2)의 난방사용도 원활하도록 한다.
본 발명에서 설명한 상기 열매체 순환라인(S.L)과 지열매체 순환라인(GS.L)열매체 회수라인(R.L) 및 냉,난방 사용라인(UL-2)에는 펌프 및 밸브(체크밸브 포함)의 제어를 위한 제어부(40)가 구성되며, 상하 축열탱크(10)(20) 중 하나 이상에는 온도센서를 구성하여 유체의 온도를 체크하여 제어부로 전달할 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 특징부를 가지는 축열탱크 패키지(8)를 이용하여 태양열 및 지열을 이용한 하이브리드 냉난방시스템을 구축하게 되는데, 앞서 설명한 바와 같이 시공시 배관조립의 간소화와 편의를 제공하고 시공 시간을 단축시키며, 사후관리 효율성을 제고한다. 특히 히트펌프(HP)는 전기에너지의 소모가 크므로 동절기 우선적으로 태양열에 데워진 물을 먼저 사용하고, 모자랄 경우 지열에 데워진 물을 사용하기 위한 히트펌프(HP)를 가동시켜 에너지 효율을 향상시킬 수 있도록 한다. 이에 대하여 자세히 설명한다.
상기 구성의 냉난방 가변형 축열탱크 패키지(8)를 바탕으로, 상부 축열탱크(10)의 열매체 열교환 코일관(12)은 태양열집열기(2)의 매니폴드(2a) 양단부와 연결하여 열매체 순환라인(S.L)을 구축하고, 온수 열교환 코일관(13)은 온수(급탕) 사용라인(UL-1)과 연결하여 온수를 독립적으로 공급할 수 있도록 한다.
도 2 및 도 3을 참고하면 온수(급탕) 사용라인(UL-1)은 세면(샤워)을 비롯하여 싱크대의 개수대 등에 따뜻한 물을 공급하는 라인으로서 동절기는 물론 하절기에도 언제든 사용가능해야 하므로 냉,난방 사용라인(UL-2)과는 별개로 독립적으로 라인이 구축된다.
하부 축열탱크(20)의 지열교환 코일관(22)은 히트펌트(HP)와 연결하고, 히트펌프(HP)는 지중에 매설된 지열관(4)과 연결되게 하여 지열매체 순환 라인(GS.L)을 구축한다. 그리고 하부 축열탱크(20)의 벽체에 돌출구성되는 유입관(24)과 유출관(25)은 냉,난방 사용라인(UL-2)과 연결하여 냉방과 난방 중 선택적인 사용이 가능토록 구성한다.
상기 설치된 구성에 의하면,
도 2에 도시된 바와같이, 동절기에는 태양열집열기(2) 기반의 열매체 순환라인(S.L)에 연결되는 상부 축열탱크(10)에 의한 열을 우선적으로 사용하되 펌프(P1)의 가동으로 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20) 간의 유체가 섞이도록 하여 온수(급탕)을 비롯하여 하부 축열탱크(20)에 연결되는 냉,난방 사용라인(UL-2)의 난방까지 이루어지도록 한다.
만약 태양의 고도가 낮아 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20)의 유체가 설정된 온도보다 낮을 경우에는 급탕이나 난방으로 열을 전달하기에 부족하게 되므로 제어부에 의하여 전기에너지로 구동되는 히트펌프(HP)를 가동시켜 지중의 항온열(지상보다 상대적으로 높은 열기)을 전달받은 유체의 열을 이용토록 하여 히트펌프(HP) 구동에 필요한 입력에너지에 대비 히트펌프(HP)가 공급한 출력에너지를 높일 수 있도록 하여 전기에너지의 사용을 최소화시킬 수 있도록 한다.
다음으로 도 3에 도시된 바와같이, 하절기에는 제어부(40)에 의하여 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20) 간의 연결관(30a)(30b)에 구성되는 밸브를 잠그도록 하여 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20) 간의 유체가 단속되어 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20)는 서로 독립적으로 구획되게 한다. 따라서 상부 축열탱크(10)에 축열된 열은 온수(급탕) 사용라인(UL-1)의 온수공급 전용으로 사용토록 하고, 하부 축열탱크(20)는 냉,난방 사용라인(UL-2)의 냉방전용으로만 사용할 수 있도록 한다.
만약 하부 축열탱크(20)의 유체가 설정된 온도보다 높을 경우에는 제어부에 의하여 전기에너지로 구동되는 히트펌프(HP)를 가동시켜 지중의 항온열(지상보다 상대적으로 낮은 열기)을 전달받은 유체의 냉기를 이용하도록 하여 히트펌프(HP) 구동에 필요한 입력에너지에 대비 히트펌프(HP)가 공급한 출력에너지를 높일 수 있도록 하여 전기에너지의 사용을 최소화시킬 수 있도록 한다.
하절기에도 불구하고 날씨의 흐림이나 우천 등 태양에너지가 미미할 시에는 상부 축열탱크(10)에 설치되는 전기히터(19)를 가동하여 온수 사용라인(UL-1)이 원활할 수 있도록 하고, 필요시 냉,난방 사용라인(UL-2)의 난방사용도 원활하도록 한다.
본 발명에서는 설명의 이해를 돕기 위해 동절기와 하절기의 이분법적으로 나누어 설명하였으나 봄이나 가을 등 기상 여건에 따라 태양열 및 지열을 이용한 하이브리드 냉난방시스템의 순환라인을 적절하게 이용하면 된다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
(2)--태양열집열기 (2a)--매니폴드
(2b)--진공관 (4)--지열관
(8)--냉난방 가변형 축열탱크 패키지
(10)--상부 축열탱크 (12)--열매체 열교환 코일관
(13)--온수 열교환 코일관 (16)--열매체 보충탱크
(18)--개폐마개 (19)--전기히터
(20)--하부 축열탱크 (22)--지열교환 코일관
(24)--유입관 (25)--유출관
(27)--삼방밸브
(30a)(30b)--연결관 (40)--제어부
(50)--온수부하 (53)--팬코일
(54)--난방배관
(S.L)--열매체 순환라인 (GS.L)--지열매체 순환라인
(R.L)--열매체 회수라인
(UL-1)--온수 사용라인 (UL-2)--냉,난방 사용라인
(P)(P1)--펌프

Claims (5)

  1. 냉난방 가변형 축열탱크 패키지(8)를 구비하되, 냉난방 가변형 축열탱크 패키지(8)는 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20)를 구분하여 서로 상하로 위치되게 하고,
    상부 축열탱크(10) 내부에는 열매체 열교환 코일관(12)과 온수 열교환 코일관(13)이 내장되게 하되, 상기 각 코일관(12)(13)의 양단부는 상부 축열탱크(10)의 벽체를 관통하여 외부로 노출되게 하여 열매체 열교환 코일관(12)은 열매체 순환라인(S.L)과 연결될 수 있도록 하고 온수 열교환 코일관(13)은 온수(급탕) 사용라인(UL-1)과 연결될 수 있도록 하며,
    하부 축열탱크(20) 내부에는 지열교환 코일관(22)이 내장되게 하되, 상기 지열교환 코일관(22)의 양 단부도 하부 축열탱크(20)의 벽체를 관통하여 외부로 노출되게 하여 히트펌트(HP)와 연결될 수 있도록 하고, 하부 축열탱크(20)의 벽체에는 별도의 유입관(24)과 유출관(25)을 구성하여 냉,난방 사용라인(UL-2)과 연결될 수 있도록 하며,
    상기 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20) 서로 간에는 두 개의 연결관(30a)(30b)으로 연결되게 하여 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20)에 채워진 유체가 서로 이동할 수 있도록 하되, 연결관(30a)(30b) 중 어느 하나에는 펌프(P1)를 구성하여 펌프(P)의 구동으로 상부 축열탱크(10) 내의 유체를 하부 축열탱크(20)로 이동되고 하부 축열탱크(20)의 유체는 압력에 밀려 상부 축열탱크(10)로 이동하여 순환이 될 수 있도록 하며, 각 연결관(30a)(30b)에는 밸브를 구성하여 필요시 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20) 간의 유체의 흐름을 단속시켜 서로 독립적으로 구획될 수 있도록 하여 하절기 상부 축열탱크(10)는 온수공급용으로 사용되게 하고 하부 축열탱크(20)는 냉방용으로 사용되게 하여 온수와 냉방이 동시에 가능토록 하는 냉난방 가변형 축열탱크 패키지(8)를 구비하고,
    상기 상부 축열탱크(10)의 열매체 열교환 코일관(12)은 태양열집열기(2)의 매니폴드(2a) 양단부와 연결하여 열매체 순환라인(S.L)을 구축하고, 온수 열교환 코일관(13)은 온수(급탕) 사용라인(UL-1)과 연결하여 온수를 독립적으로 공급할 수 있도록 하며,
    상기 하부 축열탱크(20)의 지열교환 코일관(22)은 히트펌트(HP)와 연결하고, 히트펌프(HP)는 지중에 매설된 지열관(4)과 연결되게 하여 지열매체 순환 라인(GS.L)을 구축하며, 하부 축열탱크(20)의 벽체에 돌출구성되는 유입관(24)과 유출관(25)은 냉,난방 사용라인(UL-2)과 연결하여 냉방과 난방 중 선택적인 사용이 가능토록 구성하여,
    동절기에는 태양열집열기(2) 기반의 열매체 순환라인(S.L)에 연결되는 상부 축열탱크(10)에 의한 열을 우선적으로 사용하되 펌프(P1)의 가동으로 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20) 간의 유체가 섞이도록 하여 온수(급탕)을 비롯하여 하부 축열탱크(20)에 연결되는 냉,난방 사용라인(UL-2)의 난방까지 이루어지도록 하며, 만약 태양의 고도가 낮아 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20)의 유체가 설정된 온도보다 낮을 경우에는 제어부에 의하여 전기에너지로 구동되는 히트펌프(HP)를 가동시켜 지중의 항온열(지상보다 상대적으로 높은 열기)을 전달받은 유체의 열을 이용토록 하여 히트펌프(HP) 구동에 필요한 입력에너지에 대비 히트펌프(HP)가 공급한 출력에너지를 높일 수 있도록 하여 전기에너지의 사용을 최소화시킬 수 있도록 하며,
    하절기에는 제어부에 의하여 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20) 간의 연결관(30a)(30b)에 구성되는 밸브를 잠그도록 하여 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20) 간의 유체가 단속되어 상부 축열탱크(10)와 하부 축열탱크(20)는 서로 독립적으로 구획되게 하여 상부 축열탱크(10)에 축열된 열은 온수(급탕) 사용라인(UL-1)의 온수공급 전용으로 사용토록 하고, 하부 축열탱크(20)는 냉,난방 사용라인(UL-2)의 냉방전용으로만 사용할 수 있도록 하며 만약 하부 축열탱크(20)의 유체가 설정된 온도보다 높을 경우에는 제어부에 의하여 전기에너지로 구동되는 히트펌프(HP)를 가동시켜 지중의 항온열(지상보다 상대적으로 낮은 열기)을 전달받은 유체의 냉기를 이용하도록 하여 히트펌프(HP) 구동에 필요한 입력에너지에 대비 히트펌프(HP)가 공급한 출력에너지를 높일 수 있도록 하여 전기에너지의 사용을 최소화시킬 수 있도록 함을 특징으로 하는 냉난방 가변형 축열탱크 패키지를 구비하여 태양열 및 지열을 이용하는 하이브리드 냉난방시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 축열탱크(10)의 벽체를 관통하여 외부로 노출되는 열매체 열교환 코일관(12)의 양단부 중 열매체의 흐름방향 기준 출구측에 해당하는 일단부에는 관을 매개로 열매체 보충탱크(16)와 연결되게 하고, 열매체 보충탱크(16)는 상기 열매체 순환라인(S.L)과 연결될 수 있도록 하여,
    열매체 순환라인(S.L) 내의 소실되는 열매체의 보충과 열매체의 적정 농도를 유지할 수 있도록 하고, 아울러 열매체 보충탱크(16)는 태양열집열기(2)의 매니폴트(2a)와 관을 매개로 열매체 회수라인(R.L)을 구축할 수 있도록 하여 하절기를 비롯하여 필요시 태양열집열기(8) 내의 매니폴드(8a) 내에 채워져 있는 열매체를 제거할 수 있도록 함을 특징으로 하는 냉난방 가변형 축열탱크 패키지를 구비하여 태양열 및 지열을 이용하는 하이브리드 냉난방시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    하부 축열탱크(20)에 연결되는 냉­난방 사용라인(UL-2)의 양 단부에는 삼방밸브(27)를 결합하여 냉,난방 사용라인(UL-2)의 냉방과 난방 중 사용자의 의도에 따라 유체의 흐름방향을 제어할 수 있도록 함을 특징으로 하는 냉난방 가변형 축열탱크 패키지를 구비하여 태양열 및 지열을 이용하는 하이브리드 냉난방시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상부 축열탱크(10)에는 전기히터(19)를 내장되게 하여 하절기 날씨의 흐림이나 우천 등 태양에너지가 미미할 시 가동하여 온수 사용라인(UL-1)이 원활할 수 있도록 하고, 필요시 냉,난방 사용라인(UL-2)의 난방사용도 원활하도록 함을 특징으로 하는 냉난방 가변형 축열탱크 패키지를 구비하여 태양열 및 지열을 이용하는 하이브리드 냉난방시스템.
  5. 삭제
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