KR102269496B1 - 수직밀폐형과 수평형이 혼합된 지열 히트펌프 시스템 - Google Patents

수직밀폐형과 수평형이 혼합된 지열 히트펌프 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열매체에 지중의 열을 효율적으로 전달하기 위한 지열 히트펌프 시스템에 관한 것이다. 상기 지열 히트펌프 시스템은, 지중에 설치되는 밀폐형 지중열교환기; 상기 밀폐형 지중열교환기의 상부에 설치되어 상기 밀폐형 지중열교환기와 연결되는 수평형 지중열교환기; 지중 열매체와의 열교환을 통해 사용자측으로 열을 공급하는 열교환기; 상기 밀폐형 지중열교환기와 상기 열교환기 사이에 연결되는 밀폐형 유입유로; 상기 밀폐형 지중열교환기를 통과하여 지열을 흡수한 열매체가 유동하는 밀폐형 유출유로; 상기 수평형 지중열교환기와 상기 열교환기 사이에 연결되는 회수유로; 지중 열매체의 순환을 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 수평형 지중열교환기는 상기 밀폐형 유출유로와 연결되어, 지중 열매체는 상기 밀폐형 지중열교환기를 통과한 후 상기 수평형 지중열교환기를 거쳐 상기 열교환기로 유입될 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 밀폐형 지중열교환기의 상부에 수평형 지중열교환기를 연결하여 지중의 열을 효과적으로 흡수할 수 있는 지열 히트펌프 시스템을 제공할 수 있다.

Description

수직밀폐형과 수평형이 혼합된 지열 히트펌프 시스템 {Geothermal heat pump system with mixed form of vertically closed type and horizontal type}
본 발명은 열매체에 지중의 열을 효율적으로 전달하기 위한 지열 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
최근 화석에너지에 의한 이산화탄소 배출량이 지구환경 문제로 크게 부각되면서 화석에너지의 사용을 줄이기 위한 다양한 방법들이 개발되고 있으며, 그 일환으로 지중에 열교환기를 설치하고, 이 지중 열교환기에 열매체를 순환시킴으로써 건물의 냉난방에 필요한 에너지를 지열로부터 공급받는 지열 히트펌프 시스템이 개발되어 사용되고 있다.
지중 온도는 사계절 변함없이 17 내지 18℃의 온도를 연중 유지하므로, 지중 열매체를 양수하고 히트펌프를 사용하여 열을 이용하면 온도차에 따른 열량 확보가 가능하다. 히트펌프에서 열교환되어 데워지거나 차가워진 지중 열매체 또는 열매체는 지하로 유입되어 다시 지중과 열교환 되므로, 이러한 사이클이 지속적으로 유지될 수 있다. 이러한 원리를 이용한 시설이 지열 히트 펌프시스템이다.
지열 히트펌프 시스템에서 땅속에 위치하는 지중열교환기는 매설 방법에 따라서 수직형과 수평형으로 구분된다. 수직형은 수직방향으로 지열공을 천공하여 지중교환기를 설치하는 방법이고, 수평형 시스템은 지중의 수평 방향으로 지중교환기를 매설하는 방법이다. 수직형 지중열교환기는 개방형과 밀폐형으로 구분된다.
수직형은 일반적으로 시공되는 시스템으로서 열부하나 냉방부하가 큰 건물에 이상적이지만 설치비용이 많이 소요되는 단점이 있다. 수평형은 상대적으로 부하가 작은 곳에서 쓸 수 있으며, 시공비용이 비교적 적게 소요되는 장점이 있는 반면 넓은 부지를 확보해야 하는 단점이 있다.
수직형 중에서 개방형은 지열공이 일반 지중 열매체 관정과 유사하나 수중모터펌프에 의해 양수된 지중 열매체를 지상에 설치된 히트펌프에서 열교환시킨 다음, 열교환된 지중 열매체를 다시 지열공 내부로 환수시켜 지중 열을 교환할 수 있도록 한 것이다.
개방형은 작은 수의 지열공으로도 높은 효과를 얻을 수 있으나, 지중 열매체를 열매체로 사용하므로 겨울철과 같은 갈수기에 지중 열매체가 고갈되면 원하는 열교환 효과를 얻을 수 없다는 문제가 있다.
수직형 중에서 밀폐형은 땅속으로 천공되는 지열공 내부에 열교환용 폴리에칠렌관을 U자형으로 설치하고 관 내부로 열매체를 순환시켜, 열매체와 지중의 열을 교환할 수 있도록 한 것이다.
밀폐형은 지중 열매체가 아닌 열매체를 U자형 관 내부로 순환시키므로 지중 열매체의 고갈에 관계없이 운전이 가능하나, 개방형보다 훨씬 많은 수의 지열공을 구성해야 원하는 효과를 얻을 수 있어서 넓은 지하 공간을 필요로 하는 단점이 있다.
수평형 지중열교환기는 토양을 지면에서 2m 이상의 깊이로 수평으로 길게 굴착한 후, 파이프를 설치하고 메우는 방식으로 설치된다. 수평형 지중열교환기는 굴삭기 정도의 장비가 투입되므로 매우 저렴하게 시공할 수 있지만, 넓은 부지가 필요하다는 단점이 있다.
수직형 중에서 밀폐형은 개방형에 비해 많은 수의 지열공을 구성해야 하므로 넓은 지하공간을 필요로 하지만, 지면 아래 밀폐형의 상부 공간은 다른 용도로 활용되지 못하고 있다.
지면 아래 밀폐형의 상부공간도 지중의 열을 흡수하고 있으므로, 이러한 공간을 지중열교환기로 활용하면 더욱 효율성 높은 지열 히트펌프 시스템을 제공할 수 있을 것이다.
대한민국 등록특허 제10-0659461호
따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 밀폐형 지중열교환기의 상부공간을 지중의 열을 흡수하기 위한 용도로 활용하여 효율성이 높은 지열 히트펌프 시스템을 제공하고자 함에 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 지열 히트펌프 시스템은, 지중에 설치되는 밀폐형 지중열교환기; 상기 밀폐형 지중열교환기의 상부에 설치되어 상기 밀폐형 지중열교환기와 연결되는 수평형 지중열교환기; 지중 열매체와의 열교환을 통해 사용자측으로 열을 공급하는 열교환기; 상기 밀폐형 지중열교환기와 상기 열교환기 사이에 연결되는 밀폐형 유입유로; 상기 밀폐형 지중열교환기를 통과하여 지열을 흡수한 열매체가 유동하는 밀폐형 유출유로; 상기 수평형 지중열교환기와 상기 열교환기 사이에 연결되는 회수유로; 지중 열매체의 순환을 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 수평형 지중열교환기는 상기 밀폐형 유출유로와 연결되어, 지중 열매체는 상기 밀폐형 지중열교환기를 통과한 후 상기 수평형 지중열교환기를 거쳐 상기 열교환기로 유입될 수 있다.
또한, 상기 밀폐형 유출유로와 상기 회수유로 사이에 연결되는 연결유로; 를 더 포함하고, 상기 밀폐형 지중열교환기를 통과한 지중 열매체는 상기 연결유로와 상기 회수유로를 통해 상기 열교환기로 유입될 수 있다.
또한, 상기 연결유로는 상기 밀폐형 유입유로와 연결되어, 지중 열매체는 상기 밀폐형 지중열교환기를 통하지 않고 상기 수평형 지중열교환기만을 통과하여 상기 열교환기로 유입될 수 있다.
또한, 상기 밀폐형 유출유로와 상기 회수유로 사이에 연결되는 연결유로; 상기 밀폐형 유입유로와 상기 연결유로의 연결지점에 설치되는 제1 삼방밸브; 상기 밀폐형 유출유로와 상기 연결유로의 연결지점에 설치되는 제2 삼방밸브; 상기 연결유로와 상기 회수유로의 연결지점에 설치되는 제3 삼방밸브; 를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 내지 제3 삼방밸브의 제어에 의해, 지중 열매체가 상기 밀폐형 지중열교환기와 상기 수평형 지중열교환기를 모두 통과하거나, 상기 밀폐형 지중열교환기와 상기 수평형 지중열교환기 중 어느 하나를 통과한 후 상기 열교환기로 유입되도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 밀폐형 지중열교환기의 상부에 수평형 지중열교환기를 연결하여 지중의 열을 효과적으로 흡수할 수 있는 지열 히트펌프 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 지열 히트펌프 시스템의 일부를 확대하여 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2에서 수직형과 수평형을 통해 열매체가 순환하는 상태를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 2에서 수직형을 통해 열매체가 순환하는 상태를 도시하는 도면이다.
도 5는 도 2에서 수평형을 통해 열매체가 순환하는 상태를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6에서 수직형을 통과한 열매체가 열매체 저장탱크에 저장되는 상태를 도시하는 도면이다.
도 8은 도 7에서 열매체 저장탱크에 저장된 열매체가 수평형을 통해 순환하는 상태를 도시하는 도면이다.
도 9는 도 7에서 열매체 저장탱크에 저장된 열매체가 열교환기를 통해 순환하는 상태를 도시하는 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템의 구성을 도시하는 도면이다. 도 2는 도 1의 지열 히트펌프 시스템의 일부를 확대하여 도시하는 도면이다. 도 3은 도 2에서 수직형과 수평형을 통해 열매체가 순환하는 상태를 도시하는 도면이다. 도 4는 도 2에서 수직형을 통해 열매체가 순환하는 상태를 도시하는 도면이다. 도 5는 도 2에서 수평형을 통해 열매체가 순환하는 상태를 도시하는 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 개방형 지열 히트펌프 시스템은 수직밀폐형(또는 밀폐형) 지중열교환기(110), 수평형 지중열교환기(120), 열교환기(140), 히트펌프(160), 제어부(190) 등을 포함한다.
밀폐형 지중열교환기(110)는 천공된 지열공으로 U자형의 관을 매설하고, 관 내부로 지중 열매체를 순환시켜 지중의 열을 흡수하기 위한 것이다. 밀폐형 지중열교환기(110)는 지중으로 100~200mm 정도로 천공될 수 있다.
수평형 지중열교환기(120)는 밀폐형 지중열교환기(110)의 상부에 설치되어 밀폐형 지중열교환기(110)와 연결된다. 수평형 지중열교환기(120)는 지중으로 2~5m 사이에 위치될 수 있고, 밀폐형 지중열교환기(110)가 설치된 전체 면적에 걸쳐 나선형 파이프 형태로 되어 수평으로 연장된다. 밀폐형 지중열교환기(110)와 수평형 지중열교환기(120) 사이에는 소정 높이로 모래가 적층된다.
열교환기(140)는 지중 열매체와의 열교환을 통해 사용자측으로 열을 공급한다. 열교환기(140)는 밀폐형 지중열교환기(110)[수평형 지중열교환기(120)]와 히트펌프(160) 사이에 위치하고, 지중 열매체와 1차측(열원측) 열매체 사이의 열교환이 이루어진다. 밀폐형 지중열교환기(110) 또는 수평형 지중열교환기(120)에서 지중의 열을 흡수한 지중 열매체는 열교환기(140)로 공급되어 1차측 열매체에 열을 전달하고, 지중 열매체의 열을 흡수한 1차측 열매체는 히트펌프(160)로 열을 전달한다.
밀폐형 유입유로(111)는 밀폐형 지중열교환기(110)와 열교환기(140) 사이에 연결되어 밀폐형 지중열교환기(110)의 U자형 관(110a)으로 지중 열매체를 공급한다.
밀폐형 유출유로(112)는 밀폐형 지중열교환기(110)와 수평형 지중열교환기(120) 사이에 연결되어, U자형 관(110a)을 통해 지중의 열을 흡수한 지중 열매체가 유출된다.
회수유로(121)는 수평형 지중열교환기(120)와 열교환기(140) 사이에 위치하여 수평형 지중열교환기(120)[또는 밀폐형 지중열교환기(110)]를 통과한 지중 열매체가 열교환기(140)로 유입되는 유로이다.
연결유로(113)는 밀폐형 유출유로(112)와 회수유로(121) 또는 밀폐형 유출유로(112)와 밀폐형 유입유로(111) 사이에 연결된다.
제1 삼방밸브(115)는 밀폐형 유입유로(111)와 연결유로(113)의 연결지점에 설치된다. 제2 삼방밸브(116)는 밀폐형 유출유로(112)와 연결유로(113)의 연결지점에 설치된다. 제3 삼방밸브(125)는 연결유로(113)와 회수유로(121)의 연결지점에 설치된다.
히트펌프(160)는 1차측(열원측) 열매체와 2차측(사용자측) 열매체 사이의 열교환을 통해 사용자측으로 열(온열 또는 냉열)을 공급한다. 사용자측의 2차측 열매체는 2차측 유입유로(161)를 통해 히트펌프(160)로 유입되어 열을 얻은 후, 2차측 유출유로(162)를 통해 사용자측에 열을 전달한다. 2차측 열매체는 공기 또는 물이 될 수 있다.
1차측 유입유로(151)는 열교환기(140)와 히트펌프(160) 사이에 연결되어 히트펌프(160)로 1차측 열매체를 공급한다. 1차측 유입유로(151)에는 팽창탱크(145)가 설치될 수 있다.
1차측 유출유로(152)는 열교환기(140)와 히트펌프(160) 사이에 연결되어 히트펌프(160)에서 열교환된 1차측 열매체를 유출한다. 필요에 따라 열교환기(140)와 히트펌프(160) 중 하나만 설치될 수 있다.
제어부(190)는 각종 밸브, 유로 또는 펌프(146) 등의 제어를 통해 지중 열매체, 1차측 열매체 및 2차측 열매체의 순환을 제어한다.
상술한 본 발명의 지열 히트펌프 시스템에서는 밀폐형 지중열교환기(110)의 상부에 수평형 지중열교환기(120)를 연결하고, 필요한 냉열 또는 온열의 양에 따라 밀폐형 지중열교환기(110)와 수평형 지중열교환기(120)를 선택적으로 가동하는 것이 가능하게 된다. 그에 따라, 계절 또는 외기 온도에 따라 효율적으로 지열 히트펌프 시스템을 운영하여 에너지 비용을 절감할 수 있다.
도 3을 참조하면, 지중 열매체가 밀폐형 지중열교환기(110)와 수평형 지중열교환기(120)를 거쳐 열교환기(140)로 유입되고 있다. 그에 따라, 지중 열매체는 밀폐형 유입유로(111), 밀폐형 지중열교환기(110), 밀폐형 유출유로(112), 수평형 지중열교환기(120), 회수유로(121) 및 열교환기(140) 사이를 순환하게 된다.
이 경우, 지중 열매체는 밀폐형 지중열교환기(110)에서 지중을 열을 흡수한 후, 수평형 지중열교환기(120)를 지나면서 추가로 열을 흡수할 수 있어 가장 많은 양의 열을 흡수할 수 있게 된다.
도 4를 참조하면, 지중 열매체가 밀폐형 지중열교환기(110)를 거쳐 열교환기(140)로 유입되고 있다. 그에 따라, 지중 열매체는 밀폐형 유입유로(111), 밀폐형 지중열교환기(110), 밀폐형 유출유로(112), 연결유로(113), 회수유로(121) 및 열교환기(140) 사이를 순환하게 된다.
이 경우, 지중 열매체는 수평형 지중열교환기(120)를 지나지 않고 밀폐형 지중열교환기(110)에서만 지중을 열을 흡수한다.
도 5를 참조하면, 지중 열매체가 수평형 지중열교환기(120)를 거쳐 열교환기(140)로 유입되고 있다. 그에 따라, 지중 열매체는 밀폐형 유입유로(111), 연결유로(113), 수평형 지중열교환기(120), 회수유로(121) 및 열교환기(140) 사이를 순환하게 된다.
이 경우, 지중 열매체는 밀폐형 지중열교환기(110)를 지나지 않고 수평형 지중열교환기(120)에서만 지중을 열을 흡수한다. 수평형 지중열교환기(120)는 설치 비용이 적게 들지만 얻을 수 있는 지중의 열도 상대적으로 적으므로, 본 실시예는 초여름이나 초겨울과 같이 냉열 또는 온열을 많이 필요로 하지 않을 때 적합하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 지열 히트펌프 시스템에서는 필요한 냉열 또는 온열의 양에 따라 밀폐형 지중열교환기(110)와 수평형 지중열교환기(120)를 함께 가동하거나 선택적으로 가동하는 것이 가능하여, 계절 또는 외기 온도에 따라 효율적으로 지열 히트펌프 시스템을 운영할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템에 대해 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템의 구성을 도시하는 도면이다. 도 7은 도 6에서 수직형을 통과한 열매체가 열매체 저장탱크에 저장되는 상태를 도시하는 도면이다. 도 8은 도 7에서 열매체 저장탱크에 저장된 열매체가 수평형을 통해 순환하는 상태를 도시하는 도면이다. 도 9는 도 7에서 열매체 저장탱크에 저장된 열매체가 열교환기를 통해 순환하는 상태를 도시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 개방형 지열 히트펌프 시스템은 밀폐형 지중열교환기(110), 수평형 지중열교환기(120), 열교환기(140), 열매체 저장탱크(170), 제어부(190) 등을 포함한다.
밀폐형 지중열교환기(110) 및 수평형 지중열교환기(120)는 도 1에 도시된 밀폐형 지중열교환기(110) 및 수평형 지중열교환기(120)와 동일한 구성을 가지므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 본 실시예에서 지중 열매체가 밀폐형 지중열교환기(110) 또는 수평형 지중열교환기(120)를 통해 순환하는 경로는 도 3 내지 도 5에 도시된 것과 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
열교환기(140)는 지중 열매체와의 열교환을 통해 사용자측으로 열을 공급한다.
밀폐형 유입유로(111)는 밀폐형 지중열교환기(110)와 열교환기(140) 사이에 연결되어 밀폐형 지중열교환기(110)의 U자형 관(110a)으로 지중 열매체를 공급한다.
밀폐형 유출유로(112)는 밀폐형 지중열교환기(110)와 수평형 지중열교환기(120) 사이에 연결되어, U자형 관(110a)을 통해 지중의 열을 흡수한 지중 열매체가 유출된다.
회수유로(121)는 수평형 지중열교환기(120)와 열교환기(140) 사이에 위치하여 수평형 지중열교환기(120)[또는 밀폐형 지중열교환기(110)]를 통과한 지중 열매체가 열교환기(140)로 유입되는 유로이다.
연결유로(113')는 밀폐형 유출유로(112)와 회수유로(121) 사이에 연결된다.
탱크 유입유로(114)는 밀폐형 유입유로(111)와 열매체 저장탱크(170) 사이에 연결된다.
제1 삼방밸브(115)는 밀폐형 유입유로(111)와 탱크 유입유로(114)의 연결지점에 설치된다. 사방밸브(117)는 밀폐형 유출유로(112)와 연결유로(113)의 연결지점에 설치된다. 제2 삼방밸브(126)는 연결유로(113)와 회수유로(121)의 연결지점에 설치된다.
제어부(190)는 각종 밸브, 유로 또는 펌프 등의 제어를 통해 지중 열매체의 순환을 제어한다.
열매체 저장탱크(170)는 지중에 위치되고, 밀폐형 지중열교환기(110)를 통과한 지중 열매체를 저장한다. 열매체 저장탱크(170)는 지중 열매체가 유입 및 유출 가능하게 구성된다. 열매체 저장탱크(170)는 지중에 위치되어 외기의 영향을 받지 않으므로, 지중 열매체를 일정한 온도로 유지할 수 있다.
도 7을 참조하면, 지중 열매체가 밀폐형 지중열교환기(110)를 거쳐 열매체 저장탱크(170)로 저장된다. 지중 열매체는 밀폐형 유입유로(111), 밀폐형 지중열교환기(110), 밀폐형 유출유로(112), 사방밸브(117)를 거쳐 열매체 저장탱크(170)로 유입된다. 열매체 저장탱크(170)에 저장된 지중 열매체는 지중의 열을 흡수한 상태로 외기의 영향을 받지 않으면서 저장될 수 있다.
도 8을 참조하면, 열매체 저장탱크(170)에 저장된 지중 열매체는 수평형 지중열교환기(120)를 거치면서 지중의 열을 더 흡수한 후 열교환기(140)로 유입될 수 있다. 이 경우, 지중 열매체는 열매체 저장탱크(170), 수평형 지중열교환기(120), 회수유로(121), 열교환기(140), 밀폐형 유입유로(111), 탱크 유입유로(114), 열매체 저장탱크(170)를 통해 순환된다.
본 실시예는 밀폐형 지중열교환기(110)를 거쳐 지중의 열을 흡수한 지중 열매체를 임시로 열매체 저장탱크(170)에 저장하고, 저장된 지중 열매체를 수평형 지중열교환기(120)를 통해 순환시켜 추가로 지열을 흡수하기 위해 사용될 수 있다. 본 실시예는 밀폐형 지중열교환기(110)를 통해 지중 열매체가 순환되지 않으므로 에너지 비용이 적게 드는 장점이 있고, 수평형 지중열교환기(120)를 통해 추가로 지중의 열을 흡수하므로, 여름철의 야간과 같이 필요한 열량에 따라 적절히 활용될 수 있다.
도 9를 참조하면, 열매체 저장탱크(170)에 저장된 지중 열매체는 연결유로(113'), 회수유로(121), 열교환기(140), 밀폐형 유입유로(111), 탱크 유입유로(114), 열매체 저장탱크(170)를 통해 순환된다.
본 실시예는 밀폐형 지중열교환기(110)를 거쳐 지중의 열을 흡수한 지중 열매체를 임시로 열매체 저장탱크(170)에 저장하고, 저장된 지중 열매체를 열교환기(120)를 통해 순환시켜 사용자 측으로 지열을 전달하기 위해 사용될 수 있다.
본 실시예는 밀폐형 지중열교환기(110)에서 지중의 열을 흡수한 지중 열매체를 추가의 지열 흡수 없이 열교환기(140)를 통해서만 순환시키므로, 지중 열매체를 밀폐형 지중열교환기(110)와 수평형 지중열교환기(120)를 통해 순환시키기 위한 에너지 비용이 들지 않는 장점이 있다. 본 실시예는 밀폐형 지중열교환기(110)에서 지중의 열을 흡수한 지중 열매체의 열량만을 이용하므로 여름철의 야간과 같이 단시간 가동할 목적으로 적절히 활용될 수 있다.
본 실시예에 따른 지열 히트펌프 시스템에서는 밀폐형 지중열교환기(110)를 통과한 지중 열매체를 임시로 열매체 저장탱크(170)에 저장한 후 이를 적절히 활용하므로, 다양한 계절과 시간에서 필요한 열량의 양에 따라 선택적으로 적용될 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
110 : 밀폐형 지중열교환기
110a : U자형의 관
111 : 밀폐형 유입유로
112 : 밀폐형 유출유로
113 : 연결유로
115 : 제1 삼방밸브
116 : 제2 삼방밸브
117 : 사방밸브
120 : 수평형 지중열교환기
121 : 회수유로
125 : 제3 삼방밸브
126 : 제2 삼방밸브
140 : 열교환기
151 : 1차측 유입유로
152 : 1차측 유출유로
160 : 히트펌프
161 : 2차측 유입유로
162 : 2차측 유출유로
190 : 제어부

Claims (4)

  1. 지열 히트펌프 시스템에 있어서,
    지중에 설치되는 밀폐형 지중열교환기;
    상기 밀폐형 지중열교환기의 상부에 설치되어 상기 밀폐형 지중열교환기와 연결되는 수평형 지중열교환기;
    지중 열매체와의 열교환을 통해 사용자측으로 열을 공급하는 열교환기;
    상기 밀폐형 지중열교환기와 상기 열교환기 사이에 연결되는 밀폐형 유입유로;
    상기 밀폐형 지중열교환기를 통과하여 지열을 흡수한 열매체가 유동하는 밀폐형 유출유로;
    상기 수평형 지중열교환기와 상기 열교환기 사이에 연결되는 회수유로;
    상기 밀폐형 유출유로와 상기 회수유로 사이에 연결되는 연결유로;
    상기 밀폐형 유입유로와 상기 연결유로의 연결지점에 설치되는 제1 삼방밸브(115);
    상기 밀폐형 유출유로와 상기 연결유로의 연결지점에 설치되는 사방밸브(117);
    상기 연결유로와 상기 회수유로의 연결지점에 설치되는 제2 삼방밸브(126);
    지중에 위치되고 상기 밀폐형 지중열교환기와 상기 사방밸브(117)를 통과한 지중 열매체를 저장하는 열매체 저장탱크(170);
    지중 열매체의 순환을 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 수평형 지중열교환기는 상기 밀폐형 유출유로와 연결되어, 지중 열매체는 상기 밀폐형 지중열교환기를 통과한 후 상기 수평형 지중열교환기를 거쳐 상기 열교환기로 유입될 수 있고,
    상기 연결유로는 상기 밀폐형 유입유로와 연결되어, 지중 열매체는 상기 밀폐형 지중열교환기를 통하지 않고 상기 수평형 지중열교환기만을 통과하여 상기 열교환기로 유입될 수 있고,
    상기 제어부는 상기 제1 삼방밸브(115), 상기 사방밸브(117), 상기 제2 삼방밸브(126)의 제어에 의해, 지중 열매체가 상기 밀폐형 지중열교환기와 상기 수평형 지중열교환기를 모두 통과하거나, 상기 밀폐형 지중열교환기와 상기 수평형 지중열교환기 중 어느 하나를 통과한 후 상기 열교환기로 유입되거나, 상기 열매체 저장탱크(170)를 통과한 후 상기 열교환기로 유입되거나, 상기 열매체 저장탱크(170)에 저장된 지중 열매체가 상기 수평형 지중열교환기를 통과한 후 상기 열교환기로 유입되도록 제어할 수 있는 지열 히트펌프 시스템.
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