KR102352496B1 - Dual heat source heat pump with selectable heat source and load and its operation method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치 및 이의 운전방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부하가 발생하거나 발생하지 않는 장기간에 걸쳐 열원과 부하선택을 통하여 히트펌프장치의 냉난방 효율을 향상시키기 위한 다중 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치 및 이의 운전방법에 관한 것이다. 본 발명의 구성은 냉난방 부하에 열공급을 위한 부하열교환유닛; 상기 부하열교환유닛과 간접 연결되되, 히트펌프로 이루어져 히트펌프냉매가 통과하는 공기열원열교환유닛과; 상기 지중에 삽입되어 마련되며, 지중과 열교환냉매 사이에 열교환이 이루어지도록 마련된 지중열교환유닛; 상기 공기열원열교환유닛과 상기 지중열교환유닛 사이에 마련되며, 상기 히트펌프냉매와 상기 열교환냉매를 열교환시키도록 마련된 지열원열교환유닛; 상기 부하열교환유닛과 연결되어 상기 공기열원열교환유닛에 냉매를 공급하도록 마련된 제1 냉매배관; 및 상기 지열원열교환유닛과 연결되어 상기 부하열교환유닛에 냉매를 공급하도록 마련된 제2 냉매배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 열원과 부하의 선택이 가능한 이중열원 히트펌프를 제공한다.The present invention relates to a heat pump device capable of selecting multiple heat sources and loads, and a method for operating the same, and more particularly, to improve the heating and cooling efficiency of a heat pump device through heat source and load selection over a long period of time when a load is not generated or generated. It relates to a heat pump device capable of selecting multiple heat sources and loads for the purpose and an operating method thereof. The configuration of the present invention includes a load heat exchange unit for supplying heat to a heating/cooling load; an air heat source heat exchange unit that is indirectly connected to the load heat exchange unit and includes a heat pump and through which the heat pump refrigerant passes; an underground heat exchange unit which is inserted into the underground and provided to exchange heat between the underground and the heat exchange refrigerant; a geothermal heat exchange unit provided between the air heat source heat exchange unit and the underground heat exchange unit, and provided to exchange heat between the heat pump refrigerant and the heat exchange refrigerant; a first refrigerant pipe connected to the load heat exchange unit and provided to supply a refrigerant to the air heat source heat exchange unit; and a second refrigerant pipe connected to the geothermal source heat exchange unit to supply a refrigerant to the load heat exchange unit.
Description
본 발명은 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치 및 이의 운전방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉난방 효율을 향상시키기 위한 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치 및 이의 운전방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump device capable of selecting a heat source and load using a multiple heat source heat pump, and a method for operating the same, and more particularly, a heat pump capable of selecting a heat source and load using a multiple heat source heat pump for improving heating and cooling efficiency It relates to an apparatus and a method of operating the same.
일반적으로, 석유, 천연가스와 같은 화석 연료 또는 핵연료를 에너지원으로 사용하는데, 이러한 에너지 원은 환경오염의 원인이 될 뿐만 아니라, 매장량에 한계가 있다.In general, fossil fuels or nuclear fuels such as petroleum and natural gas are used as energy sources, but these energy sources not only cause environmental pollution, but also have limited reserves.
이에, 최근에는 대체 에너지로써, 풍력, 태양열, 지열 등의 자연에너지를 활용한 냉난방장치가 사용되고 있다.Accordingly, recently, as an alternative energy, a heating/cooling device utilizing natural energy such as wind power, solar heat, or geothermal heat has been used.
이 중 지열에너지는 지하 깊은 곳의 고온의 지열을 이용하여 발전 등에 활용되기도 하고, 10도 내지 20도 정도의 지열을 이용하여 냉난방 시스템에 적용될 수도 있다.Among them, geothermal energy may be used for power generation by using high-temperature geothermal heat deep underground, or may be applied to heating and cooling systems using geothermal heat at about 10 to 20 degrees Celsius.
이처럼 지열을 이용한 냉난방 기술은 기존 냉난방장치에 비해 최대 40% 이상의 에너지를 절감할 수 있다.In this way, geothermal heating and cooling technology can save up to 40% or more of energy compared to conventional heating and cooling systems.
그러나, 종래의 지열원 히트펌프는 냉방부하와 난방부하 간의 균형이 맞지 않을 경우 지열원으로 활용되는 지중의 온도가 지속적이고 장기적으로 상승하거나 하강하여 성능의 저하가 초래될 수 있는 문제점을 가지고 있었다.However, the conventional geothermal heat pump has a problem in that, when the balance between the cooling load and the heating load is not met, the temperature of the ground used as a geothermal heat source continuously and long-term rises or falls, which may cause deterioration in performance.
또한 건물에 적용되는 태양광 등 재생전력 생산시스템의 경우 건물의 전력부하와 일치하지 않는 시간대가 많이 나타날 수 있으며, 특히 학교건물과 같이 주말이나 방학 등 장기간에 걸쳐 전력부하가 발생하지 않고 또한 냉난방부하가 나타나지 않는 기간에는 재생전력 생산시스템으로부터 생산한 전기는 건물에 사용하지 못하고 전력계통으로 흘려 보내지게 되어 건물에서 자체적으로 생산한 전력의 효율적 이용이 매우 중요한 실정이다. In addition, in the case of a renewable power generation system such as solar power applied to a building, there may be many times that do not match the power load of the building. During the period during which the electricity is not displayed, the electricity produced by the renewable electricity generation system cannot be used in the building but is sent to the electric power system, so the efficient use of the electricity produced by the building itself is very important.
또한, 종래의 기술은 별도의 공기 열원 히트펌프에 의해 지중열원을 가열하거나 냉각하는 방식으로 수배관 길이가 증가하여 비용 상승 및 냉난방 효율 저하의 원인이 되기도 했다. 이로 인해, 종래에는, 시스템 장치의 부피가 증가하고, 제조 비용이 증가하였다.In addition, the conventional technology is a method of heating or cooling a geothermal heat source by a separate air heat source heat pump, and the length of the water pipe increases, which causes cost increase and lowering of cooling and heating efficiency. For this reason, conventionally, the volume of the system device increases, and the manufacturing cost increases.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 냉난방 효율을 향상시키기 위한 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치 및 이의 운전방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention to solve the above problems is to provide a heat pump device capable of selecting a heat source and a load using a multi-heat source heat pump for improving heating and cooling efficiency, and an operating method thereof.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 냉난방 부하를 발생시키는 부하열교환유닛; 상기 부하열교환유닛과 간접 연결되되, 히트펌프로 이루어져 히트펌프냉매가 통과하는 공기열원열교환유닛과; 상기 지중에 삽입되어 마련되며, 지중과 열교환냉매 사이에 열교환이 이루어지도록 마련된 지중열교환유닛; 상기 공기열원열교환유닛과 상기 지중열교환유닛 사이에 마련되며, 상기 히트펌프냉매와 상기 열교환냉매를 열교환시키도록 마련된 지열원열교환유닛; 상기 부하열교환유닛과 연결되어 상기 지열원열교환유닛에 냉매를 공급하도록 마련된 제1 냉매배관; 및 상기 지열원열교환유닛과 연결되어 상기 부하열교환유닛에 냉매를 공급하도록 마련된 제2 냉매배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 열원과 부하의 선택이 가능한 이중열원 히트펌프를 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a load heat exchange unit for generating a heating and cooling load; an air heat source heat exchange unit that is indirectly connected to the load heat exchange unit and includes a heat pump and through which the heat pump refrigerant passes; an underground heat exchange unit which is inserted into the underground and provided to exchange heat between the underground and the heat exchange refrigerant; a geothermal heat exchange unit provided between the air heat source heat exchange unit and the underground heat exchange unit, and provided to exchange heat between the heat pump refrigerant and the heat exchange refrigerant; a first refrigerant pipe connected to the load heat exchange unit and provided to supply a refrigerant to the geothermal source heat exchange unit; and a second refrigerant pipe connected to the geothermal source heat exchange unit to supply a refrigerant to the load heat exchange unit.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이중열원 히트펌프 장치는, 봄철 또는 냉난방부하가 작고 잉여 재생전력이 발생하는 기간(이하 봄철로 기재)에는 잉여전력을 사용하여 히트펌프가 냉방모드로 작동되어 히트펌프 장치 내의 지열원열교환유닛을 통과하는 상기 열교환냉매를 냉각시키고, 가을철 또는 냉난방부하가 작고 잉여 재생전력이 발생하는 기간(이하 가을철로 기재)에는 잉여전력을 사용하여 히트펌프가 난방모드로 작동되어 히트펌프 장치 냉의 지열원열교환유닛을 통과하는 상기 열교환냉매를 승온시키도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the dual heat source heat pump device, the heat pump is operated in the cooling mode by using the surplus power in the spring or during the period when the heating and cooling load is small and surplus regenerative power is generated (hereinafter referred to as spring) Cools the heat exchange refrigerant passing through the geothermal source heat exchange unit in the pump device, and the heat pump is operated in heating mode using the surplus power in the fall season or during the period when the heating and cooling load is small and surplus regenerative power is generated (hereinafter referred to as the fall season). It may be characterized in that it is provided to raise the temperature of the heat exchange refrigerant passing through the geothermal source heat exchange unit of the heat pump device cooling.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 지중열교환유닛은, 상기 지열원열교환유닛에서 상기 히트펌프냉매와 열교환된 상기 열교환냉매를 이용하여 봄철에는 지중을 냉각시켜 축냉하고, 가을철에는 지중의 온도를 상승시켜 축열하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the underground heat exchange unit uses the heat exchange refrigerant heat-exchanged with the heat pump refrigerant in the geothermal heat source heat exchange unit to cool and store the underground in spring, and increase the temperature of the underground in autumn to It may be characterized in that it is provided to store heat.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 지중열교환유닛은, 여름철에는 상기 지열원열교환유닛에 냉각된 열교환냉매를 제공하고, 겨울철에는 상기 지열원열교환유닛에 가열된 열교환냉매를 제공하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the geothermal heat exchange unit is provided to provide a cooled heat exchange refrigerant to the geothermal heat exchange unit in summer, and to provide a heated heat exchange refrigerant to the geothermal heat exchange unit in winter. can
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 지중열교환유닛은, 여름철 및 겨울철에 상기 지열원열교환기에 열교환냉매에 열에너지를 제공하도록 마련된 열원부; 및 상기 열원부의 일측에 마련되며, 봄철 및 가을철에 열교환냉매로부터 열에너지를 제공받아 저장하도록 마련된 축열부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the geothermal heat exchange unit includes: a heat source unit provided to provide heat energy to the heat exchange refrigerant to the geothermal source heat exchanger in summer and winter; and a heat storage unit provided on one side of the heat source unit and provided to receive and store thermal energy from a heat exchange refrigerant in spring and autumn.
본 발명의 실시예에 있어서, 지중수가 있을 때, 상기 축열부는 지중수가 통과하지 않도록 상기 지중수보다 깊이가 얕게 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when there is underground water, the heat storage unit may be characterized in that the depth is formed shallower than the underground water so that the underground water does not pass.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 열원부 및 상기 축열부의 열교환냉매의 배관 입출구는 하나의 루프로 연결되어 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the pipe inlet and outlet of the heat exchange refrigerant of the heat source unit and the heat storage unit may be connected in a single loop.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 열원과 부하의 선택이 가능한 이중열원 히트펌프의 운전 방법에 있어서, a) 상기 공기열원열교환유닛이 상기 히트펌프냉매에 열에너지를 전달받거나 전달하는 단계; b) 열에너지를 전달하거나 전달받은 상기 히트펌프냉매가 히트펌프의 냉방 또는 난방모드 동작모드에 따라 히트펌프를 구성하는 팽창밸브 또는 압축기를 거쳐 상기 지열원열교환유닛으로 이송되어 상기 열교환냉매에 열에너지를 전달하는 단계; c) 열에너지를 전달하거나 전달받은 상기 열교환냉매가 상기 지중열교환유닛과 열적으로 작용하는 지중축열매체에 열에너지를 축적하는 단계; d) 계절이 바뀌면, 상기 공기열원열교환유닛으로 히트펌프냉매의 유동이 중단되고 상기 지중열교환유닛이 축적된 열에너지를 지열원열교환유닛으로 열에너지를 전달하고 히트펌프 냉방 또는 난방모드에 따라 히트펌프를 구성하는 팽창밸브 또는 압축기를 거쳐 상기 부하열교환유닛에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열원과 부하의 선택이 가능한 이중열원 히트펌프의 운전 방법을 제공한다.In the configuration of the present invention for achieving the above object, in the operating method of a dual heat source heat pump in which a heat source and a load can be selected, a) the air heat source heat exchange unit receives or transmits heat energy to the heat pump refrigerant step; b) The heat pump refrigerant to which or received heat energy is transferred to the geothermal source heat exchange unit through the expansion valve or compressor constituting the heat pump according to the cooling or heating mode operation mode of the heat pump, and heat energy is transferred to the heat exchange refrigerant to do; c) accumulating thermal energy in an underground heat storage medium to which the heat exchange refrigerant is transferred or thermally acts with the underground heat exchange unit; d) When the season changes, the flow of heat pump refrigerant to the air heat source heat exchange unit is stopped, the heat energy accumulated in the underground heat exchange unit is transferred to the geothermal heat exchange unit, and the heat pump is configured according to the heat pump cooling or heating mode It provides a method of operating a dual heat source heat pump capable of selecting a heat source and load, characterized in that it comprises the step of providing to the load heat exchange unit through an expansion valve or a compressor.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 a) 와 b) 단계에서, 상기 공기열원열교환유닛은, 봄철에는 상기 히트펌프냉매가 지열원열교환유닛을 통과하면서 열교환냉매가 냉각되고 가을철에는 상기 히트펌프냉매가 지열원열교환유닛을 통과하면서 열교환냉매가 승온되도록 봄철에는 상기 히트펌프냉매로부터 열에너지를 공급받고 가을철에는 히트펌프냉매로 열에너지를 공급하도록 히트펌프의 열원으로서 동작될 수 있도록 냉매배관 구성이 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in steps a) and b), in the air heat source heat exchange unit, in spring, the heat pump refrigerant passes through the geothermal heat exchange unit, and the heat exchange refrigerant is cooled, and in autumn, the heat pump refrigerant is The refrigerant piping is configured so that it can be operated as a heat source of the heat pump so that the heat exchange refrigerant is heated while passing through the geothermal source heat exchange unit so that the heat energy is supplied from the heat pump refrigerant in the spring and heat energy is supplied to the heat pump refrigerant in the fall. can do.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계에서, 상기 지중열교환유닛은, 봄철에는 상기 히트펌프냉매와 열교환이 이루어진 상기 열교환냉매와 지중을 열교환하여 지중에 축냉하도록 마련되고, 가을철에는 상기 히트펌프냉매와 열교환이 이루어진 상기 열교환냉매와 지중을 열교환하여 지중에 축열하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in step c), the underground heat exchange unit is provided to heat-exchange the heat exchange refrigerant and the underground having heat exchange with the heat pump refrigerant in spring to store cooling in the ground, and in autumn, the heat pump It may be characterized in that it is provided to heat-exchange the heat exchange refrigerant and the underground, which has been heat-exchanged with the refrigerant, to store heat in the underground.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d) 단계에서, 여름철에는 상기 지중열교환유닛 주변 지중축열매체에 축냉된 열에너지를 지열원열교환유닛을 통하여 이중열원 히트펌프 장치의 열원으로 사용하도록 하여 상기 부하열교환유닛에 냉방부하를 위한 냉열을 제공하도록 마련되고, 겨울철에는 상기 지중열교환유닛 주변 지중축열매체에 축열된 열에너지를 지열원열교환유닛을 통하여 이중열원 히트펌프 장치의 열원으로 사용하도록 하여 상기 부하열교환유닛에 난방부하를 위한 열을 제공하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in step d), in summer, the heat energy stored in the underground heat storage medium around the underground heat exchange unit is used as a heat source of the dual heat source heat pump device through the geothermal source heat exchange unit, so that the load heat exchange unit It is provided to provide cooling heat for a cooling load to the underground heat exchange unit, and in winter, the heat energy stored in the underground heat storage medium around the underground heat exchange unit is used as a heat source of the dual heat source heat pump device through the geothermal source heat exchange unit to heat the load heat exchange unit. It may be characterized in that it is provided to provide heat for the load.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 선행기술에 비하여 수배관 길이를 절감할 수 있다.The effect of the present invention according to the configuration as described above, it is possible to reduce the length of the water pipe compared to the prior art.
또한, 본 발명에서는 별도의 추가 공기열원 히트펌프를 설치할 필요가 없다.In addition, in the present invention, there is no need to install a separate additional air heat source heat pump.
또한, 본 발명에 따르면, 공기열원과 지열원을 동시에 이용 가능하도록 하는 이중열원 히트펌프를 적용하고 있으며 열원의 온도조건에 따라 열원을 적절히 선택하여 효율 개선을 이룰 수 있다.In addition, according to the present invention, a dual heat source heat pump that enables simultaneous use of an air heat source and a geothermal heat source is applied, and efficiency improvement can be achieved by appropriately selecting the heat source according to the temperature condition of the heat source.
또한, 잉여의 재생전기를 이용하여 공기열원모드로 히트펌프를 동작시켜 지중을 가열하거나 냉각하여 지중열원의 온도를 회복하는데 활용할 수 있으며 이로 인하여 지열원모드로 히트펌프가 동작하는 경우에 효율을 더 향상시켜 운전시킬 수 있다.In addition, it can be used to recover the temperature of the underground heat source by heating or cooling the ground by operating the heat pump in the air heat source mode using the surplus renewable electricity, thereby increasing the efficiency when the heat pump operates in the geothermal mode It can be improved and driven.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열원과 부하의 선택이 가능한 이중열원 히트펌프의 봄철 및 가을철의 히트펌프냉매와 열교환냉매의 흐름을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열원과 부하의 선택이 가능한 이중열원 히트펌프의 여름철 및 겨울철의 히트펌프냉매와 열교환냉매의 흐름을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열원과 부하의 선택이 가능한 이중열원 히트펌프에 있어서 지중열교환기의 선택적 운전이 가능한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지중열교환기와 지열원열교환기 사이의 배관을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 열원 히트펌프를 이용한 지중 부하 운전 방법의 순서도이다.1 is a block diagram showing the flow of heat pump refrigerant and heat exchange refrigerant in spring and autumn of a dual heat source heat pump capable of selecting a heat source and load according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the flow of heat pump refrigerant and heat exchange refrigerant in summer and winter of a dual heat source heat pump in which a heat source and a load can be selected according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram in which the optional operation of the underground heat exchanger is possible in the dual heat source heat pump in which a heat source and a load can be selected according to another embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing a pipe between the geothermal heat exchanger and the geothermal heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of an underground load operation method using a multi-heat source heat pump according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is used only to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열원과 부하의 선택이 가능한 이중열원 히트펌프의 봄철 및 가을철의 히트펌프냉매와 열교환냉매의 흐름을 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열원과 부하의 선택이 가능한 이중열원 히트펌프의 여름철 및 겨울철의 히트펌프냉매와 열교환냉매의 흐름을 나타낸 구성도이다. 1 is a block diagram showing the flow of heat pump refrigerant and heat exchange refrigerant in spring and autumn of a dual heat source heat pump capable of selecting a heat source and load according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an embodiment of the present invention. A diagram showing the flow of heat pump refrigerant and heat exchange refrigerant in summer and winter of a dual heat source heat pump that can select a heat source and load according to
도 1은 냉방이나 난방부하가 발생하지 않는 기간에 히트펌프의 동작을 공기열원모드로 동작시켜 지중열원을 가열하거나 냉각하는 냉매의 흐름을 나타낸 것이다. 도 2는 지중열원모드로 히트펌프를 동작시켜 냉방 또는 난방 모드로 운전하는 경우의 냉매 흐름을 나타낸 것이다.1 shows the flow of refrigerant that heats or cools the geothermal heat source by operating the heat pump in the air heat source mode during a period when no cooling or heating load is generated. 2 is a view showing the refrigerant flow when the heat pump is operated in the geothermal heat source mode and operated in the cooling or heating mode.
도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치(100)는 부하열교환유닛(110), 공기열원열교환유닛(120), 지중열교환유닛(130), 지열원열교환유닛(140), 제1 밸브유닛(150), 제2 밸브유닛(160) 및 제3 밸브유닛(170)을 포함한다. 히트펌프냉매는 히트펌프장치(100)의 내부 냉매배관을 순환하는 냉매이며, 열교환냉매는 지열원열교환유닛(140)에서 히트펌프냉매와 열교환하는 냉매이다.As shown in FIGS. 1 and 2 , the
상기 부하열교환유닛(110)은 부하에 대한 열공급용 열교환 장치로 마련되며, 냉각이나 가열 등과 같은 방식으로 냉난방 부하에 냉난방을 위한 열공급을 위한 장치로 마련될 수 있다.The load
상기 공기열원열교환유닛(120)은 상기 부하열교환닛(110)과 연결되어 히트펌프의 응축기나 증발기를 위한 공기열원으로서의 기능을 위하여 제공받은 제1 냉매의 온도와 압력을 제어하도록 마련될 수 있다.The air heat source
상기 공기열원열교환유닛(120)은 봄철 및 가을철에 작동하도록 마련될 수 있으며, 봄철에는 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치(100)가 냉방모드로 작동하여 히트펌프 내의 압축기를 동작시키고 지열원열교환유닛(140)을 증발기 기능을 하도록 하여 상기 히트펌프냉매와 열교환하는 열교환냉매를 냉각시키도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 공기열원열교환유닛(120)은, 가을철에는 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치(100)가 난방모드로 작동하여 히트펌프 내의 압축기를 동작시키고 지열원열교환유닛(140)을 응축기 기능을 하도록 하여 상기 히트펌프냉매와 열교환하는 열교환냉매의 온도를 상승시키도록 마련될 수 있다.The air heat source
본 발명에서, 봄철은 상기 부하열교환유닛(110)에 난방 부하가 더 이상 발생하지 않은 시점부터 냉방 부하가 발생하기 전까지의 기간을 의미할 수 있다.In the present invention, the spring season may mean a period from the time when the heating load is no longer generated in the load
여름철은 상기 부하열교환유닛(110)에 냉방 부하가 발생하는 기간을 의미할 수 있다.Summer may mean a period in which a cooling load is generated in the load
가을철은 상기 부하열교환유닛(110)에 냉방 부하가 더 이상 발생하지 않은 시점부터 난방 부하가 발생하기 전까지의 기간을 의미할 수 있다.The autumn season may refer to a period from when a cooling load is no longer generated in the load
겨울철은 상기 부하열교환유닛(110)에 난방 부하가 발생하는 기간을 의미할 수 있다.Winter may mean a period in which a heating load is generated in the load
상기 공기열원열교환유닛(120)은 공기열원모드로 히트 펌프에 작용할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 지열원 히트 펌프를 제외한 히트 펌프의 열원을 모두 포함할 수 있다. 예를 들면 공기열원열교환유닛 대신 하천수의 일정한 온도조건을 열원으로서 이용한 하천수열원열교환유닛으로 기능할 수도 있다.The air heat source
상기 지중열교환유닛(130)은 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치(100)가 지중열원모드로 동작할 때에 사용되는 증발기(난방모드) 또는 응축기(냉방모드) 기능을 하는 유닛으로서, 상기 지중에 삽입되어 마련되며, 지중과 열교환냉매 사이에 열교환이 이루어지게 하도록 마련될 수 있다.The underground
상기 지열원열교환유닛(140)은 히트펌프 히트펌프냉매와 지중열교환유닛을 순환하는 열교환냉매와의 열교환이 이루어지도록 마련된 것이다.The geothermal heat source
본 발명에서, 지중열교환유닛(130)과 열교환이 이루어지는 지중이란 열에너지를 저장할 수 있는 땅일 수 있고, 또는, 냉온수 축열조, 빙축열조, 상변환물질 축열조, 화학축열조 등의 축열조일 수도 있다.In the present invention, the underground
또한, 상기 지중열교환유닛(130)은, 상기 지열원열교환유닛(140)에서 상기 히트펌프냉매와 열교환된 열교환냉매를 이용하여 봄철에는 지중을 냉각시켜 축냉하고, 가을철에는 지중의 온도를 상승시켜 축열하도록 마련될 수 있다.In addition, the underground
그리고, 상기 지중열교환유닛(130)은, 여름철에는 상기 지열원열교환유닛(140)에 냉각된 열교환냉매를 제공하고, 겨울철에는 상기 지열원열교환유닛(140)에 승온된 열교환냉매를 제공하도록 마련될 수 있다.And, the geothermal
상기 지열원열교환유닛(140)은, 여름철 및 가을철에는 상기 히트펌프냉매의 열에너지를 상기 열교환냉매에 전달하도록 마련되며, 봄철 및 겨울철에는 상기 열교환냉매의 열에너지를 상기 히트펌프냉매에 전달하도록 마련된다.The geothermal source
이에 따라, 상기 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치(100)는 여름철과 겨울철에 냉난방 부하 발생시 히트펌프 시스템의 열원측의 온도가 기존에 비하여 낮아진 상태로 냉방운전을 하거나, 기존에 비하여 높아진 상태로 난방운전을 하게 되므로 냉난방 효율이 향상될 수 있다.Accordingly, the
상기 제1 밸브유닛(150)은 상기 부하열교환유닛(110), 상기 공기열원열교환유닛(120) 및 상기 지열원열교환유닛(140) 사이의 냉매관에 마련되며, 유량 및 유체의 흐름 방향을 제어하도록 마련될 수 있다.The
상기 제1 밸브유닛(150)은 삼방밸브인 제1 공급밸브(151) 및 제1 수신밸브(152)를 포함한다.The
상기 제1 공급밸브(151)는 상기 공기열원열교환유닛(120)부터 상기 부하열교환유닛(110)을 향해 흐르는 냉매관에 형성되어 유량 및 유체의 흐름 방향을 제어하도록 마련될 수 있다.The
상기 제1 공급밸브(151)는 상기 공기열원열교환유닛(120) 또는 상기 지열원열교환유닛(140)으로부터 상기 부하열교환유닛(110)측을 향해 상기 히트펌프냉매를 제공하도록 마련될 수 있다.The
상기 제1 수신밸브(152)는 상기 부하열교환유닛(110)측부터 상기 공기열원열교환유닛(120) 또는 상기 지열원열교환유닛(140)에 상기 히트펌프냉매를 제공하도록 마련될 수 있다.The
상기 제2 밸브유닛(160)은 삼방밸브로 마련되어 유량 및 유체의 흐름 방향을 제어하도록 마련되며, 제2 공급밸브(161) 및 제2 수신밸브(162)를 포함한다.The
상기 제2 공급밸브(161)는 상기 제 2 수신밸브(162)와 상기 부하열교환유닛(110) 사이에 마련될 수 있다.The
구체적으로, 상기 제2 공급밸브(161)는 상기 제1 공급밸브(151)로부터 상기 부하열교환유닛(110)을 향해 이동하는 제1 냉매가 상기 부하열교환유닛(110)으로 이동되거나, 상기 지열원열교환유닛(140)측으로 이송되도록 제어 가능하게 마련될 수 있다.Specifically, in the
상기 제2 수신밸브(162)는 상기 제2 공급밸브(161), 상기 제1 공급밸브(151) 상기 지열원열교환유닛(140) 사이에 마련될 수 있다.The
구체적으로, 상기 제2 수신밸브(162)는 상기 제2 공급밸브(161)에 의해 제공된 히트펌프냉매를 상기 지열원열교환유닛(140)으로 이송시키거나, 상기 지열원열교환유닛(140)으로부터 제공받은 상기 히트펌프냉매를 상기 제1 공급밸브(151)를 향해 이송시키도록 마련될 수 있다.Specifically, the
본 발명은 상기 부하열교환유닛(110)과 연결되어 상기 지열원열교환유닛(140)에 냉매를 공급하도록 마련된 제1 냉매배관이 더 포함될 수 있다.The present invention may further include a first refrigerant pipe connected to the load
상기 제1 냉매배관은 상기 제2 공급밸브(161) 및 상기 제2 수신밸브(162) 사이를 연결하는 배관을 지칭할 수 있다.The first refrigerant pipe may refer to a pipe connecting between the
상기 제3 밸브유닛(170)은 삼방밸브로 마련되어 유량 및 유체의 흐름 방향을 제어하도록 마련되며, 제3 공급밸브(171) 및 제3 수신밸브(172)를 포함한다.The
상기 제3 공급밸브(171)는 상기 지열원열교환유닛(140), 상기 제1 수신밸브(152) 및 상기 제3 수신밸브(172) 사이에 마련될 수 있다.The
구체적으로, 상기 제3 공급밸브(171)는 상기 지열원열교환유닛(140)으로부터 제공받은 상기 히트펌프냉매를 상기 제3 수신밸브(172)측으로 이송하거나, 상기 제1 수신밸브(152)로부터 제공받은 상기 제1 냉매를 상기 공기열원열교환유닛(120)으로 이송하도록 마련될 수 있다.Specifically, the
상기 제3 수신밸브(172)는 상기 제1 수신밸브(152), 상기 부하열교환유닛(110) 및 상기 제3 공급밸브(171) 사이에 마련될 수 있다.The
구체적으로, 상기 제3 수신밸브(172)는 상기 제3 공급밸브(171) 또는 상기 부하열교환유닛(110)으로부터 제공받은 히트펌프냉매를 상기 제1 수신밸브(152)로 이송하도록 마련될 수 있다.Specifically, the
이처럼 마련된 본 발명의 계절별 냉매 흐름을 구체적으로 설명하도록 한다.The seasonal refrigerant flow of the present invention prepared in this way will be described in detail.
먼저, 도 1을 참조하면, 봄철에는 상기 공기열원열교환유닛(120)은 히트펌프장치(100)의 주변 대기를 열원으로하여 열원과 열교환장치로서 기능하고 히트펌프는 냉방모드로 작동되어 히트펌프냉매로부터 공기열원열교환유닛(120)을 통하여 주변 대기의 공기로 열을 전달할 수 있다.First, referring to FIG. 1 , in spring, the air heat source
상기 히트펌프냉매는 상기 제1 공급밸브(151)로 이동되며, 히트펌프의 팽창밸브로 이루어진 상기 제1 공급밸브(151)를 통과하여 압력과 온도가 낮아진 히트펌프냉매는 상기 제2 공급밸브(161)를 향해 이동될 수 있다.The heat pump refrigerant moves to the
상기 제2 공급밸브(161)는 상기 제2 수신밸브(162)로 히트펌프냉매를 이동시키고, 상기 제2 수신밸브(162)는 히트펌프냉매를 상기 지열원열교환유닛(140)으로 이동시킬 수 있다. The
지열원열교환유닛(140)에서 상기 히트펌프냉매는 지열원열교환유닛(140)과 지중열교환유닛(130) 사이를 순환하는 열교환냉매와 열교환이 이루어져 열교환냉매가 냉각된다.In the geothermal source
냉각된 열교환냉매는 상기 지중열교환유닛(130)으로 순환하여 지중을 냉각시킴으로 지중열교환유닛(130) 주변의 지중축열매체에 축냉이 이루어지도록 할 수 있다. 도1에 열교환냉매를 위한 순환펌프가 생략되어 있으나 열교환냉매의 순환을 위해서는 펌프의 가동이 필요한 것은 자명하다고 할 수 있다.The cooled heat exchange refrigerant circulates to the underground
한편, 지열열교환유닛(140)을 통과한 상기 히트펌프냉매는 지열원열교환유닛(140)에서 상기 제3 공급밸브(171)로 이송될 수 있다.Meanwhile, the heat pump refrigerant passing through the geothermal
제3 공급밸브(171)에서 상기 제1 냉매는 제3 수신밸브(172)로 이송되며, 상기 제3 수신밸브(172)는 상기 제1 수신밸브(152)로 상기 히트펌프냉매를 이송시킬 수 있다.In the
상기 제1 수신밸브(152)는 상기 공기열원열교환유닛(120)에 상기 히트펌프냉매를 이송시켜 상기 히트펌프냉매를 계속 순환시킬 수 있다.The
이처럼 봄철에는 상기 공기열원열교환유닛(120)을 이용하여 히트펌프장치(100)은 냉방모드 운전을 통해 지중열교환유닛(130)을 이용하여 지중에 축냉이 이루어지도록 할 수 있다.As such, in spring, the
가을철은 봄철과 동일한 경로로 히트펌프냉매 및 열교환냉매가 순환되도록 마련되되, 공기열원열교환유닛(120)을 이용한 히트펌프장치(100)은 난방모드로 작동하여 지중에 축열이 이루어지도록 마련된다.In autumn, the heat pump refrigerant and the heat exchange refrigerant are circulated in the same path as in the spring, and the
계속해서 도 2를 참조하면, 여름철에는 상기 공기열원열교환유닛(120)의 작동은 중지되고, 상기 부하열교환유닛(110)에 발생된 냉방부하에 냉열을 공급한다.Continuing to refer to FIG. 2 , in summer, the operation of the air heat source
이때, 상기 지중열교환유닛(130)은 주변의 지중에 축냉된 열에너지를 이용하여 순환펌프를 이용하여 열교환냉매를 순환시킴으로써 열교환냉매를 냉각시킬 수 있다. 냉각된 제2 냉매는 상기 지열원열교환유닛(140)을 통하여 제1 냉매와 열교환이 이루어질 수 있으며, 히트펌프냉매로부터 열교환냉매로 열전달이 이루어진다. At this time, the underground
열교환냉매로 열을 전달한 히트펌프냉매는 상기 제2 수신밸브(162)로 이동될 수 있다. 상기 제2 수신밸브(162)는 상기 제1 수신밸브(151)로 히트펌프냉매를 이동시키며, 상기 제1 수신밸브(151)는 상기 제2 공급밸브(161)를 향해 상기 히트펌프냉매를 이동시킬 수 있다.The heat pump refrigerant that has transferred heat to the heat exchange refrigerant may be moved to the
제2 공급밸브(161)는 상기 히트펌프냉매를 상기 부하열교환유닛(110)에 공급하여 냉방 부하가 되는 대상에 냉열을 공급할 수 있다. 이처럼 마련된, 지중열교환유닛(130)과 지열원열교환유닛(140)은 히트펌프냉매를 기존방식에 비하여 더욱 냉각시켜 히트펌프 압축기의 성능을 향상시키고 히트펌프 효율을 향상시킬 수 있다.The
상기 부하열교환유닛(110)을 통과한 히트펌프냉매는 제3 수신밸브(172)로 이동되며, 상기 제3 수신밸브(172)는 상기 제1 냉매를 상기 제1 수신밸브(152)로 이동시킬 수 있다.The heat pump refrigerant that has passed through the load
상기 제1 수신밸브(152)는 상기 히트펌프냉매를 상기 제3 공급밸브(171)로 이동시키며, 상기 제3 공급밸브(171)는 상기 지열원열교환유닛(140)으로 상기 히트펌프냉매를 이동시켜 순환시킬 수 있다.The
이처럼 여름철에는 지중열교환유닛(130) 주변의 지중에 축냉된 열에너지를 통해 열교환냉매를 냉각시킴으로써 상기 히트펌프장치(100)의 냉방 효율을 향상시킬 수 있다.As such, in summer, the cooling efficiency of the
겨울철은 여름철과 동일한 경로로 히트펌프냉매 및 열교환냉매가 순환되도록 마련되되, 부하열교환유닛(110)이 난방부하가 발생하는 유닛으로 동작하고 히트펌프는 난방모드로 작동된다. 이처럼 마련된 지중열교환유닛(130)과 지열원열교환유닛(140)은 겨울철에 제 열교환냉매를 기존방식에 비하여 더욱 온도를 상승시켜 히트펌프장치(100) 압축기의 성능을 향상시키고 히트펌프장치(100) 효율을 향상시킬 수 있다.In winter, the heat pump refrigerant and heat exchange refrigerant are circulated in the same path as in summer, but the load
전술한 바와 같이, 봄철 및 가을철에는 히트펌프장치(100)가 동작하는 동안에 제2 공급밸브(161)와 제2 수신밸브(162) 사이의 배관 및 제3 공급밸브(171)와 제3 수신밸브(172) 사이의 배관을 사용하여 히트펌프냉매가 부하열교환유닛(110)을 통과하지 않고 순환하도록 한다. 그리고, 여름철에는 히트펌프장치(100)이 동작하는 동안에 제2 공급밸브(161)와 제2 수신밸브(162) 사이의 배관 및 제3 공급밸브(171)와 제3 수신밸브(172) 사이의 배관을 사용하지 않음으로 히트펌프냉매가 부하열교환유닛(110)을 통과하도록 한다.As described above, in spring and autumn, the pipe between the
즉, 제2 밸브유닛(160) 및 제3 밸브유닛(170)를 제어하여 배관의 길이를 별도로 연장하지 않아도 부하를 조절하기 용이하여 냉난방 효율이 향상될 수 있다. 또한 별도의 공기열원 히트펌프를 설치하여 공기열원 히트펌프의 부하측 냉매배관과 지열원열교환유닛(140)을 연결하는 방식이 아니라, 냉매배관의 부하측과 열원측의 연결과 제어에 의하여 컴팩트하고 단순하게 구성이 가능하다.That is, by controlling the
본 발명에서 삼방밸브로 설명한 구성은 사방밸브 또는 양측 배관의 조절밸브로 마련되는 것도 가능하며, 단지 삼방밸브는 배관에 흐르는 냉매의 유동방향을 조절하는 기구로서 하나의 예시로서 설명한 것이다The configuration described as a three-way valve in the present invention may be provided as a four-way valve or a control valve on both sides of the pipe, and the three-way valve is only described as an example as a mechanism for controlling the flow direction of the refrigerant flowing in the pipe.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열원과 부하의 선택이 가능한 이중열원 히트펌프의 지중열교환유닛의 흐름을 조절가능하도록 한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지중열교환기와 지열원열교환기 사이의 배관을 나타낸 예시도이다.3 is a configuration diagram to control the flow of a geothermal heat exchange unit of a dual heat source heat pump capable of selecting a heat source and load according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a geothermal heat exchange according to an embodiment of the present invention. It is an exemplary diagram showing the piping between the kiln and the geothermal heat exchanger.
도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 다른 실시예에 따른 열원과 부하의 선택이 가능한 이중열원 히트펌프(200)는 열원과 부하의 선택이 가능한 이중열원 히트펌프(100)와 실질적으로 구성이 동일한 바, 차이가 있는 구성인 지중열교환유닛(230) 및 제4 밸브유닛(280)에 대해 설명하도록 한다.As shown in FIGS. 3 and 4 , the dual heat
다른 실시예에 따른 다중 열원 히트펌프 장치(200)는 지중에 지중수가 있을 경우, 사용될 수 있으며, 상기 지중열교환유닛(230)은 열원부(231) 및 축열부(232)를 포함한다.The multiple heat source
상기 열원부(231)는 여름철 및 겨울철에 열교환냉매의 유동이 발생하도록 마련되며 상기 지열원열교환유닛(240)에 열에너지를 제공하도록 마련될 수 있다.The
상기 축열부(232)는 상기 열원부(231)의 일측에 마련되며, 봄철과 가을철에 열교환냉매의 유동이 발생하도록 마련되며 열에너지를 저장하도록 마련될 수 있다.The
그리고, 상기 축열부(232)는 지중수가 통과하지 않도록 상기 지중수의 깊이보다 깊이가 얕게 형성된 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 상기 축열부(232)는 상기 열원부(231)보다 길이가 짧게 형성될 수 있다.In addition, the
상기 열원부(231) 및 상기 축열부(232)의 열교환냉매의 배관 입출구는 하나의 루프로 연결되어 마련될 수 있다.The pipe inlet and outlet of the heat exchange refrigerant of the
상기 제4 밸브유닛(280)은 제4 공급밸브(281) 및 제4 수신밸브(282)를 포함한다.The
상기 제4 공급밸브(281)는 상기 열원부(231)의 공급측, 상기 축열부(232)의 공급측 및 상기 지열원열교환유닛(240) 사이에 형성되어 삼방밸브로 이루어질 수 있다.The
상기 제4 수신밸브(282)는 상기 열원부(231)의 수신측, 상기 축열부(232)의 수신측 및 상기 지열원열교환유닛(240) 사이에 형성되어 삼방밸브로 이루어질 수 있다.The
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 열원 히트펌프를 이용한 지중 부하 운전 방법의 순서도이다.5 is a flowchart of an underground load operation method using a multi-heat source heat pump according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 열원과 부하의 선택이 가능한 이중열원 히트펌프의 운전 방법은 먼저, 공기열원열교환유닛이 히트펌프의 열원으로서 히트펌프냉매와 열전달이 이루어지는 단계(S10)를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 5 , in the operating method of a dual heat source heat pump in which a heat source and a load can be selected, first, the air heat source heat exchange unit performs heat transfer with the heat pump refrigerant as a heat source of the heat pump ( S10 ).
공기열원열교환유닛이 히트펌프의 열원으로서 히트펌프냉매와 열전달이 이루어지는 단계(S10)에서, 상기 공기열원열교환유닛(120)은, 봄철에는 상기 히트펌프냉매가 공기열원열교환유닛을 통과하면서 열을 주변 외기열원으로 전달하고 가을철에는 상기 히트펌프냉매가 공기열원열교환유닛을 통과하면서 주변 외기열원으로부터 열을 전달받도록 상기 히트펌프냉매에 온열 또는 냉열에너지가 공급되어 히트펌프의 열원으로 기능하도록 마련될 수 있다.In the step (S10) where the air heat source heat exchange unit performs heat transfer with the heat pump refrigerant as a heat source of the heat pump, the air heat source
즉, 냉각 또는 가열을 위한 히트펌프장치의 부하가 발생하지 않은 기간이나 계절이 되면, 공기열원열교환유닛이 히트펌프냉매와 열전달이 이루어지도록 마련될 수 있다.That is, when the load of the heat pump device for cooling or heating is not generated during a period or season, the air heat source heat exchange unit may be provided to transfer heat with the heat pump refrigerant.
공기열원열교환유닛이 히트펌프의 열원으로서 히트펌프냉매와 열전달이 이루어지는 단계(S10) 이후에는, 열전달이 이루어진 히트펌프냉매가 히트펌프 부하공급측 배관으로부터 지열원열교환유닛으로 이송되어 열교환냉매와 열전달이 이루어지는 단계(S20)가 수행될 수 있다. 이 때에 열에너지는 냉방모드에서는 에너지전달의 방향은 열교환냉매에서 히트펌프냉매 쪽으로 발생하는 것을 의미한다. 난방모드에서는 에너지전달의 방향은 히트펌프냉매에서 열교환냉매 쪽으로 발생하는 것을 의미한다.After the step (S10) in which the air heat source heat exchange unit performs heat transfer with the heat pump refrigerant as the heat source of the heat pump, the heat pump refrigerant with heat transfer is transferred from the heat pump load supply side pipe to the geothermal heat source heat exchange unit to perform heat transfer with the heat exchange refrigerant Step S20 may be performed. At this time, the thermal energy means that the direction of energy transfer occurs from the heat exchange refrigerant to the heat pump refrigerant in the cooling mode. In the heating mode, the direction of energy transfer means that it occurs from the heat pump refrigerant to the heat exchange refrigerant.
즉, 열전달이 이루어진 히트펌프냉매가 지열원열교환유닛으로 이송되어 열교환냉매와 열전달이 이루어질 수 있다.That is, the heat pump refrigerant having heat transfer may be transferred to the geothermal source heat exchange unit to perform heat transfer with the heat exchange refrigerant.
열전달이 이루어진 히트펌프냉매가 히트펌프 부하공급측 배관으로부터 지열원열교환유닛으로 이송되어 열교환냉매와 열전달이 이루어지는 단계(S20) 이후에는, 열전달이 이루어진 열교환냉매가 지중열교환유닛과 열전달이 이루어지고 지중열교환유닛 주변의 지중축열매체와 열전달과 열저장이 이루어지는 단계(S30)가 수행될 수 있다.After the step (S20) in which the heat pump refrigerant with heat transfer is transferred from the pipe on the load supply side of the heat pump to the geothermal heat source heat exchange unit to perform heat transfer with the heat exchange refrigerant, the heat exchange refrigerant with heat transfer is heat transferred with the underground heat exchange unit and the underground heat exchange unit A step (S30) of heat transfer and heat storage with the surrounding geothermal storage medium may be performed.
열전달이 이루어진 열교환냉매가 지중열교환유닛과 열전달이 이루어지고 지중열교환유닛 주변의 지중축열매체와 열전달과 열저장이 이루어지는 단계(S30)에서, 봄철에는 축냉이 가을철에는 축열이 이루어질 수 있다.In the step (S30) where the heat exchange refrigerant that has undergone heat transfer is heat transferred with the underground heat exchange unit, and heat transfer and heat storage are made with the underground heat storage medium around the underground heat exchange unit, cooling in spring and heat storage in autumn can be made.
보다 구체적으로, 상기 지중열교환유닛(130)은, 봄철에는 상기 히트펌프냉매와 열교환이 이루어진 상기 열교환냉매와 지중을 열교환하여 지중에 축냉하도록 마련되고, 가을철에는 상기 히트펌프냉매와 열교환이 이루어진 상기 열교환냉매와 지중을 열교환하여 지중에 축열하도록 마련될 수 있다.More specifically, the underground
열전달이 이루어진 열교환냉매가 지중열교환유닛과 열전달이 이루어지고 지중열교환유닛 주변의 지중축열매체와 열전달과 열저장이 이루어지는 단계(S30) 이후에는, 계절이 바뀌면 공기열원열교환유닛으로의 히트펌프냉매 흐름이 중단되고 지중열교환유닛이 축적된 열에너지를 지열원열교환유닛을 통하여 열전달이 이루어지고 부하열교환유닛에서 열전달이 이루어지는 단계(S40)가 수행될 수 있다. After the step (S30) of heat transfer and heat storage with the underground heat storage medium around the underground heat exchange unit and heat transfer with the underground heat exchange unit, the heat pump refrigerant flow to the air heat source heat exchange unit when the season changes. A step (S40) in which the heat energy that is stopped and accumulated in the geothermal heat exchange unit is transferred through the geothermal source heat exchange unit and heat transfer is performed in the load heat exchange unit may be performed.
계절이 바뀌면 공기열원열교환유닛으로의 히트펌프냉매 흐름이 중단되고 지중열교환유닛이 축적된 열에너지를 지열원열교환유닛을 통하여 열전달이 이루어지고 부하열교환유닛에서 열전달이 이루어지는 단계(S40)에서, 여름철에는 상기 지중열교환유닛(130)에 축냉된 열에너지를 상기 부하열교환유닛(110)에 제공하도록 마련되고, 겨울철에는 상기 지중열교환유닛(130)에 축열된 열에너지를 상기 부하열교환유닛(110)에 제공하도록 마련될 수 있다. 이 때에 열에너지는 냉방모드에서는 냉열에너지로 표현할 수 있으며, 에너지전달의 방향은 부하열교환유닛에서 히트펌프냉매 쪽으로 발생하는 것을 의미한다. 난방모드에서는 열에너지로 표현할 수 있으며, 에너지전달의 방향은 히트펌프냉매에서 부하열교환유닛 쪽으로 발생하는 것을 의미한다.When the season changes, the flow of heat pump refrigerant to the air heat source heat exchange unit is stopped, the heat energy accumulated in the underground heat exchange unit is transferred through the geothermal heat source heat exchange unit, and heat is transferred from the load heat exchange unit (S40). In the summer, the It is provided to provide the heat energy stored in the underground
즉, 계절이 바뀌어 냉각 또는 가열을 위한 히트펌프장치의 부하가 발생하는 기간이나 계절이 되면, 공기열원열교환유닛으로는 히트펌프냉매가 유동하지 않고 지중열교환유닛에 축전된 열에너지를 지열원열교환유닛을 거쳐 열전달이 이루어지도록 하여 부하열교환유닛은 냉각 또는 가열부하를 위한 열에너지를 전달하도록 마련될 수 있다.That is, when the season changes and the load of the heat pump device for cooling or heating occurs during a period or season, the heat pump refrigerant does not flow to the air heat source heat exchange unit and the heat energy stored in the underground heat exchange unit is transferred to the geothermal heat exchange unit. The load heat exchange unit may be provided to transfer heat energy for cooling or heating load by performing heat transfer through the heat transfer unit.
전술한 바와 같이 마련된 본 발명에 따르면, 공기열원과 지열원을 동시에 이용 가능하도록 하는 이중열원 히트펌프를 적용하고 있으며 열원의 온도조건이나 부하발생조건에 따라 열원을 적절히 선택하여 효율 개선을 이룰 수 있다.According to the present invention prepared as described above, a dual heat source heat pump that enables simultaneous use of an air heat source and a geothermal heat source is applied, and efficiency improvement can be achieved by appropriately selecting a heat source according to the temperature condition or load generation condition of the heat source. .
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.
100, 200: 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치
110, 210: 부하열교환유닛
120, 220: 공기열원열교환유닛
130, 230: 지중열교환유닛
231: 열원부
232: 축열부
140, 240: 지열원열교환유닛
150, 250: 제1 밸브유닛
151, 251: 제1 공급밸브
152, 252: 제1 수신밸브
160, 260: 제2 밸브유닛;
161, 261: 제2 공급밸브
162, 262: 제2 수신밸브
170, 270: 제3 밸브유닛
171, 271: 제3 공급밸브
172, 272: 제3 수신밸브
280: 제4 밸브유닛
281: 제4 공급밸브
282: 제4 수신밸브100, 200: Heat pump device that can select heat source and load using multiple heat source heat pumps
110, 210: load heat exchange unit
120, 220: air heat source heat exchange unit
130, 230: underground heat exchange unit
231: heat source
232: heat storage unit
140, 240: geothermal source heat exchange unit
150, 250: first valve unit
151, 251: first supply valve
152, 252: first receiving valve
160, 260: a second valve unit;
161, 261: second supply valve
162, 262: second receiving valve
170, 270: third valve unit
171, 271: third supply valve
172, 272: the third receiving valve
280: fourth valve unit
281: fourth supply valve
282: fourth receiving valve
Claims (11)
상기 부하열교환유닛과 간접 연결되되, 히트펌프로 이루어져 히트펌프냉매가 통과하는 공기열원열교환유닛과;
지중에 삽입되어 마련되며, 지중과 열교환냉매 사이에 열교환이 이루어지도록 마련된 지중열교환유닛;
상기 공기열원열교환유닛과 상기 지중열교환유닛 사이에 마련되며, 상기 히트펌프냉매와 상기 열교환냉매를 열교환시키도록 마련된 지열원열교환유닛;
상기 부하열교환유닛과 연결되어 상기 지열원열교환유닛에 냉매를 공급하도록 마련된 제1 냉매배관;
상기 지열원열교환유닛과 연결되어 상기 부하열교환유닛에 냉매를 공급하도록 마련된 제2 냉매배관;
상기 공기열원열교환유닛부터 상기 부하열교환유닛을 향해 흐르는 냉매관에 형성되는 제1 공급밸브와, 상기 부하열교환유닛 부터 상기 공기열원열교환유닛 또는 상기 지열원열교환유닛에 상기 히트펌프냉매를 제공하도록 마련된 제1 수신밸브를 갖는 제1 밸브유닛;
상기 제1 공급밸브로부터 상기 부하열교환유닛을 향해 이동하는 냉매가 상기 부하열교환유닛 또는 상기 지열원열교환유닛으로 이송되도록 제어하는 제2 공급밸브와, 상기 제2 공급밸브에 의해 제공된 히트펌프냉매를 상기 지열원열교환유닛으로 이송시키거나 상기 지열원열교환유닛으로부터 제공받은 히트펌프냉매를 상기 제1 공급밸브를 향해 이송시키도록 마련된 제2 수신밸브를 갖는 제2 밸브유닛; 및
상기 지열원열교환유닛으로부터 제공받은 히트펌프냉매를 제3 수신밸브측으로 이송하거나 제1 수신밸브로부터 제공받은 냉매를 공기열원열교환유닛으로 이동시키도록 마련된 제3 공급밸브와, 상기 제3 공급밸브 또는 상기 부하열교환유닛으로부터 제공받은 히트펌프냉매를 상기 제1 수신밸브로 이송시키도록 마련된 상기 제3 수신밸브를 갖는 제3 밸브유닛을 포함하며,
봄철 및 가을철에는 히트펌프냉매가 상기 제2 공급밸브와 상기 제2 수신밸브 사이의 상기 제1 냉매배관 및 상기 제3 공급밸브와 상기 제3 수신밸브 사이의 상기 제2 냉매배관을 사용하여 상기 부하열교환유닛을 통과하지 않고 순환되도록 마련되고,
여름철 및 겨울철에는 히트펌프냉매가 상기 제2 공급밸브와 상기 제2 수신밸브 사이의 상기 제1 냉매배관 및 상기 제3 공급밸브와 상기 제3 수신밸브 사이의 상기 제2 냉매배관을 사용하지 않고 상기 부하열교환유닛을 통과하여 순환되도록 마련된 것을 특징으로 하는 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치.
a load heat exchange unit for supplying heat energy to the heating and cooling loads;
an air heat source heat exchange unit indirectly connected to the load heat exchange unit and configured as a heat pump and through which the heat pump refrigerant passes;
an underground heat exchange unit which is inserted into the ground and provided to exchange heat between the ground and the heat exchange refrigerant;
a geothermal source heat exchange unit provided between the air heat source heat exchange unit and the underground heat exchange unit and provided to exchange heat between the heat pump refrigerant and the heat exchange refrigerant;
a first refrigerant pipe connected to the load heat exchange unit and provided to supply a refrigerant to the geothermal source heat exchange unit;
a second refrigerant pipe connected to the geothermal source heat exchange unit and provided to supply a refrigerant to the load heat exchange unit;
a first supply valve formed in a refrigerant pipe flowing from the air heat source heat exchange unit toward the load heat exchange unit, and the heat pump refrigerant from the load heat exchange unit to the air heat source heat exchange unit or the geothermal source heat exchange unit a first valve unit having one receiving valve;
a second supply valve for controlling the refrigerant moving from the first supply valve toward the load heat exchange unit to be transferred to the load heat exchange unit or the geothermal heat exchange unit; a second valve unit having a second receiving valve provided to transfer to the geothermal source heat exchange unit or to transfer the heat pump refrigerant provided from the geothermal source heat exchange unit toward the first supply valve; and
a third supply valve provided to transfer the heat pump refrigerant provided from the geothermal heat source heat exchange unit to a third receiving valve or to move the refrigerant provided from the first receiving valve to the air heat source heat exchange unit; and a third valve unit having the third receiving valve provided to transfer the heat pump refrigerant provided from the load heat exchange unit to the first receiving valve,
In spring and autumn, heat pump refrigerant uses the first refrigerant pipe between the second supply valve and the second receiving valve and the second refrigerant pipe between the third supply valve and the third receiving valve to load the load It is provided to circulate without passing through the heat exchange unit,
In summer and winter, the heat pump refrigerant does not use the first refrigerant pipe between the second supply valve and the second receiving valve and the second refrigerant pipe between the third supply valve and the third receiving valve. A heat pump device capable of selecting a heat source and load using a multi-heat source heat pump, characterized in that it is provided to circulate through the load heat exchange unit.
상기 공기열원열교환유닛은,
봄철에는 히트펌프가 공기열원 히트펌프로서 냉방모드로 작동되어 상기 공기열원열교환유닛을 통과하는 상기 히트펌프냉매로부터 공기열원열교환유닛을 통하여 주변 외기로 열전달이 이루어지도록 하고, 가을철에는 히트펌프가 공기열원 히트펌프로서 난방모드로 작동되어 공기열원열교환유닛을 통과하는 상기 히트펌프냉매로 열전달이 이루어지도록 마련된 것을 특징으로 하는 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치.
The method of claim 1,
The air heat source heat exchange unit,
In spring, the heat pump is operated as an air heat source heat pump in cooling mode to transfer heat from the heat pump refrigerant passing through the air heat source heat exchange unit to the surrounding outside air through the air heat source heat exchange unit, and in autumn, the heat pump is an air heat source A heat pump device capable of selecting a heat source and load using a multiple heat source heat pump, characterized in that it is operated in a heating mode as a heat pump to transfer heat to the heat pump refrigerant passing through an air heat source heat exchange unit.
상기 지중열교환유닛은,
상기 지열원열교환유닛에서 상기 히트펌프냉매와 열교환된 상기 열교환냉매를 이용하여 봄철에는 지중을 냉각시켜 축냉하고, 가을철에는 지중의 온도를 상승시켜 축열하도록 마련된 것을 특징으로 하는 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치.
3. The method of claim 2,
The underground heat exchange unit,
A heat source using a multi-heat source heat pump, characterized in that it is provided to cool the underground in spring and store heat by increasing the temperature of the underground in autumn by using the heat exchange refrigerant that has exchanged heat with the heat pump refrigerant in the geothermal heat source heat exchange unit Heat pump device with selectable overload.
상기 지중열교환유닛은,
여름철에는 상기 지열원열교환유닛에 냉각된 열교환냉매를 제공하고, 겨울철에는 상기 지열원열교환유닛에 가열된 열교환냉매를 제공하도록 마련된 것을 특징으로 하는 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치.
4. The method of claim 3,
The underground heat exchange unit,
A heat pump capable of selecting a heat source and load using a multi-heat source heat pump, characterized in that it is provided to provide a cooled heat exchange refrigerant to the geothermal source heat exchange unit in summer and to provide a heated heat exchange refrigerant to the geothermal heat exchange unit in winter Device.
상기 지중열교환유닛은,
여름철 및 겨울철에 개방되어 상기 지열원열교환유닛에 열교환냉매에 열에너지를 제공하도록 마련된 열원부; 및
상기 열원부의 일측에 마련되며, 봄철 및 가을철에 개방되어 열교환 냉매로부터 열에너지를 제공받아 저장하도록 마련된 축열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치.
The method of claim 1,
The underground heat exchange unit,
a heat source unit that is opened in summer and winter to provide heat energy to the heat exchange refrigerant to the geothermal heat source heat exchange unit; and
A heat pump device capable of selecting a heat source and load using a multiple heat source heat pump, characterized in that it is provided on one side of the heat source and is opened in spring and autumn to receive and store heat energy from a heat exchange refrigerant.
지중수가 있을 때, 상기 축열부는 지중수가 통과하지 않도록 상기 지중수보다 깊이가 얕게 형성된 것을 특징으로 하는 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치.
6. The method of claim 5,
When there is underground water, the heat storage unit is capable of selecting a heat source and load using a multi-heat source heat pump, characterized in that the depth is shallower than that of the underground water so that the underground water does not pass.
상기 열원부 및 상기 축열부의 열교환냉매의 배관 입출구는 하나의 루프로 연결되어 마련된 것을 특징으로 하는 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치.
7. The method of claim 6,
A heat pump device capable of selecting a heat source and load using a multiple heat source heat pump, characterized in that the inlet and outlet of the heat exchange refrigerant of the heat source and the heat storage unit are connected in a single loop.
a) 상기 공기열원열교환유닛이 히트펌프의 열원으로서 상기 히트펌프냉매와 열전달이 이루어지는 단계;
b) 열전달이 이루어진 상기 히트펌프냉매가 히트펌프 부하공급측 배관으로부터 상기 지열원열교환유닛으로 이송되어 상기 열교환냉매와 열전달이 이루어지는 단계;
c) 열전달이 이루어진 상기 열교환냉매가 상기 지중열교환유닛과 열전달이 이루어지고 지중열교환유닛 주변의 지중축열매체와 열전달과 열저장이 이루어지는 단계;
d) 계절이 바뀌면 상기 공기열원열교환유닛으로의 히트펌프냉매 흐름이 중단되고 상기 지중열교환유닛이 축적된 열에너지를 지열원열교환유닛을 통하여 열전달이 이루어지고 부하열교환유닛에서 열전달이 이루어지는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치의 운전방법.
In the operating method of a heat pump device capable of selecting a heat source and a load using the multiple heat source heat pump according to claim 1,
a) the air heat source heat exchange unit performing heat transfer with the heat pump refrigerant as a heat source of the heat pump;
b) transferring the heat pump refrigerant through heat transfer to the geothermal source heat exchange unit from the heat pump load supply side pipe to transfer heat with the heat exchange refrigerant;
c) the heat exchange refrigerant undergoing heat transfer is heat transferred with the underground heat exchange unit, and heat transfer and heat storage are performed with the underground heat storage medium around the underground heat exchange unit;
d) when the season changes, the flow of heat pump refrigerant to the air heat source heat exchange unit is stopped, the heat energy accumulated in the underground heat exchange unit is transferred through the geothermal source heat exchange unit, and heat transfer is performed in the load heat exchange unit. A method of operating a heat pump device capable of selecting a heat source and load using a multi-heat source heat pump, characterized in that.
상기 a) 단계에서,
상기 공기열원열교환유닛은,
봄철에는 공기열원열교환유닛을 통과하는 상기 히트펌프냉매로 열전달이 이루어지고 가을철에는 공기열원열교환유닛을 통과하는 상기 히트펌프냉매로 열전달이 이루어지도록 마련된 것을 특징으로 하는 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치의 운전방법.
9. The method of claim 8,
In step a),
The air heat source heat exchange unit,
Heat source and load using a multi-heat source heat pump, characterized in that heat transfer is made to the heat pump refrigerant passing through the air heat source heat exchange unit in spring and heat transfer is made to the heat pump refrigerant passing through the air heat source heat exchange unit in autumn A selectable operating method of the heat pump device.
상기 c) 단계에서,
상기 지중열교환유닛은,
봄철에는 상기 히트펌프냉매와 열교환이 이루어진 상기 열교환냉매와 지중을 열교환하여 지중에 축냉하도록 마련되고,
가을철에는 상기 히트펌프냉매와 열교환이 이루어진 상기 열교환 냉매와 지중을 열교환하여 지중에 축열하도록 마련된 것을 특징으로 하는 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치의 운전방법.
10. The method of claim 9,
In step c),
The underground heat exchange unit,
In spring, the heat exchange refrigerant and the ground heat exchanged with the heat pump refrigerant are provided to heat-exchange in the ground,
A method of operating a heat pump device capable of selecting a heat source and load using a multi-heat source heat pump, characterized in that it is provided to heat-exchange the heat exchange refrigerant and the ground, which has undergone heat exchange with the heat pump refrigerant in autumn, to store heat in the ground.
상기 d) 단계에서,
여름철에는 상기 지중열교환유닛에 축냉된 열에너지를 상기 히트펌프장치의 지열원열교환유닛에 제공하도록 마련되고,
겨울철에는 상기 지중열교환유닛에 축열된 열에너지를 상기 히트펌프장치의 지열원열교환유닛에 제공하도록 마련된 것을 특징으로 하는 다중 열원 히트펌프를 이용한 열원과 부하 선택이 가능한 히트펌프장치의 운전방법.11. The method of claim 10,
In step d),
In summer, it is provided to provide the thermal energy stored in the underground heat exchange unit to the geothermal heat exchange unit of the heat pump device,
A method of operating a heat pump device capable of selecting a heat source and load using a multi-heat source heat pump, characterized in that it is provided to provide the thermal energy stored in the underground heat exchange unit to the geothermal heat exchange unit of the heat pump device in winter.
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002310524A (en) * | 2001-04-11 | 2002-10-23 | Kubota Corp | Heat source equipment |
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|---|---|---|---|---|
| JP2002310524A (en) * | 2001-04-11 | 2002-10-23 | Kubota Corp | Heat source equipment |
| JP2005127612A (en) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Nippon Steel Corp | Underground heat utilizing system with underground water tank water heat source heat pump |
| JP2008241226A (en) | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Mayekawa Mfg Co Ltd | Sewage heat collecting facility and sewage heat utilization system |
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