KR102660333B1 - 복합형 지중열원 히트펌프 시스템 - Google Patents
복합형 지중열원 히트펌프 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102660333B1 KR102660333B1 KR1020240028698A KR20240028698A KR102660333B1 KR 102660333 B1 KR102660333 B1 KR 102660333B1 KR 1020240028698 A KR1020240028698 A KR 1020240028698A KR 20240028698 A KR20240028698 A KR 20240028698A KR 102660333 B1 KR102660333 B1 KR 102660333B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- heat
- storage tank
- heat storage
- source
- medium
- Prior art date
Links
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims abstract description 135
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 5
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 2
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 2
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
- F24S60/30—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
- F24S80/30—Arrangements for connecting the fluid circuits of solar collectors with each other or with other components, e.g. pipe connections; Fluid distributing means, e.g. headers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
- F24S80/40—Casings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
- F24T10/00—Geothermal collectors
- F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
- F24T10/13—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
- F25B27/002—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy
- F25B27/005—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy in compression type systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
- F25B2313/002—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for geothermal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
본 발명은, PVT 태양열 집열기를 난방, 급탕 작동시의 보조열원으로 효과적으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라 냉방 작동시의 효율향상에 효과적으로 활용할 수 있도록 한 복합형 지중열원 히트펌프 시스템에 관한 것으로,
본 발명의 복합형 지중열원 히트펌프 시스템에 따르면, 지열원이 부족한 현장에서 히트펌프 유닛(100) 내에서 증발기 역할을 수행하는 보조열원 열교환기(122)에 태양열 에너지를 보충함으로서, 히트펌프의 난방 및 급탕 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 냉방 작동시, 보조열원 열교환기(122)를 통과하는 고온의 냉매와 열교환하여 온도가 상승한 열매체를 축열탱크 상부에 저장하고, 대기 온도가 낮은 야간에는, PVT 집열유닛(10) 이면의 집열용 순환관(12)을 통해 고온의 열매체를 순환시켜 대기중에 방열시킨 후, 온도가 떨어진 유체를 축열탱크 하부에 성층화되도록 저장하여, 이를 응축기 역항을 하는 보조열원 열교환기(122)의 냉각에 활용함으로서, 히트펌프의 성적계수 및 에너지 효율을 높일 수 있게 되며, 일부는 지중열교환기를 통해 과냉각시킴으로서 지중열원의 열섬화 현상을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 복합형 지중열원 히트펌프 시스템에 따르면, 지열원이 부족한 현장에서 히트펌프 유닛(100) 내에서 증발기 역할을 수행하는 보조열원 열교환기(122)에 태양열 에너지를 보충함으로서, 히트펌프의 난방 및 급탕 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 냉방 작동시, 보조열원 열교환기(122)를 통과하는 고온의 냉매와 열교환하여 온도가 상승한 열매체를 축열탱크 상부에 저장하고, 대기 온도가 낮은 야간에는, PVT 집열유닛(10) 이면의 집열용 순환관(12)을 통해 고온의 열매체를 순환시켜 대기중에 방열시킨 후, 온도가 떨어진 유체를 축열탱크 하부에 성층화되도록 저장하여, 이를 응축기 역항을 하는 보조열원 열교환기(122)의 냉각에 활용함으로서, 히트펌프의 성적계수 및 에너지 효율을 높일 수 있게 되며, 일부는 지중열교환기를 통해 과냉각시킴으로서 지중열원의 열섬화 현상을 방지할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 복합형 지중열원 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, PVT 태양열 집열기를 난방, 급탕 작동시의 보조열원으로 효과적으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 냉방 작동시의 효율향상에 효과적으로 활용할 수 있도록 하는 복합형 지중열원 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
히트펌프 시스템은 압축기, 응축기, 증발기 및 팽창밸브 등을 순환하는 냉매가 유체와 열교환을 하여 난방과 냉방이 이루어지도록 함은 물론, 온수 공급을 위하여 생활용수(물탱크내의 수도물 등)와의 열교환을 통한 급탕 기능을 수행하는 시스템으로, 냉방 작동시에는 팽창밸브를 통과한 저온 저압의 액체 냉매가 실내측 열교환기(증발기 역할)로 유입되어 실내 공기로부터 열을 빼앗아 증발함으로서 실내의 냉방이 이루어지고, 난방 작동시에는 압축기에서 토출된 고온 고압의 가스 상태 냉매가 실내측 열교환기(응축기 역할)로 유입되어 실내 공기로 열을 방출하며 응축됨으로서 실내의 난방이 이루어지게 되며, 대형 히트펌프 시스템의 경우, 실내 공기와 직접 열교환하는 대신 증발기 또는 응축기에 해당되는 열교환기를 순환하는 냉매와 열교환하여 가열 또는 냉각된 물 등의 열매체를 각 실로 공급하여 냉난방을 수행하게 된다.
이러한 히트펌프 시스템은 주로 대기 즉, 공기를 열원으로 이용하며, 열을 흡수 또는 방출하게 되는 데, 우리나라와 같이 동절기 실외의 온도가 매우 낮은 경우에는 히트펌프의 실외측 열교환기를 통과하는 냉매를 증발시킬 수 있는 열원이 부족하게 되고, 이에 따라 히트펌프 시스템의 난방 작동이 원할하게 이루어지지 않게 된다.
이와 같이 부족한 열원을 보충해주는 방안으로 지열이나 태양열을 열원으로 활용하는 히트펌프가 제안되어 사용되고 있다.
땅 속의 온도는 대기에 비해 변화가 적어, 여름에는 상대적으로 시원하고 겨울에는 상대적으로 따뜻한 바, 지중열원 히트펌프 시스템은, 이와 같은 지중 온도를 열원으로 활용하는 시스템으로, 본 출원인의 선등록특허 제10-2584167호에 나타나 있는 바와 같이, 열교환파이프를 순환하는 지열수가 히트펌프유닛과 열교환을 통하여 열을 공급하고, 히트펌프유닛은 순환파이프를 순환하는 열매체와의 열 교환을 통하여 열을 공급하거나 흡수하여 주택이나 사무실의 냉난방 가동 또는 급탕 가동을 가능하게 하는 바, 최근 지열 에너지의 효율성이 높게 평가되는 가운데 그 시설규모가 대형화되어지고 있으며 이에 따라 히트펌프의 용량 또한 대형화 추세에 진입하고 있다.
한편, 외부 온도가 낮은 동절기의 경우 지열을 통해 획득하는 열에너지가 크지 않아 결국 난방 효율이 떨어지고 난방수를 적정 온도로 공급하지 못하는 문제점이 발생할 수 있는 바, 이를 개선하기 위한 방안으로, 등록특허 제10-2468090호, 등록특허 제10-1836360호 및 본 출원인의 선등록특허 제10-2093686호에 개시된 바와 같이, 지중열원 시스템에 태양광열(PVT; Photovoltaic Thermal) 집열기가 복합적으로 적용된 히트펌프 시스템이 제안되어 사용되고 있다.
이와 같이 PVT 집열기가 복합적으로 설치된 지중열원 히트펌프 시스템은, 동절기 지열원이 부족한 현장에서 태양열을 보충하여 히트펌프의 난방 및 급탕 효율을 향상시키고, 하절기 태양열 집열기에서 생산한 열량을 활용하여 급탕 효율을 향상시킴과 동시에, PVT 집열기에서 생산되는 전력 에너지는 시스템 작동이나 기타 전기 기구에 활용할 수 있다는 장점이 있어 점차 그 적용범위를 넓혀가고 있다.
그런데, 전술한 바와 같이, 땅 속의 온도는 대기에 비해 변화가 적어, 여름에는 상대적으로 시원하고 겨울에는 상대적으로 따뜻하므로, 지중열원은 냉난방 모두에 활용되고 있으나, PVT 집열기는 그 성격상 태양열을 집열하는 기능을 하는 것이므로, 이제까지 제안된 PVT 집열기 복합 지중열원 히트펌프 시스템은, PVT 집열기가 난방 및 급탕에 활용될 뿐으로, 냉방 작동에는 활용되지 못한다는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 종래 PVT 집열기 복합 지중열원 히트펌프 시스템의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, PVT 집열기를 난방 및 급탕뿐만아니라 냉방 작동에 활용함으로서 히트펌프 시스템의 에너지 효율을 극대화함과 동시에 하절기 고온의 토출가스에 의한 지중열원의 열섬화 현상을 방지할 수 있는 복합형 지중열원 히트펌프 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합형 지중열원 히트펌프 시스템은, 압축기, 팽창 밸브 및 냉난방 운전에 따라 응축부 또는 증발부 기능을 수행하는 복수의 열교환기를 구비하여, 압축기의 토출 작용에 의해 냉매가 순환되는 냉동 회로를 구비하고, 열매체 순환파이프를 순환하는 부하용 열매체와 상기 열교환기를 통과하는 냉매와의 열교환을 통해 상기 부하용 열매체에 열을 공급하거나 상기 열매체로부터 열을 흡수하여 사용처에 공급함으로서 냉난방 및 급탕 작동을 수행하며, 상기 복수의 열교환기중 적어도 하나로서 외부 열원의 열매체와 열교환하는 보조열원 열교환기(122)를 구비하는 히트펌프 유닛(100); 지중에 매설되는 지중 열교환기(31)를 구비하며, 상기 지중 열교환기(31)를 순환하는 열매체와 상기 보조열원 열교환기(122)를 통과하는 냉매와의 열교환을 통해 지열 에너지를 상기 히트펌프 유닛(100)에 공급하는 지열 집열유닛(30); 태양광 패널(11)의 이면에 집열용 순환관(12)이 설치되어, 태양에너지로부터 전력과 열에너지를 생산하며, 상기 집열용 순환관(12)을 순환하는 열매체와 상기 보조열원 열교환기(122)를 통과하는 냉매와의 열교환을 통해 태양열로부터 집열된 에너지를 상기 히트펌프 유닛(100)에 공급하는 PVT 집열유닛(10); 및 냉매와 열매체의 순환을 제어하는 제어부;를 구비하는 복합형 지중열원 히트펌프 시스템에 있어서,
열매체가 충전되는 축열탱크(20); 상기 축열탱크(20)의 상부와 상기 집열용 순환관(12)의 입구를 연결하며, 중간에 개폐밸브(Va)가 설치되어 있는 PVT-고온 공급관(Pa); 상기 집열용 순환관(12)의 출구와 상기 축열탱크(20)의 하부를 연결하며, 중간에 개폐밸브(Vb)가 설치되어 있는 PVT-저온 환수관(Pb); 상기 축열탱크(20)의 하부와 상기 집열용 순환관(12)의 입구를 연결하며, 중간에 개폐밸브(Vc)가 설치되어 있는 PVT-저온 공급관(Pc); 상기 집열용 순환관(12)의 출구와 상기 축열탱크(20)의 상부를 연결하며, 중간에 개폐밸브(Vd)가 설치되어 있는 PVT-고온 환수관(Pd); 상기 축열탱크(20)의 열매체를 상기 집열용 순환관(12)을 통과하도록 순환시키는 PVT 순환펌프(15);
상기 축열탱크(20)의 상부의 열매체를 상기 보조열원 열교환기(122) 로 공급하며, 중간에 개폐밸브(V3)가 설치되어 있는 축열탱크(20)-고온 공급관(T3); 상기 보조열원 열교환기(122) 로부터 배출되는 열매체를 상기 축열탱크(20)의 하부로 환수하며, 중간에 개폐밸브(V4)가 설치되어 있는 축열탱크(20)-저온 환수관(T4); 상기 축열탱크(20)의 하부의 열매체를 상기 보조열원 열교환기(122) 로 공급하며, 중간에 개폐밸브(V1)가 설치되어 있는 축열탱크(20)-저온 공급관(T1); 상기 보조열원 열교환기(122) 로부터 배출되는 열매체를 상기 축열탱크(20)의 상부로 환수하며, 중간에 개폐밸브(V2)가 설치되어 있는 축열탱크(20)-고온 환수관(T2); 상기 축열탱크(20)의 열매체를 상기 보조열원 열교환기(122)를 통과하도록 순환시키는 축열탱크 순환펌프(25);
상기 지중 열교환기(31)로 부터 배출되는 열매체를 상기 보조열원 열교환기(122) 로 공급하는 지중열-공급관(Ea); 상기 보조열원 열교환기(122) 로부터 배출되는 열매체를 상기 지중 열교환기(31)로 환수하는 지중열-환수관(Eb); 상기 지중열교환기의 열매체를 상기 보조열원 열교환기(122) 를 통과하도록 순환시키는 지중열 순환펌프(35);를 구비하며,
상기 제어부는, 상기 히트펌프 유닛(100)의 난방 작동시, 상기 PVT-저온 공급관(Pc)과 PVT-고온 환수관(Pd)의 개폐밸브(Vc, Vd)를 개방 작동하여, 상기 축열탱크(20) 하부의 저온 열매체가 상기 집열용 순환관(12)을 통과하며 가열되어 상기 축열탱크(20) 상부로 유입되도록 제어하고, 상기 축열탱크-고온 공급관(T3)과 축열탱크-저온 환수관(T4)의 개폐밸브(V3, V4)를 개방 작동하여, 상기 축열탱크(20) 상부의 고온 열매체가 상기 보조열원 열교환기(122) 를 통과하며 냉매를 가열하도록 제어하며,
상기 히트펌프 유닛(100)의 냉방 작동시, 상기 PVT-고온 공급관(Pa)과 PVT-저온 환수관(Pb)의 개폐밸브(Va, Vb)를 개방 작동하여, 상기 축열탱크(20) 상부의 고온 열매체가 상기 집열용 순환관(12)을 통과하며 냉각되어 상기 축열탱크(20) 하부로 유입되도록 제어하고, 상기 축열탱크-저온 공급관(T1)과 축열탱크-고온 환수관(T2)의 개폐밸브(V1, V2)를 개방 작동하여, 상기 축열탱크(20) 하부의 저온 열매체가 상기 보조열원 열교환기(122)를 통과하며 냉매를 냉각하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
PVT집열기가 적용되는 복합형 지중열원 히트펌프 시스템에서, PVT 집열기는, 기본적으로, 태양광으로부터 전기에너지를 생산하고 흡수된 열에너지를 방출하는 태양광 패널과 태양광 패널의 이면에 설치되는 집열용 순환관으로 이루어져 있으며, 집열용 순환관은 태양열을 집열하기 위한 열교환 관로로서 작용하나, 본 발명은, 집열용 순환관(12)을 집열과는 반대 작용 즉, 냉방시 응축기로 작용하는 보조열원 열교환기 내부의 냉매보다 상대적으로 온도가 낮은 대기로의 방열용 열교환기로 활용한다는 독특한 발상 및 그 효과를 확인하기 위한 다양한 실험 결과를 바탕으로 하여 이루어진 발명으로서,
본 발명에 따르면, 지열원이 부족한 현장에서 히트펌프 유닛(100) 내에서 증발기 역할을 수행하는 보조열원 열교환기(122)에 태양열 에너지를 보충함으로서, 히트펌프의 난방 및 급탕 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 냉방 작동시, 히트펌프 유닛(100) 내에서 응축기 역할을 수행하는 보조열원 열교환기(122)를 통과하는 고온의 냉매와 열교환하여 온도가 상승한 열매체(예; 고온수)를 축열탱크 상부에 저장하고, 대기 온도가 낮은 야간에는, PVT 집열유닛(10) 이면의 집열용 순환관(12)을 통해 고온의 열매체를 순환시켜 대기중에 방열시킨 후, 온도가 떨어진 유체를 축열탱크 하부에 성층화되도록 저장하고, 이를 보조열원 열교환기(122)의 냉각에 활용함으로서, 히트펌프의 성적계수 및 에너지 효율을 높일 수 있게 되며, 일부는 지중열교환기를 통해 과냉각시킴으로서 지중열원의 열섬화 현상을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 PVT 집열유닛(10)은 상기 집열용 순환관(12)의 보온을 위한 개폐 가능한 보온 커버(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 바, 상기 보온 커버(13)는 모터에 의해 개폐가능한 롤스크린형 커버가 바람직하며, 상기 제어부는, 상기 히트펌프 유닛(100)의 난방작동시에는 상기 롤스크린을 폐쇄 작동하여 상기 집열용 순환관(12)의 보온성을 증대시키고, 상기 히트펌프 유닛(100)의 냉방작동시에는 상기 롤스크린을 개방 작동하여 상기 집열용 순환관(12)을 통한 공기로의 방열성을 증대 시키도록 제어하는 것이 바람직하다.
축열탱크(20) 및 지중 열교환기(31)로부터 보조열원 열교환기(122)로의 연결관로는 보조열원 열교환기(122)에 직접 연결하는 것도 가능하나, 상기 보조열원 열교환기(122)의 열매체 입구에 연결되는 입구 헤더(40a)와 상기 보조열원 열교환기(122) 의 열매체 출구에 연결되는 출구 헤더(40b)를 구비하며, 상기 축열탱크(20)-고온 공급관, 축열탱크(20)-저온 공급관 및 지중열-공급관은 상기 입구 헤더(40a)에 연결되며, 상기 축열탱크(20)-고온 환수관, 축열탱크(20)-저온 환수관 및 지중열-환수관은 상기 출구 헤더(40b)에 연결되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제어부는, 난방작동시 상기 축열탱크(20) 상부 열매체의 온도가 입구 헤더(40a)내 열매체의 온도보다 소정치 예를 들어 5도 높을 때 상기 축열탱크 순환펌프(25)가 작동되고, 양측 온도가 같게 되는 경우 정지되도록 제어하는 것이 바람직하며, 냉방작동시 상기 축열탱크(20) 하부 열매체의 온도가 입구 헤더(40a)의 열매체의 온도보다 소정치 낮을 때 예를 들어 5도 낮을 때 상기 축열탱크 순환펌프(25)가 작동되고, 양측 온도가 같게 되는 경우 정지되도록 제어하는 것이 바람직하다.
앞서 기술된 바와 같이, 상기 축열탱크(20)의 상부에는 고온 열매체가 하부에는 저온 열매체가 성층화되어 저장되는 데, 성층화 효과를 향상시키기 위해, 축열탱크(20 내부에 열매체의 대류를 억제하기 위한 대류억제 수단을 구비하는 것 이 바람직하며, 상기 대류억제 수단은 상기 축열탱크(20)의 내부를 상하부로 구획하는 다공판(21)이 바람직한 바, 상기 대류억제 수단은 다공판 외에도, 축열탱크(20) 내부의 상하 열매체가 서로 섞이는 것을 억제할 수 있는 구성이면 어느 것이나 적용 가능하다.
또한, 상기 축열탱크(20)에 설치되는 공급관 및 환수관은 상기 축열탱크(20) 내부로 연장되어 그 말단부가 연직 방향을 향하게 설치되고, 그 단부에는 방사판(22)이 설치됨으로서, 축열탱크(20)로의 열매체 공급 또는 배출이 수평 방향으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 복합형 지중열원 히트펌프 시스템에 따르면, 지열원이 부족한 현장에서 히트펌프 유닛(100) 내에서 증발기 역할을 수행하는 보조열원 열교환기(122)에 태양열 에너지를 보충함으로서, 히트펌프의 난방 및 급탕 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라,
냉방 작동시, 보조열원 열교환기(122)를 통과하는 고온의 냉매와 열교환하여 온도가 상승한 열매체를 축열탱크 상부에 저장하고, 대기 온도가 낮은 야간에는, PVT 집열유닛(10) 이면의 집열용 순환관(12)을 통해 고온의 열매체를 순환시켜 대기중에 방열시킨 후, 온도가 떨어진 유체를 축열탱크 하부에 성층화되도록 저장하여, 이를 응축기 역할을 하는 보조열원 열교환기(122)의 냉각에 활용함으로서, 히트펌프의 성적계수 및 에너지 효율을 높일 수 있게 되며, 일부는 지중열교환기를 통해 과냉각시킴으로서 지중열원의 열섬화 현상을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 일실시예에 따른 복합형 지중열원 히트펌프 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 회로 구성도
도 2a 및 도 2b는 축열탱크와 PVT 집열유닛 부분의 확대 설명도로, 도 2a는 난방시의 열매체 순환을 설명하기 위한 도면, 도 2b는 냉방시의 열매체 순환을 설명하기 위한 도면.
도 2a 및 도 2b는 축열탱크와 PVT 집열유닛 부분의 확대 설명도로, 도 2a는 난방시의 열매체 순환을 설명하기 위한 도면, 도 2b는 냉방시의 열매체 순환을 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 일실시예에 따른 복합형 지중열원 히트펌프 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 회로 구성도, 도 2a 및 도 2b는 도 1중 축열탱크와 PVT 집열유닛 부분의 확대 설명도로, 도 2a는 난방시의 열매체 순환을 설명하기 위한 도면, 도 2b는 냉방시의 열매체 순환을 설명하기 위한 도면을 나타내는 바, 이하 설명에서, 종래와 동일한 구성으로서 본 발명을 이해하는 데 있어서 중요하지 않은 사항은 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 실시예의 복합형 지중열원 히트펌프 시스템은, 본 출원인의 선등록특허 제10-2584167호(특허문헌 1)에 개시된 히트펌프 유닛(100)에 본 발명이 적용된 실시예를 나타내는 바, 히트펌프 유닛(100)내의 화살표는 냉방 운전시의 냉매 및 열매체의 순환 경로를 예시한 것이며, 굵은 실선은 열매체 순환 경로를 나타낸다.
먼저, 본 실시예에 적용된 히트펌프 유닛(100)의 구성 및 작용을 간략히 설명한다.
디슈퍼히터(121)는 냉방운전 및 난방운전에서의 냉매의 열교환 및 온수 공급에서의 온수 공급에 관여될 수 있으며, 제1 부하 열교환기(124a) 및 제2 부하 열교환기(124b)는 환수측에서 환수되는 열매체 즉, 물을 냉매와 열교환시켜, 냉각 또는 가열한 후 부하측으로 공급하는 역할을 하는 것으로, 난방시에는 압축기(111, 112)로부터 토출된 냉매가 팽창밸브(131a, 131b)를 거치지 않고 공급되어 응축기 기능을 수행하며, 냉방시에는, 도 1에 예시된 바와 같이, 압축기(111, 112)로부터 토출된 냉매가 팽창밸브(131a, 131b)를 거친 후 공급됨으로서 증발기 역할을 수행한다.
즉, 난방시에는, 냉매가 압축기(111,112)-디슈퍼히터(121)-부하열교환기(124a,124b)-서브클러(123)-팽창밸브(131a,131b)-보조열원 열교환기(122)-압축기(111,112)순으로 순환함으로서, 부하열교환기(124a, 124b)는 응축기, 보조열원 열교환기(122)는 증발기 역할을 수행하게 되며, 냉방시에는, 냉매가 압축기(111,112)-디슈퍼히터(121)-보조열원 열교환기(122)-서브클러(123)-팽창밸브(131a, 131b)-부하열교환기(124a, 124b)-압축기(111, 112)순으로 순환함으로서, 부하열교환기(124a, 124b)는 증발기, 보조열원 열교환기(122)는 응축기 역할을 수행하게 된다.
본 발명에 도 1 실시예의 히트펌프 유닛(100)을 적용하는 경우, 냉방시, 물이 제1 부하 열교환기(124a) 및 제2 부하 열교환기(124b)를 순차적으로 흐르도록 물의 직렬 흐름이 구현되어, 여름철 4℃이하 저온 냉수를 생산하는 경우 물의 흐름이 정체되어 열교환기 및 배관 내부에서 물이 얼거나 동파되는 문제를 해결할 수 있어 4℃이하 냉수를 안정적으로 생산 축열 할 수 있고, 난방시에는 물이 제1 부하 열교환기(124a) 및 제2 부하 열교환기(124b)로 동시 분배되어 흐르므로 온수 공급시 물의 가열 효율이 증대된다는 이점이 있다.
미설명 부호 141은 급탕탱크, 142는 급탕 열교환기를 나타낸다.
전술한 바와 같이, 히트펌프 유닛(100)의 보조열원 열교환기(122)는 난방시에는 증발기, 냉방시에는 응축기 역할을 수행는 바, 땅 속의 온도는 대기에 비해 변화가 적어, 여름에는 상대적으로 시원하고 겨울에는 상대적으로 따뜻하므로, 지중열을 겨울철 난방시 증발기의 가열, 여름철 냉방시 응축기의 냉각에 활용할 수 있다.
본 발명은, 이를 위해 지중 열교환기(31)로부터 배출되는 열매체를 보조열원 열교환기(122)로 공급하는 지중열-공급관(Ea), 보조열원 열교환기(122)로부터 배출되는 열매체를 상기 지중 열교환기(31)로 환수하는 지중열-환수관(Eb), 지중열교환기(31)의 열매체를 보조열원 열교환기(122)를 통과하도록 순환시키는 지중열 순환펌프(35)를 구비하며, 본 실시예의 경우, 지중 열교환기(31)와 보조열원 열교환기(122)는 입구 헤더(40a) 및 출구 헤더(40b)를 매개로 연결된다.
다음으로, 축열탱크와 PVT 집열유닛에 대해 설명한다.
도 2a 및 도 2b는 축열탱크와 PVT 집열유닛 부분의 확대 설명도로, 본 실시예의 태양열 집열부는, 열매체가 충전되는 축열탱크(20), 축열탱크(20)의 상부와 집열용 순환관(12)의 입구를 연결하며, 중간에 개폐밸브(Va)가 설치되어 있는 PVT-고온 공급관(Pa); 집열용 순환관(12)의 출구와 축열탱크(20)의 하부를 연결하며, 중간에 개폐밸브(Vb)가 설치되어 있는 PVT-저온 환수관(Pb); 축열탱크(20)의 하부와 집열용 순환관(12)의 입구를 연결하며, 중간에 개폐밸브(Vc)가 설치되어 있는 PVT-저온 공급관(Pc); 집열용 순환관(12)의 출구와 축열탱크(20)의 상부를 연결하며, 중간에 개폐밸브(Vd)가 설치되어 있는 PVT-고온 환수관(Pd); 축열탱크(20)의 열매체를 집열용 순환관(12)을 통과하도록 순환시키는 PVT 순환펌프(15)를 구비한다.
본 실시예의 경우, 관로를 효율적으로 구성하기 위해 공급관 및 환수관의 일부를 공용으로 사용할 수 있도록 한 예를 나타내나, 각각의 관로를 별도로 형성하는 것도 물론 가능하며, 개폐밸브를 삼방 밸브 또는 사방 밸브로 변형하여 적용하는 것도 가능하다.
태양열 공급부는, 축열탱크(20)의 상부의 열매체를 보조열원 열교환기(122)로 공급하며, 중간에 개폐밸브(V3)가 설치되어 있는 축열탱크-고온 공급관(T3); 보조열원 열교환기(122)로부터 배출되는 열매체를 축열탱크(20)의 하부로 환수하며, 중간에 개폐밸브(V4)가 설치되어 있는 축열탱크-저온 환수관(T4); 축열탱크(20)의 하부의 열매체를 보조열원 열교환기(122)로 공급하며, 중간에 개폐밸브(V1)가 설치되어 있는 축열탱크-저온 공급관(T1); 보조열원 열교환기(122) 로부터 배출되는 열매체를 축열탱크(20)의 상부로 환수하며, 중간에 개폐밸브(V2)가 설치되어 있는 축열탱크-고온 환수관(T2); 축열탱크(20)의 열매체를 상기 보조열원 열교환기(122)를 통과하도록 순환시키는 축열탱크 순환펌프(25)를 구비하며, 축열탱크-고온 공급관(T3), 축열탱크-저온 공급관(T1)은 입구 헤더(40a)를 매개로 보조열원 열교환기(122)에 연결되며, 축열탱크-고온 환수관(T2), 축열탱크-저온 환수관(T4)은 출구 헤더(40b)를 매개로 보조열원 열교환기(122)에 연결된다.
PVT 집열유닛(10)은 집열용 순환관(12)의 보온을 위한 보온 커버(13)를 구비하되, 냉방 작동시에는, 방열 효과를 상승시키기 위해 개방할 수 있도록 모터(13a)에 의해 개폐 가능한 롤스크린형 커버를 구비하며, 수동 개폐가 가능하도록 반자동형으로 구성하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명에 따르면, 축열탱크(20)는 하나의 내부공간을 갖지만, 하부공간에 저온수가 충진된 상태에서 저온수 위쪽의 상부공간에 고온수가 충진되는 형태로서, 고온수와 저온수가 서로 경계를 이루면서 상존하는 성층형 탱크로 구성하는 것이 바람직한 바, 본 실시예의 경우, 축열탱크(20)의 내부에 열매체의 대류를 억제하기 위한 대류억제 수단으로서, 축열탱크(20)의 내부를 상하부로 구획하는 다공판(21)이 설치된 예를 나타내며, 성층화가 유지될 수 있도록 축열탱크(20)에 설치되는 공급관 및 환수관이 축열탱크(20) 내부로 연장되어 그 말단부가 연직 방향을 향하게 설치되고, 그 단부에는 방사판(22)이 설치된 실시예를 나타낸다.
미설명 부호 23은 온도 센서를 나타낸다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 지중열원 히트펌프 시스템의 난방운전 및 냉방운전 동작을 축열탱크와 PVT 집열유닛 부분을 중심으로 설명한다.
히트펌프 유닛(100)의 난방 작동시, 제어부(미도시)는, 도 2a에 굵은 실선으로 도시된 바와 같이, PVT-저온 공급관(Pc)과 PVT-고온 환수관(Pd)의 개폐밸브(Vc, Vd)를 개방 작동하여, 축열탱크(20) 하부의 저온 열매체가 집열용 순환관(12)을 통과하며 가열되어 상기 축열탱크(20) 상부로 유입되도록 제어하고, 축열탱크-고온 공급관(T3)과 축열탱크-저온 환수관(T4)의 개폐밸브(V3, V4)를 개방 작동하여, 축열탱크(20) 상부의 고온 열매체가 증발기 역할을 수행하는 보조열원 열교환기(122)를 통과하며 냉매를 가열하도록 제어하되, 축열탱크(20) 상부의 열매체의 온도가 입구 헤더(40a)내 열매체의 온도보다 소정치, 예를 들어 5도 높을 때 축열탱크 순환펌프(25)가 작동되고, 양측 온도가 같게 되는 경우 정지되도록 제어하며, 이 경우, 롤스크린(13)을 폐쇄 작동하여 집열용 순환관(12)의 보온성을 증대시킨다.
한편, 히트펌프 유닛(100)의 냉방 작동시, 제어부는, PVT-고온 공급관(Pa)과 PVT-저온 환수관(Pb)의 개폐밸브(Va, Vb)를 개방 작동하여, 축열탱크(20) 상부의 고온 열매체가 집열용 순환관(12)을 통과하며 냉각되어 축열탱크(20) 하부로 유입되도록 제어하고, 축열탱크-저온 공급관(T1)과 축열탱크-고온 환수관(T2)의 개폐밸브(V1, V2)를 개방 작동하여, 축열탱크(20) 하부의 저온 열매체가 보조열원 열교환기(122)를 통과하며 냉매를 냉각하도록 제어하되, 축열탱크(20) 하부의 열매체의 온도가 입구 헤더(40a)내 열매체의 온도보다 소정치, 예를 들어 5도 낮을 때 축열탱크 순환펌프(25)가 작동되고, 양측 온도가 같게 되는 경우 정지되도록 제어하며, 이 경우, 롤스크린(13)을 개방 작동하여 집열용 순환관(12)을 통한 공기로의 방열성을 증대 시키도록 제어한다.
그에 따라, 히트펌프 유닛(100) 내에서 응축기 역할을 수행하는 보조열원 열교환기(122)를 통과하는 고온의 냉매와 열교환하여 온도가 상승한 열매체가 축열탱크 상부에 저장되고, 대기 온도가 낮은 야간에는, PVT 집열유닛(10) 이면의 집열용 순환관(12)을 통해 고온의 열매체를 순환시켜 대기중에 방열시킨 후, 온도가 떨어진 열매체를 축열탱크 하부에 성층화되도록 저장하고, 이를 보조열원 열교환기(122)의 냉각에 활용함으로서, 히트펌프의 성적계수 및 에너지 효율을 높일 수 있게 되며, 일부는 지중열교환기를 통해 과냉각시킴으로서 지중열원의 열섬화 현상을 방지할 수 있게 된다.
이상, 본 발명을 설명의 편의상 특정 히트펌프 유닛을 예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 기타 다양한 형태의 히트펌프 유닛에도 적용될 수 있음은 당연하다.
또한 상기한 실시예는 본 발명의 예시적인 실시예에 불과하므로, 청구범위에 명기된 본 발명의 정신과 범위 내에서 여러 가지로 변형 또는 변경이 가능하다.
100: 히트펌프 유닛 122: 보조열원 열교환기
31: 지중 열교환기 10: PVT 집열유닛
11: 태양광 패널 12: 집열용 순환관
13: 롤 스크린 20: 축열탱크
40a: 입구 헤더 40b: 출구 헤더
31: 지중 열교환기 10: PVT 집열유닛
11: 태양광 패널 12: 집열용 순환관
13: 롤 스크린 20: 축열탱크
40a: 입구 헤더 40b: 출구 헤더
Claims (8)
- 압축기, 팽창 밸브 및 냉난방 운전에 따라 응축부 또는 증발부 기능을 수행하는 복수의 열교환기를 구비하여, 압축기의 토출 작용에 의해 냉매가 순환되는 냉동 회로를 구비하고, 열매체 순환파이프를 순환하는 부하용 열매체와 상기 열교환기를 통과하는 냉매와의 열교환을 통해 상기 부하용 열매체에 열을 공급하거나 상기 열매체로부터 열을 흡수하여 사용처에 공급함으로서 냉난방 및 급탕 작동을 수행하며, 상기 복수의 열교환기중 적어도 하나로서 외부 열원의 열매체와 열교환하는 보조열원 열교환기(122) 를 구비하는 히트펌프 유닛(100);
지중에 매설되는 지중 열교환기(31)를 구비하며, 상기 지중 열교환기(31)를 순환하는 열매체와 상기 보조열원 열교환기(122) 를 통과하는 냉매와의 열교환을 통해 지열 에너지를 상기 히트펌프 유닛(100)에 공급하는 지열 집열유닛(30);
태양광 패널(11)의 이면에 집열용 순환관(12)이 설치되어, 태양에너지로부터 전력과 열에너지를 생산하며, 상기 집열용 순환관(12)을 순환하는 열매체와 상기 보조열원 열교환기(122) 를 통과하는 냉매와의 열교환을 통해 태양열로부터 집열된 에너지를 상기 히트펌프 유닛(100)에 공급하는 PVT 집열유닛(10); 및
냉매와 열매체의 순환을 제어하는 제어부; 를 구비하는 복합형 지중열원 히트펌프 시스템에 있어서,
열매체가 충전되는 축열탱크(20);
상기 축열탱크(20)의 상부와 상기 집열용 순환관(12)의 입구를 연결하며, 중간에 개폐밸브(Va)가 설치되어 있는 PVT-고온 공급관(Pa);
상기 집열용 순환관(12)의 출구와 상기 축열탱크(20)의 하부를 연결하며, 중간에 개폐밸브(Vb)가 설치되어 있는 PVT-저온 환수관(Pb);
상기 축열탱크(20)의 하부와 상기 집열용 순환관(12)의 입구를 연결하며, 중간에 개폐밸브(Vc)가 설치되어 있는 PVT-저온 공급관(Pc);
상기 집열용 순환관(12)의 출구와 상기 축열탱크(20)의 상부를 연결하며, 중간에 개폐밸브(Vd)가 설치되어 있는 PVT-고온 환수관(Pd);
상기 축열탱크(20)의 열매체를 상기 집열용 순환관(12)을 통과하도록 순환시키는 PVT 순환펌프(15);
상기 축열탱크(20)의 상부의 열매체를 상기 보조열원 열교환기(122) 로 공급하며, 중간에 개폐밸브(V3)가 설치되어 있는 축열탱크-고온 공급관(T3);
상기 보조열원 열교환기(122)로부터 배출되는 열매체를 상기 축열탱크(20)의 하부로 환수하며, 중간에 개폐밸브(V4)가 설치되어 있는 축열탱크-저온환수관(T4);
상기 축열탱크(20)의 하부의 열매체를 상기 보조열원 열교환기(122) 로 공급하며, 중간에 개폐밸브(V1)가 설치되어 있는 축열탱크-저온 공급관(T1);
상기 보조열원 열교환기(122) 로부터 배출되는 열매체를 상기 축열탱크(20)의 상부로 환수하며, 중간에 개폐밸브(V2)가 설치되어 있는 축열탱크-고온 환수관(T2);
상기 축열탱크(20)의 열매체를 상기 보조열원 열교환기(122)를 통과하도록 순환시키는 축열탱크 순환펌프(25);
상기 지중 열교환기(31)로부터 배출되는 열매체를 상기 보조열원 열교환기(122) 로 공급하는 지중열-공급관(Ea);
상기 보조열원 열교환기(122)로부터 배출되는 열매체를 상기 지중 열교환기(31)로 환수하는 지중열-환수관(Eb);
상기 지중열교환기의 열매체를 상기 보조열원 열교환기(122) 를 통과하도록 순환시키는 지중열 순환펌프(35);를 구비하며,
상기 제어부는
상기 히트펌프 유닛(100)의 난방 작동시,
상기 PVT-저온 공급관(Pc)과 PVT-고온 환수관(Pd)의 개폐밸브(Vc, Vd)를 개방 작동하여, 상기 축열탱크(20) 하부의 저온 열매체가 상기 집열용 순환관(12)을 통과하며 가열되어 상기 축열탱크(20) 상부로 유입되도록 제어하고,
상기 축열탱크-고온 공급관(T3)과 축열탱크-저온 환수관(T4)의 개폐밸브(V3, V4)를 개방 작동하여, 상기 축열탱크(20) 상부의 고온 열매체가 상기 보조열원 열교환기(122) 를 통과하며 냉매를 가열하도록 제어하며,
상기 히트펌프 유닛(100)의 냉방 작동시,
상기 PVT-고온 공급관(Pa)과 PVT-저온 환수관(Pb)의 개폐밸브(Va, Vb)를 개방 작동하여, 상기 축열탱크(20) 상부의 고온 열매체가 상기 집열용 순환관(12)을 통과하며 냉각되어 상기 축열탱크(20) 하부로 유입되도록 제어하고,
상기 축열탱크-저온 공급관(T1)과 축열탱크-고온 환수관(T2)의 개폐밸브(V1, V2)를 개방 작동하여, 상기 축열탱크(20) 하부의 저온 열매체가 상기 보조열원 열교환기(122)를 통과하며 냉매를 냉각하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 복합형 지중열원 히트펌프 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 PVT 집열유닛(10)은 상기 집열용 순환관(12)의 보온을 위한 개폐 가능한 보온 커버(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합형 지중열원 히트펌프 시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 보온 커버(13)는 모터(13a)에 의해 개폐가능한 롤스크린형 커버이며,
상기 제어부는,
상기 히트펌프 유닛(100)의 난방작동시에는 상기 롤스크린을 폐쇄 작동하여 상기 집열용 순환관(12)의 보온성을 증대시키고,
상기 히트펌프 유닛(100)의 냉방작동시에는 상기 롤스크린을 개방 작동하여 상기 집열용 순환관(12)을 통한 공기로의 방열성을 증대 시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 복합형 지중열원 히트펌프 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 보조열원 열교환기(122)의 열매체 입구에 연결되는 입구 헤더(40a)와 상기 보조열원 열교환기(122)의 열매체 출구에 연결되는 출구 헤더(40b)를 구비하며,
상기 축열탱크-고온 공급관(T3), 축열탱크-저온 공급관(T1) 및 지중열-공급관(Ea)은 상기 입구 헤더(40a)에 연결되며,
상기 축열탱크-고온 환수관(T2), 축열탱크-저온 환수관(T4) 및 지중열-환수관(Eb)은 상기 출구 헤더(40b)에 연결되는 것을 특징으로 하는 복합형 지중열원 히트펌프 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
난방 작동시, 상기 축열탱크(20) 상부 열매체의 온도가 입구 헤더(40a)내 열매체의 온도보다 소정치 높을 때 상기 축열탱크 순환펌프(25)가 작동되고, 양측 온도가 같게 되는 경우 정지되도록 제어하며,
냉방 작동시, 상기 축열탱크(20) 하부 열매체의 온도가 입구 헤더(40a)의 열매체의 온도보다 소정치 낮을 때 상기 축열탱크 순환펌프(25)가 작동되고, 양측 온도가 같게 되는 경우 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 복합형 지중열원 히트펌프 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 축열탱크(20)의 내부에, 열매체의 대류를 억제하기 위한 대류억제 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 복합형 지중열원 히트펌프 시스템.
- 제 6항에 있어서,
상기 대류억제 수단은 상기 축열탱크(20)의 내부를 상하부로 구획하는 다공판(21)인 것을 특징으로 하는 복합형 지중열원 히트펌프 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 축열탱크(20)에 설치되는 공급관 및 환수관은 상기 축열탱크(20) 내부로 연장되어 그 말단부가 연직 방향을 향하게 설치되고, 그 단부에는 방사판(22)이 설치되는 것을 특징으로 하는 복합형 지중열원 히트펌프 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020240028698A KR102660333B1 (ko) | 2024-02-28 | 2024-02-28 | 복합형 지중열원 히트펌프 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020240028698A KR102660333B1 (ko) | 2024-02-28 | 2024-02-28 | 복합형 지중열원 히트펌프 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102660333B1 true KR102660333B1 (ko) | 2024-04-24 |
Family
ID=90884053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020240028698A KR102660333B1 (ko) | 2024-02-28 | 2024-02-28 | 복합형 지중열원 히트펌프 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102660333B1 (ko) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100087980A (ko) * | 2009-01-29 | 2010-08-06 | 주식회사 삼영 | 지중 축열식 하이브리드 냉난방 시스템 |
| KR20120007610A (ko) * | 2010-07-15 | 2012-01-25 | 주식회사 동방기공 | 패키지형 펌프모듈 및 이를 이용한 냉난방시스템 |
| KR101641947B1 (ko) * | 2015-03-03 | 2016-07-25 | 주식회사 아산 | 운전비가 절감된 냉난방장치 및 이의 축열운전 제어방법 |
| JP6100351B1 (ja) * | 2015-11-27 | 2017-03-22 | レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド | 情報処理装置、情報処理装置の制御方法、及びプログラム |
| KR20170033469A (ko) * | 2015-09-16 | 2017-03-27 | 주식회사 탑솔 | 태양열, 지열 또는 외부공기열원으로 이루어진 3중 융합 열에너지를 선택적으로 활용한 냉난방시스템 및 이를 이용한 제어방법 |
| KR101836360B1 (ko) | 2016-02-12 | 2018-03-09 | 한국에너지기술연구원 | 지중열 및 태양열을 이용한 하이브리드 열교환 시스템 및 그 제어방법 |
| KR101904280B1 (ko) * | 2018-03-14 | 2018-10-04 | 주식회사 임성 | 파고라 차양구조체 |
| KR20200032345A (ko) * | 2018-09-18 | 2020-03-26 | 주식회사 탑솔 | Pvt 집열기 연계 태양열 히트펌프 시스템 |
| KR102093686B1 (ko) | 2019-03-07 | 2020-04-24 | (주)유천써모텍 | 태양광열, 지열원 및 공기열원 이용 복합열원 히트펌프 시스템에서 수열원 절환 제어 이용한 효율적인 히트펌프 운전제어 시스템 |
| KR20220084876A (ko) * | 2020-12-14 | 2022-06-21 | 지엔원에너지(주) | 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템 |
| KR102468090B1 (ko) | 2022-05-24 | 2022-11-18 | 원정일 | 태양열 지열원 보충 장치를 포함하는 태양열 보충형 지열 열교환 장치 |
| KR102584167B1 (ko) | 2023-07-05 | 2023-10-05 | (주)유천써모텍 | 직병렬 열교환기술을 이용한 안정적인 저온냉수 및고온수 난방 및 급탕 공급 지중열원 히트펌프 |
-
2024
- 2024-02-28 KR KR1020240028698A patent/KR102660333B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100087980A (ko) * | 2009-01-29 | 2010-08-06 | 주식회사 삼영 | 지중 축열식 하이브리드 냉난방 시스템 |
| KR20120007610A (ko) * | 2010-07-15 | 2012-01-25 | 주식회사 동방기공 | 패키지형 펌프모듈 및 이를 이용한 냉난방시스템 |
| KR101641947B1 (ko) * | 2015-03-03 | 2016-07-25 | 주식회사 아산 | 운전비가 절감된 냉난방장치 및 이의 축열운전 제어방법 |
| KR20170033469A (ko) * | 2015-09-16 | 2017-03-27 | 주식회사 탑솔 | 태양열, 지열 또는 외부공기열원으로 이루어진 3중 융합 열에너지를 선택적으로 활용한 냉난방시스템 및 이를 이용한 제어방법 |
| JP6100351B1 (ja) * | 2015-11-27 | 2017-03-22 | レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド | 情報処理装置、情報処理装置の制御方法、及びプログラム |
| KR101836360B1 (ko) | 2016-02-12 | 2018-03-09 | 한국에너지기술연구원 | 지중열 및 태양열을 이용한 하이브리드 열교환 시스템 및 그 제어방법 |
| KR101904280B1 (ko) * | 2018-03-14 | 2018-10-04 | 주식회사 임성 | 파고라 차양구조체 |
| KR20200032345A (ko) * | 2018-09-18 | 2020-03-26 | 주식회사 탑솔 | Pvt 집열기 연계 태양열 히트펌프 시스템 |
| KR102093686B1 (ko) | 2019-03-07 | 2020-04-24 | (주)유천써모텍 | 태양광열, 지열원 및 공기열원 이용 복합열원 히트펌프 시스템에서 수열원 절환 제어 이용한 효율적인 히트펌프 운전제어 시스템 |
| KR20220084876A (ko) * | 2020-12-14 | 2022-06-21 | 지엔원에너지(주) | 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템 |
| KR102468090B1 (ko) | 2022-05-24 | 2022-11-18 | 원정일 | 태양열 지열원 보충 장치를 포함하는 태양열 보충형 지열 열교환 장치 |
| KR102584167B1 (ko) | 2023-07-05 | 2023-10-05 | (주)유천써모텍 | 직병렬 열교환기술을 이용한 안정적인 저온냉수 및고온수 난방 및 급탕 공급 지중열원 히트펌프 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7827814B2 (en) | Geothermal water heater | |
| AU598982B2 (en) | Three function heat pump system | |
| JP3925383B2 (ja) | 給湯装置、空調給湯システム、及び給湯システム | |
| US4165036A (en) | Multi source heat pump air conditioning system | |
| KR101218546B1 (ko) | 히트 펌프 시스템 | |
| US20100038441A1 (en) | Energy system with a heat pump | |
| KR101084569B1 (ko) | 태양열집열기와 히트펌프식 공조기를 이용한 하이브리드 온수공급시스템 | |
| KR100996279B1 (ko) | 태양열 급탕 및 냉방 시스템 | |
| KR101333143B1 (ko) | 축열식 냉난방 장치 | |
| JP2006313034A (ja) | 地中熱利用装置 | |
| KR102362508B1 (ko) | 복합 집열기 적용 하이브리드 히트펌프 시스템의 제어 시스템 | |
| US20140338389A1 (en) | Vapor compression system with thermal energy storage | |
| KR20200032345A (ko) | Pvt 집열기 연계 태양열 히트펌프 시스템 | |
| JP2005257127A (ja) | 自然冷媒ヒートポンプシステム | |
| JP2004003801A (ja) | 二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置 | |
| KR100756240B1 (ko) | 냉난방 시스템 | |
| JP5067958B2 (ja) | 地中熱利用ヒートポンプシステム及び水熱利用ヒートポンプシステム | |
| KR20100037445A (ko) | 공기 조화 시스템 | |
| JP5503167B2 (ja) | 空気調和システム | |
| JP5751599B2 (ja) | 給湯冷暖房システム | |
| KR102660333B1 (ko) | 복합형 지중열원 히트펌프 시스템 | |
| JPWO2011104834A1 (ja) | 空気調和装置 | |
| KR100389267B1 (ko) | 공기 조화기 | |
| KR20140007676A (ko) | 수열원을 보조열원으로 이용한 공기열원 히트펌프의 수열이용 장치 | |
| JP2007127291A (ja) | 熱利用システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |