KR102662170B1 - Regenerative heat pump system comprising geothermal exchanger - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템을 제공한다. 본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템의 일 양태는, 선택적으로 동작하는 제1부하; 상기 제1부하와 열교환되는 열교환 유체가 저장되는 히트 배터리; 상기 히트 배터리에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 히트 배터리와의 사이를 순환하면서 지중과 열교환되는 적어도 1개의 지중 열교환기; 룰 포함하고, 상기 히트 배터리는, 상기 열교환 유체가 저장되는 제1영역; 및 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체와 선택적으로 혼합되는 상기 열교환 유체가 저장되는 제2영역; 을 포함한다. The present invention provides a regenerative heat pump system including an underground heat exchanger. One aspect of a regenerative heat pump system including a ground heat exchanger according to an embodiment of the present invention includes a first load that operates selectively; a heat battery storing heat exchange fluid for heat exchange with the first load; at least one underground heat exchanger in which the heat exchange fluid stored in the heat battery circulates between the heat batteries and exchanges heat with the ground; The heat battery includes: a first area where the heat exchange fluid is stored; and a second area storing the heat exchange fluid that is selectively mixed with the heat exchange fluid stored in the first area. Includes.
Description
본 발명은 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a regenerative heat pump system including an underground heat exchanger.
지중 열교환기란, 지중에 매립되어 그 내부를 유동하는 지하수와 같은 열교환 유체가 지중과 열교환하는 것으로, 이와 같은 지중의 에너지를 활용하는 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템이 제안되고 있다. 선행특허문헌(대한민국 등록특허공보 제1415972호)을 참조하면, 종래에는, 지열 공급부(80)로부터 전달받은 에너지가 제1 및 제2축열부(30)(40)에 저장된 상태에서, 제1 및 제2축열부(30)(40)의 온도에 따라서 제1 및 제2축열부(30)(40)로부터 지열 히트 펌프(20)를 통하여 버퍼 탱크(10)로 에너지가 전달되거나, 축열 탱크(60)로 전달되거나, 지열 공급부(80)로 전달된다. An underground heat exchanger is one in which a heat exchange fluid such as groundwater buried in the ground and flowing inside exchanges heat with the ground. A heat storage type heat pump system including an underground heat exchanger that utilizes energy from the ground has been proposed. Referring to the prior patent document (Korean Patent Registration No. 1415972), conventionally, in a state where the energy received from the geothermal supply unit 80 is stored in the first and second heat storage units 30 and 40, the first and second heat storage units 30 and 40 Depending on the temperature of the second heat storage units 30 and 40, energy is transferred from the first and second heat storage units 30 and 40 to the buffer tank 10 through the geothermal heat pump 20, or the heat storage tank ( 60) or is delivered to the geothermal supply unit 80.
이와 같이, 종래에는, 지열 공급부(80)로부터 전달받은 에너지가 제1 및 제2축열부(30)(40)에 단순히 저장되는 수준에 지나지 않는다. 또한, 종래에는, 열원이 직렬로 연결된 제1 및 제2축열부(30)(40)를 반드시 순차적으로 통과하면서 열교환된다. 따라서, 종래에는, 제1 및 제2축열부(30)(40)에 저장된 에너지가 보다 적극적이고 효율적으로 활용하지 못하게 된다. As such, conventionally, the energy received from the geothermal supply unit 80 is simply stored in the first and second heat storage units 30 and 40. Additionally, in the related art, heat is exchanged while the heat source always passes through the first and second heat storage units 30 and 40 connected in series. Therefore, conventionally, the energy stored in the first and second heat storage units 30 and 40 cannot be utilized more actively and efficiently.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 히트 배터리에 축적된 여분의 에너지를 보다 적극적이고 효율적으로 활용 가능하도록 구성되는 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템을 제공하는 것이다.The present invention is intended to solve the problems of the prior art as described above, and the purpose of the present invention is to provide a heat storage type heat pump including an underground heat exchanger configured to more actively and efficiently utilize the excess energy accumulated in the heat battery. To provide a system.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템의 일 양태는, 선택적으로 동작하는 제1부하; 상기 제1부하와 열교환되는 열교환 유체가 저장되는 히트 배터리; 상기 히트 배터리에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 히트 배터리와의 사이를 순환하면서 지중과 열교환되는 적어도 1개의 지중 열교환기; 룰 포함하고, 상기 히트 배터리는, 상기 열교환 유체가 저장되는 제1영역; 및 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체와 선택적으로 혼합되는 상기 열교환 유체가 저장되는 제2영역; 을 포함한다. One aspect of a regenerative heat pump system including a ground heat exchanger according to an embodiment of the present invention for achieving the above-described object includes: a first load that operates selectively; a heat battery storing heat exchange fluid for heat exchange with the first load; at least one underground heat exchanger in which the heat exchange fluid stored in the heat battery circulates between the heat batteries and exchanges heat with the ground; The heat battery includes: a first area where the heat exchange fluid is stored; and a second area storing the heat exchange fluid that is selectively mixed with the heat exchange fluid stored in the first area. Includes.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체는, 상기 제1부하가 동작하면, 상기 제1부하 및 제1영역 사이를 순환하면서 상기 제1부하와 열교환되거나, 상기 제1부하가 동작하기 전에 상기 제1영역 및 지중 열교환기 사이를 순환하면서 지중과 열교환된 후, 상기 제1부하가 동작하면, 상기 제1부하 및 제1영역 사이를 순환하면서 상기 제1부하와 열교환되거나, 상기 제1부하가 동작하면, 상기 제2영역에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되도록 상기 제1부하, 제2영역 및 제1영역 사이를 순환하면서 상기 제1부하와 열교환된다. In one aspect of the embodiment of the present invention, the heat exchange fluid stored in the first area exchanges heat with the first load while circulating between the first load and the first area when the first load operates, or the heat exchange fluid stored in the first area circulates between the first load and the first area. Before the first load operates, heat is exchanged with the ground while circulating between the first area and the underground heat exchanger, and then when the first load operates, heat is exchanged with the first load while circulating between the first load and the first area. Alternatively, when the first load operates, heat is exchanged with the first load while circulating between the first load, the second region, and the first region to be mixed with the heat exchange fluid stored in the second region.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체는, 그 온도가 기설정된 제1부하 하한 온도 이상인 경우에는, 상기 제1부하가 동작하면, 상기 제1부하 및 제1영역 사이를 순환하면서 상기 제1부하와 열교환되고, 그 온도가 상기 제1부하 하한 온도 미만인 경우에는, 상기 제1부하가 동작하기 전에 상기 지중 열교환기를 경유하면서 그 온도가 증가되어 상기 제1부하 하한 온도 이상의 온도에 도달할 때까지 지중과 열교환된다. In one aspect of an embodiment of the present invention, the heat exchange fluid stored in the first area is stored in the first load and the first area when the first load operates when the temperature is higher than the preset first load lower limit temperature. heat is exchanged with the first load while circulating between the two, and if the temperature is less than the first load lower limit temperature, the temperature increases while passing through the underground heat exchanger before the first load operates to the first load lower limit temperature. Heat is exchanged with the ground until the above temperature is reached.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체는, 상기 제1부하 및 제1영역 사이를 순환하면서 상기 제1부하와 열교환되어 그 온도가 증가하여 상기 제1부하 하한 온도 초과의 온도로 기설정된 제1부하 상한 온도 초과의 온도에 도달하면, 상기 제2영역에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되도록 상기 제1부하, 제2영역 및 제1영역 사이를 순환하면서 상기 제1부하와 열교환된다. In one aspect of an embodiment of the present invention, the heat exchange fluid stored in the first area circulates between the first load and the first area and exchanges heat with the first load to increase its temperature to the first load lower limit temperature. When the temperature exceeds the preset first load upper limit temperature, the first load circulates between the first load, the second region, and the first region to be mixed with the heat exchange fluid stored in the second region. heat is exchanged with
본 발명의 실시예의 일 양태는, 상기 제1부하의 동작과 무관하게 선택적으로 동작하는 제2부하를 더 포함하고, 상기 제1부하는, 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체 또는 상기 제2영역에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합된 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체와 열교환되고, 상기 제2부하는, 상기 제2영역에 저장된 상기 열교환 유체와만 열교환된다. One aspect of the embodiment of the present invention further includes a second load that operates selectively regardless of the operation of the first load, wherein the first load is the heat exchange fluid stored in the first area or the second load. Heat is exchanged with the heat exchange fluid stored in the first region mixed with the heat exchange fluid stored in, and the second load exchanges heat only with the heat exchange fluid stored in the second region.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 제2영역에 저장된 상기 열교환 유체는, 상기 제1부하가 동작하면, 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체의 온도에 따라서 상기 제1부하에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되어 상기 제1부하, 제2영역 및 제1영역 사이를 순환하면서 상기 제1부하와 열교환되거나, 상기 제2부하가 동작하면, 상기 제2부하 및 제2영역 사이를 순환하면서 상기 제2부하와 열교환되거나, 상기 제1 및 제2부하가 동작하면, 그 일부는 상기 제1부하 및 제1영역 사이를 순환하는 상기 열교환 유체와 혼합되어 상기 제1부하, 제2영역 및 제1영역 사이를 순환하면서 상기 제1부하와 열교환되고, 그 나머지는 상기 제2부하 및 제2영역 사이를 순환하면서 상기 제2부하와 열교환된다. In one aspect of the embodiment of the present invention, the heat exchange fluid stored in the second area is, when the first load operates, the heat exchange fluid stored in the first load according to the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area. is mixed with and circulates between the first load, the second area, and the first area to exchange heat with the first load, or when the second load operates, the second load circulates between the second load and the second area. When heat is exchanged with a load or when the first and second loads are operating, a portion of the heat exchange fluid is mixed with the heat exchange fluid circulating between the first load and the first region. It circulates and exchanges heat with the first load, and the remainder exchanges heat with the second load while circulating between the second load and the second area.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 제2영역에 저장된 상기 열교환 유체는, 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 증가하여 기설정된 제1부하 상한 온도 이상의 온도에 도달한 경우에만, 상기 제1부하가 동작하면, 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되어 상기 제1부하, 제2영역 및 제1영역 사이를 순환하면서 상기 제1부하와 열교환되고, 그 온도가 기설정된 제2부하 상한 온도 미만인 경우에는, 상기 제2부하가 동작하면, 상기 제2부하 및 제2영역 사이를 순환하면서 상기 제2부하와 열교환되며, 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 증가하여 기설정된 제1부하 상한 온도 이상의 온도에 도달하고, 그 온도가 기설정된 제2부하 상한 온도 이상인 경우에만, 상기 제1 및 제2부하가 동작하면, 그 일부가 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되어 상기 제1부하, 제2영역 및 제1영역 사이를 순환하면서 상기 제1부하와 열교환되고, 그 나머지는 상기 제2부하 및 제2영역 사이를 순환하면서 상기 제2부하와 열교환된다. In one aspect of the embodiment of the present invention, the heat exchange fluid stored in the second region is used only when the temperature of the heat exchange fluid stored in the first region increases and reaches a temperature equal to or higher than the preset first load upper limit temperature. When the first load operates, it is mixed with the heat exchange fluid stored in the first area and circulates between the first load, the second area, and the first area to exchange heat with the first load, and the second load whose temperature is preset When the load is below the upper limit temperature, when the second load operates, heat is exchanged with the second load while circulating between the second load and the second area, and the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area increases. When the first and second loads are operated only when the temperature reaches a temperature equal to or higher than the set first load upper limit temperature and the temperature is equal to or higher than the preset second load upper limit temperature, a portion of the heat exchange fluid stored in the first area and It is mixed and circulates between the first load, the second area, and the first area to exchange heat with the first load, and the remainder circulates between the second load and the second area to exchange heat with the second load.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 히트 배터리는, 상기 제1 및 제2영역이 서로 구획되도록 내부에 정의되는 배터리 하우징; 상기 제1영역에 배치되고, 그 내부에 밀봉된 축방열 유체가 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체와 열교환되는 축방열 부재; 상기 제1부하에서 상기 제1영역으로 상기 열교환 유체가 인입되는 제1부하용 제1인입관; 상기 제1부하에서 상기 제2영역으로 상기 열교환 유체가 인입되는 제1부하용 제2인입관; 상기 제1영역에서 상기 제1부하로 상기 열교환 유체가 인출되는 제1부하용 인출관; 상기 제1영역에서 상기 지중 열교환기로 상기 열교환 유체가 인출되는 지중 열교환기용 인출관; 상기 제2영역에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 제1영역으로 공급되는 공급관; 및 상기 공급관을 선택적으로 개폐하는 개폐 밸브; 를 포함한다. In one aspect of the embodiment of the present invention, the heat battery includes: a battery housing defined inside such that the first and second regions are partitioned from each other; an axial heat dissipation member disposed in the first area and in which the axial heat dissipation fluid sealed therein exchanges heat with the heat exchange fluid stored in the first area; a first inlet pipe for the first load through which the heat exchange fluid is introduced from the first load to the first area; a second inlet pipe for the first load through which the heat exchange fluid is introduced from the first load to the second area; a first load discharge pipe through which the heat exchange fluid is discharged from the first area to the first load; an outlet pipe for an underground heat exchanger through which the heat exchange fluid is withdrawn from the first area to the underground heat exchanger; a supply pipe through which the heat exchange fluid stored in the second area is supplied to the first area; and an opening/closing valve that selectively opens and closes the supply pipe. Includes.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 지중 열교환기용 인출관은, 상기 제1부하용 인출관의 일측에서 분지된다. In one aspect of the embodiment of the present invention, the outlet pipe for the underground heat exchanger is branched from one side of the outlet pipe for the first load.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 제2부하용 인출관은, 상기 제1영역을 관통하여 배치되고, 상기 공급관은, 상기 제2부하용 인출관의 일측에서 분지되어 상기 제1영역으로 연장된다. In one aspect of the embodiment of the present invention, the outlet pipe for the second load is disposed to penetrate the first area, and the supply pipe is branched from one side of the outlet pipe for the second load and extends into the first area. do.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 개폐 밸브는, 상기 제1영역의 내부가 음압이고 상기 제2영역의 내부가 양압인 경우에만 상기 공급관을 개방한다. In one aspect of the embodiment of the present invention, the opening/closing valve opens the supply pipe only when the inside of the first area is at negative pressure and the inside of the second area is at positive pressure.
본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템의 다른 양태는, 서로 독립적으로 동작하는 제1 및 제2부하; 상기 제1부하와 열교환되는 열교환 유체가 저장되는 제1영역 및 상기 제2부하와 열교환되거나 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되어 상기 제1부하와 열교환되는 상기 열교환 유체가 저장되는 제2영역을 포함하는 히트 배터리; 상기 히트 배터리에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 히트 배터리와의 사이를 순환하면서 지중과 열교환되는 적어도 1개의 지중 열교환기; 상기 열교환 유체가 상기 제1부하 및 제1영역 사이를 순환하거나 상기 제1부하, 제2영역 및 제1영역 사이를 순환하도록 압송하는 제1펌프; 상기 제1부하, 제1영역 및 지중 열교환기 사이를 순환하도록 압송하는 제2펌프; 상기 열교환 유체가 상기 제2부하 및 제2영역 사이를 순환하도록 압송하는 제3펌프; 및 상기 열교환 유체가 상기 제1부하 및 제1영역 사이를 순환하거나 상기 제1부하 및 제1영역 사이를 순환하는 상기 열교환 유체가 상기 지중 열교환기를 선택적으로 경유하거나 상기 제1부하, 제2영역 및 제1영역 사이를 순환하도록 제어하는 제어 밸브; 를 포함한다. Another aspect of a regenerative heat pump system including an underground heat exchanger according to an embodiment of the present invention includes first and second loads operating independently of each other; A first area where the heat exchange fluid for heat exchange with the first load is stored, and a second area for storing the heat exchange fluid for heat exchange with the first load by being mixed with the heat exchange fluid stored in the first area or for heat exchange with the second load. Heat battery containing area; at least one underground heat exchanger in which the heat exchange fluid stored in the heat battery circulates between the heat batteries and exchanges heat with the ground; a first pump that pumps the heat exchange fluid to circulate between the first load and the first zone or to circulate between the first load, the second zone, and the first zone; a second pump that circulates between the first load, the first area, and the underground heat exchanger; a third pump that pumps the heat exchange fluid so that it circulates between the second load and the second area; and the heat exchange fluid circulates between the first load and the first zone, or the heat exchange fluid circulating between the first load and the first zone selectively passes through the underground heat exchanger, or the first load, the second zone, and A control valve that controls circulation between the first areas; Includes.
본 발명의 실시예의 다른 양태에서, 상기 제1 및 제2펌프는 택일적으로 동작하고, 상기 제3펌프는, 상기 제1 및 제2펌프와 독립적으로 동작한다. In another aspect of an embodiment of the present invention, the first and second pumps operate alternatively, and the third pump operates independently of the first and second pumps.
본 발명의 실시예의 다른 양태에서, 상기 제1펌프에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체는, 상기 제어 밸브에 의한 제어에 따라서, 상기 제1부하 및 제1영역 사이를 순환하거나 상기 제1부하, 제2영역 및 제1영역 사이를 순환하고, 상기 제2펌프에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체는, 상기 제어 밸브에 의한 제어에 따라서, 상기 제1부하, 제1영역 및 지중 열교환기 사이를 순환하며, 상기 제3펌프에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체는, 상기 제어 밸브에 의한 제어와 무관하게 상기 제2부하 및 제2영역 사이를 순환한다. In another aspect of an embodiment of the present invention, the heat exchange fluid pumped by the first pump circulates between the first load and the first area or circulates between the first load and the second area according to control by the control valve. The heat exchange fluid that circulates between the zone and the first zone and is pumped by the second pump circulates between the first load, the first zone, and the underground heat exchanger according to control by the control valve, The heat exchange fluid pumped by the third pump circulates between the second load and the second region regardless of control by the control valve.
본 발명의 실시예의 다른 양태에서, 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 기설정된 제1부하 하한 온도 이상인 경우에는, 상기 제1부하가 동작하면, 상기 제1펌프가 동작하고, 상기 제어 밸브는, 상기 제1펌프에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체가 상기 제1부하 및 제1영역 사이를 순환하도록 제어하고, 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 상기 제1부하 하한 온도 미만인 경우에는, 상기 제1부하가 동작하기 전에 상기 제2펌프가 동작하고, 상기 제어 밸브는, 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 증가되어 상기 제1부하 하한 온도 이상의 온도에 도달할 때까지 상기 제2펌프에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체가 상기 지중 열교환기를 경유하도록 제어한다. In another aspect of the embodiment of the present invention, when the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area is higher than the preset first load lower limit temperature, when the first load operates, the first pump operates, and the control The valve controls the heat exchange fluid pumped by the first pump to circulate between the first load and the first region, and when the temperature of the heat exchange fluid stored in the first region is less than the first load lower limit temperature. In this case, the second pump operates before the first load operates, and the control valve increases until the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area reaches a temperature equal to or higher than the first load lower limit temperature. The heat exchange fluid pumped by the second pump is controlled to pass through the underground heat exchanger.
본 발명의 실시예의 다른 양태에서, 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 제1부하 및 제1영역 사이를 순환하면서 상기 제1부하와 열교환되어 그 온도가 증가하여 상기 제1부하 하한 온도 초과의 온도로 기설정된 제1부하 상한 온도 초과의 온도에 도달하면, 상기 제1펌프가 계속적으로 동작하고, 상기 제어 밸브는, 상기 제1펌프에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체가 상기 제1부하, 제2영역 및 제1영역 사이를 순환하여 상기 제2영역에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되도록 제어한다. In another aspect of the embodiment of the present invention, the heat exchange fluid stored in the first area circulates between the first load and the first area and exchanges heat with the first load, thereby increasing the temperature and exceeding the lower limit temperature of the first load. When the temperature reaches a temperature exceeding the preset first load upper limit temperature, the first pump continues to operate, and the control valve controls the heat exchange fluid pumped by the first pump to the first load, the first load, and the second load. It is controlled to circulate between the second area and the first area to mix with the heat exchange fluid stored in the second area.
본 발명의 실시예의 다른 양태에서, 상기 히트 배터리는, 상기 제1 및 제2영역이 서로 구획되도록 내부에 정의되는 배터리 하우징; 상기 제1영역에 배치되고, 그 내부에 밀봉된 축방열 유체가 상기 제1영역에 저장된 상기 열교환 유체와 열교환되는 축방열 부재; 상기 제1부하에서 상기 제1영역으로 상기 열교환 유체가 인입되는 제1부하용 제1인입관; 상기 제1부하에서 상기 제2영역으로 상기 열교환 유체가 인입되는 제1부하용 제2인입관; 상기 제1영역에서 상기 제1부하로 상기 열교환 유체가 인출되는 제1부하용 인출관; 상기 제1영역에서 상기 지중 열교환기로 상기 열교환 유체가 인출되는 지중 열교환기용 인출관; 상기 제2부하에서 상기 제2영역으로 상기 열교환 유체가 인입되는 제2부하용 인입관; 상기 제2영역에서 상기 제2부하로 상기 열교환 유체가 인출되는 제2부하용 인출관; 상기 제2영역에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 제1영역으로 공급되는 공급관; 및 상기 공급관을 선택적으로 개폐하는 개폐 밸브; 를 포함한다. In another aspect of the embodiment of the present invention, the heat battery includes a battery housing defined inside such that the first and second regions are partitioned from each other; an axial heat dissipation member disposed in the first area and in which the axial heat dissipation fluid sealed therein exchanges heat with the heat exchange fluid stored in the first area; a first inlet pipe for the first load through which the heat exchange fluid is introduced from the first load to the first area; a second inlet pipe for the first load through which the heat exchange fluid is introduced from the first load to the second area; a first load discharge pipe through which the heat exchange fluid is discharged from the first area to the first load; an outlet pipe for an underground heat exchanger through which the heat exchange fluid is withdrawn from the first area to the underground heat exchanger; a second load inlet pipe through which the heat exchange fluid is introduced from the second load to the second area; a second load discharge pipe through which the heat exchange fluid is discharged from the second area to the second load; a supply pipe through which the heat exchange fluid stored in the second area is supplied to the first area; and an opening/closing valve that selectively opens and closes the supply pipe. Includes.
본 발명의 실시예의 다른 양태에서, 상기 제1부하용 제2인입관의 양단은, 상기 제1부하용 제1인입관 및 상기 제2부하용 인입관의 일측에 각각 연결된다. In another aspect of the embodiment of the present invention, both ends of the second inlet pipe for the first load are connected to one side of the first inlet pipe for the first load and the inlet pipe for the second load, respectively.
본 발명의 실시예의 다른 양태에서, 상기 지중 열교환기용 인출관은, 상기 제1부하용 인출관의 일측에서 분지된다. In another aspect of the embodiment of the present invention, the outlet pipe for the underground heat exchanger is branched from one side of the outlet pipe for the first load.
본 발명의 실시예의 다른 양태에서, 상기 제2부하용 인출관은, 상기 제1영역을 관통하여 배치되고, 상기 공급관은, 상기 제2부하용 인출관의 일측에서 분지되어 상기 제1영역으로 연장된다. In another aspect of the embodiment of the present invention, the outlet pipe for the second load is disposed to penetrate the first area, and the supply pipe is branched from one side of the outlet pipe for the second load and extends into the first area. do.
본 발명의 실시예의 다른 양태에서, 상기 개폐 밸브는, 상기 제1영역의 내부가 음압이고 상기 제2영역의 내부가 양압인 경우에만 상기 공급관을 개방한다. In another aspect of the embodiment of the present invention, the opening/closing valve opens the supply pipe only when the inside of the first area is at negative pressure and the inside of the second area is at positive pressure.
본 발명의 실시예의 양태들에서, 상기 제1영역에는, 그 내부에 밀봉된 축방열 유체가 상기 열교환 유체와 열교환되는 축방열 부재가 배치된다. In aspects of the embodiment of the present invention, an axial heat dissipation member is disposed in the first region, in which a axial heat dissipation fluid sealed therein exchanges heat with the heat exchange fluid.
본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템에서는, 히트 배터리에 축적된 에너지가 제1 및 제2부하에 선택적으로 전달된다. 특히, 본 발명의 실시예에서는, 히트 배터리의 내부가 열교환 유체가 각각 저장되는 제1 및 제2영역으로 구획되고, 제1 및 제2영역에 저장된 열교환 유체의 온도와 제1 및 제2부하에서 요구되는 최적 온도를 대비하여 제1 및 제2영역에 각각 저장된 열교환 유체가 제1 및 제2부하와 독립적으로 열교환되거나 제1 및 제2영역에 저장된 열교환 유체가 혼합 또는 독립적으로 제1부하 또는 제2부하와 열교환된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 히트 배터리에 축적된 여분의 에너지를 보다 적극적이고 효율적으로 활용할 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다. In the regenerative heat pump system including an underground heat exchanger according to an embodiment of the present invention, energy accumulated in the heat battery is selectively transferred to the first and second loads. In particular, in an embodiment of the present invention, the interior of the heat battery is divided into first and second regions where heat exchange fluid is stored, respectively, and the temperature of the heat exchange fluid stored in the first and second regions and the first and second loads In preparation for the required optimal temperature, the heat exchange fluids stored in the first and second areas are independently heat exchanged with the first and second loads, or the heat exchange fluids stored in the first and second areas are mixed or independently used with the first load or the second load. Heat is exchanged with the second load. Therefore, according to the embodiment of the present invention, it is possible to expect the effect of utilizing the excess energy accumulated in the heat battery more actively and efficiently.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템을 보인 구성도.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템에서 유체의 흐름을 보인 유체 흐름도.1 is a configuration diagram showing a regenerative heat pump system including an underground heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
2 to 5 are fluid flow diagrams showing the flow of fluid in a regenerative heat pump system including an underground heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration of a regenerative heat pump system including an underground heat exchanger according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템을 보인 구성도이다. Figure 1 is a configuration diagram showing a regenerative heat pump system including an underground heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
도 1은 참조하면, 본 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템(1)(이하, '히트 펌프 시스템'이라 칭함)은, 제1 및 제2부하(110)(120), 히트 배터리(200), 지중 열교환기(300), 제1 내지 제3펌프(P1)(P2)(P3) 및 제어 밸브(V)를 포함한다. 특히, 본 실시예에서는, 상기 히트 배터리(200)에 열교환 유체가 구획되어 저장되고, 그 온도에 따라서 상기 제1 및 제2부하(110)(120)와 선택적으로 열교환된다. Referring to FIG. 1, the regenerative heat pump system 1 (hereinafter referred to as 'heat pump system') including an underground heat exchanger according to this embodiment includes first and
보다 상세하게는, 상기 제1 및 제2부하(110)(120)는, 서로 독립적으로 동작하는 것으로, 그 동작 과정에서 열이 발생된다. 특히, 본 실시예에서는, 상기 제1 및 제2부하(110)(120)의 동작 과정에서 발생되는 열이 상기 열교환 유체를 매개로 상기 히트 배터리(200)와 열교환된다. 그리고 상기 제1 및 제2부하(110)(120)는, 정상적인 동작이나 동작 효율을 확보하기 위하여 각각과 열교환되는 상기 열교환 유체의 온도가 상이한 것으로 구분될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2부하(110)(120)가, 에어컨 및 팬 코일인 경우에는, 상기 제1부하(110)의 경우에는 냉동사이클의 효율, 특히, 압축기의 최적 흡입 온도를 고려하여 응축기와 열교환되는 상기 열교환 유체의 온도가 과도하게 낮거나 높은 경우에는, 냉동사이클이 비정상적으로 동작되거나 효율이 저하될 수 있다. 이에 반하여, 단순히 공기와의 열전도에 의하여 공조를 수행하는 팬 코일은, 냉방 모드시에는 이와 열교환되는 상기 열교환 유체의 온도가 낮을수록 유리하고, 난방 모드시에는 이와 열교환되는 상기 열교환 유체의 온도가 높을수록 유리할 것이다. More specifically, the first and
이하에서는, 상기 제1 및 제2부하(110)(120)의 정상적인 동작이나 동작 효율을 확보하기 위한 온도를 고려하여 상기 제1 및 제2부하(110)(120)가 냉방 모드로 동작하는 경우에 대해서 설명한다. 따라서, 상기 제1부하(110)가 냉방 모드로 동작하는 경우에는, 상기 제1부하(110)와 열교환되는 상기 열교환 유체의 온도가 기설정된 제1부하 하한 온도(Td1) 이상 및 상기 제1부하 상한 온도(Tu1) 이하의 온도 범위에서 상기 제1부하(110)의 정상적인 동작 또는 동작 효율의 확보가 가능한 것으로 설명한다. 그리고 상기 제2부하(120)가 냉방 모드로 동작하는 경우에는, 상기 제2부하(120)와 열교환되는 상기 열교환 유체의 온도가 기설정된 제2부하 상한 온도(Tu2) 이하의 온도 범위에서 상기 제2부하(120)의 정상적인 동작 또는 동작 효율의 확보가 가능한 것으로 설명한다. 예를들면, 상기 제1부하 하한 온도(Td1)는, 7도씨로 설정되고, 상기 제1부하 상한 온도(Tu1) 및 제2부하 상한 온도(Tu2)는, 각각 15도씨로 설정될 수 있다. Hereinafter, when the first and
그리고 상기 히트 배터리(200)에는, 상기 제1 및 제2부하(110)(120)와 열교환되는 열교환 유체가 저장되는 것으로, 예를 들면, 지중에 매립될 수 있다. 특히, 본 실시예에서는, 상기 히트 배터리(200)가, 제1 및 제2영역(200A)(200B)을 포함한다. 상기 제1영역(200A)에는, 상기 제1부하(110)와 열교환되는 열교환 유체가 저장되고, 상기 제2영역(200B)에는, 상기 제2부하(120)와 열교환되거나 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되어 상기 제1부하(110)와 열교환되는 상기 열교환 유체가 저장된다. 상기 히트 배터리(200)의 구체적인 구성에 대해서는, 후술하기로 한다. In addition, the
다음으로, 상기 지중 열교환기(300)는, 지중에 매립되는 것으로, 상기 히트 배터리(200)에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 히트 배터리(200)와의 사이를 순환하면서 지중과 열교환되는 적어도 1개를 포함한다. 예를 들면, 상기 지중 열교환기(300)는, 터파기 공사된 지면에 천공되는 홀에 매립될 수 있는데, 상기 지중 열교환기(300)가 매립된 홀의 상방에 해당하는 지중에 상기 히트 배터리(200)가 매립됨으로써, 상기 히트 배터리(200)의 매립을 위하여 별도의 공사가 삭제될 수 있다. Next, the
상기 제1 내지 제3펌프(P1)(P2)(P3)는, 상기 열교환 유체가 상기 히트 펌프 시스템(1)을 순환하도록 압송한다. 즉, 상기 제1펌프(P1)는, 상기 열교환 유체가 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하거나 상기 제1부하(110), 제2영역(200B) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하도록 압송한다. 그리고 상기 제2펌프(P2)는, 상기 제1부하(110), 제1영역(200A) 및 지중 열교환기(300) 사이를 순환하도록 압송하고, 상기 제3펌프(P3)는, 상기 열교환 유체가 상기 제2부하(120) 및 제2영역(200B) 사이를 순환하도록 압송한다. The first to third pumps P1, P2, and P3 pump the heat exchange fluid so that it circulates in the
본 실시예에서는, 상기 제1 및 제2펌프(P1)(P2)는 택일적으로 동작하고, 상기 제3펌프(P3)는, 상기 제1 및 제2펌프(P1)(P2)와 독립적으로 동작한다. 다만, 상기 제3펌프(P3)는, 상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 상기 제2부하 상한 온도(Tu2) 이하인 경우에만, 동작하여 상기 제2부하(120) 및 제2영역(200B) 사이를 순환하는 상기 열교환 유체를 압송한다. In this embodiment, the first and second pumps (P1) (P2) operate alternatively, and the third pump (P3) operates independently of the first and second pumps (P1) (P2). It works. However, the third pump (P3) operates only when the temperature of the heat exchange fluid stored in the second area (200B) is below the second load upper limit temperature (Tu2) to The heat exchange fluid circulating between the two
한편, 상기 제어 밸브(V)는, 상기 히트 펌프 시스템(1)에서의 상기 열교환 유체의 순환을 제어한다. 보다 상세하게는, 상기 제어 밸브(V)는, 상기 열교환 유체가 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하거나 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하는 상기 열교환 유체가 상기 지중 열교환기(300)를 선택적으로 경유하거나 상기 제1부하(110), 제2영역(200B) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하도록 제어한다. 이와 같은 상기 제어 밸브(V)에 의항 상기 히트 펌프 시스템(1)에서의 상기 열교환 유체의 순환의 제어는, 상기 제1 및 제2부하(110)(120)의 동작 여부 및 상기 제1 및 제2영역(200A)(200B), 특히, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도에 따라서 이루어진다. Meanwhile, the control valve (V) controls circulation of the heat exchange fluid in the heat pump system (1). More specifically, the control valve (V) circulates the heat exchange fluid between the
보다 상세하게는, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 기설정된 제1부하 하한 온도(Td1) 이상인 경우에는, 상기 제1부하(110)가 동작하면, 상기 제1펌프(P1)가 동작하여 상기 열교환 유체가 상기 히트 펌프 시스템(1)을 순환하도록 압송된다. 이때, 상기 제어 밸브(V)는, 상기 제1펌프(P1)에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체가 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하도록 제어한다. More specifically, when the temperature of the heat exchange fluid stored in the
반면에, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 상기 제1부하 하한 온도(Td1) 미만인 경우에는, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 상기 제1부하 하한 온도(Td1) 이상으로 증가되도록 한다. 그런데, 상기 제1 및 제2영역(200A)(200B)에 저장된 상기 열교환 유체는, 주로 주간에 동작하는 상기 제1 및 제2부하(110)(120)의 특성을 고려하여, 상대적으로 저렴한 심야 전력이나 신재생 에너지를 활용하여 그 온도를 미리 감소시킬 수 있다. 상기 열교환 유체로 물이 사용되는 경우에는, 상기 제1 및 제2영역(200A)(200B)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도를 약 5도씨까지 미리 감소시킬 수 있다. On the other hand, when the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area (200A) is less than the first load lower limit temperature (Td1), the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area (200A) is lower than the first load lower limit temperature (Td1). Let it increase above the lower limit temperature (Td1). However, the heat exchange fluid stored in the first and
한편, 상술한 바와 같이, 상기 제1부하(110)가 상기 제1부하 하한 온도(Td1) 미만의 상기 열교환 유체와 열교환되는 경우에는, 정상적인 동작이나 동작 효율을 확보에 불리할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 본 실시예에서는, 상기 제1부하(110)가 동작하기 전에 상기 제2펌프(P2)가 동작하고, 상기 제어 밸브(V)는, 상기 제2펌프(P2)에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체가 상기 지중 열교환기(300)를 경유하도록 제어한다. Meanwhile, as described above, when the
그런데, 상기 지중 열교환기(300)가 매립되는 지중은 일반적으로 15도씨 내외를 유지하므로, 상기 지중 열교환기(300)를 경유하는 상기 열교환 유체의 온도는 증가될 것이다. 그리고 상기 제어 밸브(V)는, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 증가되어 상기 제1부하 하한 온도(Td1) 이상의 온도, 예를 들면, 7도씨에 도달할 때까지 상기 제2펌프(P2)에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체가 상기 지중 열교환기(300)를 경유, 실질적으로, 상기 제1부하(110), 제1영역(200A) 및 지중 열교환기(300) 사이를 순환하도록 제어한다. However, since the ground in which the
한편, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하면서 상기 제1부하(110)와 열교환되면, 그 온도가 증가하게 된다. 본 실시예에서는, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 상기 제1부하 상한 온도(Tu1) 초과의 온도에 도달하면, 상기 제1펌프(P1)가 계속적으로 동작하는 상태에서, 상기 제어 밸브(V)가, 상기 제1펌프(P1)에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체가 상기 제1부하(110), 제2영역(200B) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하여 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하는 상기 열교환 유체가 상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되도록 제어한다. 그런데, 상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체는, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체와 구획된 상태이므로, 상기 제1부하(110)와의 열교환에 의하여 그 온도가 증가된 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체에 비하여 상대적으로 저온, 즉, 5도씨를 유지하게 된다. 따라서, 본 실시예에서는, 상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체와의 혼합에 의하여 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체, 즉, 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하는 상기 열교환 유체의 온도가 상기 제1부하 상한 온도(Tu1) 이하로 저하되도록 하는 것이다. 다만, 이와 같은, 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하는 상기 열교환 유체가 상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합은, 상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 상기 제2부하 상한 온도(Tu2) 미만인 경우에만, 이루어진다. Meanwhile, when the heat exchange fluid stored in the
한편, 상기 히트 배터리(200)는, 배터리 하우징(210), 축방열 부재(220), 제1부하용 제1인입관(231), 제1부하용 제2인입관(232), 제1부하용 인출관(240), 지중 열교환기용 인출관(250), 제2부하용 인입관(260), 제2부하용 인출관(270), 공급관(280) 및 개폐 밸브(290)를 포함한다. Meanwhile, the
보다 상세하게는, 상기 배터리 하우징(210)은, 그 내부에 상기 열교환 유체가 저장되는 곳으로, 상기 배터리 하우징(210)의 내부에는, 서로 구획되도록 상기 제1 및 제2영역(200A)(200B)이 정의된다. 상기 제1 및 제2영역(200A)(200B)에는, 각각 상기 열교환 유체가 저장된다. 다만, 본 실시예에서는, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체와 선택적으로 혼합된다.More specifically, the
상기 축방열 부재(220)는, 그 내부에 밀봉된 축방열 유체가 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체와 열교환되는 것으로, 상기 제1영역(200A)에 배치된다. 예를 들면, 상기 축방열 부재(220)의 내부에 밀봉되는 축방열 유체로는, 외부 온도에 따라서 상이 변화되면서 열을 흡수 또는 방출하는 상변화 물질(Phase Change Material; PCM)이 사용될 수 있다. The axial
상기 제1부하용 제1인입관(231)은, 상기 제1부하(110)에서 상기 제1영역(200A)으로 상기 열교환 유체가 인입되는 곳이고, 제1부하용 제2인입관(232)은, 상기 제1부하(110)에서 상기 제2영역(200B)으로 상기 열교환 유체가 인입되는 곳이다. 그리고 상기 제1부하용 인출관(240) 및 상기 지중 열교환기용 인출관(250)은, 상기 제1영역(200A)에서 상기 제1부하(110) 또는 지중 열교환기(300)로 상기 열교환 유체가 인출되는 곳이다. The
상기 제2부하용 인입관(260) 및 제2부하용 인출관(270)은, 상기 제2부하(120)에서 상기 제2영역(200B)으로 상기 열교환 유체가 인입되거나 상기 제2영역(200B)에서 상기 제2부하(120)로 상기 열교환 유체가 인출되는 곳이다. 또한, 상기 공급관(280)은, 상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 제1영역(200A)으로 공급되는 곳이다. The
특히, 본 실시예에서는, 상기 제1부하용 제2인입관(232)의 양단은, 상기 제1부하용 제1인입관(231) 및 상기 제2부하용 인입관(260)의 일측에 각각 연결된다. 즉, 상기 제1부하(110)에서 상기 제2영역(200B)으로 인입되는 상기 열교환 유체는, 상기 제1부하용 제1인입관(231), 제1부하용 제2인입관(232) 및 제2부하용 인입관(260)을 차례로 유동하게 된다. In particular, in this embodiment, both ends of the
그리고 상기 지중 열교환기용 인출관(250)은, 상기 제1부하용 인출관(240)의 일측에서 분지된다. 따라서, 상기 제1영역(200A)에서 상기 지중 열교환기(300)로 인출되는 상기 열교환 유체는, 상기 제1부하용 인출관(240) 및 지중 열교환기용 인출관(250)을 차례로 유동하게 된다. And the
한편, 상기 제2부하용 인출관(270)은, 상기 제1영역(200A)을 관통하여 배치되고, 상기 공급관(280)은, 상기 제2부하용 인출관(270)의 일측에서 분지되어 상기 제1영역(200A)으로 연장된다. 따라서, 상기 제2영역(200B)의 내부에 저장된 상기 열교환 유체는, 상기 제2부하용 인출관(270)을 유동하여 상기 제2부하(120)로 인출되거나 상기 제2부하용 인출관(270) 및 공급관(280)을 유동하여 상기 제1영역(200A)으로 공급될 수 있다. Meanwhile, the second
상기 개폐 밸브(290)는, 상기 공급관(280)을 선택적으로 개폐한다. 따라서, 실질적으로, 상기 제2영역(200B)의 내부에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 공급관(280)을 유동하여 상기 제1영역(200A)으로 선택적으로 공급된다. The opening/
또한, 상기 개폐 밸브(290)는, 상기 제1영역(200A)의 내부가 음압이고 상기 제2영역(200B)의 내부가 양압인 경우에만 상기 공급관(280)을 개방한다. 다시 말하면, 상기 개폐 밸브(290)는, 상기 제1펌프(P1)에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체가 상기 제어 밸브(V)에 의하여 상기 제1부하(110), 제2영역(200B) 및 제1영역(200A)을 순환하도록 제어된 경우에만, 상기 개폐 밸브(290)에 의하여 상기 공급관(280)이 개방되는 것이다. Additionally, the opening/
이하에서는 본 발명의 실시에에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the operation of a regenerative heat pump system including a ground heat exchanger according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템에서 유체의 흐름을 보인 유체 흐름도이다. 2 to 5 are fluid flow diagrams showing the flow of fluid in a regenerative heat pump system including an underground heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 2를 참조하면, 제1영역(200A)에 저장된 열교환 유체의 온도가 기설정된 제1부하 하한 온도(Td1), 즉, 7도씨 이상인 경우에는, 제1부하(110)가 동작하면, 제1펌프(P1)가 동작한다. 그리고 제어 밸브(V)는, 상기 제1영역(200A)에 저장된 열교환 유체가 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하도록 제어한다. 따라서, 상기 열교환 유체를 매개로 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이에서 열교환이 이루어짐으로써, 상기 제1부하(110)의 동작 과정에서 발생되는 열이 히트 배터리(200)로 전달된다. First, referring to FIG. 2, when the temperature of the heat exchange fluid stored in the
한편, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 상기 제1부하 하한 온도(Td1) 미만, 즉, 5도씨인 경우에는, 상기 제1부하(110)의 열교환시 오히려 상기 제1부하(110)의 비정상적인 동작이나 그 동작 효율의 저하를 초래할 수 있다. 따라서, 도 3을 참조하면, 이와 같은 경우에는, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체가, 지중 열교환기(300)를 경유하면서 상대적으로 저온, 예를 들면, 15도씨 내외인 지중과 열교환하여 그 온도가 미리 감소되도록 한다.Meanwhile, when the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area (200A) is less than the first load lower limit temperature (Td1), that is, 5 degrees Celsius, during heat exchange of the first load (110), the first load (110) This may result in abnormal operation of
즉, 상기 제어 밸브(V)에 의하여 상기 제1부하(110)에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 지중 열교환기(300)를 경유하도록 제어된 상태에서, 상기 제1부하(110)가 동작하기 전에 제2펌프(P2)가 동작한다. 따라서, 실질적으로, 상기 제2펌프(P2)에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체가 상기 제1부하(110), 제1영역(200A) 및 지중 열교환기(300) 사이를 순환하면서 지중과 열교환되어 그 온도가 증가된다. 그리고 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 증가되어 상기 제1부하 하한 온도(Td1) 이상의 온도, 예를 들면, 상기 제1부하 하한 온도(Td1)인 7도씨에 도달하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어 밸브(V)에 의하여 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이에서 상기 열교환 유체가 순환하도록 제어된 상태에서, 상기 제1펌프(P1)가 동작한다. That is, in a state where the heat exchange fluid stored in the
다음으로, 도 4를 참조하면, 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이의 열교환에 의하여 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 증가되어 기설정된 제1부하 상한 온도(Tu1) 이상의 온도에 도달하면, 상기 제1펌프(P1)에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체가, 상대적으로 저온인 상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합된다. 즉, 상기 제어 밸브(V)에 의하여 상기 열교환 유체가 상기 제1부하(110), 제2영역(200B) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하도록 제어된 상태에서, 상기 제1펌프(P1)가 동작한다. 물론, 이는, 상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 기설정된 제2부하 상한 온도(Tu2) 미만인 경우에만 이루어진다. Next, referring to FIG. 4, the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area (200A) increases due to heat exchange between the
한편, 상기 제1부하(110)의 동작 여부 및 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도와 무관하게, 제2부하(120)가 동작하면, 상기 열교환 유체를 매개로 상기 제2부하(120) 및 제2영역(200B) 사이에서 열교환이 이루어짐으로써, 상기 제2부하(120)의 동작 과정에서 발생되는 열이 상기 히트 배터리(200)로 전달된다. 도 5를 참조하면, 이를 위하여 제3펌프(P3)가 동작하면, 이에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체가 상기 제2부하(120) 및 제2영역(200B) 사이를 순환한다. 도 5에는, 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이에서의 상기 열교환 유체의 순환과 동시에 상기 제2부하(120) 및 제2영역(200B) 사이에서의 상기 열교환 유체의 순환이 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이. 상기 제2부하(120) 및 제2영역(200B) 사이에서의 상기 열교환 유체의 순환은, 상기 제1부하(110), 제1영역(200A) 및 지중 열교환기(300) 사이 또는 상기 제1부하(110), 제2영역(200B) 및 제1영역(200A) 사이에서의 상기 열교환 유체의 순환과 동시에 이루어질 수도 있을 것이다. Meanwhile, regardless of whether the
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.Within the scope of the basic technical idea of the present invention, many other modifications are possible for those skilled in the art, and the scope of the present invention should be interpreted based on the appended claims. will be.
110, 120: 부하 200: 히트 배터리
200A, 200B: 영역 210: 배터리 하우징
220: 축방열 부재 231: 제1부하용 제1인입관
232: 제1부하용 제2인입관 240: 제1부하용 인출관
250: 지중 열교환기용 인출관 260: 제2부하용 인입관
270: 제2부하용 인출관 280: 공급관
290: 개폐 밸브 300: 지중 열교환기
P1, P2, P3: 펌프 V: 제어 밸브 110, 120: load 200: heat battery
200A, 200B: Area 210: Battery housing
220: Axial heat dissipation member 231: First lead pipe for first load
232: Second inlet pipe for first load 240: Output pipe for first load
250: Outlet pipe for underground heat exchanger 260: Inlet pipe for second load
270: lead-out pipe for second load 280: supply pipe
290: Open/close valve 300: Underground heat exchanger
P1, P2, P3: pump V: control valve
Claims (22)
상기 제1부하(110)와 열교환되는 열교환 유체가 저장되는 히트 배터리(200);
상기 히트 배터리(200)에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 히트 배터리(200)와의 사이를 순환하면서 지중과 열교환되는 적어도 1개의 지중 열교환기(300); 룰 포함하고,
상기 히트 배터리(200)는,
상기 열교환 유체가 저장되는 제1영역(200A); 및
상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체와 선택적으로 혼합되는 상기 열교환 유체가 저장되는 제2영역(200B); 을 포함하고,
상기 제1부하(110)는, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도에 따라서 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체 또는 상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합된 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체와 열교환되고,
상기 제2부하(120)는, 상기 제1부하(110)의 동작 여부 및 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도와 무관하게 상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체와만 열교환되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
First and second loads 110 and 120 operating independently of each other;
A heat battery 200 that stores heat exchange fluid for heat exchange with the first load 110;
At least one underground heat exchanger (300) in which the heat exchange fluid stored in the heat battery (200) circulates between the heat batteries (200) and exchanges heat with the ground; Includes rules,
The heat battery 200,
A first area (200A) where the heat exchange fluid is stored; and
a second area (200B) storing the heat exchange fluid that is selectively mixed with the heat exchange fluid stored in the first area (200A); Including,
The first load 110 is the heat exchange fluid stored in the first area 200A or the heat exchange fluid stored in the second area 200B, depending on the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area 200A. exchanges heat with the heat exchange fluid stored in the first area (200A) mixed with,
The second load 120 is connected to the heat exchange fluid stored in the second region 200B regardless of whether the first load 110 is operating and the temperature of the heat exchange fluid stored in the first region 200A. A regenerative heat pump system that includes an underground heat exchanger that only exchanges heat.
상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체는,
상기 제1부하(110)가 동작하면, 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하면서 상기 제1부하(110)와 열교환되거나,
상기 제1부하(110)가 동작하기 전에 상기 제1영역(200A) 및 지중 열교환기(300) 사이를 순환하면서 지중과 열교환된 후, 상기 제1부하(110)가 동작하면, 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하면서 상기 제1부하(110)와 열교환되거나,
상기 제1부하(110)가 동작하면, 상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되도록 상기 제1부하(110), 제2영역(200B) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하면서 상기 제1부하(110)와 열교환되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 1,
The heat exchange fluid stored in the first area (200A) is,
When the first load 110 operates, heat is exchanged with the first load 110 while circulating between the first load 110 and the first area 200A, or
Before the first load 110 operates, heat is exchanged with the ground while circulating between the first area 200A and the underground heat exchanger 300, and when the first load 110 operates, the first load 110 Heat is exchanged with the first load 110 while circulating between (110) and the first area (200A),
When the first load 110 operates, it circulates between the first load 110, the second area 200B, and the first area 200A to be mixed with the heat exchange fluid stored in the second area 200B. A regenerative heat pump system including an underground heat exchanger that exchanges heat with the first load (110) while doing so.
상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체는,
그 온도가 기설정된 제1부하 하한 온도(Td1) 이상인 경우에는, 상기 제1부하(110)가 동작하면, 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하면서 상기 제1부하(110)와 열교환되고,
그 온도가 상기 제1부하 하한 온도(Td1) 미만인 경우에는, 상기 제1부하(110)가 동작하기 전에 상기 지중 열교환기(300)를 경유하면서 그 온도가 증가되어 상기 제1부하 하한 온도(Td1) 이상의 온도에 도달할 때까지 지중과 열교환되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 1,
The heat exchange fluid stored in the first area (200A) is,
When the temperature is above the preset first load lower limit temperature (Td1), when the first load 110 operates, the first load 110 circulates between the first load 110 and the first area 200A. Heat exchanged with (110),
If the temperature is less than the first load lower limit temperature (Td1), the temperature increases while passing through the underground heat exchanger 300 before the first load 110 operates, and the first load lower limit temperature (Td1) ) A regenerative heat pump system that includes a ground heat exchanger, which exchanges heat with the ground until a temperature above that is reached.
상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체는, 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하면서 상기 제1부하(110)와 열교환되어 그 온도가 증가하여 상기 제1부하 하한 온도(Td1) 초과의 온도로 기설정된 제1부하 상한 온도(Tu1) 초과의 온도에 도달하면, 상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되도록 상기 제1부하(110), 제2영역(200B) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하면서 상기 제1부하(110)와 열교환되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 3,
The heat exchange fluid stored in the first area 200A circulates between the first load 110 and the first area 200A, exchanges heat with the first load 110, and increases its temperature, thereby increasing the temperature of the first load 110 and the first area 200A. When the temperature exceeds the load lower limit temperature (Td1) and the preset first load upper limit temperature (Tu1) is reached, the first load (110) is mixed with the heat exchange fluid stored in the second region (200B), A regenerative heat pump system including an underground heat exchanger that circulates between the second area (200B) and the first area (200A) and exchanges heat with the first load (110).
상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체는,
상기 제1부하(110)가 동작하면, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도에 따라서 상기 제1부하(110)에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되어 상기 제1부하(110), 제2영역(200B) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하면서 상기 제1부하(110)와 열교환되거나,
상기 제2부하(120)가 동작하면, 상기 제2부하(120) 및 제2영역(200B) 사이를 순환하면서 상기 제2부하(120)와 열교환되거나,
상기 제1 및 제2부하(110)(120)가 동작하면, 그 일부는 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하는 상기 열교환 유체와 혼합되어 상기 제1부하(110), 제2영역(200B) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하면서 상기 제1부하(110)와 열교환되고, 그 나머지는 상기 제2부하(120) 및 제2영역(200B) 사이를 순환하면서 상기 제2부하(120)와 열교환되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 1,
The heat exchange fluid stored in the second area 200B is,
When the first load 110 operates, it is mixed with the heat exchange fluid stored in the first load 110 according to the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area 200A, thereby forming the first load 110, Heat is exchanged with the first load 110 while circulating between the second area 200B and the first area 200A,
When the second load 120 operates, heat is exchanged with the second load 120 while circulating between the second load 120 and the second area 200B, or
When the first and second loads 110 and 120 operate, a portion of them is mixed with the heat exchange fluid circulating between the first load 110 and the first area 200A and is mixed with the first load 110 and the first area 200A. ), heat is exchanged with the first load 110 while circulating between the second area (200B) and the first area (200A), and the remainder is circulated between the second load (120) and the second area (200B) A heat storage type heat pump system including an underground heat exchanger that exchanges heat with the second load (120) while doing so.
상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체는,
상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 증가하여 기설정된 제1부하 상한 온도(Tu1) 이상의 온도에 도달한 경우에만, 상기 제1부하(110)가 동작하면, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되어 상기 제1부하(110), 제2영역(200B) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하면서 상기 제1부하(110)와 열교환되고,
그 온도가 기설정된 제2부하 상한 온도(Tu2) 미만인 경우에는, 상기 제2부하(120)가 동작하면, 상기 제2부하(120) 및 제2영역(200B) 사이를 순환하면서 상기 제2부하(120)와 열교환되며,
상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 증가하여 기설정된 제1부하 상한 온도(Tu1) 이상의 온도에 도달하고, 그 온도가 기설정된 제2부하 상한 온도(Tu2) 미만인 경우에만, 상기 제1 및 제2부하(110)(120)가 동작하면, 그 일부가 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되어 상기 제1부하(110), 제2영역(200B) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하면서 상기 제1부하(110)와 열교환되고, 그 나머지는 상기 제2부하(120) 및 제2영역(200B) 사이를 순환하면서 상기 제2부하(120)와 열교환되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 1,
The heat exchange fluid stored in the second area 200B is,
When the first load 110 operates only when the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area 200A increases and reaches a temperature equal to or higher than the preset first load upper limit temperature Tu1, the first area 200A It is mixed with the heat exchange fluid stored in (200A) and circulates between the first load (110), the second area (200B) and the first area (200A) to exchange heat with the first load (110),
When the temperature is less than the preset second load upper limit temperature Tu2, when the second load 120 operates, the second load 120 circulates between the second load 120 and the second area 200B. Heat exchanges with (120),
Only when the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area 200A increases and reaches a temperature equal to or higher than the preset first load upper limit temperature Tu1 and the temperature is less than the preset second load upper limit temperature Tu2, When the first and second loads 110 and 120 operate, a portion of them is mixed with the heat exchange fluid stored in the first area 200A to form the first load 110, the second area 200B and Heat is exchanged with the first load 110 while circulating between the first area 200A, and the remaining heat is exchanged with the second load 120 while circulating between the second load 120 and the second area 200B. A regenerative heat pump system comprising an underground heat exchanger.
상기 히트 배터리(200)는,
상기 제1 및 제2영역(200A)(200B)이 서로 구획되도록 내부에 정의되는 배터리 하우징(210);
상기 제1영역(200A)에 배치되고, 그 내부에 밀봉된 축방열 유체가 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체와 열교환되는 축방열 부재(220);
상기 제1부하(110)에서 상기 제1영역(200A)으로 상기 열교환 유체가 인입되는 제1부하용 제1인입관(231);
상기 제1부하(110)에서 상기 제2영역(200B)으로 상기 열교환 유체가 인입되는 제1부하용 제2인입관(232);
상기 제1영역(200A)에서 상기 제1부하(110)로 상기 열교환 유체가 인출되는 제1부하용 인출관(240);
상기 제1영역(200A)에서 상기 지중 열교환기(300)로 상기 열교환 유체가 인출되는 지중 열교환기용 인출관(250);
상기 제2영역(200B)에서 상기 제2부하(120)로 상기 열교환 유체가 인출되는 제2부하용 인출관(270);
상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 제1영역(200A)으로 공급되는 공급관(280); 및
상기 공급관(280)을 선택적으로 개폐하는 개폐 밸브(290); 를 포함하는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 4, 6 and 7,
The heat battery 200,
a battery housing 210 defined inside such that the first and second areas 200A and 200B are separated from each other;
An axial heat dissipation member 220 disposed in the first area (200A) and in which the axial heat dissipation fluid sealed therein exchanges heat with the heat exchange fluid stored in the first area (200A);
A first inlet pipe 231 for the first load through which the heat exchange fluid is introduced from the first load 110 to the first area 200A;
A second inlet pipe 232 for the first load through which the heat exchange fluid is introduced from the first load 110 to the second area 200B;
A first load discharge pipe 240 through which the heat exchange fluid is discharged from the first area 200A to the first load 110;
An underground heat exchanger outlet pipe 250 through which the heat exchange fluid is delivered from the first area 200A to the underground heat exchanger 300;
a second load discharge pipe 270 through which the heat exchange fluid is discharged from the second area 200B to the second load 120;
a supply pipe 280 through which the heat exchange fluid stored in the second area 200B is supplied to the first area 200A; and
An opening/closing valve 290 that selectively opens and closes the supply pipe 280; A regenerative heat pump system including an underground heat exchanger.
상기 지중 열교환기용 인출관(250)은, 상기 제1부하용 인출관(240)의 일측에서 분지되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 8,
The outlet pipe (250) for the underground heat exchanger is branched from one side of the outlet tube (240) for the first load.
상기 제2부하용 인출관(270)은, 상기 제1영역(200A)을 관통하여 배치되고,
상기 공급관(280)은, 상기 제2부하용 인출관(270)의 일측에서 분지되어 상기 제1영역(200A)으로 연장되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 8,
The second load discharge pipe 270 is disposed through the first area 200A,
The supply pipe (280) is branched from one side of the second load discharge pipe (270) and extends to the first area (200A). A regenerative heat pump system including an underground heat exchanger.
상기 개폐 밸브(290)는, 상기 제1영역(200A)의 내부가 음압이고 상기 제2영역(200B)의 내부가 양압인 경우에만 상기 공급관(280)을 개방하는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 10,
The opening/closing valve 290 opens the supply pipe 280 only when the inside of the first area 200A is at negative pressure and the inside of the second area 200B is at positive pressure, and the heat storage type heat exchanger includes an underground heat exchanger. pump system.
상기 제1부하(110)와 열교환되는 열교환 유체가 저장되는 제1영역(200A) 및 상기 제2부하(120)와 열교환되거나 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되어 상기 제1부하(110)와 열교환되는 상기 열교환 유체가 저장되는 제2영역(200B)을 포함하는 히트 배터리(200);
상기 히트 배터리(200)에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 히트 배터리(200)와의 사이를 순환하면서 지중과 열교환되는 적어도 1개의 지중 열교환기(300);
상기 열교환 유체가 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하거나 상기 제1부하(110), 제2영역(200B) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하도록 압송하는 제1펌프(P1);
상기 제1부하(110), 제1영역(200A) 및 지중 열교환기(300) 사이를 순환하도록 압송하는 제2펌프(P2);
상기 열교환 유체가 상기 제2부하(120) 및 제2영역(200B) 사이를 순환하도록 압송하는 제3펌프(P3); 및
상기 열교환 유체가 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하거나 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하는 상기 열교환 유체가 상기 지중 열교환기(300)를 선택적으로 경유하거나 상기 제1부하(110), 제2영역(200B) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하도록 제어하는 제어 밸브(V); 를 포함하고,
상기 제1부하(110)가 동작하면, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도에 따라서 상기 제1 및 제2펌프(P1)(P2) 중 어느 하나가 동작하여 상기 제어 밸브(V)에 의한 제어에 따라서 상기 열교환 유체가 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하거나 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하는 상기 열교환 유체가 상기 지중 열교환기(300)를 경유하고,
상기 제2부하(120)가 동작하면, 상기 제1부하(110)의 동작 여부 및 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도에 따른 상기 제1 및 제2펌프(P1)(P2)의 동작과 무관하게 상기 제3펌프(P3)가 동작하여 상기 열교환 유체가 상기 제2부하(120) 및 제2영역(200B) 사이를 순환하는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
First and second loads 110 and 120 operating independently of each other;
The first area 200A, where the heat exchange fluid for heat exchange with the first load 110 is stored, and the heat exchange fluid for heat exchange with the second load 120, or mixed with the heat exchange fluid stored in the first area 200A, A heat battery 200 including a second area 200B in which the heat exchange fluid that is heat exchanged with the load 110 is stored;
At least one underground heat exchanger (300) in which the heat exchange fluid stored in the heat battery (200) circulates between the heat batteries (200) and exchanges heat with the ground;
A device that pumps the heat exchange fluid so that it circulates between the first load 110 and the first area 200A or circulates between the first load 110, the second area 200B, and the first area 200A. 1 pump (P1);
A second pump (P2) that pumps the first load 110, the first area 200A, and the underground heat exchanger 300 to circulate;
A third pump (P3) that pumps the heat exchange fluid so that it circulates between the second load (120) and the second area (200B); and
The heat exchange fluid circulates between the first load 110 and the first area 200A, or the heat exchange fluid circulating between the first load 110 and the first area 200A is used in the underground heat exchanger 300. ) A control valve (V) that controls to selectively pass through or circulate between the first load (110), the second area (200B) and the first area (200A); Including,
When the first load 110 operates, one of the first and second pumps (P1) and (P2) operates according to the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area (200A) and the control valve ( The heat exchange fluid circulates between the first load 110 and the first area 200A or the heat exchange fluid circulates between the first load 110 and the first area 200A according to control by V). Via the underground heat exchanger 300,
When the second load 120 operates, the first and second pumps P1 and P2 are operated according to whether the first load 110 is operating and the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area 200A. ) The third pump (P3) operates regardless of the operation of the heat exchange fluid to circulate between the second load (120) and the second area (200B). A regenerative heat pump system including an underground heat exchanger.
상기 제1 및 제2펌프(P1)(P2)는 택일적으로 동작하고,
상기 제3펌프(P3)는, 상기 제1 및 제2펌프(P1)(P2)와 독립적으로 동작하는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 12,
The first and second pumps (P1) (P2) operate alternatively,
The third pump (P3) operates independently of the first and second pumps (P1) and (P2). A regenerative heat pump system including an underground heat exchanger.
상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 기설정된 제1부하 하한 온도(Td1) 이상인 경우에는, 상기 제1부하(110)가 동작하면, 상기 제1펌프(P1)가 동작하고, 상기 제어 밸브(V)는, 상기 제1펌프(P1)에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체가 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하도록 제어하고,
상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 상기 제1부하 하한 온도(Td1) 미만인 경우에는, 상기 제1부하(110)가 동작하기 전에 상기 제2펌프(P2)가 동작하고, 상기 제어 밸브(V)는, 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체의 온도가 증가되어 상기 제1부하 하한 온도(Td1) 이상의 온도에 도달할 때까지 상기 제2펌프(P2)에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체가 상기 지중 열교환기(300)를 경유하도록 제어하는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 12,
When the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area 200A is higher than the preset first load lower limit temperature Td1, when the first load 110 operates, the first pump P1 operates. , the control valve (V) controls the heat exchange fluid pumped by the first pump (P1) to circulate between the first load (110) and the first area (200A),
When the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area 200A is less than the first load lower limit temperature Td1, the second pump P2 operates before the first load 110 operates, The control valve (V) increases the temperature of the heat exchange fluid stored in the first area (200A) by the second pump (P2) until it reaches a temperature equal to or higher than the first load lower limit temperature (Td1). A regenerative heat pump system including an underground heat exchanger that controls the pumped heat exchange fluid to pass through the underground heat exchanger (300).
상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 제1부하(110) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하면서 상기 제1부하(110)와 열교환되어 그 온도가 증가하여 상기 제1부하 하한 온도(Td1) 초과의 온도로 기설정된 제1부하 상한 온도(Tu1) 초과의 온도에 도달하면, 상기 제1펌프(P1)가 계속적으로 동작하고, 상기 제어 밸브(V)는, 상기 제1펌프(P1)에 의하여 압송되는 상기 열교환 유체가 상기 제1부하(110), 제2영역(200B) 및 제1영역(200A) 사이를 순환하여 상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체와 혼합되도록 제어하는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 12,
The heat exchange fluid stored in the first area (200A) circulates between the first load (110) and the first area (200A) and exchanges heat with the first load (110), thereby increasing the temperature of the first load (110). When a temperature exceeding the first load upper limit temperature (Tu1), which is preset as a temperature exceeding the lower limit temperature (Td1), is reached, the first pump (P1) continues to operate, and the control valve (V) operates The heat exchange fluid pumped by the pump P1 circulates between the first load 110, the second area 200B, and the first area 200A to exchange the heat exchange fluid stored in the second area 200B. A regenerative heat pump system including an underground heat exchanger with controlled mixing.
상기 히트 배터리(200)는,
상기 제1 및 제2영역(200A)(200B)이 서로 구획되도록 내부에 정의되는 배터리 하우징(210);
상기 제1영역(200A)에 배치되고, 그 내부에 밀봉된 축방열 유체가 상기 제1영역(200A)에 저장된 상기 열교환 유체와 열교환되는 축방열 부재(220);
상기 제1부하(110)에서 상기 제1영역(200A)으로 상기 열교환 유체가 인입되는 제1부하용 제1인입관(231);
상기 제1부하(110)에서 상기 제2영역(200B)으로 상기 열교환 유체가 인입되는 제1부하용 제2인입관(232);
상기 제1영역(200A)에서 상기 제1부하(110)로 상기 열교환 유체가 인출되는 제1부하용 인출관(240);
상기 제1영역(200A)에서 상기 지중 열교환기(300)로 상기 열교환 유체가 인출되는 지중 열교환기용 인출관(250);
상기 제2부하(120)에서 상기 제2영역(200B)으로 상기 열교환 유체가 인입되는 제2부하용 인입관(260);
상기 제2영역(200B)에서 상기 제2부하(120)로 상기 열교환 유체가 인출되는 제2부하용 인출관(270);
상기 제2영역(200B)에 저장된 상기 열교환 유체가 상기 제1영역(200A)으로 공급되는 공급관(280); 및
상기 공급관(280)을 선택적으로 개폐하는 개폐 밸브(290); 를 포함하는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
The method according to any one of claims 12, 13, 15 and 16,
The heat battery 200,
a battery housing 210 defined inside such that the first and second areas 200A and 200B are separated from each other;
An axial heat dissipation member 220 disposed in the first area 200A and in which the axial heat dissipation fluid sealed therein exchanges heat with the heat exchange fluid stored in the first area 200A;
A first inlet pipe 231 for the first load through which the heat exchange fluid is introduced from the first load 110 to the first area 200A;
A second inlet pipe 232 for the first load through which the heat exchange fluid is introduced from the first load 110 to the second area 200B;
A first load discharge pipe 240 through which the heat exchange fluid is discharged from the first area 200A to the first load 110;
An underground heat exchanger outlet pipe 250 through which the heat exchange fluid is delivered from the first area 200A to the underground heat exchanger 300;
a second load inlet pipe 260 through which the heat exchange fluid is introduced from the second load 120 to the second area 200B;
a second load discharge pipe 270 through which the heat exchange fluid is discharged from the second area 200B to the second load 120;
a supply pipe 280 through which the heat exchange fluid stored in the second area 200B is supplied to the first area 200A; and
An opening/closing valve 290 that selectively opens and closes the supply pipe 280; A regenerative heat pump system including an underground heat exchanger.
상기 제1부하용 제2인입관(232)의 양단은, 상기 제1부하용 제1인입관(231) 및 상기 제2부하용 인입관(260)의 일측에 각각 연결되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 17,
Both ends of the second inlet pipe 232 for the first load include an underground heat exchanger, respectively connected to one side of the first inlet pipe 231 for the first load and the inlet pipe 260 for the second load. A regenerative heat pump system.
상기 지중 열교환기용 인출관(250)은, 상기 제1부하용 인출관(240)의 일측에서 분지되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 17,
The outlet pipe (250) for the underground heat exchanger is branched from one side of the outlet tube (240) for the first load.
상기 제2부하용 인출관(270)은, 상기 제1영역(200A)을 관통하여 배치되고,
상기 공급관(280)은, 상기 제2부하용 인출관(270)의 일측에서 분지되어 상기 제1영역(200A)으로 연장되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 17,
The second load discharge pipe 270 is disposed through the first area 200A,
The supply pipe (280) is branched from one side of the second load discharge pipe (270) and extends to the first area (200A). A regenerative heat pump system including an underground heat exchanger.
상기 개폐 밸브(290)는, 상기 제1영역(200A)의 내부가 음압이고 상기 제2영역(200B)의 내부가 양압인 경우에만 상기 공급관(280)을 개방하는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 20,
The opening/closing valve 290 opens the supply pipe 280 only when the inside of the first area 200A is at negative pressure and the inside of the second area 200B is at positive pressure, and the heat storage type heat exchanger includes an underground heat exchanger. pump system.
상기 제1영역(200A)에는, 그 내부에 밀봉된 축방열 유체가 상기 열교환 유체와 열교환되는 축방열 부재(220)가 배치되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.According to any one of claims 1 to 4 and claims 6, 7, 12, 13, 15, and 16,
A heat storage type heat pump system including an underground heat exchanger, in which a storage heat dissipation member 220 in which a storage heat dissipation fluid sealed therein exchanges heat with the heat exchange fluid is disposed in the first area 200A.
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