KR200339349Y1 - Regenerative heat pump system using geothermy - Google Patents

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KR200339349Y1
KR200339349Y1 KR20-2003-0034689U KR20030034689U KR200339349Y1 KR 200339349 Y1 KR200339349 Y1 KR 200339349Y1 KR 20030034689 U KR20030034689 U KR 20030034689U KR 200339349 Y1 KR200339349 Y1 KR 200339349Y1
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최병윤
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에치피시스템테크(주)
최병윤
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/06Heat pumps characterised by the source of low potential heat

Abstract

본 고안은 지열을 열원으로 하여 냉난방을 수행하게 한 지열을 이용한 축열식 히트펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat storage heat pump system using geothermal heat to perform cooling and heating using geothermal heat as a heat source.

이러한 본 고안은 지열을 열원으로 하여 냉난방을 수행하게 한 지열을 이용한 히트펌프 시스템에 있어서, 지중에 매설된 다수의 지열교환 파이프를 구비하여 난방시 이 지열교환 파이프로부터의 지열을 냉난방용 히트펌프에서 증발기의 열원으로 사용하고 응축기에서 생산한 온수를 냉난방 장소에 공급하게 하며, 냉방시 상기 냉난방용 히트펌프에서 발생하는 응축기의 배열을 상기 지열교환 파이프들로 지중에 배출하게 한 열교환 회로부와; 상기 열교환 회로부에서 냉난방용 히트펌프와 냉난방 장소와의 사이에 설치되며, 상기 냉난방용 히트펌프로부터의 냉온수를 심야전력으로 소정의 냉온열로 가온 또는 냉각하며 저장한 다음 단속없이 상기 냉난방 장소에 공급하게 한 냉온수 축열조;를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.The present invention is a heat pump system using geothermal heat to perform cooling and heating using geothermal heat as a heat source, equipped with a plurality of geothermal heat exchange pipes buried in the ground geothermal heat from the geothermal heat exchange pipe when heated in the heat pump A heat exchange circuit unit used as a heat source of an evaporator and supplying hot water produced in a condenser to a cooling and heating place, and discharging the condenser arrangement generated in the cooling and heating heat pump to the geothermal heat exchange pipes during cooling; In the heat exchange circuit unit is installed between the heating and cooling heat pump and the heating and cooling place, the hot and cold water from the heating and cooling heat pump is heated or cooled with a predetermined cold and hot heat at midnight power, and then stored and supplied to the cooling and heating place without interruption. It characterized in that it comprises a cold and hot water storage tank.

Description

지열을 이용한 축열식 히트펌프 시스템{Regenerative heat pump system using geothermy}Regenerative heat pump system using geothermy}

본 고안은 지열을 열원으로 하여 냉난방을 수행하게 한 지열을 이용한 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지열을 열원으로 냉난방을 수행하게 한 냉난방용 히트펌프를 사용하는 열교환 회로부에 냉난방용 히트펌프로부터의 냉온수를 저장한 다음 냉난방을 위해 단속없이 공급하는 심야전력을 사용하는 냉온수축열조를 설치함으로써 냉난방을 지속적으로 수행하게 한 지열을 이용한 축열식 히트펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system using geothermal heat to perform cooling and heating using geothermal heat as a heat source, and more specifically, a heat pump for cooling and heating in a heat exchange circuit unit using a heat and cooling heat pump that performs geothermal heat as a heat source. The present invention relates to a heat storage heat pump system using geothermal heat that continuously cools and cools by installing a cold / cold water storage tank using a late-night electric power that stores cold and hot water from the air and then supplies it without interruption for cooling and heating.

일반적으로 히트펌프는 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창밸브들로 구성되어 순환매체가 액화와 기화를 반복하게 하여 이와 연결된 기타 주변기기들을 통해 냉난방을 수행하도록 되어 있다. 이러한 히트펌프는 전기 에너지를 주 에너지원으로 하여 냉난방을 수행하고 있으나, 근래에는 에너지 절약의 차원에서 폐수열 또는 지열(地熱)을 주 열원으로 하여 냉난방을 수행하고 있음이 사실이다.In general, the heat pump is composed of an evaporator, a compressor, a condenser and expansion valves so that the circulation medium repeats liquefaction and vaporization to perform heating and cooling through other peripherals connected thereto. Such heat pumps perform heating and cooling using electric energy as a main energy source. However, in recent years, heat pumps are used for heating and cooling with wastewater heat or geothermal heat as a main heat source.

그러나, 이러한 에너지를 얻어 냉난방을 수행하고 있던 히트펌프가 고장 등의 원인으로 그 작동이 갑자기 정지되면, 냉난방을 수행하기 위한 전체 시스템도 따라서 멈추었기 때문에 이를 사용하는 사용자에게 많은 고통을 수반하게 했던 문제가 있었다. 이에, 일부 사용자는 보일러 등을 포함한 냉난방 장치를 별도로 부설하여 이와 같은 히트펌프의 에러를 대비하고 있는 실정이다.However, if the heat pump that is cooling and heating with such energy is suddenly stopped due to a failure or the like, the whole system for performing cooling and heating is stopped accordingly, which causes a lot of pain for the user using it. There was. Thus, some users are separately prepared for the installation of a heating and heating device, such as a boiler for the error of such a heat pump.

또한, 기존의 히트펌프는 이와 연결된 그 주변 기기들을 통해 쉼없이 에너지를 소비하며 작동되어 냉난방을 수행하고 있기 때문에 과도한 에너지의 사용으로 사용자에게 경제성 관련 부담을 주고 있는 것이 사실이다.In addition, since the conventional heat pump consumes energy and performs cooling and heating through its peripheral devices connected to it, it is true that excessive energy is used to burden the user with economical burden.

따라서, 본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 지열을 열원으로 냉난방을 수행하게 한 냉난방용 히트펌프를 사용하는 열교환 회로부에 냉난방용 히트펌프로부터의 냉온수를 저장한 다음 냉난방을 위해 단속없이 공급하는 심야전력을 사용하는 냉온수 축열조를 설치함으로써 냉난방을 지속적으로 수행하게 하는 지열을 이용한 축열식 히트펌프 시스템을 제공하는데 있다.Therefore, the present invention was devised to solve such a problem, and an object of the present invention is to store the cold and hot water from the heat-cooling heat pump in a heat exchange circuit using a heat-heating heat pump for cooling and heating using geothermal heat as a heat source. In order to provide a heat storage heat pump system using geothermal heat to continuously perform cooling and heating by installing a cold / hot water heat storage tank using a late-night power supply without interruption for the next cooling and heating.

본 고안의 다른 목적은 냉난방용 히트펌프의 에너지 소비량을 크게 줄이게 한 지열을 이용한 축열식 히트펌프 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a heat storage heat pump system using geothermal heat that significantly reduces the energy consumption of a heat pump for cooling and heating.

도1은 본 고안에 따른 지열을 이용한 축열식 히트펌프 시스템을 나타낸 계통도이다.1 is a system diagram showing a heat storage type heat pump system using geothermal heat according to the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

10:열교환 회로부 11:지열교환 파이프10: heat exchange circuit part 11: geothermal heat exchange pipe

12:냉난방용 히트펌프 13:냉난방 장소12: Heat pump for cooling and heating 13: Cooling and heating place

20:냉온수 축열조20: Cold and hot water heat storage tank

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 지열을 열원으로 하여 냉난방을 수행하게 한 지열을 이용한 히트펌프 시스템에 있어서, 지중에 매설된 다수의 지열교환 파이프를 구비하여 난방시 이 지열교환 파이프로부터의 지열을 냉난방용 히트펌프에서 증발기의 열원으로 사용하고 응축기에서 생산한 온수를 냉난방 장소에 공급하게 하며, 냉방시 상기 냉난방용 히트펌프에서 발생하는 응축기의 배열을 상기 지열교환 파이프들로 지중에 배출하게 한 열교환 회로부와; 상기 열교환 회로부에서 냉난방용 히트펌프와 냉난방 장소와의 사이에 설치되며, 상기 냉난방용 히트펌프로부터의 냉온수를 심야전력으로 소정의 냉온열로 가온 또는 냉각하며 저장한 다음 단속없이 상기 냉난방 장소에 공급하게 한 냉온수 축열조;를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a geothermal heat pump system using geothermal heat to perform the heating and cooling, geothermal heat from the geothermal heat exchange pipe is provided with a plurality of geothermal heat exchange pipes buried in the ground Is used as a heat source for the evaporator in a heating and cooling heat pump, and the hot water produced in the condenser is supplied to a cooling and heating place, and during cooling, the arrangement of the condenser generated in the cooling and heating heat pump is discharged to the ground through the geothermal exchange pipes. A heat exchange circuit portion; In the heat exchange circuit unit is installed between the heating and cooling heat pump and the heating and cooling place, the hot and cold water from the heating and cooling heat pump is heated or cooled with a predetermined cold and hot heat at midnight power, and then stored and supplied to the cooling and heating place without interruption. It characterized in that it comprises a cold and hot water storage tank.

상기 목적 및 장점 그리고 다른 특징은 첨부 도면을 참조한 아래의 설명으로 부터 명백할 것이다.The above objects, advantages and other features will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention in detail as follows.

도1은 본 고안에 따른 지열을 이용한 축열식 히트펌프 시스템을 나타낸 계통도이다.1 is a system diagram showing a heat storage type heat pump system using geothermal heat according to the present invention.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 고안의 지열을 이용한 축열식 히트펌프 시스템은 지열을 열원으로 냉난방을 수행하게 하는 열교환 회로부(10)를 구비하고 있다.As shown in the figure, the heat storage heat pump system using the geothermal heat of the present invention is provided with a heat exchange circuit portion 10 to perform the cooling and heating to geothermal heat source.

상기 열교환 회로부(10)는 지중에 매설된 다수의 지열교환 파이프(11)들을 통해 냉난방을 수행하도록 되어 있고, 이러한 냉난방은 이 지열교환 파이프(11)들과 순환 사이클을 형성하며 연결된 증발기와 응축기 등을 구비한 잘 알려진 기술의 냉난방용 히트펌프(12)로부터 이루어진다.The heat exchange circuit unit 10 is configured to perform cooling and heating through a plurality of geothermal heat exchange pipes 11 embedded in the ground, and such air conditioning forms a circulation cycle with the geothermal heat exchange pipes 11 and is connected to an evaporator and a condenser. It is made from a heat pump 12 for heating and cooling of a well-known technique having a.

상기 냉난방용 히트펌프(12)로부터 냉온열을 얻은 냉온수는 이 냉난방용 히트펌프(12)와 순환 사이클을 형성하며 연결된 열교환기(미도시)가 설치된 냉난방 장소(13)로 이동되어 외기와의 열교환으로 냉난방을 수행하게 하거나 급탕 등을 공급하게 한다.The cold and hot water obtained from the cooling and heating heat pump 12 to form a circulation cycle with the cooling and heating heat pump 12 is moved to a cooling and heating place 13 in which a connected heat exchanger (not shown) is installed to exchange heat with outside air. Air conditioning and heating or hot water supply.

참조부호(M1,M2)는 순환모터를 나타낸 것이고, 참조부호(V)는 필요에 따라 상기 냉난방용 히트펌프(12)와 냉난방 장소(13)를 순환하는 냉온수의 순환 경로를변경하기 위한 3방밸브를 나타낸 것이다.Reference numerals M1 and M2 denote circulation motors, and reference numeral V denotes three directions for changing the circulation path of the cold and hot water circulating through the heating / cooling heat pump 12 and the cooling / heating place 13 as necessary. The valve is shown.

따라서, 이 구조의 열교환 회로부(10)가 겨울철 등의 시기에 난방시, 순환모터(M1)의 구동으로 차가운 순환매체 즉, 브라인이 상기 지열교환 파이프(11)들을 통과하게 되면, 그 통과하는 동안에 지중 지열과의 열교환으로 순환매체가 지열을 얻게 된다.Therefore, when the heat exchange circuit unit 10 having this structure is heated during the winter season or the like, when the cool circulation medium, that is, brine passes through the geothermal heat exchange pipes 11 by the driving of the circulation motor M1, The heat exchange with the ground geothermal heat causes the circulation medium to get geothermal heat.

이와 같이 지열을 얻은 순환매체는 상기 냉난방용 히트펌프(12)의 증발기를 통과하면서 얻은 지열을 빼앗기게 되고, 이와 같이 빼앗긴 지열은 상기 냉난방용 히트펌프(12)의 응축기로 다시 방출되어 순환모터(M2)의 구동으로 이 응축기를 통과하며 순환하는 순환매체 즉, 물을 고온으로 데우게 한다.The circulating medium thus obtained geothermal heat is deprived of the geothermal heat obtained while passing through the evaporator of the heating and cooling heat pump 12, the geothermal heat is released to the condenser of the heating and cooling heat pump 12 is recirculated motor ( The operation of M2) warms the circulating medium, ie, water, circulating through this condenser.

이러한 과정으로 고온으로 데워진 순환매체는 냉난방 장소(13)로 이동되어 그 냉난방 장소(13)를 난방하거나 급탕 등으로 공급되며, 이러한 과정의 반복으로 상기 열교환 회로부(10)는 지중으로부터 회수한 지열을 난방 등으로 사용하게 한다.The circulating medium warmed to a high temperature by this process is moved to the heating / cooling place 13 and is heated to the heating / cooling place 13 or supplied to a hot water supply. As a result of this process, the heat exchange circuit unit 10 recovers the ground heat recovered from the ground. Use for heating.

또한 여름철 등의 시기에 냉방시, 상기 냉난방용 히트펌프(12)가 압축, 응축, 팽창, 기화로 이어지는 냉방 사이클을 수행함에 따라, 이 냉난방용 히트펌프 (12)를 순환하는 순환매체 즉, 물이 저온으로 차가워진다. 이와 같이 차가워진 순환매체는 상기 냉난방 장소(13)를 통과하면서 외기와의 열교환으로 냉방을 수행한다.In addition, when cooling at a time such as summer, as the cooling and heating heat pump 12 performs a cooling cycle leading to compression, condensation, expansion, and vaporization, a circulating medium circulating the cooling and heating heat pump 12, that is, water It cools to this low temperature. The circulating medium cooled as described above is cooled by heat exchange with outside air while passing through the cooling / heating place 13.

이때, 상기 냉난방용 히트펌프(12)의 응축기에서 발생되는 고온의 배열(排熱)은 상기 지열교환 파이프(11)들을 순환하는 상기 순환매체 즉, 브라인으로 전열 (傳熱)되어 그 지열교환 파이프(11)들을 통해 지중으로 방출되기 때문에, 기존의 실외기의 사용은 배제된다.At this time, the high temperature heat generated from the condenser of the heat and cooling heat pump 12 is transferred to the circulation medium ie, brine circulating the geothermal heat exchange pipes 11, and the geothermal heat exchange pipe Since they are released into the ground through (11), the use of existing outdoor units is excluded.

한편, 본 고안의 지열을 이용한 축열식 히트펌프 시스템은 냉온수 축열조 (20)를 구비하고 있다. 이 냉온수 축열조(20)는 상기 열교환 회로부(10)에서 냉난방용 히트펌프(12)와 냉난방 장소(13)와의 사이에 설치되며, 이러한 냉온수 축열조 (20)는 상기 냉난방용 히트펌프(12)로부터의 냉온수를 저장한 후 상기 냉난방 장소 (13)로 공급하는 매체의 역할을 한다.On the other hand, the heat storage heat pump system using the geothermal heat of the present invention is provided with a cold and hot water storage tank (20). The cold / hot water heat storage tank 20 is installed between the heating / cooling heat pump 12 and the cooling / heating place 13 in the heat exchange circuit section 10, and the cold / hot water heat storage tank 20 is provided from the cooling / heating heat pump 12. After storing the hot and cold water serves as a medium for supplying the cooling and heating place (13).

이와 같은 상기 냉온수 축열조(20)는 값싼 심야전력을 사용하여 소정의 냉온열로 상기 냉난방용 히트펌프(12)로부터의 냉온수를 가온 또는 냉각하며 저장하도록 되어 있고, 이 가온 또는 냉각하는 냉온열의 온도는 상기 냉난방용 히트펌프 (12)로부터의 냉온수의 온도를 유지할 수 있게 하는 정도이면 충분하다.The cold / hot water heat storage tank 20 is configured to store or cool the hot and cold water from the heat / heating heat pump 12 with a predetermined cold / hot heat using a cheap midnight electric power, and the temperature of the cold / hot heat for cooling or cooling is It is sufficient to be able to maintain the temperature of the cold / hot water from the air-conditioning heat pump 12.

참조부호(M3)는 상기 냉온수 축열조(20)에 저장된 냉온수를 상기 냉난방 장소(13)로 순환시키기 위한 순환펌프를 나타낸 것이다.Reference numeral M3 denotes a circulation pump for circulating the cold / hot water stored in the cold / hot water heat storage tank 20 to the cooling / heating place 13.

따라서, 상기 냉온수 축열조(20)는 값싼 심야전력으로 상기 냉난방용 히트펌프(12)로부터의 냉온수를 그 온도를 유지하게 하면서 저장한 다음 냉난방을 위해 단속없이 지속적으로 공급하게 하기 때문에, 종래와 같이 상기 냉난방용 히트펌프(12)의 에러시에도 상기 냉난방 장소(13)에 대한 냉난방의 수행을 가능하게 하며, 또한 상기 냉난방용 히트펌프(12)의 가동율을 줄여 에너지 소비량을 현저하게 줄이게 한다.Therefore, the cold / hot water heat storage tank 20 stores the cold / hot water from the air-conditioning heat pump 12 while maintaining the temperature at low-cost midnight electric power, and then continuously supplies the air-cooled water without interruption for cooling and heating. Even in the event of an error in the heating and cooling heat pump 12, it is possible to perform cooling and heating for the cooling and heating place 13, and also to reduce the operation rate of the heating and cooling heat pump 12 to significantly reduce the energy consumption.

이와 같이 본 고안의 지열을 이용한 축열식 히트펌프 시스템은 난방시 지열을 이용하게 함과 아울러 냉난방용 히트펌프(12)로부터의 냉온수를 심야전력을 사용하는 냉온수 축열조(20)로 저장한 다음 냉난방을 위해 공급하게 하기 때문에, 상기 냉난방용 히트펌프(12)의 에너지 소비량을 현저하게 줄이게 함가 아울러 냉난방을 지속적으로 수행하게 한다.Thus, the heat storage heat pump system using the geothermal heat of the present invention makes use of geothermal heat during heating, and also stores the cold and hot water from the heat and cooling heat pump 12 in a cold / hot water heat storage tank 20 using midnight electric power, and then for cooling and heating. In order to supply, it is possible to significantly reduce the energy consumption of the heat pump 12 for heating and cooling, and to continuously perform cooling and heating.

상술한 바와 같이, 본 고안은 지열을 열원으로 냉난방을 수행하게 한 냉난방용 히트펌프를 사용하는 열교환 회로부에 냉난방용 히트펌프로부터의 냉온수를 저장한 다음 냉난방을 위해 단속없이 공급하는 심야전력을 사용하는 냉온수 축열조를 설치함으로써 냉난방을 지속적으로 수행하게 함과 아울러, 이 냉온수 축열조와 지열을 열원으로 하는 구조로 인해 냉난방용 히트펌프의 에너지 소비량을 크게 줄이게 한 효과가 있다.As described above, the present invention uses a late-night electric power to store the cold and hot water from the heat-cooling heat pump in the heat-exchange circuit unit using the heat-heating circuit for cooling and heating using geothermal heat as a heat source, and then supply without interruption for cooling and heating. By installing a cold and hot water storage tank, the cooling and heating are continuously performed, and the energy consumption of the heat and cooling heat pump is greatly reduced due to the structure of the cold and hot water storage tank and the geothermal heat source.

Claims (1)

지열을 열원으로 하여 냉난방을 수행하게 한 지열을 이용한 히트펌프 시스템에 있어서,In the heat pump system using geothermal heat to perform cooling and heating using geothermal heat as a heat source, 지중에 매설된 다수의 지열교환 파이프를 구비하여 난방시 이 지열교환 파이프로부터의 지열을 냉난방용 히트펌프에서 증발기의 열원으로 사용하고 응축기에서 생산한 온수를 냉난방 장소에 공급하게 하며, 냉방시 상기 냉난방용 히트펌프에서 발생하는 응축기의 배열을 상기 지열교환 파이프들로 지중에 배출하게 한 열교환 회로부와;It is equipped with a number of geothermal heat exchange pipes buried in the ground to use the geothermal heat from the geothermal heat exchange pipe as a heat source for the evaporator in a heat and heat heat pump for heating and to supply the hot water produced in the condenser to the heating and cooling place, and the air conditioning when cooling A heat exchange circuit unit for discharging the condenser generated in the heat pump to the ground through the geothermal heat exchange pipes; 상기 열교환 회로부에서 냉난방용 히트펌프와 냉난방 장소와의 사이에 설치되며, 상기 냉난방용 히트펌프로부터의 냉온수를 심야전력으로 소정의 냉온열로 가온 또는 냉각하며 저장한 다음 단속없이 상기 냉난방 장소에 공급하게 한 냉온수 축열조;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 지열을 이용한 축열식 히트펌프 시스템.In the heat exchange circuit unit is installed between the heating and cooling heat pump and the heating and cooling place, the hot and cold water from the heating and cooling heat pump is heated or cooled with a predetermined cold and hot heat at midnight power, and then stored and supplied to the cooling and heating place without interruption. A heat storage heat pump system using geothermal heat, characterized in that it comprises a cold and hot water storage tank.
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