KR20090077730A - Cooling/heating system by using heat pump - Google Patents

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KR20090077730A
KR20090077730A KR1020090023001A KR20090023001A KR20090077730A KR 20090077730 A KR20090077730 A KR 20090077730A KR 1020090023001 A KR1020090023001 A KR 1020090023001A KR 20090023001 A KR20090023001 A KR 20090023001A KR 20090077730 A KR20090077730 A KR 20090077730A
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김재휘
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(주)그린이엔티
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Abstract

A cooling/heating system using a heat pump is provided to minimize heat loss in cooling and heating by using natural convection within the heat storage tank so as to stabilize the flow of fluid. A cooling/heating system, in which a compressor, a first heat exchanger, an expansion valve and a second heat exchanger constitute one cycle, includes a heat pump(10), a heat storage tank(20), and a radiation unit(30). The heat pump comprises an all-direction valve which converts the refrigerant discharged from the compressor to one of the first and second heat exchangers. The heat storage tank is located apart from the heater pump and connected to a first circulation line(21) to store or circulate cold or hot water obtained through water heat exchange method in the first heat exchanger. The radiation unit is provided in a heating-cooling part(40) located apart from the heat storage tank and connected to a second circulation line(31) to emit the cold or hot air through the circulation of cold or hot water in the heat storage tank.

Description

히트펌프를 이용한 냉난방장치{Cooling/Heating system by using heat pump}Heating and Cooling System using Heat Pump {Cooling / Heating system by using heat pump}

본 발명은 히트펌프를 이용한 냉난방장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수열교환방식의 히트펌프를 이용하여 축열조(蓄熱槽) 내에 냉온수를 저장하고 상기 축열조 내의 냉온수를 냉난방부인 시설물로 순환시켜 냉방 또는 난방을 수행할 때 난방시엔 축열조의 상부에 저장함과 아울러 상부로부터 흡입하여 순환하고 냉방시엔 축열조의 하부에 저장함과 아울러 하부로부터 흡입하여 순환시킴으로써 축열조 내에서의 유체흐름의 안정화를 꾀함은 물론 열손실을 최소화하고 효율적인 냉난방을 꾀할 수 있는 히트펌프를 이용한 냉난방장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling and heating device using a heat pump, and more particularly, using a water heat exchange type heat pump to store cold and hot water in a heat storage tank and circulating the cold and hot water in the heat storage tank to a facility that is a heating and cooling unit for cooling or When heating, it is stored in the upper part of the heat storage tank when heating and is sucked from the upper part, and stored in the lower part of the heat storage tank when cooling, and it is sucked and circulated from the lower part in order to stabilize the fluid flow in the heat storage tank as well as heat loss. The present invention relates to a cooling and heating device using a heat pump that can minimize and efficiently cool and heat.

일반적으로, 주택이나 농작물재배를 위한 하우스는 하절기엔 냉방을 할 수 있고 동절기엔 난방을 할 수 있는 냉난방장치인 히트펌프가 설치된다. 상기 히트펌프는 통상의 냉방 사이클과 같이 압축기, 제1열교환기, 팽창밸브 및 제2열교환기가 하나의 사이클을 이루고 구성되되 상기 압축기와 제1, 제2열교환기 사이의 유로에 압축기에서 토출된 냉매가 제1, 제2열교환기 중의 어느 한쪽으로 전환시키기 위한 사방밸브를 부가한 것이다.In general, a house or a house for crop cultivation is equipped with a heat pump which is capable of cooling in the summer and heating in the winter. The heat pump comprises a compressor, a first heat exchanger, an expansion valve, and a second heat exchanger in one cycle as in a normal cooling cycle, but the refrigerant discharged from the compressor in a flow path between the compressor and the first and second heat exchangers. A four-way valve for switching to either one of the first and second heat exchangers is added.

상기 히트펌프는 다독으로 설치하여 사용할 수 있으나 상기 히터펌프와 소정거리를 갖고 이격된 위치에 축열조(蓄熱槽)를 부가하고 또 상기 축열조와 이격된 위치의 냉난방부인 시설물에 방사유닛을 부가 설치하여 사용할 수 있다. 이때, 상기 히트펌프의 제1열교환기와 축열조는 상기 제1열교환기에서 수열교환방식으로 얻은 냉수 또는 온수를 축열조에 저장하거나 순환시킬 수 있는 제1순환라인이 축열조와 연결되어 있고 상기 축열조와 방사유닛은 축열조 내의 냉수 또는 온수를 순환시켜 기열교환방식의 방사유닛에서 냉기나 온기를 방사하도록 제2순환라인이 연결되어 있다.The heat pump may be installed and used in a plentiful manner, but a heat storage tank may be added to a position spaced apart from the heater pump at a predetermined distance, and a radiation unit may be installed and installed in a facility that is a heating and cooling unit spaced apart from the heat storage tank. Can be. At this time, the first heat exchanger and the heat storage tank of the heat pump is connected to the heat storage tank and the first circulation line for storing or circulating the cold water or hot water obtained by the water heat exchange method in the first heat exchanger in the heat storage tank and the heat storage tank and the radiating unit The second circulation line is connected to circulate the cold water or hot water in the heat storage tank to radiate cold or warm air from the radiating unit of the heat exchange method.

상기와 같은 종래의 냉난방장치는 히트펌프를 가동시키되 난방모드를 선택하면 압축기에서 냉매가 압축되면서 고온고압의 가스냉매로 되고 이렇게 압축된 냉매는 사방밸브를 통해 제1열교환기로 압송되어 통과되는 동안 제1열교환기에서 수열교환방식을 통해 열 교환(방열)하므로 고온고압의 액상냉매로 응축된다. 이때, 제1열교환기는 응축기의 기능을 수행한다. The conventional air conditioning and heating device operates the heat pump, but when the heating mode is selected, the refrigerant is compressed in the compressor to be a high-temperature, high-pressure gas refrigerant, and the compressed refrigerant is pumped through the four-way valve to the first heat exchanger while being passed. Heat exchange (heat dissipation) through water heat exchange in one heat exchanger, condensing into liquid refrigerant of high temperature and high pressure. At this time, the first heat exchanger functions as a condenser.

이렇게 응축된 고온고압의 액상냉매는 팽창밸브에서 저압상태로 변형되어 제2열교환기에서 증발됨에 따라 기화에 필요한 냉매의 기화열을 외부로부터 흡수하므로 제2열교환기의 주위는 냉각시킨다. 이때, 제2열교환기는 증발기로서의 기능을 수행한다.The liquid refrigerant of the condensed high temperature and high pressure is transformed into a low pressure state in the expansion valve and is evaporated in the second heat exchanger, thereby absorbing the vaporization heat of the refrigerant required for vaporization from the outside, thereby cooling the surroundings of the second heat exchanger. At this time, the second heat exchanger functions as an evaporator.

상기 제2열교환기를 통과한 저온저압의 가스냉매는 압축기에 의해 흡입 압축되어 상기에서 언급한 바와 같은 과정을 반복적으로 순환하는 것이어서 제1, 제2열 교환기에서 지속적인 열 교환이 이루어지는 것이다.The low temperature and low pressure gas refrigerant passing through the second heat exchanger is suction compressed by a compressor and repeatedly circulates the above-mentioned process, so that continuous heat exchange is performed in the first and second heat exchangers.

상기에서 언급하였듯이, 히트펌프가 가동되는 동안에는 히트펌프의 압축기로부터 지속적으로 압송되는 냉매가 가지고 있는 고열이 제1열교환기에서 수열교환방식을 통해 전도되게 된다. As mentioned above, during the operation of the heat pump, the high heat of the refrigerant continuously pumped from the compressor of the heat pump is conducted through the water heat exchange method in the first heat exchanger.

이러한 상태에서 제1순환라인에 설치된 펌프가 가동됨에 따라 축열조 내의 물을 흡입하여 토출하므로 축열조로부터 제1순환라인을 따라 다시 축열조로 순환되게 된다. 이로 인하여 제1열교환기를 통과하는 고온고압의 가스냉매는 액상으로 응축되고, 제1순환라인을 따라 흐르는 물은 제1열교환기를 통과하면서 온수로 되어 축열조 내부로 지속적으로 순환 공급되므로 축열조 내의 물은 온수로 된다. In this state, as the pump installed in the first circulation line is operated, water in the heat storage tank is sucked and discharged so that the water is circulated from the heat storage tank to the heat storage tank again along the first circulation line. As a result, the high temperature and high pressure gas refrigerant passing through the first heat exchanger is condensed into the liquid phase, and the water flowing along the first circulation line becomes hot water while passing through the first heat exchanger and is continuously supplied to the inside of the heat storage tank. It becomes

이와 동시에, 제2순환라인에 설치된 제2펌프를 가동시키면 축열조 내의 온수를 흡입하여 토출하므로 방사유닛을 포함한 제2순환라인을 따라서 흐르게 되며, 이로 인하여 축열조에서 제2순환라인을 통해 다시 축열조로 복귀되는 과정이 지속적으로 이루어져 순환되게 된다. 이때, 냉난방부인 시설물 내의 방사유닛에서 열을 발산하므로 난방이 이뤄지게 된다.At the same time, when the second pump installed in the second circulation line is operated, the hot water in the heat storage tank is sucked and discharged so that it flows along the second circulation line including the radiating unit, thereby returning from the heat storage tank to the heat storage tank again through the second circulation line. The process of continually being made is circulated. At this time, since the heat radiates from the radiating unit in the facility, which is a heating and cooling unit, heating is achieved.

이와 반대로, 냉방모드를 선택하면 압축기에서 냉매가 압축되면서 고온고압의 가스냉매로 되고 이렇게 압축된 냉매는 사방밸브를 통해 제2열교환기로 압송되어 통과되는 동안 제2열교환기에서 기열교환방식을 통해 열 교환(방열)하므로 고온고압의 액상냉매로 응축된다. 이때, 제2열교환기는 응축기의 기능을 수행한다. On the contrary, if the cooling mode is selected, the refrigerant is compressed in the compressor to become a high-temperature, high-pressure gas refrigerant, and the compressed refrigerant is transferred to the second heat exchanger through the four-way valve, and is heated by the heat exchange method in the second heat exchanger. Exchange (heat dissipation) condenses into liquid refrigerant at high temperature and high pressure. At this time, the second heat exchanger functions as a condenser.

이렇게 응축된 고온고압의 액상냉매는 팽창밸브에서 저압상태로 변형되어 제1열교환기에서 증발됨에 따라 기화에 필요한 냉매의 기화열을 외부로부터 흡수하므 로 제1열교환기 내부가 냉각되게 된다. 이때, 제1열교환기는 증발기로서의 기능을 수행한다.The liquid refrigerant of the high temperature and high pressure condensed in this way is transformed into a low pressure state in the expansion valve, and as it is evaporated in the first heat exchanger, the vaporization heat of the refrigerant required for vaporization is absorbed from the outside, thereby cooling the inside of the first heat exchanger. At this time, the first heat exchanger functions as an evaporator.

상기 제1열교환기를 통과한 저온저압의 가스냉매는 압축기에 의해 흡입 압축되어 상기에서 언급한 바와 같은 과정을 반복적으로 순환하는 것이어서 제1, 제2열교환기에서 지속적인 열 교환이 이루어지는 것이다.The low temperature and low pressure gas refrigerant passing through the first heat exchanger is suction compressed by a compressor and repeatedly circulates the above-described process, so that continuous heat exchange is performed in the first and second heat exchangers.

상기에서 언급하였듯이, 히트펌프가 가동되는 동안에는 팽창밸브에 의해 저압으로 된 냉매가 제1열교환기에서 증발되면서 증발에 필요한 기화열을 제1열교환기에서 수열교환방식을 통해 흡수하게 된다. As mentioned above, while the heat pump is in operation, the refrigerant having a low pressure is evaporated in the first heat exchanger by the expansion valve, so that the vaporization heat necessary for evaporation is absorbed through the water heat exchange method in the first heat exchanger.

이러한 상태에서 제1순환라인에 설치된 펌프가 가동됨에 따라 축열조 내의 물을 흡입하여 토출하므로 축열조로부터 제1순환라인을 따라 다시 축열조로 복귀되는 과정이 지속적으로 이루어져 순환되게 된다. 이로 인하여 제1열교환기를 통과하는 저압의 액상냉매는 기화되고, 제1순환라인을 따라 흐르는 물은 제1열교환기를 통과하면서 냉수로 되어 축열조 내부로 지속적으로 순환 공급되므로 축열조 내의 물은 냉수로 된다. In this state, as the pump installed in the first circulation line operates and sucks and discharges water in the heat storage tank, the process of returning from the heat storage tank to the heat storage tank again along the first circulation line is continuously circulated. As a result, the low pressure liquid refrigerant passing through the first heat exchanger is vaporized, and the water flowing along the first circulation line becomes cold water while passing through the first heat exchanger and is continuously circulated and supplied into the heat storage tank, so that the water in the heat storage tank becomes cold water.

이와 동시에 제2순환라인에 설치된 제2펌프를 가동시키면 축열조 내의 냉수를 흡입하여 토출하므로 방사유닛을 포함한 제2순환라인을 따라서 흐르게 되며, 이로 인하여 축열조에서 제2순환라인을 통해 다시 축열조로 복귀되는 과정이 지속적으로 이루어져 순환되게 된다. 이때, 냉난방부인 시설물 내의 방사유닛에서 냉기를 발산하므로 냉방이 이뤄지게 된다.At the same time, when the second pump installed in the second circulation line is operated, the cold water in the heat storage tank is sucked in and discharged, so that it flows along the second circulation line including the spinning unit, thereby returning from the heat storage tank to the heat storage tank again through the second circulation line. The process continues and circulates. At this time, cooling is achieved because the radiating unit radiates cold air from the radiation unit within the facility.

상기와 같은 히트펌프를 이용한 기존의 냉난방장치는 냉방모드나 난방모드를 선택하여 가동할 때, 제1순환라인 상의 제1펌프가 가동되면 축열조의 임의위치에서 흡입하여 히트펌프의 제1열교환기에서 열교환하여 얻은 냉온수를 축열조의 임의위치로 토출하고 제2순환라인 상의 제2펌프가 가동되면 축열조의 임의위치에서 흡입하여 방사유닛에서 발산하여 냉난방을 행함으로써 가온되거나 감온이 이루어진 냉온수를 축열조의 임의위치로 토출하는 것이다.Existing cooling and heating device using the heat pump as described above, when operating in the cooling mode or heating mode, when the first pump on the first circulation line is driven in any position of the heat storage tank in the first heat exchanger of the heat pump After discharging the cold and hot water obtained by heat exchange to the arbitrary position of the heat storage tank, and when the second pump on the second circulation line is operated, it is sucked in the arbitrary position of the heat storage tank and radiated from the radiating unit to perform the cooling and heating. To discharge.

따라서, 히트펌프를 이용한 기존의 냉난방장치는 축열조 내의 냉온수가 온수는 상부의 온도가 높고 상부의 온도가 낮음에도 불구하고 냉방모드나 난방모드의 구분 없이 단순히 축열조의 임의위치에서 흡입하여 임의위치로 토출하는 것인바 냉방과 난방시에 요구되는 최적의 조건으로 흡입할 수 없으며, 이로 인하여 냉난방효율이 떨어질 수밖에 없다는 문제점이 있었다.Therefore, in the existing air conditioner using a heat pump, despite the high temperature of the hot water and the low temperature of the upper part of the hot and cold water in the heat storage tank, the suction is simply sucked in the arbitrary position of the heat storage tank and discharged to an arbitrary position without distinguishing the cooling mode or the heating mode. The bar can not be sucked to the optimum conditions required for cooling and heating, and this has the problem that the cooling and heating efficiency is bound to fall.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 폐단 및 문제점을 해결하기 위하여 연구개발한 것으로서, 히트펌프의 제1열교환기를 이용하여 얻은 냉온수를 축열조(蓄熱槽) 내에 저장하고 상기 축열조 내의 냉온수를 냉난방부인 시설물로 순환시켜 냉방 또는 난방을 수행할 때 난방시엔 축열조의 상부에 온수를 저장함과 아울러 상부로부터 온수를 흡입하여 냉난방부인 시설물로 공급하고 냉방시엔 축열조의 하부에 냉수를 저장함과 아울러 하부로부터 냉수를 흡입하여 냉난방부인 시설물로 공급함으로써 축열조 내에서의 자연적인 대류를 이용하므로 유체흐름의 안정화를 꾀할 수 있 으며, 이로 인하여 냉난방의 열손실을 최소화하고 효율적인 냉난방을 꾀할 수 있는 히트펌프를 이용한 냉난방장치를 제공하는데 있다.The present invention has been researched and developed in order to solve the above-mentioned closed end and problems, and stores the cold and hot water obtained by using the first heat exchanger of the heat pump in the heat storage tank and circulates the cold and hot water in the heat storage tank to the facility which is a heating and cooling part. When cooling or heating, the hot water is stored in the upper part of the heat storage tank when heating, and the hot water is sucked in from the upper part and supplied to the facility as a cooling and heating unit. When cooling, the cold water is stored in the lower part of the heat storage tank and the cold water is sucked in from the lower part. It is possible to stabilize the flow of fluid by using natural convection in the heat storage tank by supplying it to facilities, thereby providing a heating and cooling device using a heat pump to minimize heat loss of cooling and heating and to provide efficient cooling and heating.

본 발명의 다른 목적은 히트펌프의 제1열교환기와 축열조가 연결된 제1순환라인에 각종 보일러인 보조열원을 마련하여 극한시 가동함으로써 극한시 히트펌프의 효율이 저하됨을 대체할 수 있으며 이로 인하여 부족한 난방부하를 감당하므로 항시 원활한 냉난방효율을 꾀할 수 있는 히트펌프를 이용한 냉난방장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide the auxiliary heat source, which is various boilers in the first circulation line connected to the first heat exchanger and the heat storage tank of the heat pump to run the time limit can replace the deterioration of the efficiency of the time limit heat pump and thereby insufficient heating It is to provide a heating and cooling device using a heat pump that can afford a smooth heating and heating efficiency at all times to handle the load.

본 발명의 또 다른 목적은 히트펌프의 제2열교환기에 외부온도가 낮은 동절기엔 외기보다 따듯한 시설물의 내기를 배기팬이 가동될 때 배기가이드를 통해 히트펌프의 제2열교환기로 유도배출하거나 지하공기를 송풍팬으로 흡입하여 유도 배출함으로써 히트펌프의 제2열교환기 온도가 낮게 떨어짐을 방지하고 이로 인하여 외기온도가 낮더라도 히트펌프의 성능저하 및 기계적 손상을 방지할 수 있는 히트펌프를 이용한 냉난방장치를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to induce and discharge the warmth of a facility that is warmer than outside air in winter when the outside temperature is low in the second heat exchanger of the heat pump through the exhaust guide to the second heat exchanger of the heat pump or through underground air. By suctioning with a blower fan and inducing discharge, the temperature of the second heat exchanger of the heat pump is prevented from falling low, thereby providing a heating and cooling device using a heat pump that can prevent the performance degradation and mechanical damage of the heat pump even when the outside air temperature is low. It is.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 냉매가 압축되고 냉각되어 액체로 된 후 기화되는 과정이 계속하여 이뤄지도록 압축기, 제1열교환기, 팽창밸브 및 제2열교환기가 하나의 사이클을 이루고 구성되되, 상기 압축기와 제1, 제2열교환기 사이에 압축기에서 토출된 냉매가 제1, 제2열교환기 중의 어느 한쪽으로 전환시키기 위한 사방밸브를 포함하는 히트펌프; 상기 히터펌프와 소정거리를 갖고 이 격된 위치에 마련되며 상기 제1열교환기에서 수열교환방식으로 얻은 냉수 또는 온수를 제1펌프에 의해 저장하거나 순환시킬 수 있도록 연결된 축열조(蓄熱槽); 상기 축열조와 이격된 위치의 냉난방부인 시설물에 마련되며 축열조 내의 냉수 또는 온수를 제2펌프에 의해 순환시켜 냉기나 온기를 방사하도록 제2순환라인으로 연결된 방사유닛; 으로 구성되는 히트펌프를 이용한 냉난방장치에 있어서, 상기 제1, 제2순환라인은 난방시엔 축열조 상부에 저장함과 아울러 상부로부터 흡입하여 시설물의 방사유닛으로 공급하고 냉방시엔 축열조의 하부에 저장함과 아울러 하부로부터 흡입하여 시설물의 방사유닛으로 공급할 수 있도록 축열조와 연결부분인 제1, 제2순환라인 단부가 상하부분기라인으로 분기되어 각각 축열조의 상하부에 연결되며 상기 상하부분기라인에 유로를 개폐하기 위한 밸브가 마련된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises a compressor, a first heat exchanger, an expansion valve, and a second heat exchanger configured in one cycle so that the refrigerant is compressed, cooled, and then vaporized into a liquid. And a heat pump including a four-way valve for converting the refrigerant discharged from the compressor between the compressor and the first and second heat exchangers to either one of the first and second heat exchangers. A heat storage tank provided at a position spaced apart from the heater pump and connected to store or circulate the cold water or hot water obtained by the heat exchange method in the first heat exchanger by the first pump; A radiation unit provided in a facility that is a cooling / heating unit spaced apart from the heat storage tank and connected to a second circulation line to circulate cold water or hot water in the heat storage tank by a second pump to radiate cold or warm air; In the cooling and heating device using a heat pump consisting of, the first and the second circulation line is stored in the upper part of the heat storage tank when heating, and sucked from the upper side and supplied to the radiating unit of the facility and stored in the lower part of the heat storage tank when cooling. Ends of the first and second circulation lines, which are connected to the heat storage tank and connected to the upper and lower part base lines, are respectively connected to the upper and lower parts of the heat storage tank so as to be sucked from and supplied to the radiation unit of the facility, and a valve for opening and closing the flow path in the upper and lower part base lines. Characterized in that provided.

또한 상기 제1, 제2순환라인의 상하부분기라인에 마련되는 밸브는 단순히 유로를 개방하고 차단하는 개폐밸브도 무방하나, 냉난방모드에 따라 수동 또는 자동으로 전환되는 삼방밸브로 채택하여 상기 상하부분기라인의 분기부분에 마련할 수 있다. In addition, the valve provided in the upper and lower part base line of the first and second circulation line may be an on / off valve that simply opens and closes the flow path, but is adopted as a three-way valve which is switched manually or automatically according to a cooling and heating mode. It can be provided at the branch of.

상기 축열조에서 보다 확실한 대류현상이 이뤄지도록 축열조의 하부에 연결된 하부분기라인의 단부는 바닥을 향하도록 마련되고 축열조의 상부에 연결된 하부분기라인의 단부는 천장을 향하도록 마련됨이 바람직하다.In order to achieve a more convective phenomenon in the heat storage tank, an end of the lower branch line connected to the bottom of the heat storage tank is provided to face the bottom, and an end of the lower branch line connected to the top of the heat storage tank is preferably provided to face the ceiling.

상기 제1순환라인에는 극한시 히트펌프의 효율이 저하됨을 대체하면서 부족한 난방부하를 감당하도록 유류보일러, 태양열보일러, 전기보일러, 화목보일러 등의 각종 보조열원이 부가될 수 있다.Various auxiliary heat sources such as an oil boiler, a solar boiler, an electric boiler, a firewood boiler, and the like may be added to the first circulation line to replace the deterioration of the efficiency of the heat pump during an extreme time and to handle insufficient heating load.

상기 방사유닛에는 냉방시 결로현상에 발생되는 물을 배수하기 위한 드레인관이 마련되고 상기 드레인관의 하단엔 드레인관의 막힘 방지와 댐퍼기능의 배수통을 마련함이 바람직하다. The radiating unit is preferably provided with a drain pipe for draining the water generated during condensation during cooling, and at the lower end of the drain pipe to prevent the clogging of the drain pipe and a drain box having a damper function.

본 발명에 따른 히트펌프를 이용한 냉난방장치에 있어서, 냉난방부인 시설물의 상부에는 배기팬을 갖는 배기구가 마련되되 상기 배기팬은 외기가 시설물 내부로 유입됨을 차단할 수 있도록 정지 시엔 닫혀있고 가동 시엔 개방되는 루버타입(louver type)으로 마련됨이 바람직하다.In the air-conditioning and heating device using a heat pump according to the present invention, an exhaust port having an exhaust fan is provided on an upper portion of a facility that is an air-conditioning unit, and the exhaust fan is closed at the stop and opened at the time of operation so as to block outside air from entering the facility. It is preferable to provide a type (louver type).

상기 시설물의 배기구에는 배기팬이 가동되면 시설물 내부로부터 배기되는 내기를 히트펌프의 제2열교환기로 공급하도록 배기가이드가 연장된 것을 특징으로 한다.The exhaust guide of the facility is characterized in that the exhaust guide is extended to supply the bet exhausted from the inside of the facility to the second heat exchanger of the heat pump when the exhaust fan is operated.

또한 본 발명에 따른 히트펌프를 이용한 냉난방장치에 있어서, 상기 히트펌프에는 동절기에 제2열교환기의 온도가 5℃이하로 떨어지면 발생되는 히트펌프의 성능저하와 기계적 손상을 방지하기 위하여 지하공기를 공급하도록 지중으로 지하공기공급 관을 매설하고 이 지하공기공급 관의 상단과 연결되어 송풍팬을 포함하는 송풍관이 마련된 것을 특징으로 한다.In the air-conditioning and heating apparatus using a heat pump according to the present invention, the heat pump is supplied with underground air in order to prevent the performance degradation and mechanical damage of the heat pump generated when the temperature of the second heat exchanger falls below 5 ° C in winter. Buried underground air supply pipe underground so as to be connected to the top of the underground air supply pipe is characterized in that the blower pipe including a blowing fan is provided.

상기 지하공기공급 관의 상단에는 흡입되는 지하공기의 유속을 떨어뜨려 지하공기 중의 수분을 분리하여 제거하기 위한 중력식 기수분리기가 마련된 것을 특징으로 한다.At the upper end of the underground air supply pipe, a gravity type separator for separating and removing water in the underground air by dropping the flow rate of the underground air being sucked is provided.

본 발명은 히트펌프의 제1열교환기를 이용하여 얻은 냉온수를 축열조(蓄熱槽) 내에 저장하고 상기 축열조 내의 냉온수를 냉난방부인 시설물로 순환시켜 냉방 또는 난방을 수행할 때 난방시엔 축열조의 상부에 온수를 저장함과 아울러 상부로부터 온수를 흡입하여 냉난방부인 시설물로 공급하고 냉방시엔 축열조의 하부에 냉수를 저장함과 아울러 하부로부터 냉수를 흡입하여 냉난방부인 시설물로 공급함으로써 축열조 내에서의 자연적인 대류를 이용하므로 유체흐름의 안정화를 꾀할 수 있으며, 이로 인하여 냉난방의 열손실을 최소화하고 효율적인 냉난방을 꾀할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.The present invention stores the hot and cold water obtained by using the first heat exchanger of the heat pump in the heat storage tank and circulates the cold and hot water in the heat storage tank to the facility of the heating and cooling unit to store the hot water at the top of the heat storage tank when cooling or heating. In addition, by sucking hot water from the upper part and supplying it to the facility, which is the heating and cooling unit, and storing the cold water in the lower part of the heat storage tank during cooling, and sucking the cold water from the lower part and supplying it to the facility, which is the heating and cooling unit, by using natural convection in the storage tank. Stabilization can be achieved, which has a useful effect of minimizing heat loss of air conditioning and heating and efficient air conditioning.

또한 히트펌프의 제1열교환기와 축열조가 연결된 제1순환라인에 각종 보일러인 보조열원을 마련하여 극한시 가동함으로써 극한시 히트펌프의 효율이 저하됨을 대체할 수 있으며 이로 인하여 부족한 난방부하를 감당하므로 항시 원활한 냉난방효율을 꾀할 수 있다.In addition, by providing auxiliary heat sources, which are various boilers, in the first circulation line to which the first heat exchanger and the heat storage tank of the heat pump are connected, it is possible to replace the deterioration of the efficiency of the extreme heat pump by limiting the heat load. Smooth heating and cooling efficiency can be achieved.

그리고 히트펌프의 제2열교환기에는 외부온도가 낮은 동절기에 외기보다 따뜻한 시설물의 내기를 배기구의 배기팬이 가동될 때 배기가이드를 통해 히트펌프의 제2열교환기로 유도배출하거나 지하공기를 송풍팬으로 흡입하여 유도 배출함으로써 히트펌프의 제2열교환기 온도가 낮게 떨어짐을 방지하고 이로 인하여 외기온도가 낮더라도 히트펌프의 성능저하 및 기계적 손상을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.In the second heat exchanger of the heat pump, when the exhaust fan of the exhaust port is operated in the winter, when the outside temperature is lower than the outside temperature, the exhaust fan guides and discharges the underground air to the second heat exchanger of the heat pump through the exhaust guide. By suctioning and inducing discharge, the temperature of the second heat exchanger of the heat pump is prevented from being lowered. Thus, even when the outside air temperature is low, the performance of the heat pump and the mechanical damage are prevented.

이하, 본 발명의 히트펌프를 이용한 냉난방장치에 대하여 첨부 도면을 참고 로 하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a cooling and heating device using a heat pump of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 히트펌프를 이용한 냉난방장치는 냉온수를 얻기 위한 히트펌프(10)와, 이 히트펌프(10)에서 얻은 냉온수를 저장하는 축열조(20)와, 이 축열조(20)에 저장된 냉온수를 냉난방부인 시설물(40)에서 냉기 또는 온기를 방사하는 방사유닛(30)으로 대분된다.As shown in the figure, the heating and cooling device using the heat pump of the present invention includes a heat pump 10 for obtaining cold and hot water, a heat storage tank 20 for storing the cold and hot water obtained by the heat pump 10, and the heat storage tank 20. Cold and hot water stored in is divided into a radiating unit 30 for radiating cold or warm air from the facility 40 which is the heating and cooling unit.

상기 히트펌프(10)는 냉매가 압축되고 냉각되어 액체로 된 후 기화되는 과정이 계속하여 이뤄지도록 압축기(13), 제1열교환기(11), 팽창밸브(14) 및 제2열교환기(12)가 하나의 사이클을 이루고 구성되되, 상기 압축기(13)와 제1, 제2열교환기(11,12) 사이에 압축기(13)에서 토출된 냉매가 제1, 제2열교환기(11,12) 중의 어느 한쪽으로 전환시키기 위한 사방밸브(15)를 포함하여 구성되어 있다.The heat pump 10 includes a compressor 13, a first heat exchanger 11, an expansion valve 14, and a second heat exchanger 12 such that the refrigerant is compressed, cooled, and becomes a liquid and then vaporized. ) Constitutes one cycle, and the refrigerant discharged from the compressor 13 between the compressor 13 and the first and second heat exchangers 11 and 12 is the first and second heat exchangers 11 and 12. It is comprised including the four-way valve 15 for switching to either.

상기 축열조(20)는 상기 히터펌프(10)와 소정거리를 갖고 이격된 위치에 마련되되 상기 제1열교환기(11)에서 수열교환방식으로 얻은 냉수 또는 온수를 저장할 수 있는 것이면 충분하다. 상기 축열조(20)의 외면은 보온 및 단열이 이뤄지도록 보온단열재를 씌워 마련함이 바람직하다. 상기 축열조(20)와 제1열교환기(11)는 상기 제1열교환기(11)에서 얻은 냉온수를 제1펌프(22)에 의해 축열조(20)로 저장하거나 축열조(20) 내의 냉온수를 제1열교환기(11)를 거쳐 순환시킬 수 있도록 제1순환라인(21)이 연결되어 있다.The heat storage tank 20 is provided at a position spaced apart from the heater pump 10 at a predetermined distance, it is sufficient that can store the cold water or hot water obtained by the water heat exchange method in the first heat exchanger (11). The outer surface of the heat storage tank 20 is preferably provided with a heat insulating material so that the insulation and heat insulation. The heat storage tank 20 and the first heat exchanger 11 store the cold / hot water obtained from the first heat exchanger 11 as the heat storage tank 20 by the first pump 22 or store the cold / hot water in the heat storage tank 20 in a first manner. The first circulation line 21 is connected to circulate through the heat exchanger 11.

상기 방사유닛(30)은 상기 축열조(20)와 이격된 위치의 냉난방부인 시설물(40) 내에 마련되는 것이며 축열조(20) 내의 냉수 또는 온수를 제2펌프(32)에 의해 순환시켜 냉기나 온기를 방사하도록 제2순환라인(31)으로 연결되어 있다. 상기 방사유닛(30)은 축열조(20)의 냉온수가 방사유닛(30)을 통과할 때 팬으로 냉기나 온기를 방사하도록 하는 통상 팬 코일유닛이 사용된다.The radiating unit 30 is provided in the facility 40, which is a cooling and heating unit at a position spaced apart from the heat storage tank 20, and circulates cold or hot water in the heat storage tank 20 by the second pump 32. It is connected to the second circulation line 31 to radiate. The radiating unit 30 is a normal fan coil unit is used to radiate cold or warm air to the fan when the cold and hot water of the heat storage tank 20 passes through the radiating unit (30).

또한, 상기 방사유닛(30)에는 냉방시 결로현상에 의해 발생되는 물을 배수하기 위한 드레인관(33)이 마련되어 있고 상기 드레인관(33)의 하단엔 속이 비어 있고 다수의 통공을 갖는 배수통(34)이 마련되어 있다.In addition, the radiating unit 30 is provided with a drain pipe 33 for draining the water generated by condensation during cooling, and the drain pipe having a plurality of openings in the bottom of the drain pipe 33 is empty ( 34).

그리고 냉난방부인 시설물(40)의 상부에는 배기팬(42)을 갖는 배기구(41)가 마련되어 있으며, 상기 배기팬(42)은 외기가 시설물 내부로 유입됨을 차단할 수 있도록 정지 시엔 닫혀있고 가동 시엔 개방되는 루버타입(louver type)으로 마련됨이 바람직하다.In addition, an exhaust port 41 having an exhaust fan 42 is provided at an upper portion of the facility 40, which is a heating and cooling unit, and the exhaust fan 42 is closed at the stop and opened at the time of operation so as to block outside air from entering the facility. It is preferable to provide a louver type.

상기 제1, 제2순환라인(21,31)은 난방시엔 축열조(20) 상부에 저장함과 아울러 상부로부터 흡입하여 시설물의 방사유닛(30)으로 공급하고 냉방시엔 축열조(20)의 하부에 저장함과 아울러 하부로부터 흡입하여 시설물(40)의 방사유닛(30)으로 공급할 수 있도록 축열조(20)와 연결부분인 제1, 제2순환라인(21,31) 단부가 상하부분기라인(21a,21b,31a,31b)으로 분기되어 각각 축열조(20)의 상하부에 연결되고 상기 상하부분기라인(21a,21b,31a,31b)에 한쪽으로만 유로를 개폐하기 위한 밸브(25,35)가 마련되어 있다.The first and second circulation lines 21 and 31 are stored at the upper part of the heat storage tank 20 when heated and sucked from the upper part to be supplied to the radiation unit 30 of the facility, and are stored at the bottom of the heat storage tank 20 when cooling. In addition, the end portions of the first and second circulation lines 21 and 31, which are connected to the heat storage tank 20, to be sucked from the lower part and supplied to the radiation unit 30 of the facility 40, the upper and lower part line lines 21a, 21b, and 31a. Branches (31b) are connected to the upper and lower portions of the heat storage tank 20, respectively, and the valves 25 and 35 are provided in the upper and lower portion lines 21a, 21b, 31a, and 31b to open and close the flow path only on one side.

상기 축열조(20)의 상하부와 연결된 제1, 제2순환라인(21,31)의 상하부분기라인(21a,21b,31a,31b) 단부는 축열조(20) 내에서 보다 확실한 대류현상이 이뤄지도록 마련됨이 바람직하다. 예를 들어, 축열조(20)의 하부에 연결된 하부분기라인(21b,31b)의 단부는 축열조(20) 내의 중간에서 바닥을 향하도록 마련되고 축열 조(20)의 상부에 연결된 상부분기라인(21a,31a)의 단부는 축열조(20)내의 중간에서 천장을 향하도록 마련된다.The upper and lower part base lines 21a, 21b, 31a, and 31b of the first and second circulation lines 21 and 31 connected to the upper and lower parts of the heat storage tank 20 are provided to achieve a more convective phenomenon in the heat storage tank 20. This is preferred. For example, end portions of the lower branch lines 21b and 31b connected to the lower portion of the heat storage tank 20 are provided so as to face the bottom in the middle of the heat storage tank 20 and are connected to the upper portion of the heat storage tank 20. The end portion of 31a is provided so as to face the ceiling in the middle of the heat storage tank 20.

또한 상기 밸브(25,35)는 제1, 제2순환라인(21,31)의 끝단부분인 상하부분기라인(21a,21b,31a,31b)에 단순히 유로를 개방하고 차단하는 상하부측 개폐밸브(25a,25b,35a,35b)(25c,25d,35c,35d)로 마련되어 있으며, 이는 냉난방모드에 따라 수동 또는 자동으로 전환되도록 마련함이 바람직하다. In addition, the valves 25 and 35 are upper and lower side open / close valves for simply opening and closing a flow path to upper and lower part line lines 21a, 21b, 31a, and 31b which are end portions of the first and second circulation lines 21 and 31. 25a, 25b, 35a, 35b) (25c, 25d, 35c, 35d), which is preferably provided to be switched manually or automatically according to the heating and cooling mode.

상기 밸브(25,35)는 분기된 양쪽라인에 각각 마련되는 것으로만 도시하고 설명하였으나 상기 제1, 제2순환라인(21,31)의 상하부분기라인(21a,21b,31a,31b)의 분기부분에 각각 삼방밸브로 마련하여도 무방하다. Although the valves 25 and 35 are illustrated and described only as being provided in both branched lines, the branch of the upper and lower part base lines 21a, 21b, 31a, and 31b of the first and second circulation lines 21 and 31, respectively. Each part may be provided with three-way valves.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 히트펌프를 이용한 냉난방장치의 냉난방모드에 대하여 상세하게 설명한다. It will be described in detail with respect to the cooling and heating mode of the heating and cooling device using a heat pump according to the present invention configured as described above.

겨울철과 같이 외기온도가 낮을 때 난방모드를 선택하면 히트펌프(10)의 압축기(13)가 가동되게 되고 이렇게 압축기(13)가 가동되면서 제2열교환기(12)로부터 냉매를 흡입하여 고온고압의 가스냉매로 압축하며 이렇게 압축된 냉매는 사방밸브(15)를 통해 제1열교환기(11)로 압송되고 이 제1열교환기(11)를 통과되는 동안 수열교환방식을 통해 열 교환(방열)하므로 고온고압의 액상냉매로 응축된다. 이때, 제1열교환기(11)는 응축기의 기능을 수행한다. When the heating mode is selected when the outside air temperature is low, such as in winter, the compressor 13 of the heat pump 10 is operated. As the compressor 13 is operated, the refrigerant is sucked from the second heat exchanger 12 to obtain a high temperature and high pressure. The refrigerant is compressed into a gas refrigerant, and thus the compressed refrigerant is pumped to the first heat exchanger 11 through the four-way valve 15 and heat exchanged through the water heat exchange method while passing through the first heat exchanger 11. Condensed into a liquid refrigerant at high temperature and high pressure. At this time, the first heat exchanger 11 performs the function of a condenser.

이렇게 응축된 고온고압의 액상냉매는 팽창밸브(14)에서 저압상태로 변형되어 제2열교환기(12)에서 증발됨에 따라 기화에 필요한 냉매의 기화열을 외부로부터 흡수하므로 제2열교환기(12)의 주위는 냉각시킨다. 이때, 제2열교환기(12)는 증발 기로서의 기능을 수행한다.The liquid refrigerant of the condensed high temperature and high pressure is transformed into a low pressure state in the expansion valve 14 and is evaporated in the second heat exchanger 12 so as to absorb the vaporization heat of the refrigerant required for vaporization from the outside of the second heat exchanger 12. Cool around. At this time, the second heat exchanger 12 performs a function as an evaporator.

상기 제2열교환기(12)를 통과한 저온저압의 가스냉매는 압축기(13)에 의해 흡입 압축되어 상기에서 언급한 바와 같은 과정을 반복적으로 순환하는 것이어서 제1, 제2열교환기(11,12)에서 지속적인 열 교환이 이루어지는 것이다.The low-temperature, low-pressure gas refrigerant passing through the second heat exchanger 12 is compressed by suction by the compressor 13 to circulate the above-mentioned process repeatedly, so that the first and second heat exchangers 11 and 12 ) Is a continuous heat exchange.

상기에서 언급하였듯이, 히트펌프(10)가 가동되는 동안에는 히트펌프(10)의 압축기(13)로부터 지속적으로 압송되는 냉매가 가지고 있는 고열이 제1열교환기(11)에서 수열교환방식을 통해 전도되게 된다. As mentioned above, while the heat pump 10 is operating, the high heat of the refrigerant continuously pumped from the compressor 13 of the heat pump 10 is conducted in the first heat exchanger 11 through water heat exchange. do.

상기와 같이 난방모드로 선택되면, 제1순환라인(21)상의 개폐밸브(25a,25d)는 닫혀있고 개폐밸브(25b,25c)는 개방되어 있으며, 제2순환라인(31)상의 개폐밸브(35a,35d)는 닫혀있고 개폐밸브(35b,35c)는 개방되어야 한다. When the heating mode is selected as described above, the on / off valves 25a and 25d on the first circulation line 21 are closed and the on / off valves 25b and 25c are open and the on / off valves on the second circulation line 31 are opened. 35a, 35d should be closed and on / off valves 35b, 35c should be open.

이러한 상태에서 제1순환라인(21) 상의 제1펌프(22)가 가동됨에 따라 제1순환라인(21)의 하부분기라인(21b)으로부터 축열조(20) 내의 하부의 물을 흡입하게 되고 이렇게 흡입된 물은 제1열교환기(11)를 통과하여 제1순환라인(21)의 상부분기라인(21a)을 통해 축열조(20)로 토출되게 된다. 다시 말해서, 축열조(20) 내의 하측 물을 흡입하여 제1열교환기(11)를 거쳐 축열조(20)의 상측으로 토출하는 과정이 지속적으로 이루어지게 된다. In this state, as the first pump 22 is operated on the first circulation line 21, the water in the lower portion of the heat storage tank 20 is sucked from the lower branch line 21b of the first circulation line 21. The water is passed through the first heat exchanger 11 and is discharged to the heat storage tank 20 through the upper branch line 21a of the first circulation line 21. In other words, a process of sucking the lower water in the heat storage tank 20 and discharging it to the upper side of the heat storage tank 20 through the first heat exchanger 11 is continuously performed.

이때, 제1열교환기(11)에서 고온고압의 가스냉매와 이 가스냉매보다 낮은 온도를 갖고 제1순환라인(21)을 따라 흐르는 물은 서로 열 교환하게 된다. 따라서 제1열교환기(11)를 통과하는 고온고압의 가스냉매는 액상으로 응축되고, 제1순환라인(21)을 따라 흐르는 물은 제1열교환기(11)를 통과하면서 온수로 되어 축열조(20) 내부로 지속적으로 순환 공급되므로 축열조(20) 내의 물은 온수로 된다. At this time, the gas refrigerant having a high temperature and high pressure in the first heat exchanger 11 and water flowing along the first circulation line 21 having a lower temperature than the gas refrigerant exchange heat. Therefore, the high-temperature, high-pressure gas refrigerant passing through the first heat exchanger 11 is condensed into the liquid phase, and the water flowing along the first circulation line 21 becomes hot water while passing through the first heat exchanger 11. Since the circulation is continuously supplied to the inside, the water in the heat storage tank 20 becomes hot water.

이렇게 제1열교환기(11)에서 가열되어 뜨거워진 온수는 축열조(20)의 상부로 공급되기 때문에 상대적으로 하부보다 온도가 높은바, 이는 자연적인 대류현상이 이루어진 것과 같으므로 축열조(20) 상하부의 물은 유동되지 않는다.Since the hot water heated by the first heat exchanger 11 is heated to the upper portion of the heat storage tank 20, the temperature is relatively higher than the lower part, and this is because natural convection occurs. Water does not flow.

이와 동시에 제2순환라인(31)에 설치된 제2펌프(32)를 가동시키면 제2순환라인(31)의 상부분기라인(31a)을 통해 축열조(20) 상부의 온수를 흡입하여 방사유닛(30)으로 공급되고 상기 방사유닛(30)에서 제2순환라인(32)과 그 하부분기라인(32b)을 통해 축열조(20)의 하부로 복귀되게 된다. 이렇게 축열조(20)에서 제2순환라인(31)을 통해 다시 축열조(20)로 복귀되는 과정이 지속적으로 진행되어 순환됨에 따라서 냉난방부인 시설물(40) 내의 방사유닛(30)에서 열을 발산하므로 난방이 이뤄지는 것이다.At the same time, when the second pump 32 installed in the second circulation line 31 is operated, the hot water in the upper part of the heat storage tank 20 is sucked through the upper branch line 31a of the second circulation line 31 to radiate the unit 30. ) And is returned to the lower portion of the heat storage tank 20 through the second circulation line 32 and its lower branch line 32b in the spinning unit 30. As the process of returning to the heat storage tank 20 again through the second circulation line 31 in the heat storage tank 20 continues to be circulated, the heat is radiated from the radiation unit 30 in the facility 40 which is a heating and cooling unit. This is done.

이렇게 방열되어 차가워진 냉수는 축열조(20)의 하부로 공급되기 때문에 상대적으로 상부보다 온도가 낮은바, 이는 자연적인 대류현상이 이루어진 것과 같으므로 축열조(20) 상하부의 물은 유동되지 않는다.The cold water cooled by heat dissipation is supplied to the lower portion of the heat storage tank 20 so that the temperature is relatively lower than the upper part. This is because natural convection occurs, so that the water of the upper and lower heat storage tank 20 does not flow.

상기와 같이 난방시 축열조(20)에서 상대적으로 온도가 높은 상부의 온수를 제1, 제2순환라인(21,31)의 상부분기라인(21a,31a)으로 공급하고 흡입하므로 자연적인 대류현상을 꾀한 것처럼 유체흐름의 안정화를 꾀할 수 있으며, 이로 인하여 난방의 열손실을 최소화하고 효율적인 난방을 꾀할 수 있다.As described above, the hot water of the upper part having a relatively high temperature is supplied to the upper branch lines 21a and 31a of the first and second circulation lines 21 and 31 during the heating and the natural convection phenomenon. As intended, the fluid flow can be stabilized, thereby minimizing heat loss of the heating and efficient heating.

그리고 햇볕이 쬐는 낮에는 시설물(40)이 농작물을 재배하는 하우스의 경우 온도가 높아져 농작물의 피해가 발생될 수 있으므로 하우스 내의 온도가 설정치 이 상으로 되면 시설물(40) 상부의 배기구(41)에 설치된 배기팬(42)이 가동되게 되고, 이로 인하여 시설물(40) 내의 뜨거운 공기를 배출하므로 시설물(40) 내부온도는 설정치 온도로 내려가게 된다. 이렇게 설정치 온도로 내려가면 배기구(41) 내의 배기팬(42)은 정지되고 이때 배기팬(42)은 루버타입이므로 시설물(40) 내부의 유통을 차단하는바 열손실을 줄일 수 있다.In the daytime when the facility 40 grows crops during the day when the sun shines, the damage to crops may occur because the temperature is high, so if the temperature in the house is higher than the set value, it is installed at the exhaust port 41 above the facility 40. Exhaust fan 42 is operated, thereby discharging the hot air in the facility 40, the internal temperature of the facility 40 is lowered to the set point temperature. When the temperature is lowered to the set value, the exhaust fan 42 in the exhaust port 41 is stopped. At this time, the exhaust fan 42 is a louver type, which blocks the flow in the facility 40, thereby reducing heat loss.

이와 반대로, 냉방모드를 선택하면 히트펌프(10)의 냉매가 사방밸브(15)에 의해 냉매유로가 전환되어 난방모드의 역방향으로 바뀌게 된다. 따라서 제1열교환기(11)로부터 냉매를 흡입하여 압축기(13)에서 압축하고 이렇게 압축기(13)에서 냉매가 압축되면서 고온고압의 가스냉매로 되며, 이렇게 압축된 냉매는 사방밸브(15)를 통해 제2열교환기(12)로 압송되어 통과되는 동안 제2열교환기(12)에서 기열교환방식을 통해 열 교환(방열)하므로 고온고압의 액상냉매로 응축된다. 이때, 제2열교환기(12)는 응축기의 기능을 수행한다. On the contrary, when the cooling mode is selected, the refrigerant flow path of the refrigerant in the heat pump 10 is switched by the four-way valve 15 to be reversed in the heating mode. Therefore, the refrigerant is sucked from the first heat exchanger 11 and compressed in the compressor 13, and thus the refrigerant is compressed in the compressor 13, thereby becoming a high-temperature, high-pressure gas refrigerant, and the compressed refrigerant is provided through the four-way valve 15. The heat exchange (heat dissipation) through the heat exchange method in the second heat exchanger 12 is condensed into a liquid refrigerant at a high temperature and high pressure while being passed to the second heat exchanger 12. At this time, the second heat exchanger 12 performs the function of a condenser.

이렇게 응축된 고온고압의 액상냉매는 팽창밸브(14)에서 저압상태로 변형되어 제1열교환기(11)에서 증발됨에 따라 기화에 필요한 냉매의 기화열을 외부로부터 흡수하므로 제1열교환기(11) 내부가 냉각되게 된다. 이때, 제1열교환기(11)는 증발기로서의 기능을 수행한다.The liquid refrigerant of the condensed high temperature and high pressure is transformed into a low pressure state in the expansion valve 14 and evaporated in the first heat exchanger 11 so as to absorb the vaporization heat of the refrigerant required for vaporization from the outside, so that the inside of the first heat exchanger 11 Is cooled. At this time, the first heat exchanger 11 performs a function as an evaporator.

상기 제1열교환기(11)를 통과한 저온저압의 가스냉매는 압축기(13)에 의해 흡입 압축되어 상기에서 언급한 바와 같은 과정을 반복적으로 순환하는 것이어서 제1, 제2열교환기(11,12)에서 지속적인 열 교환이 이루어지는 것이다.The low-temperature low-pressure gas refrigerant passing through the first heat exchanger 11 is compressed by suction by the compressor 13 to circulate the above-mentioned process repeatedly, thereby providing the first and second heat exchangers 11 and 12. ) Is a continuous heat exchange.

상기 히트펌프(10)가 가동되는 동안에는 팽창밸브(14)에 의해 저압으로 된 냉매가 제1열교환기(11)에서 증발되면서 증발에 필요한 기화열을 제1열교환기(11)에서 수열교환방식을 통해 흡수하게 된다. While the heat pump 10 is operating, the refrigerant, which has become low pressure by the expansion valve 14, is evaporated in the first heat exchanger 11, and vaporization heat necessary for evaporation is transferred through the water heat exchange method in the first heat exchanger 11. Will be absorbed.

상기와 같이 냉방모드로 선택되면, 제1순환라인(21)상의 개폐밸브(25b,25c)는 닫혀있고 개폐밸브(25a,25d)는 개방되어 있으며, 제2순환라인(31)상의 개폐밸브(35b,35c)는 닫혀있고 개폐밸브(35a,35d)는 개방되어야 한다. When the cooling mode is selected as described above, the on / off valves 25b and 25c on the first circulation line 21 are closed and the on / off valves 25a and 25d are open and the on / off valves on the second circulation line 31 35b and 35c should be closed and on / off valves 35a and 35d should be open.

이러한 상태에서 제1순환라인(21)상의 제1펌프(22)가 가동됨에 따라 제1순환라인(21)의 상부분기라인(21a)을 통해 축열조(20) 내측 상부의 물을 흡입하게 되고 이렇게 흡입된 물은 제1열교환기(11)를 통과하여 제1순환라인(21)의 하부분기라인(21b)을 통해 축열조(20)로 토출되게 된다. 다시 말해서, 축열조(20) 내의 상측 물을 흡입하여 제1열교환기(11)를 거쳐 축열조(20)의 하측으로 토출하는 과정이 지속적으로 이루어지게 된다. In this state, as the first pump 22 on the first circulation line 21 operates, the water in the upper portion of the heat storage tank 20 is sucked through the upper branch line 21a of the first circulation line 21. The sucked water passes through the first heat exchanger 11 and is discharged to the heat storage tank 20 through the lower branch line 21b of the first circulation line 21. In other words, the process of sucking the upper water in the heat storage tank 20 and discharging it to the lower side of the heat storage tank 20 through the first heat exchanger 11 is continuously performed.

이때, 제1열교환기(11)에서 저압의 가스냉매와 이 가스냉매보다 높은 온도를 갖고 제1순환라인(21)을 따라 흐르는 물은 서로 열 교환하게 된다. 따라서 제1열교환기(11)를 통과하는 저압의 액상냉매는 기화되고, 제1순환라인(21)을 따라 흐르는 물은 제1열교환기(11)를 통과하면서 냉수로 되어 축열조(20) 내부로 지속적으로 순환 공급되므로 축열조(20) 내의 물은 냉수로 된다. At this time, the low-pressure gas refrigerant in the first heat exchanger 11 and the water flowing along the first circulation line 21 having a higher temperature than the gas refrigerant exchange heat. Therefore, the low pressure liquid refrigerant passing through the first heat exchanger 11 is vaporized, and the water flowing along the first circulation line 21 becomes cold water while passing through the first heat exchanger 11 into the heat storage tank 20. Since the water is circulated continuously, the water in the heat storage tank 20 becomes cold water.

이와 동시에 제2순환라인(31) 상의 제2펌프(32)를 가동시키면 제2순환라인(32)의 하부분기라인(31b)을 통해 축열조(20) 내의 냉수를 흡입하여 방사유닛(30)으로 공급되고 상기 방사유닛(30)에서 제2순환라인(31)과 그 상부분기라인(31a)을 통해 축열조(20)의 상부로 복귀되게 된다. At the same time, when the second pump 32 on the second circulation line 31 is operated, cold water in the heat storage tank 20 is sucked through the lower branch line 31b of the second circulation line 32 to the radiation unit 30. It is supplied and returned to the upper portion of the heat storage tank 20 through the second circulation line 31 and its upper branch line (31a) in the spinning unit (30).

이렇게 냉기를 발산하여 따뜻해진 온수는 축열조(20)의 상부로 공급되기 때문에 상대적으로 하부보다 온도가 높은바, 이는 자연적인 대류현상이 이루어진 것과 같으므로 축열조(20) 상하부의 물은 유동되지 않는다.Since the warm water warmed by releasing cold air is supplied to the upper portion of the heat storage tank 20, the temperature is relatively higher than the lower part, which is the same as the natural convection phenomenon, so that water above and below the heat storage tank 20 does not flow.

상기와 같이 냉방시 축열조(20)에서 상대적으로 온도가 낮은 하부의 온수를 제1, 제2순환라인(21,31)의 하부분기라인(21b,31b)으로 공급하고 흡입하므로 자연적인 대류현상을 꾀한 것처럼 유체흐름의 안정화를 꾀할 수 있으며, 이로 인하여 냉방의 열손실을 최소화하고 효율적인 냉방을 꾀할 수 있다.As described above, the cooling water is supplied to the lower branch lines 21b and 31b of the first and second circulation lines 21 and 31 at a lower temperature in the heat storage tank 20 and thus sucked. As intended, stabilization of the fluid flow can be achieved, thereby minimizing heat loss of the cooling and efficient cooling.

상기에서 설명한 바와 같이 냉방모드시 축열조(20)에서 제2순환라인(31)을 통해 다시 축열조(20)로 복귀되는 과정이 지속적으로 진행되어 순환됨에 따라서 냉난방부인 시설물(40) 내의 방사유닛(30)에서 냉기를 발산하므로 냉방이 이뤄지는 것이다. 이때, 방사유닛(30)에서 제2순환라인(31)과 시설물(40)의 뜨거운 공기가 접하므로 방사유닛(30)에는 결로현상에 의해 물이 발생되게 된다. As described above, the process of returning from the heat storage tank 20 to the heat storage tank 20 again through the second circulation line 31 in the cooling mode is continuously circulated, thereby circulating. Cooling is achieved by releasing cold air from). At this time, since the hot air of the second circulation line 31 and the facility 40 is in contact with the spinning unit 30, water is generated in the spinning unit 30 due to condensation.

이렇게 발생된 물은 드레인관(33)을 통해 지중으로 배수되고 상기 드레인관(33)의 하단에는 배수통(34)이 마련되어 있어 이물질이나 토양 등에 의해 드레인관(33)이 막힘을 방지하고 결로현상에 의해 발생된 대량의 물이 흘러내리기에 충분한 공간을 확보함은 물론 다수의 통공을 통해 지중으로 스며들어 배수되게 된다.Water generated in this way is drained into the ground through the drain pipe 33 and the drain pipe 34 is provided at the lower end of the drain pipe 33 to prevent clogging of the drain pipe 33 by foreign matter or soil, condensation phenomenon As well as securing a sufficient space for the large amount of water generated by the flow flows into the ground through a number of through holes are drained.

도 4는 본 발명에 따른 히트펌프를 이용한 냉난방장치의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다. 여기서는, 상기 제1순환라인(21)에는 극한시 히트펌프(10)의 효율이 저하됨을 대체하면서 부족한 난방부하를 감당하도록 유류보일러, 태양열보일러, 전기보일러, 화목보일러 등의 각종 보조열원(26)이 부가된 것을 제외하고는 본 발 명의 일실시예와 동일하다.4 is a view showing another embodiment of a heating and cooling device using a heat pump according to the present invention. Here, in the first circulation line 21, various auxiliary heat sources 26 such as oil boilers, solar boilers, electric boilers, firewood boilers, and the like, to replace insufficient efficiency of the heat pump 10 during an extreme time, and to handle insufficient heating loads. Except for this addition is the same as in one embodiment of the present invention.

상기와 같은 다른 실시예의 구성에 의하면, 외기의 온도가 5℃이하로 되면 히트펌프(10)의 성능저하가 발생된다는 것은 알려져 있는바 이러한 경우 보조열원(26)을 가동시켜 히트펌프(10)의 효율저하를 대체하고 히트펌프(10)의 부족한 난방부하를 감당하게 되며, 이로 인하여 극한기라도 시설물(40)의 충분한 난방을 꾀할 수 있는 것이다. According to the configuration of another embodiment as described above, it is known that the performance of the heat pump 10 is reduced when the temperature of the outside air is 5 ° C. or lower. In this case, the auxiliary heat source 26 is operated to operate the heat pump 10. It replaces the decrease in efficiency and will bear the insufficient heating load of the heat pump (10), thereby allowing sufficient heating of the facility 40 even in extreme times.

도 5는 본 발명에 따른 히트펌프를 이용한 냉난방장치의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다. 여기서는, 상기 시설물(40)의 배기구(41)에는 배기팬(42)이 가동되면 시설물(40) 내부로부터 배기되는 내기를 히트펌프(10)의 제2열교환기(12)로 공급하도록 배기가이드(44)가 연장되어 있으며, 또한 상기 히트펌프(10)에는 외기온도가 5℃이하로 떨어지면 발생되는 히트펌프(10)의 성능저하와 기계적 손상을 방지하기 위하여 지하공기를 공급하도록 지중으로 지하공기공급 관(50)을 매설하고 이 지하공기공급 관(50)의 상단과 연결되어 송풍팬(53)을 포함하는 송풍관(52)이 마련된 것을 제외하고는 본 발명의 일실시예의 구성과 동일하다.5 is a view showing another embodiment of a heating and cooling device using a heat pump according to the present invention. In this case, when the exhaust fan 42 is operated in the exhaust port 41 of the facility 40, the exhaust guide is configured to supply the bet exhausted from the interior of the facility 40 to the second heat exchanger 12 of the heat pump 10. 44) is extended, and underground air is supplied to the heat pump 10 to supply underground air to prevent the performance degradation and mechanical damage of the heat pump 10 generated when the outside temperature drops below 5 ° C. It is the same as the configuration of the embodiment of the present invention except that the pipe 50 is buried and connected to the upper end of the underground air supply pipe 50 to provide a blower pipe 52 including a blower fan 53.

상기 지하공기공급 관(50)의 상단에는 흡입되는 지하공기의 유속을 떨어트려 지하공기 중의 수분을 분리하여 제거하기 위한 중력식 기수분리기(54)가 마련되어 있다.At the upper end of the underground air supply pipe 50, a gravity type separator 54 is provided for separating and removing water in the underground air by reducing the flow rate of the underground air being sucked.

상기와 같은 구성의 또 다른 실시 예에 의하면, 외기온도가 5℃이하로 떨어지는 동절기에는 히트펌프(10)의 제2열교환기(12)가 증발기로서의 기능을 수행하여야 하나 외기온도가 낮으면 제2열교환기(12)의 온도와 외기의 온도차가 작아 히트 펌프(10)의 성능저하와 기계적 손상이 발생되기 쉬운 것으로 알려져 있다. According to another embodiment of the configuration as described above, the second heat exchanger 12 of the heat pump 10 should function as an evaporator in the winter season when the outside air temperature is lower than 5 ℃, but if the outside air temperature is low second It is known that the temperature difference between the temperature of the heat exchanger 12 and the outside air is small so that the performance degradation and mechanical damage of the heat pump 10 are likely to occur.

이때, 송풍관(52) 상의 송풍팬(53)을 가동시키면 동절기엔 외기보다 따듯한 지중의 지하공기(15~16℃ 정도)가 지하공기공급 관(50)을 통해 흡입되어 송풍관(52)을 거쳐 히트펌프(10)의 제2열교환기(12)로 배출되게 된다. 이로 인하여 제2열교환기(12) 주위의 온도저하를 방지함으로써 히트펌프(10)의 성능저하와 기계적 손상을 방지할 수 있게 된다. At this time, when the blower fan 53 on the blower pipe 52 is operated, underground air (about 15-16 ° C.) warmer than outside air in winter is sucked through the underground air supply pipe 50 to be heated through the blower pipe 52. It is discharged to the second heat exchanger 12 of the pump 10. As a result, by preventing the temperature drop around the second heat exchanger 12, it is possible to prevent the degradation of the performance of the heat pump 10 and the mechanical damage.

위와 같이 송풍관(52)의 송풍팬(53)에 의해 지하공기를 흡입할 때 지하공기 중의 수분은 중력식 기수분리기(54)에 의해 분리된 후 제2열교환기(12)로 배출되므로 수분에 의한 제2열교환기(12)의 악영향을 배제할 수 있는 것이다.When the underground air is sucked by the blower fan 53 of the blower pipe 52 as described above, the moisture in the underground air is separated by the gravity type separator 54 and then discharged to the second heat exchanger 12. The adverse effect of the two heat exchangers 12 can be excluded.

또한 시설물(40) 내의 온도가 설정치 온도보다 높아지면 배기구(41)의 배기팬(42)이 작동되게 되고 상기 배기팬(42)에 의해 시설물(40) 내의 공기가 배기가이드(44)를 통해 히트펌프(10)의 제2열교환기(12)로 배출되므로 제2열교환기(12)의 예열효과를 얻을 수 있다.In addition, when the temperature in the facility 40 is higher than the set point temperature, the exhaust fan 42 of the exhaust port 41 is activated, and the air in the facility 40 is heated by the exhaust guide 44 by the exhaust fan 42. Since it is discharged to the second heat exchanger 12 of the pump 10, the preheating effect of the second heat exchanger 12 may be obtained.

본 발명은 농작물을 재배하는 대형하우스의 냉난방장치 중에서 축열조를 포함하는 냉난방장치, 즉 수열교환방식의 제1열교환기를 갖는 냉난방장치에 유용하게 활용할 수 있다.The present invention can be usefully used in a cooling and heating device including a heat storage tank, that is, a heating and cooling device having a first heat exchanger of a water heat exchange system among the cooling and heating devices of a large house for growing crops.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예의 히트펌프를 이용한 냉난방장치를 나타낸 도면,1 is a view showing a heating and cooling device using a heat pump according to an embodiment of the present invention,

도 2는 도1에서 히트펌프를 발췌하여 나타낸 구성도,Figure 2 is a schematic view showing an extract of the heat pump in Figure 1,

도 3a는 도1의 냉난방장치에서 난방모드시의 온수흐름을 설명하기 위해 나타낸 도면,Figure 3a is a view showing for explaining the flow of hot water in the heating mode in the heating and cooling device of Figure 1,

도 3b는 도1의 냉난방장치에서 냉방모드시의 냉수흐름을 설명하기 위해 나타낸 도면,Figure 3b is a view showing a cold water flow in the cooling mode in the cooling and heating device of Figure 1,

도 4는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 히트펌프를 이용한 냉난방장치를 나타낸 도면,4 is a view showing a heating and cooling device using a heat pump according to another embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 또 다른 실시 예의 히트펌프를 이용한 냉난방장치를 나타낸 도면이다.5 is a view showing a heating and cooling device using a heat pump of another embodiment according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10: 히트펌프 11: 제1열교환기10: heat pump 11: the first heat exchanger

12: 제2열교환기 13: 압축기12: second heat exchanger 13: compressor

14: 팽창밸브 15: 사방밸브14: expansion valve 15: four-way valve

20: 축열조 21: 제1순환라인20: heat storage tank 21: the first circulation line

21a,31a: 상부분기라인 21b,31b: 하부분기라인21a, 31a: upper branch line 21b, 31b: lower branch line

22: 제1펌프 25,35: 밸브22: first pump 25, 35: valve

30: 방사유닛 31: 제2순환라인30: spinning unit 31: the second circulation line

32: 제2펌프 33: 드레인관32: second pump 33: drain pipe

34: 배수통 40: 시설물34: Drain 40: Facility

41: 배기구 42: 배기팬41: exhaust port 42: exhaust fan

44: 배기가이드 50: 지하공기공급 관44: exhaust guide 50: underground air supply pipe

52: 송풍관 53: 송풍팬52: blower pipe 53: blower fan

Claims (8)

냉매가 압축되고 냉각되어 액체로 된 후 기화되는 과정이 계속하여 이뤄지도록 압축기, 제1열교환기, 팽창밸브 및 제2열교환기가 하나의 사이클을 이루고 구성되되, 상기 압축기와 제1, 제2열교환기 사이에 압축기에서 토출된 냉매가 제1, 제2열교환기 중의 어느 한쪽으로 전환시키기 위한 사방밸브를 포함하는 히트펌프; 상기 히터펌프와 소정거리를 갖고 이격된 위치에 마련되며 상기 제1열교환기에서 수열교환방식으로 얻은 냉수 또는 온수를 저장하거나 순환시킬 수 있도록 제1순환라인으로 연결된 축열조(蓄熱槽); 상기 축열조와 이격된 위치의 냉난방부인 시설물에 마련되며 축열조 내의 냉수 또는 온수를 순환시켜 냉기나 온기를 방사하도록 제2순환라인으로 연결된 방사유닛; 으로 구성되는 히트펌프를 이용한 냉난방장치에 있어서, The compressor, the first heat exchanger, the expansion valve, and the second heat exchanger are configured in one cycle so that the refrigerant is compressed, cooled, and then vaporized into a liquid, and the compressor and the first and second heat exchangers are configured in one cycle. A heat pump including a four-way valve for converting the refrigerant discharged from the compressor into one of the first and second heat exchangers; A heat storage tank provided at a position spaced apart from the heater pump at a predetermined distance and connected to a first circulation line to store or circulate cold water or hot water obtained by the water heat exchange method in the first heat exchanger; A radiation unit provided in a facility that is a cooling / heating unit spaced apart from the heat storage tank and connected to a second circulation line to circulate cold water or hot water in the heat storage tank to radiate cold or warm air; In the cooling and heating device using a heat pump, 상기 제1, 제2순환라인은 난방시엔 축열조 상부에 저장함과 아울러 상부로부터 흡입하여 시설물의 방사유닛으로 공급하고 냉방시엔 축열조의 하부에 저장함과 아울러 하부로부터 흡입하여 시설물의 방사유닛으로 공급할 수 있도록 축열조와 연결부분인 제1, 제2순환라인 단부가 상하부분기라인으로 분기되어 각각 축열조의 상하부에 연결되고 상기 상하부분기라인에 유로를 개폐하기 위한 밸브가 마련된 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 냉난방장치.The first and second circulation lines are stored in the upper part of the heat storage tank when heated and sucked from the upper part to be supplied to the radiation unit of the facility, and when stored in the lower part of the heat storage tank, the first and second circulation lines can be sucked from the lower part and supplied to the radiation unit of the facility by suction. And end portions of the first and second circulation lines, which are connected to each other, are connected to upper and lower portions of the heat storage tank, respectively, and are connected to upper and lower portions of the heat storage tank, and a valve for opening and closing the flow path is provided in the upper and lower portion gas lines. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 축열조에서 보다 확실한 대류현상이 이뤄지도록 축열조의 하부에 연결된 하부분기라인 단부는 바닥을 향하도록 마련되고 축열조의 상부에 연결된 상부분기라인 단부는 천장을 향하도록 마련된 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 냉난방장치.In order to achieve more reliable convection in the heat storage tank, the lower branch line end connected to the bottom of the heat storage tank is provided to face the bottom, and the upper branch line end connected to the top of the heat storage tank is arranged to face the ceiling. Device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 밸브는 상하부분기라인의 분기부분에 마련되고 냉난방모드에 따라 수동 또는 자동으로 전환되는 삼방밸브로 마련된 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 냉난방장치.The valve is provided in the branch portion of the upper and lower part line and the heating and cooling device using a heat pump, characterized in that provided with a three-way valve is switched manually or automatically in accordance with the heating and cooling mode. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1순환라인에는 극한시 히트펌프의 효율이 저하됨을 대체하면서 부족한 난방부하를 감당하도록 유류보일러, 태양열보일러, 전기보일러, 화목보일러의 각종 보조열원이 부가된 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 냉난방장치.The first circulation line is equipped with various auxiliary heat sources such as an oil boiler, a solar boiler, an electric boiler, and a firewood boiler to replace insufficient efficiency of the heat pump while reducing the efficiency of the heat pump during extreme heat. Device. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 방사유닛에는 냉방시 결로현상에 발생되는 물을 배수하기 위한 드레인관이 마련되고 상기 드레인관의 하단엔 드레인관의 막힘 방지를 위해 속이 비어 있고 다수의 통공을 갖는 배수통이 부가 마련된 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 냉난방장치.The radiating unit is provided with a drain pipe for draining the water generated during condensation during cooling, and a drain pipe having a hollow and a plurality of through holes is provided at the bottom of the drain pipe to prevent clogging of the drain pipe. Heating and cooling device using a heat pump. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 시설물의 상부에는 배기팬을 갖는 배기구가 마련되고 이 배기구에 배기팬이 가동되면 시설물 내부로부터 배기되는 내기를 히트펌프의 제2열교환기로 공급하도록 배기가이드가 연장된 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 냉난방장치.An exhaust port having an exhaust fan is provided at an upper portion of the facility, and when the exhaust fan is operated, the exhaust guide is extended to supply the bet exhausted from the inside of the facility to the second heat exchanger of the heat pump. Air conditioning unit. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 히트펌프에는 동절기에 제2열교환기의 온도가 5℃이하로 떨어지면 발생되는 히트펌프의 성능저하와 기계적 손상을 방지하기 위하여 지하공기를 공급하도록 지중으로 지하공기공급 관을 매설하고 이 지하공기공급 관의 상단과 연결되어 송풍팬을 포함하는 송풍관이 마련된 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 냉난방장치.In the heat pump, underground air supply pipes are buried underground to supply underground air in order to prevent performance degradation and mechanical damage of the heat pump generated when the temperature of the second heat exchanger falls below 5 ° C in winter. Cooling and heating device using a heat pump, characterized in that the blower pipe is connected to the top of the pipe including a blowing fan. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 지하공기공급 관의 상단에는 흡입되는 지하공기의 유속을 떨어트려 지하공기 중의 수분을 분리하여 제거하기 위한 중력식 기수분리기가 마련된 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 냉난방장치.Cooling and heating device using a heat pump on the top of the underground air supply pipe is provided with a gravity type separator for separating and removing the water in the underground air by dropping the flow rate of the underground air sucked.
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