KR20100013129A - 지열 히트펌프 유닛 - Google Patents

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한국전력공사
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Abstract

본 발명에 따르면, 각 건물 내부에 설치되어 냉난방 겸용으로 사용되는 히트펌프(110); 상기 건물과 일정거리 이격된 부지의 지하에 중앙집중식으로 설치되고 지열과 열교환 되는 매개물로 물이 사용되는 지열교환기(120); 상기 히트펌프(110) 입구와 지열교환기(120) 출구를 연결하여 지열과 열교환 된 물을 상기 히트펌프(110)로 공급하도록 구비되는 공급배관(130); 및 상기 히트펌프(110) 출구와 지열교환기(120) 입구를 연결하여 상기 히트펌프(110)로 공급된 물을 회수하도록 구비되는 회수배관(140);을 포함하는 지열 히트펌프 유닛이 제공된다.
이에 의하면, 지열교환기의 설치에 있어 건물의 바닥면적과 주변부지의 가용이 불충분한 경우에 대규모 지하 설치가 용이한 지역에 중앙집중식으로 설치함으로써 종래 발생하던 설치공간 제약 문제를 해결할 수 있다.
지열, 히트펌프, 지열교환기, 배관

Description

지열 히트펌프 유닛 {Geothermal heat pump unit}
본 발명은 히트펌프 유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신재생 에너지인 지열을 열원으로 한 지열 히트펌프 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 사용되는 에너지원으로서 석탄, 석유, 천연가스 등과 같은 화석 연료를 이용하거나, 또는 핵연료를 이용하는 경우가 대부분이다.
그러나 화석 연료는 연소과정에서 발생하는 각종 공해물질로 인하여 환경을 오염시키고, 핵연료는 수질오염 및 방사능과 같은 유해물질을 발생시키는 단점과 함께 이들 에너지원은 매장량의 한계로 근래에는 이를 대체할 수 있는 신재생 에너지의 개발이 활발하게 진행되고 있다.
신재생 에너지는 풍력, 태양열, 지열, 공기 등 자연에서 무한하게 얻을 수 있으며, 공장에서 버려지는 폐수로부터도 얻을 수가 있다.
이러한 신재생 에너지 중에서도 지열을 이용하여 냉난방을 행하는 지열 히트펌프 유닛의 경우, 공기나 풍력 그리고 태양열을 열원으로 이용하는 히트펌프 유닛에 비해 외부상황에 영향을 크게 받지 않아 연중 변화폭이 작은 지열을 이용함으로써 상대적으로 안정성과 효용성이 크다고 할 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상술한 종래 지열 히트펌프 유닛은 각 건물의 내부 기계실에 설치되는 히트펌프(10)와, 상기 히트펌프(10)의 아래로 지하 매설되게 설치되어 열원인 지열을 채집할 수 있도록 구비되는 지열교환기(20)를 포함하여 구성된다.
그런데, 이러한 종래의 지열 히트펌프 유닛은 고층건물일수록 요구되는 냉난방 부하가 증가됨에도 불구하고, 통상 도심 건물의 바닥면적과 주변부지의 가용이 불충분한 점으로 인해, 필요한 열원을 얻을 만큼의 지열교환기(20) 설치공간을 확보하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 설치공간의 제약을 해결할 수 있도록 한 중앙 집중식의 지열 히트펌프 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 지열 히트펌프 유닛은 각 건물 내부에 설치되어 냉난방 겸용으로 사용되는 히트펌프(110); 상기 건물과 일정거리 이격된 부지의 지하에 중앙집중식으로 설치되고 지열과 열교환 되는 매개물로 물이 사용되는 지열교환기(120); 상기 히트펌프(110) 입구와 지열교환기(120) 출구를 연결하여 지열과 열교환 된 물을 상기 히트펌프(110)로 공급하도록 구비되는 공급배관(130); 및 상기 히트펌프(110) 출구와 지열교환기(120) 입구를 연결하여 상기 히트펌프(110)로 공급된 물을 회수하도록 구비되는 회수배관(140);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명은 상기 히트펌프(110)의 일측에 상기 공급배관(130)으로부터 공급되는 물이 임시 저장되는 축열조(150)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 지열 히트펌프 유닛에 의하면, 지열교환기의 설치에 있어 건물의 바닥면적과 주변부지의 가용이 불충분한 경우에 대규모 지하 설치가 용이한 지역에 중앙집중식으로 설치함으로써 설치공간 제약 문제를 해결 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 지열 히트펌프 유닛에 대해 상세하게 살펴본다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지열 히트펌프 유닛을 나타내 보인 개략도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 지열 히트펌프 유닛은 히트펌프(110)와, 지열교환기(120)와, 공급배관(130)과, 회수배관(140), 및 축열조(150)를 포함하여 구성된다.
상기 히트펌프(110)는 각 건물 내부의 기계실에 설치되어 냉난방 겸용으로 설치되는바, 순환매체인 냉매가 압축, 응축, 팽창 및 증발되는 과정을 통해 액화와 기화가 반복됨으로써 냉난방을 수행하게 된다.
상기 지열교환기(120)는 상기 건물과 일정거리 이격된 부지의 지하에 중앙집중식으로 설치되는데, 지열과 열교환 되는 매개물로서 후술할 열 교환용 파이프를 유동하며 축열 가능한 물이 사용된다.
이러한 상기 지열교환기(120)는 다수의 열 교환용 파이프를 지하 매설하기 위한 부지가 충분한 경우에 약 2m 미만의 수평형으로 설치되고, 지질의 열적 특성에 따라서는 50 내지 150m 의 수직형으로도 설치가 가능하다.
이러한 상기 지열교환기(120)는 다수의 열 교환용 파이프를 지하에 50 내지 150m의 깊이로 수직형으로 설치한다. 도시하지 않았으나, 경우에 따라서 부지가 충분한 경우에는 수평형으로도 설치할 수 있다.
상기 공급배관(130)은 상기 히트펌프(110) 입구와 지열교환기(120) 출구를 연결하여 상기 지열교환기(120)를 통하여 채집한 지열을 상기 히트펌프(110) 측으로 공급하도록 구비되며, 상기 회수배관(140)은 상기 히트펌프(110) 출구와 지열교환기(120) 입구를 연결하여 상기 히트펌프(110)로 공급 및 순환된 물을 회수하도록 구비된다.
이러한 상기 공급배관(130)은 도면에서 지상에 설치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 약 2m 미만의 지하에 매설하여 수평형 지열교환기의 기능을 갖도록 설치함으로써 지상에 설치할 경우 발생할 수 있는 대기와의 열손실을 줄이면서 수직형의 상기 지열교환기(120)와 함께 하이브리드형으로 구성할 수도 있다.
상기 축열조(150)는 상기 히트펌프(110)의 일측에 상기 공급배관(130)으로부터 공급되는 축열된 물이 임시 저장되는 것으로 수요가 발생할 때 열원을 즉시 사 용할 수 있게 구비되며, 특히 상기 히트펌프(110)가 심야시간대의 전기를 이용하여 가동될 수 있도록 하여 전력효율을 높일 수 있게 된다.
이러한 축열조(250)는 열성층화가 가능한 중앙집중식으로도 설치될 수 있는바, 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 상기 공급배관(130)과 회수배관(140)의 유로 상에 설치되어 지열교환기(120)로부터 공급 및 회수되는 물이 임시 저장되게 설치될 수 있다. 이러한 설치방식에 의해 심야전력 등 상대적으로 저렴한 시간대에 펌프를 가동하여 겨울철에는 상대적으로 온도가 높은 온수를 저장하고, 여름철에는 냉수를 본 축열조(250)에 저장한 후, 상기 히트펌프(110)에 공급하는 구조를 갖게 된다. 따라서, 값이 상대적으로 비싼 낮 시간대에는 상기 축열조(250)에 저장된 열원수를 히트펌프(250)로 보내어 사용하고, 또한 부족분이 발생하는 경우를 대비하여 축열조(250) 내에 축열량이 설정치 이하로 낮아지는 등의 조건이 발생하는 경우에는 펌프를 가동하여 지열교환기(120)로부터 열원수를 채집하게 된다.
전술한 바에 의하면, 본 발명의 상기 지열교환기(120)를 설치함에 있어 대규모 지하 설치가 용이한 지역에 중앙집중식으로 설치되어, 종래와 같이 건물의 바닥면적과 주변부지의 가용면적 부족으로 인한 설치제약을 해결할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 종래의 지열 히트펌프 유닛의 일례를 나타내 보인 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지열 히트펌프 유닛을 나타내 보인 개략도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지열 히트펌프 유닛의 겨울철 유로를 나타내 보인 개략도, 및
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지열 히트펌프 유닛의 여름철 유로를 나타내 보인 개략도이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
110: 히트펌프 120: 지열교환기
130: 공급배관 140: 회수배관
150, 250: 축열조

Claims (4)

  1. 각 건물 내부에 설치되어 냉난방 겸용으로 사용되는 히트펌프(110);
    상기 건물과 일정거리 이격된 부지의 지하에 중앙집중식으로 설치되고 지열과 열교환 되는 매개물로 물이 사용되는 지열교환기(120);
    상기 히트펌프(110) 입구와 지열교환기(120) 출구를 연결하여 지열과 열교환 된 물을 상기 히트펌프(110)로 공급하도록 구비되는 공급배관(130); 및
    상기 히트펌프(110) 출구와 지열교환기(120) 입구를 연결하여 상기 히트펌프(110)로 공급된 물을 회수하도록 구비되는 회수배관(140);
    을 포함하는 지열 히트펌프 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 히트펌프(110)의 일측에 상기 공급배관(130)으로부터 공급되는 물이 임시 저장되는 축열조(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지열 히트펌프 유닛.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공급배관(130)과 회수배관(140)의 유로 상에 중앙집중식으로 설치되어 지열교환기(120)로부터 공급 및 회수되는 물이 임시 저장되는 축열조(250)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지열 히트펌프 유닛.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 지열교환기(120)는 수직형으로 설치되고, 상기 공급배관(130)은 수평형 지열교환기 기능을 갖도록 설치되어 하이브리드 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지열 히트펌프 유닛.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101107089B1 (ko) * 2011-10-04 2012-01-30 주식회사 에스이티 히트 펌프를 이용한 지역 냉난방 시스템
KR101107090B1 (ko) * 2011-10-04 2012-01-30 주식회사 에스이티 히트 펌프를 이용한 지역 냉난방 시스템
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KR20210072965A (ko) * 2019-12-10 2021-06-18 수에너지 주식회사 수직밀폐형과 수평형이 혼합된 지열 히트펌프 시스템
KR20220146094A (ko) * 2021-04-23 2022-11-01 한국전력공사 변전소 건물의 냉난방 제어 시스템 및 방법

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101107089B1 (ko) * 2011-10-04 2012-01-30 주식회사 에스이티 히트 펌프를 이용한 지역 냉난방 시스템
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KR20210072965A (ko) * 2019-12-10 2021-06-18 수에너지 주식회사 수직밀폐형과 수평형이 혼합된 지열 히트펌프 시스템
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