KR20100128539A

KR20100128539A - 대형 건물의 히트펌프식 냉온수 발생 장치

Info

Publication number: KR20100128539A
Application number: KR1020090046983A
Authority: KR
Inventors: 조한표
Original assignee: 주식회사 엔비컴
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2010-12-08

Abstract

본 발명에 따른 공동 주택 및 고층 건물과 같은 대형 건물의 저수조 내 물의 열에너지를 수열원으로 이용한 히트펌프식 냉온수 발생장치는, 비상급수 시설의 저수조; 저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하는 히트펌프유닛; 히트펌프유닛의 열교환 사이클을 수행한 결과에 따라서 온도 변환된 물을 담는 온수/냉수 탱크; 및 온수/냉수를 출력하는 온수/냉수 전송유닛을 구비한다. 히트펌프유닛은 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매가 순환하는 냉매유로를 통해 접속되는 압축기, 제1열교환기, 팽창밸브, 및 제2열교환기를 포함하며, 냉방 사이클시 히트펌프유닛은 제2열교환기에서 저온저압의 액체 냉매와 냉방수 사이의 열교환을 행하여 냉수를 배출하고, 난방 사이클시 히트펌프유닛은 제1 열교환기에서 고온고압 기체 냉매와 난방수 사이에 열교환을 행하여 온수를 배출한다. 이로써, 본 발명은 통상 히트펌프의 수열원으로 사용되지 않는 대형 건물 등의 비상 급수 시설인 저수조의 물에 포함된 열에너지를 이용하여, 냉방/난방을 제공함으로써, 저수조에 숨어 있는 무진장한 물의 열에너지를 효율적으로 이용하여 에너지를 절약하여 막대한 경제적인 이득을 볼 수 있다.

공동 주택, 저수조, 히트펌프, 열에너지

Description

대형 건물의 히트펌프식 냉온수 발생 장치{Cool and hot water generating apparatus using heat pump in large building}

본 발명은 공동 주택 및 고층 건물과 같은 대형 건물의 저수조 내 물을 이용한 히트펌프식 열교환 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 통상 수열원으로 사용되지 않고 있는 공동 주택 또는 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상 급수 시설인 지하저수조 또는 고가수조내의 물에 포함된 열에너지를 이용하여, 냉방 및/또는 난방을 제공하는 히트펌프식 냉수 및/또는 온수 발생 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상술한 통상 수열원으로 사용되지 않고 있는 공동 주택 또는 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상 급수 시설의 지하저수조 또는 고가수조내의 물에 포함된 열에너지를 이용한 히트펌프식 열교환 장치, 또는 냉방 및/또는 난방을 제공하는 히트펌프식 냉수 및/또는 온수 발생장치를 채용한 건축구조물에 관한 것이다.

일반적으로 대한민국의 주택건설기준 등에 관한 규정에 의하면, 비상 급수 시설로서, "공동주택을 건설하는 주택단지에는 「먹는물관리법」 제5조의 규정에 의한 먹는물의 수질기준에 적합한 비상용수를 공급할 수 있는 지하양수시설 또는 지하저수조시설을 설치하여야 한다."라고 규정되어 있다.

비상 급수 시설로는 지하양수시설 또는 지하저수조 (고가수조를 포함)을 구비하도록 되어 있다. 참고로 지하양수시설 및 지하저수조는 다음과 같은 설치기준을 갖추어야 하는데, 지하양수시설의 설치기준에 의하면, 1일에 당해 주택단지의 매 세대당 0.2톤(시ㆍ군지역은 0.1톤)이상의 수량을 양수할 수 있어야 하고, 양수에 필요한 비상전원과 이에 의하여 가동될 수 있는 펌프를 설치하여야 하며, 당해 양수시설에는 매 세대당 0.3톤 이상을 저수할 수 있는 지하저수조(제43조제6항의 규정에 의한 기준에 적합하여야 한다)를 함께 설치하여야 한다. 지하저수조의 설치기준에 의하면, 고가수조저수량 (매 세대당 0.5톤까지 산입한다)을 포함하여 매 세대당 1.5톤(시ㆍ군지역은 1톤, 독신자용 주택은 0.5톤)이상의 수량을 저수할 수 있어야 하고, 50세대(독신자용 주택은 100세대)당 1대 이상의 수동식펌프를 설치하거나 양수에 필요한 비상전원과 이에 의하여 가동될 수 있는 펌프를 설치하도록 되어 있다.

우리나라와 같이, 여름에는 덮고 겨울에는 추운 나라의 경우에도 지하저수조는 물론이고, 고가수조 및 옥상 물탱크 내에 저장된 물의 온도는 대기의 온도 보다 상당히 높은 편이고, 통상 지하 또는 건물 내에 저수조를 설치하거나 또는 옥상에 설치하더라도 물탱크 구조상 대기 온도보다는 높은 수온을 유지하도록 되어 있다. 대략 저수조의 물은 10℃ 이상으로 15℃ 전후로 유지되는 경우가 보통이다.

하지만, 지금까지는 지하수, 하천수, 저수지, 댐, 바닷물 등을 이용하는 수열원 히트펌프가 주로 사용되었으나, 대단위 공동주택, 대단위 오피스 빌딩과 같은 대형 건물내에 보유되고 있는 저수조내의 물 에너지를 수열원으로서 이용하지는 않고 있다. 500세대의 아파트와 같은 공동주택의 경우, 비상급수조로서 750톤 이상의 저수조를 마련해야 하며, 이러한 다량의 물의 열에너지를 수열원으로 이용하지 않을 이유가 없다. 히트펌프를 이용한 난방사이클의 경우 저수조로부터 히트펌프로 공급되는 물의 열에너지와 냉매와의 온도차에 의한 열교환에 의해 저수조로부터 공급된 물의 온도는 5℃ 전후로 떨어지게 되고, 히트펌프에 공급되는 난방수를 45℃ 정도 또는 그 이상의 온수로 만들어서 공급할 수가 있고, 냉방사이클의 경우 저수조의 물의 온도는 5℃ 전후로 오르게 되어, 히트펌프를 이용하여 냉방수를 차갑게 하여 냉수를 공급할 수가 있다. 이 경우, 기존 보일러 또는 지역난방식, 또는 지역냉방식과 대비하여 에너지를 최소한 10% 이상 50% 정도 절감할 수가 있지 않을까 기대된다.

히트펌프는 열을 온도가 낮은 곳에서 온도가 높은 곳으로 이동시킬 수 있는 장치를 의미하는데, 사이클의 구성과 작동방법은 냉동기와 같으며 단지 저온열의 사용을 목적으로 하는 경우에는 냉동기가 되고, 고온열의 사용을 목적으로 하는 경우에는 히트펌프가 되는 것이다. 히트펌프는 직접 사용이 어려운 저온 저밀도의 열에너지를 사용가능한 고온, 고밀도의 열에너지 상태로 끌어 올리는 장치로서, 저온을 고온으로 전환하거나 고온을 저온으로 전환하여 냉방이나 난방 및 급탕에 이용하는 기계적 장치이다.

히트펌프의 열원에 따른 종류에 의하면 수열원 히트펌프와 공기열원 히트펌프가 있다. 수열원 히트펌프는 에너지원으로 물을 이용하며, 열교환방식으로는 물 대물 및 물대공기의 에너지 교환을 수행한다. 수열원으로서는 지금까지는 주로 지하수, 하천수, 저수지, 댐 저수물, 바닷물 등을 이용하고 있다. 공기열원 히트펌프는 대기중으로부터 열에너지를 얻는 것으로 공기대공기 공기대물의 에너지 교환을 수행한다. 이는 주로 에어컨 타입의 전기방식 히트펌프(EHP) 또는 가스방식 히트펌프(GHP)를 이용하고 있으나, 실내기와 실외기가 구분되는 단점이 있으며, 실외기는 반드시 개방된 공간에 설치하여 공기를 흡입하고 방출하도록 하여야 한다.

공기열원 히트펌프는 외부의 공기의 온도가 충분히 높은 여름철에는 문제가 없으나, 외부의 공기가 낮은 겨울철에는 상기 히트펌프의 열교환기의 표면에 성에가 발생하여 냉매가 외부의 공기로부터 충분히 열을 전달받지 못하고, 압축기로 흡입되는 냉매의 온도가 너무 낮아서 압축기에 과부하기 걸리기 때문에 압축기의 고장 또는 효율이 급격히 나빠지는 문제가 있다. 특히, 우리나라와 같이, 동절기의 대기 온도가 낮은 경우에는 공기열원 히트펌프 방식보다는 수열원 히트펌프를 이용하는 것이 효율적일 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같이, 지금까지의 수열원으로 사용되는 지하수, 하천수, 저수지, 댐 저수물, 바닷물 등으로부터, 각 가정 또는 사무실까지는 충분한 물의 열에너지를 얻기가 용이하지 않거나 기후적,지역적,지형적인 편차가 많은 관계로, 원예농업용의 비닐하우스 등에 상술한 지하수 또는 하천수 등의 물을 이용한 수열원 히트펌프를 이용하고 있는 정도이고, 지하수나 하천수 역시 물의 공급량이 많지 않은 경우에는 에너지 교환 사이클을 수행하는데 지장이 있어서 제한적으로만 사용되는 형편이다.

또한, 종래에는 수열원 히트펌프로서 목욕탕 또는 사우나 등의 폐온수열을 이용하는 방식이 있으나, 페온수열을 이용한 히트펌프 또한 폐온수의 공급량이 적은 경우에는 사이클의 동작이 원활하지 않게 되어 히트펌프의 가동이 정지되어 온수의 발생이 차단되고 재기동시 압축기에 부하가 걸려 전력을 과다하게 소비하게 되는 단점 및 사용되는 폐수의 오염으로 인해 히트펌프의 수명이 단축되거나 고장이 발생하는 문제점이 있다.

여하튼 상술한 여러가지 이유로 인하여 다량의 냉난방 에너지를 소비하는 고밀도 아파트와 같은 공동주택, 고층 사무실 빌딩 등에 아직까지는 수열원 히트펌프를 이용하고 있지 않은 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 통상 히트펌프의 수열원으로 사용되지 않고 있는 공동 주택 또는 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상 급수 시설인 지하저수조 또는 고가수조내의 물에 포함된 열에너지를 이용하여, 냉방 및/또는 난방을 제공함으로써, 저수조에 숨어 있는 무진장한 물의 열에너지를 효율적으로 이용하여 에너지를 절약하여 막대한 경제적인 이득을 볼 수 있는 히트펌프를 이용한 시설물내의 공동 저수조의 물의 열에너지를 이용한 히트펌프식 열교환 장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 통상 히트펌프의 수열원으로 사용되지 않고 있는 공동 주택 또는 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상 급수 시설인 지하저수조 또는 고가수조내의 물에 포함된 열에너지를 이용하여, 냉방을 제공함으로써, 저수조에 숨어 있는 무진장한 물의 열에너지를 효율적으로 이용하여 에너지를 절약하여 막대한 경제적인 이득을 볼 수 있는 히트펌프를 이용한 시설물내의 공동 저수조의 물의 열에너지를 이용한 히트펌프식 냉수 발생 장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 통상 수열원으로 사용되지 않고 있는 공동 주택 또는 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상 급수 시설인 지하저수조 또는 고가수조내의 물에 포함된 열에너지를 이용하여, 난방을 제공함으로써, 저수조에 숨어 있는 무진장한 물의 열에너지를 효율적으로 이용하여 에너지를 절약하여 막대한 경제적인 이득을 볼 수 있는 히트펌프를 이용한 시설물내의 공동 저수조의 물의 열에너지를 이용한 히 트펌프식 온수 발생 장치를 제공함에 또다른 목적이 있다.

또한, 통상 수열원으로 사용되지 않고 있는 공동 주택 또는 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상 급수 시설인 지하저수조 또는 고가수조내의 물에 포함된 열에너지를 이용하여, 냉방 및 난방을 제공함으로써, 저수조에 숨어 있는 무진장한 물의 열에너지를 효율적으로 이용하여 에너지를 절약하여 막대한 경제적인 이득을 볼 수 있는 히트펌프를 이용한 시설물내의 공동 저수조의 물의 열에너지를 이용한 히트펌프식 냉온수 발생 장치를 제공함에 또다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상술한 통상 수열원으로 사용되지 않고 있는 공동 주택 또는 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상 급수 시설인 지하저수조 또는 고가수조내의 물에 포함된 열에너지를 이용하여, 냉방 및/또는 난방을 제공함으로써, 저수조에 숨어 있는 무진장한 물의 열에너지를 효율적으로 이용하여 에너지를 절약하여 막대한 경제적인 이득을 볼 수 있는 히트펌프를 이용한 시설물내의 공동 저수조의 물의 열에너지를 이용한 히트펌프식 열교환 장치, 냉수 발생 장치, 온수 발생 장치 또는 냉온수 발생 장치를 적용한 건축구조물을 제공함에 또다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 형태에 의하면, 히트펌프식 열교환 장치는 공동 주택 및 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상급수 시설의 저수조; 저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하는 히트펌프유닛; 상기 히트펌프유닛의 열교환 사이클을 수행한 결과에 따라서 온도 변환된 냉 수 및/또는 온수를 담는 냉수 및/또는 온수 탱크; 및 상기 냉수 및/또는 온수 탱크로부터의 냉수 및/또는 온수를 출력하는 냉수 및/또는 온수 전송유닛을 구비한다.

바람직하기로는, 상기 열교환 사이클은 냉방 사이클 및/또는 난방 사이클을 포함한다.

본 발명의 다른 형태에 의하면, 히트펌프식 냉수 발생 장치는 공동 주택 및 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상급수 시설의 저수조; 저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하여 냉방수를 냉수로 변환하여 공급하는 히트펌프유닛; 상기 히트펌프유닛의 열교환 사이클을 수행한 결과에 따라서 냉수를 담는 냉수 탱크; 및 상기 냉수 탱크로부터의 냉수를 출력하는 냉수전송유닛을 구비한다.

본 발명의 또다른 형태에 의하면, 히트펌프식 온수 발생 장치는 공동 주택 및 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상급수 시설의 저수조; 저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하여 난방수를 온수로 변환하여 공급하는 히트펌프유닛; 상기 히트펌프유닛의 열교환 사이클을 수행한 결과에 따라서 온수를 담는 온수 탱크; 및 상기 온수 탱크로부터의 온수를 출력하는 온수전송유닛을 구비한다.

본 발명의 또다른 형태에 의하면, 히트펌프식 냉온수 발생 장치는 공동 주택 및 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상급수 시설의 저수조; 저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하여 냉수를 공급하는 제1 히트펌프유닛; 상기 히트 펌프유닛의 열교환 사이클을 수행한 결과에 따라서 냉수를 담는 냉수 탱크; 상기 냉수 탱크로부터의 냉수를 출력하는 냉수전송유닛; 상기 저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하여 온수를 공급하는 제2 히트펌프유닛; 상기 히트펌프유닛의 열교환 사이클을 수행한 결과에 따라서 온수를 담는 온수 탱크; 및 상기 온수 탱크로부터의 온수를 출력하는 온수전송유닛을 구비한다.

본 발명의 또다른 형태에 의하면, 히트펌프식 냉온수 발생 장치는 공동 주택 및 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상급수 시설의 저수조; 저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하는 히트펌프유닛; 제어부의 제어하에 냉방 사이클시 상기 히트펌프유닛의 제1 열교환기에 상기 저수조의 물이 수열원으로 제공되도록 하고, 난방 사이클시 상기 히트펌프유닛의 제2 열교환기에 상기 저수조의 물이 수열원으로 제공되도록 하는 스위칭 유닛; 상기 히트펌프유닛의 냉방 사이클을 수행한 결과에 따라서 냉수를 담는 냉수 탱크; 상기 냉수 탱크로부터의 냉수를 출력하는 냉수전송유닛; 상기 히트펌프유닛의 난방 사이클을 수행한 결과에 따라서 온수를 담는 온수 탱크; 및 상기 온수 탱크로부터의 온수를 출력하는 온수전송유닛을 구비한다.

바람직하기로는, 상기 냉방 사이클시 히트펌프유닛은 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매를 고온고압 상태로 압축하는 압축기; 그 내부의 고온고압의 기체 냉매와 저수조로부터 유입된 수열원으로서의 물 사이의 열교환을 행하여 저온 고압의 액체 냉매를 출력하는 제1열교환기; 상기 저온고압의 액체 냉매를 저온저압 상태로 팽창시켜 저온저압의 액체 냉매로 출력하는 팽창밸브; 상기 저온저압의 액체 냉매와 외부로부터 유입된 냉방수 사이의 열교환을 행하여 냉수를 배출하는 제2열교환기; 냉매를 상기 압축기, 상기 제1열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 제2열교환기를 통해 차례로 접속시키는 냉매유로; 상기 저수조의 물을 상기 제1열교환기로 공급하여 그 물의 열에너지와 제1열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 한 후 다시 저수조로 배출시키기 위한 물 유동경로; 및 상기 외부로부터 유입된 냉방수를 제2교환기로 공급하여 그 제2 열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 하고, 그 냉방수를 냉수로 변환한 후 냉수를 배출하는 냉수 유동경로를 구비한다.

바람직하기로는, 상기 난방 사이클시 히트펌프유닛은 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매를 고온고압 상태로 압축하는 압축기; 그 내부의 고온고압 기체 냉매와 외부로부터 유입된 난방수 및 상기 냉매 사이에 열교환을 행하여 상기 난방수를 온수로 변환하여 배출하고 저온고압의 액체 냉매를 출력하는 제1열교환기; 저온고압의 액체 냉매를 저온저압 상태로 팽창시키는 팽창밸브; 그 내부의 저온저압의 액체 냉매와 상기 저수조로부터의 수열원으로서의 물 사이의 열교환을 행하게 하는 제2 열교환기; 냉매를 상기 압축기, 상기 제1열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 제2열교환기를 통하여 차례로 접속시키는 냉매유로; 상기 저수조의 물을 상기 제2 열교환기로 공급하여 그 제2 열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 한 후 다시 저수조로 배출시키기 위한 물 유동경로; 및 상기 압축기에서 압축된 고온고압의 기체 냉매가 제1열교환기에 입력되는 난방수와 열교환되어 온수를 배출시키기 위한 온수 유동경로를 구비한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 통상 히트펌프의 수열원으로 사용되지 않고 있는 공동 주택 또는 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상 급수 시설인 지하저수조 또는 고가수조내의 물에 포함된 열에너지를 이용하여, 냉방 및/또는 난방을 제공하는 히트펌프식 열교환 장치, 히트펌프식 냉수 발생 장치, 히트펌프식 온수 발생 장치, 히트펌프식 냉온수 발생 장치를 제공함으로써, 저수조에 숨어 있는 무진장한 물의 열에너지를 효율적으로 이용하여 에너지를 절약하여 막대한 경제적인 이득을 볼 수 있는 효과가 있다.

또한, 지금까지 히트펌프의 수열원으로서 사용하지 않고 있는 공동 주택 또는 고층 건물과 같은 시설물내의 공동 저수조의 물의 열에너지를 이용한 상기 히트펌프식 열교환 장치, 냉수 발생 장치, 온수 발생 장치 또는 냉온수 발생 장치를 적용한 건축구조물을 제공함으로써, 상기 공동 저수조에 숨어 있는 무진장한 물의 열에너지를 효율적으로 이용하여 에너지를 절약하여 막대한 경제적인 이득을 볼 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다. 설명의 편의상 도면에서 동일한 유사한 구성요소는 동일한 참조번호를 적용하였다.

히트펌프의 원리는 이미 오래전에 공지되어 있으나 이를 간단히 설명하기로 한다. 히트펌프 사이클의 기본적인 구성요소는 압축기, 고온부 열교환기인 제1열교환기, 팽창밸브, 저온부 열교환기인 제2열교환기의 4개 요소로 구분되며 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매는 압축, 응축, 팽창, 증발의 변화를 계속하면서 순환한다.

히트펌프에는 열을 운반하는 냉매가 들어있고, 냉매는 증발기에서 열원으로부터 열을 흡수하면서 증발(액체에서 기체로 상변환)하여 저온저압의 기체상태가 되어 압축기로 보내진다. 압축기에서는 냉매가 압축되면서 고온고압 상태로 되고, 응축기에서는 열을 방출하면서 공기나 물과 같은 매체(유체)를 승온하여 온풍 또는 온수로 열교환하면서 냉매는 액화된다. 이렇게 액화된 냉매는 팽창밸브에서 감압되고 저온저압의 액화 상태의 냉매가 되어 증발기로 들어감으로써, 열교환 사이클을 수행하게 된다. 히트펌프의 냉매 구동에너지로는 전기 에너지가 주로 사용되고 있으나, 전기 에너지 이외에도 열에너지로서 증기, 고온수, 연소가스 등이 이용되고 있으며, 연료를 직접 연소시키는 엔진을 사용할 수도 있다. 히트펌프는 냉매의 구동에 필요한 에너지보다 더 많은 양의 에너지를 열에너지의 형태로 공급하는 장치이다.

도 1은 일반적인 히트펌프의 난방 사이클을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다. 도 1에서, 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 압축기(10)에서 생성된 고온고압의 기체 냉매(1)는 응축기(20)에서 난방수(6)에 열을 빼앗긴 후 저온고압의 액체 상태로 변하며, 이때 응축기(20)에 들어온 난방수(6)는 승온되어 온수(7)로 배출된다. 응축기(20)를 통과한 저온고압의 액체냉매(2)는 팽창밸브(30)에서 저온 저압 상태의 액체냉매(3)가 되어 증발기(40)에서 수열원으로부터의 물(5)에 포함된 에너지를 받아서 냉매를 저온저압 상태의 기체 냉매(4)로 변환하여 압축기(10)에 보낸다. 여기서, 응축기(20)는 저온냉매를 고온냉매로 변환하는 제1 열교환기가 되고, 증발기(40)는 고온의 수열원으로부터 냉매를 승온하는 제2 열교환기가 된다. 이때 응축기(20)에서 획득된 열에너지에 의해 승온된 온수를 난방 및 급탕에 이용한다.

도 2는 일반적인 히트펌프의 냉방 사이클을 설명하기 위한 블록도이다. 도 2에서, 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 압축기(10)에서 생성된 고온고압의 기체 냉매(1)는 응축기(20)를 지나면서 외부 수열원으로부터의 물(5)에 열을 빼앗긴 후 저온고압의 액체 상태로 변하며, 응축기(20)를 통과한 저온고압의 액체냉매(2)는 팽창밸브(30)에서 저온저압 상태의 액체냉매(3)가 되어 증발기(40)에서 외부로부터 유입되는 냉방수(11)에 포함된 열을 빼앗아 냉매를 저온저압 상태의 기체 냉매(4)로 변환하여 압축기(10)에 보낸다. 이때 냉방수(11)는 차가워지므로 냉수(12)로 배출된다. 여기서, 응축기(20)는 저온의 수열원에 고온냉매로부터 열을 빼앗겨 저온냉매로 변환하는 제1 열교환기가 되고, 증발기(40)는 고온의 실내공기를 저온냉매로 감온하는 제2 열교환기가 된다. 이때 증발기(40)에서 열을 빼앗기고 차가와진 냉수는 냉방에 이용된다. 이 경우, 냉방수 대신에 실내 공기를 유입시키는 경우에는 실내 공기는 차가와져서 냉기로 배출된다.

이하 도 1과 도 2를 참조하여 설명한 히트펌프의 기본원리를 토대로 본 발명에 의한 히트펌프식 온수 발생 장치, 냉수 발생 장치, 및 냉온수 발생 장치의 구성 및 동작에 대하여 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 지금까지 히트펌프의 수열원으로서 사용하지 않고 있는 공동 주택 또는 고층 건물과 같은 시설물내의 공동 저수조의 물의 열에너지를 이용한 상기 히트펌프식 온수 발생 장치를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.

도 3에서 공동주택 저수조(200)는 히트펌프(100)에 접속되어 펌프(P)(150)에 의해 저수조(200)에 저장된 물을 히트펌프(100)에 보내며, 도면에는 도시되지 않았지만, 상술한 바와 같이 히트펌프(100)내의 증발기(도 1의 40)에서 저수조(200)의 물의 열에너지를 냉매(미도시)에 빼앗겨 냉매를 저온저압의 기체냉매로 변환시키고, 열을 빼앗긴 물은 다시 저수조(200)로 되돌아온다. 도 3에 도시되지 않았지만 히트펌프(100)내의 응축기(도 1의 20)에서는 펌프(350)에 의해 히트펌프(100)의 응축기에 입력되는 난방수를 데워서 온수탱크(300)에 저장하여 가정이나 건물내의 필요한 곳에 보내게 된다. 이때 난방수로는 저수조(200)로부터 펌프(250)에 의해 온수탱크(300)에 보충수로 제공되도록 하는 것이 바람직하다. 여기서, 펌프(150, 250)의 위치는 온수탱크(300)의 입력부측에 설치될 수도 있고 출력측에 설치될 수도 있으며, 파이프상에서 여러 위치로 바뀔 수 있으며, 펌프를 사용하지 않을 수도 있다.

도 4는 본 발명에 의한 지금까지 히트펌프의 수열원으로서 사용하지 않고 있는 공동 주택 또는 고층 건물과 같은 시설물내의 공동 저수조의 물의 열에너지를 이용한 상기 히트펌프식 냉수 발생 장치를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.

도 4에서, 공동주택 저수조(200)는 히트펌프(100)에 접속되어 펌프(150)에 의해 저수조(200)에 저장된 물을 히트펌프(100)에 보내며, 도면에는 도시되지 않았지만, 상술한 바와 같이 히트펌프(100)내의 응축기(도 2의 20)에서 저수조(200)의 물에 포함된 열에너지는 냉매로부터 열을 빼앗아 고온고압의 기체냉매를 저온고압의 액체냉매로 상변환하며, 냉매로부터 열을 빼앗은 물은 다시 저수조(200)로 되돌아온다. 도 4에 도시되지 않았지만 히트펌프(100)내의 증발기(도 2의 40)에서는 펌프(450)의 작동에 의해 증발기에 입력되는 냉방수(도 2의 11)를 냉각시켜서 냉수탱크(400)에 저장하여 가정이나 건물내의 필요한 곳에 보내게 된다. 이때 냉방수로는 저수조(200)로부터 펌프(550)에 의해 냉수탱크(300)에 보충수로 제공되도록 하는 것이 바람직하다. 여기서, 펌프(450)는 냉수탱크(400)의 입력부측에 설치될 수도 있고 출력측에 설치될 수도 있으며, 파이프상에서 여러 위치로 바뀔 수 있으며, 사용하지 않을 수도 있다.

도 5는 본 발명에 의한 지금까지 히트펌프의 수열원으로서 사용하지 않고 있는 공동 주택 또는 고층 건물과 같은 시설물내의 공동 저수조의 물의 열에너지를 이용한 상기 히트펌프식 냉온수 발생 장치를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.

도 5에서, 본 발명에 의한 히트펌프식 냉온수 발생 장치는 공동 주택 및 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상급수 시설의 저수조(200); 저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하는 히트펌프유닛(10, 20, 30, 40); 제어부의 제어하에 냉방 사이클시 상기 히트펌프유닛의 제1 열교환기(20)에 상기 저수조의 물이 제공되도록 하고, 난방 사이클시 상기 히트펌프유닛의 제2 열교환기(40)에 상기 저수조의 물이 제공되도록 하는 스위칭 유닛(500); 상기 히트펌프유닛의 냉방 사이클을 수행한 결과에 따라서 냉수를 담는 냉수 탱크(400); 상기 냉수 탱크(400)로부터의 냉수를 출력하는 냉수전송유닛; 상기 히트펌프유닛의 난방 사이클을 수행한 결과에 따라서 온수를 담는 온수 탱크(300); 및 상기 온수 탱크로부터의 온수를 출력하는 온수전송유닛을 구비한다. 여기서, 냉수전송유닛과 온수전송유닛은 배관, 밸브, 펌프 등을 포함하여 구성할 수 있는데, 이는 본 발명의 기술에 통상의 지식을 가지는 당업자에게는 명확히 이해될 수 있으므로, 발명의 이해를 도모하는 차원에서 그 설명을 생략하기로 한다.

도 5에서, 참조번호 600은 통상 아파트 단지나 대형 빌딩내의 지하에 위치한 기계실로서 통상의 냉난방장치인 보일러(620)와 냉방기(630) 등을 포함할 수 있으며, 기계실내의 제어부(610)에서는 스위칭 유닛(500)을 포함하는 히트펌프, 각종 펌프 및 밸브 등의 각종 기기들을 제어하는 제어신호(615)를 출력한다. 이 제어부(610) 역시 도 5에서는 기계실(600)에 설치되는 것으로 도시하였으나, 그 위치는 설계자의 설계사항이며, 당업자에게 그러한 제어부의 상세한 설명이 없더라도 본 발명을 이해하는데 전혀 지장이 없으므로 본 명세서에서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 5에서 참조번호 7은 온수탱크(300)에서 응축기(20)로 보내지는 난방수(6)가 응축기(20)에서 승온된 후 다시 온수탱크(300)로 되돌아오는 온수를 의미한다.

도 5에서 참조번호 8은 공동주택 저수조(200)로부터의 물이 히트펌프내의 응축기(20) 또는 증발기(40)에서 열교환 후 다시 저수조(200)로 되돌아오는 것을 설명한다.

도 5에 도시한 다른 구성요소들의 상세한 설명은 이미 도 1 내지 도 4에서 설명한 것과 중복되므로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 도 5에서 난방수(6)는 온수탱크(300)에서 펌프(350)에 의해 응축기(20)로 공급되어 온수(7)로 변환되어 온수탱크(300)에 저장되며, 냉방수(11)는 냉수탱크(400)에서 펌프(450)에 의해 증발기(40)로 공급되어 냉수(12)로 변환되어 냉수탱크(400)에 저장되는 것을 도시하고 있다. 그럼에도 불구하고 난방수 및/또는 냉방수는 저수조(200)로부터 펌프(250, 550)를 통해 온수탱크(300) 및 냉수탱크(400)에 보충수로 보충된다. 이와 다르게, 난방수 및 냉방수는 저수조 이외에 별도의 보조탱크를 두어 그 보조탱크로부터 난방수 및 냉방수를 온수탱크(300) 및 냉수탱크(400)에 보충수로 보충되도록 설계할 수도 있다.

도 5에서 본 발명의 히트펌프식 냉난방수 발생 장치는 하나의 히트펌프와 저수조(200)로부터의 수열원을 제어부(610)의 제어하에 히트펌프의 응축기(20) 또는 증발기(40)에 선택적으로 공급하는 스위칭유닛(500)을 포함하는 경우를 설명하고 있으나, 대안적인 설계사항으로서 냉방사이클과 난방사이클 마다 별개의 히트펌프유닛을 채용할 수도 있으며, 이 경우 도면으로는 도시되지 않았지만, 스위칭유닛이 없이 2개의 히트펌프유닛을 사용할 수 있다. 이 경우, 그러한 히트펌프식 냉난방 수 발생 장치는 공동 주택 및 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상급수 시설의 저수조; 저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하여 냉수를 공급하는 제1 히트펌프유닛; 상기 히트펌프유닛의 열교환 사이클을 수행한 결과에 따라서 냉수를 담는 냉수 탱크; 상기 냉수 탱크로 부터의 냉수를 출력하는 냉수전송유닛; 상기 저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하여 온수를 공급하는 제2 히트펌프유닛; 상기 히트펌프유닛의 열교환 사이클을 수행한 결과에 따라서 온수를 담는 온수 탱크; 및 상기 온수 탱크로부터의 온수를 출력하는 온수전송유닛을 구비한다.

본 발명에서, 히트펌프식 냉난방수 발생 장치의 경우, 냉방 사이클시 히트펌프유닛은 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매를 고온고압 상태로 압축하는 압축기(10); 그 내부의 고온고압의 기체 냉매와 저수조로부터 유입된 수열원으로서의 물 사이의 열교환을 행하여 저온고압의 액체 냉매를 출력하는 제1열교환기(20); 상기 저온고압의 액체 냉매를 저온저압 상태로 팽창시켜 저온저압의 액체 냉매로 출력하는 팽창밸브(30); 상기 저온저압의 액체 냉매와 외부로부터 유입된 냉방수 사이의 열교환을 행하여 냉수를 배출하는 제2열교환기(40); 냉매를 상기 압축기(10), 상기 제1열교환기(20), 상기 팽창밸브(30), 상기 제2열교환기(40)를 통해 차례로 접속시키는 냉매유로; 상기 저수조의 물을 상기 제1열교환기(20)로 공급하여 그 물의 열에너지와 제1열교환기(20) 내의 냉매와 열교환되도록 한 후 다시 저수조로 배출시키기 위한 물 유동경로; 및 상기 외부로부터 유입된 냉방수를 제2교환기(40)로 공급하여 그 제2 열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 하고, 그 냉방수를 냉수로 변환한 후 냉수를 배출하는 냉수 유동경로를 구비한다.

본 발명에서, 히트펌프식 냉난방수 발생 장치의 경우, 난방 사이클시 상기 히트펌프유닛은 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매를 고온고압 상태로 압 축하는 압축기(10); 그 내부의 고온고압 기체 냉매와 외부로부터 유입된 난방수 및 상기 냉매 사이에 열교환을 행하여 상기 난방수를 온수로 변환하여 배출하고 저온고압의 액체 냉매를 출력하는 제1열교환기(20); 저온고압의 액체 냉매를 저온저압 상태로 팽창시키는 팽창밸브(30); 그 내부의 저온저압의 액체 냉매와 상기 저수조로부터의 수열원으로서의 물 사이의 열교환을 행하게 하는 제2 열교환기(40); 냉매를 상기 압축기(10), 상기 제1열교환기(20), 상기 팽창밸브(30), 상기 제2열교환기(40)를 통하여 차례로 접속시키는 냉매유로; 상기 저수조의 물을 상기 제2 열교환기(40)로 공급하여 그 제2 열교환기(40) 내의 냉매와 열교환되도록 한 후 다시 저수조로 배출시키기 위한 물 유동경로; 및 상기 압축기(10)에서 압축된 고온고압의 기체 냉매가 제1열교환기(20)에 입력되는 난방수와 열교환되어 온수를 배출시키기 위한 온수 유동경로를 구비한다.

난방사이클시, 응축기(20)는 저온냉매를 고온냉매로 변환하는 제1 열교환기가 되고, 증발기(40)는 고온의 수열원으로부터 냉매를 승온하는 제2 열교환기가 된다. 이때 응축기(20)에서 획득된 열을 난방 및 급탕에 이용한다.

냉방사이클시, 응축기(20)는 저온의 수열원에 고온냉매로부터 열을 빼앗겨 저온냉매로 변환하는 제1 열교환기가 되고, 증발기(40)는 고온의 실내공기를 저온냉매로 감온하는 제2 열교환기가 된다. 이때 증발기(40)에서 열을 빼앗기고 차가와진 실내공기 (또는 냉방수)는 냉방에 이용된다.

도 6은 이러한 히트펌프식 냉온수 발생 장치를 적용한 건축구조물을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 6에서는 히트펌프식 냉온수 발생 장치를 적용한 경우 를 도시하고 있으나, 본 발명의 냉수 발생 장치 또는 온수 발생 장치를 채용하는 경우에 대해서는 거의 유사하고 당업자에게 명확하므로 도면으로 제시하지도 않았고 그 설명은 생략한다.

도 6에서, 통상 히트펌프의 수열원으로 사용되지 않는 공동주택 또는 대형 오피스 빌딩과 같은 대형 건물(1000)의 공동저수조(200)로부터의 물의 열에너지를 이용하여 히트펌프유닛(100)에서 열교환된 후 온수는 온수탱크(300)를 통해 각 층(도 6에서는 한 층에만 열배관을 도시함)의 열배관(420)을 통해 순환될 수 있고, 공동저수조(200)로부터의 물의 열에너지를 이용하여 히트펌프유닛(100)에서 열교환된 후 출력되는 냉수는 냉수탱크(400)를 통해 각 층의 2-웨이 또는 4-웨이 방식의 다양한 팬코일 유닛(430, 450)에 연결동작하는 다양한 송풍구(410, 440, 460)를 통하여 냉수를 공급한다. 팬코일유닛이란 각종 냉동기에서 차갑게 만든 냉수를 각 세대 또는 층으로 올려보내서, 그 냉수가 냉방코일을 통과할 때에 차가워진 공기를 실내로 보내는 장치이다. 여기서, 저수조와 히트펌프 사이의 물 유동경로, 상기 냉방수를 증발기로 공급하여 그 증발기 내의 냉매와 열교환되도록 한 후 냉수를 배출하는 냉수 유동경로, 및 상기 압축기에서 압축된 고온고압의 기체 냉매가 응축기에 입력되는 난방수와 열교환되어 온수를 배출시키기 위한 온수 유동경로는 배관, 펌프, 밸브 등으로 구성될 수 있으며, 당업자에게 그러한 구성은 본 발명을 이해하는데 있어서 명확하므로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예에 있어서 상기 냉매 유동 경로, 상기 물 유동경로, 상기 냉수 유동경로, 및 상기 온수 유동경로는 배관, 펌프, 밸브 등으로 구성될 수 있으 나, 그와 균등한 구성품으로 구성하여도 본 발명의 범위에서 벗어나는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 공동주택 저수조(200)는 지하저수조를 설명하고 있으나, 다른 층이나 옥상 등에 설치될 수 있음은 명확하며, 이러한 공동주택 저수조(200)의 위치가 바뀌어 히트펌프로부터 상류에 위치하던 하류에 위치하던 본 발명의 범위에서 벗어나는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 실시예에서, 본 발명의 히트펌프식 온수 발생 장치, 냉수 발생 장치, 냉온수 발생 장치는 중앙공급식으로 설명되었으나, 세대별, 층별로 설치하여, 사용량을 계량하도록 할 수 있음은 당업자에게 명확하므로 본 발명의 범위에서 벗어나는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 실시예에서, 본 발명의 히트펌프식 온수 발생 장치, 냉수 발생 장치, 냉온수 발생 장치는 기존의 보일러 및 냉방기와 함께 보조 냉난방 형태로 사용함으로써 에너지 절감에 더욱 기여할 수가 있음은 당업자에게 명확하므로 본 발명의 범위에서 벗어나는 것은 아니다.

본 발명의 실시예에서 설명은 하지 않았지만, 온수 발생장치, 또는 냉온수 발생 장치의 난방사이클시 공기원 히트펌프를 추가하여도 본 발명의 범위에서 벗어나는 것은 아니다. 예를들어 본출원인의 국내특허등록번호 10-0698578(히트펌프식 온수발생장치)에 설명한 제상장치를 포함한 대부분의 구성을 본 발명에 당연히 적용할 수 있다.

이상, 바람직한 실시예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그 러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시예가 구체화될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 히트펌프의 난방 사이클을 설명하기 위한 블록도이다.

도 2는 일반적인 히트펌프의 냉방 사이클을 설명하기 위한 블록도이다.

도 6은 본 발명에 의한 히트펌프식 냉온수 발생 장치를 적용한 건축구조물을 개략적으로 도시한 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...압축기 20...응축기

30...팽창밸브 40...증발기

100...히트펌프 200...공동 저수조

300,,,온수탱크 400...냉수탱크

500...스위칭 유닛 600...기계실

Claims

공동 주택 및 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상급수 시설의 저수조;

저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하는 히트펌프유닛;

상기 히트펌프유닛의 열교환 사이클을 수행한 결과에 따라서 온도 변환된 냉수 및/또는 온수를 담는 냉수 및/또는 온수 탱크; 및

상기 냉수 및/또는 온수 탱크로부터의 냉수 및/또는 온수를 출력하는 냉수 및/또는 온수 전송유닛을 포함하는 히트펌프식 열교환 장치.
제1항에 있어서, 상기 열교환 사이클은 냉방 사이클 및/또는 난방 사이클을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 열교환 장치.
제1항에 있어서, 상기 냉방 사이클시 히트펌프유닛은 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매를 고온고압 상태로 압축하는 압축기; 그 내부의 고온고압의 기체 냉매와 저수조로부터 유입된 수열원으로서의 물 사이의 열교환을 행하여 저온고압의 액체 냉매를 출력하는 제1열교환기; 상기 저온고압의 액체 냉매를 저온저압 상태로 팽창시켜 저온저압의 액체 냉매로 출력하는 팽창밸브; 상기 저온저압의 액체 냉매와 외부로부터 유입된 냉방수 사이의 열교환을 행하여 냉수를 배출하는 제2열교환기; 냉매를 상기 압축기, 상기 제1열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 제2열교환 기를 통해 차례로 접속시키는 냉매유로; 상기 저수조의 물을 상기 제1열교환기로 공급하여 그 물의 열에너지와 제1열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 한 후 다시 저수조로 배출시키기 위한 물 유동경로; 및 상기 외부로부터 유입된 냉방수를 제2교환기로 공급하여 그 제2 열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 하고, 그 냉방수를 냉수로 변환한 후 냉수를 배출하는 냉수 유동경로를 구비함을 특징으로 하는 히트펌프식 열교환 장치.
제1항에 있어서, 상기 난방 사이클시 히트펌프유닛은 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매를 고온고압 상태로 압축하는 압축기; 그 내부의 고온고압 기체 냉매와 외부로부터 유입된 난방수 및 상기 냉매 사이에 열교환을 행하여 상기 난방수를 온수로 변환하여 배출하고 저온고압의 액체 냉매를 출력하는 제1열교환기; 저온고압의 액체 냉매를 저온저압 상태로 팽창시키는 팽창밸브; 그 내부의 저온저압의 액체 냉매와 상기 저수조로부터의 수열원으로서의 물 사이의 열교환을 행하게 하는 제2 열교환기; 냉매를 상기 압축기, 상기 제1열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 제2열교환기를 통하여 차례로 접속시키는 냉매유로; 상기 저수조의 물을 상기 제2 열교환기로 공급하여 그 제2 열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 한 후 다시 저수조로 배출시키기 위한 물 유동경로; 및 상기 압축기에서 압축된 고온고압의 기체 냉매가 제1열교환기에 입력되는 난방수와 열교환되어 온수를 배출시키기 위한 온수 유동경로를 구비함을 특징으로 하는 히트펌프식 열교환 장치.
공동 주택 및 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상급수 시설의 저수조;

저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하여 냉방수를 냉수로 변환하여 공급하는 히트펌프유닛;

상기 히트펌프유닛의 열교환 사이클을 수행한 결과에 따라서 냉수를 담는 냉수 탱크; 및

상기 냉수 탱크로부터의 냉수를 출력하는 냉수전송유닛을 구비하는 히트펌프식 냉수 발생 장치.
제5항에 있어서, 상기 열교환 사이클은 냉방 사이클임을 특징으로 하는 히트펌프식 냉수 발생 장치.
제5항에 있어서, 상기 냉방 사이클시 히트펌프유닛은 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매를 고온고압 상태로 압축하는 압축기; 그 내부의 고온고압의 기체 냉매와 저수조로부터 유입된 수열원으로서의 물 사이의 열교환을 행하여 저온고압의 액체 냉매를 출력하는 제1열교환기; 상기 저온고압의 액체 냉매를 저온저압 상태로 팽창시켜 저온저압의 액체 냉매로 출력하는 팽창밸브; 상기 저온저압의 액체 냉매와 외부로부터 유입된 냉방수 사이의 열교환을 행하여 냉수를 배출하는 제2열교환기; 냉매를 상기 압축기, 상기 제1열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 제2열교환기를 통해 차례로 접속시키는 냉매유로; 상기 저수조의 물을 상기 제1열교환기로 공급하여 그 물의 열에너지와 제1열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 한 후 다시 저수조로 배출시키기 위한 물 유동경로; 및 상기 외부로부터 유입된 냉방수를 제2교환기로 공급하여 그 제2 열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 하고, 그 냉방수를 냉수로 변환한 후 냉수를 배출하는 냉수 유동경로를 구비함을 특징으로 하는 히트펌프식 냉수 발생 장치.
공동 주택 및 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상급수 시설의 저수조;

저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하여 난방수를 온수로 변환하여 공급하는 히트펌프유닛;

상기 히트펌프유닛의 열교환 사이클을 수행한 결과에 따라서 온수를 담는 온수 탱크; 및

상기 온수 탱크로부터의 온수를 출력하는 온수전송유닛을 구비하는 히트펌프식 온수 발생 장치.
제5항에 있어서, 상기 열교환 사이클은 난방 사이클임을 특징으로 하는 히트펌프식 온수 발생 장치.
제9항에 있어서, 상기 난방 사이클시 히트펌프유닛은 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매를 고온고압 상태로 압축하는 압축기; 그 내부의 고온고압 기체 냉매와 외부로부터 유입된 난방수 및 상기 냉매 사이에 열교환을 행하여 상기 난방수를 온수로 변환하여 배출하고 저온고압의 액체 냉매를 출력하는 제1열교환기; 저온고압의 액체 냉매를 저온저압 상태로 팽창시키는 팽창밸브; 그 내부의 저온저압의 액체 냉매와 상기 저수조로부터의 수열원으로서의 물 사이의 열교환을 행하게 하는 제2 열교환기; 냉매를 상기 압축기, 상기 제1열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 제2열교환기를 통하여 차례로 접속시키는 냉매유로; 상기 저수조의 물을 상기 제2 열교환기로 공급하여 그 제2 열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 한 후 다시 저수조로 배출시키기 위한 물 유동경로; 및 상기 압축기에서 압축된 고온고압의 기체 냉매가 제1열교환기에 입력되는 난방수와 열교환되어 온수를 배출시키기 위한 온수 유동경로를 구비함을 특징으로 하는 히트펌프식 온수 발생 장치.
공동 주택 및 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상급수 시설의 저수조;

저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하여 냉수를 공급하는 제1 히트펌프유닛;

상기 히트펌프유닛의 열교환 사이클을 수행한 결과에 따라서 냉수를 담는 냉수 탱크;

상기 냉수 탱크로부터의 냉수를 출력하는 냉수전송유닛;

상기 저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하여 온수를 공 급하는 제2 히트펌프유닛;

상기 히트펌프유닛의 열교환 사이클을 수행한 결과에 따라서 온수를 담는 온수 탱크; 및

상기 온수 탱크로부터의 온수를 출력하는 온수전송유닛을 구비하는 히트펌프식 냉온수 발생 장치.
제11항에 있어서, 상기 열교환 사이클은 냉방 사이클 및 난방 사이클을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉온수 발생 장치.
제11항에 있어서, 상기 냉방 사이클시 히트펌프유닛은 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매를 고온고압 상태로 압축하는 압축기; 그 내부의 고온고압의 기체 냉매와 저수조로부터 유입된 수열원으로서의 물 사이의 열교환을 행하여 저온고압의 액체 냉매를 출력하는 제1열교환기; 상기 저온고압의 액체 냉매를 저온저압 상태로 팽창시켜 저온저압의 액체 냉매로 출력하는 팽창밸브; 상기 저온저압의 액체 냉매와 외부로부터 유입된 냉방수 사이의 열교환을 행하여 냉수를 배출하는 제2열교환기; 냉매를 상기 압축기, 상기 제1열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 제2열교환기를 통해 차례로 접속시키는 냉매유로; 상기 저수조의 물을 상기 제1열교환기로 공급하여 그 물의 열에너지와 제1열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 한 후 다시 저수조로 배출시키기 위한 물 유동경로; 및 상기 외부로부터 유입된 냉방수를 제2교환기로 공급하여 그 제2 열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 하고, 그 냉방수를 냉수로 변환한 후 냉수를 배출하는 냉수 유동경로를 구비함을 특징으로 하는 히트펌프식 냉온수 발생 장치.
제11항에 있어서, 상기 난방 사이클시 히트펌프유닛은 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매를 고온고압 상태로 압축하는 압축기; 그 내부의 고온고압 기체 냉매와 외부로부터 유입된 난방수 및 상기 냉매 사이에 열교환을 행하여 상기 난방수를 온수로 변환하여 배출하고 저온고압의 액체 냉매를 출력하는 제1열교환기; 저온고압의 액체 냉매를 저온저압 상태로 팽창시키는 팽창밸브; 그 내부의 저온저압의 액체 냉매와 상기 저수조로부터의 수열원으로서의 물 사이의 열교환을 행하게 하는 제2 열교환기; 냉매를 상기 압축기, 상기 제1열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 제2열교환기를 통하여 차례로 접속시키는 냉매유로; 상기 저수조의 물을 상기 제2 열교환기로 공급하여 그 제2 열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 한 후 다시 저수조로 배출시키기 위한 물 유동경로; 및 상기 압축기에서 압축된 고온고압의 기체 냉매가 제1열교환기에 입력되는 난방수와 열교환되어 온수를 배출시키기 위한 온수 유동경로를 구비함을 특징으로 하는 히트펌프식 냉온수 발생 장치.
공동 주택 및 고층 건물과 같은 대형 건물의 비상급수 시설의 저수조;

저수조 내의 물을 받아서 물에 포함된 열에너지와 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매 사이에 열교환하는 열교환 사이클을 수행하는 히트펌프유닛;

제어부의 제어하에 냉방 사이클시 상기 히트펌프유닛의 제1 열교환기에 상기 저수조의 물이 수열원으로 제공되도록 하고, 난방 사이클시 상기 히트펌프유닛의 제2 열교환기에 상기 저수조의 물이 수열원으로 제공되도록 하는 스위칭 유닛;

상기 히트펌프유닛의 냉방 사이클을 수행한 결과에 따라서 냉수를 담는 냉수 탱크;

상기 냉수 탱크로부터의 냉수를 출력하는 냉수전송유닛;

상기 히트펌프유닛의 난방 사이클을 수행한 결과에 따라서 온수를 담는 온수 탱크; 및

상기 온수 탱크로부터의 온수를 출력하는 온수전송유닛을 구비하는 히트펌프식 냉온수 발생 장치.
제15항에 있어서, 상기 열교환 사이클은 냉방 사이클 및 난방 사이클을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉온수 발생 장치.
제15항에 있어서, 상기 냉방 사이클시 히트펌프유닛은 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매를 고온고압 상태로 압축하는 압축기; 그 내부의 고온고압의 기체 냉매와 저수조로부터 유입된 수열원으로서의 물 사이의 열교환을 행하여 저온고압의 액체 냉매를 출력하는 제1열교환기; 상기 저온고압의 액체 냉매를 저온저압 상태로 팽창시켜 저온저압의 액체 냉매로 출력하는 팽창밸브; 상기 저온저압의 액체 냉매와 외부로부터 유입된 냉방수 사이의 열교환을 행하여 냉수를 배출하는 제2열교환기; 냉매를 상기 압축기, 상기 제1열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 제2열교환 기를 통해 차례로 접속시키는 냉매유로; 상기 저수조의 물을 상기 제1열교환기로 공급하여 그 물의 열에너지와 제1열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 한 후 다시 저수조로 배출시키기 위한 물 유동경로; 및 상기 외부로부터 유입된 냉방수를 제2교환기로 공급하여 그 제2 열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 하고, 그 냉방수를 냉수로 변환한 후 냉수를 배출하는 냉수 유동경로를 구비하는 히트펌프식 냉온수 발생 장치.
제15항에 있어서, 상기 난방 사이클시 히트펌프유닛은 외부 냉매 구동에너지에 의해 구동되는 냉매를 고온고압 상태로 압축하는 압축기; 그 내부의 고온고압 기체 냉매와 외부로부터 유입된 난방수 및 상기 냉매 사이에 열교환을 행하여 상기 난방수를 온수로 변환하여 배출하고 저온고압의 액체 냉매를 출력하는 제1열교환기; 저온고압의 액체 냉매를 저온저압 상태로 팽창시키는 팽창밸브; 그 내부의 저온저압의 액체 냉매와 상기 저수조로부터의 수열원으로서의 물 사이의 열교환을 행하게 하는 제2 열교환기; 냉매를 상기 압축기, 상기 제1열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 제2열교환기를 통하여 차례로 접속시키는 냉매유로; 상기 저수조의 물을 상기 제2 열교환기로 공급하여 그 제2 열교환기 내의 냉매와 열교환되도록 한 후 다시 저수조로 배출시키기 위한 물 유동경로; 및 상기 압축기에서 압축된 고온고압의 기체 냉매가 제1열교환기에 입력되는 난방수와 열교환되어 온수를 배출시키기 위한 온수 유동경로를 구비하는 히트펌프식 냉온수 발생 장치.