KR20100128721A - A geothermal heating and cooling system for a apartment house without buffer tank - Google Patents

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전용식
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이주호
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Abstract

PURPOSE: A geothermal heating and cooling system for an apartment house without a buffer tank is provided to simplify pipe structure, since a geothermal heat exchanger and a cooling/heating pipe, installed between apartment houses, have enough capacity so that a buffer tank required for apartment houses is unnecessary. CONSTITUTION: A geothermal heating and cooling system for an apartment house without a buffer tank comprises a heat exchanger, a ground heat exchanger(110), a geothermal heat pump(140), and a cooling/heating pipe(500). Water, circulating in the apartment house, flows into the heat exchanger and exchanges heat with working fluid flowing inside the heat exchanger'. The working fluid, flowing inside the ground heat exchanger, exchanges heat with the geothermal heat. The geothermal heat pump exchanges heat between the working fluid of the ground heat exchanger and the working fluid of the heat exchanger. The cooling/heating pipe connects to the geothermal heat pump and the apartment house.

Description

버퍼탱크가 없는 공동주택용 지열 냉난방 시스템{A geothermal heating and cooling system for a apartment house without buffer tank}A geothermal heating and cooling system for a apartment house without buffer tank}

본 발명은 공동주택용 지열 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공동주택의 냉난방을 위해 공동주택에 설치되는 배관이 버퍼탱크가 필요없을 정도의 충분한 용량을 가지도록 한 버퍼탱크가 없는 공동주택용 지열 냉난방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a geothermal heating and cooling system for a multi-family house, and more particularly, geothermal heating and cooling for a multi-unit house without a buffer tank so that the pipes installed in the multi-family house for heating and cooling of the multi-family house do not need a buffer tank. It's about the system.

최근에는 아파트나 주상복합단지 등 기존의 공동주택에는 지열을 이용한 냉난방 시스템이 설치되고 있다.Recently, existing air-conditioned heating and cooling systems have been installed in existing apartment houses such as apartments and residential complexes.

이러한 지열 냉난방 시스템에는 지열교환기가 구성되고, 지열교환기는 지열 히트펌프와 지중열교환기를 포함한다.The geothermal air conditioning system is composed of a geothermal heat exchanger, which includes a geothermal heat pump and a geothermal heat exchanger.

여기서, 상기 지열 히트펌프는 작동유체(냉매)의 증발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하고, 상기 지중열교환기는 지하에 매설되어 그 내부를 유동하는 작동유체가 지열과 열교환을 이 루게 된다.Here, the geothermal heat pump transfers a low temperature heat source to a high temperature or a high temperature heat source to a low temperature by using evaporation heat or condensation heat of a working fluid (refrigerant), and the underground heat exchanger is buried underground and flows therein. Heat exchange with geothermal heat.

특히, 이와 같이 이루어진 종래의 냉난방 시스템에는 도 1에서와 같이 지열교환기(30)의 히터펌프와 공동주택(10) 사이에는 버퍼탱크(20)가 설치된다.In particular, in the conventional heating and cooling system made as described above, a buffer tank 20 is installed between the heater pump of the geothermal heat exchanger 30 and the multi-family house 10.

상기 버퍼탱크(20)는 냉난방 시스템의 순간적인 기동정지를 방지하기 위한 장치로서, 공동주택(10)을 순환하는 물이 유입되어 저장된다.The buffer tank 20 is a device for preventing a momentary stop of the heating and cooling system, the water circulating in the apartment house 10 is stored inflow.

한편, 상기 공동주택(10)을 순환하는 물은 지열교환기(30)에서 지열과 열교환된 후, 공동주택(10)으로 공급되어 냉방 또는 난방을 하게 된다.Meanwhile, the water circulating in the multi-family house 10 is heat-exchanged with the geothermal heat in the geothermal heat exchanger 30, and then is supplied to the multi-family house 10 to cool or heat.

이와 같이 공동주택(10)에 공급되는 물은 정유량으로 공급되는 바, 이때 각 세대에 작용하는 부하량이 일정치 않은데, 이러한 부하를 버퍼탱크(20)에서 완충하게 된다. 지열교환기(30)의 히터펌프에는 정유량의 순환유체를 공급해야 하기 때문에 반드시 버퍼탱크(20)가 필요하다. As such, the water supplied to the multi-family house 10 is supplied at a constant flow rate. At this time, the load acting on each generation is not constant, and the load is buffered in the buffer tank 20. Since the circulating fluid of the constant flow rate must be supplied to the heater pump of the geothermal heat exchanger 30, the buffer tank 20 is necessarily required.

하지만, 이러한 종래의 버퍼탱크(20)의 설치로 인한 냉난방 시스템의 초기 투자비 상승과 열손실 및 별도의 설치공간이 요구되는 등의 단점이 있었다.However, there are disadvantages such as the initial investment cost of the heating and cooling system due to the installation of the conventional buffer tank 20, heat loss and a separate installation space is required.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지열교환기의 히터펌프와 공동주택 사이에 설치되는 냉난방용 배관을 공동주택에서 버퍼탱크가 필요없을 정도의 용량을 갖도록 형성함으로써 냉난방용 배관이 버퍼탱크를 대신하므로 냉난방 시스템에서의 배관구조가 간단해지고, 초기 투자비가 절감되며, 열손실을 최소화한 공동주택용 지열 냉난방 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by forming a cooling and heating pipe installed between the heater pump and the apartment house of the geothermal heat exchanger to have a capacity that does not require a buffer tank in the apartment house The purpose of the present invention is to provide a geothermal heating and cooling system for a multi-family house, in which a heating and cooling pipe replaces a buffer tank, which simplifies the piping structure in a cooling and heating system, reduces initial investment costs, and minimizes heat loss.

상술한 목적은, 공동주택용 지열 냉난방 시스템으로서, 지하에 설치되어 그 내부를 유동하는 작동유체가 지열과 열교환되는 지중열교환기와, 상기 지중열교환기의 작동유체와 냉난방을 위한 물이 각기 다른 라인으로 공급되어 열교환되는 지열 히트펌프와, 상기 지열 히트펌프와 공동주택을 연결하여 지열 히트펌프에서 열교환된 물이 공동주택을 순환하며, 버퍼탱크가 필요없을 정도의 용량의 길이와 직경을 가진 냉난방용 배관를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공동주택용 지열 냉난방 시스템에 의해 달성된다.The above-mentioned object is a geothermal air-conditioning system for a multi-family house, and the underground heat exchanger, in which the working fluid flowing underground therein is heat-exchanged with the geothermal heat, and the working fluid of the underground heat exchanger and water for cooling and heating are supplied to different lines. And heat exchanged geothermal heat pump, and the heat exchanged from the geothermal heat pump and the joint housing circulates the common house heat circulation in the geothermal heat pump, and includes a cooling and heating pipe having a length and diameter of a capacity that does not require a buffer tank It is achieved by a geothermal heating and cooling system for apartments, characterized in that configured.

또, 상술한 목적은, 공동주택용 지열 냉난방 시스템으로서, 공동주택을 순환하는 물이 유입되어 그 내부를 유동하는 작동유체와 열교환되는 열교환기와, 지하에 설치되어 그 내부를 유동하는 작동유체가 지열과 열교환되는 지중열교환기와, 상기 지중열교환기의 작동유체와 열교환기의 작동유체가 각기 다른 라인으로 공급되어 열교환되는 지열 히트펌프와, 상기 지열 히트펌프와 공동주택을 연결하여 지열 히트펌프에서 열교환된 물이 공동주택을 순환하며, 버퍼탱크가 필요없을 정도의 용량의 길이와 직경을 가진를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공동주택용 지열 냉난방 시스템에 의해 달성된다.In addition, the above-mentioned object is a geothermal heating and cooling system for a multi-family house, the heat exchanger and the heat exchanger and the heat exchanger with the working fluid flowing through the interior of the water flowing in the apartment, and the working fluid installed in the basement and flowing inside the geothermal and Geothermal heat exchanger that is heat-exchanged, geothermal heat pump in which the working fluid of the geothermal heat exchanger and the working fluid of the heat exchanger are supplied to different lines and heat exchanged, and the water heat exchanged in the geothermal heat pump by connecting the geothermal heat pump and the common house It is achieved by a geothermal heating and cooling system for a multi-family house, characterized in that it comprises a length and diameter of the capacity to circulate the apartment house, the buffer tank is unnecessary.

그리고, 상기 냉난방용 배관은 공동주택에서 요구되는 버퍼용량을 갖도록 형성되되, 바람직하게는 냉난방 시스템의 순간적인 기동정지 시 완충작용을 할 수 있도록 충분한 길이로서 설치됨이 바람직하다.In addition, the air-conditioning piping is formed to have a buffer capacity required in the apartment house, preferably it is installed as a sufficient length so as to buffer the instantaneous start-up and stop of the heating and cooling system.

상기 지중열교환기와 지열 히트펌프 사이에는 냉방순환펌프가 구성되고, 상기 지열 히트펌프와 공동주택사이에 난방순환펌프가 구성됨이 바람직하다.A cooling circulation pump is configured between the geothermal heat exchanger and the geothermal heat pump, and a heating circulation pump is configured between the geothermal heat pump and the apartment house.

그리고, 상기 작동유체는 물과 에탄올이 혼합된 부동액 또는 물로 이루어진다.And, the working fluid is made of antifreeze or water mixed with water and ethanol.

본 발명의 공동주택용 지열 냉난방 시스템에 따르면, 지열교환기와 공동주택 사이에 설치된 냉난방용 배관이 공동주택에서 요구되는 버퍼탱크가 필요없을 정도의 용량의 갖도록 길이와 직경이 형성됨으로써 배관 내의 보유수량이 버퍼역할을 하므로 별도의 버퍼탱크가 불필요하여 배관구조가 간단해지고, 초기 투자비가 절감되며, 열손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.According to the geothermal heating and cooling system for a multi-unit house according to the present invention, the length and diameter of the air-conditioning pipe installed between the geothermal heat exchanger and the multi-unit house are formed to have a capacity such that the buffer tank required for the multi-unit house does not need to be buffered. Because it plays a role, there is no need for a separate buffer tank, which simplifies the piping structure, reduces the initial investment cost, and has the effect of minimizing heat loss.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부도면 도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 공동주택용 지열 냉난방 시스템을 도시한 도면이다.2 to 5 are views showing a geothermal heating and cooling system for a multi-family house according to the present invention.

본 발명의 냉난방 시스템은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 지열을 이용하여 공동주택(400)의 각 세대를 냉난방시키기 위한 시스템이다.2 and 3, the air-conditioning system of the present invention is a system for heating and heating each generation of the multi-family housing 400 using geothermal heat.

상기 냉난방 시스템은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 공동주택(400)의 부지 내에 지열교환기(100)가 설치되고, 상기 지열교환기(100)와 공동주택(400) 사이에는 열교환된 물(즉 냉온수)을 공동주택(400)의 각 세대에 공급하기 위한 분배장치(300)가 설치되며, 상기 분배장치(300)와 공동주택(400) 사이에는 열교환된 물을 공동주택(400)으로 공급 및 환수시키기 위한 다수의 냉난방용 배관(500)이 각각 설치된다.2 and 3, the geothermal heat exchanger 100 is installed in the site of the multi-family house 400, and the heat exchanged water is exchanged between the geothermal heat exchanger 100 and the multi-unit house 400. That is, a distribution device 300 for supplying hot and cold water) to each generation of the multi-family house 400 is installed, and the heat-exchanged water is supplied to the multi-family house 400 between the distribution unit 300 and the multi-family house 400. And a plurality of heating and cooling pipes 500 for returning are respectively installed.

상기 냉난방용 배관(500)은 공동주택(400)에서 요구되는 버퍼용량을 커버할 수 있는 용량을 갖도록 형성되어, 냉난방용 배관(500) 내의 대량의 보유수량이 버퍼역할을 하게 된다. 공동주택의 몇 세대에 부하가 걸려도 히트펌프에 정유량을 공급하는데 아무런 문제를 야기하지 않는다. The heating and heating pipe 500 is formed to have a capacity to cover the buffer capacity required in the multi-unit housing 400, so that a large amount of water in the heating and cooling pipe 500 serves as a buffer. Loads of several generations of multi-unit housings do not cause any problems in supplying the oil to the heat pump.

이러한 상기 냉난방용 배관(500)의 용량은 공동주택(400)의 동수와 층수 및 층간 높이 등을 고려하여 설계됨이 바람직하다. 즉, 공동주택(400)의 동수와 층수 및 층간 높이를 곱하여 계산된 수치를 감안하여 냉난방용 배관(500)의 길이를 길게 설치함으로써 냉난방용 배관(500)의 버퍼용량을 산출할 수도 있다.The capacity of the air-conditioning pipe 500 is preferably designed in consideration of the same number of floors and the number of floors and the height between floors. That is, in consideration of the numerical value calculated by multiplying the number of floors and the number of floors and the height between floors of the multi-unit house 400, the length of the air-conditioning pipe 500 may be installed to calculate the buffer capacity of the air-conditioning pipe 500.

그리고, 상기 분배장치(300)는 통상적인 관이나 탱크 형태로서 공급헤더와 환수헤더로 이원화되어 형성될 수 있는 한편 각 공동주택(400)에 냉난방용 배관(500)으로 연결되어 열교환된 물을 공동주택(400)의 각 세대에 정유량으로 공급할 수 있게 된다.In addition, the distribution device 300 may be formed by dualizing the supply header and the return header in the form of a conventional pipe or tank, while being connected to the air-conditioning pipe 500 in each apartment 400, the heat exchanged water It is possible to supply a fixed amount to each household of the house 400.

따라서, 이와 같이 지열교환기(100)를 순환하면서 지열과 열교환되어 냉수 또는 온수화된 물이 냉난방용 배관(500)을 통해 공동주택(400)의 각 세대로 정유량 공급됨으로써 공동주택(400)의 각 세대를 직접 냉방 또는 난방시킬 수 있게 된다.Thus, the circulation of the geothermal heat exchanger 100, the heat exchanged with the geothermal heat and cold water or hot water is supplied through the cooling and heating pipe 500 to each generation of the apartment house 400 by supplying a fixed amount of Each household can be cooled or heated directly.

이때, 각 세대에 공급되는 물의 부하가 일정치 않고 각기 다르게 작용하게 되는데, 이러한 부하는 길게 설치된 냉난방용 배관에 잔류되어 있는 보유수량에 의해 완충할 수 있게 된다.At this time, the load of the water supplied to each generation is not constant and acts differently, and this load can be buffered by the amount of water remaining in the long heating and heating pipes installed.

또한, 전술한 냉난방 시스템의 다른 실시예로서 도 3에 도시된 바와 같이, 공동주택(400)의 분배장치(300)와 지열교환기(100) 사이에 열교환기(200)가 더 구성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3 as another embodiment of the above-described heating and cooling system, the heat exchanger 200 may be further configured between the distribution device 300 of the multi-unit house 400 and the geothermal heat exchanger 100.

상기 열교환기(200)는 지열교환기(100)를 순환하는 작동유체와 공동주택(400)을 순환하는 물이 각기 다른 라인으로 공급되어 열교환됨으로써 작동유체와 물의 섞임을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 작동유체의 종류에 따라 물의 열교환효율을 더 향상시킬 수 있다.The heat exchanger 200 is provided with a working fluid circulating the geothermal heat exchanger 100 and the water circulating in the multi-unit house 400 is supplied to different lines to heat exchange to prevent the mixing of the working fluid and water as well as the working fluid Depending on the type of water can further improve the heat exchange efficiency.

따라서, 전술한 본 발명의 실시예와 같이 열교환기(200)의 설치여부에 따른 물의 흐름을 정리해 보면, 열교환기(200)가 구성된 경우에는 후술될 지열교환기(100)를 순환하는 작동유체와 공동주택(400)을 순환하는 물이 열교환기(200) 내에서 서로 섞이지 않고 순환하면서 상호 열교환되고, 열교환기(200)가 구성되지 않는 경우에는 공동주택(400)을 순환하는 물이 직접 지열교환기(100)의 지열 히트펌프(140)를 순환하면서 지중열교환기(110)를 순환하는 작동유체와 열교환되는 흐름을 갖게 된다.Therefore, when the flow of water according to whether the heat exchanger 200 is installed as in the embodiment of the present invention described above, when the heat exchanger 200 is configured, the working fluid and the cavity circulating the geothermal heat exchanger 100 to be described later When water circulating in the housing 400 circulates without being mixed with each other in the heat exchanger 200, and is heat exchanged with each other, and when the heat exchanger 200 is not configured, the water circulating in the multi-unit housing 400 is directly geothermal exchanger ( While circulating the geothermal heat pump 140 of the 100 has a flow that is heat exchanged with the working fluid circulating the underground heat exchanger (110).

한편, 이하에서는 열교환기(200)가 구성된 냉난방 시스템을 본 발명의 일례로서 설명키로 한다.In addition, below, the air-conditioning system in which the heat exchanger 200 is comprised is demonstrated as an example of this invention.

그리고, 상기 지열교환기(100)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 지하에 설치되어 그 내부를 유동하는 작동유체가 지열과 열교환되는 지중열교환기(110)와, 상기 지중열교환기(110)의 작동유체와 공동주택(400)의 각 세대를 순환하는 물(냉온수) 또는 열교환기(200)의 작동유체가 각기 다른 라인으로 공급되어 열교환되는 지열 히트펌프(140)를 포함한다.4 and 5, the ground heat exchanger 110 is installed underground, and the ground heat exchanger 110 in which the working fluid flowing therein heat exchanges with the ground heat, and the ground heat exchanger 110. It includes a geothermal heat pump 140, the working fluid and the working fluid of the heat exchanger 200 circulating each generation of the working fluid and the multi-family house 400 is supplied to different lines for heat exchange.

여기서, 상기 작동유체는 물과 에탄올 또는 메탄올이 혼합된 부동액 또는 물로 형성될 수 있고, 상기 작동유체가 부동액인 경우에는 영하의 온도에서도 작동유체가 얼지 않는 장점이 있다. 부동액중 에탄올 또는 메탄올이 10% 이상일 경우 주택내 화재의 위험이 있으며, 10% 이하일 경우 부동액의 역할을 하지 못한다. 따라서, 이들의 함량을 약 10%하는 것이 바람직하다.Here, the working fluid may be formed of an antifreeze or water in which water and ethanol or methanol are mixed, and when the working fluid is an antifreeze, the working fluid does not freeze even at temperatures below zero. If ethanol or methanol in the antifreeze is more than 10% there is a risk of fire in the house, if less than 10% does not act as an antifreeze. Therefore, it is desirable to make their content about 10%.

한편, 상기 지중열교환기(110)는, 공동주택(400) 부지의 지하에 매설되는 방 법에 따라 수직형과 수평형, 지하수형으로 대별되고, 공동주택의 주변 여건이나 환경에 따라 적절한 형태의 지중열교환기를 선택하여 설치하는 것이 바람직하다.On the other hand, the underground heat exchanger 110 is roughly divided into the vertical type, horizontal type, groundwater type according to the method of being buried underground in the site of the multi-unit house 400, the appropriate type according to the surrounding conditions or environment of the multi-unit house It is preferable to select and install an underground heat exchanger.

또한, 상기 지중열교환기(110)의 파이프 역시도 공동주택(400)의 규모나 세대수를 고려하여 적당한 직경의 파이프를 선택하여 설치하는 것이 바람직하다.In addition, the pipe of the underground heat exchanger 110 is also preferable to select and install a pipe having a suitable diameter in consideration of the size and the number of households of the multi-unit housing 400.

그리고, 상기한 지열 히트펌프(140)는, 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 포함하여 냉매를 순환시키는 사이클을 갖는 장치로서, 냉매전환식 또는 수전환방식으로 구성될 수 있다.In addition, the geothermal heat pump 140 is a device having a cycle for circulating a refrigerant including a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, and may be configured in a refrigerant conversion type or a water conversion type.

이러한 지열 히트펌프(140)는, 냉방 및 난방이 선택적으로 이루어짐이 가능한 공기조화기로서, 냉방모드나 난방모드를 선택함에 따라 작동유체의 흐름 또는 물(냉수 또는 온수)의 흐름이 변경되면서 선택된 모드에 따라 냉방 또는 난방이 이루어지게 되고, 상기 지열 히트펌프(140)는 하나 또는 그 이상의 개수가 지열 히트펌프의 군으로서 설치될 수 있다.The geothermal heat pump 140 is an air conditioner capable of selectively cooling and heating. The selected mode is selected by changing the flow of working fluid or the flow of water (cold water or hot water) according to a cooling mode or a heating mode. According to the cooling or heating is made, the geothermal heat pump 140 may be installed as a group of one or more geothermal heat pump.

그리고, 이와 같이 형성된 지중열교환기(110)와 지열 히트펌프(140) 사이에는 작동유체를 강제 순환시키는 냉방순환펌프(130)가 설치되고, 상기 지열 히트펌프(140)와 열교환기(200) 사이에는 작동유체를 강제 순환시키는 난방순환펌프(150)가 설치되며, 상기 지열 히트펌프(140)와 지중열교환기(110) 사이에는 지열순환펌프(120)가 설치된다.In addition, a cooling circulation pump 130 for forcibly circulating a working fluid is installed between the geothermal heat exchanger 110 and the geothermal heat pump 140 formed as described above, and between the geothermal heat pump 140 and the heat exchanger 200. The heating circulation pump 150 for forcibly circulating the working fluid is installed, and the geothermal circulation pump 120 is installed between the geothermal heat pump 140 and the underground heat exchanger (110).

여기서, 상기 지열순환펌프(120)는 지중열교환기(110)로 공급되는 작동유체의 흐름을 배관에 작용하는 부하에 따라 가변시켜 공급할 수 있는 다수의 변유량 펌프로 구성되어, 낮은 부하에서는 작동유체를 느린 유속 즉 층류의 흐름으로 지중 열교환기(110)로 공급하고, 높은 부하에서는 작동유체를 빠른 유속 즉 난류의 흐름으로 공급함이 바람직하다.Here, the geothermal circulation pump 120 is composed of a plurality of variable flow pump that can be supplied by varying the flow of the working fluid supplied to the ground heat exchanger 110 according to the load acting on the pipe, the working fluid at a low load It is preferable to supply the ground heat exchanger 110 at a slow flow rate, that is, a laminar flow, and to supply the working fluid at a high flow rate at a high flow rate, that is, a turbulent flow.

또한, 이러한 지열교환기(100)의 구성 즉, 지중열교환기(110), 냉방순환펌프(130), 지열 히트펌프(140), 난방순환펌프(150), 지열순환펌프(120), 지중열교환기(110)는 다수의 공급라인(160∼166)과 다수의 환수라인(170∼177) 및 이러한 공급 및 환수라인(160∼166)(170∼177) 상에 설치되어 유로를 전환시키는 다수의 삼방밸브(180∼183)를 통해 연결된다.In addition, the configuration of the geothermal heat exchanger 100, that is, underground heat exchanger 110, cooling circulation pump 130, geothermal heat pump 140, heating circulation pump 150, geothermal circulation pump 120, underground heat exchanger 110 is provided on a plurality of supply lines 160 to 166 and a plurality of return lines 170 to 177 and a plurality of three sides installed on the supply and return lines 160 to 166 and 170 to 177 to switch the flow path. It is connected via the valve (180 to 183).

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 공동주택의 개별식 지열 냉난방 시스템의 작동을 설명한다.The operation of the individual geothermal heating and cooling system of a multi-unit house according to the present invention configured as described above will be described.

[난방 작동][Heating operation]

도 4에서와 같이, 공동주택(400)의 각 세대를 순환하면서 차가워진 물과 열교환기(200)에서 열교환된 후 배출된 저온의 작동유체는 난방순환펌프(150)에 의해 지열 히트펌프(140)로 유입되어 지중열교환기(110)에서 배출된 고온의 작동유체와 열교환되어 고온화된 후 다시 열교환기(200)로 공급된다.As shown in FIG. 4, the low-temperature working fluid discharged after being heat-exchanged in the heat exchanger 200 with the cold water while circulating each generation of the multi-unit house 400 is the geothermal heat pump 140 by the heating circulation pump 150. ) Is exchanged with the high temperature working fluid discharged from the underground heat exchanger (110), and then heated to a high temperature and then supplied to the heat exchanger (200).

이와 같이 열교환기(200)와 지열 히트펌프(140)를 순환하는 작동유체는, 열교환기(200) -> 제 1 환수라인(170) -> 제 2 삼방밸브(181) -> 제 2 환수라인(171) -> 난방순환펌프(150) -> 제 5 공급라인(164) -> 제 7 공급라인(166) -> 열교환기(200) 순으로 이루어지는 폐회로의 흐름으로 유동하게 된다.Thus, the working fluid circulating the heat exchanger 200 and the geothermal heat pump 140, the heat exchanger 200-> the first return line 170-> the second three-way valve 181-> the second return line 171-> heating circulation pump 150-> fifth supply line 164-> seventh supply line 166-> heat exchanger 200 in the flow of the closed circuit flows.

한편, 열교환기(200)로부터 배출된 저온의 작동유체가 지열 히트펌프(140)의 일측으로 유입될 때, 지열 히트펌프(140)의 반대편 측에는 지중열교환기(110)에서 따뜻한 지열과 열교환된 고온의 작동유체가 냉방순환펌프(130)에 의해 지열 히트펌프(140)로 유입되어 열교환기(200)로부터 배출된 저온의 작동유체를 고온화시킨 후 다시 지중열교환기(110)로 유입된다.On the other hand, when the low-temperature working fluid discharged from the heat exchanger 200 flows into one side of the geothermal heat pump 140, the high temperature heat exchanged with the warm geothermal heat in the geothermal heat exchanger 110 on the opposite side of the geothermal heat pump 140. The working fluid is introduced into the geothermal heat pump 140 by the cooling circulation pump 130 to increase the low temperature working fluid discharged from the heat exchanger 200 and then flows back into the underground heat exchanger 110.

이와 같이 지중열교환기(110)와 지열 히트펌프(140)를 순환하는 작동유체는, 지중열교환기(110) -> 제 1 공급라인(160) -> 제 1 삼방밸브(180) -> 제 2 공급라인(161) -> 제 3 공급라인(162) -> 냉방순환펌프(130) -> 지열 히트펌프(140) -> 제 8 환수라인(177) -> 제 3 삼방밸브(182) -> 제 4 환수라인(173) -> 제 4 삼방밸브(183) -> 제 6 환수라인(175) -> 지열순환펌프(120) -> 지중열교환기(110) 순으로 이루어지는 폐회로의 흐름으로 유동하게 된다.As such, the working fluid circulating in the underground heat exchanger 110 and the geothermal heat pump 140 is ground heat exchanger 110-> first supply line 160-> first three-way valve 180-> second Supply Line (161)-> Third Supply Line (162)-> Cooling Circulation Pump (130)-> Geothermal Heat Pump (140)-> Eight Return Line (177)-> Third Three Way Valve (182)-> The fourth return line (173)-> the fourth three-way valve (183)-> the sixth return line (175)-> geothermal circulation pump 120-> underground heat exchanger 110 in order to flow in the flow of the closed circuit do.

따라서, 상기와 같이 지중열교환기(110)와 지열 히트펌프(140) 사이를 순환하는 작동유체와, 지열 히트펌프(140)와 열교환기(200) 사이를 순환하는 작동유체가 지열 히트펌프(140)에서 열교환되어 데워진 후, 데워진 작동유체가 열교환기(200)에서 공동주택(400)을 순환한 냉수와 다시 열교환되어 냉수를 온수화함으로써 이 온수가 다시 공동주택(400)의 분배장치(300)로 공급된 후 냉난방용 배관(500)을 통해 각 세대로 각각 공급되어 난방을 하게 된다.Therefore, the working fluid circulating between the geothermal heat exchanger 110 and the geothermal heat pump 140 and the working fluid circulating between the geothermal heat pump 140 and the heat exchanger 200 are geothermal heat pump 140 as described above. After the heat is heated in the heat exchanger), the warmed working fluid is heat-exchanged with the cold water circulated in the multi-unit house 400 in the heat exchanger 200 to warm the cold water, thereby distributing the hot water to the distribution unit 300 of the multi-unit house 400. After being supplied to each heating through the heating and heating pipe 500 is supplied to each generation is heated.

[냉방 작동][Cooling operation]

본 발명의 냉난방 시스템은 냉방 시 전술한 바와 같은 난방 작동을 마친 열교환기(200)의 모드를 냉방을 전환한 후 가동한다.The cooling and heating system of the present invention operates after switching the cooling mode of the heat exchanger 200 which has completed the heating operation as described above during cooling.

도 5에서와 같이, 공동주택(400)의 각 세대를 순환하면서 데워진 물과 열교환기(200)에서 열교환된 후 배출된 고온의 작동유체는 냉방순환펌프(130)에 의해 지열 히트펌프(140)로 유입되어 지중열교환기(110)로부터 배출된 저온의 작동유체와 열교환되어 차가워진 후 다시 열교환기(200)로 공급된다.As shown in FIG. 5, the hot working fluid discharged after being heat-exchanged in the heat exchanger 200 with water heated while circulating each generation of the multi-unit house 400 is a geothermal heat pump 140 by a cooling circulation pump 130. Heat exchanged with the low temperature working fluid discharged from the underground heat exchanger (110), cooled, and then supplied to the heat exchanger (200) again.

이와 같이 열교환기(200)와 지열 히트펌프(140)를 순환하는 작동유체는, 열교환기(200) -> 제 1 환수라인(170) -> 제 3 환수라인(172) -> 제 3 삼방밸브(182) -> 제 4 환수라인(173) -> 제 5 환수라인(174) -> 제 3 공급라인(162) -> 냉방순환펌프(130) -> 지열 히트펌프(140) -> 제 8 환수라인(177) -> 제 6 공급라인(165) -> 제 7 공급라인(166) -> 열교환기(200) 순으로 이루어지는 폐회로의 흐름으로 유동하게 된다.Thus, the working fluid circulating the heat exchanger 200 and the geothermal heat pump 140 is a heat exchanger 200-> the first return line 170-> the third return line 172-> the third three-way valve (182)-> fourth return line (173)-> fifth return line (174)-> third supply line (162)-> cooling circulation pump 130-> geothermal heat pump 140-> eighth The return line 177-> sixth supply line 165-> the seventh supply line 166-> heat exchanger 200 in the flow of the closed circuit flows.

한편, 열교환기(200)로부터 배출된 고온의 작동유체가 지열 히트펌프(140)의 일측으로 유입될 때, 지열 히트펌프(140)의 반대편 측에는 지중열교환기(110)에서 차가운 지열과 열교환된 저온의 작동유체가 난방순환펌프(150)에 의해 지열 히트펌프(140)로 유입되어 열교환기(200)로부터 배출된 고온의 작동유체를 저온화시킨 후 다시 지중열교환기(110)로 유입된다.On the other hand, when the high-temperature working fluid discharged from the heat exchanger 200 is introduced to one side of the geothermal heat pump 140, the low temperature heat exchanged with the cold geothermal heat in the geothermal heat exchanger 110 on the opposite side of the geothermal heat pump 140 The working fluid is introduced into the geothermal heat pump 140 by the heating circulation pump 150 to lower the high temperature working fluid discharged from the heat exchanger 200 and then flows back into the underground heat exchanger 110.

이와 같이 지중열교환기(110)와 지열 히트펌프(140)를 순환하는 작동유체는, 지중열교환기(110) -> 제 1 공급라인(160) -> 제 1 삼방밸브(180) -> 제 4 공급라인(163) -> 제 2 삼방밸브(181) -> 제 2 환수라인(171) -> 난방순환펌프(150) -> 지열 히트펌프(140) -> 제 5 공급라인(164) -> 제 7 환수라인(176) -> 제 4 삼방밸브(183) -> 제 6 환수라인(175) -> 지열순환펌프(120) -> 지중열교환기(110) 순으 로 이루어진 폐회로의 흐름으로 유동하게 된다.As such, the working fluid circulating in the ground heat exchanger 110 and the geothermal heat pump 140 is ground heat exchanger 110-> first supply line 160-> first three-way valve 180-> fourth Supply line 163-> second three-way valve 181-> second return line 171-> heating circulation pump 150-> geothermal heat pump 140-> fifth supply line 164-> The seventh return line 176-> the fourth three-way valve (183)-> the sixth return line 175-> geothermal circulation pump 120-> underground heat exchanger 110 in order to flow in the flow of the closed circuit do.

따라서, 상기와 같이 지중열교환기(110)와 지열 히트펌프(140) 사이를 순환하는 작동유체와, 지열 히트펌프(140)와 열교환기(200) 사이를 순환하는 작동유체가 지열 히트펌프(140)에서 열교환되어 차가워진 후, 차가워진 작동유체가 열교환기(200)에서 공동주택(400)을 순환한 온수와 다시 열교환되어 온수를 냉수화함으로써 이 냉수가 공동주택(400)의 분배장치(300)로 공급된 후 냉난방용 배관(500)을 통해 각 세대로 각각 공급되어 냉방을 하게 된다.Therefore, the working fluid circulating between the geothermal heat exchanger 110 and the geothermal heat pump 140 and the working fluid circulating between the geothermal heat pump 140 and the heat exchanger 200 are geothermal heat pump 140 as described above. After the heat is cooled in the heat exchanger), the cold working fluid is heat-exchanged with the hot water circulated in the multi-unit house 400 in the heat exchanger 200 to cool the hot water to distribute the cold water to the distribution unit 300 of the multi-unit house 400. ) And then supplied to each household through the cooling and heating pipe 500 is to be cooled.

한편, 상기와 같이 냉난방용 배관(500)을 통해 각 세대로 온수 또는 냉수의 공급 중에 특정 세대에서 부하가 발생되어도 냉난방용 배관(500) 내에 잔류된 대량의 보유수량이 버퍼 즉 완충역할을 하게 됨으로써 냉난방 시스템은 안정적인 작동을 하게 된다.On the other hand, even if a load is generated in a specific generation during the supply of hot water or cold water to each generation through the air-conditioning pipe 500 as described above, the large amount of water remaining in the cooling-heating pipe 500 serves as a buffer, that is, a buffering role. The air conditioning system is stable.

도 1은 종래의 버퍼탱크가 적용된 공동주택의 냉난방 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a heating and cooling system of a multi-family house to which a conventional buffer tank is applied.

도 2는 본 발명의 일실시에 따른 공동주택용 지열 냉난방 시스템의 계통도이다.2 is a system diagram of a geothermal heating and cooling system for a multi-family house according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공동주택용 지열 냉난방 시스템의 계통도이다.3 is a schematic diagram of a geothermal heating and cooling system for a multi-family house according to another embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 냉난방 시스템의 난방 시 계통도이다.4 is a system diagram during heating of the air conditioning and heating system according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 냉난방 시스템의 냉방 시 계통도이다.5 is a schematic diagram of the cooling and cooling system according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 공동주택 20 : 버퍼탱크10: apartment 20: buffer tank

30,100 : 지열교환기 110 : 지중열교환기30,100: geothermal heat exchanger 110: underground heat exchanger

120 : 지열순환펌프 130 : 냉방순환펌프120: geothermal circulation pump 130: cooling circulation pump

140 : 지열 히트펌프 150 : 난방순환펌프140: geothermal heat pump 150: heating circulation pump

160∼166 : 제 1∼7 공급라인 170∼177 : 제 1∼8 환수라인160-166: 1st-7th supply line 170-177: 1st-8th return line

180∼183 : 제 1∼4 삼방밸브 200 : 열교환기180 to 183: first to fourth three-way valve 200: heat exchanger

300 : 분배장치 400 : 공동주택300: distribution device 400: apartment house

410 : 냉난방용 배관 500 : 냉난방용 배관410: heating and cooling piping 500: heating and cooling piping

Claims (5)

버퍼탱크가 없는 공동주택용 지열 냉난방 시스템으로서, As a geothermal heating and cooling system for apartment houses without a buffer tank, 지하에 설치되어 그 내부를 유동하는 작동유체가 지열과 열교환되는 지중열교환기와, An underground heat exchanger installed underground to exchange heat with geothermal heat; 상기 지중열교환기의 작동유체와 냉난방을 위한 물이 각기 다른 라인으로 공급되어 열교환되는 지열 히트펌프와, A geothermal heat pump in which the working fluid of the underground heat exchanger and the water for cooling and heating are supplied to different lines for heat exchange; 상기 지열 히트펌프와 공동주택을 연결하여 지열 히트펌프에서 열교환된 물이 공동주택을 순환하며, 버퍼탱크가 필요없을 정도의 용량의 길이와 직경을 가진 냉난방용 배관를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 버퍼탱크가 없는 공동주택용 지열 냉난방 시스템.Buffer tank characterized in that it comprises a cooling and heating pipe having a length and diameter of capacity that the heat exchanged in the geothermal heat pump and the heat exchanged in the geothermal heat pump circulating the apartment house by connecting the geothermal heat pump and the apartment house Geothermal heating and cooling system for apartments. 버퍼탱크가 없는 공동주택용 지열 냉난방 시스템으로서, As a geothermal heating and cooling system for apartment houses without a buffer tank, 공동주택을 순환하는 물이 유입되어 그 내부를 유동하는 작동유체와 열교환되는 열교환기와, A heat exchanger that exchanges heat with a working fluid flowing through the circulating apartment house and flowing therein; 지하에 설치되어 그 내부를 유동하는 작동유체가 지열과 열교환되는 지중열교환기와, An underground heat exchanger installed underground to exchange heat with geothermal heat; 상기 지중열교환기의 작동유체와 열교환기의 작동유체가 각기 다른 라인으로 공급되어 열교환되는 지열 히트펌프와, A geothermal heat pump in which the working fluid of the ground heat exchanger and the working fluid of the heat exchanger are supplied to different lines to be heat exchanged; 상기 지열 히트펌프와 공동주택을 연결하여 지열 히트펌프에서 열교환된 물이 공동주택을 순환하며, 버퍼탱크가 필요없을 정도의 용량의 길이와 직경을 가진 냉난방용 배관를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 버퍼탱크가 없는 공동주택용 지열 냉난방 시스템.Buffer tank characterized in that it comprises a cooling and heating pipe having a length and diameter of capacity that the heat exchanged in the geothermal heat pump and the heat exchanged in the geothermal heat pump circulating the apartment house by connecting the geothermal heat pump and the apartment house Geothermal heating and cooling system for apartments. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 지중열교환기와 지열 히트펌프 사이에는 냉방순환펌프가 구성되고, Between the underground heat exchanger and the geothermal heat pump is configured a cooling circulation pump, 상기 지열 히트펌프와 공동주택 사이에는 난방순환펌프가 구성된 것을 특징으로 하는 버퍼탱크가 없는 공동주택용 지열 냉난방 시스템.Geothermal heating and cooling system for a multi-family house without a buffer tank, characterized in that the heating circulation pump is configured between the geothermal heat pump and the apartment. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 지중열교환기와 지열 히트펌프 사이에는 냉방순환펌프가 구성되고, Between the underground heat exchanger and the geothermal heat pump is configured a cooling circulation pump, 상기 지열 히트펌프와 열교환기 사이에는 난방순환펌프가 구성된 것을 특징으로 하는 버퍼탱크가 없는 공동주택용 지열 냉난방 시스템.A geothermal heating and cooling system for a multi-family house without a buffer tank, characterized in that the heating circulation pump is configured between the geothermal heat pump and the heat exchanger. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 작동유체는 물과 에탄올 또는 메탄올 10%가 혼합된 부동액 또는 물로 이루어진 것을 특징으로 하는 버퍼탱크가 없는 공동주택용 지열 냉난방 시스템.The working fluid is a geothermal heating and cooling system for a housing without a buffer tank, characterized in that consisting of water and antifreeze or water mixed with 10% ethanol or methanol.
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