KR20110114225A - Heat-pump system - Google Patents

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KR20110114225A KR1020100033752A KR20100033752A KR20110114225A KR 20110114225 A KR20110114225 A KR 20110114225A KR 1020100033752 A KR1020100033752 A KR 1020100033752A KR 20100033752 A KR20100033752 A KR 20100033752A KR 20110114225 A KR20110114225 A KR 20110114225A
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Abstract

본 발명은 최적화된 장치에 의해 지열 등에 의한 열원을 이용할 수 있도록 구성되어 에너지의 낭비를 줄임과 동시에 열교환 효율 및 에너지 사용효과를 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 대향류에 의한 열교환에 의해 열교환 효율을 극대화시킬 수 있는 히트펌프시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 지열 또는 하천수를 포함한 열원(1)측과의 열교환이 이루어지도록 구비된 제1 열교환기(31)와, 이 제1 열교환기(31)에 냉매라인(40)에 의해 상호 연결됨과 동시에 냉수 또는 온수와의 열교환이 이루어지도록 구비된 제2 열교환기(32)와, 상기 냉매라인(40) 상에 구비되어 냉매의 흐름을 변환시키도록 된 절환밸브(35)와, 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)로부터 토출된 냉매를 보다 냉각시킬 수 있도록 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 사이에 위치되도록 상기 냉매라인(40)에 의해 상호 연결되는 과냉각콘덴서(36)를 포함하는 히트펌프 유니트(30)와; 상기 제1 열교환기(31)에 의해 열교환이 이루어지도록 열교환매체가 순환되도록 연장 형성되는 열원공급라인(20)과; 상기 제2 열교환기(32)에 열교환되도록 연결되어 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 열교환된 냉수 또는 온수를 공급하도록 연장 형성된 냉온수라인(50)을 포함하여 이루어지며; 상기 냉온수라인(50)은 상기 제2 열교환기(32)에 직접적으로 연결되거나 또는 상기 제2 열교환기(32) 측으로 유입되는 냉수 또는 온수를 예열할 수 있도록 상기 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제2 열교환기(32) 측으로 연결되고; 상기 냉온수라인(50) 상에는 상기 제2 열교환기(32)와 과냉각콘덴서(36) 중에서 어느 하나에 선택적으로 냉수 또는 온수를 공급하도록 다수의 제어밸브(53~57)가 구비되며; 상기 제2 열교환기(32)와 과냉각콘덴서(36)는 상기 냉매라인(40) 상의 냉매와 상기 냉온수라인(50) 상의 냉수 또는 온수가 상호 반대방향으로 흐르는 대향류를 형성하여 열교환이 이루어지는 히트펌프시스템이 제공된다.
The present invention is configured to use the heat source by geothermal heat by the optimized device to reduce the waste of energy and to increase the heat exchange efficiency and energy use effect as well as to maximize the heat exchange efficiency by heat exchange by the counter current The present invention relates to a heat pump system.
According to the present invention, the first heat exchanger 31 is provided so that heat exchange with the heat source 1 side including geothermal or river water and the first heat exchanger 31 are connected to each other by the refrigerant line 40. And a second heat exchanger 32 provided to exchange heat with cold water or hot water, a switching valve 35 provided on the coolant line 40 to change the flow of the coolant, and the first heat exchanger. The refrigerant line 40 is positioned between the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32 so as to cool the refrigerant discharged from the heat exchanger 31 or the second heat exchanger 32. A heat pump unit 30 including a subcooling capacitor 36 interconnected by each other; A heat source supply line 20 extending to circulate the heat exchange medium so that heat exchange is performed by the first heat exchanger 31; A cold / hot water line (50) connected to the heat exchanger of the second heat exchanger (32) and extended to supply cold water or hot water heat-exchanged to a place of use (2) or a cold / hot water storage tank (3); The cold / hot water line 50 is directly connected to the second heat exchanger 32 or through the subcooling capacitor 36 so as to preheat cold water or hot water introduced into the second heat exchanger 32. 2 is connected to the heat exchanger 32 side; A plurality of control valves 53 to 57 are provided on the cold / hot water line 50 to selectively supply cold water or hot water to any one of the second heat exchanger 32 and the subcooling capacitor 36; The second heat exchanger 32 and the subcooling capacitor 36 form a counter flow in which the refrigerant on the refrigerant line 40 and the cold or hot water on the cold / hot water line 50 flow in opposite directions to each other to perform heat exchange. A system is provided.

Figure P1020100033752
Figure P1020100033752

Description

히트펌프시스템{Heat-pump system}Heat Pump System

본 발명은 히트펌프시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 최적화된 장치에 의해 지열 또는 하천수 등에 의한 열원을 이용할 수 있도록 구성되어 에너지의 낭비를 줄임과 동시에 열교환 효율 및 에너지 사용효과를 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 대향류에 의한 열교환에 의해 열교환 효율을 극대화시킬 수 있는 히트펌프시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a heat pump system, and more particularly, it is configured to use a heat source by geothermal heat or river water by an optimized device, which can reduce energy waste and increase heat exchange efficiency and energy use effect. It also relates to a heat pump system capable of maximizing heat exchange efficiency by heat exchange by counter flow.

일반적으로 급탕이나 냉난방을 공급할 때에 전기 또는 화석연료를 사용하여 가동되는 보일러 또는 냉난방설비는 폐열 또는 기타 대체자원을 이용하여 열원을 공급받을 수 있도록 구비된 설비에 비해 상대적으로 에너지의 손실이 큰 것이다.In general, boilers or heating and cooling facilities that operate using electricity or fossil fuels when supplying hot water or heating and heating are relatively high in energy loss compared to facilities equipped to receive heat sources using waste heat or other alternative resources.

근래에 와서는 전술된 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 폐온수로부터 폐열을 회수하거나 기타 대체자원(지열이나 하천수 또는 태양열이나 외기 등)을 이용하여 열원을 공급받아 온수 또는 냉난방을 공급하는 히트펌프식 열교환 시스템이 개발되고 있으나, 종래의 히트펌프시스템은 열교환 방법 및 구조상의 문제로 인하여 폐열회수 능력 또는 기타 열원의 회수능력이 떨어질 뿐만 아니라 그에 따라 온수 또는 냉난방을 제대로 공급하지 못하여 전기 또는 화석연료를 대체하거나 소비를 줄이고자 하는 효과를 충분히 나타내지 못하고 있는 실정이다.In recent years, heat pump type heat exchanger which recovers waste heat from waste hot water or supplies hot water or heating by receiving heat source using other alternative resources (such as geothermal or river water, solar heat or outside air) to improve the problems as described above. Although the system is being developed, the conventional heat pump system not only reduces waste heat recovery capacity or other heat source recovery ability due to heat exchange method and structural problems, but also fails to supply hot or air-conditioned heating to replace electric or fossil fuel. There is not enough effect to reduce consumption.

특히, 종래의 히트펌프시스템은 냉매(또는 열교환 매체)와 공급용 냉온수와의 열교환 방법에 있어서, 난방모드일때는 열교환기에서의 냉매와 공급용 냉온수의 흐름이 상호 반대방향으로 흐르면서 열교환이 이루어지는 대향류(Counter-flow)를 형성하도록 된 것이나, 냉방모드일 경우에는 냉매와 공급용 냉온수의 흐름이 동일한 방향으로 흐르면서 열교환이 이루어지는 평행류(Parallel-flow)를 형성하도록 된 것이다. 이는 난방모드일때의 냉매흐름과 냉방모드일때의 냉매의 흐름은 절환밸브 등에 의해 정역방향으로 변환됨에 비해, 공급용 냉온수의 흐름은 난방모드와 냉방모드에서 동일한 방향으로만 흐르도록 구비됨에 따른 것이다.In particular, the conventional heat pump system is a method of heat exchange between a refrigerant (or heat exchange medium) and cold / hot water for supply. In the heating mode, a heat exchange is performed while the coolant and the cold / hot water flow in the heat exchanger flow in opposite directions. In the case of the cooling mode, in the cooling mode, the flow of the refrigerant and the supplying hot and cold water flows in the same direction to form a parallel flow in which heat exchange is performed. This is because the refrigerant flow in the heating mode and the flow of the refrigerant in the cooling mode is converted to the forward and reverse directions by a switching valve, etc., the flow of supplying cold and hot water flows only in the same direction in the heating mode and the cooling mode.

이와 같은 종래의 히트펌프시스템은 통상적으로 대향류에 의한 열교환 효율이 평행류에 의한 열교환 효율에 비해 상대적으로 우수한 것임(평행류인 경우에는 열교환기의 출구에서의 냉매와 냉온수의 온도차가 적으므로 냉매의 열전달 효율이 떨어짐)을 감안한다면, 난방효율에 비해 냉방효율이 떨어지는 문제점이 있는 것이다.
The conventional heat pump system has a relatively excellent heat exchange efficiency due to the counter flow compared to the heat exchange efficiency due to the parallel flow. If the heat transfer efficiency is reduced), there is a problem that the cooling efficiency is lower than the heating efficiency.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 최적화된 장치에 의해 지열 또는 하천수 등에 의한 열원을 이용할 수 있도록 구성되어 에너지의 낭비를 줄임과 동시에 열교환 효율 및 에너지 사용효과를 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 냉난방모드에서나 모든 장치에서의 열교환이 모두 대향류에 의해서 이루어지도록 구비되어 열교환 효율을 극대화시킬 수 있는 히트펌프시스템을 제공하는 것이다.
The present invention is to solve the problems as described above, the present invention is configured to use the heat source by geothermal or river water by the optimized device to reduce the waste of energy while increasing heat exchange efficiency and energy use effect In addition, the heat pump in the heating and cooling mode or all the devices are provided to be made by the opposite flow to provide a heat pump system that can maximize the heat exchange efficiency.

본 발명의 특징에 따르면, 지열 또는 하천수를 포함한 열원(1)측과의 열교환이 이루어지도록 구비된 제1 열교환기(31)와, 이 제1 열교환기(31)에 냉매라인(40)에 의해 상호 연결됨과 동시에 냉수 또는 온수와의 열교환이 이루어지도록 구비된 제2 열교환기(32)와, 상기 냉매라인(40) 상에 구비되어 냉매의 흐름을 변환시키도록 된 절환밸브(35)와, 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)로부터 토출된 냉매를 보다 냉각시킬 수 있도록 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 사이에 위치되도록 상기 냉매라인(40)에 의해 상호 연결되는 과냉각콘덴서(36)를 포함하는 히트펌프 유니트(30)와;According to a feature of the present invention, the first heat exchanger 31 is provided so that heat exchange with the heat source 1 side including geothermal or river water, and the refrigerant line 40 in the first heat exchanger 31 A second heat exchanger 32 which is connected to each other and at the same time performs heat exchange with cold water or hot water, and a switching valve 35 provided on the refrigerant line 40 to convert the flow of the refrigerant; The refrigerant line 40 is located between the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32 to cool the refrigerant discharged from the first heat exchanger 31 or the second heat exchanger 32. A heat pump unit 30 including a subcooling capacitor 36 interconnected by a);

상기 제1 열교환기(31)와 열원(1) 사이에 연결되어 열교환매체가 순환되도록 연장 형성되는 열원공급라인(20)과;A heat source supply line 20 connected between the first heat exchanger 31 and the heat source 1 and extending to circulate the heat exchange medium;

상기 제2 열교환기(32)와 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 사이에 연결되어 냉수 또는 온수가 순환되도록 연장 형성된 냉온수라인(50)을 포함하여 이루어지며;And a cold / hot water line (50) connected between the second heat exchanger (32) and the place of use (2) or the cold / hot water storage tank (3) so as to circulate cold water or hot water;

상기 제2 열교환기(32)에는 냉수 또는 온수가 유출입되는 제1 포트(32a)와 제2 포트(32b)가 형성되고;The second heat exchanger 32 is formed with a first port 32a and a second port 32b through which cold water or hot water flows in and out;

상기 냉온수라인(50)은 상기 제2 열교환기(32)의 제1 포트(32a)에 연결되는 제1 냉온수라인(50a)과, 상기 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제2 열교환기(32)의 제2 포트(32b)에 연결되는 제2 냉온수라인(50b)으로 이루어지며;The cold / hot water line 50 passes through the first cold / hot water line 50a connected to the first port 32a of the second heat exchanger 32 and the subcooling capacitor 36 to the second heat exchanger 32. A second cold / hot water line 50b connected to the second port 32b of the;

상기 냉온수라인(50) 상에는 상기 제2 열교환기(32)와 과냉각콘덴서(36) 중에서 어느 하나에 선택적으로 냉수 또는 온수를 공급하도록 다수의 제어밸브(53~57)가 구비되고;A plurality of control valves 53 to 57 are provided on the cold / hot water line 50 to selectively supply cold water or hot water to any one of the second heat exchanger 32 and the subcooling capacitor 36;

상기 제2 열교환기(32)와 과냉각콘덴서(36)는 상기 냉매라인(40) 상의 냉매의 흐름에 따라 상기 제어밸브(53~57)에 의해 상기 냉온수라인(50) 상의 냉수 또는 온수의 흐름을 상기 제1 냉온수라인(50a) 또는 제2 냉온수라인(50b)으로 흐르도록 제어하여 상기 냉매의 흐름과 냉수 또는 온수의 흐름이 상호 반대방향으로 흐르는 대향류를 형성하여 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템이 제공된다.
The second heat exchanger 32 and the subcooling capacitor 36 may control the flow of cold or hot water on the cold / hot water line 50 by the control valves 53 to 57 according to the flow of the refrigerant on the refrigerant line 40. Heat is characterized in that the heat exchange is performed by forming a counter flow in which the flow of the refrigerant and the flow of cold or hot water flow in opposite directions by controlling the first cold / hot water line 50a or the second cold / hot water line 50b to flow. A pump system is provided.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제1 열교환기(31)에는 냉수 또는 온수가 유출입되는 제1 포트(31a)와 제2 포트(31b)가 형성되고;According to another feature of the invention, the first heat exchanger 31 is formed with a first port 31a and a second port 31b into which cold water or hot water flows in and out;

상기 열원공급라인(20)은 상기 제1 열교환기(31)의 제1 포트(31a)에 연결되는 제1 열원공급라인(20a)과, 상기 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)의 제2 포트(31b)에 연결되는 제2 열원공급라인(20b)으로 이루어지며;The heat source supply line 20 passes through the first heat source supply line 20a connected to the first port 31a of the first heat exchanger 31 and the subcooling capacitor 36 to the first heat exchanger ( And a second heat source supply line 20b connected to the second port 31b of 31;

상기 열원공급라인(20) 상에는 상기 제1 열교환기(31)와 과냉각콘덴서(36) 중에서 어느 하나에 선택적으로 열교환매체를 공급하도록 제어밸브(22~26)가 구비되고;Control valves 22 to 26 are provided on the heat source supply line 20 to selectively supply a heat exchange medium to any one of the first heat exchanger 31 and the subcooling capacitor 36;

상기 제1 열교환기(31)와 과냉각콘덴서(36)는 상기 냉매라인(40) 상의 냉매의 흐름에 따라 상기 제어밸브(22~26)에 의해 상기 열원공급라인(20) 상의 열교환매체의 흐름을 상기 제1 열원공급라인(20a) 또는 제2 열원공급라인(20b)으로 흐르도록 제어하여 상기 냉매의 흐름과 열교환매체의 흐름이 상호 반대방향으로 흐르는 대향류를 형성하여 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템이 제공된다.
The first heat exchanger 31 and the subcooling capacitor 36 control the flow of the heat exchange medium on the heat source supply line 20 by the control valves 22 to 26 according to the flow of the refrigerant on the refrigerant line 40. It is controlled to flow to the first heat source supply line (20a) or the second heat source supply line (20b) to form a counter flow in which the flow of the refrigerant and the flow of the heat exchange medium in the opposite direction to the heat exchange is characterized in that the A heat pump system is provided.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 과냉각콘덴서(36)는 상기 열원(1) 측에 위치되도록 상기 열원공급라인(20)에 의해 상기 제1 열교환기(31)에 연결되는 제1 과냉각콘덴서(36a)와, 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 측에 위치되도록 상기 냉온수라인(50)에 의해 상기 제2 열교환기(32)에 연결되는 제2 과냉각콘덴서(36b)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템이 제공된다.
According to another feature of the present invention, the subcooling capacitor 36 is connected to the first heat exchanger 31 by the heat source supply line 20 so that the subcooling capacitor 36 is located on the heat source 1 side ( 36a) and a second subcooling capacitor 36b connected to the second heat exchanger 32 by the cold / hot water line 50 so as to be located at the side of the use (2) or the cold / hot water storage tank (3). A heat pump system is provided.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)를 포함하는 히프펌프 유니트(30)에서 상기 제1 열교환기(31)에 열교환되는 열원공급라인(20)이 구비되어 지열 및 하천수와 같은 열원(1)을 이용할 수 있어 화석원료를 사용함에 따른 에너지의 낭비를 줄일 수 있으며, 또한 냉온수라인(50) 상에는 상기 제2 열교환기(32)와 과냉각콘덴서(36) 중에서 어느 하나에 선택적으로 냉수 또는 온수를 공급하도록 다수의 제어밸브(53~57)가 구비되어 냉매라인(40) 상의 냉매의 흐름과는 반대방향으로 냉수 또는 온수가 흐르는 대향류를 형성하여 열교환 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, the heat source supply line 20 heat-exchanged to the first heat exchanger 31 in the bottom pump unit 30 including the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32. ) Can be used to heat sources (1), such as geothermal and river water can reduce the waste of energy due to the use of fossil raw materials, and also on the cold and hot water line 50, the second heat exchanger 32 and the subcooling capacitor ( A plurality of control valves 53 to 57 are provided to selectively supply cold water or hot water to any one of 36) to form a counter flow in which cold water or hot water flows in a direction opposite to the flow of the refrigerant on the refrigerant line 40. There is an advantage to maximize the heat exchange efficiency.

또한 상기 제어밸브(53~57)에 의하면, 냉방모드일때와 난방모드일때의 냉매의 흐름이 절환밸브(35)에 의해 변환되더라도 상기 냉온수라인(50) 상의 냉수나 온수는 항상 대향류를 형성하여 열교환이 이루어질 수 있어 냉방모드와 난방모드에서 동시에 열교환 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 이에 의해 종래처럼 냉방모드와 난방모드에서의 효율 불균형을 해소하여 최적화된 냉난방 효과를 발휘할 수 있는 장점이 있다.Further, according to the control valves 53 to 57, even if the flow of the refrigerant in the cooling mode and the heating mode is converted by the switching valve 35, the cold or hot water on the cold / hot water line 50 always forms a counter flow. Since the heat exchange can be made, not only can the heat exchange efficiency be increased at the same time in the cooling mode and the heating mode, and thus, there is an advantage that the optimized cooling and heating effect can be exerted by solving the efficiency imbalance in the cooling mode and the heating mode as in the prior art.

또한 상기 열원공급라인(20) 상에는 상기 제1 열교환기(31)와 과냉각콘덴서(36) 중에서 어느 하나에 선택적으로 열교환매체가 순환되도록 다수의 제어밸브(53~57)가 구비되어 냉매라인(40) 상의 냉매의 흐름과는 반대방향으로 열교환매체가 흐르는 대향류를 형성하여 상기 제1 열교환기(31)에 의해 열교환 효율을 증대시킬 수 있어 전술된 제2 열교환기(32)에 의한 냉난방 효과를 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, a plurality of control valves 53 to 57 are provided on the heat source supply line 20 to selectively circulate the heat exchange medium in any one of the first heat exchanger 31 and the subcooling capacitor 36. The heat exchange medium flows in a direction opposite to the flow of the refrigerant on the c), thereby increasing the heat exchange efficiency by the first heat exchanger 31, thereby improving the cooling and heating effect by the second heat exchanger 32 described above. There is an advantage to maximize.

또한 상기 냉매라인(40) 상에는 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)로부터 토출된 냉매를 보다 냉각시키도록 과냉각콘덴서(36)가 구비되어 상기 열교환기(31,32)의 응축효율을 증대시킬 수 있으며, 또한 상기 과냉각콘덴서(36)는 열원(1) 측에 위치되는 제1 과냉각콘덴서(36a)와, 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 측에 위치되는 제2 과냉각콘덴서(36b)로 구비되고, 이 각각의 과냉각콘덴서(36a,36b)는 열원공급라인(20) 또는 냉온수라인(50)에 의해 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(33)에 연결됨으로써, 상기 열원공급라인(20) 상의 열교환매체가 상기 냉온수라인(50) 상의 냉수나 온수에 혼입될 염려가 없으며, 이에 의해 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 공급되는 냉수나 온수가 열교환매체에 의해 오염될 염려가 없는 것이다.In addition, a subcooling capacitor 36 is provided on the refrigerant line 40 to further cool the refrigerant discharged from the first heat exchanger 31 or the second heat exchanger 32. Condensation efficiency may be increased, and the subcooling capacitor 36 may include a first subcooling capacitor 36a positioned on the heat source 1 side, and a second subcooling capacitor 3a located on the use site 2 or cold / hot water storage tank 3 side. Sub-cooling capacitor (36b), each of the sub-cooling capacitor (36a, 36b) by the heat source supply line 20 or the cold and hot water line 50, the first heat exchanger (31) or the second heat exchanger (33) By being connected to, there is no fear that the heat exchange medium on the heat source supply line 20 is mixed with cold water or hot water on the cold / hot water line 50, whereby the cold water supplied to the user 2 or the cold / hot water storage tank 3 is supplied. (B) Hot water is not contaminated by heat exchange media.

특히 상기 제2 열교환기(32)에 의해 온수나 난방을 공급하는 경우에는 상기 제2 열교환기(32)에 열교환되는 냉온수라인(50)의 공급수가 제2 과냉각콘덴서(36b)를 통과되도록 구비됨으로써, 공급수가 미리 예열된 후에 상기 제2 열교환기(32)로 유입되도록 구비되어 온수의 가열효과를 더욱 증가시킬 수 있는 장점이 있다.In particular, when hot water or heating is supplied by the second heat exchanger 32, the supply water of the cold / hot water line 50 that is heat-exchanged to the second heat exchanger 32 passes through the second supercooling capacitor 36b. , After the pre-heated water is pre-heated to be introduced into the second heat exchanger 32 has the advantage of further increasing the heating effect of the hot water.

또한 상기 제2 열교환기(32)에 의해 냉수나 냉방을 공급하는 경우에는 상기 열원공급라인(20)이 상기 제1 과냉각콘덴서(36a)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)에 열교환되도록 구비되어 상기 제2 열교환기(32)에 의한 냉각능력을 향상시킴과 동시에 성적계수를 더욱 향상시킬 수 있다.
In addition, when cold water or cooling is supplied by the second heat exchanger 32, the heat source supply line 20 is provided to heat exchange with the first heat exchanger 31 via the first subcooling capacitor 36a. In addition to improving the cooling capacity by the second heat exchanger 32, it is possible to further improve the coefficient of performance.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 난방모드의 구성 및 열교환 흐름도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉방모드의 구성 및 열교환 흐름도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 난방모드의 구성 및 열교환 흐름도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 냉방모드의 구성 및 열교환 흐름도
1 is a configuration and heat exchange flow diagram of the heating mode according to an embodiment of the present invention
2 is a configuration and heat exchange flow chart of the cooling mode according to an embodiment of the present invention
3 is a configuration and heat exchange flow diagram of a heating mode according to another embodiment of the present invention
4 is a configuration and heat exchange flow diagram of a cooling mode according to another embodiment of the present invention

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.The objects, features and advantages of the present invention described above will become more apparent from the following detailed description. Hereinafter, described with reference to the accompanying drawings as follows.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 구성과 열교환 흐름을 도시한 것이다. 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예는 하나의 케이스(10) 내에 냉매라인(40)에 의해 상호 연결되는 제1 열교환기(31), 제2 열교환기(32), 압축기(33) 그리고 팽창밸브(34)를 포함하는 히트펌프 유니트(30)가 구비되어 상기 냉매라인(40)을 통하여 순환되는 냉매의 상변화에 의해 열교환이 이루어지도록 구비되어 있다.1 to 4 illustrate a configuration and heat exchange flow in accordance with various embodiments of the invention. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, an embodiment of the present invention includes a first heat exchanger 31 and a second heat exchanger 32 interconnected by a refrigerant line 40 in one case 10. A heat pump unit 30 including a compressor 33 and an expansion valve 34 is provided to perform heat exchange by a phase change of the refrigerant circulated through the refrigerant line 40.

이러한 구성에 있어서, 상기 제1 열교환기(31)는 지열과 같은 열원(1)을 이용하여 열교환 효율을 증대시킬 수 있도록 구비되는데, 이를 위해 상기 제1 열교환기(31)에는 지중에 일부가 매립되도록 상기 케이스(10)의 외부로 연장 형성되는 열원공급라인(20)이 연결되고, 이 열원공급라인(20) 상에는 순환펌프(21)가 구비되어 물 또는 브라인(brine)과 같은 열교환매체가 순환되면서 상기 제1 열교환기(31)에 의해 열교환이 이루어지도록 되어 있다.In this configuration, the first heat exchanger 31 is provided to increase the heat exchange efficiency by using a heat source 1 such as geothermal heat. For this purpose, a portion of the first heat exchanger 31 is embedded in the ground. The heat source supply line 20 is formed to extend to the outside of the case 10 so that the circulation source 21 is provided on the heat source supply line 20 to circulate a heat exchange medium such as water or brine. While the heat exchange is made by the first heat exchanger (31).

또한 상기 제2 열교환기(32)에는 냉수나 온수(이하 "공급수"라 함)가 유출입되는 냉온수라인(50)이 상기 케이스(10)의 외부로 연장 형성되도록 연결되고, 이 냉온수라인(50) 상에는 순환펌프(51)가 구비되어 공급수가 순환되면서 상기 제2 열교환기(32)와의 열교환이 이루어져 상기 냉온수라인(50)에 연결된 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 냉온수 또는 냉난방을 공급할 수 있게 된다.In addition, the second heat exchanger 32 is connected to the cold and hot water line 50 through which cold water or hot water (hereinafter referred to as "supply water") flows in and out of the case 10, and is connected to the cold and hot water line 50. ) Is provided with a circulation pump 51 to circulate the supply water to exchange heat with the second heat exchanger 32 to provide cold or hot water or heating and cooling to the user 2 or the cold / hot water storage tank 3 connected to the cold / hot water line 50. I can supply it.

여기에서, 상기 냉매라인(40) 상에는 냉매의 흐름을 절환할 수 있는 사방밸브와 같은 절환밸브(35)가 구비되고, 이 절환밸브(35)에 의해 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)는 증발기 또는 응축기로 작동되면서 냉온수(또는 냉난방)을 공급하게 되는데, 일례로 겨울철과 같은 온수와 난방이 필요로 할 경우(난방모드일 경우)에는 상기 제1 열교환기(31)는 증발기로 작동되고, 상기 제2 열교환기(32)는 응축기로 작동되며, 여름철과 같이 냉수 또는 냉방이 필요할 경우(냉방모드일 경우)에는 상기 제1 열교환기(31)는 응축기로 작동되고, 상기 제2 열교환기(32)는 증발기로 작동되게 된다.Here, a switching valve 35 such as a four-way valve capable of switching the flow of the refrigerant is provided on the refrigerant line 40, and the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 31 are provided by the switching valve 35. The heat exchanger 32 supplies cold / hot water (or cooling and heating) while operating as an evaporator or a condenser. For example, when hot water and heating are required (eg, in heating mode), the first heat exchanger 31 may be used. Is operated as an evaporator, the second heat exchanger 32 is operated as a condenser, and when cold water or cooling is required (in the cooling mode) such as in summer, the first heat exchanger 31 is operated as a condenser, The second heat exchanger 32 is operated as an evaporator.

이상과 같은 구성에 더하여, 상기 케이스(10) 내부에는 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 사이에 위치된 냉매라인(40) 상에 과냉각콘덴서(36)가 구비되어 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)로부터 토출된 냉매를 보다 냉각시킬 수 있는데, 이 과냉각콘덴서(36)에 의하면 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)를 통과한 냉매가 더욱 냉각되어 응축효율을 증대시킬 수 있게 된다. In addition to the above configuration, the case 10 inside the case 10 is provided with a subcooling capacitor 36 on the refrigerant line 40 located between the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger (32) The refrigerant discharged from the first heat exchanger 31 or the second heat exchanger 32 can be cooled more, and according to the subcooling capacitor 36, the first heat exchanger 31 or the second heat exchanger 32 is used. The refrigerant passing through is further cooled to increase the condensation efficiency.

이때에, 상기 열원공급라인(20) 상에는 상기 제1 열교환기(31)와 과냉각콘덴서(36) 중에서 어느 하나에 선택적으로 열교환매체가 공급되도록 제어밸브(22~26)가 구비되고, 이 제어밸브(22~26)는 상기 제1 열교환기(31) 또는 과냉각콘덴서(36)의 입구측에 위치되는 입구측 제어밸브(22~24)와 출구측에 위치되는 출구측 제어밸브(25,26)로 구비되어 그 개폐에 따라 열교환매체가 상기 제1 열교환기(31)에 직접적으로 공급되거나 또는 상기 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)에 공급되는데, 이와 같은 제어밸브(22~26)의 개폐는 냉방모드 또는 난방모드에 따라 결정될 수 있는 것이며, 상기 제1 열교환기(32)에는 열교환매체가 유출입되는 제1 포트(31a)와 제2 포트(31b)가 형성되어 있다.In this case, control valves 22 to 26 are provided on the heat source supply line 20 so that a heat exchange medium is selectively supplied to any one of the first heat exchanger 31 and the subcooling capacitor 36. 22 to 26 are inlet control valves 22 to 24 located at the inlet side of the first heat exchanger 31 or the subcooling capacitor 36 and outlet control valves 25 and 26 located at the outlet side. The heat exchange medium is directly supplied to the first heat exchanger 31 or through the subcooling capacitor 36 to the first heat exchanger 31 in accordance with the opening and closing thereof. 26 may be determined according to a cooling mode or a heating mode, and the first heat exchanger 32 is provided with a first port 31a and a second port 31b through which the heat exchange medium flows in and out.

또한 상기 열원공급라인(20)은 상기 제1 열교환기(31)에 직접적으로 열교환매체가 흐르도록 상기 제1 열교환기(31)의 제1 포트(31a)에 연결되는 제1 열원공급라인(20a)과 상기 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 제1 열교환기(31)에 열교환매체가 흐르도록 상기 제1 열교환기(31)의 제2 포트(31b)에 연결되는 제1 열원공급라인(20b)으로 이루어지게 된다. In addition, the heat source supply line 20 is a first heat source supply line 20a connected to the first port 31a of the first heat exchanger 31 so that a heat exchange medium flows directly to the first heat exchanger 31. And a first heat source supply line 20b connected to the second port 31b of the first heat exchanger 31 so that a heat exchange medium flows through the subcooling capacitor 36 and the first heat exchanger 31. Will be done.

또한 상기 냉온수라인(50) 상에는 상기 제2 열교환기(32)와 과냉각콘덴서(36) 중에서 어느 하나에 선택적으로 공급수를 공급하도록 제어밸브(53~57)가 구비되고, 이 제어밸브(53~57)는 상기 제2 열교환기(32) 또는 과냉각콘덴서(36)의 입구 측에 위치되는 입구측 제어밸브(53~55)와 출구측에 위치되는 출구측 제어밸브(56,57)로 구비되어 그 개폐에 따라 상기 제2 열교환기(32)에 공급수가 직접적으로 공급되거나 또는 상기 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제2 열교환기(32) 측으로 공급되는데, 이와 같은 제어밸브(53~57)의 개폐는 냉방모드 또는 난방모드에 따라 결정될 수 있는 것이며, 상기 제2 열교환기(32)에는 공급수가 유출입되는 제1 포트(32a)와 제2 포트(32b)가 형성되어 있다.In addition, control valves 53 to 57 are provided on the cold / hot water line 50 to selectively supply the supply water to any one of the second heat exchanger 32 and the subcooling capacitor 36. 57 is provided with inlet control valves 53 to 55 located at the inlet side of the second heat exchanger 32 or the subcooling capacitor 36 and outlet control valves 56 and 57 located at the outlet side. According to the opening and closing, the supply water is directly supplied to the second heat exchanger 32 or is supplied to the second heat exchanger 32 through the subcooling capacitor 36. Opening and closing may be determined according to a cooling mode or a heating mode, and the second heat exchanger 32 is provided with a first port 32a and a second port 32b through which feed water flows in and out.

또한 상기 냉온수라인(50)은 상기 제2 열교환기(32)에 직접적으로 공급수가 흐르도록 상기 제2 열교환기(32)의 제1 포트(32a)에 연결되는 제1 냉온수라인(50a)과 상기 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 제2 열교환기(32)에 열교환매체가 흐르도록 상기 제2 포트(32b)에 연결되는 제2 냉온수라인(50b)으로 이루어지게 된다. In addition, the cold and hot water line 50 and the first cold and hot water line 50a connected to the first port 32a of the second heat exchanger 32 so that the supply water flows directly to the second heat exchanger 32 and the A second cold / hot water line 50b connected to the second port 32b to allow the heat exchange medium to flow through the subcooling capacitor 36 to the second heat exchanger 32.

이상과 같은 구성에 의해 난방모드 또는 냉방모드일때의 작동상태를 설명하면 다음과 같다. 도 1에 도시된 바와 같이, 난방모드일 경우에는 공급수가 상기 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 열교환기(32) 측으로 공급되도록 상기 제2 냉온수라인(50b)을 통하여 공급되는데, 이를 위해 상기 입구측 제어밸브(53,55)와 출구측 제어밸브(56)를 개방함과 동시에 다른 입구측 제어밸브(54)와 출구측 제어밸브(57)는 차단하게 되며, 이에 의해 공급수는 상기 과냉각콘덴서(36)를 통하면서 미리 예열된 상태로 상기 제2 열교환기(32)에 의해 열교환이 이루어져 공급수의 가열효과를 증대시키게 된다.When the operation state in the heating mode or the cooling mode by the configuration as described above is as follows. As shown in FIG. 1, in the heating mode, supply water is supplied through the second cold / hot water line 50b to be supplied to the heat exchanger 32 through the subcooling capacitor 36. While opening the control valves 53 and 55 and the outlet control valve 56, the other inlet control valve 54 and the outlet control valve 57 are blocked, thereby supplying water to the supercooling capacitor ( The heat exchange is performed by the second heat exchanger 32 in a preheated state through the preheating 36 to increase the heating effect of the feed water.

또한 이러한 난방모드일때의 상기 열원공급라인(20)을 순환하는 열교환매체는 상기 과냉각콘덴서(36)를 거치지 않고 직접적으로 상기 제1 열교환기(31)에 유입되도록 상기 제1 열원공급라인(20a)을 통하여 공급되는데, 이를 위해 상기 입구측 제어밸브(23)와 출구측 제어밸브(25)를 개방함과 동시에 다른 입구측 제어밸브(22,24)와 출구측 제어밸브(26)를 차단하게 된다.In addition, the heat exchange medium circulating in the heat source supply line 20 in the heating mode is introduced into the first heat exchanger 31 directly without passing through the subcooling capacitor 36. It is supplied through, for this purpose to open the inlet control valve 23 and the outlet control valve 25 and at the same time block the other inlet control valves 22 and 24 and the outlet control valve 26. .

또한 상기 냉매라인(40) 상의 냉매는 상기 압축기(33)로부터 상기 제2 열교환기(32)(응축기로 작동됨)와 과냉각콘덴서(36)를 거치게 되는데, 이때에 상기 제2 열교환기(32)와 과냉각콘덴서(36)에서의 냉매와 공급수의 흐름은 상호 반대방향에서 유출입되면서 열교환이 이루어지는 대향류를 형성하게 된다. 또한 상기 냉매라인(40) 상의 냉매는 상기 과냉각콘덴서(36)에서 상기 팽창밸브(34)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)(증발기로 작동됨)에 통과하게 되는데, 이때에 상기 제1 열교환기(31)에서의 냉매의 흐름과 상기 열원공급라인(20) 상의 열교환매체의 흐름은 상호 반대방향으로 흐르면서 열교환이 이루어지는 대향류를 형성하게 된다.In addition, the refrigerant on the refrigerant line 40 passes through the second heat exchanger 32 (operated as a condenser) and the subcooling capacitor 36 from the compressor 33, at which time the second heat exchanger 32 The flow of the coolant and the feed water in the and supercooling capacitor 36 flows in opposite directions to form a counter flow in which heat exchange occurs. In addition, the refrigerant on the refrigerant line 40 passes through the expansion valve 34 in the subcooling capacitor 36 and passes through the first heat exchanger 31 (operated by an evaporator). The flow of the refrigerant in the air 31 and the flow of the heat exchange medium on the heat source supply line 20 flow in opposite directions to form a counter flow through which heat exchange occurs.

또한 도 2에 도시된 바와 같이, 냉방모드일 경우에는 상기 냉온수라인(50) 상의 공급수가 상기 과냉각콘덴서(36)를 거치지 않도록 상기 제1 냉온수라인(50a)을 통하여 공급되는데, 이를 위해 상기 입구측 제어밸브(54)와 출구측 제어밸브(57)를 개방함과 동시에 다른 입구측 제어밸브(53,55)와 출구측 제어밸브(56)를 차단하게 된다. 이때의 상기 열원공급라인(20)을 순환하는 열교환매체는 상기 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)에 유입되도록 상기 제2 열원공급라인(20b)을 통하여 공급되는데, 이를 위해 상기 입구측 제어밸브(22,24)와 출구측 제어밸브(26)를 개방함과 동시에 다른 입구측 제어밸브(23)과 출구측 제어밸브(25)를 차단하게 된다. 이와 같이 열교환매체가 상기 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)를 순환함으로 인해 상기 제1 열교환기(31)의 응축효율을 증대시켜 상기 제2 열교환기(32)에 의한 냉각효과를 극대화시킬 수 있게 된다.In addition, as shown in FIG. 2, in the cooling mode, the supply water on the cold / hot water line 50 is supplied through the first cold / hot water line 50a so as not to pass through the subcooling capacitor 36. The control valve 54 and the outlet control valve 57 are opened, and the other inlet control valves 53 and 55 and the outlet control valve 56 are blocked. At this time, the heat exchange medium circulating through the heat source supply line 20 is supplied through the second heat source supply line 20b to flow into the first heat exchanger 31 through the subcooling capacitor 36. The inlet side control valves 22 and 24 and the outlet side control valve 26 are opened and at the same time, the other inlet side control valve 23 and the outlet side control valve 25 are blocked. As the heat exchange medium circulates through the subcooling capacitor 36 and the first heat exchanger 31, the condensation efficiency of the first heat exchanger 31 is increased, thereby cooling by the second heat exchanger 32. The effect can be maximized.

또한 상기 냉매라인(40) 상의 냉매는 상기 압축기(33)로부터 상기 제1 열교환기(31)(응축기로 작동됨)와 과냉각콘덴서(36)를 거치게 되는데, 이때에 상기 제1 열교환기(31)와 과냉각콘덴서(36)에서의 냉매와 열교환매체의 흐름은 상호 반대방향에서 유출입되면서 열교환이 이루어지는 대향류를 형성하게 된다. 또한 상기 냉매라인(40) 상의 냉매는 상기 과냉각콘덴서(36)에서 상기 팽창밸브(34)를 거쳐 상기 제2 열교환기(32)(증발기로 작동됨)에 통과하게 되는데, 이때에 상기 제2 열교환기(32)에서의 냉매의 흐름과 상기 냉온수라인(50) 상의 공급수의 흐름은 상호 반대방향으로 흐르면서 열교환이 이루어지는 대향류를 형성하게 된다.In addition, the refrigerant on the refrigerant line 40 passes through the first heat exchanger 31 (operated as a condenser) and a subcooling capacitor 36 from the compressor 33, at which time the first heat exchanger 31 The flow of the refrigerant and the heat exchange medium in the supercooling capacitor 36 flows in and out in opposite directions to form a counter flow in which heat exchange occurs. In addition, the refrigerant on the refrigerant line 40 passes through the expansion valve 34 in the subcooling capacitor 36 and passes through the second heat exchanger 32 (operated by an evaporator). The flow of the refrigerant in the air 32 and the flow of the feed water on the hot and cold water line 50 is formed in a counter flow flow in the opposite direction to the heat exchange.

이와 같이 본 발명에서는 상기 과냉각콘덴서(36)가 구비됨에 따라, 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)를 통과한 냉매가 더욱 냉각되어 응축효율을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 냉온수라인(50)의 공급수가 예열되어 가열효과를 증대시킬 수 있으며, 또한 상기 과냉각콘덴서(36)가 구비됨으로 인해 상기 압축기(33) 측의 부하도 줄일 수 있어 상대적으로 작은 용량의 압축기(33)를 사용할 수 있게 된다.As described above, in the present invention, as the subcooling capacitor 36 is provided, the refrigerant passing through the first heat exchanger 31 or the second heat exchanger 32 may be further cooled to increase the condensation efficiency. The supply water of the cold and hot water line 50 may be preheated to increase the heating effect, and the load of the compressor 33 may also be reduced due to the subcooling capacitor 36. Will be available.

또한 상기 열원(1)을 통과한 열교환매체가 상기 과냉각콘덴서(36)를 거치면서 예열되어 상기 제1 열교환기(31)에 의해 열교환이 이루어지는 경우에는, 상기 제1 열교환기(31)의 응축효율이 증가함과 동시에 이에 의해 상기 제2 열교환기(32)에 의한 냉각능력이 증가하여 장치의 전체적인 성적계수의 향상을 도모할 수 있으며, 이는 통상적으로 냉방모드일 때에 공급하는 냉수의 온도를 대략 7~8℃ 정도로 가정한다면, 전술된 바와 같은 구성에서는 이를 1~2℃ 정도 더 낮춰 대략 5~6℃ 정도로 공급할 수 있으며, 이에 의해 동일한 용량의 냉방을 공급할 때의 압축기 또는 펌프의 용량 및 배관 등의 크기를 줄일 수 있어 설비비를 대략 30~40% 정도 절감할 수 있게 된다. In addition, when the heat exchange medium passing through the heat source 1 is preheated while passing through the subcooling capacitor 36 to perform heat exchange by the first heat exchanger 31, the condensation efficiency of the first heat exchanger 31 is increased. At the same time as this increases, the cooling capacity of the second heat exchanger 32 may be increased to improve the overall coefficient of performance of the apparatus, which is about 7 to reduce the temperature of the cold water supplied in the cooling mode. If it is assumed that the ~ ~ 8 ℃, in the configuration as described above it can be supplied to about 5 ~ 6 ℃ lowered by about 1 ~ 2 ℃ further, whereby the capacity and piping of the compressor or pump when supplying the cooling of the same capacity Its size can be reduced, reducing equipment costs by approximately 30-40%.

또한 본 발명은 냉방모드 또는 난방모드에 따라 상기 절환밸브(35)에 의해 냉매의 흐름을 절환하도록 구비되고, 또한 상기 열원공급라인(20) 상에 구비되는 제어밸브(22~26)와 상기 냉온수라인(50) 상에 구비되는 제어밸브(53~57)에 의해 열교환매체와 공급수의 흐름을 제어하여 상기 열교환기(31,32)에 직접적으로 공급하거나 또는 상기 과냉각콘덴서(36)를 거치도록 함으로써, 상기 열교환기(31,32)와 과냉각콘덴서(36)에 유출입되는 냉매와 공급수(또는 열교환매체)의 흐름이 상호 반대방향으로 흐르면서 열교환이 이루어지는 대향류를 형성하도록 구비될 수 있으므로, 통상적으로 종래의 히트펌프시스템에서는 난방모드(또는 냉방모드)에서만 대향류를 형성할 수 있음에 비해, 본 발명에서 난방모드 및 냉방모드에서 동시에 대향류의 형성이 가능하여 전술된 바와 같은 열교환 효율을 더욱 증대시킬 수 있는 효과를 가지게 된다. In addition, the present invention is provided to switch the flow of the refrigerant by the switching valve 35 according to the cooling mode or heating mode, and also the control valves 22 to 26 and the cold and hot water provided on the heat source supply line (20). Control valves 53 to 57 provided on the line 50 to control the flow of the heat exchange medium and the feed water to directly supply the heat exchangers 31 and 32 or to pass through the supercooling capacitor 36. Thus, since the flows of the refrigerant flowing into and out of the heat exchangers 31 and 32 and the subcooling capacitor 36 and the supply water (or heat exchange medium) flow in opposite directions to each other, the counter flow is formed to form a counter flow. In the conventional heat pump system, the counter flow can be formed only in the heating mode (or the cooling mode), whereas in the present invention, the counter flow can be simultaneously formed in the heating mode and the cooling mode, as described above. It will have the effect of further increasing the heat exchange efficiency such as.

또한 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서는 상기 과냉각콘덴서(36)가 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 측에 연결되도록 각각 구비될 수 있는데, 이 과냉각콘덴서(36)는 상기 열원(1) 측에 위치되는 제1 과냉각콘덴서(36a)와 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 측에 위치되는 제2 과냉각콘덴서(36b)로 구비되고, 상기 제1 과냉각콘덴서(36a)는 상기 열원공급라인(20)에 의해 상기 제1 열교환기(31)에 연결되어 열교환매체가 순화되도록 구비되고, 상기 제2 과냉각콘덴서(36b)는 상기 냉온수라인(50)에 의해 상기 제2 열교환기(32)에 연결되어 공급수가 순환되도록 구비된다.3 and 4, in another embodiment, the subcooling capacitor 36 may be provided to be connected to the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32, respectively. The subcooling capacitor 36 is provided with a first subcooling capacitor 36a positioned on the heat source 1 side and a second subcooling capacitor 36b positioned on the use site 2 or the cold / hot water storage tank 3 side. The first subcooling capacitor 36a is connected to the first heat exchanger 31 by the heat source supply line 20 so as to purify the heat exchange medium, and the second subcooling capacitor 36b is the cold / hot water line ( 50 is connected to the second heat exchanger 32 so that the supply water is circulated.

이상과 같은 구성에 의해 난방모드 또는 냉방모드일때의 작동상태를 설명하면 다음과 같다. 도 3에 도시된 바와 같이, 난방모드일 경우에는 공급수가 상기 과냉각콘덴서(36b)를 거쳐 상기 열교환기(32) 측으로 공급되도록 상기 제2 냉온수라인(50b)을 통하여 공급되는데, 이를 위해 상기 제어밸브(53,55)를 개방함과 동시에 다른 제어밸브(54,56)를 차단하게 되며, 이에 의해 공급수는 상기 과냉각콘덴서(36b)를 통하면서 미리 예열된 상태로 상기 제2 열교환기(32)에 의해 열교환이 이루어져 공급수의 가열효과를 증대시키게 된다.When the operation state in the heating mode or the cooling mode by the configuration as described above is as follows. As shown in FIG. 3, in the heating mode, the supply water is supplied through the second cold / hot water line 50b to be supplied to the heat exchanger 32 via the subcooling capacitor 36b. The second heat exchanger 32 is opened in the pre-heated state while supplying the water through the subcooling capacitor 36b while opening the 53 and 55 and simultaneously blocking the other control valves 54 and 56. By heat exchange is performed to increase the heating effect of the feed water.

또한 이러한 난방모드일때의 상기 열원공급라인(20)을 순환하는 열교환매체는 상기 과냉각콘덴서(36a)를 거치지 않고 직접적으로 상기 제1 열교환기(31)에 유입되도록 상기 제1 열원공급라인(20a)을 통하여 공급되는데, 이를 위해 상기 제어밸브(22,24)를 개방함과 동시에 다른 제어밸브(23,25)를 차단하게 되는데, 이와 같은 난방모드에서는 상기 과냉각콘덴서(36a) 측으로 열교환매체가 순화되지 않음으로 인해 상기 과냉각콘덴서(36a)의 작동은 일시적으로 정지시켜도 무방한 것이다.In addition, the heat exchange medium circulating in the heat source supply line 20 in the heating mode is introduced into the first heat exchanger 31 directly without passing through the subcooling capacitor 36a. In order to achieve this, the control valves 22 and 24 are opened and other control valves 23 and 25 are blocked at the same time. In such a heating mode, the heat exchange medium is not purified to the supercooling capacitor 36a. As a result, the operation of the subcooling capacitor 36a may be temporarily stopped.

또한 상기 냉매라인(40) 상의 냉매는 상기 압축기(33)로부터 상기 제2 열교환기(32)(응축기로 작동됨)와 과냉각콘덴서(36a,36b)를 거치게 되는데, 이때에 상기 제2 열교환기(32)와 제2 과냉각콘덴서(36b)에서의 냉매와 공급수의 흐름은 상호 반대방향에서 유출입되면서 열교환이 이루어지는 대향류를 형성하게 된다. 또한 상기 냉매라인(40) 상의 냉매는 상기 제2 과냉각콘덴서(36b)에서 상기 팽창밸브(34)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)(증발기로 작동됨)에 통과하게 되는데, 이때에 상기 제1 열교환기(31)에서의 냉매의 흐름과 상기 열원공급라인(20) 상의 열교환매체의 흐름은 상호 반대방향으로 흐르면서 열교환이 이루어지는 대향류를 형성하게 된다.In addition, the refrigerant on the refrigerant line 40 passes through the second heat exchanger 32 (operated as a condenser) and the subcooling capacitors 36a and 36b from the compressor 33, wherein the second heat exchanger ( 32) and the flow of the coolant and the feed water in the second subcooling capacitor 36b form an opposite flow through which heat exchange occurs while flowing in and out of opposite directions. In addition, the refrigerant on the refrigerant line 40 passes through the expansion valve 34 in the second subcooling capacitor 36b and passes through the first heat exchanger 31 (operated by an evaporator). 1 The flow of the refrigerant in the heat exchanger 31 and the flow of the heat exchange medium on the heat source supply line 20 flow in opposite directions to form a counter flow through which heat exchange occurs.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 냉방모드일 경우에는 상기 냉온수라인(50) 상의 공급수가 상기 제2 과냉각콘덴서(36b)를 거치지 않도록 상기 제1 냉온수라인(50a)을 통하여 공급되는데, 이를 위해 상기 제어밸브(54,56)를 개방함과 동시에 다른 제어밸브(53,55)를 차단하게 되며, 이때의 상기 열원공급라인(20)을 순환하는 열교환매체는 상기 과냉각콘덴서(36a)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)에 유입되도록 상기 제2 열원공급라인(20b)을 통하여 공급되는데, 이를 위해 상기 제어밸브(23,25)를 개방함과 동시에 다른 제어밸브(22,24)를 차단하게 된다. 이와 같이 열교환매체가 상기 과냉각콘덴서(36a)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)를 순환함으로 인해 상기 제1 열교환기(31)의 응축효율을 증대시켜 상기 제2 열교환기(32)에 의한 냉각효과를 극대화시킬 수 있게 되는데, 이와 같은 냉방모드에서는 상기 과냉각콘덴서(36b)에 공급수가 통과되지 않음으로 인해 상기 과냉각콘덴서(36b)의 작동은 일시적으로 정지해도 무방한 것이다. In addition, as shown in FIG. 4, in the cooling mode, the supply water on the cold / hot water line 50 is supplied through the first cold / hot water line 50a so as not to pass through the second subcooling capacitor 36b. The control valves 54 and 56 are opened, and the other control valves 53 and 55 are blocked, and the heat exchange medium circulating in the heat source supply line 20 passes through the subcooling capacitor 36a. It is supplied through the second heat source supply line 20b so as to flow into the first heat exchanger 31, and for this purpose, the control valves 23 and 25 are opened and the other control valves 22 and 24 are blocked. . As the heat exchange medium circulates through the subcooling capacitor 36a and the first heat exchanger 31, the condensation efficiency of the first heat exchanger 31 is increased to cool the second heat exchanger 32. In this cooling mode, the operation of the subcooling capacitor 36b may be temporarily stopped because the supply water does not pass through the subcooling capacitor 36b.

또한 상기 냉매라인(40) 상의 냉매는 상기 압축기(33)로부터 상기 제1 열교환기(31)(응축기로 작동됨)와 과냉각콘덴서(36a,36b)를 거치게 되는데, 이때에 상기 제1 열교환기(31)와 제1 과냉각콘덴서(36a)에서의 냉매와 열교환매체의 흐름은 상호 반대방향에서 유출입되면서 열교환이 이루어지는 대향류를 형성하게 된다. 또한 상기 냉매라인(40) 상의 냉매는 상기 과냉각콘덴서(36a,36b)에서 상기 팽창밸브(34)를 거쳐 상기 제1 열교환기(32)(증발기로 작동됨)에 통과하게 되는데, 이때에 상기 제2 열교환기(32)에서의 냉매의 흐름과 상기 냉온수라인(50) 상의 공급수의 흐름은 상호 반대방향으로 흐르면서 열교환이 이루어지는 대향류를 형성하게 된다.In addition, the refrigerant on the refrigerant line 40 passes through the first heat exchanger 31 (operated as a condenser) and the subcooling capacitors 36a and 36b from the compressor 33, wherein the first heat exchanger ( 31) and the flow of the refrigerant and the heat exchange medium in the first subcooling capacitor 36a flow in and out in opposite directions to form a counter flow through which heat exchange occurs. In addition, the refrigerant on the refrigerant line 40 passes through the expansion valve 34 in the subcooling capacitors 36a and 36b and passes through the first heat exchanger 32 (operated by an evaporator). 2 The flow of the refrigerant in the heat exchanger 32 and the flow of the feed water on the cold / hot water line 50 flow in opposite directions to form a counter flow in which heat exchange occurs.

이와 같이, 상기 과냉각콘덴서(36a,36b)가 열원(1)과 부하측(사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3))에 각각 구비됨에 따라, 상기 과냉각콘덴서(36a,36b)를 통과하는 열교환매체와 공급수가 상호 혼입될 염려가 없으며, 이에 의해 열교환매체에 의해 오염되지 않은 깨끗한 공급수를 부하측에 공급할 수 있게 된다. As such, as the subcooling capacitors 36a and 36b are provided at the heat source 1 and the load side (the use place 2 or the cold / hot water storage tank 3), the heat exchange medium passing through the subcooling capacitors 36a and 36b, respectively. There is no fear that the and supply water may be mixed with each other, whereby clean supply water that is not contaminated by the heat exchange medium can be supplied to the load side.

이상과 같은 실시예에서는 상기 제1 열교환기(31)가 지열로부터 열을 회수하도록 된 공급시스템을 설명하였으나, 상기 열원(1)은 지열이외에도 폐온수로부터 폐열을 회수하거나 외부공기에 의해서도 열원(1)을 공급받을 수 있음은 당연한 것이며, 본 발명은 전기 또는 화석연료가 아닌 지열이나 하천수 또는 폐온수나 외부공기 등과 같은 자연열원 또는 폐기열원으로부터 열을 회수하여 에너지의 낭비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 에너지 절감효과를 대폭적으로 개선할 수 있으며, 또한 온수뿐만 아니라 필요에 따라서는 냉난방을 선택적으로 공급하면서도 컴팩트한 구성에 의해 사용처(2)에 따라 구성을 추가하지 않은 상태에서 용이하게 변경 설치가 가능하며, 이에 의해 온수 및 냉난방 공급능력을 적재적소에 공급할 수 있는 최적화된 시스템을 제공할 수 있게 된다.In the above embodiment, the first heat exchanger 31 has been described a supply system for recovering heat from the geothermal heat, the heat source (1) in addition to the geothermal heat source to recover the waste heat from the waste hot water or by the external air (1) Of course, the present invention can reduce the waste of energy by recovering heat from natural or waste heat sources such as geothermal or river water or waste water or external air, rather than electricity or fossil fuel. The saving effect can be greatly improved, and it is possible to easily change installation without adding the configuration according to the use place (2) by supplying not only hot water but also heating and cooling selectively as needed, and compact configuration. This will provide an optimized system that can supply hot water and heating and cooling supply capacity to the right place. It becomes possible.

또한 설명되지는 않았지만, 상기 냉매라인(40) 상에는 냉방모드 또는 난방모드에 따라 작동되는 1~2개의 팽창밸브(34)와 그에 따라 냉매의 흐름을 제어하는 체크밸브(43)가 구비될 수 있으며, 이 팽창밸브(34)와 체크밸브(43)의 구성 및 그에 따라 냉방모드 또는 난방모드에서의 냉매의 흐름을 제어하는 것은 통상적인 것이다.
In addition, although not described, the refrigerant line 40 may be provided with one or two expansion valves 34 and a check valve 43 for controlling the flow of the refrigerant according to the cooling mode or the heating mode. It is common practice to control the configuration of the expansion valve 34 and the check valve 43 and thus the flow of the refrigerant in the cooling mode or the heating mode.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 구성 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described configuration and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those who have knowledge.

Claims (3)

지열 또는 하천수를 포함한 열원(1)측과의 열교환이 이루어지도록 구비된 제1 열교환기(31)와, 이 제1 열교환기(31)에 냉매라인(40)에 의해 상호 연결됨과 동시에 냉수 또는 온수와의 열교환이 이루어지도록 구비된 제2 열교환기(32)와, 상기 냉매라인(40) 상에 구비되어 냉매의 흐름을 변환시키도록 된 절환밸브(35)와, 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)로부터 토출된 냉매를 보다 냉각시킬 수 있도록 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 사이에 위치되도록 상기 냉매라인(40)에 의해 상호 연결되는 과냉각콘덴서(36)를 포함하는 히트펌프 유니트(30)와;
상기 제1 열교환기(31)와 열원(1) 사이에 연결되어 열교환매체가 순환되도록 연장 형성되는 열원공급라인(20)과;
상기 제2 열교환기(32)와 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 사이에 연결되어 냉수 또는 온수가 순환되도록 연장 형성된 냉온수라인(50)을 포함하여 이루어지며;
상기 제2 열교환기(32)에는 냉수 또는 온수가 유출입되는 제1 포트(32a)와 제2 포트(32b)가 형성되고;
상기 냉온수라인(50)은 상기 제2 열교환기(32)의 제1 포트(32a)에 연결되는 제1 냉온수라인(50a)과, 상기 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제2 열교환기(32)의 제2 포트(32b)에 연결되는 제2 냉온수라인(50b)으로 이루어지며;
상기 냉온수라인(50) 상에는 상기 제2 열교환기(32)와 과냉각콘덴서(36) 중에서 어느 하나에 선택적으로 냉수 또는 온수를 공급하도록 다수의 제어밸브(53~57)가 구비되고;
상기 제2 열교환기(32)와 과냉각콘덴서(36)는 상기 냉매라인(40) 상의 냉매의 흐름에 따라 상기 제어밸브(53~57)에 의해 상기 냉온수라인(50) 상의 냉수 또는 온수의 흐름을 상기 제1 냉온수라인(50a) 또는 제2 냉온수라인(50b)으로 흐르도록 제어하여 상기 냉매의 흐름과 냉수 또는 온수의 흐름이 상호 반대방향으로 흐르는 대향류를 형성하여 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템.
The first heat exchanger 31 provided to perform heat exchange with the heat source 1 side including geothermal or river water, and the first heat exchanger 31 connected to the first heat exchanger 31 by the refrigerant line 40, and at the same time cold water or hot water A second heat exchanger 32 provided to perform heat exchange with the switch, a switching valve 35 provided on the refrigerant line 40 to change the flow of the refrigerant, and the first heat exchanger 31. Or a subcooling interconnected by the refrigerant line 40 to be located between the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32 so as to cool the refrigerant discharged from the second heat exchanger 32 more. A heat pump unit 30 including a condenser 36;
A heat source supply line 20 connected between the first heat exchanger 31 and the heat source 1 and extending to circulate the heat exchange medium;
And a cold / hot water line (50) connected between the second heat exchanger (32) and the place of use (2) or the cold / hot water storage tank (3) so as to circulate cold water or hot water;
The second heat exchanger 32 is formed with a first port 32a and a second port 32b through which cold water or hot water flows in and out;
The cold / hot water line 50 passes through the first cold / hot water line 50a connected to the first port 32a of the second heat exchanger 32 and the subcooling capacitor 36 to the second heat exchanger 32. A second cold / hot water line 50b connected to the second port 32b of the;
A plurality of control valves 53 to 57 are provided on the cold / hot water line 50 to selectively supply cold water or hot water to any one of the second heat exchanger 32 and the subcooling capacitor 36;
The second heat exchanger 32 and the subcooling capacitor 36 may control the flow of cold or hot water on the cold / hot water line 50 by the control valves 53 to 57 according to the flow of the refrigerant on the refrigerant line 40. Heat is characterized in that the heat exchange is performed by forming a counter flow in which the flow of the refrigerant and the flow of cold or hot water flow in opposite directions by controlling the first cold / hot water line 50a or the second cold / hot water line 50b to flow. Pump system.
제1항에 있어서, 상기 제1 열교환기(31)에는 냉수 또는 온수가 유출입되는 제1 포트(31a)와 제2 포트(31b)가 형성되고;
상기 열원공급라인(20)은 상기 제1 열교환기(31)의 제1 포트(31a)에 연결되는 제1 열원공급라인(20a)과, 상기 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)의 제2 포트(31b)에 연결되는 제2 열원공급라인(20b)으로 이루어지며;
상기 열원공급라인(20) 상에는 상기 제1 열교환기(31)와 과냉각콘덴서(36) 중에서 어느 하나에 선택적으로 열교환매체를 공급하도록 제어밸브(22~26)가 구비되고;
상기 제1 열교환기(31)와 과냉각콘덴서(36)는 상기 냉매라인(40) 상의 냉매의 흐름에 따라 상기 제어밸브(22~26)에 의해 상기 열원공급라인(20) 상의 열교환매체의 흐름을 상기 제1 열원공급라인(20a) 또는 제2 열원공급라인(20b)으로 흐르도록 제어하여 상기 냉매의 흐름과 열교환매체의 흐름이 상호 반대방향으로 흐르는 대향류를 형성하여 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템.
The method of claim 1, wherein the first heat exchanger (31) is provided with a first port (31a) and the second port (31b) for the flow of cold water or hot water;
The heat source supply line 20 passes through the first heat source supply line 20a connected to the first port 31a of the first heat exchanger 31 and the subcooling capacitor 36 to the first heat exchanger ( And a second heat source supply line 20b connected to the second port 31b of 31;
Control valves 22 to 26 are provided on the heat source supply line 20 to selectively supply a heat exchange medium to any one of the first heat exchanger 31 and the subcooling capacitor 36;
The first heat exchanger 31 and the subcooling capacitor 36 control the flow of the heat exchange medium on the heat source supply line 20 by the control valves 22 to 26 according to the flow of the refrigerant on the refrigerant line 40. It is controlled to flow to the first heat source supply line (20a) or the second heat source supply line (20b) to form a counter flow in which the flow of the refrigerant and the flow of the heat exchange medium in the opposite direction to the heat exchange is characterized in that the Heat pump system.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 과냉각콘덴서(36)는 상기 열원(1) 측에 위치되도록 상기 열원공급라인(20)에 의해 상기 제1 열교환기(31)에 연결되는 제1 과냉각콘덴서(36a)와, 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 측에 위치되도록 상기 냉온수라인(50)에 의해 상기 제2 열교환기(32)에 연결되는 제2 과냉각콘덴서(36b)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템.The first subcooling capacitor of claim 1 or 2, wherein the subcooling capacitor 36 is connected to the first heat exchanger 31 by the heat source supply line 20 so that the subcooling capacitor 36 is positioned on the heat source 1 side. And a second subcooling capacitor 36b connected to the second heat exchanger 32 by the cold / hot water line 50 so as to be located at the side of the use 2 or the cold / hot water storage tank 3. Heat pump system characterized in that.
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