KR20120041374A - 천부지열을 이용하여 발전이 가능한 지열냉난방시스템 - Google Patents

천부지열을 이용하여 발전이 가능한 지열냉난방시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천부지열을 이용하여 발전이 가능한 지열냉난방시스템에 관한 것으로서, 압축기, 증발기, 응축기, 팽창밸브를 구비한 냉,난방 시스템에 있어서, 압축기로부터 유출되는 고온, 고압 기체가 통과하는 고온접촉냉매공급관과, 상기 고온접촉냉매공급관의 측면에서 고온을 전달받는 고온접촉부와, 지중의 지중열교환기에서 열교환되도록 순환궤도를 이루는 저온 공급수단에 의하여 저온을 공급받는 지중열교환기냉각수접촉공급관과, 상기 지중열교환기냉각수접촉공급관의 측면에서 저온을 전달받는 저온접촉부와, 상기 고온접촉부와 저온접촉부 사이에 개재되는 P형 및 N형 반도체를 더 포함하여, 상기 고온접촉부와 저온접촉부 사이의 온도 차이에 의해서 상기 반도체에서 전기를 발생시킨다.

Description

천부지열을 이용하여 발전이 가능한 지열냉난방시스템{GEOTHERMAL HEATING AND COOLING SYSTEM USINGF LOW GEOTHERMAL HEAT}
본 발명은 천부지열을 이용하여 발전이 가능한 지열냉난방시스템에 관한 것이며, 보다 상세히는 기존의 냉난방 시스템의 효율을 그대로 유지하면서 냉난방 시스템을 이용하여 발전이 가능한 에너지 발생 시스템에 관한 것이다.
천부지열이용 에너지기술은 건축물의 냉난방에 적용되며, 전 세계적으로도 기상 및 입지조건등에 크게 제약을 받지 않는다는 큰 장점을 갖고 있다. 또한 재생에너지중 가장 에너지효율이 뛰어나 재생에너지 중 가장 성장 속도가 빠른 분야로 평가받고 있다. 이같은 특성을 갖는 지열은 타 재생에너지 중 유일하게 지반에서 가동에 필요한 에너지원을 추출한다는 점에서 지반 및 자원공학기술이 접목될 기술 분야이다. 지열에너지가 에너지효율이 높으면서 시스템의 운영에 제한사항이 없는 재생에너지으로서, 기상 및 입지조건에 영향을 받지 않지만 천부지열을 활용한 지열냉,난방시스템은 직접 전기가 생산되지 않는 문제점을 갖고 있다.
또한 설치장소가 협소하여 수직형 지중열교환기를 시공시에는 지열냉,난방시스템 설치 시공비의 50%를 차지하여 많은 장점에도 불구하고 초기투자비의 과다로 보급에 한계를 보이는 실정이다. 일반적으로 지금까지 천부지열을 이용해 지열을 이용한 냉,난방의 원리 및 그 구성시스템은 도 1 및 도 2와 같다. 지열을 이용한 냉,난방장치는 지중의 평균 15℃의 연중 일정한 열원을 이용한다.
도 1에서 보는바와 같이 냉방시에는 응축기에서 고온의 증기냉매는 상대적으로 온도가 낮은 지중열교환기 내부를 지속적으로 흐르는 부동액과 열교환을 한다. 이 과정에서 부동액의 온도는 상승하며 증기냉매는 기상(vapor phase)에서 액상(liquid phase)으로 상태변화(응축)을 하게 된다. 응축기를 나온 고온의 액상냉매는 팽창밸브를 지나면서 저온.저압 분무액의 상태가 된다. 저온.저압 분무액 상태의 액상냉매는 증발기로 들어가 실내공기와 열교환을 한다. 이 열교환 과정에서 액상냉매는 증발기로 유입되는 실내공기를 차갑게 만들면서 증기로 상변화(증발)를 하게 된다. 증발기를 나온 저온.저압 가스는 4방밸브를 지나 압축기로 들어가 압축과정을 겪으면서 다시 고온.고압의 증기냉매가 된다. 저온.저압의 기체상태의 냉매는 압축기에 의해 고온(100℃), 고압의 기체상태로 나와 응축기로 들어간다. 응축기에서 고온.고압의 증기냉매는 상대적으로 온도가 크게 낮은 지중열교환기 내부를 순환하는 유체와 열교환을 한다. 이 과정에서 열교환전 15~20℃의 순환수는 열교환 후 20~25℃로 상승시키면서 증기냉매는 중온.고압의 액체상태로 상태변화(응축)하게 된다.
도 2는 지열 시스템의 난방 사이클을 개략적으로 도시한 것이다. 압축기를 나온 고온.고압의 증기냉매는 4방밸브를 거쳐 응축기로 들어간다. 응축기에서 고온의 증기냉매는 상대적으로 온도가 낮은 실내순환공기(물 대 공기 방식) 또는 건물 순환수(물 대 물 방식)와 열을 교환한다. 이 과정에서 냉매 상태는 기체에서 액상으로 변하며, 실내 순환 공기온도는 상승한다. 응축기를 나온 액상냉매는 팽창밸브를 지나면서 온도와 압력이 감소하여 저온의 분무상태로 증발기로 들어간다. 증발기로 유입된 액상 냉매는 지중열교환기의 순환수로부터 상대적으로 높은 열을 받아 다시 증발하여 저온,저압의 기체상태의 냉매로 변환되어, 4방밸브를 지나 압축기로 들어간다. 이때 지중열교환기 순환수의 증발기 입구온도는 대략 10℃이며, 냉매를 증발시키는 과정에서 지중열교환기 순환수의 온도는 약 5~6℃정도 감소한다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 건물의 냉방 및 난방을 위해 압축기에서 형성된 고온과 팽창밸브를 통과 후 형성된 저온 및 지중열교환기로부터 획득한 저온을 이용하여 열발전소자를 내장한 열발전기를 이용하여 냉방 및 난방효율의 저감없이 전기를 생산토록하여, 건물에 필요한 전기를 직접 사용할 수 있고, 열발전소자의 제작 비용이 비교적 저렴하여 본 발명의 전기발생장치의 설치 비용이 저렴하게 되고, 냉방시 별도로 고안된 지중열방출시스템을 이용하여 기존의 지중열교환기의 시공심도를 크게 줄이도록하며, 난방시에는 발전 후 열발전기의 고온공급관으로부터 전달받은 고열을 저온공급관에 공급하며, 저온공급관과 일체된 저온냉매흐름관에 고열을 전달하여 냉매의 상태변환을 촉진함으로써 난방시 지중열교환기의 기능을 일부 대체토록 하여 지중열교환기의 시공심도를 줄이는 하는데 있다.
본 발명에 따른 천부지열을 이용하여 발전이 가능한 지열냉난방시스템의 일예로서, 압축기, 증발기, 응축기, 팽창밸브를 구비한 냉,난방 시스템에 있어서, 압축기로부터 유출되는 고온, 고압 기체가 통과하는 고온접촉냉매공급관과, 상기 고온접촉냉매공급관의 측면에서 고온을 전달받는 고온접촉부와, 지중의 지중열교환기에서 열교환되도록 순환궤도를 이루는 저온 공급수단에 의하여 저온을 공급받는 지중열교환기냉각수접촉공급관과, 상기 지중열교환기냉각수접촉공급관의 측면에서 저온을 전달받는 저온접촉부와, 상기 고온접촉부와 저온접촉부 사이에 개재되는 P형 및 N형 반도체를 더 포함하여, 상기 고온접촉부와 저온접촉부 사이의 온도 차이에 의해서 상기 반도체에서 전기를 발생시킨다.
냉방시에, 고온접촉냉매공급관을 통과한 냉매는 냉매 냉각장치에 의해서 1차적으로 냉각되어 응축기 고온공급부로 유입되며, 상기 지중열교환기로부터 저온을 공급받아 열발전기에서 발전을 이룬 후 응축기 저온공급부를 통과하면서 상기 응축기 고온공급부의 냉매를 2차적으로 냉각시켜서, 팽창밸브로 유입하도록 한다.
난방시에, 냉각수 공급관의 측면에 부착된 저온, 저압 냉매 공급관이 더 포함되어, 팽창밸브를 거쳐서 응축기 고온공급부를 지난 합류관을 통과한 냉매가 통과하도록 하여 저온,저압냉매접촉공급관에 유입키켜 열발전소자의 저온접촉부의 온도를 극대화시켜, 고온접촉냉매공급관을 더욱 냉각시킨다.
난방시에, 압축기로부터 인출된 고온의 총냉매의 일정량을 유량조절밸브를 통하여 분기하여 고온분기관을 통하여 열발전기의 고온접촉냉매공급관으로 유입되며, 이때 열발전기내 장착된 열발전소자의 고온접촉부에 고온을 공급한 후 고온리턴관을 거쳐서 액면계로 유입되어 냉매의 기체 또는 액체상태임을 확인 후 방향전환밸브를 통하여 여전히 기체상태일 경우에는 분기관으로 유입되어 압축기에서 최초 형성된 고온의 냉매와 혼합되어 증발기로 유입되고, 액면계에서 확인된 냉매의 상태가 액체로 이미 변환되면 분기관으로 유입된다.
본 발명에 따른 천부지열을 이용하여 발전이 가능한 지열냉난방시스템에서 천부지열을 단지 건물의 냉방 및 난방에 필요한 열만을 제공하는데 그치지 않고, 그 저열을 압축기의 고열과 대응시켜 그 온도 차이로써 열발전소자를 활용하여 발전을 이루는 시스템을 이루어내고, 상기 고열과 저열의 온도차가 70℃이고 4×4cm크기의 발전소자 1개당 3~5watt의 전기를 생산하므로써 히트펌프 1대당 최대 1000watt 전력생산이 가능한 효과가 있다.
여기에서 설명한 것은 본 발명에 따른 천부지열을 이용하여 발전이 가능한 지열냉난방시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 본 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 종래의 천부지열을 이용한 냉방시스템의 구성도
도 2는 종래의 천부지열을 이용한 난방시스템의 구성도
도 3은 종래의 열발전소자의 구성도
도 4는 본 발명에 따른 열발전기의 구성도
도 5는 본 발명에 따른 열발전기의 배치에 관한 배치도
도 6은 본 발명에 따른 열발전기의 공급관의 단면도
도 7은 본 발명에 따른 고온접촉냉매공급관 및 저온공급관에 부착된 열발전소자의 배치도
도 8은 본 발명에 따른 고온접촉냉매공급관 및 저온공급관의 고온 및 저온 냉매, 또는 지중열교환기로부터 공급받는 저온의 냉각수 입출구부의 형상 단면도
도 9는 도 5(가)의 평면도
도 10은 본 발명에 따른 천부지열을 이용하여 발전이 가능한 지열냉방시스템의 구성도
도 11은 본 발명에 따른 천부지열을 이용하여 발전이 가능한 지열난방시스템의 구성도
도 12는 본 발명에 따른 천부지열을 이용하여 발전이 가능한 지열냉난방시스템의 구성도
본 발명에 따라서, 건물의 냉난방과 동시에 전기를 생산하는 발전시스템의 주요 핵심 부품은 열발전소자(65)로서 열발전소자(65)의 전기를 생산하는 원리는 다음과 같다. 도 3에서 보는바와 같이 고온 접촉부(10)에 고온을 가하고, 저온 접촉부(20)에는 저온을 가해 최대한 높은 온도차이(ΔT)발생하면 P형 반도체(40)에는 양의 전자가, N형 반도체(50)에서는 음의 전자가 고온부에서 저온부로 이동하여 전기가 발생된다. 이때 생산되는 전기에너지는 아래와 같다.
V = α(TH -TC ) , W = N α2 (TH -TC) / 4R
여기서
α = Seebeck계수 , R = 전기저항치, N = 한쌍의 P,N형 반도체수량
TH = 고온접촉부온도 TC = 저온접촉부 온도 V = 전압 W = 전력
열발전소자와 결합한 열발전기는 도 4와 같이 구성하며, 이를 열발전기(900)라 한다. 다수의 도 3의 열발전소자(65)들은 고온접촉냉매공급관(800)과 지중열교환기냉각수접촉공급관(810), 저온,저압냉매접촉공급관(807)이 도 4와 같이 구성되어 열발전기(900)를 이룬다. 고온접촉냉매공급관(800)은 열발전소자(65)의 고온접촉부(10)와 접촉되며, 난방시 저온,저압 냉매접촉공급관(807)은 지중열교환기냉각수접촉공급관(810)과 일체되어 열발전소자(65)의 저온접촉부(20)에 부착토록한다.
접촉 면적을 극대화시켜 열전달을 높이기 위해 기존 원형의 관에서 직사각형 모양의 관으로 제작토록 한다. 또한 고온접촉냉매공급관(800)과 저온.저압 냉매접촉공급관(807)은 각각 고온접촉부(10)와 저온접촉부(20)와 마주보는 부분에 구리 재질부(806, 808)를 형성하여 열전도율이 높은 구리재질을 사용토록 한다. 또한 제한된 공간에 많은 열발전소자(65)를 접촉시키기 위해 도 5와 같이 1단 또는 2단 방법으로 다수의 열발전소자를 제한된 공간에 집약토록 한다.
도 6은 고온 및 저온 공급관의 단면도로서 단면의 형상은 직사각형이며, 고온접촉냉매공급관(800)의 냉매흐름단면적의 크기는 압축기의 토출유량에 따라 결정되며, 지중열교환기냉각수접촉공급관(810)의 단면적의 크기는 지중열교환기의 냉각수 총유량에 따라 결정된다. 또한 저온,저압 냉매접촉공급관(807)의 냉매 흐름 단면적은 난방시 팽창밸브를 통과한 냉매의 총 유량의 크기에 따라 결정된다.
도 7은 고온접촉냉매공급관(800) 및 저온공급관(807,810)에 부착된 열발전소자(65)의 배치방법으로 통상 열발전소자의 크기는 4~5cm의 정사각형으로 제작되고 있어 원활한 전선배치 및 고온접촉냉매공급관(800) 및 저온공급관(807, 810)의 입출구 온도편차를 극소화시키기 위해 가급적 열발전기(900)의 공급관(800, 807, 810)의 입구 및 출구부의 길이를 줄이도록 한다. 따라서 도 7에서 보는바와 같이 열발전소자(65)는 공급관(800, 807, 810)에 2열로 부착토록 하며, 열발전소자(65)를 고온 및 저온공급관(800, 807, 810)에 부착시에는 원활한 열전도향상을 위하여 방열컴파운드로 부착토록 한다.
도 8은 고온 및 저온공급관의 고온 및 저온 냉매 또는 지중열교환기로부터 공급받는 저온의 냉각수 입출구부의 형상으로써, 압축기,팽창밸브 및 냉각수 토출관등의 배관의 형상은 원형으로 형성하고, 직사각형의 고온 및 저온공급관의 단면 형상변화에 따른 관내부에 와류현상 및 압력손실을 극소화시키기 위하여 입,출구부의 연결부의 형상은 타원형으로 제작토록 한다.
도 9는 도 5(가)의 평면도로서 실제 제작시의 여러 가지 열발전기 제작방법 중 일예를 도시한 것이다.
구체적으로 냉난방과 동시에 발전을 이루는 방법은 도 10 및 도 11과 같다.
도 10은 냉방시의 발전시스템으로서, 냉방시 저온.저압의 기체 냉매는 압축기(1000)을 통해서 100℃이상의 고온.고압의 기체 냉매로 변환되어 공급관(1010)을 통해서 열발전기(900)의 고온접촉냉매공급관(800)에 유입되어 열발전소자(65)의 고온접촉면(10)에 고온을 전달토록 한다. 고온을 전달한 후 고온의 냉매를 냉매공급관(1100)을 통하여 외기 또는 수냉식의 냉매냉각장치(1120)를 통하여 냉매를 1차 냉각시키며, 냉매배출관(1110)을 통하여 응축기 고온공급부(1020)로 유입시킨다.
냉방시 냉방 및 발전을 위해서 열발전기(900)에 저온을 공급하기위해서는 지중열교환기(1080)로부터 채집된 지중의 15℃의 저온을 지중열교환기 내부를 흐르는 순환유체를 통하여 흡수하여 냉각수공급관(1090)을 통하여 열발전기(900)의 지중열교환기냉각수접촉공급관(810)으로 유입시켜 열발전소자(65)의 저온접촉부(20)에 저온을 지속적으로 공급토록 한다. 열발전기(900) 내에 장착된 열발전소자(65)의 고온접촉부(10)는 지속적으로 고온을 공급받으므로, 저온접촉부(20)와의 온도차에 의해서 전기가 발생되어 전압, 전류 측정기(1130)를 거쳐 축전지(1140)에 전기가 축전된다.
지중열교환기냉각수접촉공급관(810)을 통과한 냉각수는 응축기저온공급부(1021)로 유입되어 응축기고온공급부(1020)에 낮은 열을 전달한 후 냉각을 위해 지중열교환기(1080)내부로 유입되어 지반으로부터 공급받은 저온을 이용하여 냉각을 이루는 순환을 하게 된다.
응축기고온공급부(1020)로부터 유출된 냉매는 중온,고압의 액체상태의 냉매로 되어 중온,고압 액체공급관(1030)을 통하여 팽창밸브(1040)로 유입된 후 감압을 통하여 저온,저압의 분무상태의 냉매로 변환후 저온,저압 분무액공급관(1050)을 통하여 증발기(1060)로 유입되며, 증발기에서는 실내의 더운 열과 팽창밸브(1040)에서 형성된 저온의 냉매를 열교환시킨 후 실내에는 저온을 공급하며, 냉매는 실내의 더운 열을 흡수하여 저온,저압의 기체상태의 냉매로 변환된 후 압축기(1000)로 재차 유입되어 지속적으로 냉방 및 발전을 이루게 된다.
냉방과 동시에 발전을 이루는 방법은 아래의 냉매의 순환절차에 따라 이루어진다. 즉 압축기(1000)에서 고온,고압의 기체상태의 냉매를 경로 ①→②를 거쳐 열발전기(65)의 고온접촉부(10)로 유입되어 고온을 공급하며, 경로 ③→④→⑤→⑥→⑦→⑧→⑨를 통하여 1차 냉각을 이루며, 응축기(1020)로 유입되어 지중열교환기(1080)로부터 공급받은 저온과 열교환 후 고온의 냉매를 2차 냉각을 이루고, 경로 ⑩→⑪을 거쳐 팽창밸브(1040)로 유입된 후 저온의 냉매로 만든 후 경로 ⑫→⑬을 거처 증발기(1060)로 유입되며, 실내의 더운 열과 저온의 냉매와 열교환 후 실내에 저온을 공급한 후 냉매는 기체상태로 환원되어 경로 ⑭→⑮를 거쳐서 최초의 냉매공급장치인 압축기(1000)로 유입된다.
열발전기(65)의 저온공급의 경로는 지중열교환기(1080)로부터 지속적으로 공급받는 저온(15℃)을 경로 16→17→18를 거쳐서 지중열교환기냉각수접촉공급관(810)으로 공급하여 저온을 공급하며, 경로 19를 통하여 응축기의 저온공급부(1021)로 유입시켜 냉매를 2차냉각을 유도하도록 응축기의 고온공급부(1020)와 열교환하여 온도가 상승된 냉각수는 경로 20을 통하여 냉각을 위해 지중으로 유입되며, 지중으로 유입된 순환냉각수는 지중으로부터 공급받는 저온의 지열과 열교환 후 재차 냉각되어 지속적으로 열발전기에 저온을 공급토록 한다.
다음으로, 난방과 동시에 발전의 과정은 도 11과 같다. 압축기(1000)에서 형성된 고온,고압의 기체냉매는 공급관(1010)을 통해 증발기(1060) 방향으로 인출된다. 압축기(1000)로부터 인출된 고온의 총냉매의 일정량을 유량조절밸브(1620)를 통하여 분기하여 고온분기관(1630)을 통하여 열발전기의 고온접촉냉매공급관(800)으로 유입되며, 이때 열발전기(900)내 장착된 열발전소자(65)의 고온접촉부(10)에 고온을 공급한 후 고온리턴관(1640)을 거쳐서 액면계(1520)로 유입되어 냉매의 기체 또는 액체상태임을 확인 후 방향전환밸브(1600)를 통하여 여전히 기체상태일 경우에는 분기관(1650)으로 유입되어 압축기(1000)에서 최초 형성된 고온의 냉매와 혼합되어 증발기(1060)로 유입되어 실내의 저온과 열교환 후 실내에는 고온을 공급하며, 냉매는 중온으로 상태 변환되어 중온,고압의 액체상태로 변환된 후 중온,고압 액체공급관(1030)을 통하여 팽창밸브(1040)로 유입된다. 또한 액면계(1520)에서 확인된 냉매의 상태가 액체로 이미 변환되면 분기관(1660)으로 유입되어 중온,고압 액체공급관(1030)으로 직접 유입된다. 팽창밸브(1040)를 통과한 냉매는 저온,저압(-10℃)의 분무상태의 냉매로 변환되어 저온의 냉매보다 상대적으로 높은 온도를 갖는 지열(15℃)을 통하여 응축기(1020,1021)에서 지열과 저온의 냉매를 열교환시켜 냉매의 상태변환을 유도케한다.
따라서 팽창밸브(1040)를 통과한 냉매는 저온,저압 분무액공급관(1050)을 통하여 응축기고온공급부(1020)로 유량제어밸브(1650)를 통하여 일부를 유입시켜 지열로부터 공급받은 높은 열과 열교환시키며, 일부 저온의 분무상태의 냉매를 응축기(1020)로 직접 유입시키지않고 저온분무액공급관(1670)으로 유입시켜 합류관(1680)에서 합류후 저온냉매공급관(1690)을 통하여 열발전기(900) 내 장착된 저온,저압 냉매접촉공급관(807)로 유입되어 열발전소자(65)의 저온접촉부(20)에 낮은 온도를 공급토록 한다. 열발전기(900)로 유입된 분무상태의 냉매는 열발전기(900)의 고온접촉냉매공급관(800)으로부터 공급받은 높은 열과 열교환 후 중저온,저압의 기체상태로 상태 변환후 저온,저압 기체공급관(1010)을 통과 후 압축기(1000)로 유입된다.
즉, 난방시에는 압축기(1000)로부터 인출된 고온,고압의 기체냉매는 유량제어밸브(1620)를 통해서 일부 냉매를 유입시켜 고온,고압의 기체상태의 냉매를 16→17→18의 흐름 경로를 통해 열발전기(900)의 고온, 고압 기체공급관(800)에 고온을 공급하여 열발전소자(65)의 고온접촉부(10)에 고온을 전달하고, 경로 19→33→34를 거쳐 팽창밸브(1040)를 통한 저온,저압의 분무상태의 냉매는 경로 35→36→37를 거쳐 응축기(1020)를 경유하여 경로 38→39를 거쳐서 저온,저압냉매접촉공급관(807)으로 유입되고, 경로 40→41를 거쳐 압축기(1000)로 유입된다.
열발전기(65)의 저온공급의 경로는 지중열교환기(1080)로부터 지속적으로 공급받는 저온(15℃)을 경로 25→26→27를 거쳐서 지중열교환기냉각수접촉공급관(810)으로 공급하여 저온을 공급하며, 경로 28를 통하여 응축기저온공급부(1021)로 유입시켜 냉매를 냉각시키며, 응축기의 고온공급부(1020)와 열교환후 온도가 상승된 냉각수는 경로 29를 통하여 냉각을 위해 지중으로 유입되며, 지중으로 유입된 순환냉각수는 지중으로부터 공급받은 저온의 지열과 열교환 후 재차 냉각되어 지속적으로 열발전기에 저온을 공급토록 한다. 따라서 이와같은 일련의 과정을 반복수행함으로써 난방과 더불어 열발전기(900)에서 발전이 이루어지게 되어 전압, 전류 측정기(1130)를 거쳐 축전지(1140)에 전기가 축전된다.
10 : 고온 접촉부 20 : 저온 접촉부 40 : P형 반도체
50 : N형 반도체 65 : 열발전소자 800 : 고온접촉냉매공급관 806, 808 : 구리 재질부 807 : 저온,저압냉매접촉공급관
810 : 지중열교환기냉각수접촉공급관 900 : 열발전기
1000 : 압축기 1010 : 공급관 1020 : 응축기 고온공급부
1021 : 응축기 저온공급부 1030 : 중온,고압 액체공급관
1040 : 팽창밸브 1050 : 저온,저압 분무액공급관
1060 : 증발기 1080 : 지중열교환기 1090 : 냉각수공급관
1100 : 냉매공급관 1110 : 냉매배출관 1120 : 냉매냉각장치 1130 : 전압, 전류 측정기 1140 : 축전지 1520 : 액면계
1600 : 방향전환밸브 1620 : 유량조절밸브 1630 : 고온분기관 1640 : 고온리턴관 1650 : 유량제어밸브 1651 : 분기관
1660 : 분기관 1670 : 저온분무액공급관 1680 : 합류관
1690 : 저온냉매공급관

Claims (4)

  1. 압축기, 증발기, 응축기, 팽창밸브를 구비한 냉,난방 시스템에 있어서,
    압축기로부터 유출되는 고온, 고압 기체가 통과하는 고온접촉냉매공급관과,
    상기 고온접촉냉매공급관의 측면에서 고온을 전달받는 고온접촉부와,
    지중의 지중열교환기에서 열교환되도록 순환궤도를 이루는 저온 공급수단에 의하여 저온을 공급받는 지중열교환기냉각수접촉공급관과,
    상기 지중열교환기냉각수접촉공급관의 측면에서 저온을 전달받는 저온접촉부와,
    상기 고온접촉부와 저온접촉부 사이에 개재되는 P형 및 N형 반도체를 더 포함하여,
    상기 고온접촉부와 저온접촉부 사이의 온도 차이에 의해서 상기 반도체에서 전기를 발생시키는 것을 특징으로 하는 천부지열을 이용하여 발전이 가능한 지열냉난방시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    냉방시에, 상기 고온접촉냉매공급관을 통과한 냉매는 냉매 냉각장치(1120)에 의해서 1차적으로 냉각되어 응축기 고온공급부로 유입되며, 상기 지중열교환기로부터 저온을 공급받아 열발전기에서 발전을 이룬 후 응축기 저온공급부를 통과하면서 상기 응축기 고온공급부의 냉매를 2차적으로 냉각시켜서, 팽창밸브로 유입하도록 하는 것을 특징으로 하는 천부지열을 이용하여 발전이 가능한 지열냉난방시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    난방시에, 상기 냉각수 공급관의 측면에 부착된 저온, 저압 냉매 공급관이 더 포함되어, 팽창밸브를 거쳐서 응축기 고온공급부를 지난 합류관을 통과한 냉매가 통과하도록 하여 저온,저압냉매접촉공급관에 유입키켜 열발전소자의 저온접촉부의 온도를 극대화시켜, 고온접촉냉매공급관을 더욱 냉각시키는 것을 특징으로 하는 천부지열을 이용하여 발전이 가능한 지열냉난방시스템.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    난방시에, 압축기(1000)로부터 인출된 고온의 총냉매의 일정량을 유량조절밸브(1620)를 통하여 분기하여 고온분기관(1630)을 통하여 열발전기의 고온접촉냉매공급관(800)으로 유입되며, 이때 열발전기(900)내 장착된 열발전소자(65)의 고온접촉부(10)에 고온을 공급한 후 고온리턴관(1640)을 거쳐서 액면계(1520)로 유입되어 냉매의 기체 또는 액체상태임을 확인 후 방향전환밸브(1600)를 통하여 여전히 기체상태일 경우에는 분기관(1651)으로 유입되어 압축기(1000)에서 최초 형성된 고온의 냉매와 혼합되어 증발기(1060)로 유입되고, 액면계(1520)에서 확인된 냉매의 상태가 액체로 이미 변환되면 분기관(1660)으로 유입되는 것을 특징으로 하는 천부지열을 이용하여 발전이 가능한 지열냉난방시스템.
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