KR20120080063A - Geothermal cooling and heating apparatus - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A geothermal air conditioner is provided to heat a part of a space required for cooling/heating while cooling the space and to cool while heating the space. CONSTITUTION: A geothermal air conditioner(100) comprises a heat pump(110), a geothermal heat exchange unit(155), a discharge pipe(160) for fluids circulating in the heat pump, an inlet pipe(161) for fluids circulating in the heat pump, a branch inlet pipe(162), and a branch outlet pipe(163). the fluids flow into the heat pump form the geothermal heat exchange unit through the inlet pipe. A part of the fluids discharged from the heat pump circulates through the branch inlet pipe. The branch outlet pipe is connected to the inlet pipe for the fluids circulating in the heat pump. Circulating fluids heat exchanged at the place required for cooling/heating joins with the fluids circulating through the inlet pipe.

Description

지열 냉난방 장치{Geothermal cooling and heating apparatus}Geothermal cooling and heating apparatus

본 발명은 지열 냉난방 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a geothermal heating and cooling device.

지열 냉난방 장치는 지열을 이용하여 수요처에 대해 냉방 또는 난방, 즉 냉난방을 수행할 수 있는 장치이다. 이러한 지열 냉난방 장치는 히트 펌프, 축열조 등의 구성을 포함할 수 있다.Geothermal heating and cooling device is a device that can perform the cooling or heating, that is, air-conditioning to the demand destination using the geothermal heat. Such geothermal heating and cooling device may include a configuration such as a heat pump, a heat storage tank.

그러나, 종래의 지열 냉난방 장치에서는, 일반적으로 지열 냉난방 장치가 수요처 전체에 대해 냉방 또는 난방 중 어느 하나를 수행할 수 있을 뿐이고, 수요처에 냉방과 난방을 동시에 공급할 수 없었다.However, in the conventional geothermal air-conditioning apparatus, generally, the geothermal air-conditioning apparatus can only perform either cooling or heating for the entire demand destination, and cannot simultaneously supply cooling and heating to the demand destination.

종래의 지열 냉난방 장치 중 수요처의 주요 부분에 대해 냉방을 공급하는 운전 중에 수요처의 일부에 대해 난방을 제한적으로 공급할 수 있도록 하는 장치가 존재하기는 하나, 이러한 장치의 경우, 히트 펌프와 지열 교환부를 순환하는 순환 유체의 배관 상에 삼방 밸브를 설치하고, 그러한 삼방 밸브를 통해 수요처의 일부로 일부 순환 유체를 유동시키기 위해 복잡한 배관을 설치하여야 하는 등 전체적으로 구조가 복잡해지고, 제어가 용이하지 아니하였고, 더욱이 수요처의 주요 부분에 대해 냉방을 공급하는 운전 중에 수요처의 일부에 대해 난방을 제한적으로 공급할 수 있을 뿐, 수요처의 주요 부분에 대해 난방을 공급하는 운전 중에는 수요처의 일부에 대해 냉방을 공급할 수는 없었다.Although conventional geothermal air-conditioning and heating devices exist to provide a limited supply of heating to a portion of the customer during the operation of supplying air to the main part of the customer, in such a case, the heat pump and the geothermal heat exchanger The structure is complicated, the control is not easy, and the three-way valve is installed on the circulating fluid pipe, and a complicated pipe is required to flow some circulating fluid through the three-way valve as part of the customer. Only a limited amount of heating could be supplied to a part of the source of demand during the operation of supplying air to the main part of, while it was not possible to provide cooling to a part of the source during the operation of supplying the main part of the source.

본 발명은 수요처의 주요 부분에 대해 냉방을 공급하는 중에 수요처의 일부에 대해 난방을 공급하는 운전과, 수요처의 주요 부분에 대해 난방을 공급하는 중에 수요처의 일부에 대해 냉방을 공급하는 운전이 모두 수행 가능한 구조를 가진 지열 냉난방 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.The present invention performs both the operation of supplying heating to a part of the customer while supplying cooling to the main part of the customer, and the operation of supplying cooling to a part of the customer while supplying heating to the main part of the customer. It is an object of the present invention to provide a geothermal heating and cooling device having a possible structure.

본 발명의 일 측면에 따른 지열 냉난방 장치는 냉매의 발열 또는 응축열을 이용하여 수요처를 냉난방시킬 수 있는 히트 펌프; 상기 히트 펌프에서 전달된 열을 지중(地中)으로 버리거나, 상기 지중의 지열을 상기 히트 펌프로 전달시키는 지열 교환부; 상기 히트 펌프에서 상기 지열 교환부로 순환 유체가 유동되는 히트 펌프 순환 유체 유출관; 상기 지열 교환부에서 상기 히트 펌프로 상기 순환 유체가 유동되는 히트 펌프 순환 유체 유입관; 상기 히트 펌프 순환 유체 유출관에서 분지되어, 상기 히트 펌프 순환 유체 유출관을 통해 상기 히트 펌프에서 유출된 순환 유체 중 일부가 유동되는 분지 유입관; 및 상기 히트 펌프 순환 유체 유입관과 합지되어, 상기 분지 유입관을 통해 유입되고 상기 수요처의 일부에 대해 열교환된 순환 유체가 상기 히트 펌프 순환 유체 유입관을 통해 유동되는 순환 유체와 합쳐지도록 유동되는 분지 유출관;을 포함하고,Geothermal heating and cooling device according to an aspect of the present invention comprises a heat pump that can cool and heat the demand by using the heat of the refrigerant or heat of condensation; A geothermal heat exchanger for discarding the heat transferred from the heat pump to the ground or transferring the ground heat of the ground to the heat pump; A heat pump circulating fluid outlet pipe through which a circulating fluid flows from the heat pump to the geothermal heat exchanger; A heat pump circulating fluid inlet pipe through which the circulating fluid flows from the geothermal heat exchanger to the heat pump; A branch inlet pipe branched from the heat pump circulating fluid outlet pipe, through which a portion of the circulating fluid discharged from the heat pump flows through the heat pump circulating fluid outlet pipe; And a branch which is laminated with the heat pump circulating fluid inlet tube and flows so that the circulating fluid introduced through the branch inlet tube and heat-exchanged for a portion of the demand is joined with the circulating fluid flowing through the heat pump circulating fluid inlet tube. Including an outlet pipe;

상기 수요처의 다른 부분에 대해 냉방이 수행됨과 함께 상기 수요처의 일부에 대해 난방이 수행되거나, 상기 수요처의 다른 부분에 대해 난방이 수행됨과 함께 상기 수요처의 일부에 대해 냉방이 수행될 수 있는 것을 특징으로 한다.Cooling may be performed on another part of the demand source and heating may be performed on a part of the demand destination, or heating may be performed on another part of the demand destination, and cooling may be performed on a part of the demand destination. do.

본 발명의 일 측면에 따른 지열 냉난방 장치에 의하면, 지열 냉난방 장치가 지열 교환부, 히트 펌프 순환 유체 유출관, 히트 펌프 순환 유체 유입관, 히트 펌프 순환 유체 유출관에서 분지되어, 히트 펌프 순환 유체 유출관을 통해 히트 펌프에서 유출된 순환 유체 중 일부가 유동되는 분지 유입관 및 히트 펌프 순환 유체 유입관과 합지되어, 분지 유입관을 통해 유입되고 수요처의 일부에 대해 열교환된 순환 유체가 히트 펌프 순환 유체 유입관을 통해 유동되는 순환 유체와 합쳐지도록 유동되는 분지 유출관을 포함함에 따라, 수요처의 주요 부분에 대해 냉방을 공급하는 중에 수요처의 일부에 대해 난방을 공급하는 운전과, 수요처의 주요 부분에 대해 난방을 공급하는 중에 수요처의 일부에 대해 냉방을 공급하는 운전이 모두 수행 가능할 수 있으면서도, 지열 냉난방 장치가 간명하고 컴팩트한 구성을 이룰 수 있는 효과가 있다.According to the geothermal air-conditioning device according to an aspect of the present invention, the geothermal air-conditioning device is branched from the geothermal heat exchanger, the heat pump circulating fluid outlet pipe, the heat pump circulating fluid inlet pipe, the heat pump circulating fluid outlet pipe, and the heat pump circulating fluid outlet The circulating fluid introduced through the branch inlet pipe and heat exchanged to a portion of the customer through the branch inlet pipe and the heat pump circulating fluid inlet pipe through which some of the circulating fluid discharged from the heat pump flows through the pipe is heat pump circulating fluid. By including a branch outlet pipe flowing to merge with the circulating fluid flowing through the inlet pipe, the operation of supplying heating to a part of the customer while supplying air to the main part of the customer, and to the main part of the customer While providing heating, all operations that provide cooling to some of the demand sources can be performed. , The geothermal heating and cooling effects that the device can achieve the simplicity and compact configuration.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지열 냉난방 장치의 구성을 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지열 냉난방 장치에서 수요처의 일부에 대한 냉난방이 수행되지 아니하는 작동 모습을 보이는 도면.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지열 냉난방 장치에서 수요처의 일부에 대한 냉난방이 수행되는 작동 모습을 보이는 도면.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지열 냉난방 장치의 구성을 보이는 도면.1 is a view showing the configuration of a geothermal heating and cooling device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view showing an operation in which the air-conditioning is not performed for a part of the demand destination in the geothermal heating and cooling device according to the first embodiment of the present invention.
3 is a view showing the operation of the heating and cooling is performed to a part of the demand in the geothermal heating and cooling device according to the first embodiment of the present invention.
4 is a view showing the configuration of a geothermal heating and cooling device according to a second embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 지열 냉난방 장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, a geothermal heating and cooling device according to embodiments of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지열 냉난방 장치의 구성을 보이는 도면이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지열 냉난방 장치에서 수요처의 일부에 대한 냉난방이 수행되지 아니하는 작동 모습을 보이는 도면이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지열 냉난방 장치에서 수요처의 일부에 대한 냉난방이 수행되는 작동 모습을 보이는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a geothermal air-conditioning apparatus according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is an operation in which the air conditioning is not performed for a part of the demand in the geothermal air-conditioning apparatus according to the first embodiment of the present invention Figure 3 is a view showing, Figure 3 is a view showing the operation of the heating and cooling is performed to a part of the demand in the geothermal heating and cooling device according to the first embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 지열 냉난방 장치(100)는 히트 펌프(110)와, 축열조(120)와, 보조 열교환기(140)와, 지열 교환부(155)를 포함한다.1 to 3 together, the geothermal heating and cooling device 100 according to the present embodiment includes a heat pump 110, a heat storage tank 120, an auxiliary heat exchanger 140, a geothermal heat exchanger 155 Include.

도면 번호 130은 상기 지열 냉난방 장치(100)가 냉방 또는 난방을 공급하는 대상인 수요처의 주요 부분이고, 도면 번호 135는 수요처의 일부이다. 상기 수요처의 주요 부분(130)과 상기 수요처의 일부를 합쳐 수요처로 정의할 수 있다.Reference numeral 130 denotes a main part of the demand source to which the geothermal air-conditioning and heating apparatus 100 supplies cooling or heating, and reference numeral 135 is a part of the demand source. The main part 130 of the demand source and the part of the demand destination may be combined to be defined as the demand destination.

상기 히트 펌프(110)는 냉매의 발열 또는 응축열을 이용하여, 지중(地中)의 열을 상기 수요처로 전달하거나, 상기 수요처의 열을 지중으로 전달함으로써, 수요처의 적어도 일부, 예를 들어 상기 수요처의 주요 부분(130)을 냉난방시킬 수 있는 것이다. 이러한 히트 펌프(110)는 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기와 4방향 전환 밸브(4-way valve) 등으로 구성될 수 있다.The heat pump 110 transfers heat of the ground to the demand destination or transfers heat of the demand destination to the ground by using heat generated from a refrigerant or heat of condensation, thereby providing at least a part of the demand destination, for example, the demand destination. The main part of the 130 will be able to heat up. The heat pump 110 may be composed of a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, and a 4-way valve.

상기 축열조(120)는 상기 히트 펌프(110)와 상기 수요처 사이에 배치되어, 상기 히트 펌프(110) 또는 상기 수요처로부터 전달되는 열을 저장할 수 있고, 그 저장된 열을 상기 히트 펌프(110) 또는 상기 수요처로 전달할 수 있는 것이다. 이러한 축열조(120)에는 상기 히트 펌프(110)와 상기 수요처 사이를 순환하는 순환 유체가 수용되고, 온도에 따라 성층화될 수 있다.The heat storage tank 120 may be disposed between the heat pump 110 and the demand source to store heat transferred from the heat pump 110 or the demand source, and the stored heat may be stored in the heat pump 110 or the heat source. It can be delivered to demand. In the heat storage tank 120, a circulating fluid circulating between the heat pump 110 and the demand destination is accommodated and stratified according to temperature.

상기 보조 열교환기(140)는 상기 히트 펌프(110)와 상기 수요처의 일부(135) 사이에 배치되어, 상기 수요처의 일부(135)에 대해 냉난방을 공급하기 위하여 상기 히트 펌프(110)에서 유출되어 상기 보조 열교환기(140)를 경유하는 순환 유체와 상기 보조 열교환기(140)와 상기 수요처의 일부(135) 사이를 유동하는 순환 유체가 서로 열교환되도록 하는 것이다.The auxiliary heat exchanger 140 is disposed between the heat pump 110 and the portion 135 of the demand source, and flows out of the heat pump 110 to supply cooling and heating to the portion 135 of the demand source. The circulating fluid passing through the auxiliary heat exchanger 140 and the circulating fluid flowing between the auxiliary heat exchanger 140 and the portion 135 of the demand source are exchanged with each other.

상기 보조 열교환기(140)가 적용됨에 따라, 상기 수요처의 일부(135)에 대해 냉난방을 공급하기 위하여 상기 히트 펌프(110)에서 유출되어 상기 보조 열교환기(140)를 경유하는 순환 유체와 상기 보조 열교환기(140)와 상기 수요처의 일부(135) 사이를 유동하는 순환 유체가 서로 섞이지 아니할 수 있고, 그에 따라 상기 히트 펌프(110)에서 유출되어 상기 보조 열교환기(140)를 경유하는 순환 유체 중에 포함될 수 있는 부동액이 상기 수요처의 일부(135)로 유입되지 아니할 수 있으면서도, 상기 수요처의 일부(135)에 대해 냉난방 공급이 가능하다.As the auxiliary heat exchanger 140 is applied, the circulating fluid and the auxiliary fluid flowing out of the heat pump 110 to pass through the auxiliary heat exchanger 140 to supply cooling and heating to a portion 135 of the demand source. The circulating fluid flowing between the heat exchanger 140 and the portion 135 of the customer may not be mixed with each other, and thus, in the circulating fluid flowing out of the heat pump 110 and passing through the auxiliary heat exchanger 140. While antifreeze, which may be included, may not flow into the portion 135 of the demand source, the heating and cooling supply may be provided to the portion 135 of the demand source.

도면 번호 150은 상기 히트 펌프(110)로부터 유출된 순환 유체를 상기 지열 교환부(155)로 전달하는 순환 유체 공급 헤더이고, 도면 번호 151은 상기 지열 교환부(155)를 경유한 순환 유체를 상기 히트 펌프(110)로 전달하는 순환 유체 환수 헤더이다.Reference numeral 150 denotes a circulating fluid supply header for transferring the circulating fluid discharged from the heat pump 110 to the geothermal heat exchanger 155, and reference numeral 151 denotes the circulating fluid via the geothermal heat exchanger 155. It is a circulating fluid return header that delivers to the heat pump 110.

상기 지열 교환부(155)는 상기 히트 펌프(110)에서 전달된 열을 지중으로 버리거나, 상기 지중의 지열을 상기 히트 펌프(110)로 전달시키는 것으로, 그 양 말단부가 상기 순환 유체 공급 헤더(150) 및 상기 순환 유체 환수 헤더(151)와 각각 연결된다. 상기 지열 교환부(155)는 복수 개의 U자관을 가져서, 내부를 유동하는 순환 유체가 지중과 열교환된다.The geothermal heat exchanger 155 discards the heat transferred from the heat pump 110 to the ground, or transfers the geothermal heat of the ground to the heat pump 110, and both ends thereof have the circulation fluid supply header 150. And the circulating fluid return header 151, respectively. The geothermal heat exchanger 155 has a plurality of U-tubes so that the circulating fluid flowing therein exchanges heat with the ground.

도면 번호 160은 상기 히트 펌프(110)에서 상기 지열 교환부(155)로 순환 유체가 유동되도록, 상기 히트 펌프(110)와 상기 순환 유체 공급 헤더(150)를 연결하는 히트 펌프 순환 유체 유출관이고, 도면 번호 161은 상기 지열 교환부(155)에서 상기 히트 펌프(110)로 순환 유체가 유동되도록, 상기 순환 유체 환수 헤더(151)와 상기 히트 펌프(110)를 연결하는 히트 펌프 순환 유체 유입관이다.Reference numeral 160 is a heat pump circulating fluid outlet pipe connecting the heat pump 110 and the circulating fluid supply header 150 so that the circulating fluid flows from the heat pump 110 to the geothermal heat exchanger 155. Reference numeral 161 denotes a heat pump circulating fluid inlet pipe connecting the circulating fluid return header 151 and the heat pump 110 so that the circulating fluid flows from the geothermal heat exchanger 155 to the heat pump 110. to be.

도면 번호 162는 상기 히트 펌프 순환 유체 유출관(160)에서 분지되어, 상기 히트 펌프 순환 유체 유출관(160)을 통해 상기 히트 펌프(110)에서 유출된 순환 유체 중 일부가 유동되는 분지 유입관이고, 도면 번호 163은 상기 히트 펌프 순환 유체 유입관(161)과 합지되어, 상기 분지 유입관(163)을 통해 유입되고 상기 수요처의 일부(135)에 대해 열교환된 순환 유체가 상기 히트 펌프 순환 유체 유입관(161)을 통해 유동되는 순환 유체와 합쳐지도록 유동되는 분지 유출관이다.Numeral 162 denotes a branch inlet pipe branched from the heat pump circulating fluid outlet pipe 160, through which some of the circulating fluid flowing out of the heat pump 110 flows through the heat pump circulating fluid outlet pipe 160. No. 163 is combined with the heat pump circulating fluid inlet pipe 161 so that the circulating fluid introduced through the branch inlet pipe 163 and heat-exchanged to a portion 135 of the demand source is the heat pump circulating fluid inlet. A branch outlet pipe flows to merge with the circulating fluid flowing through the pipe 161.

상기 분지 유입관(162)을 통해 유동되는 순환 유체는 상기 보조 열교환기(140)를 경유하면서, 상기 수요처의 일부(135)와 상기 보조 열교환기(140) 사이를 순환하는 순환 유체와 열교환된 후, 상기 분지 유출관(163)을 통해 상기 히트 펌프 순환 유체 유입관(161)으로 유입되어 상기 히트 펌프(110)로 유입된다.The circulating fluid flowing through the branch inlet pipe 162 is heat-exchanged with the circulating fluid circulating between the portion 135 of the demand source and the auxiliary heat exchanger 140 via the auxiliary heat exchanger 140. The branch is introduced into the heat pump circulating fluid inlet pipe 161 through the branch outlet pipe 163 and flows into the heat pump 110.

도면 번호 164 및 165는 상기 보조 열교환기(140)를 경유하며 열교환된 순환 유체가 상기 보조 열교환기(140)와 상기 수요처의 일부(135) 사이에서 순환되는 보조 열교환기 수요처의 일부 순환관이다.Reference numerals 164 and 165 denote some circulation pipes of the secondary heat exchanger demand source through which the circulating fluid exchanged through the secondary heat exchanger 140 is circulated between the secondary heat exchanger 140 and the portion 135 of the demand source.

도면 번호 166 및 167은 상기 히트 펌프(110)와 상기 축열조(120) 사이에서 순환 유체가 순환되는 히트 펌프 축열조 순환관이다.Reference numerals 166 and 167 denote heat pump heat storage tank circulation tubes through which a circulating fluid is circulated between the heat pump 110 and the heat storage tank 120.

도면 번호 168 및 169는 상기 축열조(120)와 상기 수요처의 주요 부분(130) 사이에서 순환 유체가 순환되는 축열조 수요처의 주요 부분 순환관이다.Reference numerals 168 and 169 denote main part circulation pipes of the heat storage tank demand destination in which circulating fluid is circulated between the heat storage tank 120 and the main part 130 of the demand destination.

도면 번호 101은 상기 히트 펌프 순환 유체 유출관(160) 또는 상기 히트 펌프 순환 유체 유입관(161)에 설치되어, 상기 지열 교환부(155)와 상기 히트 펌프(110) 사이에서 순환 유체가 순환되도록 하는 제 1 순환 펌프이고, 도면 번호 102는 상기 히트 펌프 축열조 순환관(166, 167)에 설치되어, 상기 히트 펌프(110)와 상기 축열조(120) 사이에서 순환 유체가 순환되도록 하는 제 2 순환 펌프이고, 도면 번호 103은 상기 축열조 수요처의 주요 부분 순환관(168, 169)에 설치되어, 상기 축열조(120)와 상기 수요처의 주요 부분(130) 사이에서 순환 유체가 순환되도록 하는 제 3 순환 펌프이고, 도면 번호 104는 상기 보조 열교환기 수요처의 일부 순환관(164, 165)에 설치되어, 상기 보조 열교환기(140)와 상기 수요처의 일부(135) 사이에서 순환 유체가 순환되도록 하는 제 4 순환 펌프이다.Reference numeral 101 is installed in the heat pump circulating fluid outlet pipe 160 or the heat pump circulating fluid inlet pipe 161 so that the circulating fluid is circulated between the geothermal heat exchanger 155 and the heat pump 110. A second circulation pump installed at the heat pump heat storage tank circulation pipes 166 and 167 so that a circulating fluid is circulated between the heat pump 110 and the heat storage tank 120. 103 is a third circulation pump installed in the main partial circulation pipes 168 and 169 of the heat storage tank demand source, and circulating fluid is circulated between the heat storage tank 120 and the main part 130 of the demand destination. No. 104 denotes a fourth circulation pump installed in some circulation pipes 164 and 165 of the secondary heat exchanger demand source to circulate a circulating fluid between the secondary heat exchanger 140 and the portion 135 of the demand source. to be.

도면 번호 105는 상기 분지 유입관(162)에 설치되어, 상기 분지 유입관(162)을 개폐시켜, 상기 분지 유입관(162)을 통한 순환 유체 유동을 조절하는 분지 유입관 개폐 밸브이다.Reference numeral 105 is a branch inlet pipe opening / closing valve installed in the branch inlet pipe 162 to open and close the branch inlet pipe 162 to regulate the circulating fluid flow through the branch inlet pipe 162.

상기와 같이 구성된 지열 냉난방 장치(100)는 상기 수요처의 다른 부분, 즉 주요 부분(130)에 대해 냉방이 수행됨과 함께 상기 수요처의 일부(135)에 대해 난방이 수행되도록 할 수 있고, 상기 수요처의 주요 부분(130)에 대해 난방이 수행됨과 함께 상기 수요처의 일부(135)에 대해 냉방이 수행되도록 할 수 있다. 이에 대하여 이하에서 상술한다.The geothermal heating and cooling device 100 configured as described above may allow the heating to be performed on the part 135 of the demanding part while cooling is performed on the other part of the demanding part, that is, the main part 130. Heating may be performed on the main portion 130 and cooling may be performed on the portion 135 of the demand source. This will be described later in detail.

도 2는 상기 분지 유입관 개폐 밸브(105)가 닫힌 상태로 상기 지열 냉난방 장치(100)가 운전되어, 상기 수요처의 일부(135)에 대한 냉난방의 공급없이, 상기 수요처의 주요 부분(130)에 대해 냉난방 공급이 이루어지는 모습을 보이는 도면이다.2 shows that the geothermal heating and cooling device 100 is operated with the branch inlet pipe opening / closing valve 105 closed, so that the main part 130 of the demand source is not supplied to the main part 130 without supplying air conditioning to the part 135 of the demand source. It is a figure showing the state that the heating and cooling supply is made.

도 3은 상기 분지 유입관 개폐 밸브(105)가 열린 상태로 상기 지열 냉난방 장치(100)가 운전되어, 상기 수요처의 주요 부분(130)에 대해 냉방 또는 난방 공급이 이루어짐과 함께, 상기 수요처의 일부(135)에는 반대로 난방 또는 냉방 공급이 이루어지는 모습을 보이는 도면이다.3 shows that the geothermal air conditioning system 100 is operated while the branch inlet pipe opening / closing valve 105 is opened, thereby providing cooling or heating to the main portion 130 of the demand source, and part of the demand source. On the contrary, in FIG. 135, heating or cooling supply is made.

먼저, 상기 히트 펌프(110)가 작동되면, 상기 히트 펌프(110)에서 유출된 순환 유체는 상기 지열 교환부(155)를 경유하면서 상기 지중과 열교환된 후 상기 히트 펌프(110)로 재유입된다.First, when the heat pump 110 is operated, circulating fluid flowing out of the heat pump 110 is heat-exchanged with the ground while passing through the geothermal heat exchanger 155 and then reintroduced into the heat pump 110. .

상기 수요처의 주요 부분(130)에 대해 난방을 공급하는 경우, 상기 지열 교환부(155)를 경유하는 순환 유체는 상기 지중의 지열을 흡수하여 상기 히트 펌프(110)로 재유입된다.When heating is supplied to the main portion 130 of the demand source, the circulating fluid passing through the geothermal heat exchanger 155 absorbs the geothermal heat of the ground and is re-introduced into the heat pump 110.

상기 히트 펌프(110)로 전달된 열은 상기 히트 펌프(110)와 상기 축열조(120) 사이를 순환하는 순환 유체에 의해 상기 축열조(120)로 전달되고, 상기 축열조(120)에는 온도에 따라 성층화가 이루어진다.Heat transferred to the heat pump 110 is transferred to the heat storage tank 120 by a circulating fluid circulating between the heat pump 110 and the heat storage tank 120, stratified according to the temperature in the heat storage tank 120 Is done.

그 후, 상기 축열조(120)에서 상기 수요처의 주요 부분(130)으로 열을 함유한 순환 유체가 유동되면서, 상기 수요처의 주요 부분(130)에 대해 난방이 공급될 수 있다.Thereafter, the circulating fluid containing heat flows from the heat storage tank 120 to the main portion 130 of the demand source, and heating may be supplied to the main portion 130 of the demand source.

이러한 난방 공급 과정에서, 상기 분지 유입관 개폐 밸브(105)가 열리게 되면, 상기 히트 펌프(110)에서 유출되는 순환 유체 중의 일부가 상기 분지 유입관(162)을 통해 유동되면서, 상기 보조 열교환기(140)를 경유한 후, 상기 분지 유출관(163)을 통해 유동된 후 상기 히트 펌프(110)로 재유입된다.In the heating supply process, when the branch inlet pipe opening / closing valve 105 is opened, a part of the circulating fluid flowing out of the heat pump 110 flows through the branch inlet pipe 162, and thus, the auxiliary heat exchanger ( After passing through 140, it flows through the branch outlet pipe 163 and then flows back into the heat pump 110.

이 때, 상기 보조 열교환기(140)와 상기 수요처의 일부(135) 사이를 순환하는 순환 유체가 상기 분지 유입관(162)을 통해 상기 보조 열교환기(140)를 경유하는 순환 유체와 열교환되면서 냉각되고, 그에 따라 상기 수요처의 일부(135)에 대해 냉방이 공급될 수 있다.At this time, the circulating fluid circulating between the auxiliary heat exchanger 140 and the portion 135 of the demand source is cooled while heat-exchanging with the circulating fluid via the auxiliary heat exchanger 140 through the branch inlet pipe 162. Thus, cooling can be supplied to a portion 135 of the demand source.

이러한 과정을 통해, 상기 수요처의 주요 부분(130)에 대해 난방을 공급함과 함께, 상기 수요처의 일부(135)에 대해 냉방을 공급할 수 있다.Through this process, while supplying heating to the main portion 130 of the customer, it is possible to supply cooling to the portion 135 of the customer.

반면, 상기 수요처의 주요 부분(130)에 대해 냉방을 공급하는 경우, 상기 지열 교환부(155)를 경유하는 순환 유체는 함유되어 있던 열을 상기 지중에 버리고 냉기를 지닌 채 상기 히트 펌프(110)로 재유입된다.On the other hand, in the case of supplying cooling to the main portion 130 of the demand source, the circulating fluid via the geothermal heat exchanger 155 discards the heat contained in the ground and the heat pump 110 with cold air Flows back to

상기 히트 펌프(110)로 전달된 냉기는 상기 히트 펌프(110)와 상기 축열조(120) 사이를 순환하는 순환 유체에 의해 상기 축열조(120)로 전달되고, 상기 축열조(120)에는 온도에 따라 성층화가 이루어진다.The cool air delivered to the heat pump 110 is delivered to the heat storage tank 120 by a circulating fluid circulating between the heat pump 110 and the heat storage tank 120, and the heat storage tank 120 is stratified according to temperature. Is done.

그 후, 상기 축열조(120)에서 상기 수요처의 주요 부분(130)으로 냉기를 지닌 순환 유체가 유동되면서, 상기 수요처의 주요 부분(130)에 대해 냉방이 공급될 수 있다.Thereafter, the circulating fluid having cold air flows from the heat storage tank 120 to the main part 130 of the customer, and cooling may be supplied to the main part 130 of the customer.

이러한 냉방 공급 과정에서, 상기 분지 유입관 개폐 밸브(105)가 열리게 되면, 상기 히트 펌프(110)에서 유출되는 순환 유체 중의 일부가 상기 분지 유입관(162)을 통해 유동되면서, 상기 보조 열교환기(140)를 경유한 후, 상기 분지 유출관(163)을 통해 유동된 후 상기 히트 펌프(110)로 재유입된다.In the cooling supply process, when the branch inlet pipe opening / closing valve 105 is opened, a part of the circulating fluid flowing out of the heat pump 110 flows through the branch inlet pipe 162, and thus, the auxiliary heat exchanger ( After passing through 140, it flows through the branch outlet pipe 163 and then flows back into the heat pump 110.

이 때, 상기 보조 열교환기(140)와 상기 수요처의 일부(135) 사이를 순환하는 순환 유체가 상기 분지 유입관(162)을 통해 상기 보조 열교환기(140)를 경유하는 순환 유체와 열교환되면서 가열되고, 그에 따라 상기 수요처의 일부(135)에 대해 난방이 공급될 수 있다.At this time, the circulating fluid circulating between the auxiliary heat exchanger 140 and the portion 135 of the demand source is heated while heat-exchanging with the circulating fluid via the auxiliary heat exchanger 140 through the branch inlet pipe 162. Thus, heating can be supplied to a portion 135 of the demand source.

이러한 과정을 통해, 상기 수요처의 주요 부분(130)에 대해 냉방을 공급함과 함께, 상기 수요처의 일부(135)에 대해 난방을 공급할 수 있다.Through this process, while supplying cooling to the main portion 130 of the customer, it is possible to supply heating to the portion 135 of the customer.

상기와 같이, 상기 지열 냉난방 장치(100)가 지열 교환부(155), 히트 펌프 순환 유체 유출관(160), 히트 펌프 순환 유체 유입관(161), 상기 히트 펌프 순환 유체 유출관(160)에서 분지되어, 상기 히트 펌프 순환 유체 유출관(160)을 통해 상기 히트 펌프(110)에서 유출된 순환 유체 중 일부가 유동되는 분지 유입관(162) 및 상기 히트 펌프 순환 유체 유입관(161)과 합지되어, 상기 분지 유입관(162)을 통해 유입되고 상기 수요처의 일부(135)에 대해 열교환된 순환 유체가 상기 히트 펌프 순환 유체 유입관(161)을 통해 유동되는 순환 유체와 합쳐지도록 유동되는 분지 유출관(163)을 포함함에 따라, 상기 수요처의 주요 부분(130)에 대해 냉방을 공급하는 중에 상기 수요처의 일부(135)에 대해 난방을 공급하는 운전과, 상기 수요처의 주요 부분(130)에 대해 난방을 공급하는 중에 상기 수요처의 일부(135)에 대해 냉방을 공급하는 운전이 모두 수행 가능할 수 있으면서도, 상기 지열 냉난방 장치(100)가 간명하고 컴팩트한 구성을 이룰 수 있다.As described above, the geothermal heating and cooling device 100 is the geothermal heat exchanger 155, the heat pump circulating fluid outlet pipe 160, the heat pump circulating fluid inlet pipe 161, the heat pump circulating fluid outlet pipe 160 Branched and laminated with the branch inlet pipe 162 and the heat pump circulating fluid inlet pipe 161 through which the portion of the circulating fluid flowing out of the heat pump 110 flows through the heat pump circulating fluid outlet pipe 160. And the branched outflow flowing through the branch inlet 162 and flowing so that the circulating fluid heat-exchanged with respect to the portion 135 of the demand is joined with the circulating fluid flowing through the heat pump circulating fluid inlet 161. Including the pipe 163, the operation of supplying heating to the portion 135 of the demand source while supplying cooling to the main portion 130 of the demand source, and the main portion 130 of the demand source Phase while supplying heating While all of the operations for supplying cooling to the portion 135 of the demand destination can be performed, the geothermal air conditioning apparatus 100 can achieve a simple and compact configuration.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지열 냉난방 장치에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 본 발명의 제 1 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.Hereinafter, a geothermal air conditioning system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In carrying out this description, the description overlapping with the contents already described in the above-described first embodiment of the present invention will be replaced with, and will be omitted herein.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지열 냉난방 장치의 구성을 보이는 도면이다.4 is a view showing the configuration of a geothermal heating and cooling device according to a second embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 실시예에서는 지열 냉난방 장치(200)가 분지 유출관(263)을 따라 유동되는 순환 유체의 온도를 감지하는 온도 감지 센서(275)와, 상기 분지 유출관(263)에서 분지되어, 상기 분지 유출관(263)을 통해 수요처의 일부(235)를 경유한 순환 유체 중 적어도 일부가 유동될 수 있는 분지 유출 분지관(290)과, 상기 분지 유출관(263) 상에 설치되고, 상기 분지 유출 분지관(290)을 경유한 순환 유체가 유입되도록 상기 분지 유출 분지관(290)이 연결되는 삼방 밸브(270)와, 상기 분지 유출 분지관(290) 상에 배치되어, 상기 분지 유출관(263)을 통해 유동되는 순환 유체 중에 상기 수요처의 일부(235)에 대한 냉난방에 사용되지 아니하고 남은 여열(餘熱)을 제거하는 여열 제거 부재(280)를 포함한다.Referring to FIG. 4, in the present embodiment, the geothermal heating and cooling device 200 detects a temperature of a circulating fluid flowing along a branch outlet pipe 263 and a branch outlet pipe 263. A branch outlet branch pipe 290, which is branched and allows at least a portion of the circulating fluid through the branch outlet pipe 263 to pass through the portion 235 of the demand source, and is installed on the branch outlet pipe 263. And a three-way valve 270 connected to the branch outlet branch pipe 290 and the branch outlet branch pipe 290 so that the circulating fluid passing through the branch outlet branch pipe 290 is introduced. And a heat removal member (280) for removing residual heat remaining in the circulating fluid flowing through the branch outlet pipe (263) that is not used for heating and cooling the portion (235) of the demand source.

상기 삼방 밸브(270)의 두 측은 상기 분지 유출 분지관(290) 사이에서 상기 분지 유출 분지관(290)과 연결되고, 상기 삼방 밸브(270)의 나머지 한 측은 상기 분지 유출 분지관(290)과 연결된다.Two sides of the three-way valve 270 is connected with the branch outlet branch pipe 290 between the branch outlet branch pipe 290, and the other side of the three-way valve 270 is connected to the branch outlet branch pipe 290. Connected.

상기 온도 감지 센서(275)는 도 4에 보조 열교환기(240)와 삼방 밸브(270) 사이에 설치되는 것으로 제시되나, 이는 예시적인 것이고, 상기 분지 유출관(263)과 히트 펌프 순환 유체 유입관(261)과의 합지점과 상기 삼방 밸브(270) 사이에 설치될 수도 있다.The temperature sensor 275 is shown in FIG. 4 as being installed between the auxiliary heat exchanger 240 and the three-way valve 270, but this is exemplary, and the branch outlet pipe 263 and the heat pump circulating fluid inlet pipe are shown. It may be provided between the junction point 261 and the three-way valve 270.

상기 여열 제거 부재(280)로는 예시적으로, 상기 분지 유출 분지관(290) 상에 설치되는 여열 제거 열교환기(281)와, 상기 여열 제거 열교환기(281)에 냉각 기류를 불어주는 냉각 팬(282)으로 구성될 수 있다. 물론, 이러한 공냉식 이외에, 수냉식 등 다양한 방식의 냉각 수단이 적용될 수 있다.As the heat removal member 280, for example, a heat removal heat exchanger 281 installed on the branch outlet branch pipe 290, and a cooling fan that blows cooling airflow to the heat removal removal heat exchanger 281 ( 282). Of course, in addition to such air-cooling, a variety of cooling means such as water cooling can be applied.

상기와 같이 구성되면, 상기 온도 감지 센서(275)에서 감지된 순환 유체의 온도가 미리 설정된 요구 온도, 즉 분지 유입관(262)을 통해 유동되는 순환 유체가 함유한 열이 모두 상기 수요처의 일부(235)에 대해 냉난방 수행에 사용되고 여열이 남지 않는 정도로서 미리 설정된 온도보다 상대적으로 높은 경우, 상기 삼방 밸브(270)는 상기 분지 유출 분지관(290) 쪽으로 상기 분지 유출관(263)을 따라 유동되는 순환 유체 중 적어도 일부가 유동되도록 상기 분지 유출 분지관(290) 쪽을 개방한다. 그러면, 상기 분지 유출관(263)을 따라 유동되는 순환 유체 중 적어도 일부가 상기 분지 유출 분지관(263)을 따라 유동되고, 상기 여열 제거 부재(280)가 작동되어, 상기 분지 유출 분지관(263)을 따라 유동되는 순환 유체 중에 함유된 여열이 상기 여열 제거 부재(280)에 의해 제거될 수 있다.When configured as described above, the temperature of the circulating fluid detected by the temperature sensor 275 is a predetermined demand temperature, that is, all the heat contained in the circulating fluid flowing through the branch inlet pipe 262 is part of the demand source ( 235 is used to perform the heating and cooling, the degree of remaining heat is relatively high than the predetermined temperature, the three-way valve 270 is circulated along the branch outlet pipe 263 toward the branch outlet pipe 290 The branch outlet branch tube 290 is opened to allow at least some of the fluid to flow. Then, at least a portion of the circulating fluid flowing along the branch outlet pipe 263 flows along the branch outlet branch pipe 263, and the thermal heat removing member 280 is activated to operate the branch outlet branch pipe 263. Excess heat contained in the circulating fluid flowing along) may be removed by the exothermic removing member 280.

반면, 상기 온도 감지 센서(275)에서 감지된 순환 유체의 온도가 상기 요구 온도와 같거나 상기 요구 온도보다 상대적으로 낮은 경우, 여열이 존재하지 아니하는 경우이므로, 상기 삼방 밸브(275)는 상기 분지 유출 분지관(290) 쪽으로 상기 분지 유출관(263)을 따라 유동되는 순환 유체가 유동되지 아니하도록 상기 분지 유출 분지관(290) 쪽을 닫는다.On the other hand, when the temperature of the circulating fluid sensed by the temperature sensor 275 is equal to or lower than the required temperature, since there is no residual heat, the three-way valve 275 is branched. The branch outlet branch pipe 290 is closed to prevent the circulating fluid flowing along the branch outlet pipe 263 toward the outlet branch pipe 290.

상기와 같이, 상기 삼방 밸브(270)가 상기 온도 감지 센서(275)에서 감지되는 순환 유체의 온도에 따라, 상기 분지 유출 분지관(290)으로의 순환 유체 유동을 조절함으로써, 상기 여열 제거 부재(280)에서 상기와 같은 여열 제거가 이루어질 수 있게 된다.As described above, the three-way valve 270 adjusts the circulating fluid flow to the branch outlet branch pipe 290 according to the temperature of the circulating fluid sensed by the temperature sensor 275, thereby removing the thermal heat removing member ( At 280, the removal of the above heat can be achieved.

상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, those skilled in the art can variously modify the invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. And that it can be changed. However, it is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

본 발명의 일 측면에 따른 지열 냉난방 장치에 의하면, 수요처의 주요 부분에 대해 냉방을 공급하는 중에 수요처의 일부에 대해 난방을 공급하는 운전과, 수요처의 주요 부분에 대해 난방을 공급하는 중에 수요처의 일부에 대해 냉방을 공급하는 운전이 모두 수행 가능할 수 있으므로, 그 산업상 이용 가능성이 높다고 하겠다.
According to the geothermal heating and cooling device according to an aspect of the present invention, the operation of supplying heating to a part of the demand source while supplying air conditioning to the main part of the demand source, and part of the demand source while supplying heating to the main part of the demand source Since all of the operations for supplying cooling for the air can be performed, the industrial applicability is high.

Claims (3)

냉매의 발열 또는 응축열을 이용하여 수요처를 냉난방시킬 수 있는 히트 펌프;
상기 히트 펌프에서 전달된 열을 지중(地中)으로 버리거나, 상기 지중의 지열을 상기 히트 펌프로 전달시키는 지열 교환부;
상기 히트 펌프에서 상기 지열 교환부로 순환 유체가 유동되는 히트 펌프 순환 유체 유출관;
상기 지열 교환부에서 상기 히트 펌프로 상기 순환 유체가 유동되는 히트 펌프 순환 유체 유입관;
상기 히트 펌프 순환 유체 유출관에서 분지되어, 상기 히트 펌프 순환 유체 유출관을 통해 상기 히트 펌프에서 유출된 순환 유체 중 일부가 유동되는 분지 유입관; 및
상기 히트 펌프 순환 유체 유입관과 합지되어, 상기 분지 유입관을 통해 유입되고 상기 수요처의 일부에 대해 열교환된 순환 유체가 상기 히트 펌프 순환 유체 유입관을 통해 유동되는 순환 유체와 합쳐지도록 유동되는 분지 유출관;을 포함하고,
상기 수요처의 다른 부분에 대해 냉방이 수행됨과 함께 상기 수요처의 일부에 대해 난방이 수행되거나, 상기 수요처의 다른 부분에 대해 난방이 수행됨과 함께 상기 수요처의 일부에 대해 냉방이 수행될 수 있는 것을 특징으로 하는 지열 냉난방 장치.A heat pump capable of cooling and heating a demand destination by using heat of a refrigerant or heat of condensation;
A geothermal heat exchanger for discarding the heat transferred from the heat pump to the ground or transferring the ground heat of the ground to the heat pump;
A heat pump circulating fluid outlet pipe through which a circulating fluid flows from the heat pump to the geothermal heat exchanger;
A heat pump circulating fluid inlet pipe through which the circulating fluid flows from the geothermal heat exchanger to the heat pump;
A branch inlet pipe branched from the heat pump circulating fluid outlet pipe, through which a portion of the circulating fluid discharged from the heat pump flows through the heat pump circulating fluid outlet pipe; And
A branched outflow that is mated with the heat pump circulating fluid inlet pipe and flows through the branch inlet pipe and flows to merge with the circulating fluid flowing through the heat pump circulating fluid inlet pipe for heat exchange for a portion of the demand source. Including;
Cooling may be performed on another part of the demand source and heating may be performed on a part of the demand destination, or heating may be performed on another part of the demand destination, and cooling may be performed on a part of the demand destination. Geothermal air conditioning system. 제 1 항에 있어서,
상기 지열 냉난방 장치는
상기 분지 유출관을 따라 유동되는 순환 유체의 온도를 감지하는 온도 감지 센서;
상기 분지 유출관에서 분지되어, 상기 분지 유출관을 통해 상기 수요처의 일부를 경유한 순환 유체 중 적어도 일부가 유동될 수 있는 분지 유출 분지관;
상기 분지 유출관 상에 설치되고, 상기 분지 유출 분지관을 경유한 순환 유체가 유입되도록 상기 분지 유출 분지관이 연결되는 삼방 밸브; 및
상기 분지 유출 분지관 상에 배치되어, 상기 분지 유출관을 통해 유동되는 순환 유체 중에 상기 수요처의 일부에 대한 냉난방에 사용되지 아니하고 남은 여열(餘熱)을 제거하는 여열 제거 부재;를 포함하고,
상기 여열 제거 부재에서 상기 여열 제거가 이루어질 수 있도록, 상기 삼방 밸브는 상기 온도 감지 센서에서 감지되는 순환 유체의 온도에 따라, 상기 분지 유출 분지관으로의 순환 유체 유동을 조절하는 것을 특징으로 하는 지열 냉난방 장치.The method of claim 1,
The geothermal heating and cooling device
A temperature sensor for sensing a temperature of the circulating fluid flowing along the branch outlet pipe;
A branch outflow branch pipe branched from the branch outflow pipe, through which at least a portion of the circulating fluid through the portion of the demand source flows;
A three-way valve installed on the branch outlet pipe and connected to the branch outlet branch pipe so that a circulating fluid flows through the branch outlet branch pipe; And
And a heat removal member disposed on the branch outlet branch pipe to remove residual heat remaining in the circulating fluid flowing through the branch outlet pipe without being used for heating and cooling to a part of the demand destination.
Geothermal heat-cooling and heating, characterized in that the three-way valve to adjust the flow of circulating fluid to the branch outlet branch pipe in accordance with the temperature of the circulating fluid sensed by the temperature sensor so that the filter can be removed from the heat removal member Device. 제 2 항에 있어서,
상기 온도 감지 센서에서 감지된 순환 유체의 온도가 미리 설정된 요구 온도보다 상대적으로 높은 경우, 상기 삼방 밸브는 상기 분지 유출 분지관 쪽으로 상기 분지 유출관을 따라 유동되는 순환 유체 중 적어도 일부가 유동되도록 상기 분지 유출 분지관 쪽을 개방하고,
상기 온도 감지 센서에서 감지된 순환 유체의 온도가 상기 요구 온도와 같거나 상기 요구 온도보다 상대적으로 낮은 경우, 상기 삼방 밸브는 상기 분지 유출 분지관 쪽으로 상기 분지 유출관을 따라 유동되는 순환 유체가 유동되지 아니하도록 상기 분지 유출 분지관 쪽을 닫는 것을 특징으로 하는 지열 냉난방 장치.
The method of claim 2,
When the temperature of the circulating fluid sensed by the temperature sensing sensor is relatively higher than a predetermined required temperature, the three-way valve causes the branch to flow at least a portion of the circulating fluid flowing along the branch outlet pipe toward the branch outlet pipe. Open the outlet branch,
When the temperature of the circulating fluid sensed by the temperature sensor is equal to or lower than the required temperature, the three-way valve does not flow the circulating fluid flowing along the branch outlet pipe toward the branch outlet pipe. Geothermal air-conditioning and heating device characterized in that for closing the branch outflow branch pipe.
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KR102039354B1 (en) * 2019-05-30 2019-11-01 에코티(주) Closed geothermal tubular heat pump system

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