KR20140131793A - 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템 - Google Patents

지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지열, 태양열 및 공기열 등의 3개 이상의 열원을 단일 시스템 내에서 통합적으로 사용함으로써 냉방, 난방 급탕 등의 에너지 부하에 효과적으로 대응할 수 있는 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 하이브리드 히트펌프 시스템은 지열 또는 태양열에 의해 축열된 열 공급매체와 열 교환 순환관을 순환하는 열 교환매체를 서로 열 교환시키는 제 1 증발부와, 상기 제 1 증발부와 병렬 연결되고 외부 공기에 의해 축열된 공기열과 상기 열 교환매체를 서로 열 교환시키는 제 2 증발부와, 상기 열 교환매체의 순환경로를 제어하여 상기 열 교환매체를 상기 제 1 증발부 또는 제 2 증발부에 선택적으로 공급하는 열 교환 제어부와, 상기 열 교환 순환관에 연결되어 상기 열 교환매체를 고온고압으로 압축하는 압축부와, 상기 열 교환 순환관에 연결되어 상기 열 교환매체를 저온저압으로 팽창하는 팽창부와, 상기 열 교환 순환관에 연결되어 상기 압축부에 의해 고온고압으로 압축된 열 교환매체의 순환경로를 정방향 또는 역방향으로 선택하는 사방밸브(4-way valve) 및 상기 압축부를 통해 공급되는 열 교환매체와 열 교환하여 온수를 생성하거나, 상기 팽창부를 통해 공급되는 열 교환매체와 열 교환하여 냉수를 생성하는 응축부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템{HYBRID HEAT PUMP SYSTEM USING GEOTHERMAL, SOLAR HEAT AND AIR HEAT}
본 발명은 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 태양열, 지열 및 공기열 등의 3개 이상의 열원을 단일 시스템 내에서 통합적으로 사용함으로써 냉방, 난방 등의 에너지 부하에 효과적으로 대응할 수 있는 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
산업화가 급격히 진행되면서 에너지 소비 또한 급격히 증가하고 있다.
일반적으로, 에너지를 얻는 방법으로는 가연물질을 연소시키거나 전기/화학적 반응 등을 이용하고, 이러한 연소 및 반응 등에 의하여 얻어진 에너지를 이용 가능한 상태로 변환시킨 후 냉/난방을 위한 수단으로 이용되고 있다.
그러나, 상기와 같이 에너지를 얻기 위하여 가연물질을 연소시키는 경우, 연소로 인한 환경오염물질이 생성되어 환경오염을 일으킬 수 있는 문제점이 발생될 수 있다.
또한, 전기/화학적 반응에 의해 열에너지를 얻는 경우, 많은 양의 열에너지를 얻기 위해서는 장치의 부피가 증대되고 이로 인한 설비투자시 비용이 증대된다는 단점이 있다.
따라서, 최근에는 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 태양광, 태양열, 지열, 풍력 등을 이용한 그린 에너지 및 신재생 에너지의 사용이 장려되고 있다. 또한, 그린 에너지 및 신재생 에너지를 복합적으로 이용하는 하이브리드 히트펌프 시스템의 기술 개발이 증대되고 있다.
대한민국 등록실용신안 제20-0360435호는 태양열과 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 태양열을 이용하여 난방/급탕에 적합한 고온수를 공급하고, 태양열을 수급받지 못하는 경우 공기열을 이용하여 난방/급탕용 온수를 공급함으로써 에너지 효율을 높일 수 있는 기술이 개시되고 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-0556267호는 지열과 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 지열을 열원으로 하여 냉난방 온수를 생산하고, 보조열원으로 공기열을 사용하는 기술이 개시되고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에서는 태양열과 공기열 또는 지열과 공기열을 등의 제한된 열원을 사용하여 에너지를 생산함으로써, 에너지 부하에 효율적으로 대응하기 위해 냉열 및 온열을 공급하는데에는 한계가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 단일 시스템 내에서 태양열, 지열 및 공기열을 통합적으로 사용함으로써, 보다 효율적으로 에너지를 생산하고 에너지 절감을 극대화할 수 있는 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템의 제공을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템은, 지열 또는 태양열에 의해 축열된 열 공급매체와 열 교환 순환관을 순환하는 열 교환매체를 서로 열 교환시키는 제 1 증발부와, 상기 제 1 증발부와 병렬 연결되고 외부 공기에 의해 축열된 공기열과 상기 열 교환매체를 서로 열 교환시키는 제 2 증발부와, 상기 열 교환매체의 순환경로를 제어하여 상기 열 교환매체를 상기 제 1 증발부 또는 제 2 증발부에 선택적으로 공급하는 열 교환 제어부와, 상기 열 교환 순환관에 연결되어 상기 열 교환매체를 고온고압으로 압축하는 압축부와, 상기 열 교환 순환관에 연결되어 상기 열 교환매체를 저온저압으로 팽창하는 팽창부와, 상기 열 교환 순환관에 연결되어 상기 압축부에 의해 고온고압으로 압축된 열 교환매체의 순환경로를 정방향 또는 역방향으로 선택하는 사방밸브(4-way valve) 및 상기 압축부를 통해 공급되는 열 교환매체와 열 교환하여 온수를 생성하거나, 상기 팽창부를 통해 공급되는 열 교환매체와 열 교환하여 냉수를 생성하는 응축부를 포함하고, 상기 열 교환 제어부는, 상기 압축부를 통해 고온고압으로 압축된 상기 열 교환매체를 상기 응축부에서 열 교환시켜 온수를 생성한 다음 상기 팽창부 및 제 1 증발부 또는 제 2 증발부로 정방향 순환시키거나, 상기 팽창부를 통해 저온저압으로 팽창된 상기 열 교환매체를 상기 응축부에서 열 교환시켜 냉수를 생성한 다음 상기 압축부 및 제 1 증발부 또는 제 2 증발부로 역방향 순환시키도록 상기 열 교환매체의 순환경로를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템은, 상기 열 공급매체 및 공기열 공급매체의 온도를 각각 검출하는 제 1 온도 검출부를 포함하고, 상기 열 교환 제어부는, 상기 제 1 온도 검출부를 통해 검출된 상기 열 공급매체 및 외부 공기의 온도를 비교하여, 상기 열 교환매체의 순환경로를 상기 제 1 증발부 또는 제 2 증발부로 선택적으로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템은, 상기 제 1 증발부가 지열 또는 태양열로 축열된 열 공급매체가 제공되는 공급 순환관과 연결되고, 상기 공급 순환관은, 지열로 축열된 열 공급매체가 공급되는 지열 순환관과 태양열로 축열된 열 공급매체가 공급되는 태양열 순환관이 삼방밸브(3-way valve)를 통해 서로 병렬 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템은, 상기 지열 순환관과 상기 태양열 순환관에는 각각 제 2 온도 검출부가 장착되고, 상기 열 교환 제어부는, 상기 제 2 온도 검출부에서 검출된 열 공급매체의 온도를 비교하여, 상기 지열 순환관을 통한 열 공급매체 또는 태양열 순환관을 통한 열 공급매체가 상기 공급 순환관에 선택적으로 공급되도록 상기 삼방밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.
더불어, 본 발명에 따른 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템은, 상기 열 교환 순환관에는 다수의 솔레노이드 밸브가 장착되고, 상기 열 교환 제어부는 상기 솔레노이드 밸브를 제어하여 상기 열 교환매체의 순환경로를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템에 따르면, 단일 히트펌프 시스템 내에서 태양열, 지열 및 공기열 등의 3개 이상의 열원을 선택적으로 사용함으로써 냉방, 난방 등의 에너지 부하에 효과적으로 대응하고 에너지 절감을 극대화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 하이브리드 히트펌프 시스템의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3 및 도 4는, 난방작동인 경우 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템의 작동상태를 나타내는 예시도이다.
도 5 및 도 6은, 냉방작동인 경우 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템의 작동상태를 나타내는 예시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템을 나타내는 구성도 및 블럭도로서, 하이브리드 히트펌프 시스템(1)은, 제 1 증발부(10), 제 2 증발부(20), 열 교환 제어부(30), 압축부(40), 팽창부(50), 응축부(60), 사방밸브(4-way valve)(70) 및 열 교환매체가 순환되는 열 교환 순환관(80)을 포함할 수 있다.
제 1 증발부(10)는 지중(100)의 지열에 의해 축열된 열 공급매체가 지중(100)에 매립된 지열 순환관(102)을 통해 공급되거나, 태양열에 의해 축열된 열 공급매체가 태양열 집열기(110)에 장착된 태양열 순환관(111)을 통해 공급되어, 열 교환 순환관(80)을 순환하는 열 교환매체와 서로 열 교환시킬 수 있다.
지열 순환관(102)과 태양열 순환관(111)은 공급 순환관(120)과 삼방밸브(3-way valve)(130)를 통해 병렬연결되고, 지열 순환관(102)과 태양열 순환관(111)에는 제 2 온도 검출부(141)가 장착될 수 있다. 열 교환 제어부(30)에서는 제 2 온도 검출부(141)에서 검출된 각 열 공급매체의 온도를 비교하여, 열 공급매체가 공급 순환관(120)에 선택적으로 제공되도록 삼방밸브(130)를 제어할 수 있다.
공급 순환관(120)에는 지열 순환관(102) 또는 태양열 순환관(111)을 통해 공급되는 열 공급매체를 제 1 증발부(10)를 거쳐 다시 지열 순환관(102) 또는 태양열 순환관(111)을 통해 지중(100) 또는 태양열 집열기(110)로 순환시킬 수 있도록 순환펌프(150)가 장착될 수 있다.
또한, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 제 1 증발부(10)와 지중(100) 및 태양열 집열기(110) 사이에 별도의 축열조를 설치할 수 있다. 따라서, 태양열 집열 및 이용시간 등이 불일치하는 경우, 축열조에 의한 축열과 제 1 증발부(10)의 열 교환을 수행할 수 있다.
제 2 증발부(20)는 제 1 증발부(10)와 열 교환 순환관(80)에 병렬 연결되고, 외부 공기에 의해 축열된 공기열과 열 교환매체(101)를 서로 열 교환시켜 열 교환매체가 기화되도록 외부 공기를 공급하는 팬(200)이 장착된다.
또한, 제 1 증발부(10) 및 제 2 증발부(20)에는 공급되는 열 공급매체와 외부 공기의 온도를 검출할 수 있는 제 1 온도 검출부(140)가 장착되고, 열 교환 제어부(30)에서는, 제 1 온도 검출부(140)를 통해 검출된 열 공급매체 및 외부 공기의 온도를 비교하여, 열 교환매체의 순환경로를 제 1 증발부(10) 또는 제 2 증발부(20)로 선택적으로 공급되도록 제어할 수 있다. 이때, 열 교환 제어부(30)는 제 1 온도 검출부(140)를 통해 검출된 온도차가 설정된 온도범위 이내인 경우, 예를 들어 온도차가 5℃ 미만인 경우, 열 교환매체의 순환경로를 제 2 증발부(20)로 공급되도록 제어할 수 있다.
압축부(40)에서는 열 교환 순환관(80)을 통해 공급되는 열 교환매체를 고온 및 고압으로 압축하여 배출하고, 팽창부(50)는 열 교환 순환관(80)을 통해 공급되는 열 교환매체를 저온 및 저압으로 팽창시켜 배출시킬 수 있다.
응축부(60)는 물 순환관(61)을 통해 공급되는 열 전달매체와 압축부(40)를 통해 공급되는 고온고압의 열 교환매체와 열 교환하여 온수를 생성하거나, 팽창부(50)를 통해 공급되는 저온저압의 열 교환매체와 열 교환하여 냉수를 생성시킬 수 있다.
사방밸브(70)는 열 교환 순환관(80)에 장착되고, 열 교환 제어부(30)에 의해 제어되어, 압축부(40)에 의해 고온고압으로 압축된 열 교환매체의 순환경로를 정방향(예를 들어, 응축부(60)를 통과한 후 팽창부(50)를 거쳐 제 1 증발부(10) 또는 제 2 증발부(20)로 공급) 또는 역방향(예를 들어, 제 1 증발부(10) 또는 제 2 증발부(20)를 통과한 후 팽창부(50)를 거쳐 응축부(60)로 공급)으로 선택할 수 있다.
열 교환 순환관(80)에는 다수의 솔레노이드 밸브(90_1 내지 90_8)가 장착되고, 이 솔레노이드 밸브(90_1 내지 90_8)는 열 교환 제어부(30)의 제어에 의해 온/오프 동작함으로써 열 교환 순환관(80)을 따라 순환하는 열 교환매체의 순환경로를 제어할 수 있다.
상기와 같이, 구성된 본 발명에 따른 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
<난방작동>
도 3 및 도 4는 난방작동인 경우, 본 발명의 하이브리드 히트펌프 시스템(1)의 작동상태를 나타내는 예시도로서, 먼저 제 2 온도 검출부(141)에서 지열 순환관(102)을 통한 열 공급매체와 태양열 순환관(111)을 통해 공급되는 열 공급매체의 온도를 검출한다.
열 교환 제어부(30)에서는 제 2 온도 검출부(141)에서 검출된 각 열 공급매체의 온도를 비교하여, 온도가 더 높은 열 공급매체가 공급 순환관(120)에 공급되도록 삼방밸브(130)를 제어한다.
또한, 제 1 온도 검출부(140)에서는 열 공급매체와 외부 공기의 온도를 각각 검출하고, 열 교환 제어부(30)는 검출된 열 공급매체와 외부 공기의 온도를 비교하여 열 공급매체의 온도가 외부 공기의 온도보다 높거나 온도차가 설정된 범위, 예를 들어, 5℃ 이상이면 열 교환매체를 제 1 증발부(10)로 공급하도록 제어한다.
공급 순환관(120)을 통해 공급되는 열 공급매체는 제 1 증발부(10)로 공급되고, 열 교환 순환관(80)을 통해 공급되는 열 교환매체는 열 공급매체와 제 1 증발부(10) 내에서 열 교환되어 기체상태로 사방밸브(70)를 거쳐 압축부(40)로 공급되고, 공급된 교환매체(81)는 압축부(40)에서 고온고압으로 압축된 상태로 다시 사방밸브(70)를 거쳐 응축부(60)로 공급된다.
응축부(60)에서는 물 순환관(61)을 통해 열 전달매체와 압축부(40)에서 공급된 고온고압의 열 교환매체가 열 교환되어, 즉 열 전달매체는 열 교환매체의 열을 전달받아 온수가 되어 응축부(60)에서 배출되고, 열 전달매체에 열을 전달한 열 교환매체는 액체상태로 팽창부(50)로 공급된다.
열 교환매체는 팽창부(50)를 통과하면서 저온 저압의 액체상태가 되어 다시 제 1 증발부(10)로 공급되고, 이후 압축부(40)로 공급되도록 열 교환 순환관(80)을 따라 순환한다.
제 1 증발부(10)에서 열 교환이 이루어지는 경우, 열 교환 제어부(30)는 열 교환 순환관(80)에 장착되어 있는 솔레노이드 밸브(90_1 내지 90_8) 중 솔레노이드 밸브(90_1 및 90_2)만 온 시키고 나머지는 모두 오프상태로 유지시켜 열 교환매체의 순환경로를 형성할 수 있다.
반면에, 외부 공기의 온도가 열 공급매체의 온도보다 높거나 온도차가 설정된 범위, 예를 들어, 5℃ 이내이면 열 교환 제어부(30)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 열 교환매체를 제 2 증발부(20)에서 팬(200)에 의해 공급되는 외부 공기와 열 교환될 수 있도록 솔레노이드 밸브(90_5 및 90_6)를 온 시키고 나머지는 모두 오프상태로 유지시킴으로써 열 교환매체의 순환경로를 형성할 수 있다.
<냉방작동>
도 5 및 도 6은 냉방작동인 경우, 본 발명의 하이브리드 히트펌프 시스템(1)의 작동상태를 나타내는 예시도로서, 제 2 온도 검출부(141)에서 지열 순환관(102)을 통한 열 공급매체와 태양열 순환관(111)을 통해 공급되는 열 공급매체의 온도를 검출한다.
열 교환 제어부(30)에서는 제 2 온도 검출부(141)에서 검출된 각 열 공급매체의 온도를 비교하여, 온도가 더 낮은 열 공급매체가 공급 순환관(120)에 공급되도록 삼방밸브(130)를 제어한다.
또한, 제 1 온도 검출부(140)에서는 열 공급매체와 외부 공기의 온도를 각각 검출하고, 열 교환 제어부(30)는 검출된 열 공급매체와 외부 공기의 온도를 비교하여 열 공급매체의 온도가 외부 공기의 온도보다 온도차가 설정된 범위, 예를 들어, 5℃ 이상으로 낮으면 열 교환매체를 제 1 증발부(10)로 공급하도록 제어한다.
공급 순환관(120)을 통해 공급되는 열 공급매체는 제 1 증발부(10)로 공급되고, 열 교환 순환관(80)을 통해 공급되는 열 교환매체는 열 공급매체와 제 1 증발부(10) 내에서 열 교환되어 팽창부(50)로 공급되고, 열 교환매체가 팽창부(50)를 통과하면서 저온 저압으로 응축부(60)로 공급된다.
응축부(60)에서는 물 순환관(61)을 통해 공급된 열 전달매체와 응축부(50)에서 공급된 저온저압의 열 교환매체가 열 교환되어, 즉 열 전달매체는 열 교환매체의 열을 전달받아 냉수가 되어 응축부(60)에서 배출되고, 열 전달매체에 열을 전달한 열 교환매체는 사방밸브(70)를 거쳐 압축부(40)부 공급된다.
압축부(40)로 공급된 열 교환매체는 고온고압으로 압축되어 다시 제 1 증발부(10)로 공급되고, 이후 팽창부(50) 및 응축부(60)에 공급되도록 열 교환 순환관(80)을 따라 순환한다.
제 1 증발부(10)에서 열 교환이 이루어지는 경우, 열 교환 제어부(30)는 열 교환 순환관(80)에 장착되어 있는 솔레노이드 밸브(90_1 내지 90_8) 중 솔레노이드 밸브(90_3 및 90_4)를 온 시키고 나머지는 모두 오프상태로 유지시켜 열 교환매체의 순환경로를 형성할 수 있다.
사방밸브(70)를 거쳐 압축부(40)로 공급되고, 공급된 교환매체(81)는 압축부(40)에서 고온고압으로 압축된 상태로 다시 사방밸브(70)를 거쳐 응축부(60)로 공급된다.
응축부(60)에서는 물 순환관(61)을 통해 열 전달매체와 압축부(40)에서 공급된 고온고압의 열 교환매체가 열 교환되어, 즉 열 전달매체는 열 교환매체의 열을 전달받아 온수가 되어 응축부(60)에서 배출되고, 열 전달매체에 열을 전달한 열 교환매체는 액체상태로 팽창부(50)로 공급된다.
열 교환매체는 팽창부(50)를 통과하면서 저온 저압의 액체상태가 되어 다시 제 1 증발부(10)로 공급되고, 이후 압축부(40)로 공급되도록 열 교환 순환관(80)을 따라 순환한다.
반면에, 외부 공기의 온도가 열 공급매체의 온도보다 낮거나 온도차가 설정된 범위, 예를 들어, 5℃ 이내이면 열 교환 제어부(30)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 열 교환매체를 제 2 증발부(20)에서 팬(200)에 의해 공급되는 외부 공기와 열 교환될 수 있도록 솔레노이드 밸브(90_7 및 90_8)를 온 시키고 나머지는 모두 오프상태로 유지시킴으로써 열 교환매체의 순환경로를 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 하이브리드 히트펌프 시스템에서는 단일 히트펌프 시스템 내에서 태양열, 지열 및 공기열 등의 3개 이상의 열원을 선택적으로 사용함으로써 냉방, 난방 등의 에너지 부하에 효과적으로 대응할 수 있는 특징이 있다.
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1 : 하이브리드 히트펌프 시스템
10 : 제 1 증발부 20 : 제 2 증발부
30 : 열 교환 제어부 40 : 압축부
50 : 팽창부 60 : 응축부
70 : 사방밸브 80 : 열 교환 순환관
90_1 ∼ 90_8 : 솔레노이드 밸브 102 : 지열 순환관
111 : 태양열 순환관 120 : 공급 순환관
130 : 삼방밸브 140 : 제 1 온도 검출부
141 : 제 2 온도 검출부

Claims (5)

  1. 지열 또는 태양열에 의해 축열된 열 공급매체와 열 교환 순환관을 순환하는 열 교환매체를 서로 열 교환시키는 제 1 증발부;
    상기 제 1 증발부와 병렬 연결되고 외부 공기에 의해 축열된 공기열과 상기 열 교환매체를 서로 열 교환시키는 제 2 증발부;
    상기 열 교환매체의 순환경로를 제어하여 상기 열 교환매체를 상기 제 1 증발부 또는 제 2 증발부에 선택적으로 공급하는 열 교환 제어부;
    상기 열 교환 순환관에 연결되어 상기 열 교환매체를 고온고압으로 압축하는 압축부;
    상기 열 교환 순환관에 연결되어 상기 열 교환매체를 저온저압으로 팽창하는 팽창부;
    상기 열 교환 순환관에 연결되어 상기 압축부에 의해 고온고압으로 압축된 열 교환매체의 순환경로를 정방향 또는 역방향으로 선택하는 사방밸브(4-way valve); 및
    상기 압축부를 통해 공급되는 열 교환매체와 열 교환하여 온수를 생성하거나, 상기 팽창부를 통해 공급되는 열 교환매체와 열 교환하여 냉수를 생성하는 응축부;를 포함하고,
    상기 열 교환 제어부는,
    상기 압축부를 통해 고온고압으로 압축된 상기 열 교환매체를 상기 응축부에서 열 교환시켜 온수를 생성한 다음 상기 팽창부 및 제 1 증발부 또는 제 2 증발부로 정방향 순환시키거나,
    상기 팽창부를 통해 저온저압으로 팽창된 상기 열 교환매체를 상기 응축부에서 열 교환시켜 냉수를 생성한 다음 상기 압축부 및 제 1 증발부 또는 제 2 증발부로 역방향 순환시키도록 상기 열 교환매체의 순환경로를 제어하는 것을 특징으로 하는 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 공급매체 및 외부 공기의 온도를 각각 검출하는 제 1 온도 검출부를 포함하고,
    상기 열 교환 제어부는,
    상기 제 1 온도 검출부를 통해 검출된 상기 열 공급매체 및 외부 공기의 온도를 비교하여, 상기 열 교환매체의 순환경로를 상기 제 1 증발부 또는 제 2 증발부로 선택적으로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 증발부는 지열 또는 태양열로 축열된 열 공급매체가 제공되는 공급 순환관이 연결되고,
    상기 공급 순환관은, 지열로 축열된 열 공급매체가 공급되는 지열 순환관과 태양열로 축열된 열 공급매체가 공급되는 태양열 순환관이 삼방밸브를 통해 서로 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지열 순환관과 상기 태양열 순환관에는 각각 제 2 온도 검출부가 장착되고,
    상기 열 교환 제어부는,
    상기 제 2 온도 검출부에서 검출된 열 공급매체의 온도를 비교하여, 상기 지열 순환관을 통한 열 공급매체 또는 태양열 순환관을 통한 열 공급매체가 상기 공급 순환관에 선택적으로 공급되도록 상기 삼방밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 교환 순환관에는 다수의 솔레노이드 밸브가 장착되고,
    상기 열 교환 제어부는 상기 솔레노이드 밸브를 제어하여 상기 열 교환매체의 순환경로를 제어하는 것을 특징으로 하는 지열, 태양열 및 공기열을 이용한 하이브리드 히트펌프 시스템.
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