KR20160115411A - 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관 - Google Patents
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Abstract
히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관이 개시된다.
개시되는 히트 펌프 시스템은 히트 펌프; 열원측 순환 배관; 수요처 열교환 부재; 부하측 순환 배관; 및 상기 냉난방 수요처에 대한 난방과 냉방 운전 모드 모두의 경우에 상기 열원측 열교환기에서 상기 내부 순환 유체와 상기 열원측 열전달 매체 사이에 대향류가 형성될 수 있도록, 상기 열원측 순환 배관에서의 상기 열원측 열전달 매체의 유동 방향을 전환시켜 줄 수 있는 열원측 유동 전환 부재;를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관에 의하면, 냉방과 난방 운전 모드 모두에서 히트 펌프 내에서 내부 순환 유체와 열원측 열전달 매체 간 및 내부 순환 유체와 부하측 열전달 매체 간에 항상 대향류가 형성될 수 있어서 열교환 효율이 향상될 수 있음은 물론 열원측 열전달 매체와 부하측 열전달 매체가 유동되는 경로 상의 배관 및 구성 요소들에 스케일 등의 이물질 쌓임이 방지될 수 있게 되고, 간절기 등 냉난방 부하가 크지 않은 경우 등에는, 히트 펌프의 작동없이, 열원측 순환 배관, 열원측 외부 순환 배관, 외부 열교환 부재, 부하측 외부 순환 배관 및 부하측 순환 배관을 따라 열원 열교환 부재와 수요처 열교환 부재 사이에 열전달이 이루어지도록 할 수 있으며, 열원 펌프 동력의 증대없이도 지열 교환 배관에서의 열교환 용량이 증대될 수 있게 되는 장점이 있다.
개시되는 히트 펌프 시스템은 히트 펌프; 열원측 순환 배관; 수요처 열교환 부재; 부하측 순환 배관; 및 상기 냉난방 수요처에 대한 난방과 냉방 운전 모드 모두의 경우에 상기 열원측 열교환기에서 상기 내부 순환 유체와 상기 열원측 열전달 매체 사이에 대향류가 형성될 수 있도록, 상기 열원측 순환 배관에서의 상기 열원측 열전달 매체의 유동 방향을 전환시켜 줄 수 있는 열원측 유동 전환 부재;를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관에 의하면, 냉방과 난방 운전 모드 모두에서 히트 펌프 내에서 내부 순환 유체와 열원측 열전달 매체 간 및 내부 순환 유체와 부하측 열전달 매체 간에 항상 대향류가 형성될 수 있어서 열교환 효율이 향상될 수 있음은 물론 열원측 열전달 매체와 부하측 열전달 매체가 유동되는 경로 상의 배관 및 구성 요소들에 스케일 등의 이물질 쌓임이 방지될 수 있게 되고, 간절기 등 냉난방 부하가 크지 않은 경우 등에는, 히트 펌프의 작동없이, 열원측 순환 배관, 열원측 외부 순환 배관, 외부 열교환 부재, 부하측 외부 순환 배관 및 부하측 순환 배관을 따라 열원 열교환 부재와 수요처 열교환 부재 사이에 열전달이 이루어지도록 할 수 있으며, 열원 펌프 동력의 증대없이도 지열 교환 배관에서의 열교환 용량이 증대될 수 있게 되는 장점이 있다.
Description
본 발명은 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관에 관한 것이다.
히트 펌프 시스템은 히트 펌프를 구비하고 냉난방 수요처에 대해 냉난방을 수행할 수 있는 것으로, 그 열원으로 지열 등이 많이 이용되고 있다.
이러한 종래의 히트 펌프 시스템의 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 등록특허들이다.
그러나, 종래의 히트 펌프 시스템에 의하면, 히트 펌프 내부를 순환하는 내부 순환 유체, 히트 펌프와 지열 등의 열원 사이를 순환하는 열원측 열전달 매체 및 히트 펌프와 수요처 사이를 순환하는 부하측 열전달 매체가 각각 미리 정해진 일정한 한 방향으로만 순환하게 되어 있어서, 내부 순환 유체와 열원측 열전달 매체 사이 및 내부 순환 유체와 부하측 열전달 매체 사이에 냉방과 난방 중 어느 한 모드에서는 서로 반대 방향으로 유동되며 열교환되어 열교환 효율이 좋은 대향류가 형성되나, 냉방과 난방 중 다른 한 모드에서는 서로 같은 방향으로 유동되며 열교환되어 열교환 효율이 나쁜 평행류가 형성되는 단점이 있음은 물론, 항상 동일한 방향으로 유체들이 유동됨에 따라 유체들이 유동되는 배관 내부에 스케일 등의 불순물이 쌓이게 되는 단점이 있었다.
또한, 종래의 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관에 의하면, 지열 교환을 위해 지중에 매설되는 지열 교환 배관이 단순한 원형 실린더 형태로 이루어짐에 따라 열교환 효율이 높지 않고, 열교환 용량을 증대시키려면 펌프 동력을 증대시켜야 하는 등의 단점이 있었다.
본 발명은 냉방과 난방 운전 모드 모두에서 항상 대향류가 형성될 수 있도록 하는 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관을 제공하는 것을 일 목적을 한다.
본 발명의 다른 목적은 펌프 동력의 증대없이도 지열 교환 배관에서의 열교환 용량이 증대될 수 있는 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 히트 펌프 시스템은 압축기, 사방변, 열원측 열교환기, 팽창밸브 및 부하측 열교환기를 포함하고, 상기 압축기, 상기 사방변, 상기 열원측 열교환기, 상기 팽창밸브 및 상기 부하측 열교환기를 따라 내부 순환 유체가 순환되는 히트 펌프; 열원 측에 배치된 열원 열교환 부재; 상기 열원측 열교환기와 상기 열원 열교환 부재 사이를 열원측 열전달 매체가 순환되도록 연결하는 열원측 순환 배관; 냉난방 수요처 측에 배치된 수요처 열교환 부재; 상기 부하측 열교환기와 상기 수요처 열교환 부재 사이를 부하측 열전달 매체가 순환되도록 연결하는 부하측 순환 배관; 및 상기 냉난방 수요처에 대한 난방과 냉방 운전 모드 모두의 경우에 상기 열원측 열교환기에서 상기 내부 순환 유체와 상기 열원측 열전달 매체 사이에 대향류가 형성될 수 있도록, 상기 열원측 순환 배관에서의 상기 열원측 열전달 매체의 유동 방향을 전환시켜 줄 수 있는 열원측 유동 전환 부재;를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 히트 펌프 시스템은 압축기, 사방변, 열원측 열교환기, 팽창밸브 및 부하측 열교환기를 포함하고, 상기 압축기, 상기 사방변, 상기 열원측 열교환기, 상기 팽창밸브 및 상기 부하측 열교환기를 따라 내부 순환 유체가 순환되는 히트 펌프; 열원 측에 배치된 열원 열교환 부재; 상기 열원측 열교환기와 상기 열원 열교환 부재 사이를 열원측 열전달 매체가 순환되도록 연결하는 열원측 순환 배관; 냉난방 수요처 측에 배치된 수요처 열교환 부재; 상기 부하측 열교환기와 상기 수요처 열교환 부재 사이를 부하측 열전달 매체가 순환되도록 연결하는 부하측 순환 배관; 및 상기 냉난방 수요처에 대한 난방과 냉방 운전 모드 모두의 경우에 상기 부하측 열교환기에서 상기 내부 순환 유체와 상기 부하측 열전달 매체 사이에 대향류가 형성될 수 있도록, 상기 부하측 순환 배관에서의 상기 부하측 열전달 매체의 유동 방향을 전환시켜 줄 수 있는 부하측 유동 전환 부재;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관은 지중에 매설되어 상기 지중과 열교환될 수 있고, 수요처에 대한 냉난방을 제공할 수 있는 것으로서,
상기 지열 교환 배관 내의 난류 발생이 억제되면서도 상기 지중에 대한 열교환 면적이 증대될 수 있도록, 상기 지열 교환 배관의 외면과 내면 중 적어도 하나에는 요철이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관에 의하면, 히트 펌프 시스템이 히트 펌프, 열원 열교환 부재, 열원측 순환 배관, 수요처 열교환 부재, 부하측 순환 배관 및 열원측 유동 전환 부재를 포함함에 따라, 냉방과 난방 운전 모드 모두에서 히트 펌프 내에서 내부 순환 유체와 열원측 열전달 매체 간 및 내부 순환 유체와 부하측 열전달 매체 간에 항상 대향류가 형성될 수 있어서 열교환 효율이 향상될 수 있음은 물론 열원측 열전달 매체와 부하측 열전달 매체가 유동되는 경로 상의 배관 및 구성 요소들에 스케일 등의 이물질 쌓임이 방지될 수 있게 되는 효과가 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관에 의하면, 복수 개의 열원 유출입 전환 삼방 밸브를 포함하는 열원 유출입 전환 부재가 적용되어, 열원 열교환 부재 쪽으로 향하는 열원측 열전달 매체의 방향을 냉난방시 수시로 전환시켜 줄 수 있게 되고, 그에 따라 열원 열교환 부재에 일 방향으로만 열원측 열전달 매체가 지속적으로 순환됨에 따라 열원의 일 측은 지속적으로 뜨거워지고 다른 측은 지속적으로 차가워져서, 혹은 열원의 일 측은 지속적으로 차가워지고 다른 측은 지속적으로 뜨거워져서, 열원 전체적으로 이용되지 못하는 단점이 해소되고, 열원이 전체적으로 골고루 효율적으로 이용될 수 있게 되는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관에 의하면, 히트 펌프 시스템이 외부 열교환 부재, 열원측 외부 순환 배관 및 부하측 외부 순환 배관을 더 포함함에 따라, 간절기 등 냉난방 부하가 크지 않은 경우 등에는, 히트 펌프의 작동없이, 히트 펌프를 경유하지 아니하고, 열원측 순환 배관, 열원측 외부 순환 배관, 외부 열교환 부재, 부하측 외부 순환 배관 및 부하측 순환 배관을 따라 열원 열교환 부재와 수요처 열교환 부재 사이에 열전달이 이루어지도록 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관에 의하면, 종래의 지열 히트 펌프 시스템에서 지중 열교환기로 주로 적용되던 매끈한 폴리에틸렌 재질의 원형 단면관 대신 외면에 요철이 형성되어 수직 파형 단면 등으로 이루어지는 지열 교환 배관이 적용됨에 따라, 요철이 없는 종래의 경우에 비해 지열 교환 배관 내의 난류 발생이 억제됨은 물론 지중에 대한 열교환 면적이 증대될 수 있으므로, 효율적인 열교환이 이루어질 수 있음은 물론 열원 펌프 동력의 증대없이도 지열 교환 배관에서의 열교환 용량이 증대될 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트 펌프 시스템의 구성을 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트 펌프 시스템의 구성을 보이는 도면.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관의 단면을 보이는 도면.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관의 단면을 보이는 도면.
도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관의 단면을 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트 펌프 시스템의 구성을 보이는 도면.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관의 단면을 보이는 도면.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관의 단면을 보이는 도면.
도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관의 단면을 보이는 도면.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트 펌프 시스템의 구성을 보이는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 히트 펌프 시스템(100)은 히트 펌프(110)와, 열원 열교환 부재(109)와, 열원측 순환 배관(105)과, 수요처 열교환 부재(10)와, 부하측 순환 배관(101)과, 열원측 유동 전환 부재(140)를 포함한다.
도면 번호 150은 상기 히트 펌프 시스템(100)의 각종 구성 요소의 작동을 제어할 수 있는 제어 부재이다.
상기 히트 펌프(110)는 압축기(111), 사방변(115), 열원측 열교환기(112), 팽창밸브(113) 및 부하측 열교환기(114)를 포함하고, 상기 압축기(111), 상기 사방변(115), 상기 열원측 열교환기(112), 상기 팽창밸브(113) 및 상기 부하측 열교환기(114)를 따라 내부 순환 유체가 순환되는 것으로, 상기 수요처 열교환 부재(10)과의 열전달을 통해 냉난방 수요처에 대한 냉난방을 수행할 수 있는 것이다.
상기 열원 열교환 부재(109)는 열원 측에 배치되어, 지열원, 공기열원, 수열원 등 다양한 열원과 열교환되면서 열을 흡수하거나 방출할 수 있는 것으로, 여기서는 예시적으로 지중과 열교환되는 지열 교환기로 제시된다.
상기 열원측 순환 배관(105)은 상기 열원측 열교환기(112)와 상기 열원 열교환 부재(109) 사이를 열원측 열전달 매체가 순환되도록 연결하는 것으로, 상기 열원 열교환 부재(109)와 상기 열원측 열교환기(112) 사이에 상기 열원측 열전달 매체의 순환이 이루어질 수 있도록 상기 열원 열교환 부재(109)와 상기 열원측 열교환기(112)를 각각 연결하는 제 1 열원측 연결관(106)과 제 2 열원측 연결관(107)으로 구성된다.
상기 열원측 순환 배관(105) 상에는 열원 펌프(108)가 설치되어, 상기 열원 펌프(108)가 상기 열원측 순환 배관(105)을 따라 상기 열원측 열전달 매체를 순환시킨다.
상기 수요처 열교환 부재(10)는 건물 실내 등과 같이 계절 등 따라 냉방 또는 난방이 요구되는 곳인 냉난방 수요처 측에 배치되어 상기 히트 펌프(110)와 열전달되면서 상기 냉난방 수요처에 대해 난방 또는 냉방을 공급할 수 있는 것이다.
이러한 수요처 열교환 부재(10)로는 예시적으로 팬코일 유닛(11), 공기조화기(12), 이들의 조합 등으로 제시될 수 있다.
상기 부하측 순환 배관(101)은 상기 부하측 열교환기(114)와 상기 수요처 열교환 부재(10) 사이를 부하측 열전달 매체가 순환되도록 연결하는 것으로, 상기 수요처 열교환 부재(10)와 상기 부하측 열교환기(114) 사이에 상기 부하측 열전달 매체의 순환이 이루어질 수 있도록 상기 수요처 열교환 부재(10)와 상기 부하측 열교환기(114)를 각각 연결하는 제 1 부하측 연결관(102)과 제 2 부하측 연결관(103)으로 구성된다.
상기 부하측 순환 배관(101) 상에는 부하 펌프(104)가 설치되어, 상기 부하 펌프(104)가 상기 부하측 순환 배관(101)을 따라 상기 부하측 열전달 매체를 순환시킨다.
상기 부하측 열교환기(114)는 상기 수요처 열교환 부재(10) 측과 열교환될 수 있는 것이고, 상기 열원측 열교환기(112)는 상기 열원 열교환 부재(109) 측과 열교환될 수 있는 것이며, 상기 압축기(111) 및 상기 팽창밸브(113)는 상기 부하측 열교환기(114) 및 상기 열원측 열교환기(112)와 함께 냉동사이클을 구성하는 것이며, 상기 사방변(115)은 상기 히트 펌프(110) 내에서의 상기 내부 순환 유체의 유동 방향을 전환하기 위한 것인데, 이러한 사항들은 일반적인 히트 펌프(110)에서 널리 이용되는 것이므로, 여기서는 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 열원측 유동 전환 부재(140)는 상기 냉난방 수요처에 대한 난방과 냉방 운전 모드 모두의 경우에 상기 열원측 열교환기(112)에서 상기 내부 순환 유체와 상기 열원측 열전달 매체 사이에 대향류가 형성될 수 있도록, 상기 열원측 순환 배관(105)에서의 상기 열원측 열전달 매체의 유동 방향을 전환시켜 줄 수 있는 것이다.
상세히, 상기 열원측 유동 전환 부재(140)는 상기 제 1 열원측 연결관(106) 상에 배치되는 제 1 열원측 유동 전환 삼방 밸브(141)와, 상기 제 1 열원측 유동 전환 삼방 밸브(141)와 상기 제 2 열원측 연결관(107)을 연결하는 제 1 열원측 유동 전환 분지관(142)과, 상기 제 2 열원측 연결관(107) 상에 배치되는 제 2 열원측 유동 전환 삼방 밸브(145)와, 상기 제 2 열원측 유동 전환 삼방 밸브(145)와 상기 제 1 열원측 연결관(106)을 연결하는 제 2 열원측 유동 전환 분지관(146)을 포함한다.
상기와 같이 구성되면, 상기 제 1 열원측 유동 전환 삼방 밸브(141)와 상기 제 2 열원측 유동 전환 삼방 밸브(145)가 각각 상기 제 1 열원측 유동 전환 분지관(142)과 상기 제 2 열원측 유동 전환 분지관(146)을 닫거나, 상기 제 1 열원측 유동 전환 분지관(142)과 상기 제 2 열원측 유동 전환 분지관(146)을 열어 줌으로써, 상기 열원측 순환 배관(105)에서의 상기 열원측 열전달 매체의 유동 방향을 반대 방향으로 전환시켜 줄 수 있다.
한편, 상기 히트 펌프 시스템(100)은 부하측 유동 전환 부재(120)를 포함할 수 있다.
상기 히트 펌프 시스템(100)은 상기 열원측 유동 전환 부재(140)와 상기 부하측 유동 전환 부재(120) 중 어느 하나를 구비할 수도 있으나, 열교환 성능의 극대화를 위하여, 상기 열원측 유동 전환 부재(140)와 상기 부하측 유동 전환 부재(120) 모두를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 부하측 유동 전환 부재(120)는 상기 냉난방 수요처에 대한 난방과 냉방 운전 모드 모두의 경우에 상기 부하측 열교환기(114)에서 상기 내부 순환 유체와 상기 부하측 열전달 매체 사이에 대향류가 형성될 수 있도록, 상기 부하측 순환 배관(101)에서의 상기 부하측 열전달 매체의 유동 방향을 전환시켜 줄 수 있는 것이다.
상세히, 상기 부하측 유동 전환 부재(120)는 상기 제 1 부하측 연결관(102) 상에 배치되는 제 1 부하측 유동 전환 삼방 밸브(121)와, 상기 제 1 부하측 유동 전환 삼방 밸브(121)와 상기 제 2 부하측 연결관(103)을 연결하는 제 1 부하측 유동 전환 분지관(122)과, 상기 제 2 부하측 연결관(103) 상에 배치되는 제 2 부하측 유동 전환 삼방 밸브(125)와, 상기 제 2 부하측 유동 전환 삼방 밸브(125)와 상기 제 1 부하측 연결관(102)을 연결하는 제 2 부하측 유동 전환 분지관(126)을 포함한다.
상기와 같이 구성되면, 상기 제 1 부하측 유동 전환 삼방 밸브(121)와 상기 제 2 부하측 유동 전환 삼방 밸브(125)가 각각 상기 제 1 부하측 유동 전환 분지관(122)과 상기 제 2 부하측 유동 전환 분지관(126)을 닫거나, 상기 제 1 부하측 유동 전환 분지관(122)과 상기 제 2 부하측 유동 전환 분지관(126)을 열어 줌으로써, 상기 부하측 순환 배관(101)에서의 상기 부하측 열전달 매체의 유동 방향을 반대 방향으로 전환시켜 줄 수 있다.
또한, 상기 히트 펌프 시스템(100)은 열원 유출입 전환 부재(130)를 더 포함할 수 있다.
상기 열원 유출입 전환 부재(130)는 상기 열원 열교환 부재(109)에 대한 상기 열원측 열전달 매체의 유입과 유출 방향이 전환될 수 있도록, 상기 열원측 순환 배관(105)에서의 상기 열원측 열전달 매체의 유동 방향을 전환시켜 줄 수 있는 것이다.
상세히, 상기 열원 유출입 전환 부재(130)는 상기 제 1 열원측 연결관(106) 상에 배치되는 제 1 열원 유출입 전환 삼방 밸브(131)와, 상기 제 1 열원 유출입 전환 삼방 밸브(131)와 상기 제 2 열원측 연결관(107)을 연결하는 제 1 열원 유출입 전환 분지관(132)과, 상기 제 2 열원측 연결관(107) 상에 배치되는 제 2 열원 유출입 전환 삼방 밸브(135)와, 상기 제 2 열원 유출입 전환 삼방 밸브(135)와 상기 제 1 열원측 연결관(106)을 연결하는 제 2 열원 유출입 전환 분지관(136)을 포함한다.
상기 열원 유출입 전환 부재(130)는 상기 열원측 유동 전환 부재(140)처럼 상기 열원측 순환 배관(105) 상에 설치되되, 상기 열원측 유동 전환 부재(140)에 비해 상대적으로 더 상기 열원 열교환 부재(109)에 치우쳐서 설치된다.
또한, 상기 히트 펌프 시스템(100)은 상기 제 1 열원측 연결관(106)을 따라 유동되는 상기 열원측 열전달 매체의 온도를 감지하는 제 1 온도 감지 부재(156)와, 상기 제 2 열원측 연결관(107)을 따라 유동되는 상기 열원측 열전달 매체의 온도를 감지하는 제 2 온도 감지 부재(155)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어 부재(150)는 상기 제 1 온도 감지 부재(156)와 상기 제 2 온도 감지 부재(155)에서 각각 감지된 상기 열원측 열전달 매체의 온도들의 차이값을 연산하여, 상기 제 1 온도 감지 부재(156)와 상기 제 2 온도 감지 부재(155)에서 각각 감지된 상기 열원측 열전달 매체의 온도들의 차이값이 미리 설정된 온도 차이값 미만인 것으로 판단되면, 상기 제어 부재(150)는 상기 열원에서의 상기 열원 열교환 부재(109)의 열교환 능력이 부족하다고 판단하여, 상기 열원측 열전달 매체가 상기 열원 열교환 부재(109)로 유입 및 유출되는 방향이 전환될 수 있도록 상기 열원 유출입 전환 부재(130)를 작동시킨다.
상기와 같이, 복수 개의 상기 열원 유출입 전환 삼방 밸브(131, 135)를 포함하는 상기 열원 유출입 전환 부재(130)가 적용되어, 냉난방시 상기 열원 열교환 부재(109) 쪽으로 향하는 열원측 열전달 매체의 방향을 수시로 전환시켜 줄 수 있게 되고, 그에 따라 상기 열원 열교환 부재(109)에 일 방향으로만 상기 열원측 열전달 매체가 지속적으로 순환됨에 따라 상기 열원의 일 측은 지속적으로 뜨거워지고 다른 측은 지속적으로 차가워져서, 혹은 상기 열원의 일 측은 지속적으로 차가워지고 다른 측은 지속적으로 뜨거워져서, 상기 열원 전체적으로 이용되지 못하는 단점이 해소되고, 상기 열원이 전체적으로 골고루 효율적으로 이용될 수 있게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 상기 히트 펌프 시스템(100)의 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 상기 히트 펌프 시스템(100)의 냉방 운전 모드에 대하여 설명한다.
냉방 운전 모드의 경우, 상기 히트 펌프(110) 내에서 상기 내부 순환 유체가 상기 압축기(111), 상기 사방변(115), 상기 열원측 열교환기(112), 상기 팽창밸브(113) 및 상기 부하측 열교환기(114)를 따라 순환된다.
또한, 상기 열원 펌프(108)가 작동되어, 상기 열원측 순환 배관(105)을 따라 상기 열원측 열전달 매체가 순환된다. 이 때, 상기 제 1 열원측 유동 전환 삼방 밸브(141)와 상기 제 2 열원측 유동 전환 삼방 밸브(145)가 각각 상기 제 1 열원측 유동 전환 분지관(142)과 상기 제 2 열원측 유동 전환 분지관(146)은 닫아서, 상기 열원측 열전달 매체가 상기 열원측 순환 배관(105)을 따라서 상기 열원 열교환 부재(109) → 상기 열원 펌프(108) → 상기 제 1 열원측 유동 전환 삼방 밸브(141) → 상기 열원측 열교환기(112) → 상기 제 2 열원측 유동 전환 삼방 밸브(145) → 상기 열원 열교환 부재(109)로 순환되도록 유동되고, 그에 따라 상기 열원측 열교환기(112)에서 상기 내부 순환 유체와 상기 열원측 열전달 매체가 대향류를 형성하면서 열교환된다.
또한, 상기 부하 펌프(104)가 작동되어, 상기 부하측 순환 배관(101)을 따라 상기 부하측 열전달 매체가 순환된다. 이 때, 상기 제 1 부하측 유동 전환 삼방 밸브(121)와 상기 제 2 부하측 유동 전환 삼방 밸브(125)가 각각 상기 제 1 부하측 유동 전환 분지관(122)과 상기 제 2 부하측 유동 전환 분지관(126)은 닫아서, 상기 부하측 열전달 매체가 상기 부하측 순환 배관(101)을 따라서 상기 수요처 열교환 부재(10) → 상기 제 2 부하측 유동 전환 삼방 밸브(125) → 상기 부하측 열교환기(114) → 상기 제 1 부하측 유동 전환 삼방 밸브(121) → 상기 부하 펌프(104) → 상기 수요처 열교환 부재(10)로 순환되도록 유동되고, 그에 따라 상기 부하측 열교환기(114)에서 상기 내부 순환 유체와 상기 부하측 열전달 매체가 대향류를 형성하면서 열교환된다.
이하, 상기 히트 펌프 시스템(100)의 난방 운전 모드에 대하여 설명한다.
난방 운전 모드의 경우, 상기 히트 펌프(110) 내에서 상기 내부 순환 유체가 상기 압축기(111), 상기 사방변(115), 상기 부하측 열교환기(114), 상기 팽창밸브(113) 및 상기 열원측 열교환기(112)를 따라 순환된다.
또한, 상기 열원 펌프(108)가 작동되어, 상기 열원측 순환 배관(105)을 따라 상기 열원측 열전달 매체가 순환된다. 이 때, 상기 제 1 열원측 유동 전환 삼방 밸브(141)와 상기 제 2 열원측 유동 전환 삼방 밸브(145)가 각각 상기 제 1 열원측 유동 전환 분지관(142)과 상기 제 2 열원측 유동 전환 분지관(146)을 열어서, 상기 열원측 열전달 매체가 상기 열원측 순환 배관(105)을 따라서 상기 열원 열교환 부재(109) → 상기 열원 펌프(108) → 상기 제 1 열원측 유동 전환 삼방 밸브(141) → 상기 제 1 열원측 유동 전환 분지관(142) → 상기 열원측 열교환기(112) → 상기 제 2 열원측 유동 전환 분지관(146) → 상기 제 2 열원측 유동 전환 삼방 밸브(145) → 상기 열원 열교환 부재(109)로 순환되도록 유동되고, 그에 따라 상기 열원측 열교환기(112)에서 상기 내부 순환 유체와 상기 열원측 열전달 매체가 대향류를 형성하면서 열교환된다.
또한, 상기 부하 펌프(104)가 작동되어, 상기 부하측 순환 배관(101)을 따라 상기 부하측 열전달 매체가 순환된다. 이 때, 상기 제 1 부하측 유동 전환 삼방 밸브(121)와 상기 제 2 부하측 유동 전환 삼방 밸브(125)가 각각 상기 제 1 부하측 유동 전환 분지관(122)과 상기 제 2 부하측 유동 전환 분지관(126)을 열어서, 상기 부하측 열전달 매체가 상기 부하측 순환 배관(101)을 따라서 상기 수요처 열교환 부재(10) → 상기 제 2 부하측 유동 전환 삼방 밸브(125) → 상기 제 2 부하측 유동 전환 분지관(126) → 상기 부하측 열교환기(114) → 상기 제 1 부하측 유동 전환 분지관(122) → 상기 제 1 부하측 유동 전환 삼방 밸브(121) → 상기 부하 펌프(104) → 상기 수요처 열교환 부재(10)로 순환되도록 유동되고, 그에 따라 상기 부하측 열교환기(114)에서 상기 내부 순환 유체와 상기 부하측 열전달 매체가 대향류를 형성하면서 열교환된다.
상기와 같이, 상기 히트 펌프 시스템(100)이 상기 히트 펌프(110), 상기 열원 열교환 부재(109), 상기 열원측 순환 배관(105), 상기 수요처 열교환 부재(10), 상기 부하측 순환 배관(101) 및 상기 열원측 유동 전환 부재(140)를 포함함에 따라, 냉방과 난방 운전 모드 모두에서 상기 히트 펌프(110) 내에서 상기 내부 순환 유체와 상기 열원측 열전달 매체 간 및 상기 내부 순환 유체와 상기 부하측 열전달 매체 간에 항상 대향류가 형성될 수 있어서 열교환 효율이 향상될 수 있음은 물론 상기 열원측 열전달 매체와 상기 부하측 열전달 매체가 유동되는 경로 상의 배관 및 구성 요소들에 스케일 등의 이물질 쌓임이 방지될 수 있게 된다.
한편, 상기와 같은 냉난방 운전 중에, 상기 열원측 열교환 매체가 상기 열원측 순환 배관(105)을 따라서 상기 열원 열교환 부재(109) → 상기 제 1 열원 유출입 전환 삼방 밸브(131) → 상기 열원 펌프(108) → 상기 열원측 유동 전환 부재(140) 및 상기 열원측 열교환기(112)(냉방 운전일 때와 난방 운전일 때 이 부분에서의 유동은 위에서 설명된 부분으로 갈음한다.) → 상기 제 2 열원 유출입 전환 삼방 밸브(135) → 상기 열원 열교환 부재(109)로 순환된다.
이러한 과정 중에, 상기 제 1 온도 감지 부재(156)와 상기 제 2 온도 감지 부재(155)가 각각 상기 제 1 열원측 연결관(106)을 따라 유동되는 상기 열원측 열전달 매체의 온도와 상기 제 2 열원측 연결관(107)을 따라 유동되는 상기 열원측 열전달 매체의 온도를 지속적으로 감지하는데, 상기 제어 부재(150)에서 상기 제 1 온도 감지 부재(156)와 상기 제 2 온도 감지 부재(155)에서 각각 감지된 상기 열원측 열전달 매체의 온도들의 차이값이 상기 미리 설정된 온도 차이값 미만인 것으로 판단되면, 상기 제어 부재(150)는 상기 열원측 열전달 매체가 상기 열원 열교환 부재(109)로 유입 및 유출되는 방향이 전환될 수 있도록 상기 열원 유출입 전환 부재(130)를 작동시킨다. 그러면, 상기 열원측 열교환 매체가 상기 열원측 순환 배관(105)을 따라서 상기 열원 열교환 부재(109) → 상기 제 1 열원 유출입 전환 분지관(132) → 상기 제 1 열원 유출입 전환 삼방 밸브(131) → 상기 열원 펌프(108) → 상기 열원측 유동 전환 부재(140) 및 상기 열원측 열교환기(112)(냉방 운전일 때와 난방 운전일 때 이 부분에서의 유동은 위에서 설명된 부분으로 갈음한다.) → 상기 제 2 열원 유출입 전환 삼방 밸브(135) → 상기 제 2 열원 유출입 전환 분지관(136) → 상기 열원 열교환 부재(109)로 순환된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 따른 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서 상기된 본 발명의 제 1 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고 여기서는 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트 펌프 시스템의 구성을 보이는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 히트 펌프 시스템(200)은 외부 열교환 부재(280)와, 열원측 외부 순환 배관(265)과, 부하측 외부 순환 배관(260)을 더 포함한다.
상기 외부 열교환 부재(280)는 히트 펌프(210)와 별도로 열원 열교환 부재(209)와 수요처 열교환 부재(10) 사이에 배치되는 것이다.
상기 열원측 외부 순환 배관(265)은 열원측 순환 배관(205)을 따라 순환되는 열원측 열전달 매체가 상기 외부 열교환 부재(280)를 경유하도록, 상기 열원측 순환 배관(205)과 상기 외부 열교환 부재(280)를 연결하는 것이다.
상세히, 상기 열원측 외부 순환 배관(265)은 상기 열원측 순환 배관(205)과 상기 외부 열교환 부재(280) 사이에 상기 열원측 열전달 매체의 순환이 이루어질 수 있도록 상기 열원측 순환 배관(205)과 상기 외부 열교환 부재(280)를 각각 연결하는 제 1 열원측 외부 연결관(266)과 제 2 열원측 외부 연결관(267)으로 구성된다.
상기 제 1 열원측 외부 연결관(266) 상에 제 1 이방변(268)이 설치되고, 상기 열원측 순환 배관(205)에서 상기 제 1 열원측 외부 연결관(266)과 상기 제 2 열원측 외부 연결관(267)이 각각 연결된 지점의 사이 부분에 제 2 이방변(269)이 설치된다.
또한, 상기 부하측 외부 순환 배관(260)은 부하측 순환 배관(201)을 따라 순환되는 부하측 열전달 매체가 상기 외부 열교환 부재(280)를 경유하도록, 상기 부하측 순환 배관(201)과 상기 외부 열교환 부재(280)를 연결하는 것이다.
상세히, 상기 부하측 외부 순환 배관(260)은 상기 부하측 순환 배관(201)과 상기 외부 열교환 부재(280) 사이에 상기 부하측 열전달 매체의 순환이 이루어질 수 있도록 상기 부하측 순환 배관(201)과 상기 외부 열교환 부재(280)를 각각 연결하는 제 1 부하측 외부 연결관(261)과 제 2 부하측 외부 연결관(262)으로 구성된다.
상기 제 1 부하측 외부 연결관(261) 상에 제 3 이방변(263)이 설치되고, 상기 부하측 순환 배관(201)에서 부하측 열교환기(214) 부근에 제 4 이방변(264)이 설치된다.
상기 제 1 이방변(268)과 상기 제 3 이방변(263)이 닫히고, 상기 제 2 이방변(269)과 상기 제 4 이방변(264)이 열리면, 상기 외부 열교환 부재(280)를 통한 열전달은 중지되고, 상기 히트 펌프(210)를 통한 열전달이 이루어진다.
반면, 상기 제 1 이방변(268)과 상기 제 3 이방변(263)이 열리고, 상기 제 2 이방변(269)과 상기 제 4 이방변(264)이 닫히면, 상기 외부 열교환 부재(280)를 통한 열전달이 이루어지고, 상기 히트 펌프(210)를 통한 열전달이 중지된다.
상기와 같이, 상기 히트 펌프 시스템(200)이 상기 외부 열교환 부재(280), 상기 열원측 외부 순환 배관(265) 및 상기 부하측 외부 순환 배관(260)을 더 포함함에 따라, 간절기 등 냉난방 부하가 크지 않은 경우 등에는, 상기 히트 펌프(210)의 작동없이, 상기 히트 펌프(210)를 경유하지 아니하고, 상기 열원측 순환 배관(205), 상기 열원측 외부 순환 배관(265), 상기 외부 열교환 부재(280), 상기 부하측 외부 순환 배관(260) 및 상기 부하측 순환 배관(201)을 따라 상기 열원 열교환 부재(209)와 상기 수요처 열교환 부재(10) 사이에 열전달이 이루어지도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관의 단면을 보이는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에서는, 지중에 매설되어 상기 지중과 열교환될 수 있고, 수요처에 대한 냉난방을 제공할 수 있는 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관(370)의 외면에 요철(372)이 형성됨으로써, 상기 지중에 대한 열교환 면적이 증대될 수 있게 된다.
본 실시예에서는, 예시적으로 상기 요철(372)이 상기 지열 교환 배관(370)의 몸체(371) 외면을 따라 반복적으로 일정 곡률의 곡면을 형성하도록 제시된다. 그에 따라, 상기 지열 교환 배관(370)의 외측에는 상기 요철(372)이 연속적인 파형의 형태를 이루게 되어, 상기 지열 교환 배관(370)은 전체적으로 수직 파형 단면으로 이루어지게 된다. 물론, 이는 예시적인 것이고, 상기 요철(372)은 삼각형 단면, 사각형 단면 등 다른 다양한 요철의 형태로 이루어질 수 있다.
상기와 같이, 종래의 지열 히트 펌프 시스템에서 지중 열교환기로 주로 적용되던 매끈한 폴리에틸렌 재질의 원형 단면관 대신 외면에 요철(372)이 형성되어 수직 파형 단면 등으로 이루어지는 상기 지열 교환 배관(370)이 적용됨에 따라, 요철이 없는 종래의 경우에 비해 상기 지열 교환 배관(370) 내의 난류 발생이 억제됨은 물론 지중에 대한 열교환 면적이 증대될 수 있으므로, 효율적인 열교환이 이루어질 수 있음은 물론 열원 펌프 동력의 증대없이도 상기 지열 교환 배관(370)에서의 열교환 용량이 증대될 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관의 단면을 보이는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에서는, 지열 교환 부재(470)의 내면에는 상기 지열 교환 부재(470)의 외면에 형성된 요철(472)과 반대되는 요철(473)이 형성되는 점을 제외하고는, 상기된 제 3 실시예의 내용과 동일하다.
예를 들어, 상기 지열 교환 부재(470)의 외면에 볼록한 곡면 형태의 요철(472)이 형성되면, 상기 지열 교환 부재(470)의 내면에는 오목한 곡면 형태의 요철(473)이 형성된다.
상기와 같이 구성되면, 상기 지열 교환 부재(470)의 두께를 일정하게 하면서도, 상기 지열 교환 부재(470)의 열교환 용량의 증대를 위한 외면의 요철(472) 형성이 가능해진다.
도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관의 단면을 보이는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에서는, 지열 교환 부재(570)의 내면에 요철(573)이 형성됨으로써, 상기 지열 교환 부재(570) 내부의 난류 발생을 억제하면서도 지중에 대한 열교환 면적이 증대될 수 있게 되는 점을 제외하고는, 상기된 제 3 실시예의 내용과 동일하다.
예를 들어, 상기 요철(573)이 상기 지열 교환 배관(570)의 몸체(571) 내면을 따라 반복적으로 일정 곡률의 곡면을 형성하도록 제시된다. 그에 따라, 상기 지열 교환 배관(570)의 내측에는 상기 요철(573)이 연속적인 파형의 형태를 이루게 되어, 상기 지열 교환 배관(570)은 전체적으로 수직 파형 단면으로 이루어지게 된다. 물론, 이는 예시적인 것이고, 상기 요철(573)은 삼각형 단면, 사각형 단면 등 다른 다양한 요철의 형태로 이루어질 수 있다.
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.
본 발명의 일 측면에 따른 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관에 의하면, 냉방과 난방 운전 모드 모두에서 항상 대향류가 형성될 수 있어서 열교환 효율이 향상될 수 있음은 물론 스케일 등의 이물질 쌓임이 방지되고, 펌프 동력의 증대없이도 지열 교환 배관에서의 열교환 용량이 증대될 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.
10 : 수요처 열교환 부재
100 : 히트 펌프 시스템
101 : 부하측 순환 배관 102 : 제 1 부하측 연결관
103 : 제 2 부하측 연결관 104 : 부하 펌프
105 : 열원측 순환 배관 106 : 제 1 열원측 연결관
107 : 제 2 열원측 연결관 108 : 열원 펌프
109 : 열원 열교환 부재 110: 히트 펌프
111 : 압축기 112 : 열원측 열교환기
113 : 팽창밸브 114 : 부하측 열교환기
115 : 사방변 120 : 부하측 유동 전환 부재
121 : 제 1 부하측 유동 전환 삼방 밸브
122 : 제 1 부하측 유동 전환 분지관
125 : 제 2 부하측 유동 전환 삼방 밸브
126 : 제 2 부하측 유동 전환 분지관
130 : 열원 유출입 전환 부재
131 : 제 1 열원 유출입 전환 삼방 밸브
132 : 제 1 열원 유출입 전환 분지관
135 : 제 2 열원 유출입 전환 삼방 밸브
136 : 제 2 열원 유출입 전환 분지관
140 : 열원측 유동 전환 부재
141 : 제 1 열원측 유동 전환 삼방 밸브
142 : 제 1 열원측 유동 전환 분지관
145 : 제 2 열원측 유동 전환 삼방 밸브
146 : 제 2 열원측 유동 전환 분지관
150: 제어 부재 155 : 제 2 온도 감지 부재
156 : 제 1 온도 감지 부재 260 : 부하측 외부 순환 배관
261 : 제 1 부하측 외부 연결관 262 : 제 2 부하측 외부 연결관
263 : 제 3 이방변 264 : 제 4 이방변
265 : 열원측 외부 순환 배관 266 : 제 1 열원측 외부 연결관
267 : 제 2 열원측 외부 연결관 268 : 제 1 이방변
269 : 제 2 이방변 280 : 외부 열교환 부재
372 : 요철
101 : 부하측 순환 배관 102 : 제 1 부하측 연결관
103 : 제 2 부하측 연결관 104 : 부하 펌프
105 : 열원측 순환 배관 106 : 제 1 열원측 연결관
107 : 제 2 열원측 연결관 108 : 열원 펌프
109 : 열원 열교환 부재 110: 히트 펌프
111 : 압축기 112 : 열원측 열교환기
113 : 팽창밸브 114 : 부하측 열교환기
115 : 사방변 120 : 부하측 유동 전환 부재
121 : 제 1 부하측 유동 전환 삼방 밸브
122 : 제 1 부하측 유동 전환 분지관
125 : 제 2 부하측 유동 전환 삼방 밸브
126 : 제 2 부하측 유동 전환 분지관
130 : 열원 유출입 전환 부재
131 : 제 1 열원 유출입 전환 삼방 밸브
132 : 제 1 열원 유출입 전환 분지관
135 : 제 2 열원 유출입 전환 삼방 밸브
136 : 제 2 열원 유출입 전환 분지관
140 : 열원측 유동 전환 부재
141 : 제 1 열원측 유동 전환 삼방 밸브
142 : 제 1 열원측 유동 전환 분지관
145 : 제 2 열원측 유동 전환 삼방 밸브
146 : 제 2 열원측 유동 전환 분지관
150: 제어 부재 155 : 제 2 온도 감지 부재
156 : 제 1 온도 감지 부재 260 : 부하측 외부 순환 배관
261 : 제 1 부하측 외부 연결관 262 : 제 2 부하측 외부 연결관
263 : 제 3 이방변 264 : 제 4 이방변
265 : 열원측 외부 순환 배관 266 : 제 1 열원측 외부 연결관
267 : 제 2 열원측 외부 연결관 268 : 제 1 이방변
269 : 제 2 이방변 280 : 외부 열교환 부재
372 : 요철
Claims (10)
- 압축기, 사방변, 열원측 열교환기, 팽창밸브 및 부하측 열교환기를 포함하고, 상기 압축기, 상기 사방변, 상기 열원측 열교환기, 상기 팽창밸브 및 상기 부하측 열교환기를 따라 내부 순환 유체가 순환되는 히트 펌프;
열원 측에 배치된 열원 열교환 부재;
상기 열원측 열교환기와 상기 열원 열교환 부재 사이를 열원측 열전달 매체가 순환되도록 연결하는 열원측 순환 배관;
냉난방 수요처 측에 배치된 수요처 열교환 부재;
상기 부하측 열교환기와 상기 수요처 열교환 부재 사이를 부하측 열전달 매체가 순환되도록 연결하는 부하측 순환 배관; 및
상기 냉난방 수요처에 대한 난방과 냉방 운전 모드 모두의 경우에 상기 열원측 열교환기에서 상기 내부 순환 유체와 상기 열원측 열전달 매체 사이에 대향류가 형성될 수 있도록, 상기 열원측 순환 배관에서의 상기 열원측 열전달 매체의 유동 방향을 전환시켜 줄 수 있는 열원측 유동 전환 부재;를 포함하는 히트 펌프 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 열원측 순환 배관은
상기 열원 열교환 부재와 상기 열원측 열교환기 사이에 상기 열원측 열전달 매체의 순환이 이루어질 수 있도록 상기 열원 열교환 부재와 상기 열원측 열교환기를 각각 연결하는 제 1 열원측 연결관과 제 2 열원측 연결관으로 구성되고,
상기 열원측 유동 전환 부재는
상기 제 1 열원측 연결관 상에 배치되는 제 1 열원측 유동 전환 삼방 밸브와,
상기 제 1 열원측 유동 전환 삼방 밸브와 상기 제 2 열원측 연결관을 연결하는 제 1 열원측 유동 전환 분지관과,
상기 제 2 열원측 연결관 상에 배치되는 제 2 열원측 유동 전환 삼방 밸브와,
상기 제 2 열원측 유동 전환 삼방 밸브와 상기 제 1 열원측 연결관을 연결하는 제 2 열원측 유동 전환 분지관을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템. - 압축기, 사방변, 열원측 열교환기, 팽창밸브 및 부하측 열교환기를 포함하고, 상기 압축기, 상기 사방변, 상기 열원측 열교환기, 상기 팽창밸브 및 상기 부하측 열교환기를 따라 내부 순환 유체가 순환되는 히트 펌프;
열원 측에 배치된 열원 열교환 부재;
상기 열원측 열교환기와 상기 열원 열교환 부재 사이를 열원측 열전달 매체가 순환되도록 연결하는 열원측 순환 배관;
냉난방 수요처 측에 배치된 수요처 열교환 부재;
상기 부하측 열교환기와 상기 수요처 열교환 부재 사이를 부하측 열전달 매체가 순환되도록 연결하는 부하측 순환 배관; 및
상기 냉난방 수요처에 대한 난방과 냉방 운전 모드 모두의 경우에 상기 부하측 열교환기에서 상기 내부 순환 유체와 상기 부하측 열전달 매체 사이에 대향류가 형성될 수 있도록, 상기 부하측 순환 배관에서의 상기 부하측 열전달 매체의 유동 방향을 전환시켜 줄 수 있는 부하측 유동 전환 부재;를 포함하는 히트 펌프 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 부하측 순환 배관은
상기 수요처 열교환 부재와 상기 부하측 열교환기 사이에 상기 부하측 열전달 매체의 순환이 이루어질 수 있도록 상기 수요처 열교환 부재와 상기 부하측 열교환기를 각각 연결하는 제 1 부하측 연결관과 제 2 부하측 연결관으로 구성되고,
상기 부하측 유동 전환 부재는
상기 제 1 부하측 연결관 상에 배치되는 제 1 부하측 유동 전환 삼방 밸브와,
상기 제 1 부하측 유동 전환 삼방 밸브와 상기 제 2 부하측 연결관을 연결하는 제 1 부하측 유동 전환 분지관과,
상기 제 2 부하측 연결관 상에 배치되는 제 2 부하측 유동 전환 삼방 밸브와,
상기 제 2 부하측 유동 전환 삼방 밸브와 상기 제 1 부하측 연결관을 연결하는 제 2 부하측 유동 전환 분지관을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템. - 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 히트 펌프 시스템은
상기 열원 열교환 부재에 대한 상기 열원측 열전달 매체의 유입과 유출 방향이 냉난방시 수시로 전환될 수 있도록, 상기 열원측 순환 배관에서의 상기 열원측 열전달 매체의 유동 방향을 전환시켜 줄 수 있는 열원 유출입 전환 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 열원측 순환 배관은
상기 열원 열교환 부재와 상기 열원측 열교환기 사이에 상기 열원측 열전달 매체의 순환이 이루어질 수 있도록 상기 열원 열교환 부재와 상기 열원측 열교환기를 각각 연결하는 제 1 열원측 연결관과 제 2 열원측 연결관으로 구성되고,
상기 열원 유출입 전환 부재는
상기 제 1 열원측 연결관 상에 배치되는 제 1 열원 유출입 전환 삼방 밸브와,
상기 제 1 열원 유출입 전환 삼방 밸브와 상기 제 2 열원측 연결관을 연결하는 제 1 열원 유출입 전환 분지관과,
상기 제 2 열원측 연결관 상에 배치되는 제 2 열원 유출입 전환 삼방 밸브와,
상기 제 2 열원 유출입 전환 삼방 밸브와 상기 제 1 열원측 연결관을 연결하는 제 2 열원 유출입 전환 분지관을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 열원측 순환 배관은
상기 열원 열교환 부재와 상기 열원측 열교환기 사이에 상기 열원측 열전달 매체의 순환이 이루어질 수 있도록 상기 열원 열교환 부재와 상기 열원측 열교환기를 각각 연결하는 제 1 열원측 연결관과 제 2 열원측 연결관으로 구성되고,
상기 히트 펌프 시스템은
상기 제 1 열원측 연결관을 따라 유동되는 상기 열원측 열전달 매체의 온도를 감지하는 제 1 온도 감지 부재;
상기 제 2 열원측 연결관을 따라 유동되는 상기 열원측 열전달 매체의 온도를 감지하는 제 2 온도 감지 부재; 및
상기 제 1 온도 감지 부재와 상기 제 2 온도 감지 부재에서 각각 감지된 상기 열원측 열전달 매체의 온도들의 차이값이 미리 설정된 온도 차이값 미만인 것으로 판단되면, 상기 열원측 열전달 매체가 상기 열원 열교환 부재로 유입 및 유출되는 방향이 전환될 수 있도록 상기 열원 유출입 전환 부재를 작동시키는 제어 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템. - 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 히트 펌프 시스템은
상기 히트 펌프와 별도로 상기 열원 열교환 부재와 상기 수요처 열교환 부재 사이에 배치되는 외부 열교환 부재;
상기 열원측 순환 배관을 따라 순환되는 상기 열원측 열전달 매체가 상기 외부 열교환 부재를 경유하도록, 상기 열원측 순환 배관과 상기 외부 열교환 부재를 연결하는 열원측 외부 순환 배관; 및
상기 부하측 순환 배관을 따라 순환되는 상기 부하측 열전달 매체가 상기 외부 열교환 부재를 경유하도록, 상기 부하측 순환 배관과 상기 외부 열교환 부재를 연결하는 부하측 외부 순환 배관;을 포함하고,
상기 히트 펌프를 경유하지 아니하고, 상기 열원측 순환 배관, 상기 열원측 외부 순환 배관, 상기 외부 열교환 부재, 상기 부하측 외부 순환 배관 및 상기 부하측 순환 배관을 따라 상기 열원 열교환 부재와 상기 수요처 열교환 부재 사이에 열전달이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템. - 지중에 매설되어 상기 지중과 열교환될 수 있고, 수요처에 대한 냉난방을 제공할 수 있는 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관에 있어서,
상기 지열 교환 배관 내의 난류 발생이 억제되면서도 상기 지중에 대한 열교환 면적이 증대될 수 있도록, 상기 지열 교환 배관의 외면과 내면 중 적어도 하나에는 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관. - 제 9 항에 있어서,
상기 지열 교환 부재의 내면과 외면 중 적어도 하나에는 상기 지열 교환 부재의 외면과 내면 중 적어도 하나에 형성된 상기 요철과 반대되는 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150043029A KR20160115411A (ko) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150043029A KR20160115411A (ko) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160115411A true KR20160115411A (ko) | 2016-10-06 |
Family
ID=57164906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150043029A KR20160115411A (ko) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | 히트 펌프 시스템 및 상기 히트 펌프 시스템에 적용되는 지열 교환 배관 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20160115411A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200105088A (ko) * | 2019-02-28 | 2020-09-07 | 박종우 | 지능형 이중 열교환 방식의 히트펌프 시스템 |
| KR102527819B1 (ko) * | 2022-11-03 | 2023-05-02 | 주식회사 제이앤지 | 연료전지와 지열에너지 융합 이용 시스템 |
| KR102580070B1 (ko) * | 2022-06-21 | 2023-09-19 | 호스트웨이아이디씨(주) | 데이터 센터용 친환경 자연 냉각 시스템 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101168590B1 (ko) | 2010-11-24 | 2012-07-30 | 주식회사 지지케이 | 지열 냉난방 장치 |
| KR101454282B1 (ko) | 2013-09-16 | 2014-10-28 | 주식회사 제이앤지 | 열원 보상형 수축열 히트 펌프 시스템 |
-
2015
- 2015-03-27 KR KR1020150043029A patent/KR20160115411A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101168590B1 (ko) | 2010-11-24 | 2012-07-30 | 주식회사 지지케이 | 지열 냉난방 장치 |
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