KR20190043435A - 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 한 쌍의 열교환기, 압축기, 사방밸브 및 팽창밸브를 구비하는 히트펌프 유닛; 태양열 집열패널; 열교환모듈; 태양열 고온탱크; 태양열 저온탱크; 히트펌프 온수탱크 및 건축 구조물을 포함하는 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템을 제공한다. 본 발명의 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템은 태양열 수집 장치만 사용하는 경우라도 태양열 수집 장치와 지중열 수집 장치를 동시에 사용하는 경우와 동등한 효과를 나타낸다.

Description

태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템{Heating System Using Solar Thermal Heat Pump}
본 발명은 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 한 쌍의 열교환기, 압축기, 사방밸브 및 팽창밸브를 구비하는 히트펌프 유닛; 태양열 집열패널; 열교환모듈; 태양열 고온탱크; 태양열 저온탱크; 히트펌프 온수탱크 및 건축 구조물을 포함하는 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 냉난방을 위하여 사용되는 에너지원으로서는 석탄, 석유, 천연가스 등과 같은 화석연료를 이용하거나, 또는 이들 화석연료나 원자력을 이용하여 생산된 전력 에너지를 주로 사용하고 있다. 그러나 화석 연료는 연소과정에서 발생하는 각종 공해물질로 인하여 수질 및 환경을 오염시키는 단점이 있으므로, 근래에는 이를 대신할 수 있는 대체 에너지 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이러한 대체에너지 중에서도 무한한 에너지원을 갖는 풍력, 태양열 및 지열 등에 관한 연구와 이를 이용한 냉난방장치가 사용되고 있는데, 이들 에너지원은 공기오염과 기후변화에 거의 영향을 미치지 않으면서 에너지를 얻을 수 있는 장점이 있는 반면 에너지 밀도가 대단히 낮은 단점이 있다.
화석에너지의 고갈과 환경오염 문제가 대두되면서 청정에너지, 즉 태양열, 지중열, 풍력 등과 같은 자연에너지의 활용에 대한 연구 및 개발이 활발하게 진행되고 있고, 실제로 태양열 및 지중열을 활용하여 히트펌프 냉난방을 행하는 시스템의 활용이 증가되고 있다.
냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하는 히트펌프(heat pump)를 이용한 냉난방 시스템은 하나의 시스템으로 냉방 및 난방을 모두 행할 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점에 따라 냉방 및 난방이 필요한 곳에 히트펌프를 이용한 냉난방 시스템을 설치하는 사례가 증가되고 있다.
그 일환으로 본 출원인은 대한민국특허청 등록특허공보 제10-1316691호(이하, ‘선행기술 1’이라 함)를 통하여 지중열 및 태양열을 이용한 히트펌프 냉난방 시스템 및 그의 제어방법을 제안한 바 있는데, 이 시스템은 히트펌프를 이용함으로써 하나의 시스템으로 냉방 및 난방을 모두 행할 수 있을 뿐만 아니라 청정에너지를 활용함으로써 화석에너지의 사용을 크게 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고 KR 특허출원번호 제10-2014-0152699호(발명의 명칭 : 부하조절기능을 구비한 히트펌프 냉난방 시스템)에서는 한 쌍의 열교환기와 압축기와 사방밸브 및 팽창밸브가 구비된 히트펌프 유닛과, 한 쌍의 열교환기에 열매체가 순환되도록 한 쌍씩 각각 연결된 두 쌍의 순환관과, 두 쌍의 순환관 중 하나 이상에 설치되어 열매체의 유량을 조절하는 유량조절부와, 두 쌍의 순환관 중 유량조절부가 설치된 순환관에 설치되어 열매체의 유량 및 온도를 측정하는 센싱부를 포함하는 냉난방 시스템에 대해 개시하고 있고,
KR 특허출원번호 제10-2012-0134659호(발명의 명칭 : 대구경 천공을 활용한 혼합형 지열시스템 및 그 시공방법)에서는 지하 저장조를 구비하여 지열을 이용하는 밀폐형 지열 시스템에 대해 청구하고 있고, KR 공개특허 10-2008-0014916(발명의 명칭 : 지하수 심정 하부까지 설치된 무공관과 연결하여 지중열교환 효율을 향상하도록 한 지열용 환수 햇더 장치)는 개방형 및 밀폐형 지열 시스템의 장점을 혼합한 지열 시스템에 대해 개시하고 있다.
그러나 상술한 특허 문헌들의 경우 지중열 및 태양열 수집 장치를 모두 설치하여 설치 비용이 증가하거나 또는 지중열 수집 장치 또는 태양열 수집 장치 중 하나의 수집 장치만 설치하는 경우라도 에너지 수집 효율을 높이기 위해 수집 장치의 구조가 복잡해지는 문제를 해결할 수 없었다.
본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
본 발명의 발명자들은 태양열 수집 장치만 사용하는 경우라도 태양열 수집 장치와 지중열 수집 장치를 동시에 사용하는 경우와 동등한 효과를 나타내는 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템을 개발하기 위해 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 태양열 수집 장치가 가열한 온수에 대한 지정 온도를 기준으로 상기 지정 온도를 초과하여 가열된 온수는 태양열 고온 탱크에 직접 저장하여 바로 난방에 사용하고, 상기 지정온도 이하의 온도로 가열된 온수는 히트펌프를 이용하여 다시 가열한 후 난방에 사용할 경우 태양열 수집 장치와 지중열 수집 장치를 동시에 사용하는 경우와 동등한 정도의 열효율을 나타낸다는 사실을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명은 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명은 난방 시스템을 제공한다.
본 발명의 발명자들은 태양열 수집 장치만 사용하는 경우라도 태양열 수집 장치와 지중열 수집 장치를 동시에 사용하는 경우와 동등한 효과를 나타내는 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템을 개발하기 위해 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 태양열 수집 장치가 가열한 온수에 대한 지정 온도를 기준으로 상기 지정 온도를 초과하여 가열된 온수는 태양열 고온 탱크에 직접 저장하여 바로 난방에 사용하고, 상기 지정온도 이하의 온도로 가열된 온수는 히트펌프를 이용하여 다시 가열한 후 난방에 사용할 경우 태양열 수집 장치와 지중열 수집 장치를 동시에 사용하는 경우와 동등한 정도의 열효율을 나타낸다는 사실을 확인하였다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 한 쌍의 열교환기, 압축기, 사방밸브 및 팽창밸브를 구비하는 히트펌프 유닛; 태양열 집열패널; 열교환모듈; 태양열 고온탱크; 태양열 저온탱크; 히트펌프 온수탱크 및 건축 구조물을 포함하고, 상기 태양열 집열패널 및 상기 열교환모듈은 제1 관로 및 제2 관로에 의해 연결되며, 상기 열교환모듈 및 상기 태양열 고온탱크는 제3 관로 및 제4 관로에 의해 연결되고, 상기 태양열 고온탱크 및 상기 건축 구조물은 제9 관로 및 제10 관로에 의해 연결되며, 상기 히트펌프 유닛은 상기 제1 관로 및 제2 관로에 각각 설치된 제1 삼방향밸브 및 제2 삼방향밸브에서 각각 분기한 제14 관로 및 제13 관로에 의해 연결되고, 상기 히트펌프 유닛과 상기 건축 구조물은 상기 히트펌프로부터 생성된 온수를 상기 히트펌프 온수탱크에 온수를 저장한 다음 상기 건축 구조물로 이송하는 제15 관로 및 제16 관로에 의해 연결되며, 상기 제13 관로 및 제14 관로와 상기 제9 관로 및 제10 관로는 각각 상기 제13 관로에 설치된 제3 삼방향밸브 및 상기 제9 관로에 설치된 제10 삼방향밸브에 각각 연결된 제11 관로 및 상기 제14 관로에 설치된 제4 삼방향밸브 및 상기 제10 관로에 설치된 제9 삼방향밸브에 각각 연결된 제12 관로에 의해 연결되고, 상기 태양열 저온탱크의 일측은 상기 제3 관로에 설치된 제6 삼방향밸브에서 분기한 제6 관로 및 상기 제4 관로에 설치된 제5 삼방향밸브에서 분기한 제5 관로에 의해 연결되며, 상기 태양열 저온탱크의 타측은 상기 제11 관로에 설치된 제8 삼방향밸브에서 분기한 제8 관로 및 상기 제12 관로에 설치된 제7 삼방향밸브에서 분기한 제7 관로에 의해 연결되는 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템을 제공한다.
본 명세서에서 사용하는 용어‘지정온도’는 본 발명인 난방 시스템의 제작자 또는 사용자가 난방 시스템의 에너지 효율을 최적화하기 위해 임의로 지정한 온도를 의미하는 것으로, 상기‘지정온도’는 기온 등에 따라 달라질 수 있는 것이기 때문에, 상술한 용어의 사용에 의해 본 명세서가 불명확해 지는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 본 발명의 상기 태양열 저온탱크는 바람직하게는 복수의 태양열 저온탱크를 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 제1 태양열 저온탱크 및 제2 태양열 저온탱크를 포함할 수 있으며, 가장 바람직하게는 제1 태양열 저온탱크 및 상기 제2 태양열 저온탱크 사이를 관통한 1 이상의 관로에 의해 결합된 태양열 저온탱크를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 태양열 저온탱크가 제1 태양열 저온탱크 및 상기 제2 태양열 저온탱크 사이를 관통한 1 이상의 관로에 의해 결합된 것은 매우 중요한 구성이다. 왜냐하면, 상기 제1 태양열 저온탱크와 상기 제2 태양열 저온탱크에 각각 다른 온도의 온수를 저장하여, 각각의 온수를 각각 다른 방법이되, 최적의 열효율을 나타내는 방법으로 사용할 수 있기 때문이다.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 본 발명의 상기 제1 태양열 저온탱크 및 상기 제2 태양열 저온탱크는 바람직하게는 단열재에 의해 피복된 것일 수 있다.
본 발명에서 상기 제1 태양열 저온탱크 및 상기 제2 태양열 저온탱크를 스트로폼 등의 단열재에 의해 피복하는 것은 매우 중요한 구성이다. 왜냐하면, 태양열 저온탱크를 단열재에 의해 피복할 경우 상기 태양열 집열패널에 의해 생성된 고온수의 온도를 장시간 유지하여 난방 시스템의 에너지 소비 효율을 극대화할 수 있기 때문이다.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 본 발명의 상기 태양열 집열패널에 의해 생성된 온수의 온도가 지정온도를 초과할 경우 상기 온수는 바람직하게는 상기 열교환모듈에서 열교환을 하고, 상기 열교환모듈에서 열교환에 의해 생성된 온수는 상기 태양열 고온탱크에 저장된 다음, 상기 건축 구조물에 공급되는 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 본 발명의 상기 태양열 고온탱크의 온수 저장량을 초과하여 공급되는 온수는 바람직하게는 상기 태양열 저온탱크에 저장된 다음, 상기 건축 구조물에 공급되는 것일 수 있다.
본 발명에서 상기 태양열 고온탱크의 온수 저장량을 초과하여 공급되는 온수를 상기 태양열 저온탱크에 저장하는 것은 매우 중요한 구성이다. 왜냐하면, 상기 태양열 집열패널에 의해 생성된 고온수를 태양열 집열패널이 고온수를 생성할 수 없는 시기에도 사용할 수 있어, 난방 시스템의 에너지 소비 효율을 극대화할 수 있기 때문이다.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 본 발명의 상기 태양열 집열패널에 의해 생성된 온수의 온도가 지정온도 이하일 경우 상기 온수는 바람직하게는 상기 열교환모듈에서 열교환을 하지 않고, 상기 히트펌프 유닛에서 가열된 이후, 상기 히트펌프 온수탱크를 거쳐 상기 건축 구조물에 공급되는 것일 수 있고,
보다 바람직하게는 상기 제14 관로 및 상기 제13 관로를 통해 상기 태양열 집열패널에서 상기 히트펌프 유닛에서 가열된 이후, 상기 히트펌프 온수탱크를 거쳐 상기 건축 구조물에 공급되는 것일 수 있다.
본 발명에서 상기 태양열 집열패널에 의해 생성된 온수의 온도가 지정온도 이하일 경우 상기 열교환모듈에서 열교환을 하지 않고, 상기 태양열 집열패널에서 생성된 온수를 바로 히트펌프 유닛으로 이송해서 가열하는 것은 매우 중요한 구성이다. 왜냐하면, 열교환모듈에서 열교환을 하는 과정에서 손실되는 열량을 최소화하여, 난방 시스템의 에너지 소비 효율을 극대화할 수 있기 때문이다.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 본 발명의 상기 태양열 집열패널에 의해 생성된 온수의 온도가 지정온도 이하일 경우 상기 태양열 저온탱크에 저장된 온수는 바람직하게는 상기 제7 관로, 제8 관로, 제11 관로, 제12 관로, 제13 관로 및 제14 관로를 통해 상기 태양열 저온탱크에서 상기 히트펌프 유닛으로 이동하여 가열된 후, 상기 히트펌프 온수탱크를 거쳐 상기 건축 구조물에 공급되는 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 본 발명의 상기 태양열 집열패널에 의해 생성된 온수의 온도가 지정온도 이하일 경우 바람직하게는 상기 태양열 집열패널에 의해 생성된 온수와 상기 태양열 저온탱크에 저장된 온수가 함께 상기 히트펌프 유닛으로 이동하여 가열된 후, 상기 히트펌프 온수탱크를 거쳐 상기 건축 구조물에 공급되는 것일 수 있다.
본 발명에서 상기 태양열 집열패널에 의해 생성된 온수의 온도가 지정온도 이하일 경우 상기 히트펌프 유닛에서 상기 태양열 집열패널에 의해 생성된 온수와 상기 태양열 저온탱크에 저장된 온수를 선택적으로 이송하여 가열하는 것은 매우 중요한 구성이다. 상황에 맞게 유연하게 히트펌프 유닛에서 사용할 온수를 선택하여, 난방 시스템의 에너지 소비 효율을 극대화할 수 있기 때문이다.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(a) 본 발명은 한 쌍의 열교환기, 압축기, 사방밸브 및 팽창밸브를 구비하는 히트펌프 유닛; 태양열 집열패널; 열교환모듈; 태양열 고온탱크; 태양열 저온탱크; 히트펌프 온수탱크 및 건축 구조물을 포함하는 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템을 제공한다.
(b) 본 발명의 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템은 태양열 수집 장치만 사용하는 경우라도 태양열 수집 장치와 지중열 수집 장치를 동시에 사용하는 경우와 동등한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명인 태양열 히트펌프 난방 시스템의 계통도를 나타낸다.
도 2 내지 도 7은 본 발명인 태양열 히트펌프 난방 시스템의 온수 순환 관련 참고도를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 히트펌프 난방 시스템(1)의 계통도가 도시되어 있고, 도 2 내지 도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 히트펌프 난방 시스템(1)의 온수 순환을 설명하는 참고도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 히트펌프 난방 시스템(1)은 히트펌프 유닛(10), 집열패널(20), 열교환모듈(30), 태양열 고온탱크(40), 태양열 저온탱크(50), 히트펌프 온수탱크(60), 제1 관로 내지 제16 관로(L1~L16), 제1 삼방향밸브 내지 제10 삼방향밸브(TV1~TV10) 및 제1 펌프 내지 제5 펌프(P1~P5)를 포함한다.
히트펌프 유닛(10)은 한 쌍의 열교환기, 압축기, 사방밸브, 팽창밸브 및 그 내부를 유동하는 작동유체를 구비하고, 상기 압축기의 작동에 따라 히트펌프 유닛(10)에 연결된 관로(L13, L14)를 통하여 순환되는 열매체가 상기 작동유체에 의해 가열 또는 냉각이 이루어지도록 한다.
참고로, 작동유체로는 통상적인 냉동사이클에 사용되는 염화불화탄소(CFC), 수소염화불화탄소(HCFC), 수소화불화탄소(HFC), 과불화탄소(PFC)와 같은 것이 사용될 수 있다.
여기서, 히트펌프 유닛(10)은 본 출원인이 출원한 바 있는 국내 특허출원번호 제10-2014-0084297호(발명의 명칭: 지열 폐열을 이용한 항온항습기)에서 설명된 바와 같은 것이고, 본 발명은 히트펌프 유닛(10) 자체의 구조 및 작동을 요지로 하지 않으므로, 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위하여 상세한 설명은 생략한다.
집열패널(20)은 제1 관로 및 제2 관로(L1, L2)에 의해 아래에서 설명할 열교환모듈(30)과 열매체인 물이 순환되도록 연결된다.
집열패널(20)은 태양열을 수집하여 내부를 유동하는 열매체가 가열되도록 하고, 펌프(P1)는 열매체를 순환시켜 집열패널(20)에 수집된 태양열이 열교환모듈(30)로 전달되도록 한다.
열교환모듈(30)은 상술한 바와 같은 집열패널(20)로부터 전달된 열이 히트펌프 유닛(10) 등으로 순환되는 열매체로 전달되도록 하기 위한 것으로, 열교환모듈(30)에는 제3관로(L3) 및 제4관로(L4)에 의해 후술하는 태양열 고온탱크(40)가 연결된다.
태양열 고온탱크(40)는 상기 태양열 집열패널(20)에 의해 생성된 온수의 온도가 지정온도를 초과할 경우 상기 집열패널(20)에서 생성된 온수를 제9 관로 및 제10 관로(L9, L10)를 통해 건축 구조물(70)과 연결된다.
태양열 저온탱크(50)는 제1 태양열 저온탱크(51) 및 제2 태양열 저온탱크(52)를 포함하고, 상기 태양열 고온탱크(40)의 온수 저장량을 초과하여 공급되는 온수를 저장한다.
태양열 저온탱크(50)의 일측은 상기 제3 관로(L3)에 설치된 제6 삼방향밸브(TV6)에서 분기한 제6 관로(L6) 및 상기 제4 관로(L4)에 설치된 제5 삼방향밸브(TV5)에서 분기한 제5 관로(L5)에 의해 연결되고, 상기 태양열 저온탱크(50)의 타측은 상기 제11 관로(L11)에 설치된 제8 삼방향밸브(TV8)에서 분기한 제8 관로(L8) 및 상기 제12 관로(L12)에 설치된 제7 삼방향밸브(TV7)에서 분기한 제7 관로(L7)에 의해 연결된다.
상기 제1 태양열 저온탱크(51) 및 상기 제2 태양열 저온탱크(52)는 상기 제1 태양열 저온탱크(51) 및 상기 제2 태양열 저온탱크(52) 사이를 관통한 1 이상의 관로가 결합되어, 각각의 저온탱크에 각각 다른 온도의 온수를 저장할 수 있다.
제1 태양열 저온탱크(51) 및 제2 태양열 저온탱크(52)는 단열재에 의해 피복되어, 태양열 저온탱크에 저장된 에너지 손실을 최소화한다.
히트펌프 유닛(10)은 제1 관로(L1) 및 제2 관로(L2)에 각각 설치된 제1 삼방향밸브(TV1) 및 제2 삼방향밸브(TV2)에서 각각 분기한 제14 관로(L14) 및 제13 관로(L13)에 의해 연결된다.
히트펌프 유닛(10)과 건축 구조물(20)은 히트펌프 유닛(10)으로부터 생성된 온수를 히트펌프 온수탱크(60)에 온수를 저장한 다음 건축 구조물(70)로 이송하는 제15 관로(L15) 및 제16 관로(L16)에 의해 연결된다.
제13 관로(L13) 및 제14 관로(L14)와 제9 관로(L9) 및 제10 관로(L10)는 각각 제13 관로(L13)에 설치된 제3 삼방향밸브(TV3) 및 제9 관로(L9)에 설치된 제10 삼방향밸브(TV10)에 각각 연결된 제11 관로(L11) 및 제14 관로(L14)에 설치된 제4 삼방향밸브(TV4) 및 제10 관로(L10)에 설치된 제9 삼방향밸브(TV9)에 각각 연결된 제12 관로(L12)에 의해 연결된다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 히트펌프 난방 시스템(1)은 상기 태양열 집열패널(20)에 의해 생성된 온수의 온도가 지정온도를 초과하는지 여부에 따라 시스템 내 온수 생성 방법에 차이가 발생한다.
도 2를 참조하면, 태양열 집열패널(20)에 의해 생성된 온수의 온도가 지정온도를 초과할 경우 온수는 열교환모듈(30)에서 열교환을 하고, 열교환모듈(30)에서 열교환에 의해 생성된 온수는 태양열 고온탱크(40)에 저장된 다음, 건축 구조물(70)에 공급된다.
도 3을 참조하면, 태양열 고온탱크(40)에 저장된 온수가 태양열 고온탱크(40)의 저장량을 초과할 경우 초과되는 온수는 태양열 저온탱크(50)에 저장된다.
도 4를 참조하면, 태양열 저온탱크(50)에 저장된 온수는 태양열 집열패널(20)에 의해 온수를 생성할 수 없으나, 태양열 저온탱크(50)에 저장된 온수의 양이 충분하고, 온도가 높아, 히트펌프 유닛(10)을 사용할 필요가 없을 때 사용된다.
도 5를 참조하면, 태양열 집열패널(20)에 의해 생성된 온수의 온도가 지정온도 이하이고, 태양열 저온탱크(50)에 저장된 온수를 전혀 사용할 수 없을 경우, 태양열 집열패널(20)에 의해 가열된 온수를 직접 히트펌프 유닛(10)으로 이송하여 온수를 다시 가열한 후, 건축 구조물(70)에 공급한다.
여기서, 온수는 제14 관로(L14) 및 제13 관로(L13)를 통해 태양열 집열패널(20)에서 히트펌프 유닛(10)으로 이동한다.
도 6을 참조하면, 태양열 집열패널(20)에 의해 온수를 생성할 상황이 아니고, 태양열 저온탱크(50)에 저장된 온수를 사용할 수 있으나, 온수의 양과 온도가 충분하지 않을 경우, 태양열 저온탱크(50)에 저장된 온수를 직접 히트펌프 유닛(10)으로 이송하여 온수를 다시 가열한 후, 건축 구조물(70)에 공급한다.
도 7을 참조하면, 태양열 집열패널(20)에 의해 생성된 온수의 온도가 지정온도 이하이고, 태양열 저온탱크(50)에 저장된 온수를 사용할 수 있으나, 온수의 양과 온도가 충분하지 않을 경우, 태양열 집열패널(20)에 의해 가열된 온수와 태양열 저온탱크(50)에 저장된 온수를 모두 히트펌프 유닛(10)으로 이송하여 온수를 다시 가열한 후, 건축 구조물(70)에 공급한다.
태양열 히트펌프 난방 시스템 1 히트펌프 유닛 10
집열패널 20 열교환모듈 30
태양열 고온탱크 40 태양열 저온탱크 50
제1 태양열 저온탱크 51 제2 태양열 저온탱크 52
히트펌프 온수탱크 60 건축 구조물 70
L1 내지 L16 제1 내지 제16 관로
TV1 내지 TV10 제1 내지 제10 삼방향밸브
P1 내지 P5 제1 내지 제5 펌프

Claims (10)

  1. 한 쌍의 열교환기, 압축기, 사방밸브 및 팽창밸브를 구비하는 히트펌프 유닛; 태양열 집열패널; 열교환모듈; 태양열 고온탱크; 태양열 저온탱크; 히트펌프 온수탱크 및 건축 구조물을 포함하고,
    상기 태양열 집열패널 및 상기 열교환모듈은 제1 관로 및 제2 관로에 의해 연결되며,
    상기 열교환모듈 및 상기 태양열 고온탱크는 제3 관로 및 제4 관로에 의해 연결되고,
    상기 태양열 고온탱크 및 상기 건축 구조물은 제9 관로 및 제10 관로에 의해 연결되며,
    상기 히트펌프 유닛은 상기 제1 관로 및 제2 관로에 각각 설치된 제1 삼방향밸브 및 제2 삼방향밸브에서 각각 분기한 제14 관로 및 제13 관로에 의해 연결되고,
    상기 히트펌프 유닛과 상기 건축 구조물은 상기 히트펌프로부터 생성된 온수를 상기 히트펌프 온수탱크에 온수를 저장한 다음 상기 건축 구조물로 이송하는 제15 관로 및 제16 관로에 의해 연결되며,
    상기 제13 관로 및 제14 관로와 상기 제9 관로 및 제10 관로는 각각 상기 제13 관로에 설치된 제3 삼방향밸브 및 상기 제9 관로에 설치된 제10 삼방향밸브에 각각 연결된 제11 관로 및 상기 제14 관로에 설치된 제4 삼방향밸브 및 상기 제10 관로에 설치된 제9 삼방향밸브에 각각 연결된 제12 관로에 의해 연결되고,
    상기 태양열 저온탱크의 일측은 상기 제3 관로에 설치된 제6 삼방향밸브에서 분기한 제6 관로 및 상기 제4 관로에 설치된 제5 삼방향밸브에서 분기한 제5 관로에 의해 연결되며,
    상기 태양열 저온탱크의 타측은 상기 제11 관로에 설치된 제8 삼방향밸브에서 분기한 제8 관로 및 상기 제12 관로에 설치된 제7 삼방향밸브에서 분기한 제7 관로에 의해 연결되는
    태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양열 저온탱크는 제1 태양열 저온탱크 및 제2 태양열 저온탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 태양열 저온탱크 및 상기 제2 태양열 저온탱크는 상기 제1 태양열 저온탱크 및 상기 제2 태양열 저온탱크 사이를 관통한 1 이상의 관로가 결합된 것을 특징으로 하는 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 태양열 저온탱크 및 상기 제2 태양열 저온탱크는 단열재에 의해 피복된 것을 특징으로 하는 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양열 집열패널에 의해 생성된 온수의 온도가 지정온도를 초과할 경우 상기 온수는 상기 열교환모듈에서 열교환을 하고, 상기 열교환모듈에서 열교환에 의해 생성된 온수는 상기 태양열 고온탱크에 저장된 다음, 상기 건축 구조물에 공급되는 것을 특징으로 하는 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 태양열 고온탱크의 온수 저장량을 초과하여 공급되는 온수는 상기 태양열 저온탱크에 저장된 다음, 상기 건축 구조물에 공급되는 것을 특징으로 하는 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양열 집열패널에 의해 생성된 온수의 온도가 지정온도 이하일 경우 상기 온수는 상기 열교환모듈에서 열교환을 하지 않고, 상기 히트펌프 유닛에서 가열된 이후, 상기 히트펌프 온수탱크를 거쳐 상기 건축 구조물에 공급되는 것을 특징으로 하는 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 온수는 상기 제14 관로 및 상기 제13 관로를 통해 상기 태양열 집열패널에서 상기 히트펌프 유닛으로 이동하는 것을 특징으로 하는 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양열 집열패널에 의해 생성된 온수의 온도가 지정온도 이하일 경우 상기 태양열 저온탱크에 저장된 온수는 상기 제7 관로, 제8 관로, 제11 관로, 제12 관로, 제13 관로 및 제14 관로를 통해 상기 태양열 저온탱크에서 상기 히트펌프 유닛으로 이동하여 가열된 후, 상기 히트펌프 온수탱크를 거쳐 상기 건축 구조물에 공급되는 것을 특징으로 하는 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양열 집열패널에 의해 생성된 온수의 온도가 지정온도 이하일 경우 상기 태양열 집열패널에 의해 생성된 온수와 상기 태양열 저온탱크에 저장된 온수가 함께 상기 히트펌프 유닛으로 이동하여 가열된 후, 상기 히트펌프 온수탱크를 거쳐 상기 건축 구조물에 공급되는 것을 특징으로 하는 태양열 히트펌프를 이용한 난방 시스템.
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