KR20190043657A - Enhanced geothermy cold and hot geothermy punching and cascade heatpump system for making both cold water and steam using the enhanced geothermy cold and hot geothermy punching - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조 및 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조를 포함하는 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cascade heat pump system for simultaneous production of cold water and steam, including a geothermal geothermal / cold geothermal structure and a geothermal / geothermal geothermal / geothermal structure.
일반적으로 대략 지중 400m 지점에서는 지중 온도가 대략 23℃ 정도가 되고, 대략 지중 1km 지점에서는 지중 온도가 40℃ 정도가 된다. 이러한 지중 1km 지점 또는 그보다 더 아래 지중의 심부에 존재하는 지열을 심부 지열이라고 한다.Generally, the ground temperature is about 23 ° C at a point of about 400m in the ground, and the ground temperature is about 40 ° C at about 1km in the ground. Geothermal heat at the depth of 1 km or below is called deep geothermal heat.
심부 지열을 이용하는 종래 시스템의 예로 제시될 수 있는 것들이 아래 제시된 특허문헌의 그 것들이다.Examples of conventional systems using deep geothermal heat are those of the patent literature presented below.
그러나, 종래의 심부 지열을 이용하는 시스템에서는, 심부에서 지열 교환 냉매가 상대적으로 고온, 예를 들어 30℃ 이상의 온도로 표출되기 때문에, 심부 지열을 함유한 지열 교환 냉매를 지표면으로 뽑아내어 난방에는 유용하게 사용될 수 있으나, 냉방에는 사용하기가 적합하지 않은 문제가 있었다.However, in the conventional system using the deep geothermal heat, since the geothermal heat exchanger refrigerant is expressed at a relatively high temperature, for example, 30 ° C or more at the deep portion, the geothermal exchange refrigerant containing the deep geothermal heat is extracted to the earth surface, There is a problem that it is not suitable for use in cooling.
본 발명은 심부 지열을 이용한 난방 운전이 가능하면서도 냉방 운전으로도 전환 가능한 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조 및 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조를 포함하는 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.The present invention provides a cascade heat pump system for simultaneous production of cold water and steam including a deep geothermal structure for deep geothermal cooling and cooling and a deep geothermal structure for deep geothermal heat exchange capable of heating operation using deep geothermal heat but also switching to cooling operation For the purpose of things.
본 발명의 일 측면에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조는 심부 지중까지 천공 형성되는 심부 지열 냉온 공용 지열공; 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에 삽입되되, 상기 심부 지중까지 삽입되는 심부 삽입관; 및 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에 삽입되되, 상기 심부 삽입관에 비해 상대적으로 지표에 근접되도록 삽입되는 천부 삽입관;을 포함한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a geothermal structure for a deep geothermal heat and cold compaction, comprising: a deep geothermal hot / cold co- A deep insertion pipe inserted into the deep geothermal heat and cold compartment ground hole and inserted into the deep portion of the deep portion; And a ceiling insertion tube inserted into the deep geothermal cooling / heating cooperating hole, wherein the ceiling insertion tube is inserted so as to be closer to the ground than the deep core insertion tube.
본 발명의 일 측면에 따른 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템은 저단측 원수가 냉수로 변환되도록, 상기 저단측 원수와 저단측 냉매가 열교환되는 저단 열교환기; 상기 저단 열교환기에서 열을 수득한 상기 저단측 냉매가 압축되는 저단 압축기; 상기 저단 압축기에서 압축된 상기 저단측 냉매가 방열되도록, 상기 저단측 냉매와 고단측 냉매가 열교환되는 중간 열교환기; 상기 중간 열교환기에서 방열된 상기 저단측 냉매가 팽창되는 저단 팽창 밸브; 상기 중간 열교환기에서 열을 수득한 상기 고단측 냉매가 압축되는 고단 압축기; 상기 고단 압축기에서 압축된 상기 고단측 냉매가 방열되고 고단측 원수가 스팀이 되도록, 상기 고단측 냉매와 상기 고단측 원수가 열교환되는 고단 열교환기; 상기 고단 열교환기에서 방열된 상기 고단측 냉매가 팽창되는 고단 팽창 밸브; 심부 지중까지 천공 형성되는 심부 지열 냉온 공용 지열공; 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에 삽입되되, 상기 심부 지중까지 삽입되는 심부 삽입관; 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에 삽입되되, 상기 심부 삽입관에 비해 상대적으로 지표에 근접되도록 삽입되는 천부 삽입관; 및 상기 심부 삽입관과 일 측이 연결되고, 상기 천부 삽입관과 타 측이 연결되며, 상기 중간 열교환기를 경유함으로써, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에서 지중과 열교환된 지열 교환 냉매가 상기 중간 열교환기를 경유하면서 열교환되도록 하는 중간 열교환관;을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a cascade heat pump system for simultaneous production of cold water and steam, comprising: a low-stage heat exchanger in which the low-stage raw water and the low-stage refrigerant undergo heat exchange so that raw- A low-stage compressor in which the low-stage refrigerant obtained from the heat in the low-stage heat exchanger is compressed; An intermediate heat exchanger in which the low-stage side refrigerant and the high-stage side refrigerant undergo heat exchange so that the low-stage side refrigerant compressed in the low-stage compressor is discharged; A low-stage expansion valve in which the low-stage side refrigerant radiating from the intermediate heat exchanger is expanded; A high-stage compressor in which the high-stage refrigerant obtained from the heat in the intermediate heat exchanger is compressed; A high-stage heat exchanger in which the high-stage side refrigerant and the high-stage side raw water are heat-exchanged so that the high-stage side refrigerant compressed in the high-stage compressor is discharged and the high-stage side raw water is steamed; A high-stage expansion valve in which the high-stage side refrigerant discharged from the high-stage heat exchanger is expanded; Deep geothermal hot and cold forming geothermal; A deep insertion pipe inserted into the deep geothermal heat and cold compartment ground hole and inserted into the deep portion of the deep portion; A ceiling inserting tube inserted into the geothermal hot and cold cooperating trench and relatively inserted into the core inserting tube so as to be closer to the ground; And a geothermal heat exchanger for exchanging geothermal heat exchanged with the ground in the deep geothermal hot and cold cohesive tuyeres is connected to the intermediate heat exchanger through the intermediate heat exchanger, And an intermediate heat exchanger tube for passing through the heat exchange tube.
본 발명의 다른 측면에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조는 심부 지중까지 천공 형성되는 심부 지열 냉온 공용 지열공; 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에 삽입되되 상기 심부 지중까지 삽입되는 심부 삽입관; 상기 심부 삽입관에서 상기 심부 지중에 비해 상대적으로 얕은 지중의 위치에 형성되는 중간 유동홀; 및 상기 중간 유동홀을 개폐시킬 수 있는 개폐 부재;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a geothermal structure for a deep geothermal heat and cold compartment, comprising: a deep geothermal hot / cold co- A core insertion pipe inserted in the deep geothermal heat and cold water cofferdam hole and inserted into the deep portion of the core; An intermediate flow hole formed in the deep insertion tube at a location relatively shallower than the depth of the deep portion; And an opening and closing member capable of opening and closing the intermediate flow hole.
본 발명의 일 측면에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조 및 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조를 포함하는 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템에 의하면, 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조가 심부 지열 냉온 공용 지열공과, 심부 삽입관과, 천부 삽입관을 포함함에 따라, 심부 지열을 이용한 난방 운전이 가능하면서도 냉방 운전으로도 전환 가능해질 수 있는 효과가 있다.According to the cascade heat pump system for simultaneous production of cold water and steam including the deep geothermal cooling / cooperating structure according to one aspect of the present invention and the geothermal / cooperative geothermal structure, the deep geothermal / A common geothermal ball, a deep insertion pipe, and a ceiling insertion pipe, it is possible to switch to a cooling operation while enabling heating operation using deep geothermal heat.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조를 포함하는 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템을 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템을 구성하는 중간 열교환기 부분을 보이는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조를 보이는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조에서 일 방향으로의 순환을 보이는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조에서 타 방향으로의 순환을 보이는 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조를 보이는 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조에서 중간 유동홀이 폐쇄된 모습을 보이는 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조에서 중간 유동홀이 개방된 모습을 보이는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a cascade heat pump system for simultaneous production of cold water and steam including a geothermal structure for a deep geothermal heat and cold compartment according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a view showing an intermediate heat exchanger portion constituting a cascade heat pump system for simultaneous production of cold water and steam according to an embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a view showing a geothermal hole structure for a deep geothermal cooling / cooling joint according to an embodiment of the present invention. FIG.
4 is a view showing a circulation in one direction in a geothermal hole structure for a deep geothermal heat and cold compartment according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a circulation in the other direction in a geothermal hole structure for a deep geothermal heat and cold compartment according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing a geothermal hole structure for a deep geothermal cooling / heating joint according to another embodiment of the present invention. FIG.
7 is a view showing a state in which an intermediate flow hole is closed in a geothermal structure for a deep geothermal heat and cold compaction according to another embodiment of the present invention.
8 is a view showing a state in which an intermediate flow hole is opened in a geothermal structure for a deep geothermal heat and cold compaction according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조 및 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조를 포함하는 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템에 대하여 설명한다.Hereinafter, a cascade heat pump system for simultaneous production of cold water and steam including a geothermal structure for a deep geothermal heat and cold water according to embodiments of the present invention and a geothermal structure for the deep geothermal heat and cold water will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조를 포함하는 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템을 보이는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템을 구성하는 중간 열교환기 부분을 보이는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조를 보이는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조에서 일 방향으로의 순환을 보이는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조에서 타 방향으로의 순환을 보이는 도면이다.FIG. 1 is a view illustrating a cascade heat pump system for simultaneous production of cold water and steam including a geothermal hole structure for a deep geothermal heat and cold according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross- FIG. 3 is a view showing a geothermal hole structure for a deep geothermal heat and cold compaction according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of an intermediate heat exchanger constituting a cascade heat pump system for simultaneous production. FIG. 5 is a view showing a circulation in the other direction in the geothermal hole structure for a deep geothermal heat and cold according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조는 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)과, 심부 삽입관(191)과, 천부 삽입관(193)을 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 5 together, the core geothermal heat and cold compartment geothermal treatment structure according to the present embodiment includes a deep geothermal heat & cold
또한, 본 실시예에 따른 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템(100)은 저단 열교환기(120)와, 저단 압축기(130)와, 중간 열교환기(140)와, 저단 팽창 밸브(102)와, 고단 압축기(150)와, 고단 열교환기(160)와, 고단 팽창 밸브(103)와, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)과, 상기 심부 삽입관(191)과, 상기 천부 삽입관(193)과, 중간 열교환관(194)을 포함한다.The cascade
상기 저단 열교환기(120)는 수돗물 등 외부에서 공급되는 저단측 원수가 냉수로 변환되도록, 상기 저단측 원수와 저단측 냉매가 열교환되는 것이다.The low-stage heat exchanger (120) exchanges heat between the low-stage side raw water and the low-stage side refrigerant so that raw water on the low-stage side supplied from the outside such as tap water is converted into cold water.
상기 저단 열교환기(120)에서 형성된 상기 냉수는 냉수 저장 탱크(110)에 저장될 수 있다. 상기 냉수 저장 탱크(110)에 저장된 냉수가 외부의 냉수 수요처에 공급될 수 있다.The cold water formed in the low-
본 실시예에서는 수돗물 등 외부에서 공급되는 상기 저단측 원수가 상기 냉수 저장 탱크(110)에 저장되어 있다가, 상기 냉수 저장 탱크(110)와 상기 저단 열교환기(120)와의 사이에서 상기 저단측 원수가 순환되면서, 상기 저단측 원수가 냉수화하여 다시 상기 냉수 저장 탱크(110)에 유입되어 저장된다.In the present embodiment, the low-stage raw water supplied from the outside such as tap water is stored in the cold
도면 번호 101은 상기 냉수 저장 탱크(110)와 상기 저단 열교환기(120) 사이에서 상기 저단측 원수가 순환되도록 하는 냉수 순환 펌프이다.
상기 저단 압축기(130)는 상기 저단 열교환기(120)에서 열을 수득한 상기 저단측 냉매가 압축되는 것이다.The low-stage compressor (130) compresses the low-stage refrigerant obtained from the heat in the low-stage heat exchanger (120).
상기 중간 열교환기(140)는 상기 저단 압축기(130)에서 압축된 상기 저단측 냉매가 방열되도록, 상기 저단측 냉매와 고단측 냉매가 열교환되는 것이다.The intermediate heat exchanger 140 exchanges heat between the low-stage side refrigerant and the high-stage side refrigerant so that the low-stage refrigerant compressed by the low-
상기 저단 팽창 밸브(102)는 상기 중간 열교환기(140)에서 방열된 상기 저단측 냉매가 팽창되는 것이다. 상기 저단 팽창 밸브(102)를 경유하며 팽창된 상기 저단측 냉매는 상기 저단 열교환기(120)를 다시 경유하면서 열을 수득하게 된다.The low-stage expansion valve (102) expands the low-stage side refrigerant discharged from the intermediate heat exchanger (140). The lower-stage refrigerant expanded through the lower-stage expansion valve (102) passes through the lower-stage heat exchanger (120) again to obtain heat.
상기 고단 압축기(150)는 상기 중간 열교환기(140)에서 열을 수득한 상기 고단측 원수가 압축되는 것이다.The high-stage compressor (150) compresses the high-stage raw water obtained from the heat in the intermediate heat exchanger (140).
상기 고단 열교환기(160)는 상기 고단 압축기(150)에서 압축된 상기 고단측 냉매가 방열되고 수돗물 등 외부에서 공급되는 고단측 원수가 스팀이 되도록, 상기 고단측 냉매와 상기 고단측 원수가 열교환되는 것이다.The high-stage heat exchanger (160) performs heat exchange between the high-stage side refrigerant and the high-stage side raw water so that the high-stage side refrigerant compressed by the high-stage compressor (150) dissipates heat and the high- will be.
상기 고단 팽창 밸브(103)는 상기 고단 열교환기(160)에서 방열된 상기 고단측 냉매가 팽창되는 것이다. 상기 고단 팽창 밸브(103)를 경유하며 팽창된 상기 고단측 냉매는 상기 중간 열교환기(140)를 다시 경유하면서 열을 수득하게 된다.In the high-stage expansion valve (103), the high-stage side refrigerant discharged from the high-stage heat exchanger (160) is expanded. The high-stage refrigerant expanded through the high-stage expansion valve (103) passes through the intermediate heat exchanger (140) again to obtain heat.
도면 번호 104는 고단측 과냉각 열교환기로서, 상기 고단 열교환기(160)에서 상기 고단 팽창 밸브(103)로 향하는 고단측 냉매와 상기 고단 압축기(150)에서 상기 고단 열교환기(160)로 향하는 고단측 냉매를 열교환시켜, 상기 고단 열교환기(160)에서 상기 고단 팽창 밸브(103)로 향하는 고단측 냉매를 과냉각시켜 주는 것이다.A high-stage side
상기 고단 열교환기(160)에서 형성된 상기 스팀은 그 스팀 형태로 스팀 저장 탱크(170)에 저장될 수 있다. 상기 스팀 저장 탱크(170)에 저장된 스팀이 외부의 스팀 수요처로 스팀 형태로 공급될 수 있다.The steam generated in the high-
상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)은 지열공 형태로 지중에 형성되되, 지표로부터 1km 이상의 지중을 의미하는 심부 지중까지 천공 형성되어, 지열 교환 냉매가 상기 심부 지중에서 지표 부근의 천부 지중까지의 넓은 범위에서 열교환될 수 있도록 하는 것이다. 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190) 내에는 상기 지열 교환 냉매, 예를 들어 물이 일정 수위로 수용되어 있어서, 지중과 열교환될 수 있다.The geothermal heat exchanger geothermal cavity (190) is formed in the ground in the form of a geothermal structure. The geothermal heat exchanger (190) is perforated to a depth of 1 km or more from the surface of the ground, So that heat exchange can be performed over a wide range. The geothermal
상기 심부 삽입관(191)은 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)에 삽입되되, 상기 심부 지중까지 상대적으로 깊게 삽입되는 것이다.The deep
상기 천부 삽입관(193)은 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)에 삽입되되, 상기 심부 삽입관(191)에 비해 상대적으로 지표에 근접되도록 얕게 삽입되는 것이다.The
상기 중간 열교환관(194)은 상기 심부 삽입관(191)과 그 일 측이 연결되고, 상기 천부 삽입관(193)과 그 타 측이 연결되며, 상기 중간 열교환기(140)를 경유함으로써, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)에서 지중과 열교환된 지열 교환 냉매가 상기 중간 열교환기(140)를 경유하면서 열교환되도록 하는 것이다.The intermediate
상기 심부 삽입관(191) 또는 상기 천부 삽입관(193)을 통해 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)으로부터 유출된 상기 지열 교환 냉매가 상기 중간 열교환기(140)를 경유한 다음, 다시 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)으로 재유입될 수 있다.The geothermal heat exchanger refrigerant flowing out from the deep geothermal heat and cold
즉, 상기 심부 삽입관(191)을 통해 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)으로부터 유출된 상기 지열 교환 냉매는 상기 중간 열교환기(140)를 경유한 다음, 상기 천부 삽입관(193)을 통해 다시 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)으로 재유입될 수 있고, 상기 천부 삽입관(193)을 통해 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)으로부터 유출된 상기 지열 교환 냉매는 상기 중간 열교환기(140)를 경유한 다음, 상기 심부 삽입관(191)을 통해 다시 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)으로 재유입될 수 있다.That is, the geothermal heat exchanger refrigerant discharged from the deep geothermal heat and cold
도면 번호 192는 상기 심부 삽입관(191) 상에 설치되되, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190) 내의 상기 지열 교환 냉매 중에 잠겨 있는 공급 펌프이다. 상기 공급 펌프(192)의 작동에 따라 상기 심부 삽입관(191) 또는 상기 천부 삽입고나(193)을 따라 상기 지열 교환 냉매가 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)과 상기 중간 열교환기(140) 사이를 순환할 수 있다.
즉, 상기 공급 펌프(192)가 일 방향으로 작동되면, 상기 지열 교환 냉매가 상기 심부 삽입관(191)을 통해 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)으로부터 유출되고, 상기 공급 펌프(192)가 타 방향으로 작동되면, 상기 지열 교환 냉매가 상기 천부 삽입관(193)을 통해 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)으로부터 유출될 수 있다.That is, when the
난방 시에는, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190) 내의 상기 심부 삽입관(191)의 유입공 주변의 지열 교환 냉매가 상기 심부 삽입관(191)을 통해 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190) 외부로 토출되고, 냉방 시에는, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190) 내의 상기 천부 삽입관(193)의 유입공 주변의 지열 교환 냉매가 상기 천부 삽입관(193)을 통해 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190) 외부로 토출된다.The geothermal heat exchanger refrigerant around the inflow hole of the deep
여기서, 상기 심부 삽입관(191)의 유입공은 상기 심부 삽입관(191) 하부에 형성된 복수 개의 미세 홀로, 상기 심부 삽입관(191)의 유입공을 통해 지열 교환 냉매가 상기 심부 삽입관(191) 내부로 유입되거나 상기 심부 삽입관(191) 외부로 유출될 수 있다.The inflow hole of the deep
또한, 상기 천부 삽입관(193)의 유입공은 상기 천부 삽입관(193) 하부에 형성된 복수 개의 미세 홀로, 상기 천부 삽입관(193)의 유입공을 통해 지열 교환 냉매가 상기 천부 삽입관(193) 내부로 유입되거나 상기 천부 삽입관(193) 외부로 유출될 수 있다.The inflow hole of the
도면 번호 105는 상기 고단 열교환기(160)와 상기 스팀 저장 탱크(170) 사이에서 상기 고단측 원수가 순환되도록 하는 고온 순환 펌프이고, 도면 번호 106은 상기 스팀 저장 탱크(170)로 수돗물 등 고단측 원수를 공급하는 고단측 원수 공급 펌프이다.
도면 번호 180은 상기 저단 열교환기(120)와 상기 냉수 저장 탱크(110)를 순환 연결하는 냉수 탱크측 순환관이고, 도면 번호 181은 상기 저단 열교환기(120), 상기 저단 압축기(130), 상기 중간 열교환기(140) 및 상기 저단 팽창 밸브(102)를 순환 연결하는 저단측 순환관이고, 도면 번호 182는 상기 고단 압축기(150), 상기 고단 열교환기(160), 상기 고단 팽창 밸브(103) 및 상기 중간 열교환기(140)를 순환 연결하는 고단측 순환관이고, 도면 번호 183은 상기 고단 열교환기(160)와 상기 스팀 저장 탱크(170)를 순환 연결하는 스팀 탱크측 순환관이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 중간 열교환기(140)의 양 측단에는 상기 저단측 순환관(181)과 상기 고단측 순환관(182)이 각각 연결되고, 상기 중간 열교환기(140)의 중앙을 상기 중간 열교환관(194)이 가로지른다. 그러면, 상기 중간 열교환기(140)에서 상기 저단측 순환관(181), 상기 중간 열교환관(194) 및 상기 고단측 순환관(182)이 삼중으로 서로 열교환될 수 있다.2, the low-stage
상기 스팀 저장 탱크(170) 내의 스팀 압력에 따라 상기 고단 압축기(150)의 구동 모터가 인버터 제어될 수 있다. 이를 위해, 상기 스팀 저장 탱크(170)에는 그 내부 압력을 감지하는 압력 센서(미도시)가 설치될 것인데, 이러한 압력 센서는 범용적으로 이용되는 것이 채용될 수 있으므로 여기서는 그 구체적 설명 및 도시를 생략한다.The driving motor of the high-
상세히, 상기 스팀 저장 탱크(170) 내의 스팀 압력에 따라 상기 고단 압축기(150)의 상기 구동 모터는 상기 구동 모터의 최고 회전 속도 대비 60 내지 100% 범위 내에서 제어되고, 구체적으로 상기 고단 압축기(150)의 상기 구동 모터는 40 내지 60Hz 범위 내에서 제어될 수 있다.In detail, the driving motor of the high-
상기와 같이 상기 고단 압축기(150)의 구동 모터가 실시간으로 인버터 제어됨으로써, 상기 고단 압축기(150)의 부하를 감소시켜 내구성을 향상시킬 수 있으면서도, 효율적인 운전이 가능해진다.As described above, the drive motor of the high-
이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조의 작동에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the geothermal structure for a deep geothermal cooling / heating joint according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
먼저, 난방 운전 시에는, 상기 공급 펌프(192)가 일 방향으로 작동되고, 그에 따라 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190) 내의 상기 심부 삽입관(191)의 유입공 주변의 상대적 고온의 지열 교환 냉매가 상기 심부 삽입관(191)을 통해 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190) 외부로 토출된다.4, during the heating operation, the
상기와 같이 상기 심부 삽입관(191)을 통해 토출된 상대적 고온의 지열 교환 냉매는 난방 운전에 이용된 다음 상기 천부 삽입관(193)을 통해 다시 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)로 환수된다.As described above, the relatively high temperature geothermal-exchange refrigerant discharged through the deep
반면, 냉방 운전 시에는, 상기 공급 펌프(192)가 타 방향으로 작동되고, 그에 따라 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190) 내의 상기 천부 삽입관(193)의 유입공 주변의 상대적 저온의 지열 교환 냉매가 상기 천부 삽입관(193)을 통해 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190) 외부로 토출된다.On the other hand, during the cooling operation, the
상기와 같이 상기 천부 삽입관(193)을 통해 토출된 상대적 저온의 지열 교환 냉매는 냉방 운전에 이용된 다음 상기 심부 삽입관(191)을 통해 다시 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)로 환수된다.As described above, the geothermal-exchange refrigerant discharged from the relatively low-temperature
상기와 같이, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조가 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)과, 심부 삽입관(191)과, 천부 삽입관(193)을 포함함에 따라, 심부 지열을 이용한 난방 운전이 가능하면서도 냉방 운전으로도 전환 가능해진다.As described above, since the deep geothermal heat and cold-service geothermal structure includes the deep geothermal cooling /
이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템(100)의 작동에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the cascade
먼저, 외부에서 공급된 상기 저단측 원수가 상기 냉수 저장 탱크(110)에 저장되어 있다가 상기 냉수 순환 펌프(101)의 작동에 따라 유동되어 상기 저단 열교환기(120)를 경유하게 된다.First, the low-stage raw water supplied from the outside is stored in the cold
이러한 상기 저단 열교환기(120)의 경유 과정에서, 상기 저단측 원수는 열을 잃게 되어 냉수화되고, 역시 상기 저단 열교환기(120)를 경유하는 상기 저단측 냉매가 그 열을 수득하게 된다.In the course of passing through the low-
상기와 같이 방열한 상기 저단측 원수는 냉수로 변환되어 상기 냉수 저장 탱크(110)에 저장된다.The lower-stage raw water discharged as described above is converted into cold water and stored in the cold
한편, 상기 저단 열교환기(120)에서 열을 수득한 상기 저단측 냉매는 상기 저단 압축기(130)를 경유하면서 압축된 다음 상기 중간 열교환기(140)를 경유하게 된다.Meanwhile, the low-stage refrigerant obtained from the heat in the low-
이러한 상기 중간 열교환기(140)의 경유 과정에서, 상기 저단측 냉매는 열을 잃게 되고, 역시 상기 중간 열교환기(140)를 경유하는 상기 고단측 냉매가 그 열을 수득하게 된다.During the passage of the intermediate heat exchanger (140), the low-stage refrigerant loses heat and the high-stage refrigerant passing through the intermediate heat exchanger (140) also obtains the heat.
상기와 같이 방열한 상기 저단측 냉매는 상기 저단 팽창 밸브(102)를 경유하면서 팽창된 다음 다시 상기 저단 열교환기(120)를 경유하면서 열을 수득하여 팽창하게 되면서, 다시 위와 같이 순환하게 된다.The low-stage side refrigerant having the heat dissipated as described above is expanded while passing through the low-
한편, 상기 중간 열교환기(140)에서 열을 수득한 상기 고단측 냉매는 상기 고단 압축기(150)를 경유하면서 압축된 다음 상기 고단 열교환기(160)를 경유하게 된다.The high-stage refrigerant obtained from the heat in the
이러한 상기 고단 열교환기(160)의 경유 과정에서, 상기 고단측 냉매는 열을 잃게 되고, 상기 스팀 저장 탱크(170)에 저장되어 있다가 역시 상기 고단 열교환기(160)를 경유하게 되는 상기 고단측 원수가 그 열을 수득하게 되어 스팀으로 변화된다.During the passage of the high-stage heat exchanger (160), the high-stage refrigerant loses heat and is stored in the steam storage tank (170) and then flows through the high-stage heat exchanger (160) The raw water is converted into steam by obtaining the heat.
상기와 같이 방열한 상기 고단측 냉매는 상기 고단 팽창 밸브(103)를 경유하면서 팽창된 다음 다시 상기 중간 열교환기(140)를 경유하면서 열을 수득하여 팽창하게 되면서, 다시 위와 같이 순환하게 된다.The high-temperature side refrigerant having the heat dissipated as described above is expanded while passing through the high-stage expansion valve (103), and then passes through the intermediate heat exchanger (140) to obtain heat and expand.
상기와 같이 상기 고단 열교환기(160)에서 형성된 상기 스팀이 상기 스팀 저장 탱크(170)에 저장된다.The steam generated in the high-
한편, 냉수와 스팀이 균형있게 수요처로 공급되는 경우가 아닌, 냉수 사용량은 극히 적고 스팀 사용량만 상대적으로 큰 경우 또는 반대로 냉수 사용량만 상대적으로 크고 스팀 사용량은 극히 적은 경우 등 부하가 편중된 경우, 즉 상기 저단측 원수가 냉수로 변환되는 양과 상기 고단측 원수가 스팀으로 변환되는 양이 균형을 이루는 균형점에서 일 측으로 편중된 부하 편중의 경우에는, 상기 지열 교환 냉매가 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)에서 지중과 열교환된 다음 상기 중간 열교환관(194)을 따라 상기 중간 열교환기(140)로 순환되면서 상기 부하 편중에 대응되는 열기를 제공한다.On the other hand, when the cold water and steam are supplied to the customer in a balanced manner, the amount of cold water used is extremely small and the amount of steam used is relatively large, or conversely, when the load is relatively concentrated In the case of a load biased toward one side at a balance point in which the amount of the low-stage raw water converted into the cold water and the amount of the high-stage raw water converted into steam are balanced, the geothermal heat exchanger refrigerant is supplied to the deep- And then circulated to the
상세히는, 냉수 사용량은 극히 적고 스팀 사용량만 상대적으로 큰 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190) 내의 상기 심부 삽입관(191)의 유입공 주변의 상대적 고온의 지열 교환 냉매가 상기 심부 삽입관(191)을 통해 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190) 외부로 토출된 다음 상기 중간 열교환기(140)에서 상기 고단측 원수 쪽으로 열을 전달해 줌으로써, 많은 양의 스팀 형성을 위해 부족한 열기를 보충해줄 수 있다.4, when the amount of cold water used is extremely small and the amount of steam used is relatively large, the relative high temperature around the inflow hole of the deep
반면, 냉수 사용량만 상대적으로 크고 스팀 사용량은 극히 적은 경우에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190) 내의 상기 천부 삽입관(193)의 유입공 주변의 상대적 저온의 지열 교환 냉매가 상기 천부 삽입관(193)을 통해 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190) 외부로 토출된 다음, 상기 중간 열교환기(140)에서 상기 저단측 원수가 냉수로 변환되면서 버려지는 열기를 흡수하여 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)에서 상기 심부 삽입관(191)을 통해 지중으로 방열해 줌으로써, 남는 열기를 지중으로 버릴 수 있게 된다.On the other hand, when the amount of cold water used is relatively large and the amount of steam used is extremely small, as shown in FIG. 5, the relative low temperature around the inflow hole of the
상기와 같이, 상기 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템(100)이 저단 열교환기(120)와, 저단 압축기(130)와, 중간 열교환기(140)와, 저단 팽창 밸브(102)와, 고단 압축기(150)와, 고단 열교환기(160)와, 고단 팽창 밸브(103)와, 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)과, 심부 삽입관(191)과, 천부 삽입관(193)과, 중간 열교환관(194)을 포함함에 따라, 냉수와 스팀이 균형있게 수요처로 공급되는 경우가 아닌, 냉수 사용량은 극히 적고 스팀 사용량만 상대적으로 큰 경우 또는 반대로 냉수 사용량만 상대적으로 크고 스팀 사용량은 극히 적은 경우 등 부하가 편중된 경우, 지열 교환 냉매가 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(190)에서 지중과 열교환된 다음 상기 중간 열교환관(194)을 따라 상기 중간 열교환기(140)로 순환되면서 상기 부하 편중에 대응되는 열기를 제공해줄 수 있고, 그에 따라 냉수 사용량과 스팀 사용량이 다르게 편중된 경우에도 작동이 원활하게 이루어지고 그 편중된 부하에 원활하게 대응할 수 있게 된다.As described above, the cascade
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조 및 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조를 포함하는 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 본 발명의 일 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.Hereinafter, a cascade heat pump system for co-generation of cold water and steam, including a geothermal structure for a deep geothermal heat and cold water according to another embodiment of the present invention and a geothermal structure for the deep geothermal heat and cold water, will be described with reference to the drawings. In carrying out these explanations, the description overlapping with the content already described in the embodiment of the present invention described above is replaced with it, and it will be omitted here.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조를 보이는 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조에서 중간 유동홀이 폐쇄된 모습을 보이는 도면이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조에서 중간 유동홀이 개방된 모습을 보이는 도면이다.FIG. 6 is a view showing a geothermal structure according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a view showing a state in which an intermediate flow hole is closed in a geothermal structure for a deep geothermal heat and cold according to another embodiment of the present invention. And FIG. 8 is a view showing a state in which the intermediate flow hole is opened in a geothermal hole structure for a deep geothermal cooling / heating joint according to another embodiment of the present invention.
도 6 내지 도 8을 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조는 심부 지중까지 천공 형성되는 심부 지열 냉온 공용 지열공(290)과, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공(290)에 삽입되되 상기 심부 지중까지 삽입되는 심부 삽입관(291)과, 상기 심부 삽입관(291)에서 상기 심부 지중에 비해 상대적으로 얕은 지중의 위치에 형성되는 중간 유동홀(299)과, 상기 중간 유동홀(299)을 개폐시킬 수 있는 개폐 부재(300)를 포함한다.6 to 8, the deep geothermal cooling / cooperating structure according to the present embodiment includes a deep geothermal / cold / cooperating
도면 번호 292는 상기 심부 삽입관(291)의 하부에 형성되는 심부 유동홀이고, 도면 번호 293은 상기 개폐 부재(300)로부터 지표면 부근까지 연장되는 연결 와이어이고, 도면 번호 294는 상기 연결 와이어(293)가 감길 수 있는 풀리이고, 도면 번호 295는 상기 풀리(294)를 정회전 또는 역회전시킬 수 있는 모터 등의 풀리 구동 수단이고, 도면 번호 296은 상기 중간 유동홀(299)의 하부에서 상기 심부 삽입관(291)의 외부로 돌출되어 상기 개폐 부재(300)의 하부가 걸려 하측으로의 회동 범위를 제한하는 스토퍼이다.
상기 풀리 구동 수단(295)이 정회전되면, 상기 풀리(294)도 정회전되면서 상기 연결 와이어(293)가 상기 풀리(294)에 감기고, 그에 따라 상기 개폐 부재(300)가 상승되면서 상기 중간 유동홀(299)이 열리게 되고, 상기 풀리 구동 수단(295)이 역회전되면, 상기 풀리(294)도 역회전되면서 상기 연결 와이어(293)가 상기 풀리(294)에서 풀리(294)고, 그에 따라 상기 개폐 부재(300)가 하강되면서 상기 중간 유동홀(299)이 닫히게 된다.When the pulley drive means 295 is rotated forward, the
상기 개폐 부재(300)는 상기 심부 삽입관(291)의 외부를 감싸면서 상기 심부 삽입관(291)을 따라 승강될 수 있는 개폐 몸체(310)와, 상기 개폐 몸체(310)의 상부에서 연장되어 상기 개폐 몸체(310)가 상기 심부 삽입관(291)을 따라 승강될 때 상기 개폐 몸체(310)의 승강을 안내하는 안내체(311)를 포함한다.The opening and closing
상기 안내체(311)는 상기 개폐 몸체(310)에 비해 상대적으로 상기 심부 삽입관(291) 외면에 밀착되어, 상기 심부 삽입관(291)을 따라 상기 개폐 몸체(310)가 요동없이 안정적으로 승강될 수 있게 한다.The
상기 안내체(311)의 내면과 상기 개폐 몸체(310)의 하단부 중 적어도 하나에는 롤러(312, 313)가 배치되어, 상기 롤러(312, 313)가 상기 심부 삽입관(291)과 닿으면서 상기 개폐 몸체(310)가 승강될 수 있으므로, 상기 개폐 몸체(310)의 승강이 보다 더 매끄럽게 이루어질 수 있다.The
평소에는 상기 연결 와이어(293)가 풀린 상태여서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 개폐 부재(300)가 상기 스토퍼(296) 상에 얹힌 상태가 되고, 그에 따라 상기 개폐 몸체(310)가 상기 중간 유동홀(299)을 덮게 되어, 상기 중간 유동홀(299)이 외부에 대하여 밀폐된 상태가 된다. 따라서, 이 경우에는 상기 심부 유동홀(292)을 통해 지열 교환 냉매가 지중의 상대적으로 깊은 심부로 유동된다.The
그러다가, 상기 풀리 구동 수단(295)이 정회전되어 상기 연결 와이어(293)가 상기 풀리(294)에 감긴 상태가 되면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 개폐 부재(300)가 상승되어 상기 개폐 몸체(310)가 상기 중간 유동홀(299)을 열게 되어, 상기 중간 유동홀(299)이 외부에 대하여 개방된 상태가 된다. 따라서, 이 경우에는 상기 중간 유동홀(299)을 통해 지열 교환 냉매가 지중의 상대적으로 얕은 천부로 유동된다.8, when the pulley drive means 295 is rotated forward and the
상기와 같이, 상기 개폐 부재(300)가 구비됨에 따라, 상기 심부 유동홀(292)과 상기 중간 유동홀(299)이 함께 형성된 상기 심부 삽입관(291)의 상기 중간 유동홀(299)이 상기 개폐 부재(300)에 의해 개폐될 수 있게 되고, 그에 따라 상기 심부 삽입관(291)의 상기 중간 유동홀(299)과 상기 심부 유동홀(292)로 지열 교환 매체가 선택적으로 유동될 수 있게 되어, 상기 심부 삽입관(291)이 그 자체로 지중의 심부와의 열교환은 물론 지중의 천부와의 열교환이 가능하도록 기능할 수 있게 간단하게 전환될 수 있게 된다.The
여기서, 상기 심부 삽입관(291)을 통해 지열 교환 매체가 지중의 심부 또는 천부와 열교환된 다음 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템을 거친 후에는 별도의 배관을 통해 다시 지중의 천부 또는 심부로 환수될 수 있다.After the geothermal exchange medium is exchanged with the deep part or the bottom of the ground through the deep
상기에서 본 발명은 특정한 실시 예에 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 present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims And 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 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조 및 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조를 포함하는 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템에 의하면, 심부 지열을 이용한 난방 운전이 가능하면서도 냉방 운전으로도 전환 가능할 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.According to one aspect of the present invention, the cascade heat pump system for simultaneous production of cold water and steam, including the geothermal structure for deep geothermal cooling and co-finishing of geothermal heat and the geothermal structure for deep geothermal heat and cold water, It can be said that it is highly likely to be used in the industry.
100 : 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템
102 : 저단 팽창 밸브
103 : 고단 팽창 밸브
110 : 냉수 저장 탱크
120 : 저단 열교환기
130 : 저단 압축기
140 : 중간 열교환기
150 : 고단 압축기
160 : 고단 열교환기
170 : 스팀 저장 탱크
190 : 심부 지열 냉온 공용 지열공
191 : 심부 삽입관
193 : 천부 삽입관
194 : 중간 열교환관
299 : 중간 유동홀
300 : 개폐 부재100: Cascade heat pump system for simultaneous cold water and steam production
102: Lower stage expansion valve
103: High-stage expansion valve
110: cold water storage tank
120: Low-stage heat exchanger
130: Lower stage compressor
140: intermediate heat exchanger
150: High-stage compressor
160: High-stage heat exchanger
170: Steam storage tank
190: Geothermal geothermal heating
191: deep insertion tube
193: Heel insertion tube
194: intermediate heat exchanger tube
299: Intermediate flow hole
300: opening / closing member
Claims (13)
상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에 삽입되되, 상기 심부 지중까지 삽입되는 심부 삽입관; 및
상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에 삽입되되, 상기 심부 삽입관에 비해 상대적으로 지표에 근접되도록 삽입되는 천부 삽입관;을 포함하는 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조.Deep geothermal hot and cold forming geothermal;
A deep insertion pipe inserted into the deep geothermal heat and cold compartment ground hole and inserted into the deep portion of the deep portion; And
And a ceiling inserting tube inserted into the geothermal hot and cold cooperating trench so as to be relatively closer to the ground than the core inserting tube.
난방 시에는, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 내의 상기 심부 삽입관의 유입공 주변의 지열 교환 냉매가 상기 심부 삽입관을 통해 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 외부로 토출되고,
냉방 시에는, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 내의 상기 천부 삽입관의 유입공 주변의 지열 교환 냉매가 상기 천부 삽입관을 통해 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 외부로 토출되는 것을 특징으로 하는 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조.The method according to claim 1,
During heating, the geothermal heat exchanger around the inflow hole of the core insert pipe in the deep geothermal heat and cold coater ground hole is discharged through the core insert pipe to the outside of the deep geothermal heat and cold co-
Wherein a geothermal exchange refrigerant around the inflow hole of the ceiling insertion pipe in the deep geothermal cooling / coiling ground hole is discharged to the outside of the deep geothermal cooling / heating cooperating hole through the ceiling insertion pipe. Geothermal structure.
상기 저단 열교환기에서 열을 수득한 상기 저단측 냉매가 압축되는 저단 압축기;
상기 저단 압축기에서 압축된 상기 저단측 냉매가 방열되도록, 상기 저단측 냉매와 고단측 냉매가 열교환되는 중간 열교환기;
상기 중간 열교환기에서 방열된 상기 저단측 냉매가 팽창되는 저단 팽창 밸브;
상기 중간 열교환기에서 열을 수득한 상기 고단측 냉매가 압축되는 고단 압축기;
상기 고단 압축기에서 압축된 상기 고단측 냉매가 방열되고 고단측 원수가 스팀이 되도록, 상기 고단측 냉매와 상기 고단측 원수가 열교환되는 고단 열교환기;
상기 고단 열교환기에서 방열된 상기 고단측 냉매가 팽창되는 고단 팽창 밸브;
심부 지중까지 천공 형성되는 심부 지열 냉온 공용 지열공;
상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에 삽입되되, 상기 심부 지중까지 삽입되는 심부 삽입관;
상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에 삽입되되, 상기 심부 삽입관에 비해 상대적으로 지표에 근접되도록 삽입되는 천부 삽입관; 및
상기 심부 삽입관과 일 측이 연결되고, 상기 천부 삽입관과 타 측이 연결되며, 상기 중간 열교환기를 경유함으로써, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에서 지중과 열교환된 지열 교환 냉매가 상기 중간 열교환기를 경유하면서 열교환되도록 하는 중간 열교환관;을 포함하는 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템.A low-stage heat exchanger in which the low-stage side raw water and the low-stage side refrigerant undergo heat exchange so that the low-stage raw water is converted into cold water;
A low-stage compressor in which the low-stage refrigerant obtained from the heat in the low-stage heat exchanger is compressed;
An intermediate heat exchanger in which the low-stage side refrigerant and the high-stage side refrigerant undergo heat exchange so that the low-stage side refrigerant compressed in the low-stage compressor is discharged;
A low-stage expansion valve in which the low-stage side refrigerant radiating from the intermediate heat exchanger is expanded;
A high-stage compressor in which the high-stage refrigerant obtained from the heat in the intermediate heat exchanger is compressed;
A high-stage heat exchanger in which the high-stage side refrigerant and the high-stage side raw water are heat-exchanged so that the high-stage side refrigerant compressed in the high-stage compressor is discharged and the high-stage side raw water is steamed;
A high-stage expansion valve in which the high-stage side refrigerant discharged from the high-stage heat exchanger is expanded;
Deep geothermal hot and cold forming geothermal;
A deep insertion pipe inserted into the deep geothermal heat and cold compartment ground hole and inserted into the deep portion of the deep portion;
A ceiling inserting tube inserted into the geothermal hot and cold cooperating trench and relatively inserted into the core inserting tube so as to be closer to the ground; And
The geothermal heat exchange refrigerant exchanged with the ground at the deep geothermal heat and cold water service hole is connected to the intermediate heat exchanger through the intermediate heat exchanger, And an intermediate heat exchanger tube for exchanging heat between the cold water and the steam.
난방 시에는, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 내의 상기 심부 삽입관의 유입공 주변의 지열 교환 냉매가 상기 심부 삽입관을 통해 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 외부로 토출되고,
냉방 시에는, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 내의 상기 천부 삽입관의 유입공 주변의 지열 교환 냉매가 상기 천부 삽입관을 통해 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공 외부로 토출되는 것을 특징으로 하는 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템.The method of claim 3,
During heating, the geothermal heat exchanger around the inflow hole of the core insert pipe in the deep geothermal heat and cold coater ground hole is discharged through the core insert pipe to the outside of the deep geothermal heat and cold co-
Wherein the geothermal exchange refrigerant around the inflow hole of the ceiling insertion pipe in the deep geothermal cooling / heating cooperating hole is discharged to the outside of the deep geothermal cooling / co-finishing ground hole through the ceiling insertion pipe. Cascade heat pump system for production.
상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에 삽입되되 상기 심부 지중까지 삽입되는 심부 삽입관;
상기 심부 삽입관에서 상기 심부 지중에 비해 상대적으로 얕은 지중의 위치에 형성되는 중간 유동홀; 및
상기 중간 유동홀을 개폐시킬 수 있는 개폐 부재;를 포함하는 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조.Deep geothermal hot and cold forming geothermal;
A core insertion pipe inserted in the deep geothermal heat and cold water cofferdam hole and inserted into the deep portion of the core;
An intermediate flow hole formed in the deep insertion tube at a location relatively shallower than the depth of the deep portion; And
And an opening and closing member capable of opening and closing the intermediate flow hole.
상기 개폐 부재의 하부가 걸려 하측으로의 회동 범위가 제한되도록, 상기 심부 삽입관에는 상기 중간 유동홀의 하부에서 외부로 스토퍼가 돌출되는 것을 특징으로 하는 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조.6. The method of claim 5,
Wherein a stopper protrudes from the lower part of the intermediate flow hole to the outside so that the rotation range of the lower part of the opening and closing member is limited.
상기 개폐 부재는
상기 심부 삽입관의 외부를 감싸면서 상기 심부 삽입관을 따라 승강될 수 있는 개폐 몸체와,
상기 개폐 몸체의 상부에서 연장되어 상기 개폐 몸체가 상기 심부 삽입관을 따라 승강될 때 상기 개폐 몸체의 승강을 안내하는 안내체를 포함하는 것을 특징으로 하는 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조.The method according to claim 6,
The opening /
An openable / closable body that can be lifted and lowered along the deep insertion tube while surrounding the outside of the deep insertion tube,
And a guiding body extending from an upper portion of the opening and closing body and guiding the lifting and lowering of the opening and closing body when the opening and closing body is lifted and lowered along the core insertion tube.
상기 안내체는 상기 개폐 몸체에 비해 상대적으로 상기 심부 삽입관 외면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조.8. The method of claim 7,
Wherein the guide body is in close contact with the outer surface of the core insertion tube relative to the opening / closing body.
상기 개폐 부재가 상기 스토퍼 상에 얹힌 상태이면, 상기 개폐 몸체가 상기 중간 유동홀을 덮게 되어, 상기 중간 유동홀이 외부에 대하여 밀폐된 상태가 되고, 그에 따라 상기 심부 유동홀을 통해 지열 교환 냉매가 지중의 상대적으로 깊은 심부로 유동되고,
상기 개폐 부재가 상승된 상태가 되면, 상기 개폐 몸체가 상기 중간 유동홀을 열게 되어, 상기 중간 유동홀이 외부에 대하여 개방된 상태가 되고, 그에 따라 상기 중간 유동홀을 통해 지열 교환 냉매가 지중의 상대적으로 얕은 천부로 유동되는 것을 특징으로 하는 심부 지열 냉온 공용 지열공 구조.9. The method of claim 8,
When the opening / closing member is placed on the stopper, the opening / closing body covers the intermediate flow hole, so that the intermediate flow hole is hermetically sealed to the outside, Flows into the relatively deep part of the ground,
When the opening / closing member is in an elevated state, the opening / closing body opens the intermediate flow hole, and the intermediate flow hole is opened to the outside, whereby the geothermal exchange refrigerant flows through the intermediate flow hole Wherein the at least one of the at least two of the at least two of the at least two of the at least two of the at least two of the at least two of the at least one of the at least two of the at least two islands.
심부 지중까지 천공 형성되는 심부 지열 냉온 공용 지열공;
상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에 삽입되되, 상기 심부 지중까지 삽입되는 심부 삽입관; 및
상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에 삽입되되, 상기 심부 삽입관에 비해 상대적으로 지표에 근접되도록 삽입되는 천부 삽입관;을 포함하는 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템.A lower stage heat exchanger in which the low-stage side raw water and the low-stage side refrigerant undergo heat exchange so that the low-stage raw water is converted into cold water, a low-stage compressor in which the low-stage side refrigerant obtained by heat in the low-stage heat exchanger is compressed, An intermediate heat exchanger in which the low-stage side refrigerant and the high-stage side refrigerant undergo heat exchange so that the low-stage side refrigerant is radiated, a low-stage expansion valve in which the low-stage side refrigerant radiating from the intermediate heat exchanger is expanded, A high-stage heat exchanger in which the high-stage side refrigerant and the high-stage side raw water are heat-exchanged to dissipate the high-stage side refrigerant compressed in the high-stage compressor and steam in the high-stage side raw water, Stage refrigerant discharged from the high-stage expansion valve is expanded,
Deep geothermal hot and cold forming geothermal;
A deep insertion pipe inserted into the deep geothermal heat and cold compartment ground hole and inserted into the deep portion of the deep portion; And
And a ceiling inserting tube inserted into the deep geothermal heat and cold coater trench and relatively inserted to the ground surface relative to the deep core inserting pipe.
상기 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템은
상기 심부 삽입관과 일 측이 연결되고, 상기 천부 삽입관과 타 측이 연결되며, 상기 중간 열교환기를 경유함으로써, 상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에서 지중과 열교환된 지열 교환 냉매가 상기 중간 열교환기를 경유하면서 열교환되도록 하는 중간 열교환관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템.11. The method of claim 10,
The cascade heat pump system for simultaneous cold water and steam production
The geothermal heat exchange refrigerant exchanged with the ground at the deep geothermal heat and cold water service hole is connected to the intermediate heat exchanger through the intermediate heat exchanger, And an intermediate heat exchanger tube for exchanging heat with the heat exchanger.
상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에 삽입되되, 상기 심부 지중까지 삽입되는 심부 삽입관;
상기 심부 지열 냉온 공용 지열공에 삽입되되, 상기 심부 삽입관에 비해 상대적으로 지표에 근접되도록 삽입되는 천부 삽입관;
상기 심부 삽입관에서 상기 심부 지중에 비해 상대적으로 얕은 지중의 위치에 형성되는 중간 유동홀;
상기 중간 유동홀을 개폐시킬 수 있는 개폐 부재; 및
상기 심부 삽입관과 일 측이 연결되고, 상기 천부 삽입관과 타 측이 연결되는 중간 열교환관;을 포함하는 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템.Deep geothermal hot and cold forming geothermal;
A deep insertion pipe inserted into the deep geothermal heat and cold compartment ground hole and inserted into the deep portion of the deep portion;
A ceiling inserting tube inserted into the geothermal hot and cold cooperating trench and relatively inserted into the core inserting tube so as to be closer to the ground;
An intermediate flow hole formed in the deep insertion tube at a location relatively shallower than the depth of the deep portion;
An opening and closing member capable of opening and closing the intermediate flow hole; And
And an intermediate heat exchanger tube connected to one end of the core insert pipe and connected to the other end of the insert pipe. The cascade heat pump system for simultaneous production of cold water and steam.
상기 개폐 부재의 하부가 걸려 하측으로의 회동 범위가 제한되도록, 상기 심부 삽입관에는 상기 중간 유동홀의 하부에서 외부로 스토퍼가 돌출되고,
상기 개폐 부재는 상기 심부 삽입관의 외부를 감싸면서 상기 심부 삽입관을 따라 승강될 수 있는 개폐 몸체와, 상기 개폐 몸체의 상부에서 연장되어 상기 개폐 몸체가 상기 심부 삽입관을 따라 승강될 때 상기 개폐 몸체의 승강을 안내하는 안내체를 포함하고,
상기 개폐 부재가 상기 스토퍼 상에 얹힌 상태이면, 상기 개폐 몸체가 상기 중간 유동홀을 덮게 되어, 상기 중간 유동홀이 외부에 대하여 밀폐된 상태가 되고, 그에 따라 상기 심부 유동홀을 통해 지열 교환 냉매가 지중의 상대적으로 깊은 심부로 유동되고,
상기 개폐 부재가 상승된 상태가 되면, 상기 개폐 몸체가 상기 중간 유동홀을 열게 되어, 상기 중간 유동홀이 외부에 대하여 개방된 상태가 되고, 그에 따라 상기 중간 유동홀을 통해 지열 교환 냉매가 지중의 상대적으로 얕은 천부로 유동되는 것을 특징으로 하는 냉수 및 스팀 동시 생산용 캐스케이드 열펌프 시스템.13. The method of claim 12,
A stopper protrudes from the lower part of the intermediate flow hole to the outside so as to limit the range of rotation of the lower part of the opening and closing member to the lower side,
Wherein the opening / closing member includes an opening / closing body that can be lifted / lowered along the core insertion tube while surrounding the outside of the core insertion tube, and a cover body extending from an upper portion of the opening / closing body, And a guide body for guiding the lifting and lowering of the body,
When the opening / closing member is placed on the stopper, the opening / closing body covers the intermediate flow hole, so that the intermediate flow hole is hermetically sealed to the outside, Flows into the relatively deep part of the ground,
When the opening / closing member is in an elevated state, the opening / closing body opens the intermediate flow hole, and the intermediate flow hole is opened to the outside, whereby the geothermal exchange refrigerant flows through the intermediate flow hole Wherein the heat exchanger flows into a relatively shallow ceiling portion of the cascade heat pump system for simultaneous production of cold water and steam.
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KR20230081194A (en) * | 2021-11-30 | 2023-06-07 | 나이스텍(주) | High-temperature water multi-step heat pump heating and cooling system using geothermal heat |
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KR101237723B1 (en) | 2012-06-29 | 2013-02-26 | 한국지질자원연구원 | Drilling and connection system of wellbore for enhanced geothermal system and drilling method thereof |
KR101483113B1 (en) * | 2013-09-03 | 2015-01-15 | 대림산업 주식회사 | Open type Underground Heat Exchanger due to Fluid Direction Switch in Cooling and Heating Mode |
KR101562791B1 (en) | 2013-12-05 | 2015-10-23 | 한국생산기술연구원 | Deep geothermal heat exchange pipe |
KR101690628B1 (en) * | 2016-02-26 | 2016-12-28 | 한밭대학교 산학협력단 | Cascade heatpump system for making both cold water and steam |
KR101753110B1 (en) * | 2015-06-30 | 2017-07-05 | 한국생산기술연구원 | Variable depth pipe for geothermal borehole |
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2017
- 2017-10-18 KR KR1020170135343A patent/KR101994144B1/en active IP Right Grant
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KR101562791B1 (en) | 2013-12-05 | 2015-10-23 | 한국생산기술연구원 | Deep geothermal heat exchange pipe |
KR101753110B1 (en) * | 2015-06-30 | 2017-07-05 | 한국생산기술연구원 | Variable depth pipe for geothermal borehole |
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KR20230081194A (en) * | 2021-11-30 | 2023-06-07 | 나이스텍(주) | High-temperature water multi-step heat pump heating and cooling system using geothermal heat |
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