KR20190115780A - 지열원 히트펌프 시스템 설치를 위한 연결 키트 - Google Patents

지열원 히트펌프 시스템 설치를 위한 연결 키트

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KR20190115780A
KR20190115780A KR1020180038887A KR20180038887A KR20190115780A KR 20190115780 A KR20190115780 A KR 20190115780A KR 1020180038887 A KR1020180038887 A KR 1020180038887A KR 20180038887 A KR20180038887 A KR 20180038887A KR 20190115780 A KR20190115780 A KR 20190115780A
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Abstract

가정용 지열원 히트펌프 시스템은 땅속에 지중열교환기를 설치하고 지중의 열을 회수하고, 히트펌프 시스템를 이용하여 가정에 필요한 냉방 또는 난방열을 공급하는 시스템이다. 지열원 히트펌프 시스템을 설치는 지중열교환기의 배관은 히트펌프 시스템이 설치되는 기계실까지 지하로 매설하고 기계실에서 히트펌프 시스템과 지중열교환기를 연결하는데 있어 펌프, 열교환기, 열원측 팽창탱크, 부하측 팽창탱크 등 다수의 부품이 연결된다. 다수의 부품을 설치 현장에서 연결할 경우 넓은 설치공간과 현장작업으로 인한 작업시간 길어지는 문제점이 발생한다. 이러한 문제를 해결하는 방안으로 다수의 부품을 효율적으로 연결한 키트를 제작하여 사용하므로 히트펌프 시스템 현장설치가 용이하여 작업시간을 줄일 수 있으며, 또한 다수의 부품을 키트에 효율적으로 배치하여 히트펌프 시스템을 연결할 때 필요한 공간을 줄일 수 있으며, 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트 위로 히트펌프가 가능하므로 설치공간을 추가적으로 줄일 수 있다.

Description

지열원 히트펌프 시스템 설치를 위한 연결 키트{Connecting Kit for geothermal heat pump system installation}
본 발명은 지중열교환기와 지열원 히트펌프 시스템을 연결하기 위한 키트에 관한 것이다.
가정용 지열원 히트펌프 시스템은 겨울철 따뜻한 지중열을 이용하여 히트펌프 시스템으로 온수를 만들어 난방 또는 급탕으로 사용하고, 여름철 낮은 지중열을 이용하여 히트펌프 시스템(냉동기)을 이용하여 냉방으로 사용하는 시스템이다.
지열원을 이용한 히트펌프 시스템의 경우 지열원의 온도 특성, 사용 가정의 냉방 및 난방부하량, 냉방 및 난방부하 특성, 외기조건 등을 고려하여 설계한다. 또한 특히 히트펌프 시스템 설치도 작업자의 히트펌프 시스템에 대한 기술적 지식을 가지고 작업을 진행해야 다수의 부품연결, 배관작업 등에서 발생할 수 있는 누설, 연결 오류 등을 줄일 수 있다. 특히 팽창탱크 위치, 펌프 위치, 압력계 위치 등은 작업과정에서 잘못 연결될 경우 히트펌프 시스템의 성능을 약화시키거나 원활한 작동이 불가능 할 수가 있다.
따라서 다음과 같은 기술 및 경험이 필요하다. 가정용 지열원 히트펌프 시스템 기술, 지중열교환기 특성, 히트펌프 작동 원리, 수배관 기술, 팽창탱크 원리, 펌프 원리 등에 대한 기술과 현장 경험이 필요하다. 그러나 본 발명의 제품을 사용할 경우 현장에서 발생할 수 있는 다양한 문제를 사전에 예방이 가능하여 우수한 결과를 얻을 것으로 사료된다.
지열원 히트펌프 시스템에서 지중열교환기, 히트펌프, 부하측 배관을 연결하는데 있어 다수의 부품이 사용되고 있으며, 이를 현장에서 조립하여 지열원 히트펌프 시스템을 구성하는데 있어 다양한 문제점이 발생하고 있다. 특히 다수의 부품을 연결하는데 배관이 복잡해지고 넓은 설치공간을 필요하며, 현장 조립에 따른 작업시간이 늘어나며, 다수의 배관용 부품이 사용되고 있어 배관용 부품이 부족할 경우 이를 확보하는데 불필요한 시간이 소요된다. 또한 현장 작업으로 인한 작업시간이 길어져 경우 현장 작업에 따른 추가적으로 많은 비용이 발생하고 있다. 가정의 난방 및 냉방 운전비가 적은 지열원 히트펌프 시스템의 현장설치에 있어 다수의 부품을 현장에 설치하므로 발생하는 설치공간, 작업시간, 부품 공급 등의 문제를 해결이 필요하다.
가정용 지열원 히트펌프 시스템은 지중의 열을 회수하여 히트펌프로 가정에 필요한 냉방 및 난방에 필요한 열을 생산하는 시스템으로 그 구성은 지중의 열을 회수하는 지중열교환기, 지중열교환기 내부의 물을 순환시키는 펌프, 냉방 및 난방열을 생산하는 히트펌프, 생산한 열을 공급하는 부하측 펌프로 구성된다.
지열원 히트펌프 시스템에서 히트펌프 열원측과 부하측에 연결되는 부품으로 구성된 지열원 히트펌프 시스템의 배관 연결키트로 각각의 부품 및 작용으로 열원측의 지열열교환기 배관과 연결되는 열원측 흡입부 연결구, 열원측 배관의 물을 순환시키는 열원측 펌프, 히트펌프 열원측 배관과 배관키트를 연결하는 열원측 토출부 연결구, 열원측 배관 내의 온도에 따른 순환수의 팽창을 흡수하는 열원측 팽창탱크, 열원측 배관에 급수하는 열원측 급수배관, 급수를 조절하는 열원측 급수용 밸브, 열원측 흡입부 배관 압력을 측정하기 위한 열원측 흡입부 압력계, 열원측 공급부 배관 압력을 측정하기 위한 열원측 공급부 압력계 등의 구성품이 있으며, 히트펌프에서 생산된 냉열 또는 온열을 사용하는 부하측의 히트펌프와 물탱크를 연결하는 하는 배관의 구성품이 배관 연결키트로 물탱크측 배관과 배관 연결키트를 연결하는 부하측 흡입부 연결구, 부하측 배관의 물을 순환시키는 부하측 펌프, 히트펌프 부하측 배관과 배관키트를 연결하는 부하측 토출부 연결구, 부하측 배관 내의 온도에 따른 순환수의 팽창을 흡수하는 부하측 팽창탱크, 부하측 배관에 급수하는 부하측 급수배관, 급수를 조절하는 부하측 급수용 밸브, 부하측 흡입부 배관 압력을 측정하기 위한 부하측 흡입부 압력계, 부하측 공급부 배관 압력을 측정하기 위한 부하측 공급부 압력계 등이 있다.
지열원 히트펌프 시스템은 도 1과 같이 지중열교환기, 히트펌프, 팽창탱크, 부하측을 연결하여 사용한다. 열원측은 열원측 펌프 및 팽창탱크, 압력계, 밸브 등이 있으며, 부하측은 부하측 펌프 및 팽창탱크, 압력계, 급수배관 등 다수의 부품이 필요하고 종래에는 현장설치에서 설치 및 연결하였다. 또한 상기 기술한 부품을 연결하기 위하여 다수의 연결 유니온이 필요로 하여 현장에서 작업을 할 경우 다양한 누수, 작업시간 증가, 넓은 설치공간 필요, 부품수급의 어려움 등 많은 문제점 및 어려움이 발생 한다.
본 발명에서는 히트펌프 시스템 설치에 있어 상기 도 1의 점선으로 표시된 팽창탱크, 펌프, 밸브, 온도 및 압력센서 등을 포함하는 키트제작부의 다수 부품을 공장에서 키트로 제품화하여 생산한다. 도면 1에서 지열원 히트펌프 시스템의 점선으로 표시된 키트제작부는 부하측의 경우 부하측 연결부, 부하측 순환펌프, 부하측 팽창탱크, 부하측 흡입부 압력계, 부하측 공급부 압력계 등으로 구성되며, 열원측의 경우 열원측 연결부, 열원측 순환펌프, 열원측 팽창탱크, 열원측 흡입구 압력계, 열원측 공급구 압력계 등으로 구성된다. 이러한 부품을 연결하는데 밸브, 엘보, 부싱, 피팅 등이 다수 개가 사용된다. 상기 열원측과 부하측 부품을 도면 3과 같이 키트 내부에 콤팩트하게 배치하고 연결하여 키트를 제작하는 기술이다.
또한 본 발명에서 히트펌프 시스템 연결 키트의 열원측 흡입부 연결구, 열원측 토출부 연결구, 부하측 흡입부 연결구, 부하측 토출부 연결구를 히트펌프 시스템 연결 키트의 한 면에 설치하므로 지중열교환기, 히트펌프, 물탱크의 연결이 용이하도록 제작하였다. 특히 열원측 토출부 연결구를 히트펌프 시스템 연결 키트의 상부에 위치하여 히트펌프 열원측 입구 바로 연결하도록 하고, 부하측 흡입부 연결구를 히트펌프 시스템 키트의 상부에 위치하여 히트펌프 부하측 출구와 연결하도록 위치하여 배관 길이를 최소화 하는 구조이다.
히트펌프 시스템 연결 키트의 크기는 히트펌프 크기와 같거나 유사하게 제작하여 도면 2와 같이 히트펌프 시스템 연결 키트 상부에 히트펌프를 설치하도록 구성할 수 있다. 현장 조립 공정을 최소화 하므로 현장 조립과정에서 발생될 수 있는 누수문제, 넓은 설치공간, 현장작업시간 증가, 부품수급의 어려움 등 현장작업 문제점 및 어려움의 해결이 가능하다. 또한 이러한 구조에 있어서 히트펌프의 운전시 진동이 연결키트에 전달되지 않도로고 연결키트와 히트펌프 사이에 방진판을 설치하여 히트펌프 진동으로 인한 연결키트의 손상을 방지하는 기술을 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 지열원 히트펌프 시스템의 원활한 현장설치를 위한 연결키트는 지중열교환기, 히트펌프, 부하측 배관을 연결하는데 있어 지열원측에 설치되는 열원측 팽창탱크, 열원측 순환펌프, 열원측 온도센서, 열원측 압력센서와 부하측에 설치되는 부하측 팽창탱크, 부하측 순환펌프, 부하측 온도센서, 부하측 압력센서 등을 하나의 연결키트로 콤팩트하게 공장에서 제작하는 제품이다.
히트펌프 시스템 연결 키트를 히트펌프 설치현장에 사용하므로 기존의 다수의 부품을 현장에서 설치 및 연결 할 경우 넓은 면적이 필요하나 콤팩트한 히트펌프 시스템 연결 키트를 사용할 경우 설치면적을 크게 축소시킬 수 있으며 또한 히트펌프 시스템 연결 키트 상부에 히트펌프 설치가 가능하여 추가적인 설치면적 감소가 가능하고 배관연결 거리도 크게 줄일 수 있다.
또한 작업이 용이한 공장에서 히트펌프 시스템 연결 키트를 제작하므로 부품수급, 다수 개 연속생산으로 제작비용 및 제작시간을 단축이 가능하여 현장 설치비용을 크게 감소시킬 수 있다.
또한 기존의 현장작업 공정은 지중열교환기, 열원측 순환펌프, 열원측 팽창탱크, 히트펌프와 부하측 펌프, 부하측 팽창탱크, 물탱크 등을 연결하는 복잡한 작업공정이였으나, 본 발명의 연결키트를 사용하므로 지중열교환기, 히트펌프 시스템 연결 키트, 히트펌프, 히트펌프 연결키트, 물탱크로 작업공정의 단순화가 가능하여 작업과정에서 발생할 수 있는 배관 누수, 현장 작업시간 단축, 유지관리 비용 감소 등이 가능하다.
도 1은 종래의 지열원 히트펌프 시스템 설치 개략도
도 2은 본 발명 제품인 히트펌프 연결 키트를 적용한 지열원 히트펌프 시스템 설치 개략도
도 3은 본 발명 제품인 히트펌프 시스템 연결키트 제작 개략도
도 4은 본 발명 제품의 히트펌프 시스템 연결 키트 좌/우측면의 배관, 온도센서, 압력센서 설치도
가정용 지열원 히트펌프 시스템은 땅속에 지중열교환기를 설치하고 지중의 열을 회수하고, 히트펌프 시스템를 이용하여 가정에 필요한 냉방 또는 난방열을 공급하는 시스템에 있어, 부하측의 경우 부하측 연결부, 부하측 순환펌프, 부하측 팽창탱크, 부하측 흡입부 압력계, 부하측 공급부 압력계 등으로 구성되며, 열원측의 경우 열원측 연결부, 열원측 순환펌프, 열원측 팽창탱크, 열원측 흡입구 압력계, 열원측 공급구 압력계 등으로 구성된다. 이러한 부하측과 열원측의 다수의 부품을 콤팩트하게 배치하고 연결하여 키트를 제작한다.
1 : 히트펌프 시스템 연결 키트의 외부 케이스 측면 1면
2 : 히트펌프 시스템 연결 키트의 외부케이스 측면 2면
101 : 열원측 흡입부 배관 102 : 열원측 펌프
103 : 열원측 공급부 배관 104 : 열원측 팽창탱크 배관
105 : 열원측 팽창탱크 106 : 열원측 배수용 밸브
201 : 부하측 흡입부 배관 202 : 부하측 펌프
203 : 부하측 공급부 배관 204 : 부하측 팽창탱크 배관
205 : 부하측 팽창탱크 206 : 부하측 배수용 밸브
301 : 급수용 배관 302 : 열원측 급수용 배관
303 : 부하측 급수용 배관 304 : 열원측 급수용 밸브
305 : 부하측 급수용 밸브 401 : 열원측 흡입부 압력계
402 : 열원측 공급부 압력계 403 : 부하측 흡입부 압력계
404 : 부하측 공급부 압력계 501 : 열원측 흡입부 연결구
502 : 급수 연결구 503 : 열원측 공급부 연결구
504 : 부하측 흡입부 연결구 505 : 부하측 공급부 연결구

Claims (9)

  1. 지열원 히트펌프 시스템은 지중열교환기, 지열원 히트펌프, 부하측 배관과 팽창탱크, 펌프, 온도계, 압력계, 밸브 등으로 구성하며, 이를 연결하는 방법으로 다수의 부품 즉, 열원측의 경우 지중열교환기와 지열원 히트펌프 시스템의 물을 순환시키는 열원측 펌프, 열원측 물의 온도변화에 따른 부피팽창을 흡수하는 열원측 팽창탱크, 다수의 부품을 연결하는 열원측 연결배관, 열원측 펌프 전단에 설치된 압력계인 열원측 흡입부 압력계, 펌프 후단에 설치된 압력계인 열*j측 공급부 압력계와 지열원 히트펌프 시스템에서 생산한 온수를 사용하는 부하측의 경우 온수를 순환시키는 부하측 펌프, 부하측의 온도변화에 따른 부피팽창을 흡수하는 부하측 팽창탱크, 다수의 부품을 연결하는 부하측 연결배관, 부하측 펌프 전단에 설치된 압력계인 부하측 흡입부 압력계, 부하측 펌프 후단에 설치된 압력계인 부하측 공급부 압력계와 지열원 히트펌프 시스템에 급수하는 급수부의 경우 열원측에 급수를 공급하는 열원측 급수배관, 부하측에 급수를 공급하는 부하측 급수배관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 일체형 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트
  2. 제 1항에 있어서 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트에서 열원측의 경우 열원측 흡입부 연결구, 열원측 흡입부 압력계, 열원측 순환펌프, 열원측 팽창탱크, 열원측 공급부 압력계, 열원측 공급부 연결구 순서 및 부품으로 구성되는 것을 특징으로 하는 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트.
  3. 제 1항에 있어서 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트에서 부하측의 경우 부하측 흡입부 연결구, 부하측 흡입부 압력계, 부하측 순환펌프, 부하측 팽창탱크, 부하측 공급부 압력계, 부하측 공급부 연결구 순서 및 부품으로 구성되는 것을 특지으로 하는 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트.
  4. 제 1항에서 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트는 열원측의 펌프, 열원측 팽창탱크, 연결배관, 열원측 흡입부 압력계, 열원측 공급부 압력계와 부하측 펌프, 부하측 팽창탱크, 연결배관, 열원측 흡입부 압력계, 열원측 공급부 압력계와 급수부의 열원측 급수배관, 부하측 급수배관의 부품으로 구성되에 있어 펌프, 팽창탱크, 압력계 중에서 한 개 또는 한 개 이상의 부품을 제외하는 것을 특징으로 하는 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트
  5. 제 1항에 있어서 열원측 배관과 연결하는 열원측 흡입부 연결구와 열원측 공급부 연결구 및 부하측 배관과 연결하는 부하측 흡입부 연결구와 부하측 공급부 연결구가 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트의 케이스 1면에 모두 위치하거나 또는 열원측 연결 배관 열원측 흡입부 연결구와 열*j측 공급부 연결구를 1면에 부하측 연결 배관 부하측 흡입부 연결구와 부하측 공급부 연결구를 다른 1면에 위치시키는 것을 특징으로 하는 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트.
  6. 제 5항에 있어 열원측 배관과 연결하는 열원측 흡입부 연결구와 열원측 배관과 연결하는 열원측 공급부 연결구를 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트의 케이스의 한 측면에 설치하는데 있어 케이스 한 면의 상하로 배치하는 구조와 부하측 배관과 연결하는 부하측 흡입부 연결구와 부하측 배관과 연결하는 부하측 공급부 연결구를 케이스 한 면의 상하로 배치하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트.
  7. 제 5항에 있어 열원측 배관과 연결하는 열원측 흡입부 연결구를 케이스 하부에, 열원측 배관과 연결하는 열원측 공급부 연결구를 케이스 상부에 배치하는 구조와, 부하측 배관과 연결하는 부하측 흡입부 연결구를 케이스 상부에, 부하측 배관과 연결하는 공급부를 케이스 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트.
  8. 제 1항에 있어서, 열원측에 급수를 공급하는 열원측 급수배관과 부하측에 급수를 공급하는 부하측 급수배관을 구비하는 것을 특징으로 하는 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트.
  9. 제 1항에 있어서, 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트의 상부 케이스에 지열원 히트펌프를 설치할 수 있는 연결구 또는 방진판 설치가 가능한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 지열원 히트펌프 시스템 연결 키트.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102618976B1 (ko) * 2022-07-15 2023-12-28 주식회사 인터텍 이동식 모듈형 냉, 난방 장치

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