KR20230065851A - Bidirectional heat supply system - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 양방향 열전달 시스템에 관한 것이다.The embodiment relates to a bi-directional heat transfer system.
지역난방이란 아파트, 주택, 상가, 사무실 등 각종 건물에 개별난방 시설을 설치하지 않고 대규모 열원시설에서 경제적으로 생산된 열을 매설된 열배관을 통해 지역전체에 일괄적으로 공급해 에너지절약과 환경공해 개선에 기여하는 효율적인 난방방식이다.District heating is energy saving and environmental pollution improvement by supplying heat economically produced from large-scale heat source facilities to the entire region through buried heat pipes without installing individual heating facilities in various buildings such as apartments, houses, shopping malls, and offices. It is an efficient heating method that contributes to
현재 지역난방은 집단에너지 사업자에서 보내는 뜨거운 온수를 공동주택 기계실에서 열교환을 한 후 각 세대로 난방과 급탕을 공급하고 있다.Currently, district heating supplies heating and domestic hot water to each household after heat exchange in the machine room of the multi-unit housing with hot water sent by the integrated energy provider.
그러나, 최근에는 이러한 지역난방이 건물의 단열 효율을 증가시켜 열 사용량을 줄이고, 공급온도를 낮춰 열 손실을 줄이고, 신재생에너지 및 미활용에너지를 주로 활용하는 방안으로 지역난방의 추세가 변화하고 있다.However, in recent years, the trend of district heating is changing as a way to reduce heat consumption by increasing the insulation efficiency of buildings, reduce heat loss by lowering the supply temperature, and mainly utilize new and renewable energy and unused energy.
이러한 추세에 맞추어 열병합 발전, 보일러 등 중앙열원에서 생산해 사용자에게 공급하는 열의 온도를 기존보다 저온으로 혹은 신·재생에너지원의 열 생산온도 수준으로 감소시키는 방향으로 기술개발이 진행되고 있으며, 효율적으로 열을 공급하거나 사용하는 방식, 공급 및 사용자 간의 양방향 열 거래, 열 사용량 예측을 통한 잉여열 감소 등 지역 난방의 효율을 증대하는 방향으로 기술개발이 진행되고 있다.In line with this trend, technology development is progressing in the direction of reducing the temperature of heat produced by central heat sources such as cogeneration and boilers and supplied to users to a lower temperature than before or to the level of heat production temperature of new and renewable energy sources. Technology development is progressing in the direction of increasing the efficiency of district heating, such as the method of supplying or using heat, two-way heat exchange between supply and user, and reduction of surplus heat through prediction of heat usage.
실시예는 지역 냉난방에서 발생되는 잉여열을 프로슈머로서 제공하여 열사용 효율을 증대하는 것을 목적으로 한다.An object of the embodiment is to increase heat use efficiency by providing surplus heat generated in district heating and cooling as a prosumer.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned herein will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 특징에 따른 양방향 열전달 시스템은, 복수 개의 주택으로 열원을 공급하는 난방배관; 상기 복수 개의 주택으로 냉열을 공급하는 냉방배관; 및 상기 복수 개의 주택에 각각 배치되어 상기 난방배관 및 상기 냉방배관에 연결되는 냉난방 조절장치를 포함하고, 상기 냉난방 조절장치는, 상기 난방배관과 연결되는 제1 열교환기; 상기 냉방배관과 연결되는 제2 열교환기; 상기 주택에 배치되는 히트펌프; 및 상기 난방배관으로부터 열을 공급받는 열 컨슈머 모드, 또는 상기 히트펌프에서 생성한 잉여열을 상기 난방배관으로 전달하는 열 프로슈머 모드로 동작하도록 제어하는 제어부를 포함한다.A bidirectional heat transfer system according to one feature of the present invention includes a heating pipe supplying a heat source to a plurality of houses; cooling pipes supplying cold heat to the plurality of houses; and an air conditioning/heating control device disposed in each of the plurality of houses and connected to the heating pipe and the cooling pipe, wherein the air conditioning/heating control device includes: a first heat exchanger connected to the heating pipe; a second heat exchanger connected to the cooling pipe; a heat pump disposed in the house; and a control unit for controlling operation in a heat consumer mode receiving heat from the heating pipe or a heat prosumer mode transferring surplus heat generated by the heat pump to the heating pipe.
상기 제1 열교환기는 제1-1 열교환기와 제1-2 열교환기를 포함하고, 상기 냉난방 조절장치는, 상기 제1-1 열교환기와 상기 난방배관을 연결하는 제1 난방 공급배관과 제1 난방 회수배관, 및 상기 제1-2 열교환기와 상기 난방배관을 연결하는 제2 난방 공급배관 및 제2 난방 회수배관을 포함할 수 있다.The first heat exchanger includes a 1-1 heat exchanger and a 1-2 heat exchanger, and the air conditioning/heating controller includes a first heating supply pipe and a first heating recovery pipe connecting the 1-1 heat exchanger and the heating pipe. , and a second heating supply pipe and a second heating recovery pipe connecting the first-second heat exchanger and the heating pipe.
상기 냉난방 조절장치는, 상기 제1-1 열교환기와 상기 주택의 난방부하를 연결하는 제3 난방 공급배관과 제3 난방 회수배관, 상기 제3 난방 회수배관과 상기 히트펌프를 연결하는 제1 난방 펌프배관, 상기 히트펌프와 상기 제1-2 열교환기를 연결하는 제2 난방 펌프배관, 상기 제1-2 열교환기와 상기 제3 난방 회수배관을 연결하는 제3 난방 펌프배관, 및 상기 제3 난방 회수배관과 상기 제1 난방 펌프배관 사이에 배치되는 제1 밸브 및 펌프를 포함할 수 있다.The air-conditioning controller includes a third heating supply pipe and a third heat recovery pipe connecting the 1-1 heat exchanger and the heating load of the house, and a first heating pump connecting the third heat recovery pipe and the heat pump. A pipe, a second heat pump pipe connecting the heat pump and the 1-2 heat exchanger, a third heat pump pipe connecting the 1-2 heat exchanger and the third heat recovery pipe, and the third heat recovery pipe and a first valve and a pump disposed between the first heating pump pipe.
상기 열 컨슈머 모드로 동작하는 경우, 상기 제어부는 상기 제1-1 열교환기를 통해 상기 난방배관의 메인 공급관으로부터 열원을 전달받아 상기 주택의 난방부하에 전달하도록 상기 펌프를 구동하고, 상기 제3 난방 회수배관과 상기 제1 펌프배관의 연결을 차단하도록 상기 제1 밸브를 제어할 수 있다.When operating in the heat consumer mode, the control unit drives the pump to receive a heat source from the main supply pipe of the heating pipe through the 1-1 heat exchanger and transfer the heat source to the heating load of the house, and the third heating recovery The first valve may be controlled to block a connection between the pipe and the first pump pipe.
상기 열 프로슈머 모드로 동작하는 경우, 상기 제어부는 상기 제1-2 열교환기를 통해 상기 난방배관의 메인 회수관으로부터 저온의 열원을 전달받고, 상기 저온의 열원을 상기 히트펌프로 유입시켜 고온의 열원으로 변환하고, 상기 제1-2 열교환기를 통해 상기 고온의 열원을 상기 난방배관의 메인 공급관으로 전달할 수 있다.When operating in the heat prosumer mode, the controller receives a low-temperature heat source from the main recovery pipe of the heating pipe through the 1-2 heat exchangers, and flows the low-temperature heat source into the heat pump to convert the low-temperature heat source into a high-temperature heat source. conversion, and the high-temperature heat source may be transferred to the main supply pipe of the heating pipe through the first-second heat exchanger.
상기 제1 난방 공급배관과 상기 제2 난방 공급배관은 서로 연결되고, 상기 제1 난방 회수배관과 상기 제2 난방 회수배관은 서로 연결될 수 있다.The first heating supply pipe and the second heating supply pipe may be connected to each other, and the first heating recovery pipe and the second heating recovery pipe may be connected to each other.
상기 냉난방 조절장치는, 상기 제1 열교환기와 상기 난방배관을 연결하는 제1 난방 공급배관과 제1 난방 회수배관, 상기 제1 열교환기와 상기 주택의 난방부하를 연결하는 제3 난방 공급배관과 제3 난방 회수배관, 상기 제3 난방 공급배관과 상기 히트펌프를 연결하는 제5 난방 펌프배관과 제6 난방 펌프배관, 상기 제5 난방 펌프배관과 상기 제3 난방 회수배관을 연결하는 제7 난방 펌프배관, 상기 제5 난방 펌프배관에 배치되는 제1 유량 조절 밸브, 및 상기 제7 난방 펌프배관에 배치되는 제2 유량 조절 밸브를 포함할 수 있다.The air conditioning and heating controller includes a first heating supply pipe and a first heating recovery pipe connecting the first heat exchanger and the heating pipe, and a third heating supply pipe and a third heating supply pipe connecting the first heat exchanger and the heating load of the house. A heating recovery pipe, a fifth heating pump pipe connecting the third heating supply pipe and the heat pump and a sixth heating pump pipe, and a seventh heating pump pipe connecting the fifth heating pump pipe and the third heating recovery pipe. , A first flow control valve disposed in the fifth heating pump pipe, and a second flow control valve disposed in the seventh heating pump pipe.
상기 제1 난방 공급배관에 배치되는 제4-1 밸브; 상기 제1 난방 회수배관에 배치되는 제4-2 밸브; 상기 제3 난방 공급배관에 배치되는 제4-3 밸브; 및 상기 제1 난방 공급배관과 상기 제1 난방 회수배관 사이에 배치되는 제1 난방 연결관 및 제2 난방 연결관을 포함할 수 있다.a 4-1 valve disposed in the first heating supply pipe; a 4-2 valve disposed in the first heating recovery pipe; a 4-3 valve disposed in the third heating supply pipe; and a first heating connection pipe and a second heating connection pipe disposed between the first heating supply pipe and the first heating recovery pipe.
상기 열 프로슈머 모드로 동작하는 경우, 상기 제어부는 상기 히트펌프에서 생성한 잉여열을 상기 주택의 난방부하 및 상기 난방배관의 메인 공급배관에 전달하도록 상기 제1 유량 조절 밸브 및 상기 제2 유량 조절 밸브를 조절할 수 있다.When operating in the heat prosumer mode, the control unit transfers the surplus heat generated by the heat pump to the heating load of the house and the main supply pipe of the heating pipe. The first flow control valve and the second flow control valve can be adjusted.
실시예에 따르면, 지역 냉난방에서 발생되는 잉여열을 프로슈머로서 제공하여 열사용 효율을 증대할 수 있다.According to the embodiment, heat use efficiency may be increased by providing surplus heat generated in district heating and cooling as a prosumer.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Various advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above description, and will be more easily understood in the process of describing specific embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다.
도 3a는 열 컨슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 3b는 열 프로슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다.
도 5a은 열 컨슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 5b는 히트펌프 냉난방 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 5c는 열 프로슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다.
도 7a은 열 컨슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 7b는 히트펌프 냉난방 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 7c는 열 프로슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다.
도 9a은 열 컨슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 9b는 열 프로슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다.
도 11a은 열 컨슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 11b는 히트펌프 냉난방 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 11c는 열 프로슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다.
도 13a은 열 컨슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 13b는 히트펌프 냉난방 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 13c는 열 프로슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제7 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다.
도 15a은 열 컨슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 15b는 히트펌프 냉난방 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 15c는 열 프로슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.1 is a conceptual diagram of a bidirectional heat transfer system according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram of a bi-directional heat transfer system according to a first embodiment of the present invention.
3A is a diagram showing a flow of heat when operating in a heat consumer mode.
3B is a diagram showing a flow of heat when operating in a thermal prosumer mode.
4 is a conceptual diagram of a bi-directional heat transfer system according to a second embodiment of the present invention.
5A is a diagram illustrating a flow of heat when operating in a heat consumer mode.
5B is a diagram showing the flow of heat when operating in a heat pump cooling/heating mode.
5C is a diagram showing a flow of heat when operating in a thermal prosumer mode.
6 is a conceptual diagram of a bi-directional heat transfer system according to a third embodiment of the present invention.
7A is a diagram illustrating a flow of heat when operating in a heat consumer mode.
7B is a diagram showing the flow of heat when operating in a heat pump cooling/heating mode.
7C is a diagram showing a flow of heat when operating in a thermal prosumer mode.
8 is a conceptual diagram of a bidirectional heat transfer system according to a fourth embodiment of the present invention.
9A is a diagram illustrating a flow of heat when operating in a heat consumer mode.
9B is a diagram showing a flow of heat when operating in a thermal prosumer mode.
10 is a conceptual diagram of a bidirectional heat transfer system according to a fifth embodiment of the present invention.
11A is a diagram showing a flow of heat when operating in a heat consumer mode.
11B is a diagram showing the flow of heat when operating in a heat pump cooling/heating mode.
11C is a diagram showing a flow of heat when operating in a thermal prosumer mode.
12 is a conceptual diagram of a bi-directional heat transfer system according to a sixth embodiment of the present invention.
13A is a diagram illustrating a flow of heat when operating in a heat consumer mode.
13B is a diagram showing the flow of heat when operating in a heat pump cooling/heating mode.
13C is a diagram showing a flow of heat when operating in a thermal prosumer mode.
14 is a conceptual diagram of a bi-directional heat transfer system according to a seventh embodiment of the present invention.
15A is a diagram showing a flow of heat when operating in a heat consumer mode.
15B is a diagram showing a flow of heat when the heat pump operates in a cooling/heating mode.
15C is a diagram showing a flow of heat when operating in a thermal prosumer mode.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical idea of the present invention is not limited to some of the described embodiments, but may be implemented in a variety of different forms, and if it is within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the components among the embodiments can be selectively implemented. can be used by combining and substituting.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention, unless explicitly specifically defined and described, can be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. It can be interpreted as meaning, and commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, can be interpreted in consideration of contextual meanings of related technologies.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.Also, terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In this specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when described as “at least one (or more than one) of A and (and) B and C”, A, B, and C are combined. may include one or more of all possible combinations.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.Also, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used to describe components of an embodiment of the present invention.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only used to distinguish the component from other components, and the term is not limited to the nature, order, or order of the corresponding component.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.In addition, when a component is described as being 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected to, combined with, or connected to the other component, but also with the component. It may also include the case of being 'connected', 'combined', or 'connected' due to another component between the other components.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In addition, when it is described as being formed or disposed on “above (above) or below (below)” of each component, “upper (above)” or “lower (below)” is not only a case where two components are in direct contact with each other, but also one A case in which another component above is formed or disposed between two components is also included. In addition, when expressed as “up (up) or down (down)”, it may include the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one component.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components regardless of reference numerals are given the same reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a bidirectional heat transfer system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템은 복수 개의 주택(30)으로 열원을 공급하는 난방배관(10), 복수 개의 주택(30)으로 냉열을 공급하는 냉방배관(20), 및 복수 개의 주택(30)에 각각 배치되어 난방배관(10) 및 냉방배관(20)에 연결되는 냉난방 조절장치(100)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the bi-directional heat transfer system according to an embodiment of the present invention includes a
주택(30)은 복수로 마련되어 전체 시스템의 제어 대상이 되며, 독립적으로 난방과 냉방을 수행하도록 내부에 히트펌프(110)를 구비할 수 있다.A plurality of
본 발명에서 복수의 주택(30)은 난방배관(10) 및 냉방배관(20)으로부터 열원을 공급받아 냉방과 난방을 실시하도록 내부가 구성되며, 열원의 상태나 주택(30)의 상황에 따라 열원을 사용하는 열 컨슈머나 열원을 공급하는 열 프로슈머로 동작할 수 있다.In the present invention, the inside of the plurality of
주택(30)에 구비되는 히트펌프(110)는 난방이나 급탕에 필요한 온수를 생산하거나, 냉방에 필요한 냉수를 생산하여 주택(30)에 공급할 수 있다. 일 예로 주택(30)에 배치된 태양광 패널(200)을 통해 전기 에너지를 생산하고 이 전기 에너지를 이용하여 히트펌프(110)에서 온열 및 냉열을 생산할 수 있다.The
난방배관(10) 및 냉방배관(20)은 주택(30)으로 열원을 공급하거나 회수할 수 있다. 열원은 온열과 냉열을 포함하는 개념일 수 있다. 난방배관(10)은 열원을 공급할 수 있는 메인 공급관(11)과 메인 회수관(12)이 연결되는 구조를 구비하고 있으며, 냉방배관(20)에는 주택(30)과 연결되어 열원을 공급하거나 회수할 수 있는 메인 공급관(21)과 메인 회수관(22)이 연결될 수 있다.The
난방배관(10) 및 냉방배관(20)은 저온의 냉온수를 공급할 수 있다. 예시적으로 난방배관(10)은 40℃ 내지 60℃의 온수를 공급할 수 있고, 냉방배관은 5℃ 내지 15℃의 냉수를 공급할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다. 도 3a는 열 컨슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 3b는 열 프로슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.2 is a conceptual diagram of a bi-directional heat transfer system according to a first embodiment of the present invention. 3A is a diagram showing a flow of heat when operating in a heat consumer mode. 3B is a diagram showing a flow of heat when operating in a thermal prosumer mode.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템은, 난방배관(10)과 연결되는 제1 열교환기(141, 142), 냉방배관(20)과 연결되는 제2 열교환기(143, 144), 주택(30)에 배치되는 히트펌프(110), 및 난방배관(10) 및 냉방배관(20)으로부터 열을 공급받는 열 컨슈머 모드 및 히트펌프(110)에서 생성한 잉여열을 난방배관(10) 또는 냉방배관(20)으로 전달하는 열 프로슈머 모드로 동작할지 결정하는 제어부(300)를 포함할 수 있다. 제어부(300)는 복수 개의 주택(30)을 각각 제어할 수도 있고 복수 개의 주택(30)을 통합 제어할 수도 있다.Referring to FIG. 2 , in the bi-directional heat transfer system according to the embodiment,
실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 제1 열교환기(141, 142)는 제1-1 열교환기(141)와 제1-2 열교환기(142)를 포함할 수 있다. 또한, 제1-1 열교환기(141)와 난방배관(10)을 연결하는 제1 난방 공급배관(121)과 제1 난방 회수배관(122), 및 제1-2 열교환기(142)와 난방배관(10)을 연결하는 제2 난방 공급배관(125) 및 제2 난방 회수배관(126)을 포함할 수 있다. 난방 공급배관과 난방 회수배관은 식별을 위한 구성일 뿐 역할을 한정하지 않는다. 예시적으로 난방 공급배관을 통해 열이 공급될 수도 있고 회수될 수도 있다. 예시적으로 제1 난방 공급배관은 제1-1 난방 배관으로 기재될 수 있고, 제1 난방 회수배관은 제1-2 난방 배관으로 기재될 수도 있다.The
제1-1 열교환기(141)는 난방배관(10)으로부터 열을 공급받기 위한 소비용 열교환기일 수 있고, 제1-2 열교환기(142)는 난방배관(10)에게 열을 제공하기 위한 판매용 열교환기일 수 있다. 실시예에 따르면, 2개의 열교환기가 각각 난방배관(10)에 연결됨으로써 열교환이 최적화될 수 있다.The 1-1
또한, 냉난방 장치(100)는 제1-1 열교환기(141)와 주택(30)의 난방부하(31)를 연결하는 제3 난방 공급배관(123)과 제3 난방 회수배관(124), 제3 난방 회수배관(124)과 히트펌프(110)를 연결하는 제1 난방 펌프배관(127a), 히트펌프(110)와 제1-2 열교환기(142)를 연결하는 제2 난방 펌프배관(127b), 제1-2 열교환기(142)와 제3 난방 공급배관(123)을 연결하는 제3 난방 펌프배관(127c), 및 제3 난방 회수배관(124)과 제1 난방 펌프배관(127a) 사이에 배치되는 제1-1 밸브(151) 및 펌프(P1)를 포함할 수 있다.In addition, the air-
주택(30)에는 다양한 종류의 난방부하(31)가 배치될 수 있다. 난방부하(31)는 주택(30) 내에서 온열을 소비하는 부하일 수 있다. 난방부하(31)는 제3 난방 공급배관(123)과 제3 난방 회수배관(124)을 통해 제1-1 열교환기(141)와 연결될 수 있다.Various types of heating loads 31 may be disposed in the
제2 열교환기(143, 144)는 제2-1 열교환기(144)와 제2-2 열교환기(143)를 포함할 수 있다. 또한, 제2-1 열교환기(144)와 냉방배관(20)을 연결하는 제1 냉방 공급배관(131)과 제1 냉방 회수배관(132), 및 제2-2 열교환기(143)와 냉방배관(20)을 연결하는 제2 냉방 공급배관(135) 및 제2 냉방 회수배관(136)을 포함할 수 있다.The
제2-1 열교환기(144)는 냉방배관(20)으로부터 냉열을 공급받기 위한 소비용 열교환기일 수 있고, 제2-2 열교환기(143)는 냉방배관(20)에게 냉열을 제공하기 위한 판매용 열교환기일 수 있다. 실시예에 따르면, 2개의 열교환기가 각각 냉방배관(20)에 연결됨으로써 안정성이 향상되고, 열교환이 최적화될 수 있다.The 2-1
또한, 냉난방 장치는 제2-1 열교환기(144)와 주택(30)의 냉방부하(32)를 연결하는 제3 냉방 공급배관(133)과 제3 냉방 회수배관(134), 제3 냉방 회수배관(134)과 히트펌프(110)를 연결하는 제1 냉방 펌프배관(137a), 히트펌프(110)와 제2-2 열교환기(143)를 연결하는 제2 냉방 펌프배관(137b), 제2-2 열교환기(143)와 제3 냉방 공급배관(133)을 연결하는 제3 냉방 펌프배관(137c), 및 제3 냉방 회수배관(134)과 제1 냉방 펌프배관(137a) 사이에 배치되는 제1-2 밸브(152) 및 펌프(P2)를 포함할 수 있다.In addition, the air conditioning unit includes a third
주택(30)에는 다양한 종류의 냉방부하(32)가 배치될 수 있다. 냉방부하(32)는 주택(30) 내에서 냉열을 소비하는 부하일 수 있다. 냉방부하(32)는 제3 냉방 공급배관(133)과 제3 냉방 회수배관(134)을 통해 제2-1 열교환기(144)와 연결될 수 있다.Various types of cooling loads 32 may be disposed in the
도 3a를 참조하면, 주택(30)이 열 컨슈머 모드로 동작하는 경우, 제어부(300)는 제1-1 열교환기(141)를 통해 난방배관(10)의 메인 공급관(11)으로부터 온열(예: 55℃)을 전달받아 주택(30)의 난방부하(31)에 전달하도록 펌프(P1)를 구동할 수 있다.Referring to FIG. 3A , when the
이때, 제3 난방 회수배관(124)과 제1 난방 펌프배관(127a)의 연결을 차단하도록 제1-1 밸브(151)를 제어할 수 있다. 제1-1 밸브(151)는 3개의 서브밸브를 갖는 삼방 밸브일 수 있으며 제1 난방 펌프배관(127a)과 연결된 서브 밸브가 차단될 수 있다. 도면에서 흰색 삼각형은 오픈된 서브밸브이고, 검은색 삼각형은 차단된 서브밸브일 수 있다. 따라서, 온열은 난방배관(10)의 메인 공급관(11)에서 제1 난방 공급배관(121) 및 제3 난방 공급배관(123)을 통해 난방부하(31)에 전달될 수 있다. 이후 난방부하(31)에 열을 공급한 열원(예: 45℃)은 제3 난방 회수배관(124) 및 제1 난방 회수배관(122)을 통해 난방배관(10)의 메인 회수관(12)으로 회수될 수 있다. 온열의 흐름은 굵은 실선으로 표시되었다.At this time, the 1-1
냉열 컨슈머 모드는 온열 컨슈머 모드와 동일하게 동작할 수 있다. 제어부(300)는 제2-1 열교환기(144)를 통해 냉방배관(20)의 메인 공급관(21)으로부터 냉열(예: 5℃)을 전달받아 주택(30)의 냉방부하(32)에 전달하도록 펌프(P2)를 구동할 수 있다.The cold heat consumer mode may operate in the same way as the warm heat consumer mode. The
이때, 제3 냉방 회수배관(134)과 제1 냉방 펌프배관(137a)의 연결을 차단하도록 제1-2 밸브(152)를 제어할 수 있다. 따라서, 냉열은 냉방배관(20)의 메인 공급관(21)에서 제1 냉방 공급배관(131) 및 제3 냉방 공급배관(133)을 통해 냉방부하(32)에 전달될 수 있다. 이후 냉방부하(32)에 냉열을 공급한 열원(예: 12.5℃)은 제3 냉방 회수배관(134) 및 제1 냉방 회수배관(132)을 통해 냉방배관(20)의 메인 회수관(22)으로 회수될 수 있다. 난방부하측과 냉방부하측은 히트펌프(100)를 사이에 두고 서로 대칭 구조를 가지므로 동일한 열 전달 흐름을 가질 수 있다. At this time, the 1-2
도 3b를 참조하면, 열 프로슈머 모드로 동작하는 경우, 제어부(300)는 제1-2 열교환기(142)를 통해 난방배관(10)의 메인 회수관(12)으로부터 저온의 열원(예: 45℃)을 히트펌프(110)로 유입시켜 고온의 열원(예: 55℃)으로 변환하고, 다시 제1-2 열교환기(142)를 통해 난방배관(10)의 메인 공급관(11)으로 전달할 수 있다.Referring to FIG. 3B , when operating in the heat prosumer mode, the
구체적으로 제2 난방 공급배관(125)을 통해 유입된 저온의 열원은 제3 난방 펌프배관(127c)으로 전달되고, 난방부하(31)를 경유하여 제1 난방 펌프배관(127a)을 통해 히트펌프(110)의 응축기(111)를 통과하는 과정에서 고온의 열원으로 변환될 수 있다. 고온의 열원은 제1-2 열교환기(142)를 통해 난방배관(10)의 메인 공급관(11)으로 전달될 수 있다. 이때, 제1-1 밸브(151)는 제1-1 열교환기(141) 방향의 서브밸브가 차단되어 제3 난방 회수배관(124)과 제1 난방 펌프배관(127a)을 연결할 수 있다. Specifically, the low-temperature heat source introduced through the second
이와 유사하게 제2 냉방 공급배관(135)을 통해 유입된 냉방배관의 고온의 열원(예: 12.5℃)은 제3 냉방 펌프배관(137c)으로 전달되고, 냉방부하(32)를 경유하여 제1 냉방 펌프배관(137a)을 통해 히트펌프(110)의 증발기(112)를 통과하는 과정에서 저온의 열원(예: 5℃)으로 변환될 수 있다. 저온의 열원(냉열)은 제2-2 열교환기(143)를 통해 냉방배관(20)의 메인 공급관(21)으로 전달될 수 있다. 이때, 제1-2 밸브(152)는 제2-2 열교환기(144) 방향의 서브밸브가 차단되어 제3 냉방 회수배관(134)과 제1 냉방 펌프배관(137a)을 연결할 수 있다. 난방부하측과 냉방부하측은 히트펌프(100)를 사이에 두고 서로 대칭 구조를 가지므로 동일한 열 전달 흐름을 가질 수 있다.Similarly, the high-temperature heat source (eg, 12.5 ° C) of the cooling pipe introduced through the second
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다. 도 5a은 열 컨슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 5b는 히트펌프 냉난방 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 5c는 열 프로슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다. 4 is a conceptual diagram of a bi-directional heat transfer system according to a second embodiment of the present invention. 5A is a diagram illustrating a flow of heat when operating in a heat consumer mode. 5B is a diagram showing the flow of heat when operating in a heat pump cooling/heating mode. 5C is a diagram showing a flow of heat when operating in a thermal prosumer mode.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템은 제1-1 열교환기(141)와 난방배관(10)을 연결하는 제1 난방 공급배관(121)과 제1 난방 회수배관(122), 및 제1-2 열교환기(142)와 난방배관(10)을 연결하는 제2 난방 공급배관(125) 및 제2 난방 회수배관(126)을 포함하는 구성은 제1 실시예와 동일하다. 다만, 제2 난방 공급배관(125)이 제1 난방 회수배관(122)과 연결되고, 제2 난방 회수배관(126)이 제1 난방 공급배관(121)과 연결된 점에서 차이가 있다.Referring to FIG. 4, the bidirectional heat transfer system according to the embodiment includes a first
또한, 제3 난방 회수배관(124)에 제2-1 밸브(151a)가 배치되고, 제2 난방 회수배관(126)에 제2-2 밸브(151b)가 배치될 수 있다. 냉열측에도 이와 동일하게 제3 냉방 회수배관(134)에 제2-3 밸브(152a)가 배치되고, 제2 냉방 회수배관(136)에 제2-4 밸브(152b)가 배치된다.In addition, the 2-1
도 5a를 참조하면, 열 컨슈머 모드로 동작하는 경우 제어부는 제1-1 열교환기(141)를 통해 난방배관(10)의 메인 공급관(11)으로부터 열원을 전달받아 주택(30)의 난방부하(31)에 전달하도록 펌프를 구동할 수 있다.Referring to FIG. 5A, when operating in the heat consumer mode, the control unit receives the heat source from the
이때, 제3 난방 회수배관(124)과 제1 난방 펌프배관(127a)의 연결을 차단하도록 제2-1 밸브(151a)를 제어할 수 있다. 제2-1 밸브(151a)는 삼방 밸브일 수 있으며 제1 난방 펌프배관(127a)과 연결된 서브밸브가 차단될 수 있다. 따라서, 온열은 난방배관(10)의 메인 공급관(11)을 통해 제1 난방 공급배관(121) 및 제3 난방 공급배관(123)을 통해 난방부하(31)에 전달될 수 있다. 이후 난방부하(31)에 열을 공급한 열원은 제3 난방 회수배관(124) 및 제1 난방 회수배관(122)을 통해 난방배관(10)의 메인 회수관(12)으로 회수될 수 있다. 냉열 컨슈머 모드 역시 온열 컨슈머 모드와 동일하게 동작할 수 있다.At this time, the 2-1
도 5b를 참조하면, 주택(30)은 히트펌프 냉난방 모드로 동작할 수도 있다. 히트펌프 냉난방 모드는 히트펌프(110)가 생산한 온열 또는 냉열을 주택(30)의 부하에 사용하는 모드일 수 있다.Referring to FIG. 5B , the
구체적으로 제2-1 밸브(151a)는 제1-1 열교환기(141) 방향의 서브밸브가 차단되고, 제2-2 밸브(151b)는 차단될 수 있다. 따라서, 열원의 흐름은 히트펌프(110)에서 제2 난방 펌프배관(127b), 제3 난방 펌프배관(127c)을 거쳐 난방부하(31)로 전달되고 열교환된 열원은 제3 난방 회수배관(124) 및 제1 난방 펌프배관(127a)을 통해 다시 히트펌프(110)로 이동할 수 있다. 냉열 모드도 동일하게 동작할 수 있다. Specifically, the 2-1
도 5c를 참고하면, 열 프로슈머 모드로 동작하는 경우, 제1-2 열교환기(142)를 통해 난방배관(10)의 메인 회수관(12)으로부터 저온의 열원을 전달받고, 저온의 열원을 제1 난방 펌프배관(127a)을 통해 히트펌프(110)로 유입시켜 고온의 열원으로 변환하고, 제1-2 열교환기(142)를 통해 고온의 열원을 난방배관(10)의 메인 공급관(11)으로 전달할 수 있다. Referring to FIG. 5C , when operating in the thermal prosumer mode, a low-temperature heat source is received from the
구체적으로 제1 난방 회수배관(122) 및 제2 난방 공급배관(125)을 통해 유입된 난방배관의 저온의 열원은 제1-2 열교환기(142)를 통해 제3 난방 펌프배관(127c)으로 전달되고, 냉방부하(32)를 경유하여 제1 난방 펌프배관(127a)을 통해 히트펌프(110)의 응축기(111)를 통과하는 과정에서 고온의 열원으로 변환될 수 있다. 고온의 열원은 제1-2 열교환기(142)를 통해 난방배관(10)의 메인 공급관(11)으로 전달될 수 있다. 이때, 제2-1 밸브(151a)는 제1-1 열교환기(141) 방향의 서브밸브가 차단되어 제3 난방 회수배관(124)과 제1 난방 펌프배관(127a)을 연통할 수 있다. 또한, 제2-2 밸브(151b)는 오픈될 수 있다. 냉열 프로슈머 모드 역시 동일하게 동작할 수 있다.Specifically, the low-temperature heat source of the heating pipe introduced through the first
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다. 도 7a은 열 컨슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 7b는 히트펌프 냉난방 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 7c는 열 프로슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.6 is a conceptual diagram of a bi-directional heat transfer system according to a third embodiment of the present invention. 7A is a diagram illustrating a flow of heat when operating in a heat consumer mode. 7B is a diagram showing the flow of heat when operating in a heat pump cooling/heating mode. 7C is a diagram showing a flow of heat when operating in a thermal prosumer mode.
도 6을 참조하면, 난방 부하와 제1-2 열교환기(142) 사이에 배치되는 제3 난방 공급배관(123)이 생략되고 난방부하(31)와 히트펌프(110)가 제4 난방 펌프배관(127d)에 의해 직접 연결될 수 있다. 또한, 냉방부하(32)와 제2-2 열교환기(143) 사이에 배치되는 제3 냉방 공급배관(133)이 생략되고 냉방부하(32)와 히트펌프(110)가 제4 냉방 펌프배관(137d)에 의해 직접 연결될 수 있다.Referring to FIG. 6, the third
도 7a를 참조하면, 난방 열 컨슈머모드에서 난방배관(10)의 메인 공급관(11)의 열원은 제1 난방 공급배관(121)으로 이동하여 제1-1 열교환기(141)를 통해 제3 난방 펌프배관(127c)과 열교환될 수 있다. 공급된 열원은 제2 난방 펌프배관(127b), 히트펌프(110), 및 제4 난방 펌프배관(127d)을 거쳐 난방부하(31)에 공급될 수 있다. 이후, 열원은 제3 난방 회수배관(124) 및 제1 난방 회수배관(122)을 통해 난방배관(10)의 메인 회수관(12)으로 이동할 수 있다. 냉열 컨슈머 모드 역시 동일한 순서로 열 교환될 수 있다.Referring to FIG. 7A, in the heating heat consumer mode, the heat source of the
도 7b를 참조하면, 히트펌프 냉난방 모드로 동작시, 히트펌프(110)에서 생성된 열은 제4 난방 펌프배관(127d)을 통해 난방 부하에 전달될 수 있다. 이후 제3 난방 회수배관(124) 제3 난방 펌프배관(127c) 및 제2 난방 펌프배관(127b)을 통해 다시 히트펌프(110)로 회수될 수 있다. 이때, 제3-1 밸브(151c)와 제3-2 밸브(151b)는 모두 차단될 수 있다.Referring to FIG. 7B , when operating in the heat pump cooling/heating mode, heat generated by the
도 7c를 참조하면, 열 프로슈머 모드로 동작시, 난방배관(10)의 메인 회수관(12)의 열원이 제1-2 열교환기(142)를 통해 제2 난방 펌프배관(127b)을 통해 히트펌프(110)에 유입되어 가열되고, 가열된 열원은 제4 난방 펌프배관(127d), 제3 난방 회수배관(124), 제3 난방 펌프배관(127c)을 통해 난방배관(10)의 메인 공급관(11)으로 전달될 수 있다. 이때, 제3-1 밸브(151c)는 차단되고 제3-2 밸브(151b)는 오픈될 수 있다.Referring to FIG. 7C , when operating in the heat prosumer mode, the heat source of the
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다. 도 9a은 열 컨슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 9b는 열 프로슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다. 8 is a conceptual diagram of a bidirectional heat transfer system according to a fourth embodiment of the present invention. 9A is a diagram illustrating a flow of heat when operating in a heat consumer mode. 9B is a diagram showing a flow of heat when operating in a thermal prosumer mode.
도 8을 참조하면, 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템은, 제1 열교환기(141)와 난방배관(10)을 연결하는 제1 난방 공급배관(121)과 제1 난방 회수배관(122), 제1 열교환기(141)와 주택(30)의 난방부하(31)를 연결하는 제3 난방 공급배관(123)과 제3 난방 회수배관(124), 제3 난방 공급배관(123)과 히트펌프(110)를 연결하는 제5 난방 펌프배관(128a)과 제6 난방 펌프배관(128c), 제5 난방 펌프배관(128a)과 제3 난방 회수배관(124)을 연결하는 제7 난방 펌프배관(128b), 제5 난방 펌프배관(128a)에 배치되는 제1 난방 유량 조절 밸브(161a), 및 제7 난방 펌프배관(128b)에 배치되는 제2 난방 유량 조절 밸브(161b)를 포함한다.Referring to FIG. 8 , the bidirectional heat transfer system according to the embodiment includes a first
제1 난방 공급배관(121)에는 제4-1 밸브(151e)가 배치되고, 제1 난방 회수배관(122)에는 제4-2 밸브(151d)가 배치되고, 제3 난방 공급배관(123)에는 제4-3 밸브(151f)가 배치될 수 있다. 또한, 제1 난방 공급배관(121)과 제1 난방 회수배관(122) 사이에는 제1 난방 연결관(123a)과 제2 난방 연결관(123b)이 배치될 수 있다.A 4-1
또한 냉열측에는 제2 열교환기(144)와 냉방배관(20)을 연결하는 제1 냉방 공급배관(131)과 제1 냉방 회수배관(132), 제2 열교환기(144)와 주택(30)의 냉방부하(32)를 연결하는 제3 냉방 공급배관(133)과 제3 냉방 회수배관(134), 제3 냉방 공급배관(133)과 히트펌프(110)를 연결하는 제5 냉방 펌프배관(138a)과 제6 냉방 펌프배관(138c), 제5 냉방 펌프배관(138a)과 제3 냉방 회수배관(134)을 연결하는 제7 냉방 펌프배관(138b), 제5 냉방 펌프배관(138a)에 배치되는 제1 냉방 유량 조절 밸브(162a), 및 제7 냉방 펌프배관(138b)에 배치되는 제2 냉방 유량 조절 밸브(162b)를 포함한다.In addition, on the cooling and heat side, the first
제1 냉방 공급배관(131)에는 제4-4 밸브(152e)가 배치되고, 제1 냉방 회수배관(132)에는 제4-5 밸브(152d)가 배치되고, 제3 냉방 공급배관(133)에는 제4-6 밸브(152f)가 배치될 수 있다. 또한, 제1 냉방 공급배관(131)과 제1 냉방 회수배관(132) 사이에는 제1 냉방 연결관(133a)과 제2 냉방 연결관(133b)이 배치될 수 있다.A 4-4
도 9a를 참조하면, 난방 열 컨슈머모드로 동작시, 난방배관(10)의 메인 공급관(11)의 열원이 제1 열교환기(141)와 제3 난방 공급배관(123)을 통해 난방 부하에 전달될 수 있다. 이후, 제3 난방 회수배관(124) 및 제1 난방 회수배관(122)을 통해 난방배관(10)의 메인 회수관(12)으로 회수될 수 있다. 냉방 열 컨슈머모드 역시 동일하게 냉열이 공급될 수 있다.Referring to FIG. 9A, when operating in the heating heat consumer mode, the heat source of the
도 9b를 참조하면, 난방 열 프로슈머 모드로 동작시 난방배관(10)의 메인 회수관(12)의 열이 제1 난방 회수배관(122), 제1 난방 연결관(123a), 제1 난방 공급배관(121), 제6 난방 펌프배관(128c)을 통해 히트펌프(110)로 유입되어 가열될 수 있다. 이후, 제5 난방 펌프배관(128a), 제3 난방 회수배관(124), 제2 난방 연결관(123b), 제1 난방 공급배관(121)을 통해 난방배관(10)의 메인 회수관(12)으로 전달될 수 있다. Referring to FIG. 9B , when operating in the heating heat prosumer mode, the heat of the
이때, 제5 난방 펌프배관(128a)으로 이동한 잉여열의 일부는 제1 난방 유량 조절 밸브(161a)와 제2 난방 유량 조절 밸브(161b)에 의해 선택적으로 난방부하(31)에 공급될 수도 있다. 즉, 일부는 난방부하(31)에 공급하고 나머지만을 판매할 수도 있다. 만약, 난방부하(31)에 공급할 필요가 없다면 제1 난방 유량 조절 밸브(161a)를 차단함으로써 제2 난방 유량 조절 밸브(161b)를 통해 잉여열은 전부 난방배관(10)으로 공급될 수도 있다.At this time, some of the surplus heat transferred to the fifth
냉방 열컨프로슈머 모드로 동작시 냉방배관(20)의 메인 회수관(22)의 열이 제1 냉방 회수배관(132), 제1 냉방 연결관(133a), 제1 냉방 공급배관(131), 제6 냉방 펌프배관(138c)을 통해 히트펌프(110)로 유입되어 냉각될 수 있다. 이후, 제5 냉방 펌프배관(138a), 제3 냉방 회수배관(134), 제2 냉방 연결관(133b), 제1 냉방 공급배관(131)을 통해 냉방배관(20)의 메인 회수관(22)으로 전달될 수 있다. When operating in the cooling heat consumer mode, heat from the
이때, 제5 냉방 펌프배관(138a)으로 이동한 잉여열의 일부는 제1 냉방 유량 조절 밸브(162a)와 제2 냉방 유량 조절 밸브(162b)에 의해 선택적으로 냉방부하(32)에 공급될 수도 있다. 즉, 일부는 냉방부하(32)에 공급하고 나머지만을 판매할 수도 있다. 만약, 냉방부하(32)에 냉열을 공급할 필요가 없다면 제1 냉방 유량 조절 밸브(162a)를 차단함으로써 제2 냉방 유량 조절 밸브(162b)를 통해 잉여열은 전부 냉방배관(20)으로 공급할 수도 있다.At this time, some of the surplus heat transferred to the fifth
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다. 도 11a은 열 컨슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 11b는 히트펌프 냉난방 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 11c는 열 프로슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.10 is a conceptual diagram of a bidirectional heat transfer system according to a fifth embodiment of the present invention. 11A is a diagram showing a flow of heat when operating in a heat consumer mode. 11B is a diagram showing the flow of heat when operating in a heat pump cooling/heating mode. 11C is a diagram showing a flow of heat when operating in a thermal prosumer mode.
도 10을 참조하면, 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템은, 제3 난방 공급배관(123)이 생략되고 제1 열교환기(141, 142)와 히트펌프(110)가 연결된 것이 특징이다. 또한 유량 조절 밸브가 생략되었다.Referring to FIG. 10 , the bidirectional heat transfer system according to the embodiment is characterized in that the third
도 11a를 참조하면, 열 컨슈머 모드로 동작시, 난방배관(10)의 메인 공급관(11)의 열원이 제1 난방 공급배관(121) 및 제8 난방 펌프배관(128e) 및 제9 난방 펌프배관(128d)을 통해 난방부하(31)에 전달될 수 있다. 이후, 제3 난방 회수배관(124) 및 제1 난방 회수배관(122)을 통해 난방배관(10)의 메인 회수관(12)으로 회수될 수 있다. 냉열 컨슈머 모드 역시 동일하게 냉열이 공급될 수 있다.Referring to FIG. 11A, when operating in the heat consumer mode, the heat source of the
도 11b를 참조하면, 히트펌프 냉난방 모드로 동작시, 히트펌프(110)에서 생성된 잉여열이 제9 난방 펌프배관(128d)을 통해 난방부하(31)에 전달될 수 있다. 이후 제3 난방 회수배관(124) 및 제8 난방 펌프배관(128e)을 통해 히트펌프(110)로 회수될 수 있다. 제5-1 밸브(151e)는 제1 열교환기(141) 방향의 서브밸브가 차단되고, 제5-2 밸브(151d) 역시 제1 열교환기(141) 방향의 서브밸브가 차단될 수 있다.Referring to FIG. 11B , when operating in the heat pump cooling/heating mode, surplus heat generated by the
도 11c를 참조하면, 난방 열컨프로슈머 모드로 동작시 난방배관(10)의 메인 회수관(12)의 열이 제1 난방 회수배관(122), 제1 난방 연결관(123a), 제1 난방 공급배관(121), 제8 난방 펌프배관(128e)을 통해 히트펌프(110)로 유입되어 가열될 수 있다. 이후, 제9 난방 펌프배관(128d), 제3 난방 회수배관(124), 제2 난방 연결관(123b), 및 제1 난방 공급배관(121)을 통해 난방배관(10)의 메인 회수관(12)으로 전달될 수 있다. 제2 난방 연결관(123b)에는 체크밸브(161c)가 배치되어 제1 난방 연결관(123a)과 연통되어 역류하는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 11C , when operating in the heating heat consumer mode, the heat of the
냉방 열컨프로슈머 모드로 동작시 냉방배관(20)의 메인 회수관(22)의 열이 제1 냉방 회수배관(132), 제1 냉방 연결관(133a), 제1 냉방 공급배관(131), 제8 냉방 펌프배관(138e)을 통해 히트펌프(110)로 유입되어 가열될 수 있다. 이후, 제9 냉방 펌프배관(138d), 제3 냉방 회수배관(134), 제2 냉방 연결관(133b), 및 제1 냉방 공급배관(131)을 통해 냉방배관(20)의 메인 회수관(22)으로 전달될 수 있다. 제2 냉방 연결관(133b)에는 체크밸브(162c)가 배치되어 제1 냉방 연결관(133a)과 연통되어 역류하는 것을 방지할 수 있다.When operating in the cooling heat consumer mode, heat from the
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다. 도 13a은 열 컨슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 13b는 히트펌프 냉난방 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 13c는 열 프로슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.12 is a conceptual diagram of a bi-directional heat transfer system according to a sixth embodiment of the present invention. 13A is a diagram illustrating a flow of heat when operating in a heat consumer mode. 13B is a diagram showing the flow of heat when operating in a heat pump cooling/heating mode. 13C is a diagram showing a flow of heat when operating in a thermal prosumer mode.
도 12를 참조하면, 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템은, 열교환기 없이 배관만으로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 12 , the bidirectional heat transfer system according to the embodiment may be connected only with pipes without a heat exchanger.
도 13a를 참조하면, 난방 열 컨슈머 모드로 동작시, 난방배관(10)의 메인 공급관(11)으로부터 열원이 제1 난방 공급배관(121)을 통해 난방부하(31)에 인가될 수 있다. 이후, 제1 난방 회수배관(122)을 통해 난방배관(10)의 메인 회수관(12)으로 회수될 수 있다. 이때, 제6-1 밸브(151f)는 오픈되고, 제6-2 밸브(151h)는 차단되고, 및 제6-3 밸브(151g)는 오픈될 수 있다.Referring to FIG. 13A , when operating in the heating heat consumer mode, a heat source from the
도 13b를 참조하면, 제1 난방 공급배관(121)과 연결된 제10 난방 펌프배관(128g), 제1 난방 회수배관(122)과 연결된 제11 난방 펌프배관(128f)을 이용하여 잉여열을 난방부하(31)에 공급할 수 있다. 구체적으로 히트펌프(110)에서 생성된 잉여열은 제10 난방 펌프배관(128g)을 통해 난방부하(31)에 전달될 수 있다. 이후 제1 난방 회수배관(122) 및 제11 난방 펌프배관(128f)을 통해 회수될 수 있다. 이때, 제6-1 밸브(151f)와 제6-2 밸브(151h)는 열리고 제6-3 밸브(151g)는 잠길 수 있다.Referring to FIG. 13B, the surplus heat is heated by using the 10th
도 13c를 참조하면, 열 프로슈머 모드 동작시 난방배관(10)의 메인 회수관(12)의 열은 제11 펌프배관(128f)을 통해 히트펌프(110)로 유입되어 가열될 수 있다. 이후 제10 난방 펌프배관(128g)을 통해 난방배관(10)의 메인 공급관(11)에 전달될 수 있다. 이때, 제6-1 밸브(151f)는 잠기고, 제6-2 밸브(151h)와 제6-3 밸브(151g)는 열릴 수 있다.Referring to FIG. 13C , when operating in the heat prosumer mode, heat from the
도 14는 본 발명의 제7 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템의 개념도이다. 도 15a은 열 컨슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 15b는 히트펌프 냉난방 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다. 도 15c는 열 프로슈머 모드로 동작시 열의 흐름을 보여주는 도면이다.14 is a conceptual diagram of a bi-directional heat transfer system according to a seventh embodiment of the present invention. 15A is a diagram showing a flow of heat when operating in a heat consumer mode. 15B is a diagram showing the flow of heat when the heat pump operates in a cooling/heating mode. 15C is a diagram showing a flow of heat when operating in a thermal prosumer mode.
도 14를 참조하면, 실시예에 따른 양방향 열전달 시스템은 판매용 열교환기만을 구비할 수 있다. 도 15a를 참조하면, 온열 컨슈머 모드시 난방배관(10)의 메인 공급관(11)의 열은 제1 난방 공급배관(121)을 통해 난방부하(31)에 열을 전달할 수 있다. 냉열 컨슈머 모드 역시 동일한 순서로 진행될 수 있다.Referring to FIG. 14 , the bi-directional heat transfer system according to the embodiment may include only a heat exchanger for sale. Referring to FIG. 15A , in the warm consumer mode, heat from the
도 15b를 참조하면, 히트펌프 냉난방 모드로 동작시, 히트펌프(110)의 잉여열은 제12 난방 펌프배관(129b), 제13 난방 펌프배관(129c), 및 제1 난방 공급배관(121)을 통해 난방부하(31)에 전달될 수 있다. 이때, 제7-1 밸브(151i)는 난방배관을 향하는 서브밸브가 차단되고 제7-2 밸브(151j)는 차단될 수 있다.Referring to FIG. 15B, when operating in the heat pump cooling/heating mode, the surplus heat of the
도 15c를 참조하면, 열 프로슈머 동작시, 난방배관(10)의 메인 회수관(12)의 열은 제1 난방 회수배관(122), 제2 난방 회수배관(126)으로 이동하여 제1-2 열교환기(142)를 통해 제13 난방 펌프배관(129c)으로 전달될 수 있다. 이후, 난방부하(31)를 거쳐 제14 난방 펌프배관(129a)을 통해 히트펌프(110)에 유입되어 가열될 수 있다. 이후, 제12 난방 펌프배관(129b)과 제2 난방 회수배관(126)을 통해 난방배관(10)의 메인 공급관(11)으로 전달될 수 있다.Referring to FIG. 15C, during the heat prosumer operation, the heat of the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art can make various modifications, changes, and substitutions without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (9)
상기 복수 개의 주택으로 냉열을 공급하는 냉방배관; 및
상기 복수 개의 주택에 각각 배치되어 상기 난방배관 및 상기 냉방배관에 연결되는 냉난방 조절장치를 포함하고,
상기 냉난방 조절장치는,
상기 난방배관과 연결되는 제1 열교환기;
상기 냉방배관과 연결되는 제2 열교환기;
상기 주택에 배치되는 히트펌프; 및
상기 난방배관으로부터 열을 공급받는 열 컨슈머 모드, 또는 상기 히트펌프에서 생성한 잉여열을 상기 난방배관으로 전달하는 열 프로슈머 모드로 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하는 양방향 열전달 시스템.
Heating pipes supplying heat to a plurality of houses;
cooling pipes supplying cold heat to the plurality of houses; and
An air-conditioning control device disposed in each of the plurality of houses and connected to the heating pipe and the cooling pipe,
The cooling and heating control device,
a first heat exchanger connected to the heating pipe;
a second heat exchanger connected to the cooling pipe;
a heat pump disposed in the house; and
The bi-directional heat transfer system including a control unit controlling to operate in a heat consumer mode receiving heat from the heating pipe or a heat prosumer mode transferring surplus heat generated by the heat pump to the heating pipe.
상기 제1 열교환기는 제1-1 열교환기와 제1-2 열교환기를 포함하고,
상기 냉난방 조절장치는,
상기 제1-1 열교환기와 상기 난방배관을 연결하는 제1 난방 공급배관과 제1 난방 회수배관, 및
상기 제1-2 열교환기와 상기 난방배관을 연결하는 제2 난방 공급배관 및 제2 난방 회수배관을 포함하는 양방향 열전달 시스템.
According to claim 1,
The first heat exchanger includes a 1-1 heat exchanger and a 1-2 heat exchanger,
The cooling and heating control device,
A first heating supply pipe and a first heating recovery pipe connecting the 1-1 heat exchanger and the heating pipe, and
A bi-directional heat transfer system comprising a second heating supply pipe and a second heating recovery pipe connecting the 1-2 heat exchanger and the heating pipe.
상기 냉난방 조절장치는,
상기 제1-1 열교환기와 상기 주택의 난방부하를 연결하는 제3 난방 공급배관과 제3 난방 회수배관,
상기 제3 난방 회수배관과 상기 히트펌프를 연결하는 제1 난방 펌프배관,
상기 히트펌프와 상기 제1-2 열교환기를 연결하는 제2 난방 펌프배관,
상기 제1-2 열교환기와 상기 제3 난방 공급배관을 연결하는 제3 난방 펌프배관, 및
상기 제3 난방 회수배관과 상기 제1 난방 펌프배관 사이에 배치되는 제1 밸브 및 펌프를 포함하는 양방향 열전달 시스템.
According to claim 2,
The cooling and heating control device,
A third heating supply pipe and a third heating recovery pipe connecting the 1-1 heat exchanger and the heating load of the house;
A first heating pump pipe connecting the third heating recovery pipe and the heat pump;
A second heating pump pipe connecting the heat pump and the first-second heat exchanger;
A third heating pump pipe connecting the 1-2 heat exchanger and the third heating supply pipe, and
A bidirectional heat transfer system comprising a first valve and a pump disposed between the third heating recovery pipe and the first heating pump pipe.
상기 열 컨슈머 모드로 동작하는 경우,
상기 제어부는 상기 제1-1 열교환기를 통해 상기 난방배관의 메인 공급관으로부터 열원을 전달받아 상기 주택의 난방부하에 전달하도록 상기 펌프를 구동하고, 상기 제3 난방 회수배관과 상기 제1 난방 펌프배관의 연결을 차단하도록 상기 제1 밸브를 제어하는 양방향 열전달 시스템.
According to claim 3,
When operating in the thermal consumer mode,
The control unit receives the heat source from the main supply pipe of the heating pipe through the 1-1 heat exchanger and drives the pump to transfer the heat source to the heating load of the house, and connects the third heating recovery pipe and the first heating pump pipe. A bi-directional heat transfer system controlling the first valve to close the connection.
상기 열 프로슈머 모드로 동작하는 경우,
상기 제어부는 상기 제1-2 열교환기를 통해 상기 난방배관의 메인 회수관으로부터 저온의 열원을 전달받고, 상기 저온의 열원을 상기 히트펌프로 유입시켜 고온의 열원으로 변환하고, 상기 제1-2 열교환기를 통해 상기 고온의 열원을 상기 난방배관의 메인 공급관으로 전달하는 양방향 열전달 시스템.
According to claim 3,
When operating in the thermal prosumer mode,
The control unit receives a low-temperature heat source from the main recovery pipe of the heating pipe through the 1-2 heat exchanger, converts the low-temperature heat source into a high-temperature heat source by introducing the low-temperature heat source into the heat pump, and converts the low-temperature heat source into a high-temperature heat source, A two-way heat transfer system for transferring the high-temperature heat source to the main supply pipe of the heating pipe through a group.
상기 제1 난방 회수배관과 상기 제2 난방 공급배관은 서로 연결되고,
상기 제1 난방 공급배관과 상기 제2 난방 회수배관은 서로 연결되는 양방향 열전달 시스템.
According to claim 2,
The first heating recovery pipe and the second heating supply pipe are connected to each other,
The first heating supply pipe and the second heating recovery pipe are connected to each other.
상기 냉난방 조절장치는,
상기 제1 열교환기와 상기 난방배관을 연결하는 제1 난방 공급배관과 제1 난방 회수배관,
상기 제1 열교환기와 상기 주택의 난방부하를 연결하는 제3 난방 공급배관과 제3 난방 회수배관,
상기 제3 난방 공급배관과 상기 히트펌프를 연결하는 제5 난방 펌프배관과 제6 난방 펌프배관,
상기 제5 난방 펌프배관과 상기 제3 난방 회수배관을 연결하는 제7 난방 펌프배관,
상기 제5 난방 펌프배관에 배치되는 제1 유량 조절 밸브, 및
상기 제7 난방 펌프배관에 배치되는 제2 유량 조절 밸브를 포함하는 양방향 열전달 시스템.
According to claim 1,
The cooling and heating control device,
A first heating supply pipe and a first heating recovery pipe connecting the first heat exchanger and the heating pipe;
A third heating supply pipe and a third heating recovery pipe connecting the first heat exchanger and the heating load of the house;
A fifth heating pump pipe and a sixth heating pump pipe connecting the third heating supply pipe and the heat pump;
A seventh heat pump pipe connecting the fifth heat pump pipe and the third heat recovery pipe;
A first flow control valve disposed in the fifth heating pump pipe, and
A two-way heat transfer system comprising a second flow control valve disposed in the seventh heating pump pipe.
상기 제1 난방 공급배관에 배치되는 제4-1 밸브;
상기 제1 난방 회수배관에 배치되는 제4-2 밸브;
상기 제3 난방 공급배관에 배치되는 제4-3 밸브; 및
상기 제1 난방 공급배관과 상기 제1 난방 회수배관 사이에 배치되는 제1 난방 연결관 및 제2 난방 연결관을 포함하는 양방향 열전달 시스템.
According to claim 7,
a 4-1 valve disposed in the first heating supply pipe;
a 4-2 valve disposed in the first heating recovery pipe;
a 4-3 valve disposed in the third heating supply pipe; and
A bi-directional heat transfer system comprising a first heating connection pipe and a second heating connection pipe disposed between the first heating supply pipe and the first heating recovery pipe.
상기 열 프로슈머 모드로 동작하는 경우,
상기 제어부는 상기 히트펌프에서 생성한 잉여열을 상기 주택의 난방부하 및 상기 난방배관의 메인 공급배관에 전달하도록 상기 제1 유량 조절 밸브 및 상기 제2 유량 조절 밸브를 조절하는 양방향 열전달 시스템. According to claim 8,
When operating in the thermal prosumer mode,
The control unit controls the first flow control valve and the second flow control valve to transfer the surplus heat generated by the heat pump to the heating load of the house and the main supply pipe of the heating pipe.
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