KR20240022228A - Regenerative heat pump system comprising geothermal exchanger - Google Patents

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KR20240022228A
KR20240022228A KR1020220100644A KR20220100644A KR20240022228A KR 20240022228 A KR20240022228 A KR 20240022228A KR 1020220100644 A KR1020220100644 A KR 1020220100644A KR 20220100644 A KR20220100644 A KR 20220100644A KR 20240022228 A KR20240022228 A KR 20240022228A
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이범근
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Abstract

본 발명은 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템을 제공한다. 본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템의 일 양태는, 지중에 매립되어 열교환 유체와 지중 사이의 열교환이 이루어지는 적어도 1개의 지중 열교환기; 상기 지중 열교환기에서 열교환된 열교환 유체가 저장되는 축열 탱크; 상기 지중 열교환기 및 축열 탱크와의 사이 또는 상기 축열 탱크와의 사이를 순환하는 열교환 유체와 제1부하에 저장된 유체와의 열교환이 이루어지는 제1히트 펌프; 상기 지중 열교환기와의 사이를 순환하는 열교환 유체와 제2부하를 유동하는 냉매와의 열교환이 이루어지는 제2히트 펌프; 및 신재생 에너지 설비에서 생산된 에너지가 상기 제1히트 펌프 또는 상기 제1 및 제2히트 펌프로 공급되도록 제어하는 에너지 공급 제어부; 를 포함한다. The present invention provides a regenerative heat pump system including an underground heat exchanger. One aspect of a regenerative heat pump system including an underground heat exchanger according to an embodiment of the present invention includes at least one underground heat exchanger buried in the ground and performing heat exchange between the heat exchange fluid and the ground; a heat storage tank in which the heat exchange fluid heat exchanged in the underground heat exchanger is stored; a first heat pump that exchanges heat between the heat exchange fluid circulating between the underground heat exchanger and the heat storage tank or between the heat storage tank and the fluid stored in the first load; a second heat pump that exchanges heat between the heat exchange fluid circulating between the underground heat exchanger and the refrigerant flowing through the second load; and an energy supply control unit that controls energy produced by renewable energy facilities to be supplied to the first heat pump or the first and second heat pumps; Includes.

Figure P1020220100644
Figure P1020220100644

Description

지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템{REGENERATIVE HEAT PUMP SYSTEM COMPRISING GEOTHERMAL EXCHANGER}Regenerative heat pump system including a ground heat exchanger {REGENERATIVE HEAT PUMP SYSTEM COMPRISING GEOTHERMAL EXCHANGER}

본 발명은 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a regenerative heat pump system including an underground heat exchanger.

지중 열교환기란, 지중에 매립되어 그 내부를 유동하는 지하수와 같은 열교환 유체와 지중 사이의 열교환이 이루어지는 것이다. 선행특허문헌 1(대한민국 등록특허공보 제0989992호)에는 지중 열교환기를 포함하는 히트 펌트 시스템이 개시되어 있다. 선행특허문헌1을 참조하면, 종래에는, 다수개의 심정도관(SC), 즉 지중 열교환기와 제2열교환기(10) 사이를 유동하는 지하수와 제2열교환기(10)와 히트 펌프(HP) 사이를 순환하는 냉매 사이의 열교환이 이루어진다. An underground heat exchanger is one that is buried in the ground and exchanges heat between the ground and a heat exchange fluid such as groundwater flowing inside it. Prior Patent Document 1 (Korean Patent Publication No. 0989992) discloses a heat pump system including an underground heat exchanger. Referring to prior patent document 1, conventionally, a plurality of deep conduit pipes (SC), that is, ground water flowing between the underground heat exchanger and the second heat exchanger 10, and between the second heat exchanger 10 and the heat pump (HP) Heat exchange occurs between the refrigerants circulating through the

한편 최근에는, 에너지 효율이나 환경에 대한 관심 증가로 일반 주택이나 공장 등에도 태양광이나 태양열 발전, 풍력 발전 및 연료 전지와 같은 신재생 에너지의 생산을 위한 설비가 구비되고 있다. 이와 같이 생산되는 신재생 에너지는, 건물의 각종 설비에 공급되는데, 선행특허문헌 2(대한민국 등록특허공보 제101795668호)에는 신재생 에너지를 사용하는 히트 펌프 시스템이 개시되어 있다. 선행특허문헌 3을 참조하면, 종래에는, 신재생 에너지 설비에서 생산된 에너지의 양에 따라서 부하에 선택적으로 공급되는 구성이 개시되어 있다.Meanwhile, recently, due to increased interest in energy efficiency and the environment, ordinary homes and factories are being equipped with facilities for the production of new and renewable energy such as solar power, solar power generation, wind power generation, and fuel cells. The new and renewable energy produced in this way is supplied to various facilities in the building. Prior patent document 2 (Korean Patent Registration No. 101795668) discloses a heat pump system using new and renewable energy. Referring to Prior Patent Document 3, a configuration in which energy is selectively supplied to a load according to the amount of energy produced by a renewable energy facility has been disclosed.

이와 같이 생산된 신재생 에너지 중 각종 부하의 소요분을 초과하는 에너지는, 한국전력과 같은 전력 회사에 판매되거나, 별도의 에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System)에 저장될 수 있다. 그러나, 여분의 에너지량를 판매하기 위해서 전력 회사와의 계약 등을 체결하는 과정의 번거로움이나, 에너지 저장 시스템의 구축을 위한 추가 비용의 소요 등에 의하여 여분의 에너지가 사용되지 못하고 소멸되는 단점이 발생하는데, 종래에는, 이를 개선하기 위한 기술이 제안되지 못하는 실정이다.Among the new and renewable energy produced in this way, energy that exceeds the required amount of various loads can be sold to power companies such as Korea Electric Power Corporation or stored in a separate energy storage system (ESS). However, due to the inconvenience of signing a contract with a power company to sell excess energy or the additional cost of building an energy storage system, there is a disadvantage in that the excess energy is not used and is destroyed. , Until now, no technology has been proposed to improve this.

대한민국 등록특허공보 제0989992호(명칭: 다수개의 지중 열 교환기를 사용하는 지열원 히트 펌프 시스템의 운전 제어방법)Republic of Korea Patent Publication No. 0989992 (Name: Operation control method of a ground source heat pump system using multiple underground heat exchangers) 대한민국 등록특허공보 제101795668호(명칭: 신재생에너지 융복합 축열식 히트 펌프 시스템)Republic of Korea Patent Publication No. 101795668 (Name: Renewable energy convergence storage heat pump system)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 신재생 에너지 설비에서 생산된 에너지를 보다 효율적이고 경제적으로 사용할 수 있도록 구성되는 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템을 제공하는 것이다.The present invention is intended to solve the problems of the prior art as described above, and the purpose of the present invention is to provide a regenerative heat pump including an underground heat exchanger configured to use energy produced in renewable energy facilities more efficiently and economically. providing a system.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템의 일 양태는, 지중에 매립되어 열교환 유체와 지중 사이의 열교환이 이루어지는 적어도 1개의 지중 열교환기; 상기 지중 열교환기에서 열교환된 열교환 유체가 저장되는 축열 탱크; 상기 지중 열교환기 및 축열 탱크와의 사이 또는 상기 축열 탱크와의 사이를 순환하는 열교환 유체와 제1부하에 저장된 유체와의 열교환이 이루어지는 제1히트 펌프; 상기 지중 열교환기와의 사이를 순환하는 열교환 유체와 제2부하를 유동하는 냉매와의 열교환이 이루어지는 제2히트 펌프; 및 신재생 에너지 설비에서 생산된 에너지가 상기 제1히트 펌프 또는 상기 제1 및 제2히트 펌프로 공급되도록 제어하는 에너지 공급 제어부; 를 포함한다. One aspect of a regenerative heat pump system including an underground heat exchanger according to an embodiment of the present invention for achieving the above-described object includes at least one underground heat exchanger buried in the ground and performing heat exchange between the heat exchange fluid and the ground; a heat storage tank in which the heat exchange fluid heat exchanged in the underground heat exchanger is stored; a first heat pump that exchanges heat between the heat exchange fluid circulating between the underground heat exchanger and the heat storage tank or between the heat storage tank and the fluid stored in the first load; a second heat pump that exchanges heat between the heat exchange fluid circulating between the underground heat exchanger and the refrigerant flowing through the second load; and an energy supply control unit that controls energy produced by renewable energy facilities to be supplied to the first heat pump or the first and second heat pumps; Includes.

본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 지중 열교환기 및 축열 탱크의 출구측에서의 열교환 유체의 온도에 따라서, 상기 제1히트 펌프를 통하여 상기 지중 열교환기, 제1히트 펌프 및 축열 탱크 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하에 저장된 유체로 열이 전달된 후 상기 축열 탱크 및 제1히트 펌프 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하에 저장된 유체로 열이 전달되거나, 상기 제1히트 펌프를 통하여 상기 지중 열교환기, 제1히트 펌프 및 축열 탱크 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하에 저장된 유체로 열이 전달된 후 실외로부터 상기 축열 탱크에 저장된 열교환 유체로 열이 전달된다. In one aspect of the embodiment of the present invention, heat exchange circulates between the underground heat exchanger, the first heat pump, and the heat storage tank through the first heat pump, depending on the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger and the heat storage tank. After heat is transferred from the fluid to the fluid stored in the first load, heat is transferred from the heat exchange fluid circulating between the heat storage tank and the first heat pump to the fluid stored in the first load, or through the first heat pump. Heat is transferred from the heat exchange fluid circulating between the underground heat exchanger, the first heat pump, and the heat storage tank to the fluid stored in the first load, and then heat is transferred from the outdoors to the heat exchange fluid stored in the heat storage tank.

본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 지중 열교환기의 출구측에서의 열교환 유체의 온도가 상기 축열 탱크의 출구측에서의 열교환 유체의 온도 미만인 경우에는, 상기 제1부하에 저장된 유체의 온도가 기설정된 기준 온도에 도달할 때까지 상기 제1히트 펌프를 통하여 상기 지중 열교환기, 제1히트 펌프 및 축열 탱크 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하에 저장된 유체로 열이 전달되고, 상기 제1부하에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도에 도달하면 상기 제1부하에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도 초과의 온도로 기설정된 목표 온도에 도달할 때까지 상기 제1히트 펌프를 통하여 상기 축열 탱크 및 제1히트 펌프 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하에 저장된 유체로 열이 전달되는 지중 열교환기를 포함한다. In one embodiment of the present invention, when the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger is lower than the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the heat storage tank, the temperature of the fluid stored in the first load is equal to the preset reference temperature. Heat is transferred from the heat exchange fluid circulating between the underground heat exchanger, the first heat pump, and the heat storage tank through the first heat pump to the fluid stored in the first load until the fluid stored in the first load is reached. When the temperature reaches the reference temperature, the heat storage tank and the first heat pump are heated through the first heat pump until the temperature of the fluid stored in the first load reaches a preset target temperature with a temperature exceeding the reference temperature. It includes an underground heat exchanger in which heat is transferred from the heat exchange fluid circulating thereto to the fluid stored in the first load.

본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 지중 열교환기의 출구측에서의 열교환 유체의 온도가 상기 축열 탱크의 출구측에서의 열교환 유체의 온도 초과인 경우에는, 상기 제1부하에 저장된 유체의 온도가 상기 목표 온도에 도달할 때까지 상기 제1히트 펌프를 통하여 상기 지중 열교환기, 제1히트 펌프 및 축열 탱크 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하에 저장된 유체로 열이 전달되고, 상기 제1부하에 저장된 유체의 온도가 상기 목표 온도에 도달하면 실외로부터 상기 축열 탱크 및 제1히트 펌프 사이를 순환하는 열교환 유체로 열이 전달된다. In one aspect of the embodiment of the present invention, when the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger exceeds the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the heat storage tank, the temperature of the fluid stored in the first load is equal to the target temperature. Heat is transferred from the heat exchange fluid circulating between the underground heat exchanger, the first heat pump, and the heat storage tank through the first heat pump to the fluid stored in the first load until the fluid stored in the first load is reached. When the temperature reaches the target temperature, heat is transferred from the outdoors to the heat exchange fluid circulating between the heat storage tank and the first heat pump.

본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 제1히트 펌프는, 냉매의 압축이 이루어지는 압축기; 냉매의 팽창이 이루어지는 팽창 밸브; 및 상기 압축기에서 압축된 냉매의 응축 및 상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매의 증발이 택일적으로 이루어지는 제1 및 제2열교환기; 를 포함하고, 상기 지중 열교환기의 출구측에서의 열교환 유체의 온도가 상기 축열 탱크의 출구측에서의 열교환 유체의 온도 미만인 경우에는, 상기 제1부하에 저장된 유체의 온도가 기설정된 기준 온도에 도달할 때까지, 상기 제1열교환기에서는, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 상기 제1부하에 저장된 유체와 열교환되어 응축되고, 상기 제2열교환기에서는, 상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매가 상기 지중 열교환기, 제1히트 펌프 및 축열 탱크 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되어 팽창되고, 상기 제1부하에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도에 도달하면 상기 제1부하에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도 초과의 온도로 기설정된 목표 온도에 도달할 때까지, 상기 제1열교환기에서는, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 상기 제1부하에 저장된 유체와 열교환되어 응축되고, 상기 제2열교환기에서는, 상기 축열 탱크 및 제1히트 펌프 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되어 팽창된다. In one aspect of the embodiment of the present invention, the first heat pump includes: a compressor in which refrigerant is compressed; An expansion valve through which the refrigerant expands; and first and second heat exchangers in which condensation of the refrigerant compressed in the compressor and evaporation of the refrigerant expanded in the expansion valve are alternatively performed; Including, when the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger is lower than the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the heat storage tank, until the temperature of the fluid stored in the first load reaches a preset reference temperature, In the first heat exchanger, the refrigerant compressed in the compressor is condensed by heat exchange with the fluid stored in the first load, and in the second heat exchanger, the refrigerant expanded in the expansion valve is transferred to the underground heat exchanger and the first heat exchanger. It expands by exchanging heat with the heat exchange fluid circulating between the pump and the heat storage tank, and when the temperature of the fluid stored in the first load reaches the reference temperature, the temperature of the fluid stored in the first load is set to a temperature exceeding the reference temperature. Until the set target temperature is reached, in the first heat exchanger, the refrigerant compressed in the compressor is condensed by heat exchange with the fluid stored in the first load, and in the second heat exchanger, the heat storage tank and the first heat It expands by exchanging heat with the heat exchange fluid circulating between the pumps.

본 발명의 실시예의 일 양태는, 상기 팽창 밸브에서 팽창되어 상기 제1열교환기에서 증발되는 냉매와 실외의 공기와의 열교환이 이루어지는 보조 열교환기를 더 포함하고, 상기 지중 열교환기의 출구측에서의 열교환 유체의 온도가 상기 축열 탱크의 출구측에서의 열교환 유체의 온도 초과인 경우에는, 상기 제1부하에 저장된 유체의 온도가 상기 목표 온도에 도달할 때까지, 상기 제1열교환기에서는, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 상기 제1부하에 저장된 유체와 열교환되어 응축되고, 상기 제2열교환기에서는, 상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매가 상기 지중 열교환기, 제1히트 펌프 및 축열 탱크 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되어 팽창되고, 상기 제1부하에 저장된 유체의 온도가 상기 목표 온도에 도달하면, 상기 제1열교환기에서는, 상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매가 상기 보조 열교환기를 통하여 실외의 공기와 열교환되어 증발되고, 상기 제2열교환기에서는 상기 압축기에서 압축된 냉매가 상기 축열 탱크 및 제1히트 펌프 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되어 응축된다.One aspect of the embodiment of the present invention further includes an auxiliary heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant expanded in the expansion valve and evaporated in the first heat exchanger and outdoor air, and the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger When the temperature exceeds the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the heat storage tank, in the first heat exchanger, the refrigerant compressed in the compressor is supplied until the temperature of the fluid stored in the first load reaches the target temperature. It is condensed by heat exchange with the fluid stored in the first load, and in the second heat exchanger, the refrigerant expanded in the expansion valve is expanded by heat exchange with the heat exchange fluid circulating between the ground heat exchanger, the first heat pump, and the heat storage tank. When the temperature of the fluid stored in the first load reaches the target temperature, in the first heat exchanger, the refrigerant expanded in the expansion valve is evaporated by heat exchange with outdoor air through the auxiliary heat exchanger. In the second heat exchanger, the refrigerant compressed in the compressor is condensed by heat exchange with the heat exchange fluid circulating between the heat storage tank and the first heat pump.

본 발명의 실시예의 다른 양태는, 지중에 매립되어 열교환 유체와 지중 사이의 열교환이 이루어지는 적어도 1개의 지중 열교환기; 상기 지중 열교환기에서 열교환된 열교환 유체가 저장되는 축열 탱크; 냉매의 압축이 이루어지는 압축기, 냉매의 팽창이 이루어지는 팽창 밸브, 및 상기 압축기에서 압축된 냉매의 응축 및 상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매의 증발이 택일적으로 이루어지는 제1 및 제2열교환기를 포함하고, 상기 지중 열교환기 및 축열 탱크와의 사이 또는 상기 축열 탱크와의 사이를 순환하는 열교환 유체와 제1부하에 저장된 유체와의 열교환이 이루어지는 제1히트 펌프; 상기 팽창 밸브에서 팽창되어 상기 제1열교환기에서 증발되는 냉매와 실외의 공기와의 열교환이 이루어지는 보조 열교환기; 상기 지중 열교환기와의 사이에서 순환하는 열교환 유체와 제2부하를 유동하는 냉매와의 열교환이 이루어지는 제2히트 펌프; 신재생 에너지 설비에서 생산된 에너지가 상기 제1히트 펌프 또는 상기 제1 및 제2히트 펌프로 공급되도록 제어하는 에너지 공급 제어부; 상기 지중 열교환기, 제1히트 펌프 및 축열 탱크 사이 및 상기 지중 열교환기, 제2히트 펌프 및 축열 탱크 사이에서 열교환 유체를 순환시키는 제1펌프; 상기 축열 탱크 및 제1히트 펌프 사이에서 열교환 유체를 순환시키는 제2펌프; 및 상기 축열 탱크 및 제2히트 펌프 사이에서 열교환 유체를 순환시키는 제3펌프; 를 포함하고, 상기 제1 및 제2펌프는, 상기 지중 열교환기 및 축열 탱크의 출구측에서의 열교환 유체의 온도에 따라서, 택일적으로 동작하고, 상기 제1열교환기에서 응축되는 냉매와 상기 제1부하에 저장된 유체의 열교환과, 상기 보조 열교환기에서의 상기 제1열교환기에서 증발되는 냉매와 실외의 공기의 열교환은, 택일적으로 이루어진다. Another aspect of the embodiment of the present invention includes at least one underground heat exchanger buried in the ground and performing heat exchange between the heat exchange fluid and the ground; a heat storage tank in which heat exchange fluid heat exchanged in the underground heat exchanger is stored; It includes a compressor in which the refrigerant is compressed, an expansion valve in which the refrigerant expands, and first and second heat exchangers in which condensation of the refrigerant compressed in the compressor and evaporation of the refrigerant expanded in the expansion valve are alternatively performed, a first heat pump that exchanges heat between a heat exchange fluid circulating between an underground heat exchanger and a heat storage tank or between the heat storage tank and a fluid stored in the first load; an auxiliary heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant expanded in the expansion valve and evaporated in the first heat exchanger and outdoor air; a second heat pump that exchanges heat between the heat exchange fluid circulating between the underground heat exchanger and the refrigerant flowing through the second load; An energy supply control unit that controls energy produced by renewable energy facilities to be supplied to the first heat pump or the first and second heat pumps; a first pump that circulates heat exchange fluid between the underground heat exchanger, the first heat pump, and the heat storage tank and between the underground heat exchanger, the second heat pump, and the heat storage tank; a second pump circulating heat exchange fluid between the heat storage tank and the first heat pump; and a third pump that circulates heat exchange fluid between the heat storage tank and the second heat pump. It includes, wherein the first and second pumps operate alternatively according to the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger and the heat storage tank, and the refrigerant condensed in the first heat exchanger and the first load Heat exchange of the fluid stored in and heat exchange of the refrigerant evaporated in the first heat exchanger and outdoor air in the auxiliary heat exchanger are performed alternatively.

본 발명의 실시예의 다른 양태에서, 상기 제1열교환기는, 상기 지중 열교환기 및 축열 탱크의 출구측에서의 열교환 유체의 온도에 따라서 응축기 또는 증발기로 작용하고, 상기 지중 열교환기 및 축열 탱크의 출구측에서의 열교환 유체의 온도에 따라서 상기 제1열교환기가 증발기로 작용하는 경우에만, 상기 보조 열교환기를 통하여 상기 팽창 밸브에서 팽창되어 상기 제1열교환기에서 증발되는 냉매가 실외의 공기와 열교환된다. In another aspect of the embodiment of the present invention, the first heat exchanger acts as a condenser or an evaporator depending on the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger and the heat storage tank, and the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger and the heat storage tank. Depending on the temperature, only when the first heat exchanger acts as an evaporator, the refrigerant expanded in the expansion valve and evaporated in the first heat exchanger through the auxiliary heat exchanger exchanges heat with outdoor air.

본 발명의 실시예의 다른 양태에서, 상기 지중 열교환기의 출구측에서의 열교환 유체의 온도가 상기 축열 탱크의 출구측에서의 열교환 유체의 온도 미만인 경우에는, 상기 제1부하에 저장된 유체의 온도가 기설정된 기준 온도에 도달할 때까지 상기 제1열교환기는 응축기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 제1부하에 저장된 유체와 열교환되고 상기 제2열교환기는 증발기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 제1펌프에 의하여 상기 지중 열교환기, 제1히트 펌프 및 축열 탱크 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되고, 상기 제1부하에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도에 도달하면 상기 제1부하에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도 초과의 온도로 기설정된 목표 온도에 도달할 때까지 상기 제1열교환기는 응축기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 제1부하에 저장된 유체와 열교환되고 상기 제2열교환기는 증발기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 제2펌프에 의하여 상기 축열 탱크 및 제1히트 펌프 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되는 지중 열교환기를 포함한다. In another aspect of the embodiment of the present invention, when the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger is less than the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the heat storage tank, the temperature of the fluid stored in the first load is equal to the preset reference temperature. Until it reaches this point, the first heat exchanger acts as a condenser and the refrigerant circulating through it exchanges heat with the fluid stored in the first load, and the second heat exchanger acts as an evaporator so that the refrigerant circulating through it is transferred to the ground by the first pump. Heat is exchanged with a heat exchange fluid circulating between the heat exchanger, the first heat pump, and the heat storage tank, and when the temperature of the fluid stored in the first load reaches the reference temperature, the temperature of the fluid stored in the first load exceeds the reference temperature. Until the preset target temperature is reached, the first heat exchanger acts as a condenser and the refrigerant circulating through it exchanges heat with the fluid stored in the first load, and the second heat exchanger acts as an evaporator so that the refrigerant circulating through it exchanges heat with the fluid stored in the first load. It includes an underground heat exchanger that exchanges heat with the heat exchange fluid circulating between the heat storage tank and the first heat pump by the second pump.

본 발명의 실시예의 다른 양태에서, 상기 지중 열교환기의 출구측에서의 열교환 유체의 온도가 상기 축열 탱크의 출구측에서의 열교환 유체의 온도 초과인 경우에는, 상기 제1부하에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도에 도달할 때까지, 상기 제1열교환기가 응축기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 제1부하에 저장된 유체와 열교환되고 상기 제2열교환기가 증발기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 제1펌프에 의하여 상기 지중 열교환기, 제1히트 펌프 및 축열 탱크 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되고, 상기 제1부하에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도에 도달하면 상기 목표 온도에 도달할 때까지 상기 제1열교환기가 증발기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 보조 열교환기를 통하여 실외의 공기와 열교환되고 상기 제2열교환기가 응축기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 제2펌프에 의하여 상기 축열 탱크 및 제1히트 펌프 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되는 지중 열교환기를 포함한다. In another aspect of the embodiment of the present invention, when the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger exceeds the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the heat storage tank, the temperature of the fluid stored in the first load is equal to the reference temperature. Until it reaches this point, the first heat exchanger acts as a condenser and the refrigerant circulating therein exchanges heat with the fluid stored in the first load, and the second heat exchanger acts as an evaporator so the circulating refrigerant is transferred to the above by the first pump. Heat is exchanged with a heat exchange fluid circulating between the underground heat exchanger, the first heat pump, and the heat storage tank, and when the temperature of the fluid stored in the first load reaches the reference temperature, the first heat exchanger operates until the target temperature is reached. The refrigerant that acts as an evaporator and circulates exchanges heat with outdoor air through the auxiliary heat exchanger, and the refrigerant that acts as a condenser and circulates is transferred between the heat storage tank and the first heat pump by the second pump. It includes an underground heat exchanger that exchanges heat with a circulating heat exchange fluid.

본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템에서는, 제1히트 펌프의 동작에 의하여 제1부하에 저장된 유체의 가열과 동시 또는 가열된 후 제1히트 펌프를 매게로 지중 또는 축열 탱크에 에너지가 저장된다. 특히, 본 발명의 실시예에서는, 신재생 에너지 설비에서 생산된 에너지를 소비하는 설비의 미운용시나 운용이 필요한 에너지를 초과하는 여분의 에너지를 사용하여 제1히트 펌프가 동작함으로써, 불필요하게 소멸되는 에너지를 지중 또는 축열 탱크에 저장하여 신재생 에너지 설비에서 생산된 에너지를 보다 경제적이고 효율적으로 사용할 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다.In the storage type heat pump system including an underground heat exchanger according to an embodiment of the present invention, the fluid stored in the first load is heated by the operation of the first heat pump or simultaneously or after being heated, the first heat pump is used to heat the fluid stored in the first load in the ground or heat storage. Energy is stored in the tank. In particular, in an embodiment of the present invention, the first heat pump operates using excess energy exceeding the energy required for operation or when the equipment that consumes energy produced from the new renewable energy equipment is not operated, thereby eliminating unnecessary energy consumption. By storing energy underground or in heat storage tanks, it is possible to expect the effect of using energy produced by renewable energy facilities more economically and efficiently.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템의 실시예서의 유체의 흐름을 보인 유체 흐름도.1 to 3 are fluid flow diagrams showing the flow of fluid in an embodiment of a regenerative heat pump system including an underground heat exchanger according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration of a regenerative heat pump system including an underground heat exchanger according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템의 실시예서의 유체의 흐름을 보인 유체 흐름도이다.1 to 3 are fluid flow diagrams showing the flow of fluid in an embodiment of a regenerative heat pump system including an underground heat exchanger according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템은, 적어도 1개의 지중 열교환기(100), 축열 탱크(200), 제1히트 펌프(300), 보조 열교환기(400), 제2히트 펌프(500), 에너지 공급 제어부(600), 및 제1 내제 제3펌프(P1)(P2)(P3)를 포함한다. 특히, 본 실시예에서는, 상기 에너지 공급 제어부(600)가 신재생 에너지 설비(미도시)에서 생산되는 에너지를 상기 제1히트 펌프(300) 또는 상기 제1 및 제2히트 펌프(300)(500), 즉, 적어도 상기 제1히트 펌프(300)로 공급한다. 또한, 본 실시예에서는, 상기 제1히트 펌프(300)와 제1부하(10) 또는 보조 열교환기(400) 사이의 열교환이 상기 지중 열교환기(100) 및 축열 탱크(200)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도에 따라서 이루어진다. 이하에서는, 설명의 편의상 상기 지중 열교환기(100)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도를 제1온도, 상기 축열 탱크(200)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도를 제2온도라 칭한다. 1 to 3, the heat storage type heat pump system including an underground heat exchanger according to this embodiment includes at least one underground heat exchanger 100, a heat storage tank 200, a first heat pump 300, and an auxiliary heat storage tank 200. It includes a heat exchanger 400, a second heat pump 500, an energy supply control unit 600, and a first internal third pump (P1) (P2) (P3). In particular, in this embodiment, the energy supply control unit 600 controls energy produced by a renewable energy facility (not shown) to the first heat pump 300 or the first and second heat pumps 300 and 500. ), that is, supplied to at least the first heat pump 300. In addition, in this embodiment, heat exchange between the first heat pump 300 and the first load 10 or the auxiliary heat exchanger 400 is heat exchange at the outlet side of the underground heat exchanger 100 and the heat storage tank 200. This is done depending on the temperature of the fluid. Hereinafter, for convenience of explanation, the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger 100 is referred to as the first temperature, and the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the heat storage tank 200 is referred to as the second temperature.

보다 상세하게는, 상기 지중 열교환기(100)는, 건축물의 외부에 해당하는 지중에 매립되어 열교환 유체와 지중 사이의 열교환이 이루어지는 곳이다. 도 1에는 상기 지중 열교환기(100)가 다수개로 구성되는 것으로 도시되었으나, 상기 지중 열교환기(100)가 1개로 구성되어도 무방하다. More specifically, the underground heat exchanger 100 is buried in the ground outside the building, where heat exchange between the heat exchange fluid and the ground takes place. In FIG. 1, the underground heat exchanger 100 is shown as being composed of a plurality, but the underground heat exchanger 100 may be composed of a single piece.

상기 축열 탱크(200)는 상기 지중 열교환기(100)에서 열교환된 열교환 유체가 저장되는 곳이다. 예를 들면, 상기 축열 탱크(200)는, 기계실과 같은 건축물의 내부에 설치될 수 있다. The heat storage tank 200 is a place where the heat exchange fluid heat exchanged in the underground heat exchanger 100 is stored. For example, the heat storage tank 200 may be installed inside a building such as a machine room.

그리고 상기 제1히트 펌프(300)에서는, 상기 지중 열교환기(100) 및 축열 탱크(200)와의 사이 또는 상기 축열 탱크(200)와의 사이를 순환하는 열교환 유체와 제1부하(10)에 저장된 유체 사이에서 열교환이 이루어진다. 여기서, 상기 제1부하(10)에는, 예를 들면, 급탕을 위한 급탕수가 저장될 수 있다. And in the first heat pump 300, a heat exchange fluid circulating between the underground heat exchanger 100 and the heat storage tank 200 or between the heat storage tank 200 and the fluid stored in the first load 10 Heat exchange takes place between them. Here, in the first load 10, for example, hot water for hot water supply may be stored.

한편, 상술한 바와 같이, 상기 제1 및 제2온도에 따라서, 상기 제1히트 펌프(300)와 상기 지중 열교환기(100) 및 축열 탱크(200) 사이에서의 열교환 유체의 순환이 상이하게 이루어진다. 또한, 본 실시예에서는, 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도에 따라서 상기 제1히트 펌프(300)와 상기 제1부하(10) 또는 보조 열교환기(400) 사이에서 열교환이 이루어진다. Meanwhile, as described above, the circulation of the heat exchange fluid between the first heat pump 300, the underground heat exchanger 100, and the heat storage tank 200 is performed differently depending on the first and second temperatures. . Additionally, in this embodiment, heat exchange occurs between the first heat pump 300 and the first load 10 or the auxiliary heat exchanger 400 according to the temperature of the fluid stored in the first load 10.

다시 말하면, 상기 제1온도가 상기 제2온도 미만인 경우에는, 상기 제1히트 펌프(300)를 통하여 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하(10)에 저장된 유체로 열이 전달된다. 그리고 상기 제1히트 펌프(300)를 통한 열교환 유체로부터 상기 제1부하(10)에 저장된 열교환 유체와의 In other words, when the first temperature is lower than the second temperature, circulation occurs between the underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the heat storage tank 200 through the first heat pump 300. Heat is transferred from the heat exchange fluid to the fluid stored in the first load (10). And from the heat exchange fluid through the first heat pump 300 to the heat exchange fluid stored in the first load 10

상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 상기 축열 탱크(200) 및 제1히트 펌프(300) 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하(10)에 저장된 유체로 열이 전달된다. 이때, 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 기설정된 기준 온도에 도달할 때까지 상기 제1히트 펌프(300)를 통하여 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하(10)에 저장된 유체로 열이 전달된다. 그리고 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도에 도달하면 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도 초과의 온도로 기설정된 목표 온도에 도달할 때까지 상기 제1히트 펌프(300)를 통하여 상기 축열 탱크(200) 및 제1히트 펌프(300) 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하(10)에 저장된 유체로 열이 전달된다. Heat is transferred from the heat exchange fluid circulating between the underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the heat storage tank 200 and the first heat pump 300 to the fluid stored in the first load 10. This is delivered. At this time, the underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the first heat pump 300 are operated until the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the preset reference temperature. Heat is transferred from the heat exchange fluid circulating between the heat storage tanks 200 to the fluid stored in the first load 10. And when the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the reference temperature, the temperature of the fluid stored in the first load 10 exceeds the reference temperature until it reaches a preset target temperature. Heat is transferred from the heat exchange fluid circulating between the heat storage tank 200 and the first heat pump 300 to the fluid stored in the first load 10 through the first heat pump 300.

반대로, 상기 제1온도가 상기 제2온도 초과인 경우에는, 상기 제1히트 펌프(300)를 통하여 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하(10)에 저장된 유체로 열이 전달된 후 실외로부터 상기 축열 탱크(200) 및 제1히트 펌프(300) 사이를 순환하는 열교환 유체로 열이 전달된다. 즉, 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 목표 온도에 도달할 때까지 상기 제1히트 펌프(300)를 통하여 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하(10)에 저장된 유체로 열이 전달된다. 그리고 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 목표 온도에 도달하면 상기 제1히트 펌프(300) 또는 보조 열교환기(400)를 통하여 실외로부터 상기 축열 탱크(200) 및 제1히트 펌프(300) 사이를 순환하는 열교환 유체로 열이 전달된다. 상기 제1히트 펌프(300)의 상세한 구성 및 상기 제1 및 제2온도에 따른 상기 제1히트 펌프(300)의 동작에 대해서는 후술하기로 한다. Conversely, when the first temperature is greater than the second temperature, circulation occurs between the underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the heat storage tank 200 through the first heat pump 300. Heat is transferred from the heat exchange fluid to the fluid stored in the first load 10, and then heat is transferred from the outdoors to the heat exchange fluid circulating between the heat storage tank 200 and the first heat pump 300. That is, the underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the heat storage are operated through the first heat pump 300 until the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the target temperature. Heat is transferred from the heat exchange fluid circulating between the tanks 200 to the fluid stored in the first load 10. And when the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the target temperature, the heat storage tank 200 and the first heat pump are transferred from the outdoors through the first heat pump 300 or the auxiliary heat exchanger 400. (300) Heat is transferred to the heat exchange fluid circulating between them. The detailed configuration of the first heat pump 300 and the operation of the first heat pump 300 according to the first and second temperatures will be described later.

다음으로, 상기 보조 열교환기(400)에서는, 상기 제1히트 펌프(300)와 실외의 공기 사이에서의 열교환이 이루어진다. 실질적으로, 상기 보조 열교환기(400)에서의 상기 제1히트 펌프(300)와 실외의 공기의 열교환은, 상기 제1히트 펌프(300)와 제1부하(10)에 저장된 유체의 열교환과 택일적으로 이루어진다. 그리고 상기 보조 열교환기(400)에서의 상기 제1히트 펌프(300)와 실외의 공기 사이의 열교환을 위하여 송풍팬(410)이 상기 보조 열교환기(400)를 향하여 실외의 공기를 유동시킨다. 상기 보조 열교환기(400)의 구체적인 동작에 대해서는, 상기 제1히트 펌프(300)의 구성 및 동작의 설명에서 함께 설명하기로 한다. Next, in the auxiliary heat exchanger 400, heat exchange occurs between the first heat pump 300 and outdoor air. In reality, heat exchange between the first heat pump 300 and outdoor air in the auxiliary heat exchanger 400 is alternative to heat exchange between the fluid stored in the first heat pump 300 and the first load 10. It is done as an enemy. In order to exchange heat between the first heat pump 300 and outdoor air in the auxiliary heat exchanger 400, the blower fan 410 flows outdoor air toward the auxiliary heat exchanger 400. The specific operation of the auxiliary heat exchanger 400 will be described together with the description of the configuration and operation of the first heat pump 300.

상기 제2히트 펌프(500)에서는, 상기 지중 열교환기(100)와의 사이에서 순환하는 열교환 유체와 제2부하(20)를 유동하는 냉매의 열교환이 이루어진다. 여기서, 상기 제2부하(20)로는, 건축물의 내부 공간에 대한 냉방과 난방과 같은 공조를 위한 공조기를 예를 들 수 있다. In the second heat pump 500, heat exchange is performed between the heat exchange fluid circulating between the underground heat exchanger 100 and the refrigerant flowing through the second load 20. Here, the second load 20 may be an air conditioner for air conditioning, such as cooling and heating, for the internal space of a building.

그리고 상기 에너지 공급 제어부(600)에 의하여 상기 제1히트 펌프(300) 또는 상기 제1 및 제2히트 펌프(300)(500)로 공급하는 에너지는, 상술한 바와 같이, 신재생 에너지 설비에서 생산되는 것으로, 일반적으로 널리 공지된 태양광이나 태양열 발전, 풍력 발전, 연료 전지 등과 같은 방식으로 생산되는 에너지가 상기 에너지 공급 제어부(600)에 의하여 상기 제1히트 펌프(300) 또는 상기 제1 및 제2히트 펌프(300)(500)에 공급될 수 있다. 예를 들면, 신재생 에너지 설비에서 생산된 에너지는, 예를 들면, 건축물의 설비의 운용에 사용될 수 있고, 상기 에너지 공급 제어부(600)은, 설비의 미운용시 또는 설비의 운용에 사용된 후 여분의 에너지를 상기 제1히트 펌프(300) 또는 상기 제1 및 제2히트 펌프(300)(500)의 동작을 위하여 공급된다. And, as described above, the energy supplied to the first heat pump 300 or the first and second heat pumps 300 and 500 by the energy supply control unit 600 is produced in a renewable energy facility. In other words, energy produced by widely known methods such as solar power, solar power generation, wind power generation, fuel cells, etc. is supplied to the first heat pump 300 or the first and second heat pumps 300 by the energy supply control unit 600. 2It can be supplied to the heat pump (300) (500). For example, energy produced from renewable energy facilities can be used, for example, for the operation of building facilities, and the energy supply control unit 600 operates when the facility is not in operation or after being used to operate the facility. Excess energy is supplied for the operation of the first heat pump 300 or the first and second heat pumps 300 and 500.

상기 제1 내지 제3펌프(P1)(P2)(P3)는, 열교환 유체를 순환시킨다. 즉, 상기 제1펌프(P1)는, 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이 및 상기 지중 열교환기(100), 제2히트 펌프(500) 및 축열 탱크(200) 사이에서 열교환 유체를 순환시키고, 상기 제2펌프(P2)는, 상기 축열 탱크(200) 및 제1히트 펌프(300) 사이에서 열교환 유체를 순환시킨다. 그리고 상기 제3펌프(P3)는, 상기 축열 탱크(200) 및 제2히트 펌프(500) 사이에서 열교환 유체를 순환시킨다. 상기 제1 및 제2펌프(P1)(P2)는, 상기 제1 및 제2온도에 따라서, 택일적으로 동작하고, 상기 제3펌프(P3)는, 상기 제1 및 제2온도에 따른 상기 제1펌프(P1)의 동작과 무관하게 독립적으로 동작한다. The first to third pumps P1, P2, and P3 circulate heat exchange fluid. That is, the first pump (P1) is between the underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the heat storage tank 200 and between the underground heat exchanger 100, the second heat pump 500, and A heat exchange fluid is circulated between the heat storage tank 200, and the second pump P2 circulates a heat exchange fluid between the heat storage tank 200 and the first heat pump 300. And the third pump (P3) circulates heat exchange fluid between the heat storage tank 200 and the second heat pump 500. The first and second pumps (P1) (P2) operate alternatively according to the first and second temperatures, and the third pump (P3) operates according to the first and second temperatures. It operates independently regardless of the operation of the first pump (P1).

한편, 상기 제1히트 펌프(300)는, 압축기(310), 팽창 밸브(320), 및 제1 및 제2열교환기(330)(340)를 포함한다. 상기 압축기(310)에서는, 냉매의 압축이 이루어지고, 상기 팽창 밸브(320)에서는, 냉매의 팽창이 이루어진다. 그리고 상기 제1 및 제2열교환기(330)(340)에서는, 상기 압축기(310)에 의하여 압축되어 이를 순환하는 냉매의 응축 및 상기 팽창 밸브(320)에서 팽창되어 이를 순환하는 냉매의 증발이 택일적으로 이루어진다. 즉, 상기 제1열교환기(330)에서 상기 압축기(310)에서 압축된 냉매의 응축이 이루어지면, 상기 제2열교환기(340)에서는 상기 팽창 밸브(320)에서 팽창된 냉매의 증발이 이루어진다. 반대로, 상기 제1열교환기(330)에서 상기 팽창 밸브(320)에서 팽창된 냉매의 증발이 이루어지면, 상기 제2열교환기(340)에서는 상기 압축기(310)에서 압축된 냉매의 응축이 이루어진다. Meanwhile, the first heat pump 300 includes a compressor 310, an expansion valve 320, and first and second heat exchangers 330 and 340. In the compressor 310, the refrigerant is compressed, and in the expansion valve 320, the refrigerant is expanded. And in the first and second heat exchangers 330 and 340, condensation of the refrigerant compressed by the compressor 310 and circulating therein and evaporation of the refrigerant expanded in the expansion valve 320 and circulating therein are selected. It is done as an enemy. That is, when the refrigerant compressed in the compressor 310 is condensed in the first heat exchanger 330, the refrigerant expanded in the expansion valve 320 is evaporated in the second heat exchanger 340. Conversely, when the refrigerant expanded in the expansion valve 320 evaporates in the first heat exchanger 330, the refrigerant compressed in the compressor 310 is condensed in the second heat exchanger 340.

다시 말하면, 상기 제1열교환기(330)에서는, 상기 압축기(310)에서 압축된 냉매와 상기 제1부하(10)에 저장된 유체가 열교환되거나, 상기 보조 열교환기(400)를 통하여 상기 팽창 밸브(320)에서 팽창된 냉매와 실외의 공기가 열교환된다. 또한, 상기 제2열교환기(340)에서는, 상기 압축기(310)에서 압축된 냉매 또는 상기 팽창 밸브(320)에서 팽창된 냉매와 상기 제1히트 펌프(300)를 순환하는 열교환 유체가 열교환된다. 이와 같은, 상기 제1 및 제2열교환기(330)(340)에서의 열교환은, 상기 제1 및 제2온도에 따른 상기 제1히트 펌프(300)에서의 냉매의 유동 방향에 따라서 이루어진다. In other words, in the first heat exchanger 330, the refrigerant compressed in the compressor 310 and the fluid stored in the first load 10 exchange heat, or the expansion valve ( In 320), the expanded refrigerant and outdoor air exchange heat. Additionally, in the second heat exchanger 340, the refrigerant compressed in the compressor 310 or the refrigerant expanded in the expansion valve 320 and the heat exchange fluid circulating in the first heat pump 300 exchange heat. As such, heat exchange in the first and second heat exchangers 330 and 340 is performed according to the flow direction of the refrigerant in the first heat pump 300 according to the first and second temperatures.

보다 상세하게는, 상기 제1온도가 상기 제2온도 미만인 경우에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 기설정된 기준 온도에 도달할 때까지, 상기 제1열교환기(330)에서는, 상기 압축기(310)에서 압축된 냉매가 상기 제1부하(10)에 저장된 유체와 열교환되어 응축된다. 이때, 상기 제2열교환기(340)에서는, 상기 팽창 밸브(320)에서 팽창된 냉매가 상기 제1펌프(P1)의 동작에 의하여 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되어 증발된다. 또한, 상기 제2히트 펌프(400)에서는, 상기 제2부하(20)와의 사이를 순환하는 냉매가 상기 제1펌프(P1)의 동작에 의하여 상기 지중 열교환기(100), 제2히트 펌프(400) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환된다. More specifically, when the first temperature is lower than the second temperature, as shown in FIG. 1, until the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the preset reference temperature, the In the first heat exchanger 330, the refrigerant compressed in the compressor 310 exchanges heat with the fluid stored in the first load 10 and is condensed. At this time, in the second heat exchanger 340, the refrigerant expanded in the expansion valve 320 is transferred to the underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the ground heat exchanger 100 by the operation of the first pump (P1). It is evaporated by heat exchange with the heat exchange fluid circulating between the heat storage tanks 200. In addition, in the second heat pump 400, the refrigerant circulating between the second load 20 is transferred to the underground heat exchanger 100 and the second heat pump (100) by the operation of the first pump (P1). 400) and heat storage tank 200 and exchange heat with the heat exchange fluid circulating between them.

다음으로, 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도에 도달하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도 초과의 온도로 기설정된 목표 온도에 도달할 때까지, 상기 제1열교환기(330)에서는, 상기 압축기(310)에서 압축된 냉매가 상기 제1부하(10)에 저장된 유체와 열교환되어 응축된다. 이때, 상기 제2열교환기(340)에서는, 상기 팽창 밸브(320)에서 팽창된 냉매가 상기 제2펌프(P2)의 동작에 의하여 상기 축열 탱크(200) 및 제1히트 펌프(300) 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되어 증발된다. Next, when the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the reference temperature, as shown in FIG. 2, the temperature of the fluid stored in the first load 10 exceeds the reference temperature. In the first heat exchanger 330, the refrigerant compressed in the compressor 310 exchanges heat with the fluid stored in the first load 10 and is condensed until the preset target temperature is reached. At this time, in the second heat exchanger 340, the refrigerant expanded in the expansion valve 320 flows between the heat storage tank 200 and the first heat pump 300 by the operation of the second pump (P2). It is evaporated by heat exchange with the circulating heat exchange fluid.

즉, 상기 제1온도가 상기 제2온도 미만인 경우에는, 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도와 무관하게 상기 제1열교환기(330)는 응축기로 작용하고, 상기 제2열교환기(340)는 증발기로 작용한다. 따라서, 상기 제1온도가 상기 제2온도 미만인 경우에는, 상기 제1히트 펌프(300)의 동작에 의하여 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 증가되고, 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 또는 상기 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체의 온도가 감소된다. That is, when the first temperature is less than the second temperature, the first heat exchanger 330 acts as a condenser regardless of the temperature of the fluid stored in the first load 10, and the second heat exchanger ( 340) acts as an evaporator. Therefore, when the first temperature is lower than the second temperature, the temperature of the fluid stored in the first load 10 increases by the operation of the first heat pump 300, and the underground heat exchanger 100 , the temperature of the first heat pump 300 and the heat storage tank 200 or the heat exchange fluid circulating between the first heat pump 300 and the heat storage tank 200 is reduced.

그런데, 상기 제1온도가 상기 제2온도 미만인 경우, 즉 상기 지중 열교환기(100)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도가 상기 축열 탱크(200)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도 미만인 경우는, 하절기라고 할 수 있다. 그리고 상기 제1히트 펌프(300)는, 상기 에너지 공급 제어부(600)에 의하여 공급되는 에너지, 실질적으로, 신재생 에너지 설비에서 생산되어 건축물의 설비에 사용된 후 여분의 에너지에 의하여 동작할 수 있다. 따라서, 상기 제1온도가 상기 제2온도 미만인 경우에 상술한 바와 같이 상기 제1히트 펌프(300)가 동작하면, 상기 에너지 공급 제어부(600)에 의하여 공급되는 여분의 에너지가 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 가열에 사용됨과 동시에 상기 제1히트 펌프(300)를 매개로 상기 지중 열교환기(100)를 통하여 지중에 저장된 후 상기 축열 탱크(200)에 저장될 수 있다. However, when the first temperature is lower than the second temperature, that is, when the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger 100 is lower than the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the heat storage tank 200, it is said to be summer. You can. In addition, the first heat pump 300 may operate using energy supplied by the energy supply control unit 600, substantially energy produced in a renewable energy facility and used in building facilities, and then using excess energy. . Therefore, when the first temperature is lower than the second temperature and the first heat pump 300 operates as described above, the excess energy supplied by the energy supply control unit 600 is supplied to the first load ( 10), it can be used to heat the fluid stored in the fluid, and at the same time, it can be stored in the ground through the underground heat exchanger 100 via the first heat pump 300 and then stored in the heat storage tank 200.

이때, 상기 제3펌프(P3)가 동작하면, 상기 축열 탱크(200)에 저장된 열교환 유체와 상기 제2히트 펌프(500) 사이의 열교환이 이루어짐으로써, 실질적으로, 상기 에너지 공급 제어부(600)에 의하여 상기 제1히트 펌프(300)에 공급된 여분의 에너지가 상기 제2부하(20), 즉 건축물의 공조에 사용될 수 있다. At this time, when the third pump (P3) operates, heat exchange occurs between the heat exchange fluid stored in the heat storage tank 200 and the second heat pump 500, so that substantially, the energy supply control unit 600 As a result, the excess energy supplied to the first heat pump 300 can be used for the second load 20, that is, for air conditioning of the building.

다음으로, 상기 제1온도가 상기 제2온도 초과인 경우에는, 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도에 도달할 때까지, 상기 제1열교환기(330)에서는, 상기 압축기(310)에서 압축된 냉매가 상기 제1부하(10)에 저장된 유체와 열교환되어 응축된다. 이때, 상기 제2열교환기(340)에서는, 상기 팽창 밸브(320)에서 팽창된 냉매가 상기 제1펌프(P1)의 동작에 의하여 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되어 증발된다. 이는, 도 1에 도시된 상기 제1온도가 상기 제2온도 미만인 경우에, 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도에 도달할 때까지와 동일하다.Next, when the first temperature is greater than the second temperature, in the first heat exchanger 330, until the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the reference temperature, The refrigerant compressed in the compressor 310 exchanges heat with the fluid stored in the first load 10 and is condensed. At this time, in the second heat exchanger 340, the refrigerant expanded in the expansion valve 320 is transferred to the underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the ground heat exchanger 100 by the operation of the first pump (P1). It is evaporated by heat exchange with the heat exchange fluid circulating between the heat storage tanks 200. This is the same as when the first temperature shown in FIG. 1 is lower than the second temperature until the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the reference temperature.

그러나, 상기 제1온도가 상기 제2온도 초과인 경우에는, 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 목표 온도에 도달하면, 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도 초과의 온도로 기설정된 목표 온도에 도달할 때까지, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1열교환기(330)에서는 상기 팽창 밸브(320)에서 팽창된 냉매가 상기 보조 열교환기(400)를 통하여 실외의 공기와 열교환되어 증발된다. 이때, 상기 제2열교환기(340)에서는 상기 압축기(310)에서 압축된 냉매가 상기 제2펌프(P2)의 동작에 의하여 상기 축열 탱크(200) 및 제1히트 펌프(300) 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되어 응축된다. However, when the first temperature is greater than the second temperature, when the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the target temperature, the temperature of the fluid stored in the first load 10 is As shown in FIG. 3, the refrigerant expanded in the expansion valve 320 in the first heat exchanger 330 is transferred to the auxiliary heat exchanger 400 until the preset target temperature is reached at a temperature exceeding the reference temperature. ) to exchange heat with outdoor air and evaporate. At this time, in the second heat exchanger 340, the refrigerant compressed in the compressor 310 circulates between the heat storage tank 200 and the first heat pump 300 by the operation of the second pump (P2). It is condensed by heat exchange with the heat exchange fluid.

즉, 상기 제1온도가 상기 제2온도 초과인 경우에는, 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도에 따라서 상기 제1열교환기(330)는 응축기로 작용하다가 증발기로 작용하고, 상기 제2열교환기(340)는 증발기로 작용하다가 응축기로 작용한다. 따라서, 상기 제1온도가 상기 제2온도 초과인 경우에는, 상기 제1히트 펌프(300)의 동작에 의하여 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 증가되고, 상기 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체의 온도가 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도에 따라서 초기에는 감소되다가 종국적으로 증가된다. That is, when the first temperature is greater than the second temperature, the first heat exchanger 330 acts as a condenser and then acts as an evaporator according to the temperature of the fluid stored in the first load 10, and the first heat exchanger 330 acts as a condenser and then as an evaporator. The second heat exchanger 340 acts as an evaporator and then as a condenser. Therefore, when the first temperature is greater than the second temperature, the temperature of the fluid stored in the first load 10 increases by the operation of the first heat pump 300, and the first heat pump ( The temperature of the heat exchange fluid circulating between the 300 and the heat storage tank 200 initially decreases and eventually increases depending on the temperature of the fluid stored in the first load 10.

그런데, 상기 제1온도가 상기 제2온도 초과인 경우, 즉 상기 지중 열교환기(100)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도가 상기 축열 탱크(200)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도 초과인 경우는, 동절기라고 할 수 있다. 그리고 상기 제1히트 펌프(300)는, 상기 에너지 공급 제어부(600)에 의하여 공급되는 에너지, 즉 신재생 에너지 설비에서 생산된 여분의 에너지에 의하여 동작한다. 따라서, 상기 제1온도가 상기 제2온도 초과인 경우에 상술한 바와 같이 상기 제1히트 펌프(300)가 동작하면, 상기 에너지 공급 제어부(600)에 의하여 공급되는 신재생 에너지 설비에서 생산된 에너지가 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 가열에 사용된 후 상기 제1히트 펌프(300)를 매개로 상기 축열 탱크(200)에 저장될 수 있다. 또한, 상기 제3펌프(P3)의 동작에 의하여 상기 축열 탱크(200)에 저장된 열교환 유체가 상기 제2히트 펌프(500)를 통하여 상기 제2부하(20)로 동작, 즉, 건축물의 공조에 사용될 수도 있게 된다. However, when the first temperature is greater than the second temperature, that is, when the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger 100 is greater than the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the heat storage tank 200, winter It can be said. And the first heat pump 300 operates by energy supplied by the energy supply control unit 600, that is, excess energy produced by renewable energy facilities. Therefore, when the first temperature exceeds the second temperature and the first heat pump 300 operates as described above, the energy produced by the renewable energy facility supplied by the energy supply control unit 600 After being used to heat the fluid stored in the first load 10, it may be stored in the heat storage tank 200 via the first heat pump 300. In addition, by the operation of the third pump (P3), the heat exchange fluid stored in the heat storage tank (200) operates as the second load (20) through the second heat pump (500), that is, for air conditioning of the building. It can also be used.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.Within the scope of the basic technical idea of the present invention, many other modifications are possible for those skilled in the art, and the scope of the present invention should be interpreted based on the appended claims. will be.

100: 지중 열교환기 200: 축열 탱크
300: 제1히트 펌프 310: 압축기
320: 팽창 밸브 330: 제1열교환기
340: 제2열교환기 400: 보조 열교환기
500: 제2히트 펌프 600: 에너지 공급 제어부
P1, P2, P3: 펌프100: underground heat exchanger 200: heat storage tank
300: first heat pump 310: compressor
320: expansion valve 330: first heat exchanger
340: second heat exchanger 400: auxiliary heat exchanger
500: second heat pump 600: energy supply control unit
P1, P2, P3: Pump

Claims (10)

지중에 매립되어 열교환 유체와 지중 사이의 열교환이 이루어지는 적어도 1개의 지중 열교환기(100);
상기 지중 열교환기(100)에서 열교환된 열교환 유체가 저장되는 축열 탱크(200);
상기 지중 열교환기(100) 및 축열 탱크(200)와의 사이 또는 상기 축열 탱크(200)와의 사이를 순환하는 열교환 유체와 제1부하(10)에 저장된 유체와의 열교환이 이루어지는 제1히트 펌프(300);
상기 지중 열교환기(100)와의 사이를 순환하는 열교환 유체와 제2부하(20)를 유동하는 냉매와의 열교환이 이루어지는 제2히트 펌프(500); 및
신재생 에너지 설비에서 생산된 에너지가 상기 제1히트 펌프(300) 또는 상기 제1 및 제2히트 펌프(300)(500)로 공급되도록 제어하는 에너지 공급 제어부(600); 를 포함하는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
At least one underground heat exchanger (100) buried in the ground and performing heat exchange between the heat exchange fluid and the ground;
A heat storage tank (200) in which the heat exchange fluid heat exchanged in the underground heat exchanger (100) is stored;
A first heat pump (300) in which heat exchange is performed between the underground heat exchanger (100) and the heat storage tank (200) or between the heat exchange fluid circulating between the heat storage tank (200) and the fluid stored in the first load (10). );
A second heat pump (500) that performs heat exchange between the heat exchange fluid circulating between the underground heat exchanger (100) and the refrigerant flowing through the second load (20); and
An energy supply control unit 600 that controls energy produced by renewable energy facilities to be supplied to the first heat pump 300 or the first and second heat pumps 300 and 500; A regenerative heat pump system including an underground heat exchanger.
 제 1 항에 있어서,
상기 지중 열교환기(100) 및 축열 탱크(200)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도에 따라서, 상기 제1히트 펌프(300)를 통하여 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하(10)에 저장된 유체로 열이 전달된 후 상기 축열 탱크(200) 및 제1히트 펌프(300) 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하(10)에 저장된 유체로 열이 전달되거나, 상기 제1히트 펌프(300)를 통하여 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하(10)에 저장된 유체로 열이 전달된 후 실외로부터 상기 축열 탱크(200)에 저장된 열교환 유체로 열이 전달되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 1,
According to the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger 100 and the heat storage tank 200, the underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the heat storage tank 200 are heated through the first heat pump 300. After heat is transferred from the heat exchange fluid circulating between the tanks 200 to the fluid stored in the first load 10, the heat is transferred from the heat exchange fluid circulating between the heat storage tank 200 and the first heat pump 300 to the first load 10. Heat is transferred to the fluid stored in the first load 10, or heat exchange is circulated between the underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the heat storage tank 200 through the first heat pump 300. A regenerative heat pump system including an underground heat exchanger, in which heat is transferred from the fluid to the fluid stored in the first load (10) and then transferred from the outdoors to the heat exchange fluid stored in the heat storage tank (200).
 제 1 항에 있어서,
상기 지중 열교환기(100)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도가 상기 축열 탱크(200)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도 미만인 경우에는,
상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 기설정된 기준 온도에 도달할 때까지 상기 제1히트 펌프(300)를 통하여 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하(10)에 저장된 유체로 열이 전달되고,
상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도에 도달하면 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도 초과의 온도로 기설정된 목표 온도에 도달할 때까지 상기 제1히트 펌프(300)를 통하여 상기 축열 탱크(200) 및 제1히트 펌프(300) 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하(10)에 저장된 유체로 열이 전달되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 1,
When the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger 100 is lower than the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the heat storage tank 200,
The underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the heat storage tank through the first heat pump 300 until the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the preset reference temperature. Heat is transferred from the heat exchange fluid circulating between (200) to the fluid stored in the first load (10),
When the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the reference temperature, the temperature of the fluid stored in the first load 10 exceeds the reference temperature and reaches the preset target temperature. 1Comprising an underground heat exchanger in which heat is transferred from the heat exchange fluid circulating between the heat storage tank 200 and the first heat pump 300 through the heat pump 300 to the fluid stored in the first load 10 Storage heat pump system.
 제 3 항에 있어서,
상기 지중 열교환기(100)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도가 상기 축열 탱크(200)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도 초과인 경우에는,
상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 목표 온도에 도달할 때까지 상기 제1히트 펌프(300)를 통하여 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체로부터 상기 제1부하(10)에 저장된 유체로 열이 전달되고,
상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 목표 온도에 도달하면 실외로부터 상기 축열 탱크(200) 및 제1히트 펌프(300) 사이를 순환하는 열교환 유체로 열이 전달되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 3,
When the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger 100 exceeds the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the heat storage tank 200,
Until the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the target temperature, the underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the heat storage tank ( Heat is transferred from the heat exchange fluid circulating between 200) to the fluid stored in the first load 10,
When the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the target temperature, heat is transferred from the outdoors to the heat exchange fluid circulating between the heat storage tank 200 and the first heat pump 300. A regenerative heat pump system comprising:
 제 1 항에 있어서,
상기 제1히트 펌프(300)는,
냉매의 압축이 이루어지는 압축기(310);
냉매의 팽창이 이루어지는 팽창 밸브(320); 및
상기 압축기(310)에서 압축된 냉매의 응축 및 상기 팽창 밸브(320)에서 팽창된 냉매의 증발이 택일적으로 이루어지는 제1 및 제2열교환기(330)(340); 를 포함하고,
상기 지중 열교환기(100)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도가 상기 축열 탱크(200)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도 미만인 경우에는,
상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 기설정된 기준 온도에 도달할 때까지, 상기 제1열교환기(330)에서는, 상기 압축기(310)에서 압축된 냉매가 상기 제1부하(10)에 저장된 유체와 열교환되어 응축되고, 상기 제2열교환기(340)에서는, 상기 팽창 밸브(320)에서 팽창된 냉매가 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되어 팽창되고,
상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도에 도달하면 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도 초과의 온도로 기설정된 목표 온도에 도달할 때까지, 상기 제1열교환기(330)에서는, 상기 압축기(310)에서 압축된 냉매가 상기 제1부하(10)에 저장된 유체와 열교환되어 응축되고, 상기 제2열교환기(340)에서는, 상기 축열 탱크(200) 및 제1히트 펌프(300) 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되어 팽창되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 1,
The first heat pump 300,
A compressor (310) in which the refrigerant is compressed;
An expansion valve 320 through which the refrigerant expands; and
First and second heat exchangers 330 and 340 in which condensation of the refrigerant compressed in the compressor 310 and evaporation of the refrigerant expanded in the expansion valve 320 are alternatively performed; Including,
When the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger 100 is lower than the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the heat storage tank 200,
In the first heat exchanger 330, the refrigerant compressed in the compressor 310 is transferred to the first load 10 until the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the preset reference temperature. It exchanges heat with the fluid stored in and is condensed, and in the second heat exchanger 340, the refrigerant expanded in the expansion valve 320 is transferred to the underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the heat storage tank 200. ) is expanded by heat exchange with the heat exchange fluid circulating between the
When the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the reference temperature, until the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches a preset target temperature with a temperature exceeding the reference temperature, In the first heat exchanger 330, the refrigerant compressed in the compressor 310 is condensed by heat exchange with the fluid stored in the first load 10, and in the second heat exchanger 340, the heat storage tank 200 ) and a heat storage type heat pump system including an underground heat exchanger that expands by exchanging heat with the heat exchange fluid circulating between the first heat pump 300.
 제 5 항에 있어서,
상기 팽창 밸브(320)에서 팽창되어 상기 제1열교환기(330)에서 증발되는 냉매와 실외의 공기와의 열교환이 이루어지는 보조 열교환기(400)를 더 포함하고,
상기 지중 열교환기(100)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도가 상기 축열 탱크(200)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도 초과인 경우에는,
상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 목표 온도에 도달할 때까지, 상기 제1열교환기(330)에서는, 상기 압축기(310)에서 압축된 냉매가 상기 제1부하(10)에 저장된 유체와 열교환되어 응축되고, 상기 제2열교환기(340)에서는, 상기 팽창 밸브(320)에서 팽창된 냉매가 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되어 팽창되고,
상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 목표 온도에 도달하면, 상기 제1열교환기(330)에서는, 상기 팽창 밸브(320)에서 팽창된 냉매가 상기 보조 열교환기(400)를 통하여 실외의 공기와 열교환되어 증발되고, 상기 제2열교환기(340)에서는 상기 압축기(310)에서 압축된 냉매가 상기 축열 탱크(200) 및 제1히트 펌프(300) 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되어 응축되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 5,
It further includes an auxiliary heat exchanger (400) in which heat is exchanged between the refrigerant expanded in the expansion valve (320) and evaporated in the first heat exchanger (330) and outdoor air,
When the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger 100 exceeds the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the heat storage tank 200,
In the first heat exchanger 330, the refrigerant compressed in the compressor 310 is supplied to the first load 10 until the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the target temperature. It is condensed by exchanging heat with the stored fluid, and in the second heat exchanger 340, the refrigerant expanded in the expansion valve 320 is transferred to the underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the heat storage tank 200. It expands by exchanging heat with the heat exchange fluid circulating between the
When the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the target temperature, in the first heat exchanger 330, the refrigerant expanded in the expansion valve 320 flows through the auxiliary heat exchanger 400. It is evaporated by heat exchange with outdoor air, and in the second heat exchanger 340, the refrigerant compressed in the compressor 310 exchanges heat with the heat exchange fluid circulating between the heat storage tank 200 and the first heat pump 300. A regenerative heat pump system including an underground heat exchanger that is condensed.
 지중에 매립되어 열교환 유체와 지중 사이의 열교환이 이루어지는 적어도 1개의 지중 열교환기(100);
상기 지중 열교환기(100)에서 열교환된 열교환 유체가 저장되는 축열 탱크(200);
냉매의 압축이 이루어지는 압축기(310), 냉매의 팽창이 이루어지는 팽창 밸브(320), 및 상기 압축기(310)에서 압축된 냉매의 응축 및 상기 팽창 밸브(320)에서 팽창된 냉매의 증발이 택일적으로 이루어지는 제1 및 제2열교환기(330)(340)를 포함하고, 상기 지중 열교환기(100) 및 축열 탱크(200)와의 사이 또는 상기 축열 탱크(200)와의 사이를 순환하는 열교환 유체와 제1부하(10)에 저장된 유체와의 열교환이 이루어지는 제1히트 펌프(300);
상기 팽창 밸브(320)에서 팽창되어 상기 제1열교환기(330)에서 증발되는 냉매와 실외의 공기와의 열교환이 이루어지는 보조 열교환기(400);
상기 지중 열교환기(100)와의 사이에서 순환하는 열교환 유체와 제2부하(20)를 유동하는 냉매와의 열교환이 이루어지는 제2히트 펌프(500);
신재생 에너지 설비에서 생산된 에너지가 상기 제1히트 펌프(300) 또는 상기 제1 및 제2히트 펌프(300)(500)로 공급되도록 제어하는 에너지 공급 제어부(600);
상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이 및 상기 지중 열교환기(100), 제2히트 펌프(400) 및 축열 탱크(200) 사이에서 열교환 유체를 순환시키는 제1펌프(P1);
상기 축열 탱크(200) 및 제1히트 펌프(300) 사이에서 열교환 유체를 순환시키는 제2펌프(P2); 및
상기 축열 탱크(200) 및 제2히트 펌프(500) 사이에서 열교환 유체를 순환시키는 제3펌프(P3); 를 포함하고,
상기 제1 및 제2펌프(P2)는, 상기 지중 열교환기(100) 및 축열 탱크(200)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도에 따라서, 택일적으로 동작하고,
상기 제1열교환기(330)에서 응축되는 냉매와 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 열교환과, 상기 보조 열교환기(400)에서의 상기 제1열교환기(330)에서 증발되는 냉매와 실외의 공기의 열교환은, 택일적으로 이루어지는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
At least one underground heat exchanger (100) buried in the ground and performing heat exchange between the heat exchange fluid and the ground;
A heat storage tank (200) in which the heat exchange fluid heat exchanged in the underground heat exchanger (100) is stored;
A compressor 310 in which the refrigerant is compressed, an expansion valve 320 in which the refrigerant is expanded, and condensation of the refrigerant compressed in the compressor 310 and evaporation of the refrigerant expanded in the expansion valve 320 are alternatively performed. A heat exchange fluid circulating between the underground heat exchanger 100 and the heat storage tank 200 or between the heat storage tank 200 and the first and second heat exchangers 330 and 340 are formed. A first heat pump 300 that performs heat exchange with the fluid stored in the load 10;
An auxiliary heat exchanger (400) in which heat is exchanged between the refrigerant expanded in the expansion valve (320) and evaporated in the first heat exchanger (330) and outdoor air;
A second heat pump (500) that performs heat exchange between the heat exchange fluid circulating between the underground heat exchanger (100) and the refrigerant flowing through the second load (20);
An energy supply control unit 600 that controls energy produced by renewable energy facilities to be supplied to the first heat pump 300 or the first and second heat pumps 300 and 500;
Circulate heat exchange fluid between the underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the heat storage tank 200 and between the underground heat exchanger 100, the second heat pump 400, and the heat storage tank 200. A first pump (P1);
a second pump (P2) that circulates heat exchange fluid between the heat storage tank 200 and the first heat pump 300; and
A third pump (P3) that circulates heat exchange fluid between the heat storage tank 200 and the second heat pump 500; Including,
The first and second pumps (P2) operate alternatively according to the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger (100) and the heat storage tank (200),
Heat exchange between the refrigerant condensed in the first heat exchanger 330 and the fluid stored in the first load 10, and the refrigerant evaporated from the first heat exchanger 330 in the auxiliary heat exchanger 400 and the outdoor A heat storage type heat pump system including an underground heat exchanger in which air heat exchange is performed alternatively.
 제 7 항에 있어서,
상기 제1열교환기(330)는, 상기 지중 열교환기(100) 및 축열 탱크(200)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도에 따라서 응축기 또는 증발기로 작용하고,
상기 지중 열교환기(100) 및 축열 탱크(200)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도에 따라서 상기 제1열교환기(330)가 증발기로 작용하는 경우에만, 상기 보조 열교환기(400)를 통하여 상기 팽창 밸브(320)에서 팽창되어 상기 제1열교환기(330)에서 증발되는 냉매가 실외의 공기와 열교환되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 7,
The first heat exchanger 330 functions as a condenser or evaporator depending on the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger 100 and the heat storage tank 200,
Only when the first heat exchanger 330 acts as an evaporator according to the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger 100 and the heat storage tank 200, the expansion valve is operated through the auxiliary heat exchanger 400. A regenerative heat pump system including an underground heat exchanger in which the refrigerant expanded in (320) and evaporated in the first heat exchanger (330) exchanges heat with outdoor air.
 제 7 항에 있어서,
상기 지중 열교환기(100)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도가 상기 축열 탱크(200)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도 미만인 경우에는,
상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 기설정된 기준 온도에 도달할 때까지 상기 제1열교환기(330)는 응축기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 제1부하(10)에 저장된 유체와 열교환되고 상기 제2열교환기(340)는 증발기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 제1펌프(P1)에 의하여 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되고,
상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도에 도달하면 상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도 초과의 온도로 기설정된 목표 온도에 도달할 때까지 상기 제1열교환기(330)는 응축기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 제1부하(10)에 저장된 유체와 열교환되고 상기 제2열교환기(340)는 증발기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 제2펌프(P2)에 의하여 상기 축열 탱크(200) 및 제1히트 펌프(300) 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.
According to claim 7,
When the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger 100 is lower than the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the heat storage tank 200,
The first heat exchanger 330 acts as a condenser until the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the preset reference temperature, so that the refrigerant circulating therein is transferred to the fluid stored in the first load 10. and the second heat exchanger (340) acts as an evaporator, and the refrigerant circulating therein is transferred to the underground heat exchanger (100), the first heat pump (300), and the heat storage tank (200) by the first pump (P1). ) exchanges heat with the heat exchange fluid circulating between the
When the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the reference temperature, the temperature of the fluid stored in the first load 10 exceeds the reference temperature and reaches the preset target temperature. The first heat exchanger 330 acts as a condenser and the refrigerant circulating through it exchanges heat with the fluid stored in the first load 10, and the second heat exchanger 340 acts as an evaporator so that the refrigerant circulating through it exchanges heat with the fluid stored in the first load 10. A heat storage type heat pump system including an underground heat exchanger that exchanges heat with a heat exchange fluid circulating between the heat storage tank 200 and the first heat pump 300 by a pump (P2).
 제 9 항에 있어서,
상기 지중 열교환기(100)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도가 상기 축열 탱크(200)의 출구측에서의 열교환 유체의 온도 초과인 경우에는,
상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도에 도달할 때까지, 상기 제1열교환기(330)가 응축기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 제1부하(10)에 저장된 유체와 열교환되고 상기 제2열교환기(340)가 증발기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 제1펌프(P1)에 의하여 상기 지중 열교환기(100), 제1히트 펌프(300) 및 축열 탱크(200) 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되고,
상기 제1부하(10)에 저장된 유체의 온도가 상기 기준 온도에 도달하면 상기 목표 온도에 도달할 때까지 상기 제1열교환기(330)가 증발기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 보조 열교환기(400)를 통하여 실외의 공기와 열교환되고 상기 제2열교환기(340)가 응축기로 작용하여 이를 순환하는 냉매가 상기 제2펌프(P2)에 의하여 상기 축열 탱크(200) 및 제1히트 펌프(300) 사이를 순환하는 열교환 유체와 열교환되는, 지중 열교환기를 포함하는 축열식 히트 펌프 시스템.

According to clause 9,
When the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the underground heat exchanger 100 exceeds the temperature of the heat exchange fluid at the outlet side of the heat storage tank 200,
Until the temperature of the fluid stored in the first load (10) reaches the reference temperature, the first heat exchanger (330) acts as a condenser and the refrigerant circulating through it becomes the fluid stored in the first load (10). The refrigerant that exchanges heat with the second heat exchanger 340 acts as an evaporator and circulates the refrigerant to the underground heat exchanger 100, the first heat pump 300, and the heat storage tank 200 by the first pump (P1). ) exchanges heat with the heat exchange fluid circulating between the
When the temperature of the fluid stored in the first load 10 reaches the reference temperature, the first heat exchanger 330 acts as an evaporator until the target temperature is reached, and the refrigerant circulating therein is transferred to the auxiliary heat exchanger ( 400), the refrigerant that exchanges heat with outdoor air, and the second heat exchanger (340) acts as a condenser, circulates through the heat storage tank (200) and the first heat pump (300) by the second pump (P2). ) A regenerative heat pump system comprising an underground heat exchanger, which exchanges heat with a heat exchange fluid circulating between them.
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