WO2015156555A1 - 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템 및 이를 이용한 난방장치 - Google Patents

열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템 및 이를 이용한 난방장치 Download PDF

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WO2015156555A1
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circulation
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진정홍
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진정홍
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the present invention relates to a thermal energy storage tank and a heat pump system using the same, and more particularly, renewable energy (hereinafter referred to as “renewable energy”) such as geothermal heat, solar heat, air heat, river water heat, and waste hot water heat as main heat sources. Therefore, a small amount of heat generated continuously but relatively low-temperature renewable energy is easily stored in the heat storage latent material (hereinafter referred to as "latent heat material”) filled in the heat storage tank only by the heat conduction phenomenon.
  • latent heat material heat storage latent material
  • the present invention relates to a heat pump system having a heat energy storage tank for supplying heat energy of a relatively high temperature by using sensible heat stored in the latent heat and latent heat state, and a heating device using the same.
  • Laminate heat storage materials with relatively high specific heat such as gravel, or filled with pure water and heated using renewable energy such as solar heat or midnight electricity and stored in sensible state.Then, the stored heat is used for heating and hot water when energy is used. It was.
  • the cooling heat the ice was frozen by late night electricity and stored in the latent heat of ice storage, and when the cooling was required, the ice was melted and used for cooling.
  • the present invention stores the energy generated during the generation of renewable energy in the latent heat and sensible heat state in the latent heat material, when the heat energy is needed, the energy stored in the latent heat material and the renewable energy generated in real time in use alone or together with the evaporator It is an object of the present invention to provide a heat pump system having an efficient heat energy storage tank that enables heat transfer, and through an effective arrangement thereof, to more efficiently use renewable energy.
  • the present invention is provided with a heat source pipe formed on the heat source side and the secondary refrigerant is injected therein, the heat source unit for transferring the heat generated from the heat source to the secondary refrigerant;
  • a heat storage tank having a latent heat material provided therein, the secondary refrigerant being transferred from the heat source part passing through the latent heat material and performing heat exchange with the latent heat material;
  • a heat exchanger having an evaporator disposed therein, the second refrigerant being in contact with the evaporator, and performing heat exchange;
  • a compressor and a condenser provided on a pipe connected to the evaporator and one closed circuit, and a radiator set configured to circulate with a refrigerant charged inside the pipe;
  • a controller for sensing a temperature difference between the heat source unit and the heat storage tank and controlling a circulation of the secondary refrigerant between the heat source pipe and the heat storage tank;
  • a circulation conduit for circulating the secondary refrigerant;
  • a circulating pump where
  • the heating tank provided with a heat exchanger for heating the heating water receives heat from the condenser of the heat pump system and a hot water tank is provided with a heat exchanger for hot water for receiving the heat from the condenser.
  • the heating heat exchanger and the hot water heat exchanger is another technical gist of the hot water supply and heating boiler using a heat pump system installed in conjunction with the condenser.
  • another technical subject of the present invention is a hot air fan using a heat pump system installed at a rear of the condenser of the heat pump system and including a blower fan that blows air to the front of the condenser.
  • the present invention heat transfers relatively low temperature renewable energy generated in the heat source to the latent heat material provided in the heat storage tank by using the secondary refrigerant circulating along the inside of the heat source pipe and the heat storage tank.
  • the renewable energy is stored in the latent heat and sensible heat state in the latent heat material, and if necessary, the secondary refrigerant is used as a heat transfer medium to generate the real time in the heat source part
  • the secondary refrigerant is used as a heat transfer medium to generate the real time in the heat source part
  • FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a heat pump system having a heat energy storage tank according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of a heat pump system having a heat energy storage tank according to the present invention.
  • Figure 3 is a block diagram showing a third embodiment of a heat pump system having a heat energy storage tank according to the present invention.
  • Figure 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of a heat pump system having a heat energy storage tank according to the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a fifth embodiment of a heat pump system having a heat energy storage tank according to the present invention.
  • Figure 6 is a block diagram showing a sixth embodiment of a heat pump system having a heat energy storage tank according to the present invention.
  • FIG. 7 to 8 is a block diagram showing a seventh embodiment of a heat pump system having a heat energy storage tank according to the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a heating and hot water supply apparatus using a heat pump system having a heat energy storage tank according to an eighth embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a ninth embodiment of the present invention, a configuration showing a warm air fan using a heat pump system having a heat energy storage tank according to the present invention.
  • Heat pump system with a heat energy storage tank is largely composed of a heat source 10, heat storage tank 20, heat exchanger 30 and the radiator set 40.
  • the heat source part 10 is a portion for generating renewable energy as a heat source and absorbing heat from the heat source, and is provided with a heat source pipe 11 for absorbing heat from the heat source.
  • the heat source pipe 11 is filled with a secondary refrigerant 23 in a liquid state, and the heat received from the heat source is transferred to the secondary refrigerant 23 through the heat source pipe 11.
  • the heat source renewable energy is mainly used, and the renewable energy is collectively referred to as geothermal heat, solar heat, air heat, river water heat, and waste hot water heat. Therefore, the heat source unit 10 may be formed in the ground where geothermal heat is generated, or may be a light collecting plate for absorbing solar heat, or a heat collecting plate for absorbing heat in the air, or a waste hot water discharge tank for collecting and discharging waste hot water. It may be formed.
  • the secondary refrigerant 23 is a term generally used in the art and a detailed description thereof will be omitted, and the material used as the secondary refrigerant 23 in the present invention is also an antifreeze or brine widely used as a cooling water of an automobile. Etc. Any generally used in the art may be used.
  • the heat storage tank 20 is provided with a latent heat material 21 therein, and the second refrigerant 23 in the heat source pipe 11 is transferred to heat the latent heat material 21 in the heat storage tank 20. To pass.
  • the material used as the latent heat material 21 may be pure water, but is not limited thereto.
  • a material having a lower freezing point may be used according to an environment such as an area where a cold environment of 0 ° C. or less continues.
  • the radiator set 40 is composed of a compressor 41, a condenser 42, and an evaporator 31 connected to one closed circuit by a pipe, and the evaporator 31 is provided with an expansion valve (not shown). All evaporators are equipped with expansion valves. Since the radiator set 40 is generally used for a cooling device, a detailed description thereof will be omitted.
  • the heat generated from the condenser 42 is used for heating or hot water supply.
  • the heat exchanger 30 is the evaporator 31 is placed, where the evaporator 31 receives heat from the secondary refrigerant (23).
  • a controller 70 for detecting a temperature difference between the heat source unit 10 and the heat storage tank 20 and controlling the circulation of the secondary refrigerant between the heat source pipe and the heat storage tank is provided.
  • the secondary coolant 23 is circulated between the heat source pipe 11 and the heat storage tank 20 under the control of the controller 70 and generated in the heat source unit.
  • the heat of the renewable energy is transferred to the heat storage tank 20.
  • the energy generated by the heat source unit 10 is configured to be stored in the heat storage tank 20 provided with the latent heat material 21, and thus, the stored heat may be used when necessary.
  • Is called a thermal energy storage tank for convenience including a heat storage tank 20 and a controller 70 for controlling circulation of the secondary refrigerant 23.
  • Heat pump system equipped with a thermal energy storage tank according to the present invention having a structure as described above is characterized in that the user uses the sensible heat and latent heat contained in the latent heat material in the heat pump system for using the heat.
  • FIG 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention, as shown in Figure 1, the first embodiment of the present invention is largely the heat source portion 10, the heat storage tank 20, the radiator set 40 and It is configured to include a heat exchanger 30, and further comprises a pipe connecting the heat source unit 10, the heat storage tank 20 and the heat exchanger (30).
  • the heat source portion 10 is provided with a heat source pipe 11, the inside of the heat source pipe 11 is filled with a secondary refrigerant 23 in the liquid state, the secondary refrigerant 23 is heat from the heat source Absorb it.
  • One end of the heat source pipe 11 has a first circulation conduit 51 is formed, the end is connected to the heat storage tank (20).
  • the secondary refrigerant 23 in the heat source pipe 11 absorbing heat from the heat source is transferred into the heat storage tank 20 along the first circulation conduit 51.
  • a first circulation pump 61 is provided on the first circulation conduit 51.
  • the inside of the heat storage tank 20 communicates with the first circulation conduit 51 and is filled with the secondary refrigerant 23.
  • a latent heat material 21 is provided in the heat storage tank 20.
  • the latent heat material 21 is filled in a capsule, and the latent heat material capsule 22 in which the latent heat material 21 is filled.
  • a plurality of) is laminated so as to be immersed in the secondary refrigerant 23 in the heat storage tank (20).
  • the latent heat agent capsule 22 is laminated to allow the secondary refrigerant 23 to smoothly flow between the latent heat agent capsules 22 to increase the heat exchange efficiency by increasing the contact area therebetween. It is preferable to dispose the neighboring latent heat capsules 22 at a predetermined distance.
  • the first circulation conduit 51 is preferably introduced into the bottom or bottom side of the heat storage tank (20).
  • a distribution plate 25 having a plurality of holes may be provided at a lower side of the heat storage tank 20, that is, at a lower side of the latent heat accumulator capsules 22.
  • the secondary refrigerant 23 introduced along the first circulation conduit 51 due to the dispersion plate 25 is evenly distributed to flow between the stacked latent heat capsules 22.
  • a converging plate 26 having a plurality of holes may be provided at an upper side of the heat storage tank 20, that is, at an upper side of the latent heat accumulator capsules 22. This also allows the secondary refrigerant 23, which has passed through the latent heat capsules 22 due to the converging plate 26, may be evenly mixed to rise upward.
  • the first circulation conduit 51 is preferably arranged to be drawn into a position lower than the distribution plate 25.
  • an agitator 24 may be installed on the inner wall of the heat storage tank 20.
  • the stirrer 24 is driven by a separate driving force, is installed to be immersed in the secondary refrigerant 23, by the rotation of the blade of the stirrer 24 and the secondary refrigerant 23 and the latent heat capsule It serves as an auxiliary means to make heat transfer with (22) more smoothly.
  • the stirrer 24 also serves as a means for preventing overcooling of the latent heat material 21.
  • the stirrer when the heat transfer is performed from the latent heat material 21 to the secondary refrigerant 23, in order to prevent the latent heat material 21 from being supercooled without a phase change, the stirrer ( By stirring the secondary refrigerant 23 with 24), a subtle impact is applied to the latent heat material capsule 22 to eliminate subcooling of the latent heat material 21.
  • the installation position of the stirrer 24 is not limited to the position if the stirrer 24 can be immersed in the secondary refrigerant 23.
  • the stirrer 24 may be configured to be selectively operated according to a set temperature under the control of a temperature controller (not shown).
  • the outside of the heat storage tank 20 is preferably made of a heat insulating material and is waterproof.
  • the evaporator 31 of the radiator set 40 is immersed in the secondary refrigerant 23, and heat exchange is performed between the secondary refrigerant 23 and the evaporator 31. That is, the evaporator 31 receives heat from the secondary refrigerant 23.
  • One side of the heat exchange part 30 is provided with a second circulation conduit 52 to communicate with the heat storage tank 20, the secondary refrigerant 23 in the heat storage tank 20 is connected to the second circulation conduit 52. It is introduced into the heat exchange unit 30 through.
  • a second circulation pump 62 is provided on the second circulation conduit 52 in order to forcibly transfer the secondary refrigerant 23 to the heat exchange unit 30.
  • End of the heat storage tank 20 side of the second circulation conduit 52 is preferably connected to the upper side of the heat storage tank 20, when the convergence plate 26 is provided on the upper side of the convergence plate 26 It is preferable to be connected below the water surface of the secondary refrigerant (23).
  • An agitator 34 may also be installed in the heat exchange unit 30.
  • the stirrer 34 is for stirring the secondary refrigerant 23 so that the secondary refrigerant 23 and the heat transfer action to the evaporator 31 can be made smoothly, the side surface inside the heat exchange unit 30 Or attached to the bottom is configured to be driven in conjunction with the compressor 41 to be described later with a separate driving force.
  • the heat exchanger 30 may be provided with a water level regulator (32).
  • the water level controller 32 may cause a shortage due to evaporation or loss of the secondary refrigerant 23 that performs heat transfer while circulating along the heat source pipe 11, the heat storage tank 20, the heat exchanger 30, and the like.
  • the supplementary tank is provided together with one side of the heat exchange unit 30, the secondary refrigerant stored in the supplementary tank when the amount of the secondary refrigerant 23 falls below a predetermined value. Inject
  • the other side of the heat exchange unit 30 is provided with a third circulation conduit 53 connected to the other end of the heat source pipe (11). Secondary coolant, which transfers heat to the evaporator 31 from the heat exchange part 30, is discharged through the third circulation conduit 53 and transferred to the heat source pipe 11.
  • a first three-way valve 55 is installed on the third circulation conduit 53, and a bypass conduit 57 connecting the first three-way valve 55 and the heat storage tank 20 is further provided. At this time, one end of the bypass conduit 57 is connected to the first three-way valve 55, and the other end extends into the heat storage tank 20 and is introduced therein. The other end of the bypass conduit 57 is preferably drawn directly below the water surface of the secondary refrigerant 23 filled in the heat storage tank 20.
  • the radiator set 40 is connected to the compressor 41, the condenser 42 and the evaporator 31 by a pipe to form a closed circuit. At this time, the evaporator 31 is located in the heat exchange unit 30, and absorbs heat from the secondary refrigerant (23).
  • the refrigerant charged and circulated in the radiator set 40 is compressed by the operation of the compressor 41 and condensed in the condenser 42, and is injected from an expansion valve provided in the evaporator 31 to be discharged from the evaporator 31.
  • the temperature of the refrigerant decreases as it vaporizes, so that the secondary refrigerant 23 in the heat exchange unit 30 transfers heat to the evaporator 31.
  • radiator set 40 Since the structure and function of the radiator set 40 are the same as those used in a general cooling apparatus, detailed description thereof will be omitted.
  • the heat pump system provided with the thermal energy storage tank detects the temperature difference between the heat source unit 10 and the heat storage tank 20 to operate the first circulation pump 61.
  • a controller 70 for controlling is further provided, and it is preferable to use a thermocouple to sense the temperature difference.
  • Temperature detectors 71 and 72 are provided at both ends of the thermocouple, respectively, and are respectively mounted in the heat source unit 10 and the heat storage tank 20 so as to provide a temperature difference between the heat source unit 10 and the heat storage tank 20.
  • thermocouple may be used to detect the temperature difference, but the present invention is not limited thereto, and if the temperature difference can be detected, the use of other means currently known is not excluded.
  • the compressor 41 of the radiator set 40 When the compressor 41 of the radiator set 40 is operated, the refrigerant is condensed in the condenser 42, and the first circulation pump 61 and the second circulation pump 62 are electrically connected to operate together.
  • the secondary refrigerant 23 stores the thermal energy retained.
  • the second refrigerant 23 passes through the third circulation conduit 53 through the operation of the first circulation pump 61 and the second circulation pump 62. It is transferred to the heat source pipe 11 of the heat source unit 10.
  • the secondary refrigerant 23 After the secondary refrigerant 23 receives the heat energy of the heat source from the heat source pipe 11 and the temperature rises again, the secondary refrigerant 23 is transferred to the heat storage tank 20 along the first circulation conduit 51 and then the heat storage tank ( 20) flows between the latent heat capsules 22 stacked on the heat storage tank 20 through the lower distribution plate 25, and passes through the converging plate 26 on the heat storage tank 20 to allow the second circulation conduit 52 to pass through. It is supplied to the heat exchange unit 30 along the. In other words, in order to reorganize, the first circulation pump 61 and the second circulation pump 62 are operated, and the secondary refrigerant 23 is the heat source pipe 11 ⁇ the first circulation conduit 51 ⁇ the dispersion plate. (25) ⁇ latent material capsule (22) ⁇ convergence plate (26) ⁇ second circulation conduit (52) ⁇ heat exchange section (30) ⁇ third circulation conduit (53) ⁇ heat source pipe (11).
  • the secondary refrigerant 23 that receives heat primarily from the heat source unit 10 reaches the heat storage tank 20 without being sufficiently replenished with heat energy lost from the heat exchange unit 30, thereby allowing the latent heat capsule (
  • the sensible heat stored in 22 is secondarily recovered to recover the temperature, and is then supplied to the heat exchanger 30 again.
  • the latent heat material 21 filled in the latent heat material capsule 22 gradually starts to freeze.
  • the heat energy absorbed by the evaporator 31 may be partially covered by renewable energy generated by the heat source unit 10, and the remaining portion may be covered by freezing latent heat of the latent heat material 21 filled in the latent heat material capsule 22. do.
  • the secondary is supplied to the heat exchange unit 30 for a time until all of the latent heat material 21 is completely frozen.
  • the temperature of the coolant 23 is maintained at almost 0 ° C. so that heat of 0 ° C. can be supplied to the evaporator 31 very stably.
  • the stirrer 24 installed in the heat storage tank 20 may be operated to apply a minute impact to the latent heat material capsule 22.
  • Pure water is known as latent heat energy stored in 1L of about 79.5kcal, and can be said to be excellent latent heat material in many aspects such as latent heat capacity per unit, stability, economy, and ease of acquisition, and is actually used most as the latent heat material 21. have.
  • the latent heat material 21 may be completely frozen while the latent heat material 21 is completely frozen. The freezing point temperature is maintained to supply heat of the same temperature to the evaporator.
  • a magnet switch (not shown) for controlling the compressor 41, the first circulation pump 61, and the second circulation pump 62, but the present invention is not limited thereto.
  • known switches can be applied. Since the operation of the magnet switch is a known technique, a detailed description thereof will be omitted, and only a part necessary for the operation of the present invention will be described briefly.
  • the compressor 41 and the first circulating pump 61 are operated by the operation of the magnet switch (that is, the terminals of the magnet switch are connected from the terminal A to the terminal B).
  • the power connected directly to the second circulation pump 62 is cut off, and controls the first three-way valve 55 to communicate the bypass conduit 57, the third circulation conduit 53, and the heat source pipe 11.
  • power is connected to the controller 70 connected to the B terminal of the magnet switch to start the operation of the controller 70.
  • the controller 70 detects this by the action of a thermocouple, and also electrically connects with the controller 70.
  • the first circulation pump 61 connected to the forced circulation of the secondary refrigerant to supply heat from the heat source portion 10 to the heat storage tank 20.
  • the secondary refrigerant 23 is composed of the first circulation conduit 51 ⁇ the dispersion plate 25 ⁇ the latent heat capsule 22 ⁇ the converging plate 26 ⁇ the bypass conduit 57 ⁇ the third circulation conduit ( 53) circulates along the heat source pipe 11, absorbs heat from the heat source unit 10, transfers heat from the heat storage tank 20 to the latent heat material capsule 22, and freezes the latent heat material 21 frozen. Thaw again (melt).
  • the operation of the first circulation pump 61 is temporarily suspended under the control of the controller 70, and then the heat source unit When the temperature of 10 rises again and becomes higher than the temperature of the heat storage tank 20, the first circulation pump 61 is restarted under the control of the controller 70 to regenerate the renewable energy generated by the heat source unit 10. It accumulates repeatedly in the heat storage tank 20.
  • the heat energy supplied from the heat source unit 10 is supplied through the evaporator 31 by the operation of the compressor 41, and the amount of heat insufficient is the latent heat material capsule stacked in the heat storage tank ( It is possible to supply sufficient heat energy by filling with the sensible and latent heat stored in the latent heat material 21 encapsulated in 22).
  • the relatively low-temperature renewable energy supplied from the heat source unit 10 by the operation of the first circulation pump 61 is heat-exchanged using the secondary refrigerant 23 to be frozen in the latent heat capsule 22.
  • the temperature of the latent heat material 21 is raised to the temperature of the supplied renewable energy, and as a result, the renewable energy is stored in the form of sensible heat and latent heat.
  • the energy stored in the sensible and latent heat state is extracted and used in the latent heat material 21 in the latent heat material capsule 22 together with the renewable energy supplied from the heat source part 10.
  • the heat pump system of the first embodiment will be suitable for the use of geothermal heat, etc., which is relatively small in capacity and will not have any problem in the freezing of the heat source portion due to the circulation of the secondary refrigerant.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention, in which the second embodiment is a part of a modified form of the first embodiment. Therefore, the description of the same components and their operation as those of the first embodiment has been already described in the description of the first embodiment, and thus will be omitted.
  • the configuration of the heat source unit 10, the heat storage tank 20, the radiator set 40 and the heat exchanger 30 is the same as the first embodiment, but the circulation of the secondary refrigerant 23 The path differs from the first embodiment. That is, the first circulation conduit 51, the second circulation conduit 52, the third circulation conduit 53 and the bypass conduit 57 in the first embodiment are shown in FIG. 2 in the second embodiment. As described above, the first circulation conduit 51, the second circulation conduit 52, the fifth circulation conduit 58 and the fourth circulation conduit 54 are characterized in that the configuration is replaced.
  • the first circulation conduit 51 is formed to extend from one end of the heat source pipe 11, the end is connected to the heat storage tank (20). At this time, the end of the first circulation conduit 51 is preferably introduced into the bottom or bottom side of the heat storage tank 20, when the distribution plate 25 is provided below the heat storage tank 20 More preferably, the first circulation conduit 51 is arranged to be drawn into a position lower than the distribution plate 25.
  • the first circulation pump 61 is formed on the first circulation conduit 51, and when the first circulation pump 61 is operated by the control of the controller 70, the secondary refrigerant 23 in the heat source pipe 11 is formed. ) Is forcibly transferred into the heat storage tank 20 as in the first embodiment.
  • the fifth circulation conduit 58 is formed to extend from the other end of the heat source pipe 11, the end of which is introduced into the heat storage tank 20 is connected.
  • the end of the fifth circulation conduit 58 is preferably introduced directly below the surface of the secondary refrigerant 23 filled in the heat storage tank 20 on the top of the heat storage tank 20, the heat storage tank 20
  • the convergence plate 26 is provided on the upper side of the convergence plate 26, it is more preferable to be connected below the water surface of the secondary refrigerant 23.
  • the secondary refrigerant 23 transferred into the heat storage tank 20 passes between the latent heat capsules 22 and passes through the fifth circulation conduit 58. Circulated to the heat source pipe 11 of the heat source unit 10.
  • a second circulation conduit 52 is provided on one side of the heat exchange unit 30 to communicate with the heat storage tank 20, the secondary refrigerant 23 in the heat storage tank 20 is the second circulation conduit ( 52 to be introduced into the heat exchange unit 30, and in order to forcibly transfer the secondary refrigerant 23 to the heat exchange unit 30, a second circulation pump on the second circulation conduit 52 ( 62) is the same as the case of the first embodiment.
  • the end of the heat storage tank 20 side of the second circulation conduit 52 is preferably connected to the upper side of the heat storage tank 20, when the convergence plate 26 is provided on the top of the heat storage tank (20). More preferably, the upper side of the converging plate 26 is connected to the lower surface of the secondary refrigerant 23.
  • the other side of the heat exchange unit 30 is provided with a fourth circulation conduit 54 is connected to the heat storage tank 20, the second refrigerant that transfers heat from the heat exchange unit 30 to the evaporator 31. Is discharged through the fourth circulation conduit 54 is transferred to the heat storage tank (20).
  • the fourth circulation conduit 54 is preferably introduced into the bottom or bottom side of the heat storage tank 20. When the distribution plate 25 is provided below the heat storage tank 10, the fourth circulation conduit 54 is provided. More preferably, the circulation conduit 54 is arranged to be drawn into a position lower than the distribution plate 25.
  • the secondary refrigerant 23 transferred from the heat storage tank 20 to the heat exchange part 30 by the second circulation conduit 52, the fourth circulation conduit 54, and the second circulation pump 62 is After heat exchange with the evaporator 31 is circulated to the heat storage tank 20 through the fourth circulation conduit (54).
  • the secondary refrigerant 23 circulates two paths (that is, the paths for circulating the heat source unit 10 and the heat storage tank 20, the heat storage tank 20, and the heat exchange unit 30). It is characterized by circulating by dividing into).
  • bypass conduit 57 does not need to be provided, and therefore, the third circulation conduit 53 and the first three-way valve 55 also need to be installed. There is no.
  • the second circulation pump 62 operates in conjunction with the compressor 41, and the first circulation pump 61 operates only under the control of the controller 70.
  • the first circulation pump 61 and the second circulation pump 62 are operated independently without interlocking with each other. That is, the first circulation pump 61, unlike in the first embodiment, is not electrically connected to the magnet switch for operating the compressor 41 and the second circulation pump 62, the controller 70 Only electrically connected to and operate under the control of the controller 70.
  • the temperature of the secondary refrigerant 23 circulating in the heat source part 10 does not easily drop to below zero, so that the heat source part ( When 10) is underwater, the use of it is suitable because it can eliminate the fear of freezing.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention, in which the third embodiment is a part of a modified form of the second embodiment. Therefore, the description of the same components and their operation as those of the second embodiment has been already described in the description of the first and second embodiments, and thus will be omitted.
  • the heat exchange unit 30 is installed in the heat storage tank 20, the evaporator 31 in the heat storage tank 20 is the secondary refrigerant ( It differs from the second embodiment in that it exchanges heat with 23). That is, the evaporator 31 is installed to be immersed in the secondary refrigerant 23 in the heat storage tank 20, it is preferable to be installed on the upper side of the latent heat capsule 21 as possible. Accordingly, in the third embodiment, the second circulation conduit 52 and the fourth circulation conduit 54, which are pipes for circulating the secondary refrigerant 23 through the heat storage tank 20 and the heat exchange unit 30, It does not need to be provided.
  • the water level regulator 32 provided in the heat exchange part 30 of the second embodiment may be formed on one side of the upper portion of the heat storage tank 20 in the third embodiment.
  • first circulation pump 61 is the same as in the second embodiment in that it operates only under the control of the controller 70.
  • the heat pump system according to the third embodiment can be manufactured more compactly and is suitable for use in a narrow place.
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention, in which the fourth embodiment is a part of a modified form of the first embodiment. Therefore, the description of the same components and their operation as those of the first embodiment has been already described in the description of the first embodiment, and thus will be omitted.
  • a heat storage tank pipe 27 is installed in the heat storage tank 20.
  • the heat storage tank 27 is different from the first embodiment in that a liquid latent heat material 21 is directly filled inside the heat storage tank so that the heat storage tank 27 can be sufficiently locked.
  • the secondary refrigerant 23 is filled in the heat storage tank pipe 27, one end of the heat storage tank pipe 27 is connected to the first circulation conduit 51 at the bottom of the heat storage tank 20, The other end of the heat storage tank pipe 27 is connected to the second circulation conduit 52 at the top of the heat storage tank 20.
  • a second three-way valve 56 is installed at a portion where the heat storage tank pipe 27 and the second circulation conduit 52 are connected, and one side of the second three-way valve 56 is referred to in the first embodiment. It is connected to the other end of the bypass conduit (57). Of course, one end of the bypass conduit 57 is connected to one side of the first three-way valve 55 installed in the third circulation conduit 53 as in the first embodiment.
  • the compressor 41 When the compressor 41 is operated, the refrigerant is condensed in the condenser 42, and as the vaporized in the evaporator 31, the secondary refrigerant 23 transfers the thermal energy retained to the evaporator 31. And the temperature is sharply lowered, and the secondary refrigerant 23 passes through the third circulation conduit 53 by the operation of the first circulation pump 61 and the second circulation pump 62. Is transferred to the heat source pipe (21).
  • the secondary refrigerant 23 receives the heat energy of the heat source from the heat source pipe 21 and the temperature rises again, and then, along the heat storage tank pipe 27 in the heat storage tank 20 via the first circulation conduit 51. The feed is supplied to the heat exchanger 30 again.
  • the first circulation pump 61 and the second circulation pump 62 are operated, and the secondary refrigerant 23 is the heat source pipe 11 ⁇ the first circulation conduit 51 ⁇ the heat storage tank pipe.
  • the secondary refrigerant 23 is sufficient to recover the temperature only by receiving heat primarily from the heat source unit 10, without heat exchange with the latent heat material 21.
  • the heat exchanger 30 is transferred to.
  • the temperature of the heat source unit 10 gradually decreases so that the secondary refrigerant 23 is not sufficiently replenished with heat energy in the heat source unit 10.
  • the heat storage tank 27 is received, the sensible heat stored in the latent heat material 21 is secondarily recovered, and the temperature is supplied to the heat exchange part 30 again.
  • the stirrer 24 is used in the first embodiment, but when there may be a limitation in the operation due to the freezing of the latent heat material 21, air It is also desirable to substitute a pump (not shown).
  • the operation of the compressor 41 is stopped by the operation of the magnet switch, and together with the first circulation pump 61.
  • the second circulation pump 62 are also stopped as the power is cut off, and the first and second three-way valves 55 and 56 are operated at the same time, so that the heat storage tank pipe 27 and the bypass conduit 57 and The heat source pipe 11 is in communication.
  • power is connected to the controller 70 to start the operation of the controller 70.
  • the control of the controller 70 is performed.
  • the secondary refrigerant 23 is the heat source pipe (11) ⁇ the first circulation conduit (51) ⁇ the heat storage tank pipe (27) ⁇ the bypass conduit (57) ⁇ the third circulation conduit (53) ⁇ the heat source pipe (11) Circulating along), absorbs heat from the heat source unit 10 to transfer heat through the heat storage tubing 27 to thaw (melt) the frozen latent heat material 21 again.
  • the operation of the first circulation pump 61 is temporarily suspended under the control of the controller 70 and is in a standby state.
  • the first and second three-way valves 55 and 56 are restored to their original positions by the operation of the magnet switch, and the bypass conduit 57 is blocked and the second circulation conduit 52 )
  • the third circulation conduit 53 are passed through, and the compressor 41, the first circulation pump 61, and the second circulation pump 62 are electrically wired to be restarted.
  • the heat pump system equipped with the heat energy storage tank according to the fourth embodiment is suitable for manufacturing a large capacity, and can be applied when a large amount of heat is rapidly required. It is also suitable for using geothermal heat as renewable energy.
  • another freezing point is different from the latent heat material 23 filled in the heat storage tank 20 in the heat storage tank 20 of the configuration according to the fourth embodiment. It is also not to exclude the configuration of preparing the latent heat-capsule encapsulated with the latent heat, so as to be immersed in the latent heat 23 filled in the heat storage tank (20). In this case, due to the presence of two latent heat materials having a different freezing point, there is an advantage that it is easy to use in a cold environment that is maintained at 0 ° C or less even in the daytime or night temperature severe environment.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
  • the fifth embodiment is a modified form of the fourth embodiment, which is similar to the second embodiment. Therefore, the description of the same components and their operation as those of the fourth embodiment has been already described in the description of the fourth embodiment, the first embodiment, and the second embodiment, and thus will be omitted.
  • the configuration of the heat source unit 10, the heat storage tank 20, the radiator set 40 and the heat exchanger 30 is the same as the fourth embodiment, but the circulation of the secondary refrigerant 23 The route differs from the fourth embodiment. That is, as shown in Figure 5, the fifth embodiment is provided with two independent heat storage tank pipe 27 and the second heat storage tank pipe 28, the heat storage tank pipe 27 is the first circulation conduit (51) ) And the fifth circulation conduit 58, the second heat storage tank pipe 28 is connected to the second circulation conduit 52 and the fourth circulation conduit 54, each of the independent and closed secondary refrigerant circulation It is characterized by having a structure.
  • a heat storage tank pipe 27 and a second heat storage tank pipe 28 are installed in the heat storage tank 20, and one end of the heat storage tank pipe 27 is at one end of the heat source pipe 11.
  • the first circulation conduit 51 is formed to extend, and the other end of the heat storage tank pipe 27 is connected to the fifth circulation conduit 58 formed at the other end of the heat source pipe 11, the heat source pipe ( 11), the second refrigerant is filled in the first circulation conduit 51, the heat storage tank pipe 27 and the fifth circulation conduit 58.
  • the secondary refrigerant is a heat source pipe ( 11), the first circulation conduit 51, the heat storage tank pipe 27, the fifth circulation conduit 58 and the heat source pipe 11 in the forced circulation.
  • One end of the second heat storage tank pipe 28 is connected to the second circulation conduit 52 provided on one side of the heat exchange part 30, and the other end of the second heat storage tank pipe 28 is the heat exchange part 30. Also connected to the fourth circulation conduit 54 provided on the other side of the), the second heat storage tank pipe 28, the second circulation conduit 52, the heat exchange unit 30 and the fourth circulation conduit 54 also Secondary refrigerant is also charged.
  • a second circulation pump 62 is formed on the second circulation conduit 52, and when the second circulation pump 62 is operated in conjunction with the compressor 41, the secondary refrigerant is connected to the second heat storage tank piping. (28), the second circulation conduit 52, the heat exchange unit 30, the fourth circulation conduit 54 and the second heat storage tubing 28 is forcedly circulated.
  • the fifth embodiment is characterized by the circulation structure of two independent and closed secondary refrigerants, and unlike the fourth embodiment, the bypass conduit 57 does not need to be provided, and thus the third The circulation conduit 53 and the first and second three-way valves 55 and 56 also need not be installed.
  • the second circulation pump 62 operates in conjunction with the compressor 41, and the first circulation pump 61 operates only under the control of the controller 70.
  • the first circulation pump 61 and the second circulation pump 62 are operated independently without interlocking with each other. That is, unlike the fourth embodiment, the first circulation pump 61 is not electrically connected to the magnet switch for operating the compressor 41 and the second circulation pump 62, and the controller 70 Only electrically connected to and operate under the control of the controller 70.
  • the heat pump system it is easy to manufacture a large-capacity tank (heat storage tank), and the temperature of the secondary refrigerant 23 circulating in the heat source unit 10 is not easily lowered to below zero.
  • the part 10 is underwater, the fear of freezing can be eliminated and its use is suitable.
  • FIG. 6 is a configuration diagram showing a sixth embodiment of the present invention, in which the sixth embodiment is a part of a modification of the fifth embodiment. Therefore, the description of the same components and their operation as those of the fifth embodiment has been already described in the description of the first, fourth and fifth embodiments, and thus will be omitted.
  • the evaporator 31 of the heat exchange part 30 is installed to be immersed in the latent heat material 21 in the heat storage tank 20, and the heat storage tank is installed.
  • the evaporator 31 differs from the fifth embodiment in that it directly heat exchanges with the latent heat material 21. Accordingly, in the sixth embodiment, the second circulation conduit 52 and the fourth circulation conduit 54, which are pipes for circulating the secondary refrigerant 23 through the heat storage tank 20 and the heat exchange part 30, It does not need to be provided.
  • the first circulation pump 61 is the same as in the fifth embodiment in that it operates only under the control of the controller 70.
  • the heat pump system according to the sixth embodiment also has a large capacity, but can be manufactured more compactly than the fourth embodiment or the fifth embodiment.
  • the plurality of heat source parts may be supplied with a combination of renewable energy from a plurality of heat sources such as geothermal heat, air heat, and solar heat. It may be formed.
  • FIG. 7 shows a seventh embodiment as a modified example of the first embodiment, but the same applies to the fourth embodiment.
  • the first circulation conduit 51 is formed to be split in the form of a Y or trident in a portion between the first circulation pump 61 and the heat storage tank 20. That is, the heat source pipe side of the first circulation conduit 51 is configured to be divided into a plurality of branches. Each of the first circulation conduits 51 and 51 'split into a plurality of parts is connected to one end of each of the heat source pipes 11 and 11' of the plurality of heat source parts 10 and 10 '. In this case, each of the plurality of heat source parts 10 and 10 'is configured in the same manner as in the first embodiment, and thus, the heat source pipes 11 and 11' and the first circulation conduit 51 and 51 'are respectively formed.
  • the third circulation conduit 53 is formed to be divided in the form of a Y-shaped or trident in the portion between the first three-way valve 55 and the heat source pipe (11). That is, the heat source pipe side of the third circulation conduit 53 is configured to be divided into a plurality of branches.
  • each of the first circulation pumps 61 and 61 'installed in each of the first circulation conduits 51 is the temperature sensor 71 provided in each of the heat source portions 10 and 10' and the heat storage tank 20. , 71 ', 72 under the control of the controller (70, 70') that operates to operate individually according to the temperature change of each heat source (10, 10 ').
  • the second, third, fifth and sixth embodiments may also be applied in the same modified embodiment.
  • 8 shows a seventh embodiment as a modified example of the second embodiment, but the same applies to the third, fifth and sixth embodiments.
  • the first circulation conduit 51 is formed to be split in the form of a Y or trident in a portion between the first circulation pump 61 and the heat storage tank 20. That is, the heat source pipe side of the first circulation conduit 51 is configured to be divided into a plurality of branches. Each of the first circulation conduits 51 and 51 'split into a plurality of parts is connected to one end of each of the heat source pipes 11 and 11' of the plurality of heat source parts 10 and 10 '. In this case, each of the plurality of heat source parts 10 and 10 'is configured in the same manner as in the second embodiment, and thus, the heat source pipes 11 and 11' and the first circulation conduit 51 and 51 'are respectively formed.
  • the first circulation pumps 61 and 61 ', the temperature sensors 71, 71' and 72 and the controllers 70 and 70 ' are connected to the plurality of heat source portions 10 and 10' as shown in FIG. Each is provided in the same structure.
  • the fifth circulation conduit 58 is formed to be divided into a Y-shaped or trident, etc., so that the heat source pipe side of the fifth circulation conduit 58 is divided into a plurality of branches.
  • the fifth circulation conduits 58 and 58 'split into plural parts are connected to the other ends of the respective heat source pipes 11 and 11' of the plurality of heat source parts 10 and 10 '.
  • each of the first circulation pumps 61 and 61 'installed in each of the first circulation conduits 51 and 51' is the temperature provided in each of the heat source portions 10 and 10 'and the heat storage tank 20.
  • each of the heat source units may be operated independently without interlocking with the operation of the compressor 41.
  • 10, 10 ') is higher than the temperature of the heat storage tank 20 to selectively circulate the secondary refrigerant to transfer the heat energy of each heat source portion (10, 10') to the heat storage tank (20).
  • FIG. 9 is a block diagram showing an eighth embodiment of the present invention, and shows an example in which a heat pump system having a heat energy storage tank according to the present invention is applied to a heating device, that is, a hot water supply and a heating boiler.
  • a heating device that is, a hot water supply and a heating boiler.
  • 9 shows an example in which the heat pump system with the heat energy storage tank of the first embodiment is applied for convenience, but the present invention is not limited thereto, and the heat pump system with the heat energy storage tanks of all the above-mentioned embodiments is provided. Of course, it can be applied.
  • FIG. 9 shows an example in which the heat pump system according to the present invention is applied to a combined heating and hot water boiler, but is not limited thereto, and may be applied to the heating or hot water boiler alone.
  • the heating tank 80 for supplying the heating water via the heating conduit 85 to the heating pipe 88 deployed in the living room 87, the condenser of the heat pump system mentioned above
  • a heating heat exchanger 81 provided to receive thermal energy in contact with 42 is connected and provided.
  • the hot water supply tank 90 for supplying hot water to the bathtub and the shower 97 is also provided in contact with the condenser 42 is connected to the heat exchanger 91 for hot water provided to receive the heat energy.
  • the heating heat exchanger 81 and the hot water heat exchanger 91 are installed in contact with the condenser 42. As shown, the heating heat exchanger 81 and the hot water heat exchanger 91 may be attached to both sides of the condenser 42, but are not limited thereto, and heat from the condenser 42 may be provided. If it can be delivered, the joining method is not particularly limited.
  • the heating tank 80 and the hot water tank 90 are provided with a heating tank thermostat 84 and a hot water tank thermostat 94, respectively.
  • Each of the heating conduits 85 and the hot water supply conduits 95 is provided with auxiliary heat sources 86 and 96, respectively.
  • the heating and hot water boiler to which the heat pump system configured as described above is applied first, when heating, the heating pipe 88 installed in the living room 87 via the heating conduit 85 is stored in the heating tank 80. ), And when the temperature of the supplied heating water does not reach the required temperature, the auxiliary heat source 86 is operated to further heat and use it for heating.
  • a heating conduit pump (not shown) is installed on the heating conduit 85 to circulate the heating water between the heating conduit 88 and the heating tank 80, and supplemental water is disposed at an upper side of the heating tank 80.
  • supplemental water is provided at an upper side of the heating tank 80.
  • the water level regulator (not shown) is provided with a supplemental water tank.
  • the hot water is stored in the hot water tank (90) is supplied to the bath via the hot water supply conduit (95), and at this time, when the temperature of the hot water is less than the required temperature, by operating the auxiliary heat source (96) Further heating is used for hot water supply.
  • a hot water supply conduit pump (not shown) is installed in the middle of the hot water supply conduit 95 for dispensing the hot water supply to a bathtub, etc., and a water supply pipe (not shown) for receiving inflow water from one side of the hot water supply tank 90. This is provided.
  • the temperature of the water stored in the heating tank 80 is lowered below the set temperature by the use of heating, or the low temperature inflow water is supplied from the outside to the hot water supply tank 90 by the use of the hot water supply so that the temperature of the water stored in the hot water tank 90
  • the heating tank thermostat 84 or the hot water tank thermostat 94 detects this and operates the compressor 41.
  • the refrigerant circulating in the radiator set 40 is the evaporator 31.
  • the heat energy is absorbed by the heat radiation from the condenser 42 installed in contact with the heating heat exchanger 81 and the hot water heat exchanger 91 to heat the heating water and the hot water.
  • the compressor 41 when the compressor 41 is operated by the control of the heating tank thermostat 84, the heating tank circulation pump 83 and the heat storage tank 20 and the heat exchanger unit installed on the heating tank circulation conduit 82. It is provided on the second circulation pump 62 provided on the second circulation conduit 52 for connecting between the 30 and the first circulation conduit 51 for connecting between the heat storage tank 20 and the heat source portion (10).
  • the first circulation pump 61 is configured to operate.
  • the compressor 41 when the compressor 41 operates under the control of the hot water tank thermostat 94, the hot water tank circulation pump 93 and the second circulation conduit 52 installed on the hot water tank circulation conduit 92. Both the second circulation pump 62 and the first circulation pump 61 provided on the first circulation conduit 51 are provided to operate.
  • the first three-way valve 55 is also operated to block the bypass conduit 57 and to communicate the heat exchange part 30 with the third circulation conduit 53 and the heat source pipe 11.
  • the heating and hot water boilers to which the heat pump system having the heat energy storage tank configured as described above are applied even when the heating water and the hot water supply are required to use a large amount at a time, even if the amount of heat supplied from the heat source unit 10 is somewhat insufficient.
  • FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a ninth embodiment of the present invention, and shows an application example in which a heat pump system equipped with a heat energy storage tank according to the present invention is applied to a hot air heater type heating device.
  • FIG. 10 shows an example in which the heat pump system of the first embodiment is applied for convenience, but it is not limited thereto, and all the above-described embodiments may be applied.
  • the condenser 42 provided in the room 100 is the condenser 42 of the heat pump system of the first embodiment mentioned above, and serves as a heater for supplying heat to the room 100. Do this.
  • the indoor 100 is provided with a heating thermostat 120.
  • the heater-type heating device to which the heat pump system having the heat energy storage tank configured as described above is applied is operated by the control of the heating thermostat 120 when the temperature of the room 100 falls below a set value.
  • the coolant circulating in the radiator set 40 absorbs heat energy from the evaporator 31, radiates heat from the condenser 42 provided in the room 100, and is attached to a rear surface of the condenser 42. By the operation of the 110, the warm air is blown into the room 100 to be used for heating.
  • the magnet switch under the control of the heating thermostat 120 is turned on (ON), even if the secondary refrigerant 23 is circulating from the heat source portion 10 to the heat storage tank 20 of the controller 70
  • the first three-way valve 55 is operated to communicate with all the first, second and third circulation conduits 51, 52, and 53.
  • the first circulation pump 61 and the second circulation pump 62 are electrically wired together with the operation of the compressor 41 again.
  • the deficiency can be covered by the sensible heat and latent heat energy stored in the heat energy storage tank, and usually, the first circulation pump ( By only operating 61, there is an advantage in that the renewable energy generated in the heat source unit 10 is stored in the thermal energy storage tank as sensible and latent heat energy to be used when necessary.

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Abstract

본 발명은, 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템에 관한 것으로서, 열원측에 형성되며 내부에 2차냉매가 주입된 열원배관이 구비되어, 상기 열원으로부터 열을 전달받아 상기 2차냉매로 전달하는 열원부와, 내부에 잠열재가 구비되며, 상기 열원부에서 이송되는 2차냉매가 상기 잠열재를 통과하면서 상기 잠열재와 열교환이 이루어지는 축열조와, 내부에 증발기가 안치되며, 상기 축열조에서 이송되는 2차냉매가 상기 증발기와 접하여 통과하면서 열교환이 이루어지는 열교환부와; 상기 증발기와 하나의 폐회로로 연결된 배관 상에 압축기와 응축기가 구비되며, 상기 배관의 내부에는 냉매가 충전되어 순환하는 방열기 세트를 포함하여 구성된다.

Description

열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템 및 이를 이용한 난방장치
본 발명은 열에너지 저장탱크 및 이를 이용한 히트펌프 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지열, 태양열, 공기열, 하천수열, 및 폐온수열 등 재생에너지(이하“재생에너지”라 통칭함)를 주 열원으로 하여, 소량이지만 지속적으로 생성되며 비교적 저온인 재생에너지인 열을 축열조에 충전된 축열잠열재(이하 “잠열재”라 칭함)에 열전도 현상만으로 용이하게 저장해 두었다가, 열에너지가 필요할 때 히트펌프의 가동으로 상기 잠열재에 저장된 현열 및 잠열 상태로 저장되어 있던 열에너지를 이용하여 비교적 고온의 열에너지를 공급하는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템과 이를 이용한 난방장치에 관한 것이다.
인류 문명의 발달이 에너지의 대량 소비로 귀결 되어버린 오늘의 현실에서, 화석에너지는 고갈되어가고 있으며, 또한 화석에너지의 과다사용으로 인한 지구 온난화 문제는 전 인류의 생존까지 위협하는 심각한 문제로 이미 대두되었다. 따라서 이를 극복하기 위하여 클린에너지인 재생에너지의 개발과 효율적 이용은 인류의 당면 과제가 되었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 종래 재생에너지나 비교적 가격이 저렴한 심야전기 등을 이용한 난방 및 급탕시스템이 제시되었는데, 상기 종래의 난방 및 급탕시스템에 있어서는 열에너지를 저장하는 수단으로 단열, 방수 처리된 축열조에 자갈 등 비열이 비교적 높은 축열재를 적층하거나, 순수한 물을 채워두고 태양열 등 재생에너지나 심야전기 등을 이용하여 가열하여 현열상태로 저장하여 두었다가, 에너지 사용시점에 상기 저장된 열을 난방 및 급탕에 이용하였다. 한편, 냉열을 사용하기 위하여는, 심야전기로 얼음을 얼려 빙축잠열 상태로 저장하여 두었다가 냉방이 필요시점에 얼음을 녹여 냉방 등에 사용하였다.
그러나, 이런 방식의 열에너지 저장법에 있어서는 열을 저장하기 위해서 현열만을 사용하였기에 열에너지의 이용에 있어서 상당히 제한적이었으며, 재생에너지를 사용하는데 효과적이지 못했다. 또한 상기 축열조의 열을 보존하기 위한 단열처리도 큰 문제가 되었다.
본 발명은 재생에너지 발생시에 생성된 에너지를 잠열과 현열 상태로 잠열재에 저장하여 놓았다가 열에너지가 필요할 때, 상기 잠열재에 저장된 에너지 및 사용시에 실시간 생성되는 상기 재생에너지를 단독으로 또는 함께 증발기로 열전달할 수 있도록 하는 효율적인 열에너지 저장탱크를 구비하며 또한 이의 효과적 배치를 통하여, 재생에너지를 더욱 효율적으로 이용할 수 있는 구조의 히트펌프 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 열원측에 형성되며 내부에 2차냉매가 주입된 열원배관이 구비되어, 상기 열원에서 생성된 열을 상기 2차냉매로 전달하는 열원부와; 내부에 잠열재가 구비되며, 상기 열원부에서 이송되는 2차냉매가 상기 잠열재를 통과하면서 상기 잠열재와 열교환이 이루어지는 축열조와; 내부에 증발기가 안치되며, 상기 2차냉매가 상기 증발기와 접하여 열교환이 이루어지는 열교환부와; 상기 증발기와 하나의 폐회로로 연결된 배관 상에 압축기와 응축기가 구비되며, 상기 배관의 내부에는 냉매가 충전되어 순환하는 방열기 세트와; 상기 열원부와 상기 축열조 내부의 온도차를 감지하여, 열원부 배관과 축열조 간의 2차냉매의 순환을 제어하는 컨트롤러와; 상기 2차냉매를 순환시키기 위한 순환도관; 및 순환펌프를 포함하여 구성되어, 상기 열원부에서 생성된 재생에너지를 상기 2차냉매를 이용하여 상기 축열조에 구비되는 잠열재에 열전달하여 해동시켜 잠열과 현열에너지로 저장한 후, 다시 상기 잠열재를 동결시킴으로써 방출되는 잠열과 현열에너지를 사용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 기술적 요지로 한다.
한편, 상기 히트펌프 시스템의 응축기로부터 열을 전달받아 난방수를 가열하는 난방용 열교환기가 구비되는 난방탱크와 상기 응축기로부터 열을 전달받아 급탕수를 가열하는 급탕용 열교환기가 구비되는 급탕탱크를 포함하여 구성되고, 상기 난방용 열교환기와 급탕용 열교환기는 상기 응축기와 접합되어 설치되는 히트펌프 시스템을 이용한 급탕 및 난방용 보일러를 또 다른 기술적 요지로 한다.
그리고, 상기 히트펌프 시스템의 응축기의 후방에 설치되며, 상기 응축기의 전방으로 공기를 불어주는 송풍팬을 포함하여 구성되는 히트펌프 시스템을 이용한 온풍기를 또 다른 기술적 요지로 한다.
본 발명은, 열원부에서 생성된 재생에너지를 열원배관과 축열조 내부를 따라 순환하는 2차냉매를 이용하여 열원부에서 생성되는 비교적 저온의 재생에너지를 상기 축열조에 구비된 잠열재에 열전달하여 상기 잠열재를 융해시키고 잠열재의 온도를 열원부와 같도록 상승시킴으로써 재생에너지를 상기 잠열재에 잠열과 현열 상태로 저장하여 놓았다가, 필요시에, 2차냉매를 열전달 매체로하여 상기 열원부에서 실시간 생성되는 재생에너지와 상기 잠열재에 현열과 잠열상태로 저장된 재생에너지를 함께 또는 각각 단독으로 추출하여 사용할 수 있게 함으로써, 에너지 절감 및 효율적으로 많은 양의 재생에너지를 이용할 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템의 제1실시예를 보여주는 구성도.
도2는 본 발명에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템의 제2실시예를 보여주는 구성도.
도3은 본 발명에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템의 제3실시예를 보여주는 구성도.
도4는 본 발명에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템의 제4실시예를 보여주는 구성도.
도5는 본 발명에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템의 제5실시예를 보여주는 구성도.
도6은 본 발명에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템의 제6실시예를 보여주는 구성도.
도7 내지 도8은 본 발명에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템의 제7실시예를 보여주는 구성도.
도9는 본 발명의 제8실시예로서, 본 발명에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템을 이용한 난방 및 급탕장치를 보여주는 구성도.
도10은 본 발명의 제9실시예로서, 본 발명에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템을 이용한 온풍기를 보여주는 구성도.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템은 크게 열원부(10), 축열조(20), 열교환부(30) 및 방열기 세트(40)로 구성된다.
상기 열원부(10)는 열원인 재생에너지가 생성되고 상기 열원으로부터 열을 흡수하는 부분으로서, 상기 열원으로부터 열을 흡수하기 위한 열원배관(11)이 구비된다. 상기 열원배관(11) 내에는 액체상태의 2차냉매(23)가 충전되어 있어, 상기 열원으로부터 전달받은 열은 상기 열원배관(11)을 통하여 상기 2차냉매(23)로 전달된다.
이때, 상기 열원으로서는 재생에너지를 주로 이용하는데, 상기 재생에너지는 지열, 태양열, 공기열, 하천수열, 및 폐온수열 등을 통칭한다. 따라서 상기 열원부(10)는 지열이 생성되는 지하에 형성되거나, 태양열을 흡수하기 위한 집광판일 수도 있으며, 공기 중의 열을 흡수하기 위한 집열판이거나, 폐온수를 집합, 배출하기 위한 폐온수 배출탱크에 형성될 수도 있다.
또한, 여기서 상기 2차냉매(23)는 당업계에서 일반적으로 사용되는 용어로서 상세한 설명은 생략하며, 본 발명에서 상기 2차냉매(23)로 사용되는 물질 또한 자동차의 냉각수로 널리 쓰이는 부동액 또는 브라인 등 당업계에서 일반적으로 사용되는 어느 것이라도 무방하다.
상기 축열조(20)는 내부에 잠열재(21)가 구비되며, 상기 열원배관(11) 내의 2차냉매(23)가 이송되어 와서 상기 축열조(20) 내에서 상기 잠열재(21)에 열을 전달한다.
이때 상기 잠열재(21)로 사용되는 물질은 순수한 물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 0℃ 이하의 추운 환경이 계속되는 지역 등 환경에 따라 어는점이 더 낮은 물질을 사용할 수도 있다. 예를 들면, 물에 첨가물을 추가하는 방법을 쓰거나, 기타 잠열재로서 일반적으로 널리 알려진 어떠한 것이라도 무방하다.
상기 방열기 세트(40)는 압축기(41)와 응축기(42) 및 증발기(31)가 배관으로 하나의 폐회로로 연결되어 구성되며, 상기 증발기(31)에는 팽창밸브(미도시)가 구비되며 이하 언급되는 모든 증발기는 팽창밸브가 구비된 것이다. 상기 방열기 세트(40)는 일반적으로 냉각장치 등에 사용되고 있는 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.
여기서 상기 응축기(42)에서 발생되는 열을 난방 또는 급탕 등에 이용하게 된다.
상기 열교환부(30)는 상기 증발기(31)가 안치되며, 여기서 상기 증발기(31)가 상기 2차냉매(23)로부터 열을 전달 받는다.
또한, 상기 열원부(10)와 상기 축열조(20) 내부의 온도차를 감지하여, 열원부 배관과 축열조 간의 2차냉매의 순환을 제어하는 컨트롤러(70)가 구비되어, 상기 열원부(10)의 온도가 상기 축열조(20)의 내부 온도보다 높을 경우, 상기 컨트롤러(70)의 제어에 의해 상기 2차냉매(23)를 상기 열원배관(11)과 축열조(20) 간을 순환시켜 열원부에서 생성된 재생에너지의 열을 상기 축열조(20)로 전달한다.
이와 같이 상기 열원부(10)에서 생성된 에너지를 상기 잠열재(21)가 구비된 축열조(20)에 저장할 수 있도록 구성되어 필요시에 저장된 열을 이용할 수 있는 것이 특징인데, 상기 잠열재(21)가 구비된 축열조(20)와 상기 2차냉매(23)의 순환을 제어하는 컨트롤러(70) 등을 포함하여 편의상 열에너지 저장탱크라 칭한다.
이상과 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템은, 사용자가 온열을 사용하기 위한 히트펌프 시스템에 잠열재에 함유된 현열과 잠열을 이용하는 것이 특징이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면과 함께 더욱 상세히 설명한다.
[제1실시예]
도1은 본 발명의 제1실시예를 나타내는 구성도로서, 도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예는 크게 열원부(10), 축열조(20), 방열기 세트(40) 및 열교환부(30)를 포함하여 구성되며, 또한 상기 열원부(10), 축열조(20) 및 열교환부(30)를 연결하는 배관들을 더욱 포함하여 구성된다.
상기 열원부(10)에는 열원배관(11)이 구비되며, 상기 열원배관(11)의 내부에는 액체 상태의 2차냉매(23)가 충전되어 있어, 상기 2차냉매(23)가 열원으로부터 열을 흡수한다.
상기 열원배관(11)의 일단에는 제1순환도관(51)이 연장 형성되어, 그 끝단은 상기 축열조(20)로 연결된다. 열원에서 열을 흡수한 상기 열원배관(11) 내의 상기 2차냉매(23)는 상기 제1순환도관(51)을 따라 축열조(20) 내부로 이송된다. 상기 2차냉매(23)를 강제 이송하기 위하여, 상기 제1순환도관(51) 상에는 제1순환펌프(61)가 구비된다.
상기 축열조(20)의 내부는 상기 제1순환도관(51)과 연통하며 상기 2차냉매(23)가 채워져 있다. 또한 상기 축열조(20)의 내부에는 잠열재(21)가 구비되는데, 본 제1실시예에서는 상기 잠열재(21)가 캡슐에 충전되고, 상기 잠열재(21)가 충전된 잠열재 캡슐(22)을 복수개 준비하여 상기 축열조(20) 내에 상기 2차냉매(23)에 잠기도록 적층한다. 이때, 상기 잠열재 캡슐(22)들 사이로 상기 2차냉매(23)가 원활하게 유동할 수 있도록 하여 상호간의 접촉 면적을 넓혀 열교환 효율이 높아질 수 있도록, 상기 잠열재 캡슐(22)을 적층할 때에는 이웃하는 잠열재 캡슐(22)들 간에 일정 거리 이격하여 배치하는 것이 바람직하다.
상기 제1순환도관(51)은 상기 축열조(20)의 저면이나 하부측면으로 인입되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 축열조(20) 내부의 하부측에, 즉, 적층된 상기 잠열재 캡슐(22)들의 하측에, 다수의 구멍이 형성된 분산판(25)이 구비될 수 있다. 상기 분산판(25)으로 인하여 상기 제1순환도관(51)을 따라 유입된 상기 2차냉매(23)는 고르게 분산되어 상기 적층된 상기 잠열재 캡슐(22)들 사이를 유동할 수 있게 된다. 또한, 상기 축열조(20) 내부의 상부측에, 즉, 적층된 상기 잠열재 캡슐(22)들의 상측에도 다수의 구멍이 형성된 수렴판(26)이 구비될 수 있다. 이 역시 상기 수렴판(26)으로 인하여 상기 잠열재 캡슐(22)들을 거쳐온 상기 2차냉매(23)가 고르게 섞여 상부로 올라올 수 있게 된다. 상기 분산판(25)이 구비되는 경우에는, 상기 제1순환도관(51)은 상기 분산판(25)보다 낮은 위치로 인입되도록 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 축열조(20) 내벽에는 교반기(24)가 설치될 수도 있다. 상기 교반기(24)는 별도의 구동력에 의해 구동되며, 상기 2차냉매(23)에 잠기도록 설치되어, 상기 교반기(24)의 날개의 회전에 의해 상기 2차냉매(23)와 상기 잠열재 캡슐(22)과의 열전달이 더욱 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 보조수단으로서의 기능을 한다. 또한, 상기 교반기(24)는 상기 잠열재(21)의 과냉각을 방지하기 위한 수단으로서의 역할도 수행한다. 구체적으로 설명하면, 상기 잠열재(21)로부터 상기 2차냉매(23)로 열전달이 이루어지는 경우에, 상기 잠열재(21)가 상변화가 이루어지지 않고 과냉각되는 경우를 방지하기 위하여, 상기 교반기(24)로 상기 2차냉매(23)를 교반함으로써 상기 잠열재 캡슐(22)에 미세한 충격을 가하여 상기 잠열재(21)의 과냉각을 해소하게 된다. 상기 교반기(24)의 설치 위치는 상기 교반기(24)가 상기 2차냉매(23)에 잠길 수 있다면 그 위치에 제한을 두지 않는다. 또한, 상기 교반기(24)는 온도조절기(미도시)의 제어를 받아 설정 온도에 따라 선택적으로 작동되도록 구성할 수도 있다.
상기 축열조(20)의 외부는 단열재로 조성되며 방수처리가 되어 있는 것이 바람직하다.
상기 열교환부(30)에서는 상기 방열기 세트(40)의 증발기(31)가 2차냉매(23)에 잠겨있어, 상기 2차냉매(23)와 상기 증발기(31) 사이에 열교환이 이루어진다. 즉, 상기 증발기(31)가 상기 2차냉매(23)로부터 열을 전달받는다.
상기 열교환부(30)의 일측에는 제2순환도관(52)이 구비되어 상기 축열조(20)와 연통되어, 상기 축열조(20) 내의 2차냉매(23)가 상기 제2순환도관(52)을 통하여 상기 열교환부(30)로 유입된다. 상기 2차냉매(23)를 상기 열교환부(30)로 강제 이송하기 위하여, 상기 제2순환도관(52) 상에는 제2순환펌프(62)가 구비된다.
상기 제2순환도관(52)의 축열조(20) 측 끝단은 상기 축열조(20)의 상측에 연결되는 것이 바람직하며, 상기 수렴판(26)이 구비되는 경우에는 상기 수렴판(26)의 상측에 상기 2차냉매(23)의 수면 아래에 연결되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 열교환부(30) 내부에도 교반기(34)가 설치될 수 있다. 상기 교반기(34)는 상기 2차냉매(23)가 상기 증발기(31)와 열전달 작용이 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 2차냉매(23)를 교반하기 위한 것으로, 상기 열교환부(30) 내부의 측면 혹은 바닥면에 부착되어 별도의 구동력을 가지고 후술할 압축기(41)와 연동하여 구동되도록 구성된다.
또한, 상기 열교환부(30)에는 수위조절기(32)가 구비될 수 있다. 상기 수위조절기(32)는 상기 열원배관(11), 축열조(20), 열교환부(30) 등을 따라 순환하면서 열전달 작용을 수행하는 상기 2차냉매(23)가 증발 또는 유실에 의한 부족분이 발생할 경우를 대비하여 보충탱크가 함께 구비되어 상기 열교환부(30)의 일 측에 구비되어, 상기 2차냉매(23)의 양이 미리 정해둔 값보다 떨어지는 경우 상기 보충탱크에 저장되어 있는 2차냉매를 주입한다.
상기 열교환부(30)의 다른 일측에는 상기 열원배관(11)의 타단과 연결되는 제3순환도관(53)이 구비된다. 상기 열교환부(30)에서 상기 증발기(31)에 열을 전달한 2차냉매는, 상기 제3순환도관(53)을 통하여 배출되어 상기 열원배관(11)으로 이송된다.
상기 제3순환도관(53) 상에는 제1삼방밸브(55)가 설치되며, 상기 제1삼방밸브(55)와 상기 축열조(20)를 연결하는 바이패스 도관(57)이 더욱 구비된다. 이때 상기 바이패스 도관(57)의 일단은 상기 제1삼방밸브(55)에 연결되며, 타단은 상기 축열조(20)의 내부로 연장되어 인입된다. 상기 바이패스 도관(57)의 타단은 상기 축열조(20) 내부에 채워진 상기 2차냉매(23)의 수면 바로 아래로 인입되는 것이 바람직하다.
상기 방열기 세트(40)는 압축기(41), 응축기(42) 및 증발기(31)가 배관으로 연결되어 하나의 폐쇄된 회로를 구성한다. 이때 상기 증발기(31)는 상기 열교환부(30)에 위치하여, 상기 2차냉매(23)로부터 열을 흡수한다.
상기 방열기 세트(40) 내에 충전되어 순환하는 냉매가, 상기 압축기(41)의 작동으로 압축되고 상기 응축기(42)에서 응축되며, 상기 증발기(31)에 구비된 팽창밸브에서 분사되어 상기 증발기(31)에서 기화함에 따라 상기 냉매의 온도가 하강하여, 상기 열교환부(30)에서 상기 2차냉매(23)는 상기 증발기(31)로 열을 전달한다.
상기 방열기 세트(40)의 구조 및 기능은 일반적인 냉각장치에 쓰이고 있는 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템에는 상기 열원부(10)와 상기 축열조(20) 내부의 온도차를 감지하여 상기 제1순환펌프(61)의 가동을 제어하는 컨트롤러(70)가 더욱 구비되며, 상기 온도차를 감지하기 위하여 열전대(thermocouple)를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 열전대의 양 끝단에 온도감지기(71, 72)가 각각 구비되어, 상기 열원부(10)와 상기 축열조(20) 내부에 각각 장착되어 상기 열원부(10)와 상기 축열조(20) 내부의 온도차를 감지하여 상기 열원부(10)의 온도가 상승하여 상기 축열조(20) 내부의 온도보다 소정범위 이상 높아지게 되면, 상기 컨트롤러(70)의 제어에 의해 상기 제1순환펌프(61)가 가동되어, 상기 열원배관(11) 내의 2차냉매(23)를 상기 축열조(20)로 순환시킨다. 상기 온도차를 감지하기 위하여 열전대(thermocouple)를 이용할 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 온도차를 감지할 수 있다면 현재 알려진 다른 수단의 사용도 배제하지 않는다.
이하, 상기 구성의 제1실시예에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템의 작동에 관하여 구체적으로 설명하되, 상기 잠열재 캡슐(22)에 충전된 잠열재(21)가 이미 모두 해동(용융)된 상태에서 상기 방열기 세트(40)를 가동하는 경우를 상정하여 제1실시예를 설명하기로 한다.
상기 방열기 세트(40)의 압축기(41)가 가동되면, 상기 응축기(42)에서 냉매가 응축되며, 제1순환펌프(61)와 제2순환펌프(62)가 함께 가동되도록 전기배선된다.
상기 압축기(41)의 가동으로 응축기(42)에서 응축된 냉매가 팽창밸브(미도시)에서 분사되어 상기 증발기(31)에서 기화함에 따라, 상기 2차냉매(23)는 보유하고 있던 열에너지를 상기 증발기(31)에 전달하고 온도가 하강하며, 상기 제1순환펌프(61)와 제2순환펌프(62)의 가동으로 상기 2차냉매(23)는 상기 제3순환도관(53)을 거쳐 상기 열원부(10)의 열원배관(11)으로 이송된다. 상기 2차냉매(23)는 상기 열원배관(11)에서 상기 열원의 열에너지를 전달 받아 다시 온도가 상승한 후, 제1순환도관(51)을 따라 상기 축열조(20)로 이송된 후, 상기 축열조(20) 하부의 분산판(25)을 거쳐 상기 축열조(20)에 적층된 잠열재 캡슐(22)들 사이를 흘러서 상기 축열조(20) 상부의 수렴판(26)을 통과하여 제2순환도관(52)을 따라 상기 열교환부(30)로 공급된다. 즉, 다시 정리하면, 상기 제1순환펌프(61)와 제2순환펌프(62)의 가동으로, 상기 2차냉매(23)는 열원배관(11)→제1순환도관(51)→분산판(25)→잠열재 캡슐(22)→수렴판(26)→제2순환도관(52)→열교환부(30)→제3순환도관(53)→열원배관(11)을 따라 순환한다.
상기 압축기(41)의 가동 초기에는, 상기 열교환부(30)에서 보유하고 있던 열에너지의 대부분을 증발기(31)로 전달한 2차냉매(23)는, 열원부(10)에서 1차로 열을 전달받는 것만으로도 온도 회복에 충분하여, 상기 잠열재 캡슐(22)에 충전된 잠열재(21)로부터 2차적으로 열을 전달받을 필요가 없어, 상기 축열조(20) 내부에 적층된 잠열재 캡슐(22)을 열교환없이 그냥 스쳐 지나간다. 그러나, 상기 압축기(41)의 가동이 계속 진행되면, 상기 열원부(10)에서 상기 열교환부(30)의 증발기(31)로 열전달이 계속됨에 따라 상기 열원부(10)의 온도가 점차 하강하여 상기 열원부(10)에서 1차적으로 열을 전달받는 2차냉매(23)는 상기 열교환부(30)에서 잃어버린 열에너지를 충분히 보충받지 못한 채 상기 축열조(20)에 이르게 되어, 상기 잠열재 캡슐(22)에 저장된 현열을 2차적으로 전달받아 온도를 회복하여, 다시 열교환부(30)로 공급된다.
이후, 상기 압축기(41)의 가동이 더욱 계속 진행됨에 따라, 상기 잠열재 캡슐(22)에 저장된 현열도 모두 소진하여 잠열재 캡슐(22)에 충전된 잠열재(21)가 서서히 동결하기 시작하면서, 상기 증발기(31)로 흡수되는 열에너지는 그 일부분은 열원부(10)에서 생성된 재생에너지로 충당되고 나머지 부분은 상기 잠열재 캡슐(22)에 충전된 잠열재(21)의 동결 잠열로 충당된다.
이때, 상기 잠열재 캡슐(22) 내의 잠열재(21)로서 순수한 물이 사용되는 경우, 상기 잠열재(21)가 모두 완전히 동결될 때까지의 시간 동안 열교환부(30)에 공급되는 상기 2차냉매(23)의 온도는 거의 0℃에 근접하게 계속 유지되어 상기 증발기(31)에 매우 안정적으로 0℃의 열이 공급될 수 있다.
그리고, 이때, 상기 잠열재(21)의 과냉각을 방지하기 위하여, 상기 축열조(20)에 설치된 교반기(24)를 작동시켜 상기 잠열재 캡슐(22)에 미세한 충격을 가할 수도 있다.
순수한 물은 1L에 저장되는 잠열에너지가 약 79.5kcal로 알려져 있고, 단위당 잠열용량, 안정성, 경제성, 획득의 용이성 등 여러 면에서 우수한 잠열재라 할 수 있으며, 상기 잠열재(21)로서 실제로 가장 많이 사용되고 있다. 물론, 상기 잠열재(21)로서 순수한 물이 사용되지 않고 다른 물질들이 사용될 필요가 있는 경우도 있는데, 이들 어느 경우라도, 상기 잠열재(21)가 모두 완전히 동결되는 동안에는 상기 잠열재(21)의 어는점의 온도를 계속 유지하게 되어 동일한 온도의 열을 상기 증발기에 공급하게 된다.
이와 같이 열전달이 진행되다가 더 이상 열에너지의 공급이 불필요하게 되면, 상기 압축기(41)의 가동이 중지되고 이와 함께 상기 제1순환펌프(61)와 제2순환펌프(62)도 같이 전원이 끊어지면서 가동이 중지된다.
상기 압축기(41)와 제1순환펌프(61) 및 제2순환펌프(62)의 제어를 위하여 마그넷스위치(미도시)를 이용하는 것이 바람직한데, 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 작용을 할 수 있는 모든 공지의 스위치가 적용될 수 있음은 물론이다. 상기 마그넷스위치의 작동은 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하고 본 발명의 작동에 필요한 부분만 간단히 설명하도록 한다. 상기 압축기(41)가 작동되는 경우, 상기 마그넷스위치의 A단자는 상기 압축기(41) 뿐만 아니라 상기 제1순환펌프(61)와 제2순환펌프(62)도 전기적으로 직접 연결되어 함께 작동되어 2차냉매를 강제 순환시키게 된다. 한편, 더 이상 열에너지의 공급이 불필요하게 되면, 상기 마그넷스위치의 작동에 의해(즉, 마그넷스위치의 단자가 A단자에서 B단자로 연결되어) 상기 압축기(41)와 제1순환펌프(61) 및 제2순환펌프(62)에 직접 연결되는 전원은 차단되고, 제1삼방밸브(55)를 제어하여 바이패스 도관(57)과 제3순환도관(53) 및 열원배관(11)을 연통시킴과 동시에 상기 마그넷스위치의 B단자와 연결되는 컨트롤러(70)로 전원이 연결되어 상기 컨트롤러(70)의 작동이 시작된다.
이때 상기 컨트롤러(70)는 상기 언급된 바와 같이, 상기 열원부(10)의 온도가 상기 축열조(20) 내부의 온도보다 높아지게 되면, 열전대의 작용에 의해 이를 감지하여, 상기 컨트롤러(70)와도 전기적으로 연결된 상기 제1순환펌프(61)를 가동시켜, 2차냉매를 강제순환시켜 열을 열원부로(10)부터 축열조(20)로 공급하게 된다.
이에 따라, 상기 2차냉매(23)는 제1순환도관(51)→분산판(25)→잠열재 캡슐(22)→수렴판(26)→바이패스 도관(57)→제3순환도관(53)→열원배관(11)을 따라 순환하면서, 상기 열원부(10)에서 열을 흡수하여 상기 축열조(20)에서 상기 잠열재 캡슐(22)에 열을 전달하여 동결된 잠열재(21)를 다시 해동(용융)시킨다.
이렇게 진행되어 상기 축열조(20)의 내부온도가 열원부(10)의 온도와 같아지면, 상기 컨트롤러(70)의 제어를 받아 상기 제1순환펌프(61)의 가동이 일시 중지되었다가, 열원부(10)의 온도가 재 상승하여 축열조(20)의 온도보다 높아지면 다시 상기 컨트롤러(70)의 제어를 받아 제1순환펌프(61)가 재가동하여, 열원부(10)에서 생성된 재생에너지를 상기 축열조(20)에 반복하여 축적시킨다.
이와 같이, 열에너지가 필요할 때, 상기 압축기(41)의 작동으로 상기 열원부(10)에서 공급되는 열에너지를 상기 증발기(31)를 통해 공급받고, 부족한 열량은 상기 축열조에 적층된 상기 잠열재 캡슐(22)에 봉입된 잠열재(21)에 저장된 현열 및 잠열로 충당하여 충분한 열에너지를 공급될 수 있게 한다.
평소에, 상기 제1순환펌프(61)의 가동으로 상기 열원부(10)에서 공급되는 비교적 저온의 재생에너지를 상기 2차냉매(23)를 이용해 열교환하여 상기 잠열재 캡슐(22) 내의 동결된 잠열재(21)를 해동시켜 상기 잠열재(21)의 온도를 공급되는 재생에너지의 온도까지 상승시켜 결과적으로 현열과 잠열 형태로 재생에너지를 저장해 두었다가, 필요시, 방열기 세트(40)의 가동으로 열원부(10)에서 공급되는 재생에너지와 함께 상기 잠열재 캡슐(22) 내의 잠열재(21)에 현열과 잠열 상태로 저장된 에너지를 추출하여 사용한다.
본 제1실시예의 히트펌프 시스템은 비교적 소용량이며 2차냉매의 순환에 따른 열원부의 결빙에도 문제가 없을 지열 등의 이용에 적합할 것이다.
[제2실시예]
도2는 본 발명의 제2실시예를 나타내는 구성도로서, 제2실시예는 상기 제1실시예의 일부 변형된 형태이다. 따라서, 상기 제1실시예와 동일한 구성요소 및 그 작용에 대한 설명은 상기 제1실시예의 설명에서 이미 설명되었으므로 생략하도록 한다.
본 발명의 제2실시예는, 열원부(10), 축열조(20), 방열기 세트(40) 및 열교환부(30)의 구성은 제1실시예와 동일하나, 2차냉매(23)의 순환경로에 있어서 제1실시예와 차이가 있다. 즉, 제1실시예에서의 제1순환도관(51), 제2순환도관(52), 제3순환도관(53) 및 바이패스 도관(57)이, 제2실시예에서, 도2에 도시된 바와 같이, 제1순환도관(51), 제2순환도관(52), 제5순환도관(58) 및 제4순환도관(54)으로 대체되어 구성되는 점이 특징이다.
상기 제1순환도관(51)은 상기 열원배관(11)의 일단에서 연장 형성되어, 그 끝단은 상기 축열조(20)로 연결된다. 이때, 상기 제1순환도관(51)의 끝단은 상기 축열조(20)의 저면이나 하부측면으로 인입되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 축열조(20)의 하측에 상기 분산판(25)이 구비되는 경우에는, 상기 제1순환도관(51)은 상기 분산판(25)보다 낮은 위치로 인입되도록 배치하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 제1순환도관(51) 상에는 제1순환펌프(61)가 형성되어, 컨트롤러(70)의 제어에 의해 제1순환펌프(61)가 가동되면 상기 열원배관(11) 내의 2차냉매(23)가 상기 축열조(20) 내부로 강제 이송됨은 상기 제1실시예의 경우와 동일하다.
상기 제5순환도관(58)은 상기 열원배관(11)의 타단에서 연장 형성되어, 그 끝단은 상기 축열조(20)로 인입되어 연결된다. 상기 제5순환도관(58)의 끝단은 상기 축열조(20)의 상측에 상기 축열조(20) 내부에 채워진 상기 2차냉매(23)의 수면 바로 아래로 인입되는 것이 바람직하며, 상기 축열조(20)의 상부에 수렴판(26)이 구비되는 경우에는 상기 수렴판(26)의 상측에 상기 2차냉매(23)의 수면 아래에 연결되도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 제1순환도관(51)을 따라, 상기 축열조(20) 내부로 이송된 상기 2차냉매(23)는 상기 잠열재 캡슐(22) 사이를 통과하여 상기 제5순환도관(58)을 거쳐 상기 열원부(10)의 열원배관(11)으로 순환된다.
한편, 상기 열교환부(30)의 일 측에 제2순환도관(52)이 구비되어 상기 축열조(20)과 연통되어, 상기 축열조(20) 내의 2차냉매(23)가 상기 제2순환도관(52)을 통하여 상기 열교환부(30)로 유입되도록 하며, 상기 2차냉매(23)를 상기 열교환부(30)로 강제 이송하기 위하여, 상기 제2순환도관(52) 상에 제2순환펌프(62)가 구비됨은 상기 제1실시예의 경우와 동일하다. 또한, 상기 제2순환도관(52)의 축열조(20) 측 끝단은 상기 축열조(20)의 상측에 연결되는 것이 바람직하며, 상기 축열조(20)의 상부에 수렴판(26)이 구비되는 경우에는 상기 수렴판(26)의 상측에 상기 2차냉매(23)의 수면 아래에 연결되도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 열교환부(30)의 다른 일측에는 상기 축열조(20)와 연결되는 제4순환도관(54)이 구비되어, 상기 열교환부(30)에서 상기 증발기(31)에 열을 전달한 2차냉매는, 상기 제4순환도관(54)을 통하여 배출되어 상기 축열조(20)로 이송된다. 상기 제4순환도관(54)은 상기 축열조(20)의 저면이나 하부측면으로 인입되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 축열조(10)의 하측에 상기 분산판(25)가 구비되는 경우에는, 상기 제4순환도관(54)은 상기 분산판(25)보다 낮은 위치로 인입되도록 배치하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 제2순환도관(52)과 제4순환도관(54) 및 제2순환펌프(62)에 의해, 상기 축열조(20)에서 상기 열교환부(30)로 이송된 상기 2차냉매(23)는 상기 증발기(31)와 열교환한 후 상기 제4순환도관(54)을 거쳐 상기 축열조(20)로 순환된다.
이와 같이, 제2실시예에서는, 상기 2차냉매(23)가 2개의 경로(즉, 상기 열원부(10)와 축열조(20)를 순환하는 경로와, 상기 축열조(20)와 열교환부(30)를 순환하는 경로)로 나뉘어 순환하는 것이 특징이다.
이로 인하여, 제2실시예에서는, 제1실시예에서와 달리 바이패스 도관(57)이 구비될 필요가 없으며, 따라서 상기 제3순환도관(53) 및 제1삼방밸브(55) 역시 설치될 필요가 없다.
제2실시예에 따르면, 상기 제2순환펌프(62)는 상기 압축기(41)와 연동하여 작동하며, 상기 제1순환펌프(61)는 상기 컨트롤러(70)의 제어에 의해서만 작동하여, 상기 제1순환펌프(61)와 상기 제2순환펌프(62)는 서로 연동됨이 없이 각각 독립적으로 가동된다. 즉, 상기 제1순환펌프(61)는, 제1실시예에서와 달리, 상기 압축기(41)와 제2순환펌프(62)를 가동시키는 마그넷스위치와 전기적으로 연결되어 있지 않고 상기 컨트롤러(70)와만 전기적으로 연결되어 상기 컨트롤러(70)의 제어에 따라 작동한다.
제2실시예에 따른 히트펌프 시스템은 잠열재(21)로서 물을 사용하는 경우, 열원부(10)를 순환하는 2차냉매(23)의 온도가 쉽사리 영하로 하강하지 않아, 상기 열원부(10)가 수중일 경우에, 결빙의 우려를 불식시킬 수 있어 그 사용이 적합하다.
[제3실시예]
도3은 본 발명의 제3실시예를 나타내는 구성도로서, 제3실시예는 상기 제2실시예의 일부 변형된 형태이다. 따라서, 상기 제2실시예와 동일한 구성요소 및 그 작용에 대한 설명은 상기 제1실시예 및 제2실시예의 설명에서 이미 설명되었으므로 생략하도록 한다.
본 발명의 제3실시예는, 도3에 도시된 바와 같이, 상기 열교환부(30)가 상기 축열조(20) 내에 설치되어 상기 축열조(20) 내에서 상기 증발기(31)가 상기 2차냉매(23)와 열교환한다는 점에 있어서, 상기 제2실시예와 다르다. 즉, 상기 증발기(31)가 상기 축열조(20) 내의 2차냉매(23)에 잠기도록 설치되되, 가급적 상기 잠열재 캡슐(21)의 상측에 설치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제3실시예에서는 상기 2차냉매(23)를 상기 축열조(20)와 상기 열교환부(30)를 순환시키기 위한 배관인 제2순환도관(52)과 제4순환도관(54)이 구비될 필요가 없다. 또한, 제2실시예의 열교환부(30)에 구비되는 수위조절기(32)는, 제3실시예에서는 상기 축열조(20)의 상부 일측에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1순환펌프(61)는 상기 컨트롤러(70)의 제어에 의해서만 작동하는 점에 있어서도 제2실시예에 있어서와 동일하다.
제3실시예에 따른 히트펌프 시스템은 보다 콤팩트하게 제작할 수 있어 좁은 장소에 사용이 적합하다.
[제4실시예]
도4는 본 발명의 제4실시예를 나타내는 구성도로서, 제4실시예는 상기 제1실시예의 일부 변형된 형태이다. 따라서, 상기 제1실시예와 동일한 구성요소 및 그 작용에 대한 설명은 상기 제1실시예의 설명에서 이미 설명되었으므로 생략하도록 한다.
본 발명의 제4실시예는, 도4에 도시된 바와 같이, 상기 축열조(20) 내부에 상기 잠열재 캡슐(22)를 적층하는 대신, 상기 축열조(20) 내부에 축열조배관(27)을 설치하고, 상기 축열조배관(27)이 충분히 잠길 수 있도록 액체 상태의 잠열재(21)를 상기 축열조의 내부에 직접 채워 구비된다는 점에 있어서 제1실시예와 다르다. 이때, 상기 축열조배관(27)의 내부에는 2차냉매(23)가 채워지며, 상기 축열조배관(27)의 일단은 상기 축열조(20)의 하부에서 상기 제1순환도관(51)과 연결되며, 상기 축열조배관(27)의 타단은 상기 축열조(20)의 상부에서 상기 제2순환도관(52)과 연결된다.
또한, 상기 축열조배관(27)과 상기 제2순환도관(52)이 연결되는 부분에 제2삼방밸브(56)가 설치되어, 상기 제2삼방밸브(56)의 일측은 제1실시예에서 언급된 바이패스도관(57)의 타단과 연결된다. 물론, 상기 바이패스도관(57)의 일단은 제1실시예와 마찬가지로 제3순환도관(53)에 설치된 제1삼방밸브(55)의 일측에 연결된다.
한편, 2차냉매(23)가 상기 축열조배관(27)을 따라서 이송되므로, 제1실시예에서 볼 수 있는 분산판(25)과 수렴판(26)은 구비될 필요가 없음은 물론이다. 이하 기타 구성에 있어서는 제1실시예와 동일하다.
제4실시예에 따른 열에너지 저장탱크가 구비되는 히트펌프시스템의 작동 방법이나 작용 원리 역시 제1실시예와 거의 동일하므로 간단히 요약하여 설명하도록 하며, 이 역시 제1실시예에서와 마찬가지로 상기 잠열재(21)가 이미 모두 해동(용융)되어 액체상태로 있을 때를 상정하여 설명하도록 한다.
상기 압축기(41)가 가동되면, 상기 응축기(42)에서 냉매가 응축되며, 상기 증발기(31)에서 기화함에 따라, 상기 2차냉매(23)는 보유하고 있던 열에너지를 상기 증발기(31)에 전달하고 온도가 급격히 하강하며, 상기 제1순환펌프(61)와 제2순환펌프(62)의 가동으로 상기 2차냉매(23)는 상기 제3순환도관(53)을 거쳐 상기 열원부(10)의 열원배관(21)으로 이송된다. 상기 2차냉매(23)는 상기 열원배관(21)에서 상기 열원의 열에너지를 전달 받아 다시 온도가 상승한 후, 제1순환도관(51)을 거쳐 상기 축열조(20) 내의 축열조배관(27)을 따라 이송되어 다시 열교환부(30)로 공급된다. 즉, 다시 정리하면, 상기 제1순환펌프(61)와 제2순환펌프(62)의 가동으로, 상기 2차냉매(23)는 열원배관(11)→제1순환도관(51)→축열조배관(27)→제2순환도관(52)→열교환부(30)→제3순환도관(53)→열원배관(11)을 따라 순환한다.
상기 압축기(41)의 가동 초기에는, 상기 2차냉매(23)는, 열원부(10)에서 1차적으로 열을 전달받는 것만으로도 온도 회복에 충분하여, 상기 잠열재(21)와의 열교환없이 상기 열교환부(30)로 이송된다. 그러나, 상기 압축기(10)의 가동이 계속 진행되면, 상기 열원부(10)의 온도가 점차 하강하여 상기 2차냉매(23)는 상기 열원부(10)에서 충분히 열에너지를 충분히 보충받지 못한 채 상기 축열조배관(27)에 이르게 되어, 상기 잠열재(21)에 저장된 현열을 2차적으로 전달받아 온도를 회복하여, 다시 열교환부(30)로 공급된다.
이후, 상기 압축기(41)의 가동이 더욱 계속 진행됨에 따라, 상기 잠열재(21)에 저장된 현열도 모두 소진하여 잠열재(21)가 서서히 동결하기 시작하면서, 부족한 열에너지를 상기 잠열재(21)의 동결 잠열로 충당된다.
그리고, 이때, 상기 잠열재(21)의 과냉각을 방지하기 위하여, 제1실시예에서는 교반기(24)가 사용되었으나, 상기 잠열재(21)의 동결로 인한 작동에 제한이 있을 수 있는 경우, 에어펌프(미도시)로 대체하는 것도 바람직하다.
이와 같이 열전달이 진행되다가 더 이상 열에너지의 공급이 불필요하게 되면, 제1실시예에서와 마찬가지로, 상기 마그넷스위치의 작동에 의해 상기 압축기(41)의 가동이 중지되고 이와 함께 상기 제1순환펌프(61)와 제2순환펌프(62)도 같이 전원이 차단되면서 가동이 중지되며, 제1 및 제2삼방밸브(55, 56)가 동시에 작동되어, 축열조배관(27), 바이패스 도관(57) 및 열원배관(11)이 연통된다. 또한, 이와 동시에, 상기 컨트롤러(70)로 전원이 연결되어 상기 컨트롤러(70)의 작동이 시작된다.
이후, 시간이 경과하면서, 상기 열원부(10)의 온도가 점차 회복되어 상승하여, 상기 열원부(10)와 상기 축열조(20) 내부의 온도차가 설정된 범위에 도달하면 상기 컨트롤러(70)의 제어를 받아 상기 제1순환펌프(61)가 다시 가동된다. 이에 따라, 상기 2차냉매(23)는 열원배관(11)→제1순환도관(51)→축열조배관(27)→바이패스 도관(57)→제3순환도관(53)→열원배관(11)을 따라 순환하면서, 상기 열원부(10)에서 열을 흡수하여 상기 축열조배관(27)을 통하여 열을 전달하여 동결된 잠열재(21)를 다시 해동(용융)시킨다.
이렇게 진행되어 상기 축열조(20)의 내부온도가 열원부(10)의 온도와 같아지면, 상기 컨트롤러(70)의 제어를 받아 상기 제1순환펌프(61)의 가동이 일시 중지되고 대기상태로 있다가, 열에너지가 필요할 때, 상기 마그넷스위치의 작동에 의해 상기 제1 및 제2삼방밸브(55, 56)가 다시 원래의 위치로 회복되면서 바이패스 도관(57)이 차단되고 제2순환도관(52)과 제3순환도관(53)이 통관되며, 상기 압축기(41)와 제1순환펌프(61) 및 제2순환펌프(62)가 재가동 될 수 있도록 전기적으로 배선된다.
본 제4실시예에 따른 열에너지 저장탱크가 구비되는 히트펌프 시스템은 대용량으로 제작하는 데에 적합하며, 급속히 많은 열량이 필요할때 적용될 수 있다. 또한, 지열을 재생에너지로 이용하는 경우에도 적합하다.
한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 제4실시예의 변형예로서, 제4실시예에 따른 구성의 축열조(20) 내에, 상기 축열조(20)에 충전된 잠열재(23)와 어는점이 다른 또 다른 잠열재가 봉입된 잠열재캡슐을 준비하여, 상기 축열조(20)에 충전된 잠열재(23)에 잠기도록 배치하는 구성도 배제하지 않는다. 이 경우, 어는점이 서로 다른 두 잠열재의 존재로 인하여, 낮과 밤의 온도편차가 심한 환경이나 낮에도 0℃ 이하로 유지되는 추운 환경에서 사용하기 용이한 이점이 있다.
[제5실시예]
도5는 본 발명의 제5실시예를 나타내는 구성도로서, 제5실시예는 상기 제4실시예의 일부 변형된 형태로서, 제2실시예와도 유사하다. 따라서, 상기 제4실시예와 동일한 구성요소 및 그 작용에 대한 설명은 상기 제4실시예, 제1실시예 및 제2실시예의 설명에서 이미 설명되었으므로 생략하도록 한다.
본 발명의 제5실시예는, 열원부(10), 축열조(20), 방열기 세트(40) 및 열교환부(30)의 구성은 제4실시예와 동일하나, 2차냉매(23)의 순환경로에 있어서 제4실시예와 차이가 있다. 즉, 도5에 도시된 바와 같이, 제5실시예에서는 두 개의 독립된 배관인 축열조배관(27)과 제2축열조배관(28)이 구비되며, 상기 축열조배관(27)은 제1순환도관(51) 및 제5순환도관(58)과 연결되며, 상기 제2축열조배관(28)은 제2순환도관(52) 및 제4순환도관(54)과 연결되어 각각 독립적이고 폐쇄된 2차냉매의 순환구조를 갖는다는 점이 특징이다.
도5에 도시된 바와 같이, 상기 축열조(20) 내부에 축열조배관(27)과 제2축열조배관(28)을 설치하고, 상기 축열조배관(27)의 일단은 상기 열원배관(11)의 일단에서 연장 형성된 상기 제1순환도관(51)과 연결되며, 상기 축열조배관(27)의 타단은 상기 열원배관(11)의 타단에서 연장 형성된 상기 제5순환도관(58)과 연결되고, 상기 열원배관(11), 제1순환도관(51), 상기 축열조배관(27) 및 상기 제5순환도관(58)의 내부에는 2차냉매가 충전된다. 또한, 상기 제1순환도관(51) 상에 제1순환펌프(61)가 형성되어, 컨트롤러(70)의 제어에 의해 제1순환펌프(61)가 가동되면, 상기 2차냉매는 열원배관(11), 제1순환도관(51), 상기 축열조배관(27), 상기 제5순환도관(58) 및 열원배관(11) 순으로 강제 순환된다.
상기 제2축열조배관(28)의 일단은 상기 열교환부(30)의 일측에 구비되는 상기 제2순환도관(52)과 연결되며, 상기 제2축열조배관(28)의 타단은 상기 열교환부(30)의 다른 일측에 구비되는 제4순환도관(54)과 연결되고, 상기 제2축열조배관(28), 제2순환도관(52), 열교환부(30) 및 제4순환도관(54) 내에도 역시 2차냉매가 충전된다. 또한, 상기 제2순환도관(52) 상에는 제2순환펌프(62)가 형성되어, 상기 압축기(41)와 연동하여 제2순환펌프(62)가 가동되면, 상기 2차냉매는 제2축열조배관(28), 제2순환도관(52), 열교환부(30), 제4순환도관(54) 및 제2축열조배관(28) 순으로 강제 순환된다.
이와 같이, 제5실시예는 두 개의 독립적이고 폐쇄된 2차냉매의 순환구조를 갖는 특징이 있으며, 제4실시예에서와 달리 바이패스 도관(57)이 구비될 필요가 없으며, 따라서 상기 제3순환도관(53)과 제1 및 제2삼방밸브(55, 56) 역시 설치될 필요가 없다.
제5실시예에 따르면, 상기 제2순환펌프(62)는 상기 압축기(41)와 연동하여 작동하며, 상기 제1순환펌프(61)는 상기 컨트롤러(70)의 제어에 의해서만 작동하여, 상기 제1순환펌프(61)와 상기 제2순환펌프(62)는 서로 연동됨이 없이 각각 독립적으로 가동된다. 즉, 상기 제1순환펌프(61)는, 제4실시예에서와 달리, 상기 압축기(41)와 제2순환펌프(62)를 가동시키는 마그넷스위치와 전기적으로 연결되어 있지 않고 상기 컨트롤러(70)와만 전기적으로 연결되어 상기 컨트롤러(70)의 제어에 따라 작동한다.
본 제5실시예에 따른 히트펌프 시스템은 대용량의 탱크(축열조)를 제작함이 용이하며, 열원부(10)를 순환하는 2차냉매(23)의 온도가 쉽사리 영하로 하강하지 않아, 상기 열원부(10)가 수중일 경우에, 결빙의 우려를 불식시킬 수 있어 그 사용이 적합하다.
[제6실시예]
도6은 본 발명의 제6실시예를 나타내는 구성도로서, 제6실시예는 상기 제5실시예의 일부 변형된 형태이다. 따라서, 상기 제5실시예와 동일한 구성요소 및 그 작용에 대한 설명은 상기 제1실시예, 제4실시예 및 제5실시예의 설명에서 이미 설명되었으므로 생략하도록 한다.
본 발명의 제6실시예는, 도6에 도시된 바와 같이, 상기 열교환부(30)의 증발기(31)가 상기 축열조(20) 내에서 상기 잠열재(21)에 잠기도록 설치되어, 상기 축열조(20) 내에서 상기 증발기(31)가 상기 잠열재(21)와 직접 열교환한다는 점에 있어서, 상기 제5실시예와 다르다. 이에 따라, 제6실시예에서는 상기 2차냉매(23)를 상기 축열조(20)와 상기 열교환부(30)를 순환시키기 위한 배관인 제2순환도관(52)과 제4순환도관(54)이 구비될 필요가 없다.
또한, 상기 제1순환펌프(61)는 상기 컨트롤러(70)의 제어에 의해서만 작동하는 점에 있어서도 제5실시예에 있어서와 동일하다.
제6실시예에 따른 히트펌프 시스템 역시 대용량이나, 제4실시예나 제5실시예보다는 콤팩트하게 제작할 수 있는 이점이 있다.
[제7실시예]
한편, 하나의 열원만으로 필요한 열량을 충분히 확보하지 못하는 경우, 복수개의 열원으로부터 필요한 열에너지를 충분히 확보하기 위하여, 지열, 공기열, 태양열 등 복수개의 열원에서 복합적으로 재생에너지를 공급받을 수 있도록 복수개의 열원부를 형성할 수도 있다.
이를 위해, 본 발명의 제7실시예가 도7 및 도8에 제시되어 있다.
도7은 상기 제1실시예의 변형된 예로서의 제7실시예가 도시되어 있지만, 제4실시예에 대하여도 동일하게 적용할 수 있다.
상기 제1순환도관(51)은 상기 제1순환펌프(61)와 축열조(20) 사이 부분에서 Y자 혹은 삼지창 등의 형태로 갈라지도록 형성된다. 즉, 상기 제1순환도관(51)의 열원배관쪽이 복수개의 갈래로 갈라지도록 구성한다. 복수개로 갈라진 상기 제1순환도관(51, 51') 각각은 복수개의 열원부(10, 10')의 각 열원배관(11, 11')의 일단과 연결된다. 이때, 복수개의 상기 열원부(10, 10') 각각은 제1실시예에서의 구성과 동일하게 구성되며, 이에 따라, 열원배관(11, 11')과 제1순환도관(51, 51'), 제1순환펌프(61, 61'), 온도감지기(71, 71', 72) 및 컨트롤러(70, 70')가 도7에 도시된 바와 같이 복수개의 상기 열원부(10, 10')에 각각 동일한 구조로 구비된다. 또한, 상기 제3순환도관(53)은 상기 제1삼방밸브(55)와 상기 열원배관(11) 사이 부분에서 Y자 혹은 삼지창 등의 형태로 갈라지도록 형성된다. 즉, 상기 제3순환도관(53)의 열원배관쪽이 복수개의 갈래로 갈라지도록 구성한다. 복수개로 갈라진 상기 제3순환도관(53, 53')은 복수개의 상기 열원부(10, 10')의 각 열원배관(11, 11')의 타단과 연결된다. 이때, 상기 각 제1순환도관(51)에 설치된 상기 각 제1순환펌프(61, 61')는 상기 각 열원부(10, 10')와 축열조(20) 내부에 구비되는 상기 온도감지기(71, 71', 72)의 신호를 받아 작동하는 컨트롤러(70, 70')의 제어를 받아 각 열원부(10, 10')의 온도 변화에 따라 개별적으로 가동하게 된다.
또한, 이와 유사하게, 상기 제2, 제3, 제5 및 제6실시예도 동일하게 변형된 실시예가 적용가능하다. 도8은 상기 제2실시예의 변형된 예로서의 제7실시예가 도시되어 있지만, 제3, 제5 및 제6실시예에 대하여도 동일하게 적용할 수 있다.
상기 제1순환도관(51)은 상기 제1순환펌프(61)와 축열조(20) 사이 부분에서 Y자 혹은 삼지창 등의 형태로 갈라지도록 형성된다. 즉, 상기 제1순환도관(51)의 열원배관쪽이 복수개의 갈래로 갈라지도록 구성한다. 복수개로 갈라진 상기 제1순환도관(51, 51') 각각은 복수개의 상기 열원부(10, 10')의 각 열원배관(11, 11')의 일단과 연결된다. 이때, 복수개의 상기 열원부(10, 10') 각각은 제2실시예에서의 구성과 동일하게 구성되며, 이에 따라, 열원배관(11, 11')과 제1순환도관(51, 51'), 제1순환펌프(61, 61'), 온도감지기(71, 71', 72) 및 컨트롤러(70, 70')가 도8에 도시된 바와 같이 복수개의 상기 열원부(10, 10')에 각각 동일한 구조로 구비된다. 또한, 상기 제5순환도관(58)은 Y자 혹은 삼지창 등의 형태로 갈라지도록 형성되어, 상기 제5순환도관(58)의 열원배관쪽이 복수개의 갈래로 갈라지도록 구성한다. 복수개로 갈라진 상기 제5순환도관(58, 58')은 복수개의 상기 열원부(10, 10')의 각 열원배관(11, 11')의 타단과 연결된다. 이때, 상기 각 제1순환도관(51, 51')에 설치된 상기 각 제1순환펌프(61, 61')는 상기 각 열원부(10, 10')와 축열조(20) 내부에 구비되는 상기 온도감지기(71, 71', 72)의 신호를 받아 작동하는 상기 각 컨트롤러(70, 70')의 제어를 받아, 상기 압축기(41)의 가동과 연동하지 않고, 독립적으로 가동하여 상기 각 열원부(10, 10')의 온도가 축열조(20)의 온도보다 높으면 2차냉매를 선택적으로 순환시켜 각 열원부(10, 10')의 열에너지를 축열조(20)로 이송하게 된다.
이상과 같이, 독립적으로 제어되는 복수개의 열원부(10) 순환회로가 구비됨으로써, 사용자가 필요한 열량이 하나의 열원만으로는 부족한 경우의 문제점을 해결할 수 있게 된다.
[제8실시예]
도9는 본 발명의 제8실시예를 보여주는 구성도로서, 본 발명에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템을 난방장치 즉, 급탕 및 난방용 보일러에 적용한 적용례를 보여주고 있다. 도9에서는 편의상 상기 제1실시예의 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템이 적용된 일례를 보여주고 있으나, 이는 일례일 뿐 이에 한정되지 않고 앞서 언급된 모든 실시예의 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 도9에서는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템이 난방 및 급탕 겸용보일러에 적용된 예를 보여주고 있으나, 이에 한정되지 아니하며 난방 또는 급탕 보일러에 각각 단독으로 적용될 수도 있다.
도9에 도시된 바와 같이, 거실(87) 내에 전개되는 난방배관(88)에 난방도관(85)을 경유하여 난방수를 공급하는 난방탱크(80)는, 앞서 언급된 상기 히트펌프 시스템의 응축기(42)과 접하여 열에너지를 공급받기 위해 제공되는 난방용 열교환기(81)가 연결되어 구비된다.
더하여, 욕조와 샤워기(97)로 급탕수를 공급하는 급탕탱크(90) 역시 상기 응축기(42)와 접하여 열에너지를 공급받기 위해 제공되는 급탕용 열교환기(91)가 연결되어 구비된다.
즉, 상기 난방용 열교환기(81)와 상기 급탕용 열교환기(91)는 상기 응축기(42)와 접합하여 설치된다. 도시된 바와 같이, 상기 난방용 열교환기(81)와 상기 급탕용 열교환기(91)가 상기 응축기(42)의 양측에 각각 부착되어 설치될 수도 있으나 이에 한정되지 아니하며, 상기 응축기(42)로부터 열을 전달 받을 수 있다면, 그 접합방식은 특별히 한정되지 아니한다.
이하 설명하는 구성은 일반적인 난방용 또는 급탕용 보일러에 적용되는 것이므로 간단히 설명하도록 한다.
상기 난방탱크(80)와 급탕탱크(90)의 내부에는 난방탱크용 서모스탯(84)과 급탕탱크용 서모스탯(94)이 각각 구비된다. 상기 난방도관(85)과 급탕도관(95) 각각에는 보조열원(86, 96)이 각각 구비된다.
이와 같이 구성되는 히트펌프 시스템이 적용된 난방 및 급탕용 보일러는, 먼저 난방 시에는, 상기 난방탱크(80)에 저장된 난방수가 난방도관(85)을 경유하여 거실(87)내에 설치되는 난방배관(88)을 순환하고, 이때 공급되는 난방수의 온도가 필요온도에 미달할 시, 보조열원(86)을 작동시켜 추가로 가열하여 난방에 이용한다.
상기 난방배관(88)과 난방탱크(80)사이에 난방수를 순환시키기 위해 난방도관용 펌프(미도시)가 난방도관(85) 상에 설치되며, 상기 난방탱크(80) 상부 일측에는 보충수를 공급하기위하여 보충수탱크가 구비된 수위조절기(미도시)가 제공된다.
한편, 급탕 시에는, 상기 급탕탱크(90)에 저장된 급탕수가 급탕도관(95)을 경유하여 욕조 등에 공급되고, 이때 급탕수의 온도가 필요온도에 미달할 시, 보조열원(96)을 작동시켜 추가로 가열하여 급탕에 사용한다.
급탕도관(95)의 중간에 급탕수를 욕조 등에 배급하기위한 급탕도관용 펌프(미도시)가 설치되며, 상기 급탕탱크(90)의 일측에 외부로부터 유입수를 공급받기위한 상수도관(미도시)이 제공된다.
난방의 사용으로 난방탱크(80)에 저장된 물의 온도가 설정온도 이하로 하강하거나, 급탕수의 사용으로 급탕탱크(90)에 외부로부터 저온의 유입수가 공급되어 급탕탱크(90)에 저장된 물의 온도가 설정온도 이하로 하강하면, 상기 난방탱크용 서모스탯(84) 혹은 급탕탱크용 서모스탯(94)이 이를 감지하여 압축기(41)를 가동시키면 방열기 세트(40)를 순환하는 냉매는 상기 증발기(31)에서 열에너지를 흡수하여 난방용 열교환기(81) 및 급탕용 열교환기(91)와 접하여 설치되는 응축기(42)에서 방열하여 난방수와 급탕수를 가열하게 된다.
이때, 상기 난방탱크용 서모스탯(84)의 제어로 상기 압축기(41)가 가동하게 되면, 난방탱크 순환도관(82) 상에 설치된 난방탱크용 순환펌프(83)와 축열조(20)와 열교환부(30) 사이를 연결하는 제2순환도관(52) 상에 구비되는 제2순환펌프(62) 및 축열조(20)와 열원부(10) 사이를 연결하는 제1순환도관(51) 상에 구비된 제1순환펌프(61)가 모두 가동하도록 구성된다. 마찬가지로, 상기 급탕탱크용 써모스텟(94)의 제어로 상기 압축기(41)가 가동하게 되면, 급탕탱크 순환도관(92) 상에 설치된 급탕탱크용 순환펌프(93)와 제2순환도관(52) 상에 구비되는 제2순환펌프(62) 및 제1순환도관(51) 상에 구비된 제1순환펌프(61)가 모두 가동하도록 구성된다. 더욱이, 제1삼방밸브(55) 역시 작동되어 바이패스도관(57)이 차단되고 열교환부(30)와 제3순환도관(53) 및 열원배관(11)이 연통된다.
이와 같이 구성되는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템이 적용된 난방 및 급탕용 보일러는, 난방수와 급탕수가 일시에 대량사용이 요구될 때, 열원부(10)로부터의 공급열량이 다소 부족하더라도 상기 열에너지 저장탱크에 저장된 현열과 잠열에너지로 보충하여 공급할 수 있는 장점이 있다.
[제9실시예]
도10은 본 발명의 제9실시예를 보여주는 구성도로서, 본 발명에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템을 온풍기형 난방장치에 적용한 적용례를 보여주고 있다. 도10에서는 편의상 상기 제1실시예의 히트펌프 시스템이 적용된 일례를 보여주고 있으나, 이는 일례일 뿐 이에 한정되지 않고 앞서 언급된 모든 실시예가 적용될 수 있음은 물론이다.
도10에 도시된 바와 같이, 실내(100)에 구비되는 응축기(42)는 앞서 언급된 상기 제1실시예의 히트펌프 시스템의 응축기(42)이며, 상기 실내(100)로 온열을 공급해 주는 히터 역할을 수행한다. 상기 실내(100)에는 난방용 서모스탯(120)이 구비된다.
이와 같이 구성되는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템이 적용된 온풍기형 난방장치는 실내(100)의 온도가 설정치 이하로 하강할 때, 상기 난방용 서모스탯(120)의 제어로 압축기(10)가 가동되고, 방열기 세트(40)를 순환하는 냉매는 상기 증발기(31)에서 열에너지를 흡수하여, 실내(100)에 구비된 응축기(42)에서 방열하고, 상기 응축기(42)의 후면에 부착되는 송풍팬(110)의 작동에 의해 실내(100)로 온풍이 송풍되어 난방에 사용된다.
여기에서도 상기 난방용 서모스탯(120)의 제어를 받는 마그넷스위치가 온(ON) 상태가 되면, 2차냉매(23)가 열원부(10)로부터 축열조(20)로 순환 중이더라도 컨트롤러(70)의 제어에 의해 제1순환펌프(61)의 가동이 일시 중단되고, 상기 제1삼방밸브(55)가 작동하여 제1, 제2 및 제3순환도관(51, 52, 53)이 모두 연통된 후, 압축기(41)의 가동과 함께 제1순환펌프(61) 및 제2순환펌프(62)가 다시 동시에 가동하도록 전기배선되어 구성된다.
이렇게 실내(100)로 방출되는 열량이 열원부(10)에서 공급되는 열량을 초과하더라도, 부족분은 열에너지 저장탱크에 저장된 현열과 잠열에너지로 충당할 수 있게 하며, 평상시에, 상기 제1순환펌프(61)만의 가동으로 열원부(10)에서 생성되는 재생에너지를 열에너지 저장탱크에 현열과 잠열에너지로 저장하여 필요시에, 사용할 수 있게 하는 장점이 있다.
이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 도면은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예로서 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.
따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. 열원측에 형성되며 내부에 2차냉매가 주입된 열원배관이 구비되어, 상기 열원으로부터 열을 전달받아 상기 2차냉매로 전달하는 열원부와;
    내부에 잠열재가 구비되며, 상기 열원부에서 이송되는 2차냉매가 상기 잠열재를 통과하면서 상기 잠열재와 열교환이 이루어지는 축열조와;
    내부에 증발기가 안치되며, 상기 축열조에서 이송되는 2차냉매가 상기 증발기와 접하여 통과하면서 열교환이 이루어지는 열교환부와;
    상기 증발기와 하나의 폐회로로 연결된 배관 상에 압축기와 응축기가 구비되며, 상기 배관의 내부에는 냉매가 충전되어 순환하는 방열기 세트; 및
    상기 열원부와 상기 축열조 내부의 온도차를 감지하여, 열원부 배관과 축열조 간의 2차냉매의 순환을 제어하는 컨트롤러;를
    포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잠열재는,
    잠열재 캡슐에 충전 밀봉되며, 복수개의 상기 잠열재 캡슐이 상기 축열조 내부에 적층되고,
    상기 2차냉매는,
    상기 축열조 내부에 충전되며, 상기 잠열재 캡슐 사이를 이동하면서 상기 잠열재 캡슐과 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 히트펌프 시스템은,
    상기 열원배관의 일단에서 연장 형성되어 상기 축열조로 연결되며, 제1순환펌프가 구비되어, 상기 2차냉매를 상기 열원부로부터 상기 축열조로 이송하는 제1순환도관과;
    상기 축열조와 상기 열교환부를 연결하며, 제2순환펌프가 구비되어, 상기 2차냉매를 상기 축열조로부터 상기 열교환부로 이송하는 제2순환도관과;
    상기 열교환부와 상기 열원배관의 타단을 연결하여, 상기 2차냉매를 상기 열교환부로부터 상기 열원배관으로 이송하며, 제1삼방밸브가 구비되는 제3순환도관과;
    상기 제3순환도관 상에 구비된 제1삼방밸브와 상기 축열조를 연결하는 바이패스 도관;을
    더욱 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 히트펌프 시스템은,
    상기 열원배관의 일단과 상기 축열조를 연결하며, 제1순환펌프가 구비되어, 상기 열원배관 내의 2차냉매를 상기 열원부로부터 상기 축열조로 이송하는 제1순환도관과;
    상기 축열조와 상기 열원배관의 타단과 연결하며, 상기 축열조 내의 2차냉매를 상기 축열조로부터 상기 열원배관으로 이송하는 제5순환도관과;
    상기 축열조와 상기 열교환부를 연결하며, 제2순환펌프가 구비되어, 상기 축열조 내의 2차냉매를 상기 축열조로부터 상기 열교환부로 이송하는 제2순환도관과;
    상기 열교환부와 상기 축열조를 연결하며, 상기 열교환부 내의 2차냉매를 상기 열교환부로부터 상기 축열조로 이송하는 제4순환도관;을
    더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 열교환부는 상기 축열조 내에 구비되어, 상기 증발기가 상기 2차냉매에 잠기도록 구성되고,
    상기 열원배관의 일단과 상기 축열조를 연결하며, 제1순환펌프가 구비되어, 상기 열원배관 내의 2차냉매를 상기 열원부로부터 상기 축열조로 이송하는 제1순환도관과;
    상기 축열조와 상기 열원배관의 타단과 연결하며, 상기 축열조 내의 2차냉매를 상기 축열조로부터 상기 열원배관으로 이송하는 제5순환도관;을
    더욱 구비하여,
    상기 증발기가 상기 축열조 내부에서 상기 2차냉매와 열교환하는 것을 특징으로 하는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 축열조에는,
    내부에 상기 잠열재가 충전되며,
    상기 잠열재에 잠기도록 축열조배관이 구비되어,
    상기 열원부로부터 이송되어 오는 2차냉매가 상기 축열조배관을 따라 이동하면서 상기 잠열재와 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 히트펌프 시스템은,
    상기 열원배관의 일단에서 연장 형성되어 상기 축열조 내에 구비된 축열조배관의 일단과 연결되며, 제1순환펌프가 구비되어, 상기 2차냉매를 상기 열원부로부터 상기 축열조로 이송하는 제1순환도관과;
    상기 축열조배관의 타단에서 연장 형성되어 상기 열교환부와 연결되며, 제2순환펌프가 구비되어, 상기 2차냉매를 상기 축열조배관으로부터 상기 열교환부로 이송하는 제2순환도관과;
    상기 열교환부와 상기 열원배관의 타단을 연결하여, 상기 2차냉매를 상기 열교환부로부터 상기 열원배관으로 이송하며, 제1삼방밸브가 구비되는 제3순환도관과;
    상기 축열조배관과 상기 제2순환도관이 연결되는 부위에 구비되는 제2삼방밸브와;
    상기 제1삼방밸브와 상기 제2삼방밸브를 연결하는 바이패스 도관;을
    더욱 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 히트펌프 시스템은,
    상기 축열조에 직접 충전되는 잠열재와 어는점을 달리하는 잠열재가 충전된 잠열재 캡슐을 복수개 준비하여, 복수개의 상기 잠열재 캡슐이 상기 축열조에 직접 충전된 잠열재에 잠기도록 적층 배치되도록 하여, 어는점이 서로 다른 둘 이상의 잠열재를 함께 배치하는 것을 특징으로 하는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 축열조에는,
    제2축열조배관이 더욱 구비되고,
    상기 히트펌프 시스템은,
    상기 열원배관의 일단에서 연장 형성되어 상기 축열조 내의 축열조배관의 일단으로 연결되며, 제1순환펌프가 구비되어, 상기 열원배관 내의 2차냉매를 상기 열원부로부터 상기 축열조 내의 축열조배관으로 이송하는 제1순환도관과;
    상기 축열조 내의 축열조배관의 타단에서 연장 형성되어 상기 열원배관의 타단으로 연결되어, 상기 축열조 내의 2차냉매를 상기 축열조 내의 축열조배관으로부터 상기 열원배관으로 이송하는 제5순환도관과;
    상기 축열조 내의 제2축열조배관의 일단과 상기 열교환부를 연결하며, 제2순환펌프가 구비되어, 상기 축열조 내의 2차냉매를 상기 축열조 내의 제2축열조배관으로부터 상기 열교환부로 이송하는 제2순환도관과;
    상기 열교환부와 상기 축열조 내의 제2축열조배관의 타단을 연결하며, 상기 열교환부 내의 2차냉매를 상기 열교환부로부터 상기 축열조 내의 제2축열조배관으로 이송하는 제4순환도관;을
    더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 열교환부는,
    상기 축열조 내에 구비되어, 상기 증발기가 상기 잠열재에 잠기도록 구성되고,
    상기 히트펌프 시스템은,
    상기 열원배관의 일단에서 연장 형성되어 상기 축열조 내에 구비된 축열조배관의 일단과 연결되며, 제1순환펌프가 구비되어, 상기 2차냉매를 상기 열원부로부터 상기 축열조배관으로 이송하는 제1순환도관과;
    상기 축열조 내의 축열조배관의 타단에서 연장 형성되어 상기 열원배관의 타단으로 연결되어, 상기 축열조 내의 2차냉매를 상기 축열조배관으로부터 상기 열원배관으로 이송하는 제5순환도관;을
    더욱 구비하여,
    상기 증발기가 상기 축열조 내부에서 상기 잠열재와 직접 열교환하는 것을 특징으로 하는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템.
  11. 제3항 또는 제7항에 있어서,
    상기 히트펌프 시스템은,
    상기 열원부가 둘 이상 구비되고,
    상기 제1순환도관은 열원배관쪽이 복수개의 갈래로 갈라져서 형성되어 상기 각 열원배관의 일단과 연결되도록 구성하되, 복수개로 갈라져 형성된 상기 제1순환도관 각각에는 제1순환펌프가 각각 구비되며,
    상기 제3순환도관은 상기 제1삼방밸브와 상기 열원배관 사이 부분에서 복수개의 갈래로 갈라지도록 형성되되, 열원배관쪽이 복수개로 갈라지도록 구성하여, 복수개로 갈라져 형성된 상기 제3순환도관이 상기 각 열원배관의 타단과 연결되도록 구성하여,
    둘 이상의 열원의 열을 이용하는 것을 특징으로 하는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템.
  12. 제4항, 제5항, 제9항 및 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 히트펌프 시스템은,
    상기 열원부가 둘 이상 구비되고,
    상기 제1순환도관은 열원배관쪽이 복수개의 갈래로 갈라져서 형성되어 상기 각 열원배관의 일단과 연결되도록 구성하되, 복수개로 갈라져 형성된 상기 제1순환도관 각각에는 제1순환펌프가 각각 구비되며,
    상기 제5순환도관은 열원배관쪽이 복수개의 갈래로 갈라져서 형성되어 상기 각 열원배관의 타단과 연결되도록 구성하여,
    둘 이상의 열원의 열을 이용하는 것을 특징으로 하는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템과;
    상기 히트펌프 시스템의 방열기 세트의 응축기와 접하여 상기 응축기로부터 열을 전달받아 난방수를 가열하는 난방용 열교환기가 연결되어 구비되는 난방탱크와;
    상기 히트펌프 시스템의 방열기 세트의 응축기와 접하여 상기 응축기로부터 열을 전달받아 급탕수를 가열하는 급탕용 열교환기가 연결되어 구비되는 급탕탱크;를
    포함하여 구성되며, 상기 난방용 열교환기와 급탕용 열교환기가 상기 응축기와 접합하여 설치되는 것을 특징으로 하는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템을 이용한 난방장치.
  14. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템과;
    상기 히트펌프 시스템의 방열기 세트의 응축기의 후방에 설치되며, 상기 응축기의 전방으로 공기를 불어주는 송풍팬;을
    포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템을 이용한 난방장치.
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