KR101301981B1

KR101301981B1 - Cooling and heating system for building

Info

Publication number: KR101301981B1
Application number: KR1020110014170A
Authority: KR
Inventors: 이동건; 이상복; 황오성
Original assignee: 주식회사 티알엑서지; 이동건; 주식회사 수성엔지니어링
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2031-02-17
Also published as: KR20120094726A

Abstract

본 발명은 건축시설물의 지열에너지 냉난방 시스템에 있어서, 지하의 건축물 내측에 건축물 내측 수조를 구축하고, 터파기되어진 건축물 외측 빈 공간에 다수의 건축물 외측 수조를 구축하고, 이들을 배관에 의하여 연결함으로써 건축물 내측 수조의 물이 건축물 외측 수조를 따라 건축물 외측으로 순환하면서 지열과 열교환하여 건축물 내측 수조의 항온성을 유지토록 하는 건축 시설물의 지열에너지 냉난방 시스템에 관한 것으로, 특히 히트펌프 시스템과 자연유하용 배관 및 강제공급용 배관 등으로부터 흡수되는 지열을 이용하여 냉난방을 수행하는 건축 시설물의 지열에너지 냉난방 시스템에 관한 것이다.In the geothermal energy cooling and heating system of a building facility, the present invention provides a building inner water tank inside an underground building, a plurality of building outer water tanks in a vacant building outer empty space, and connects them by piping. It relates to the geothermal energy cooling and heating system of a building facility where water in the tank circulates along the outer tank to the outside of the building to exchange heat with geothermal heat to maintain the constant temperature of the inner tank of the building. The present invention relates to a geothermal energy cooling and heating system of a building facility that performs air conditioning by using geothermal heat absorbed from a supply pipe.

Description

Geothermal energy heating and cooling system for building facilities {COOLING AND HEATING SYSTEM FOR BUILDING}

본 발명은 지하 약 150~200m를 천공하여 지열에너지를 이용하는 기존과는 다른 방식으로, 지하부분을 건축하기 위하여 터파기 되어진 공간을 통하여 지열에너지를 이용하는 건축 시설물의 지열에너지 냉난방 시스템에 관한 것으로, 특히 히트펌프 시스템과 자연유하용 배관 및 강제공급용 배관 등으로부터 흡수되는 지열을 이용하여 냉난방을 수행하는 건축 시설물의 지열에너지 냉난방 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a geothermal energy heating and cooling system of a building facility using geothermal energy through a space that is exploded in order to build an underground part, in a different manner from the existing method using perforation about 150-200m underground. The present invention relates to a geothermal energy cooling and heating system of a building facility that performs air conditioning by using geothermal heat absorbed from a heat pump system, a natural oil discharge pipe, and a forced supply pipe.

일반적으로 사용되는 에너지원으로서 석탄, 석유, 천연가스 등과 같은 화석 연료를 이용하거나, 또는 핵연료를 이용하는 경우가 대부분이다. 그러나, 화석 연료는 연소과정에서 발생하는 각종 공해물질로 인하여 환경을 오염시키고, 핵연료는 수질오염 및 방사능과 같은 유해물질을 발생시키는 단점과 함께 이들 에너지원은 매장량의 한계가 있다.Generally, fossil fuels such as coal, petroleum, natural gas and the like are used as energy sources, or nuclear fuel is used in most cases. However, fossil fuels pollute the environment due to various pollutants generated in the combustion process, and nuclear fuel has a disadvantage that harmful substances such as water pollution and radioactivity are generated, and these energy sources have a limited amount of reserves.

따라서, 근래에는 이를 대신할 수 있는 대체 에너지 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이러한 대체에너지 중에서도 풍력, 태양열, 지열 등과 같은 자연에너지에 관한 연구가 오래 전부터 진행되어 실질적으로 이를 이용한 냉난방장치가 설치되어 사용되고 있는데, 이들 자연에너지는 환경오염과 기후변화에 거의 영향을 미치지 않으면서 무한한 에너지를 얻을 수 있는 장점이 있는 반면, 에너지 밀도가 대단히 낮은 결점으로 인하여 그 밀도를 높여 이용가능한 형태로 변환하는 것이 자연에너지 기술개발의 핵심관건이라 할 수 있다.Therefore, in recent years, development of alternative energy that can substitute this has been actively carried out. Among these alternative energy, researches on natural energy such as wind, solar, geothermal, etc. have been conducted for a long time and practically installed and used air-conditioning and heating system. These natural energies have almost no influence on environmental pollution and climate change. While there is an advantage in obtaining energy, the fact that the energy density is so low that it is a key to the development of natural energy technology to increase the density and convert it into a usable form.

이러한 자연에너지 기술 중의 하나로 각광받고 있는 것이 지열을 열원으로 이용하여 냉난방을 행하는 히트펌프 시스템이 알려져 있다. 지열을 이용한 히트펌프 시스템은 온도가 10~20℃의 지중의 열을 회수하거나 지중으로 열을 배출할 수 있도록 열교환기를 설치하여 히트펌프의 열원으로 사용하는 기술이다.One of the natural energy technologies is known as a heat pump system for cooling and heating by using geothermal heat as a heat source. A heat pump system using geothermal heat is a technology that uses a heat pump as a heat source for a heat pump by recovering heat in the ground at a temperature of 10 to 20 ° C or installing a heat exchanger to discharge heat to the ground.

일반적으로 히트펌프의 열원으로는 에어컨과 같이 대기중에서 열을 얻거나 배출하는 공기열원방식, 냉각탑을 통해 열을 배출하는 수열원방식 등이 사용된다. 지열원을 이용하면 공기열원과 비교할 때 에너지 효율이 매우 높아지는 장점이 있다.Generally, the heat source of a heat pump is an air source such as an air conditioner, an air heat source method for obtaining or discharging heat in the air, and a hydrothermal source method for discharging heat through a cooling tower. The use of a geothermal source has the advantage that the energy efficiency is much higher than the air heat source.

특히 사계절의 변화가 뚜렷한 지역의 연중 대기온도는 -20~40℃까지 큰 폭으로 변화하는데 반해, 지중온도는 지하 5m 이하의 경우 연중 10~20℃로 거의 일정하게 유지된다.Especially, the annual atmospheric temperature of the four seasons varies greatly from -20 ℃ to 40 ℃, while the ground temperature is almost constant at 10 ~ 20 ℃ during the year when the underground temperature is below 5m.

따라서, 여름철에 냉방을 하는 경우 공기열원의 온도는 30℃이상으로 냉방열을 배출하기 위해 많은 전력이 소모되는 반면, 지열원은 10~20℃로 원활하게 열을 배출하므로 높은 효율을 나타낸다. 반대로 겨울철에 난방을 하는 경우 공기열원은 최하 -20℃의 온도로 난방에 필요한 열을 공급하기 어려운 반면 지중열원은 10~20℃로 높아 안정적으로 난방열을 히트펌프에 공급할 수 있다.Therefore, in the case of cooling in the summer, the air heat source consumes a large amount of power to discharge the cooling heat at a temperature of 30 ° C or higher, while the geothermal circulation produces high efficiency by discharging heat to 10 ~ 20 ° C smoothly. On the other hand, when heating in winter, the air heat source is difficult to supply the heat required for heating at the lowest temperature of -20 ° C, while the ground heat source is as high as 10 ~ 20 ° C, so that the heating heat can be supplied to the heat pump stably.

이와 같은 지열을 이용한 히트펌프 시스템은 모든 냉난방기술 중에서 에너지효율이 가장 높은 것으로 알려져 있다. 따라서 에너지 자원이 부족하고 에너지 비용이 높은 상황에서 반드시 필요한 기술이라 할 수 있다.
The geothermal heat pump system is known to have the highest energy efficiency among all air-conditioning technologies. Therefore, it is an essential technology in a situation where energy resources are scarce and energy costs are high.

종래의 지열원을 이용한 히트펌프 시스템은 실내를 냉방 또는 난방하기 위하여 실외측 열교환기를 대기열이 아닌 지열원과 냉매 사이에 열교환이 이루어지도록 구성된다.The conventional heat pump system using a geothermal source is configured to exchange heat between the geothermal source and the refrigerant, not the queue, in order to cool or heat the indoor side heat exchanger.

도 1은 종래기술에 의한 지열을 이용한 히트펌프 냉난방장치의 계통 구성도이다. 상기 도 1에 도시된 종래의 일반적인 지열원 히트펌프 냉난방장치는, 저온저압의 냉매가스를 압축하여 고온고압으로 변환하는 압축기(21)와, 실내측에 설치되고 냉매에 의해 실내를 냉방 또는 난방하도록 구성되는 실내 열교환기(23)와, 실외측에 설치되고 냉매의 열을 지중에서 얻은 열로 교환하도록 구성되는 실외 열교환기(25)와, 실내 열교환기(23)와 실외 열교환기(25) 사이에 설치되어 응축된 냉매를 저압으로 교축하는 팽창밸브(24)와, 냉매의 순환경로를 변경하는 4방밸브(22)와, 상기 각 구성들을 제어하여 냉방운전 또는 난방운전을 하도록 하는 제어부(10) 를 포함하여 구성된다.1 is a system configuration diagram of a heat pump air conditioner using geothermal heat according to the prior art. The conventional geothermal heat source heat pump air-conditioning apparatus shown in FIG. 1 includes a compressor 21 for compressing a refrigerant gas of low temperature and low pressure and converting the refrigerant gas into a high temperature and high pressure, and installed at an indoor side to cool or heat an interior by a refrigerant. Between the indoor heat exchanger 23 configured, the outdoor heat exchanger 25 installed on the outside and configured to exchange heat of the refrigerant with heat obtained in the ground, and between the indoor heat exchanger 23 and the outdoor heat exchanger 25. An expansion valve 24 for throttling the condensed refrigerant at low pressure, a four-way valve 22 for changing a circulation path of the refrigerant, and a control unit 10 for controlling cooling and heating operations by controlling the above components. It is configured to include).

이때, 상기 실외 열교환기(25)는 지중에 매설된 지중열교환관(40)과 배관연결되어 수냉매의 순환경로를 형성하며, 순환펌프(41)에 의해 순환되는 수냉매에 의해 냉매와 열교환시킬 수 있는 것이다. 즉, 상기 실외 열교환기(25)에 의해 냉매와 열교환된 수냉매는 상기 지중열교환관(40)으로 이송되어 지중의 열에 의해 열교환되어 다시 상기 실외 열교환기(25)로 이송되는 것이다. 최근에 상기 지중열교환관(40)은 해수 또는 호수로부터 열교환이 이루어지게 구성되기도 하며, 지하수를 직접 순환시키게 구성되기도 한다.At this time, the outdoor heat exchanger (25) is connected to the underground heat exchange tube (40) buried in the ground to form a circulation path of the water refrigerant, and the heat exchange with the refrigerant by the water refrigerant circulated by the circulation pump 41 It can be. That is, the water refrigerant heat-exchanged with the refrigerant by the outdoor heat exchanger 25 is transferred to the underground heat exchange tube 40, is heat-exchanged by the heat of the ground, and is then transferred to the outdoor heat exchanger 25. Recently, the underground heat exchange tube 40 may be configured to exchange heat from seawater or a lake, or may be configured to directly circulate groundwater.

먼저, 냉방운전시에 냉매의 순환경로를 살펴보면, 4방밸브(22)를 상기 도 1에 파선으로 도시된 경로로 제어하여 압축기(21)에 의해 압축된 냉매가스를 실외 열교환기(25)로 이송시킨다. 그리고, 압축된 냉매가스는 실외 열교환기(25)에서 지열로 열교환시켜 응축시키고, 응축된 냉매를 팽창밸브(24)로 팽창(교축)시켜 저온의 냉매로 변환한 후에 실내 열교환기(23)로 이송시킨다. 그러면, 실내 열교환기(23)는 저온의 냉매를 증발시켜 증발과정에서 실내를 냉방할 수 있는 것이며, 이때 냉방과정에서 얻게 되는 실내의 열에 의해 중온의 냉매가스로 변환되어 4방밸브를 경유하여 압축기(21)로 이송되는 것이다.First, referring to the circulation path of the refrigerant during the cooling operation, the four-way valve 22 is controlled by the path shown by the broken line in FIG. 1 to convert the refrigerant gas compressed by the compressor 21 into the outdoor heat exchanger 25. Transfer. The compressed refrigerant gas is condensed by heat exchange with geothermal heat in the outdoor heat exchanger (25), and expands (condenses) the condensed refrigerant into the expansion valve (24) and converts the refrigerant into a low temperature refrigerant. Transfer. Then, the indoor heat exchanger 23 is to cool the room in the evaporation process by evaporating the low-temperature refrigerant, in this case is converted into medium-temperature refrigerant gas by the heat of the room obtained in the cooling process through the four-way valve Is transferred to (21).

다음으로, 난방운전시에 냉매의 순환경로는, 4방밸브(22)가 상기 도 1에 실선으로 도시된 경로로 제어되어, 냉방운전시의 순환경로와 역순으로 이루어지므로, 냉매는 압축기(21), 실내 열교환기(23), 팽창밸브(24) 및 실외열교환기(25)의 순서로 순환된다. 이때에는, 실내 열교환기(23)가 응축기의 역할을 하여 응축과정에서의 열로 실내를 난방하고, 실외 열교환기(25)가 증발기의 역할을 하여 증발과정에서 지열로부터 열을 흡수할 수 있는 것이다.Next, since the four-way valve 22 is controlled by the path shown by the solid line in FIG. 1 above in the heating operation, the circulation path of the refrigerant is made in the reverse order to the circulation path during the cooling operation. ), The indoor heat exchanger 23, the expansion valve 24, and the outdoor heat exchanger 25 are circulated in this order. At this time, the indoor heat exchanger 23 serves as a condenser to heat the room with heat during the condensation process, and the outdoor heat exchanger 25 serves as an evaporator to absorb heat from geothermal heat during the evaporation process.

또한, 상기 도 1의 종래기술을 살펴보면, 압축기(21)에 의해 압축된 고온고압의 냉매가스가 난방 열교환기(30)를 거쳐 4방밸브(22)로 이송되게 구성됨을 알 수 있다. 즉, 상기 난방 열교환기(30)는 난방 또는 급수 용도로 사용되는 축열조에 연설되어 고온고압의 냉매가스로부터 얻는 열로써 축열조에 열을 축적시킨다.In addition, looking at the prior art of Figure 1, it can be seen that the high-temperature, high-pressure refrigerant gas compressed by the compressor 21 is configured to be transferred to the four-way valve 22 via the heating heat exchanger (30). That is, the heating heat exchanger 30 is stored in the heat storage tank used for heating or water supply and accumulates heat in the heat storage tank as heat obtained from the refrigerant gas of high temperature and high pressure.

이와 같이 구성되는 종래기술에 의한 지열을 이용한 히트펌프 냉난방장치는 대기열이 아닌 지중열로써 실외 열교환기(25)에서 냉매를 열교환시키므로, 히트펌프 시스템을 가동하는 데에 필요한 전력을 대기열을 사용할 때보다는 절약할 수 있으며, 난방은 물론이고 냉방도 하나의 히트펌프 시스템으로 할 수 있다는 장점을 갖는다.The heat pump air-conditioning apparatus using geothermal heat according to the prior art configured as described above heats the refrigerant in the outdoor heat exchanger 25 as geothermal heat instead of the queue, so that the power required to operate the heat pump system is used rather than using the queue. Savings can be achieved, as well as heating and cooling can be achieved in one heat pump system.

상기에서 실외 열교환기(25)와 지중열교환관(40)은 통합하여 지중 열교환부라 칭할 수 있을 것이며, 실내 열교환기(23)는 부하측 열교환부라 칭할 수 있다.In the above, the outdoor heat exchanger 25 and the underground heat exchanger tube 40 may be collectively referred to as an underground heat exchanger, and the indoor heat exchanger 23 may be referred to as a load side heat exchanger.

이와 같이 히트펌프 장치는 지중 열교환부와 부하측 열교환부를 포함하여 이루어지는 것이 일반적이다.
Thus, the heat pump apparatus generally includes an underground heat exchanger and a load side heat exchanger.

상기와 같은 종래의 기술은 지중열교환관(40)을 지중에 매설하는 것이 일반적이며, 매설 방식의 지중열교환관은 지중과의 열교환 접촉면적이 작아 효율적으로 지열을 이용할 수 없다.
In the conventional technique as described above, the underground heat exchanger tube 40 is generally buried in the ground, and the underground heat exchanger tube of the buried type has a small heat exchange contact area with the ground, and thus cannot use the ground heat efficiently.

한편 본 발명자에 의하여 국내 특허등록 제10-0999400호 "지열을 이용한 히트펌프 시스템"이 제안된 바 있다.Meanwhile, the present inventors have proposed a domestic patent registration No. 10-0999400, "Heat Pump System Using Geothermal Heat."

이 시스템의 경우 제1수조 내지 제2수조의 물이 항온을 유지하는 것이 바람직하다.
In this system, it is preferable that the water of the first to second tanks maintain a constant temperature.

한편, 건축물의 지하층을 건설하는 경우 일반적으로 H-PILE과 같은 토류시설을 하고 터파기를 한 후에 건축구조물을 시공하는데, 건축물 외벽과 토류시설간의 거리가 거푸집, 외벽 방수 등 작업공간을 확보하기 위하여 약 1M 정도 이격시키는 것이 보통이다.On the other hand, in the case of constructing the basement floor of a building, the building structure is generally constructed after the earthwork such as H-PILE and the excavation. It is usually spaced about 1M apart.

이 경우 지하 외벽 방수 작업 후 빈 공간을 다른 용도로 활용하지 않고 되메우기하는 것이 일반적이다.
In this case, it is common to fill the empty space without using it for other purposes after waterproofing the outer wall of the basement.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고 건축물 지하의 외벽 외측 공간을 지열에너지를 뽑아 쓸 수 있는 공간으로 이용하기 위하여, 건축물 지하의 외측에 배관과 수조를 마련하고, 건축물 외측의 배관이 건축물 내측 수조와 연결되도록 함으로써, 건축물 내측 수조의 물이 건축물 외측을 따라 순환하면서 지열과 열교환한 후 다시 건축물 내측 수조로 들어오는 순환구조를 구축하기 위하여, 건축물 지하의 외벽 외측에 건축물 외측 수조를 마련하고 건축물 내측 수조와 건축물 외측 수조를 연결하는 자연유하용 배관과 강제공급용 배관이 지열을 흡수하도록 함으로써 히트펌프 시스템의 운전 효율을 향상시키기 위한 건축 시설물의 지열에너지 냉난방 시스템을 제안하고자 한다.
The present invention is to solve the problems of the prior art as described above and to use the space outside the outer wall of the building as a space for extracting geothermal energy, to provide a pipe and a water tank on the outside of the building underground, By connecting to the inner tank of the building, in order to build a circulation structure in which the water in the inner tank of the building circulates along the outer side of the building and heat exchanges with geothermal heat, and then enters the inner tank of the building, an outer tank of the building is provided outside the outer wall of the building. Geothermal energy air-conditioning and heating system of building facilities is proposed to improve the operating efficiency of heat pump system by absorbing geothermal heat and forced supply pipe connecting inner and outer tanks.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 건축물의 외벽을 기준으로 건축물의 내측 지하에 마련되는 건축물 내측 수조 ; 상기 건축물의 외벽을 기준으로 상기 건축물의 외측 지하에 마련되는 건축물 외측 수조 ; 상기 건축물 내측 수조에 저장된 물이 상기 건축물 외측 수조로 자연유하하도록 마련되며, 지하에 매립되어 지열을 흡수하는 자연유하용 배관 ; 상기 건축물 외측 수조에 저장된 물을 상기 건축물 내측 수조로 강제공급하도록 마련되며, 지하에 매립되어 지열을 흡수하는 강제공급용 배관 ; 상기 강제공급용 배관에 마련되는 강제공급용 펌프 ; 냉매를 압축하는 압축기(130) ; 상기 건축물 내측 수조에 마련되는 제1지중열교환부(140) ; 상기 건축물 내측 수조에 마련되는 제2지중열교환부(150) ; 부하측에 마련되는 부하측열교환부(160) ; 액화된 냉매가 저장되는 수액기(170) ; 상기 제1지중열교환부(140)의 제1단부와 상기 수액기(170)를 서로 연결시키는 제1냉매배관(210) ; 상기 제1냉매배관(210)에 마련되어 상기 제1지중열교환부(140)로부터 상기 수액기(170)로의 유동만을 허용하는 제1체크밸브(211) ; 상기 제1체크밸브(211)의 양단부에 마련된 배관을 서로 연결시키는 제2냉매배관(220) ; 상기 제2냉매배관(220)에 마련되는 제2개폐밸브(221) ; 상기 제2냉매배관(220)에 마련되는 제2팽창밸브(222) ; 상기 부하측열교환부(160)의 제1단부와 상기 수액기(170)를 서로 연결시키는 제3냉매배관(230) ; 상기 제3냉매배관(230)에 마련되어 상기 부하측열교환부(160)로부터 상기 수액기(170)로의 유동만을 허용하는 제3체크밸브(231) ; 상기 제3냉매배관(230)에 마련되되 상기 부하측열교환부(160)와 상기 제3체크밸브(231) 사이에 마련되는 제3개폐밸브(232) ; 상기 제3체크밸브(231)의 양단부에 마련된 배관을 서로 연결시키는 제4냉매배관(240) ; 상기 제4냉매배관(240)에 마련되는 제4개폐밸브(241) ; 상기 제4냉매배관(240)에 마련되는 제4팽창밸브(242) ; 상기 제2지중열교환부(150)의 제1단부와 상기 제3냉매배관(230)을 서로 연결시키되, 상기 제3냉매배관(230)에 연결되는 부위는 상기 제3체크밸브(231)와 상기 제3개폐밸브(232) 사이인 제5냉매배관(250) ; 상기 제5냉매배관(250)에 마련되는 제5개폐밸브(251) ; 상기 제2지중열교환부(150)의 제2단부와 상기 제3냉매배관(230)을 서로 연결시키되, 상기 제3냉매배관(230)에 연결되는 부위는 상기 제3개폐밸브(232)와 상기 제2지중열교환부(150) 사이인 제6냉매배관(260) ; 상기 제6냉매배관(260)에 마련되는 제6개폐밸브(261) ; 상기 압축기(130)의 입구와 상기 제5냉매배관(250)을 서로 연결시키되, 상기 제5냉매배관(250)에 연결되는 부위는 상기 제5개폐밸브(251)와 상기 제2지중열교환부(150) 사이인 제7냉매배관(270) ; 상기 제7냉매배관(270)에 마련되는 제7개폐밸브(271) ; 상기 제7냉매배관(270)과 상기 제6냉매배관(260)을 서로 연결시키되, 상기 제7냉매배관(270)에 연결되는 부위는 상기 제7개폐밸브(271)와 상기 압축기(130) 사이이며, 상기 제6냉매배관(260)에 연결되는 부위는 상기 제6개폐밸브(261)와 상기 제2지중열교환부(150) 사이인 제8냉매배관(280) ; 상기 제8냉매배관(280)에 마련되는 제8-1개폐밸브(281) ; 상기 제8냉매배관(280)에 마련되는 제8-2개폐밸브(282) ; 냉방 모드에서 상기 압축기(130)의 출구와 상기 제1지중열교환부(140)의 제2단부를 서로 연결시키며, 아울러 상기 부하측열교환부(160)의 제2단부와 상기 제8-1개폐밸브(281)와 제8-2개폐밸브(282) 사이의 제8냉매배관(280)을 서로 연결시키며, 난방 모드에서 상기 압축기(130)의 출구와 상기 부하측열교환부(160)의 제2단부를 서로 연결시키며, 아울러 상기 제1지중열교환부(140)의 제2단부와 상기 제8-1개폐밸브(281)와 제8-2개폐밸브(282) 사이의 제8냉매배관(280)을 서로 연결시키는 4방밸브(180) ; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention, the building inner tank provided in the inner basement of the building on the basis of the outer wall of the building; Building outer tank provided in the outer basement of the building on the basis of the outer wall of the building; A natural flow pipe provided with water stored in the inner tank of the building to flow down into the outer tank of the building and buried underground to absorb geothermal heat; A forced supply pipe provided to forcibly supply water stored in the outer tank of the building to the inner tank of the building, and buried underground to absorb geothermal heat; A forced supply pump provided in the forced supply pipe; A compressor 130 for compressing the refrigerant; A first underground heat exchanger 140 provided in the inner tank of the building; A second underground heat exchanger (150) provided in the inner tank of the building; A load side heat exchanger 160 provided on the load side; A receiver 170 in which the liquefied refrigerant is stored; A first refrigerant pipe 210 connecting the first end of the first underground heat exchanger 140 and the receiver 170 to each other; A first check valve 211 provided in the first refrigerant pipe 210 to allow only flow from the first underground heat exchanger 140 to the receiver 170; A second refrigerant pipe 220 connecting the pipes provided at both ends of the first check valve 211 to each other; A second open / close valve 221 provided on the second refrigerant pipe 220; A second expansion valve 222 provided on the second refrigerant pipe 220; A third refrigerant pipe 230 connecting the first end of the load side heat exchanger 160 and the receiver 170 to each other; A third check valve 231 provided in the third refrigerant pipe 230 to allow only flow from the load side heat exchanger 160 to the receiver 170; A third open / close valve 232 provided in the third refrigerant pipe 230 and provided between the load side heat exchanger 160 and the third check valve 231; A fourth refrigerant pipe 240 connecting the pipes provided at both ends of the third check valve 231 to each other; A fourth open / close valve 241 provided in the fourth refrigerant pipe 240; A fourth expansion valve 242 provided on the fourth refrigerant pipe 240; The first end of the second ground heat exchange unit 150 and the third refrigerant pipe 230 are connected to each other, the portion connected to the third refrigerant pipe 230 is the third check valve 231 and the A fifth refrigerant pipe 250 between the third open / close valves 232; A fifth open / close valve 251 provided in the fifth refrigerant pipe 250; The second end of the second ground heat exchange unit 150 and the third refrigerant pipe 230 are connected to each other, the portion connected to the third refrigerant pipe 230 is the third opening and closing valve 232 and the A sixth refrigerant pipe 260 between the second underground heat exchange unit 150; A sixth open / close valve 261 provided in the sixth refrigerant pipe 260; The inlet of the compressor 130 and the fifth refrigerant pipe 250 are connected to each other, and the portion connected to the fifth refrigerant pipe 250 is the fifth open / close valve 251 and the second underground heat exchanger ( 150 seventh refrigerant pipe 270 between; A seventh open / close valve 271 provided on the seventh refrigerant pipe 270; The seventh refrigerant pipe 270 and the sixth refrigerant pipe 260 are connected to each other, and a portion connected to the seventh refrigerant pipe 270 is between the seventh open / close valve 271 and the compressor 130. The sixth refrigerant pipe 280 is connected to the sixth refrigerant pipe 260 between the sixth open / close valve 261 and the second underground heat exchange unit 150; An 8-1 open / close valve 281 provided in the eighth refrigerant pipe 280; An eighth-opening valve 282 provided in the eighth refrigerant pipe 280; In the cooling mode, the outlet of the compressor 130 and the second end of the first underground heat exchanger 140 are connected to each other, and the second end of the load side heat exchanger 160 and the 8-1 open / close valve ( 281) and the eighth refrigerant pipe 280 between the eighth-opening valve 282, and the outlet of the compressor 130 and the second end of the load side heat exchanger 160 in the heating mode In addition, the second end of the first ground heat exchanger 140 and the eighth refrigerant pipe 280 between the 8-1 open / close valve 281 and 8-2 open / close valve 282 are connected to each other. Four-way valve 180 to make; And a control unit.

상기에 있어서, 상기 건축물 내측 수조는 다수의 구멍이 형성된 구획벽(115)에 의하여 제1수조(110)와 제2수조(120)로 구획되며, 상기 제1지중열교환부(140)는 상기 제1수조(110)에 마련되며, 상기 제2지중열교환부(150)는 상기 제2수조(120)에 마련되는 것일 수 있다.In the above, the inner tank of the building is partitioned into the first tank 110 and the second tank 120 by the partition wall 115 having a plurality of holes, the first ground heat exchanger 140 is the first It is provided in the first tank 110, the second underground heat exchange unit 150 may be provided in the second tank (120).

상기에 있어서, 상기 건축물 외측 수조는 지하수가 유입되는 다수의 지하수 유입공이 그 측벽에 형성되는 것일 수 있다.In the above, the outer tank of the building may be a plurality of groundwater inflow hole through which the groundwater flows is formed on the side wall.

상기에 있어서 : 상기 건축물 외측 수조는 상기 건축물을 포위하는 형태로 서로 이격되어 다수개 마련되며 ; 상기 건축물 외측 수조간에는 어느 하나의 건축물 외측 수조에 저장된 물이 다른 하나의 건축물 외측 수조로 자연유하되도록 마련되며, 지하에 매립되어 지열을 흡수하는 자연유하용 외측수조배관이 마련되는 것 ; 이 바람직하다.
In the above: the building outer tank is provided with a plurality of spaced apart from each other to surround the building; Between the outer tank of the building is provided so that the water stored in any one of the outer tank of the building is naturally discharged to the other building of the outer tank, buried in the basement is provided with an outer tank pipe for natural flow to absorb geothermal heat; .

상기와 같은 본 발명은 건축물 내측 수조와 건축물 외측 수조를 연결하는 자연유하용 배관과 강제공급용 배관 등이 지열을 흡수하도록 함으로써 보다 효율적인 히트펌프 시스템을 구비한 건축 시설물의 지열에너지 냉난방 시스템을 제공하게 된다.
The present invention as described above to provide a geothermal energy cooling and heating system of a building facility having a more efficient heat pump system by allowing the natural flow pipe and the forced supply pipe connecting the inner tank and the outer tank of the building to absorb geothermal heat. do.

도 1은 종래 기술에 의한 지열을 이용한 히트펌프 시스템의 계통 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 건축물 지하의 평면도,
도 3은 도 2의 건축물 내측 수조와 다수의 건축물 외측 수조간의 높이 관계를 표현한 도면,
도 4는 본 발명에 의한 일실시예가 적용된 히트펌프 시스템의 계통도,
도 5는 본 발명에 의한 일실시예의 여름철 작동도,
도 6은 본 발명에 의한 일실시예의 겨울철 작동도.1 is a system configuration diagram of a heat pump system using geothermal heat according to the prior art,
2 is a plan view of the basement building, according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing the height relationship between the building inner tank and a plurality of building outer tank of FIG.
4 is a schematic diagram of a heat pump system to which an embodiment of the present invention is applied;
5 is a summer operation of one embodiment according to the present invention,
6 is a winter operation of one embodiment according to the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention in the drawings, portions not related to the description are omitted, and like reference numerals are given to similar portions throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 건축물 지하의 평면도이며, 도 3은 도 2의 건축물 내측 수조와 다수의 건축물 외측 수조간의 높이 관계를 표현한 도면이다.FIG. 2 is a plan view of the basement of a building according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view illustrating a height relationship between an inner tank of the building and a plurality of outer tanks of the building of FIG. 2.

즉 도 3은 건축물 내측 수조와 다수의 건축물 외측 수조를 일렬로 배치하였다는 전제하에서 그 높이 관계를 표현한 도면이다. 즉 도 3의 좌측의 건축물 내측 수조(420)와 우측의 건축물 내측 수조(420)는 동일한 건축물 내측 수조(420)를 표현한 것이다.That is, FIG. 3 is a diagram expressing the height relationship under the premise that the inner tank of the building and the outer tank of a plurality of buildings are arranged in a line. That is, the building inner tank 420 on the left side and the building inner tank 420 on the right side represent the same building inner tank 420.

건축물의 지하가 그 주위의 경계면(401)에 대하여 일정 거리 내측으로 이격되어 건축물의 외벽(410)이 시공된다. The basement of the building is spaced in a predetermined distance to the boundary surface 401 around it, the outer wall 410 of the building is constructed.

아울러 건축물의 외벽(410)을 기준으로 그 내측에 건축물 내측 수조(420)가 마련된다.In addition, the inner tank 420 of the building is provided on the inner side of the outer wall 410 of the building.

건축물 내측 수조(420)에는 생활폐수 등의 중수 등이 집수되어 저장되기 위하여 건축물 지하에 마련되며, 중수 등을 배출하기 위한 배출배관(미도시) 및 배출펌프(미도시)가 마련된다. 물론 건축물 내측 수조(420)는 다른 용도의 물이 저장될 수도 있으며, 경우에 따라 순수하게 유출된 지하수를 저장하기 위한 공간으로 이용될 수도 있다.The inner tank 420 of the building is provided in the basement of the building to collect and store heavy water such as domestic wastewater, and is provided with a discharge pipe (not shown) and a discharge pump (not shown) for discharging heavy water. Of course, the inner tank 420 of the building may store water for other uses, and in some cases, may be used as a space for storing purely groundwater.

한편 건축물의 외벽(410)을 기준으로 그 외측에 다수의 건축물 외측 수조(430, 440, 450)가 마련되어 있다. 물론 건축물 외측 수조(430, 440, 450)는 지하에 마련되어 있으며, 건축물 외측 수조들(430, 440, 450)은 모두 그 경계면의 내부에 위치한다. 건축물 외측 수조들(430, 440, 450)은 외벽(410)과 별도로 시공되는 것이 바람직하나, 실시예에 따라서는 건축물 외측 수조들(430, 440, 450)이 외벽(410)과 일체화될 수도 있을 것이다.On the other hand, a plurality of building outer tank (430, 440, 450) is provided on the outside based on the outer wall 410 of the building. Of course, the outer tanks 430, 440 and 450 are provided underground, and the outer tanks 430, 440 and 450 are all located inside the boundary surface. Building outer tanks (430, 440, 450) is preferably constructed separately from the outer wall 410, in some embodiments building outer tanks (430, 440, 450) may be integrated with the outer wall (410). will be.

다수의 건축물 외측 수조(430, 440, 450)는 결과적으로 건축물을 포위하는 형태로 서로 이격되어 마련된다.The plurality of building outer tanks (430, 440, 450) is provided spaced apart from each other in the form surrounding the building as a result.

건축물 내측 수조(420)에 저장된 물이 건축물 외측 수조(430)로 자연유하되도록 자연유하용 배관(421)이 마련된다. 여기서 자연유하라 함은 수두 차이에 의하여 자연스럽게 발생하는 하부 방향으로의 유로 흐름을 말한다.A natural flow pipe 421 is provided such that water stored in the building inner tank 420 naturally flows into the building outer tank 430. Here, natural oil refers to a flow path in the downward direction naturally generated by the head difference.

자연유하용 배관(421)은 지하에 매립되어 지열을 흡수하게 된다.Natural flow pipe 421 is buried underground to absorb geothermal.

건축물 외측 수조(430, 440, 450)간에는 자연유하용 외측수조배관(431, 441)이 마련된다.Between the outer tank (430, 440, 450) of the building is provided an outer tank pipe (431, 441) for natural flow.

자연유하용 외측수조배관(431, 441) 또한 지하에 매립되어 지열을 흡수하게 된다.The natural water-flowing outer tank pipes 431 and 441 are also buried underground to absorb geothermal heat.

자연유하용 외측수조배관(431)은 건축물 외측 수조(430)의 물이 건축물 외측 수조(440)로 자연유하하도록 마련되는 것이며, 아울러 자연유하용 외측수조배관(441)은 건축물 외측 수조(440)의 물이 건축물 외측 수조(450)로 자연유하하도록 마련되는 것이다.The natural water outer tank 431 is provided so that the water from the building outer tank 430 to flow down to the building outer tank 440, and the outer tank for natural flow 441 is the building outer tank 440. The water is to be provided so as to naturally fall into the outer tank 450 of the building.

결과적으로 건축물 내측 수조(420)에 저장된 물은 그 수두차이에 의하여 건축물 외측 수조(430), 건축물 외측 수조(440)를 거쳐 건축물 외측 수조(450)로 자연유하된다.As a result, the water stored in the building inner tank 420 is naturally discharged to the building outer tank 450 through the building outer tank 430, the building outer tank 440 by the head difference.

건축물 외측 수조(450)에 저장되는 물은 강제공급용 배관(422)과 강제공급용 펌프(423)에 의하여 건축물 내측 수조(420)로 강제공급된다.The water stored in the building outer tank 450 is forcibly supplied to the building inner tank 420 by the forced supply pipe 422 and the forced supply pump 423.

이때 강제공급용 배관(422)은 지하에 매립되어 지열을 흡수하게 된다.At this time, the forced supply pipe 422 is buried underground to absorb geothermal.

이와 같이 건축물 내측 수조(420)에 저장되는 물은 자연유하용 배관(421), 자연유하용 외측수조배관(431, 441), 강제공급용 배관(422)을 통하여 지열을 흡수함으로써, 지열에 의한 항온성을 가지게 된다.As such, the water stored in the inner tank 420 of the building absorbs geothermal heat through the natural drainage pipe 421, the natural drainage outer tank pipes 431 and 441, and the forced supply pipe 422. It has constant temperature.

이와 같이 건축물 내측 수조(420)의 항온성을 유지하는 것은 후술하는 히트펌프 시스템의 성능, 특히 제1지중열교환부(140) 및 제2지중열교환부(150)의 성능에 영향을 미치기 때문이다.
This is because maintaining the constant temperature of the inner tank 420 of the building affects the performance of the heat pump system described later, in particular the performance of the first underground heat exchanger 140 and the second underground heat exchanger 150.

아울러 건축물 외측 수조(430, 440, 450)의 수위를 지하수의 수위보다 낮게 하고, 그 측벽에 지하수가 유입되기 위한 지하수 유입공(430a, 440a, 450a)를 형성하면, 항온성이 유지되는 지하수가 직접 건축물 외측 수조(430, 440, 450)로 유입 및 혼합될 수 있어 물의 항온성이 더욱 증대될 수 있다.In addition, if the water level of the outer tank (430, 440, 450) of the building lower than the ground water level, and the ground water inlet hole (430a, 440a, 450a) for the groundwater flows into the side wall, the groundwater is maintained constant temperature Can be directly introduced into the building outer tank (430, 440, 450) and can be mixed to further increase the constant temperature of the water.

물론 지하수 유입공(430a, 440a, 450a)에는 이물질이 흘러들어오지 않도록 여과망(미도시) 등이 마련되는 것이 바람직하다.
Of course, the ground water inlet hole (430a, 440a, 450a) is preferably provided with a filter net (not shown) so that foreign matter does not flow.

이와 같은 수조 배치 구조에 의하여 건축물 내측 수조(420)의 항온성과 물의 양이 일정하게 유지될 수 있다. 또한 물의 양이 과도하게 많을 경우 강제 공급용 배관(422)에서 건축물 내측 수조(420)로 물이 공급되지 않도록 하거나, 종래부터 건축물 내측 수조(420)에 존재하던 배출펌프로 그 물을 외부로 배출하면 된다.
By such a tank arrangement structure the constant temperature and the amount of water in the inner tank 420 of the building can be kept constant. In addition, when the amount of water is excessively large, the water is not supplied from the forced supply pipe 422 to the inner tank 420 of the building, or the water is discharged to the outside by a discharge pump conventionally present in the inner tank 420 of the building. Just do it.

도 4는 본 발명에 의한 일실시예가 적용된 히트펌프 시스템의 계통도이며, 도 5은 본 발명에 의한 일실시예의 여름철 작동도이며, 도 6은 본 발명에 의한 일실시예의 겨울철 작동도이다.4 is a schematic diagram of a heat pump system to which an embodiment of the present invention is applied, FIG. 5 is a summer operation diagram of an embodiment according to the present invention, and FIG. 6 is a winter operation diagram of an embodiment according to the present invention.

본 실시예의 주요 구성을 도 4을 참조하여 먼저 설명한 후 그 작동을 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.The main configuration of the present embodiment will be described first with reference to FIG. 4, and the operation thereof will be described with reference to FIGS.

먼저 본 실시예의 주요 기기들을 설명한다.First, the main devices of the present embodiment will be described.

건축물의 외벽 내측 지하에 마련되는 건축물 내측 수조(420)에 물이 저장되어 있다. 건축물 내측 수조(420)의 물은 자연유하용 배관(421), 강제공급용 배관(422), 자연유하용 외측수조배관(431, 441) 등에 의하여 지열을 흡수하여 항온성을 가지게 된다. 건축물 내측 수조(420)는 본 실시예에서 제1수조(110)와 제2수조(120)로 구획되어 형성되어 있다. 그러나 이는 하나의 실시예일 뿐이며, 건축물 내측 수조(420)는 제1수조(110)와 제2수조(120)로 구획되지 않고 하나의 수조로 형성될 수도 있다.Water is stored in the building inner tank 420 provided in the basement inside the outer wall of the building. The water in the inner tank 420 of the building absorbs geothermal heat by the natural drainage pipe 421, the forced supply pipe 422, the natural drainage outer tank pipes 431 and 441, and has constant temperature. The inner tank 420 of the building is divided into the first tank 110 and the second tank 120 in the present embodiment is formed. However, this is only one embodiment, and the inner tank 420 of the building may be formed as a single tank without being partitioned into the first tank 110 and the second tank 120.

즉 본 실시예에서는 건축물 내측 수조(420)가 다수의 구멍이 형성된 구획벽(115)에 의하여 제1수조(110) 및 상기 제2수조(120)로 구분된다.That is, in this embodiment, the inner tank 420 of the building is divided into the first tank 110 and the second tank 120 by the partition wall 115 having a plurality of holes.

따라서 제1수조(110)의 물과 제2수조(120)의 물은 서로 조금씩 유동하면서 열교환할 수 있는 상태이다.Therefore, the water of the first tank 110 and the water of the second tank 120 is in a state capable of heat exchange with each other little by little flow.

아울러 제1수조(110) 및 제2수조(120)의 물은, 앞서 설명한 바와 같이 지열을 흡수하여 항온성을 가지게 된다.In addition, the water of the first tank 110 and the second tank 120, as described above, absorbs geothermal heat and has constant temperature.

제1수조(110)에 제1지중열교환부(140)가 마련되며, 아울러 제2수조(120)에 제2지중열교환부(150)가 마련된다.The first underground heat exchanger 140 is provided in the first water tank 110, and the second underground heat exchanger 150 is provided in the second water tank 120.

그러나 건축물 내측 수조(420)는 구획벽(115)이 없는 단일 수조일 수 있으며, 이 경우 제1지중열교환부(140) 및 제2지중열교환부(150)는 하나의 건축물 내측 수조(420)에 마련된다.However, the inner tank 420 of the building may be a single tank without the partition wall 115, and in this case, the first underground heat exchanger 140 and the second underground heat exchanger 150 may be disposed in one building inner tank 420. Prepared.

제1,2지중열교환부(140, 150)는 물을 매개하여 열을 흡수/방출할 수 있기 때문에 그 열전달 효율이 매우 우수하다.Since the first and second underground heat exchangers 140 and 150 can absorb / discharge heat through water, their heat transfer efficiency is excellent.

또한 비록 제1,2지중열교환부(140, 150)는 지열을 이용하기 때문에 지중열교환부라 칭할 수 있다.Also, although the first and second underground heat exchange parts 140 and 150 use geothermal heat, they may be referred to as underground heat exchange parts.

압축기(130)는 기체 상태의 냉매를 압축하게 된다.The compressor 130 compresses the refrigerant in the gas state.

부하측에 부하측열교환부(160)가 마련된다. 통상 실내열교환기가 부하측열교환부일 수 있다. 부하측열교환부(160)에 의하여 해당 건축물의 냉난방이 수행된다.The load side heat exchanger 160 is provided on the load side. Typically, the indoor heat exchanger may be a load side heat exchanger. Heating and cooling of the building is performed by the load side heat exchanger 160.

액화된 냉매가 저장되는 수액기(170)가 마련된다.A receiver 170 is provided to store the liquefied refrigerant.

아울러 4방밸브(180)가 마련된다. In addition, the four-way valve 180 is provided.

제1지중열교환부(140)의 제1단부와 수액기(170)를 서로 연결시키는 제1냉매배관(210)이 마련된다.A first refrigerant pipe 210 for connecting the first end of the first ground heat exchanger 140 and the receiver 170 to each other is provided.

제1냉매배관(210)에는 제1지중열교환부(140)로부터 상기 수액기(170)로의 유동만을 허용하는 제1체크밸브(211)가 마련된다.The first refrigerant pipe 210 is provided with a first check valve 211 to allow only flow from the first underground heat exchanger 140 to the receiver 170.

제1체크밸브(211)의 양단부에 마련된 배관을 서로 연결시키는 제2냉매배관(220)이 마련된다.A second refrigerant pipe 220 for connecting the pipes provided at both ends of the first check valve 211 to each other is provided.

제2냉매배관(220)에는 제2개폐밸브(221) 및 제2팽창밸브(222)가 마련된다.The second refrigerant pipe 220 is provided with a second open / close valve 221 and a second expansion valve 222.

부하측열교환부(160)의 제1단부와 수액기(170)를 서로 연결시키는 제3냉매배관(230)이 마련된다.A third refrigerant pipe 230 for connecting the first end of the load side heat exchanger 160 and the receiver 170 to each other is provided.

제3냉매배관(230)에는 부하측열교환부(160)로부터 수액기(170)로의 유동만을 허용하는 제3체크밸브(231)가 마련된다.The third refrigerant pipe 230 is provided with a third check valve 231 to allow only flow from the load side heat exchanger 160 to the receiver 170.

아울러 제3냉매배관(230)에는 부하측열교환부(160)와 제3체크밸브(231) 사이에 제3개폐밸브(232)가 마련된다.In addition, a third opening and closing valve 232 is provided between the load side heat exchanger 160 and the third check valve 231 in the third refrigerant pipe 230.

제3체크밸브(231)의 양단부에 마련된 배관을 서로 연결시키는 제4냉매배관(240)이 마련된다.A fourth refrigerant pipe 240 for connecting the pipes provided at both ends of the third check valve 231 to each other is provided.

상기 제4냉매배관(240)에 제4개폐밸브(241) 및 제4팽창밸브(242)가 마련된다.A fourth open / close valve 241 and a fourth expansion valve 242 are provided in the fourth refrigerant pipe 240.

제2지중열교환부(150)의 제1단부와 상기 제3냉매배관(230)을 서로 연결시키는 제5냉매배관(250)이 마련된다.A fifth refrigerant pipe 250 for connecting the first end of the second underground heat exchange part 150 and the third refrigerant pipe 230 to each other is provided.

제5냉매배관(250)이 제3냉매배관(230)에 연결되는 부위는, 제3체크밸브(231)와 상기 제3개폐밸브(232) 사이이다.The portion where the fifth refrigerant pipe 250 is connected to the third refrigerant pipe 230 is between the third check valve 231 and the third open / close valve 232.

제5냉매배관(250)에 제5개폐밸브(251)가 마련된다.The fifth opening and closing valve 251 is provided in the fifth refrigerant pipe 250.

제2지중열교환부(150)의 제2단부와 제3냉매배관(230)을 서로 연결시키는 제6냉매배관(260)이 마련된다. A sixth refrigerant pipe 260 connecting the second end of the second underground heat exchange part 150 and the third refrigerant pipe 230 to each other is provided.

제6냉매배관(260)이 제3냉매배관(230)에 연결되는 부위는, 제3개폐밸브(232)와 제2지중열교환부(150) 사이이다.The part where the sixth refrigerant pipe 260 is connected to the third refrigerant pipe 230 is between the third open / close valve 232 and the second underground heat exchange part 150.

제6냉매배관(260)에 제6개폐밸브(261)가 마련된다.The sixth opening and closing valve 261 is provided in the sixth refrigerant pipe 260.

압축기(130)의 입구와 제5냉매배관(250)을 서로 연결시키는 제7냉매배관(270)이 마련된다. A seventh refrigerant pipe 270 connecting the inlet of the compressor 130 and the fifth refrigerant pipe 250 to each other is provided.

제7냉매배관(270)이 제5냉매배관(250)에 연결되는 부위는, 제5개폐밸브(251)와 제2지중열교환부(150)사이이다.A portion of the seventh refrigerant pipe 270 connected to the fifth refrigerant pipe 250 is between the fifth open / close valve 251 and the second underground heat exchange part 150.

제7냉매배관(270)에 제7개폐밸브(271)가 마련된다.A seventh opening and closing valve 271 is provided in the seventh refrigerant pipe 270.

제7냉매배관(270)과 제6냉매배관(260)을 서로 연결시키는 제8냉매배관(280)이 마련된다. An eighth refrigerant pipe 280 connecting the seventh refrigerant pipe 270 and the sixth refrigerant pipe 260 to each other is provided.

제8냉매배관(280)이 제7냉매배관(270)에 연결되는 부위는, 제7개폐밸브(271)와 압축기(130) 사이이다. The part where the eighth refrigerant pipe 280 is connected to the seventh refrigerant pipe 270 is between the seventh open / close valve 271 and the compressor 130.

또한 제8냉매배관(28)이 제6냉매배관(260)에 연결되는 부위는, 제6개폐밸브(261)와 제2지중열교환부(150) 사이이다.In addition, a portion where the eighth refrigerant pipe 28 is connected to the sixth refrigerant pipe 260 is between the sixth open / close valve 261 and the second underground heat exchange part 150.

제8냉매배관(280)에는 제8-1개폐밸브(281)와 제8-2개폐밸브(282)가 마련된다.The eighth refrigerant pipe 280 is provided with an 8-1 open / close valve 281 and an 8-2 open / close valve 282.

이와 같은 냉매배관들에 대하여 4방밸브(180)는 제어부의 제어에 의하여 냉방 모드(여름철)와 난방 모드(겨울철)에 따라 서로 다른 냉매배관을 연통시키게 된다.With respect to such refrigerant pipes, the four-way valve 180 communicates different refrigerant pipes according to the cooling mode (summer season) and the heating mode (winter season) under the control of the controller.

즉, 4방밸브(180)는 냉방 모드에서 압축기(130)의 출구와 제1지중열교환부(140)의 제2단부를 서로 연결시키며, 아울러 부하측열교환부(160)의 제2단부와 제8-1개폐밸브(281)와 제8-2개폐밸브(282) 사이의 제8냉매배관(280)을 서로 연결시키게 된다.That is, the four-way valve 180 connects the outlet of the compressor 130 and the second end of the first underground heat exchanger 140 to each other in the cooling mode, and also the second end and eighth of the load side heat exchanger 160. The eighth refrigerant pipe 280 between the -1 open / close valve 281 and the 8-2 open / close valve 282 is connected to each other.

또한 4방밸브(180)는 난방 모드에서 압축기(130)의 출구와 부하측열교환부(160)의 제2단부를 서로 연결시키며, 아울러 제1지중열교환부(140)의 제2단부와 제8-1개폐밸브(281)와 제8-2개폐밸브(282) 사이의 제8냉매배관(280)을 서로 연결시키게 된다.
In addition, the four-way valve 180 connects the outlet of the compressor 130 and the second end of the load side heat exchanger 160 to each other in the heating mode, and also the second end and the eighth- of the first underground heat exchanger 140. The eighth refrigerant pipe 280 between the one open valve 281 and the eighth-2 open valve 282 is connected to each other.

아울러 제2수조(120)의 물을 열원 매체로서 각종 부하에 공급한 후 상기 제1수조(110)로 회수하는 온수 공급 배관(320)이 마련된다.In addition, the hot water supply pipe 320 for supplying the water of the second water tank 120 as a heat source medium to various loads and then recovered to the first water tank 110 is provided.

온수 공급 배관(320)을 통하여 공급된 물은 부하측열교환부(160)의 제상을 위한 목적으로 공급되어 냉열을 흡수한 후 제1수조(110)로 회수된다.
The water supplied through the hot water supply pipe 320 is supplied for the purpose of defrosting the load side heat exchanger 160, absorbs cold heat, and is recovered to the first water tank 110.

상기와 같은 본 히트펌프 시스템의 동작을 설명한다.The operation of the heat pump system as described above will be described.

여름철에 본 히트펌프 시스템은 냉방을 수행하게 된다(도 5 참조). 즉 부하측열교환부(160)는 실내에 냉열을 공급하게 된다.In summer, the heat pump system performs cooling (see FIG. 5). That is, the load side heat exchanger 160 supplies cold heat to the room.

이때 본 히트펌프 시스템의 냉매의 변화는 압축 -> 응축 -> 팽창 -> 제1증발 -> 제2증발 -> 압축의 순환 시스템을 이루게 된다.At this time, the change of the refrigerant of the heat pump system is a circulation system of compression-> condensation-> expansion-> first evaporation-> second evaporation-> compression.

압축기(130)에서 압축된 고온 고압의 냉매 가스는 4방밸브(180)를 지나 제1지중열교환부(140)의 제2단부로 유입되어 제1지중열교환부(140)에서 응축된다.The high temperature and high pressure refrigerant gas compressed by the compressor 130 passes through the four-way valve 180 and flows into the second end of the first underground heat exchanger 140 to condense in the first underground heat exchanger 140.

이때 제1지중열교환부(140)는 비교적 낮은 온도를 유지하기 때문에 응축온도가 낮게 유지될 수 있으며, 따라서 성적계수(C.O.P = 냉동효과 / 압축일)가 매우 높아 매우 경제적인 운전이 가능하게 된다.At this time, since the first underground heat exchanger 140 maintains a relatively low temperature, the condensation temperature can be kept low. Therefore, the grade factor (C.O.P = freezing effect / compression date) is very high, thereby enabling very economical operation.

제1지중열교환부(140)에서 응축된 냉매는 제1냉매배관(210)을 지나 수액기(170)에 저장된다.The refrigerant condensed in the first underground heat exchanger 140 is stored in the receiver 170 after passing through the first refrigerant pipe 210.

수액기(170)에 저장된 냉매는 제4냉매배관(240)을 지나면서 제4팽창밸브(242)에 의하여 팽창된 후 제3냉매배관(230)을 지나 부하측열교환부(160)에서 1차로 증발된다.The refrigerant stored in the receiver 170 is expanded by the fourth expansion valve 242 while passing through the fourth refrigerant pipe 240 and then evaporated primarily in the load side heat exchanger 160 after passing through the third refrigerant pipe 230. do.

부하측열교환부(160)를 지난 냉매는 4방밸브(180)를 거쳐 제8냉매배관(280) 및 제6냉매배관(260)을 통하여 제2지중열교환부(150)의 제2단부로 유입된다.The refrigerant passing through the load side heat exchanger 160 is introduced into the second end of the second underground heat exchanger 150 through the eight-way valve 280 and the sixth refrigerant pipe 260 through the four-way valve 180. .

냉매는 제2지중열교환부(150)에서 2차로 증발된다.The refrigerant is secondly evaporated in the second underground heat exchange unit 150.

이때 제2지중열교환부(150)는 압축기(130)로 유입되는 냉매에 액상의 냉매가 존재하지 않도록 완전히 증발시키는 역할을 하게 되며, 이에 의하여 제2수조(120)의 물의 온도가 낮아지게 되며, 이에 연동하여 제1수조(110)의 물 또한 보다 낮은 온도로 유지될 수 있어, 결과적으로 제1수조(110)의 제1지중열교환부(140)에서 응축되는 냉매의 응축온도를 낮출 수 있어 전체적인 시스템의 효율을 상승시키게 된다.At this time, the second underground heat exchange unit 150 serves to evaporate completely so that the liquid refrigerant does not exist in the refrigerant flowing into the compressor 130, whereby the temperature of the water in the second tank 120 is lowered. In conjunction with this, the water in the first tank 110 may also be maintained at a lower temperature, and as a result, the condensation temperature of the refrigerant condensed in the first underground heat exchanger 140 of the first tank 110 may be lowered. This increases the efficiency of the system.

제2지중열교환부(150)를 지난 냉매는 제7냉매배관(270)을 통하여 압축기(130)로 유입되며, 이후 과정은 앞서 설명한 싸이클을 반복하게 된다.The refrigerant passing through the second underground heat exchange unit 150 is introduced into the compressor 130 through the seventh refrigerant pipe 270, and then the above-described process is repeated.

한편, 온수 공급 배관(320)은 제2수조(120)의 물이 각종 부하를 거치면서 냉열을 공급받아 냉각된 후 제1수조(110)로 회수함으로써 제1수조(110), 즉 건축물 외측 수조(420)의 물이 보다 낮은 온도를 유지할 수 있도록 한다.
On the other hand, the hot water supply pipe 320 is the first water tank 110, that is, the outer tank of the building by recovering the first water tank 110 after the water of the second water tank 120 is cooled by receiving the cold heat while passing through various loads Allow water at 420 to maintain a lower temperature.

겨울철에 본 히트펌프 시스템은 난방을 수행하게 된다(도 6 참조). 즉 부하측열교환부(160)는 실내에 온열을 공급하게 된다.In winter, the heat pump system performs heating (see FIG. 6). That is, the load side heat exchanger 160 supplies heat to the room.

이때 본 히트펌프 시스템의 냉매의 변화는 압축 -> 제1응축 -> 제2응축 -> 팽창 -> 증발 -> 압축의 순환 시스템을 이루게 된다.At this time, the change of the refrigerant of the heat pump system is a circulation system of compression-> first condensation-> second condensation-> expansion-> evaporation-> compression.

압축기(130)에서 압축된 고온 고압의 냉매 가스는 4방밸브(180)를 지나 부하측열교환부(160)의 제2단부로 유입되어 부하측열교환부(160)에서 먼저 응축된다.The refrigerant gas of the high temperature and high pressure compressed by the compressor 130 flows into the second end of the load side heat exchanger 160 after passing through the four-way valve 180 and condenses first in the load side heat exchanger 160.

즉, 부하측열교환부(160)는 응축기로서 기능하면서 실내에 온열을 공급하게 된다.In other words, the load side heat exchanger 160 supplies heat to the room while functioning as a condenser.

부하측열교환부(160)를 지난 냉매는 제6냉매배관(260)을 거쳐 제2지중열교환부(150)의 제2단부를 통하여 제2지중열교환부(150)로 유입된다.The refrigerant passing through the load side heat exchanger 160 is introduced into the second underground heat exchanger 150 through the second end of the second underground heat exchanger 150 through the sixth refrigerant pipe 260.

이때 제2지중열교환부(150)는 부하측열교환부(160)에서 응축되지 않은 잔여 냉매를 완전히 응축시키게 된다.At this time, the second underground heat exchanger 150 completely condenses the remaining refrigerant that is not condensed in the load side heat exchanger 160.

제2지중열교환부(150)를 지난 냉매는 제5냉매배관(250) 및 제3냉매배관(230)을 거쳐 수액기(170)에 저장된다.The refrigerant passing through the second underground heat exchange unit 150 is stored in the receiver 170 via the fifth refrigerant pipe 250 and the third refrigerant pipe 230.

수액기(170)의 냉매는 제2냉매배관(220)의 제2팽창밸브(222)에서 팽창된 후 제1냉매배관(210)을 통하여 제1지중열교환부(140)로 유입된다.The refrigerant of the receiver 170 is expanded in the second expansion valve 222 of the second refrigerant pipe 220 and then flows into the first underground heat exchanger 140 through the first refrigerant pipe 210.

제1지중열교환부(140)로 유입된 냉매는 증발하면서 제1수조(110), 즉 건축물 외측 수조(420)로부터 열을 흡수하게 되며, 이후 4방밸브(180) 및 제8냉매배관(280), 제7냉매배관(270)을 거쳐 압축기(130)로 유입된다.The refrigerant introduced into the first underground heat exchanger 140 absorbs heat from the first tank 110, that is, the outer tank 420 of the building while evaporating, and then the four-way valve 180 and the eighth refrigerant pipe 280. ), The seventh refrigerant pipe 270 is introduced into the compressor 130.

이후에는 상기와 같은 싸이클이 반복된다.After that, the above cycle is repeated.

한편, 온수 공급 배관(320)은 제2수조(120)의 물이 각종 부하를 거치면서 냉열을 공급받아 냉각된 후 제1수조(110)로 회수하도록 한다. 이에 의하여 제1수조(110)의 물은 더욱 냉각될 수 있다.
On the other hand, the hot water supply pipe 320 is cooled to receive the cold heat while the water of the second water tank 120 is subjected to various loads to recover the first water tank (110). As a result, the water of the first tank 110 may be further cooled.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the embodiments described above are intended to be illustrative, but not limiting, in all respects. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

110 : 제1수조 120 : 제2수조
130 : 압축기 140 : 제1지중열교환부
150 : 제2지중열교환부 160 : 부하측열교환부
170 : 수액기 180 : 4방밸브110: first tank 120: second tank
130 compressor 140 first ground heat exchanger
150: second underground heat exchanger 160: load side heat exchanger
170: receiver 180: 4-way valve

Claims

An inner tank of the building provided in the inner basement of the building based on the outer wall of the building;
Building outer tank provided in the outer basement of the building on the basis of the outer wall of the building;
A natural flow pipe provided with water stored in the inner tank of the building to flow down into the outer tank of the building and buried underground to absorb geothermal heat;
A forced supply pipe provided to forcibly supply water stored in the outer tank of the building to the inner tank of the building, and buried underground to absorb geothermal heat;
A forced supply pump provided in the forced supply pipe;
A compressor 130 for compressing the refrigerant;
A first underground heat exchanger 140 provided in the inner tank of the building;
A second underground heat exchanger (150) provided in the inner tank of the building;
A load side heat exchanger 160 provided on the load side;
A receiver 170 in which the liquefied refrigerant is stored;
A first refrigerant pipe 210 connecting the first end of the first underground heat exchanger 140 and the receiver 170 to each other;
A first check valve 211 provided in the first refrigerant pipe 210 to allow only flow from the first underground heat exchanger 140 to the receiver 170;
A second refrigerant pipe 220 connecting the pipes provided at both ends of the first check valve 211 to each other;
A second open / close valve 221 provided on the second refrigerant pipe 220;
A second expansion valve 222 provided on the second refrigerant pipe 220;
A third refrigerant pipe 230 connecting the first end of the load side heat exchanger 160 and the receiver 170 to each other;
A third check valve 231 provided in the third refrigerant pipe 230 to allow only flow from the load side heat exchanger 160 to the receiver 170;
A third open / close valve 232 provided in the third refrigerant pipe 230 and provided between the load side heat exchanger 160 and the third check valve 231;
A fourth refrigerant pipe 240 connecting the pipes provided at both ends of the third check valve 231 to each other;
A fourth open / close valve 241 provided in the fourth refrigerant pipe 240;
A fourth expansion valve 242 provided on the fourth refrigerant pipe 240;
The first end of the second ground heat exchange unit 150 and the third refrigerant pipe 230 are connected to each other, the portion connected to the third refrigerant pipe 230 is the third check valve 231 and the A fifth refrigerant pipe 250 between the third open / close valves 232;
A fifth open / close valve 251 provided in the fifth refrigerant pipe 250;
The second end of the second ground heat exchange unit 150 and the third refrigerant pipe 230 are connected to each other, the portion connected to the third refrigerant pipe 230 is the third opening and closing valve 232 and the A sixth refrigerant pipe 260 between the second underground heat exchange unit 150;
A sixth open / close valve 261 provided in the sixth refrigerant pipe 260;
The inlet of the compressor 130 and the fifth refrigerant pipe 250 are connected to each other, and the portion connected to the fifth refrigerant pipe 250 is the fifth open / close valve 251 and the second underground heat exchanger ( 150 seventh refrigerant pipe 270 between;
A seventh open / close valve 271 provided on the seventh refrigerant pipe 270;
The seventh refrigerant pipe 270 and the sixth refrigerant pipe 260 are connected to each other, and a portion connected to the seventh refrigerant pipe 270 is between the seventh open / close valve 271 and the compressor 130. The sixth refrigerant pipe 280 is connected to the sixth refrigerant pipe 260 between the sixth open / close valve 261 and the second underground heat exchange unit 150;
An 8-1 open / close valve 281 provided in the eighth refrigerant pipe 280;
An eighth-opening valve 282 provided in the eighth refrigerant pipe 280;
In the cooling mode, the outlet of the compressor 130 and the second end of the first underground heat exchanger 140 are connected to each other, and the second end of the load side heat exchanger 160 and the 8-1 open / close valve ( 281) and the eighth refrigerant pipe 280 between the eighth-opening valve 282, and the outlet of the compressor 130 and the second end of the load side heat exchanger 160 in the heating mode In addition, the second end of the first ground heat exchanger 140 and the eighth refrigerant pipe 280 between the 8-1 open / close valve 281 and 8-2 open / close valve 282 are connected to each other. Four-way valve 180 to make;
And,
The building outer tank is provided in plural spaced apart from each other in a shape surrounding the building;
Between the outer tank of the building is provided in the outer tank pipe for natural flow is buried in the basement so that the water stored in any one of the outer tank of the building is naturally discharged into the outer tank of the other building to absorb geothermal heat;
Geothermal energy heating and cooling system of a building facility.

According to claim 1, wherein the inner tank of the building is partitioned into the first tank 110 and the second tank 120 by the partition wall 115 having a plurality of holes, the first underground heat exchanger 140 is It is provided in the first tank 110, the second ground heat exchange unit 150 is geothermal energy heating and heating system of a building facility, characterized in that provided in the second tank (120).

The method of claim 1,
The geothermal energy cooling and heating system of the building facility, the outer tank of the building is characterized in that a plurality of groundwater inflow hole in which the groundwater flows is formed on the side wall.

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