KR101065133B1 - Method for controlling ground source heat pump system for supplying hot water and heating space - Google Patents

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KR101065133B1 KR1020090034929A KR20090034929A KR101065133B1 KR 101065133 B1 KR101065133 B1 KR 101065133B1 KR 1020090034929 A KR1020090034929 A KR 1020090034929A KR 20090034929 A KR20090034929 A KR 20090034929A KR 101065133 B1 KR101065133 B1 KR 101065133B1
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Abstract

본 발명은, 열펌프 유니트와, 열펌프 유니트와 열전달을 이루는 열원 유동 라인을 갖는 열원 유니트와, 상기 열펌프 유니트와 열전달을 이루는 부하 유동 라인을 갖는 부하 유니트와, 열원측 2차 작동 유체 및 상기 부하측 2차 작동 유체 간 열전달 과정이 발생하도록 상기 열원 유동 라인 및 상기 부하 유동 라인이 관류하는 바이패스 열교환기 및 상기 부하 유동 라인 상으로 상기 바이패스 열교환기 유입 측에 배치되는 바이패스 밸브부를 구비하는 바이패스 유니트와, 상기 열펌프 유니트, 상기 열원 유니트 및 부하 유니트의 상태를 감지하는 감지부와, 상기 바이패스 밸브부의 작동 모드가 사전 설정된 작동 모드 데이터가 저장된 저장부와, 상기 감지부로부터 감지된 신호와 상기 저장부의 작동 모드 데이터에 기초하여 상기 바이패스 밸브부에 제어 신호를 인가하는 제어부와, 고온수 기능 신호 입력을 포함하여 사용자에 의하여 선택되는 기능 입력을 가능하게 하는 입력부를 구비하는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템을 제공하는 제공 단계와, 상기 감지부 및 상기 입력부 중 하나 이상으로부터 입력 신호를 감지하는 입력 감지 단계와, 상기 감지 신호 및 상기 작동 모드 데이터에 기초하여 작동 모드를 판단하는 작동 모드 판단 단계와, 상기 작동 모드 판단 단계에서 판단된 선택 작동 모드를 수행하는 작동 모드 실행 단계를 포함하는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 제어 방법을 제공한다.

Figure R1020090034929

The present invention provides a heat source unit having a heat pump unit, a heat source flow line forming heat transfer with the heat pump unit, a load unit having a load flow line forming heat transfer with the heat pump unit, a heat source side secondary working fluid and the And a bypass heat exchanger through which the heat source flow line and the load flow line flow, and a bypass valve portion disposed on the bypass heat exchanger inlet side on the load flow line so that a heat transfer process between the load side secondary working fluid occurs. A detection unit for detecting a bypass unit, a state of the heat pump unit, the heat source unit, and a load unit, an operation mode of the operation mode of the bypass valve unit, in which a preset operation mode data is stored, and detected from the detection unit Control the bypass valve unit based on the signal and the operation mode data of the storage unit Providing a high temperature water production geothermal heat pump system having a control unit for applying a call and an input unit for enabling a function input selected by a user, including a high temperature water function signal input, the sensing unit and the Performing an input sensing step of detecting an input signal from at least one of the input units, an operation mode determination step of determining an operation mode based on the detection signal and the operation mode data, and a selection operation mode determined at the operation mode determination step It provides a method of controlling a hot water production geothermal heat pump system comprising an operation mode execution step.

Figure R1020090034929

Description

고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING GROUND SOURCE HEAT PUMP SYSTEM FOR SUPPLYING HOT WATER AND HEATING SPACE}METHOD FOR CONTROLLING GROUND SOURCE HEAT PUMP SYSTEM FOR SUPPLYING HOT WATER AND HEATING SPACE}

본 발명은 열펌프 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 난방/급탕을 위한 고온수 생성 기능 및 열펌프의 작동 성능 최적화 상태 유지를 가능하게 하기 위한 열펌프 시스템의 제어 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a heat pump control method, and more particularly, to a control method of a heat pump system for enabling the maintenance of an optimized state of operating performance of a heat pump and a hot water generation function for heating / hot water supply.

열펌프는 난방과 냉방의 복합 기능을 구비하여 단일 장치로서 선택적 기능을 가능하게 한다는 점에서, 열펌프에 대한 활발한 생산과 연구가 진행되고 있다. 열펌프는 사이클 구성에 따라, 그리고 열원 내지 부하의 선택에 따라 다양한 구조로 이루어질 수 있다. 일예로 지열 열펌프 시스템은 지중열교환기와 열펌프를 포함하며, 지중열교환기로부터의 지중 열원 및/또는 기타 열원 등을 흡수 또는 방출하며 열펌프과 연계된 건물에 대해서 냉방 및 난방을 수행하는 공기조화기기이다. 지열 열펌프 시스템은 냉방 시에는 건물 내의 열을 지중으로 방출하고, 난방 시에는 지중의 열을 흡수하여 건물 내로 공급함으로써 냉방 및 난방 운전을 행한다.Heat pumps are actively produced and researched on heat pumps in that they have a combined function of heating and cooling to enable a selective function as a single device. The heat pump may have various structures depending on the cycle configuration and the selection of the heat source or the load. For example, the geothermal heat pump system includes an underground heat exchanger and a heat pump, and an air conditioner that absorbs or discharges an underground heat source and / or other heat sources from the underground heat exchanger and performs cooling and heating on a building associated with the heat pump. to be. The geothermal heat pump system discharges heat in the building to the ground during cooling and absorbs the heat from the ground and supplies it to the building to perform cooling and heating operations.

도 1은 지열 열펌프 시스템을 나타내는 도면이다, 도 1에 도시한 것과 같이 지열 열펌프 시스템은 열펌프(1), 지중열교환기(2) 및 난방 대상으로서의 건물(3) 로 포함하여 구성된다. 열펌프(1)은 냉매가 순환하는 압축기(1a), 열원측 열교환기(1b), 팽창장치(1c) 및 부하측 열교환기(1d)를 구비한다. 부하측 열교환기(1d)는 냉, 난방을 요하는 건물(3) 내를 순환하는 부하측 2차 유체가 통과하면서 열펌프(1)의 냉매와 열교환을 하며, 상기 열원측 열교환기(1b)는 지중열교환기(2)를 순환하는 열원측 2차 유체가 통과하면서 열펌프(1)의 냉매와 열교환을 한다. 여기서 '2차 유체'는 열원측 열교환기(120) 또는 부하측 열교환기(140)를 통과하면서 열펌프(100)의 냉매와 열교환하는 유체를 말한다.FIG. 1 is a diagram showing a geothermal heat pump system. As shown in FIG. 1, a geothermal heat pump system includes a heat pump 1, an underground heat exchanger 2, and a building 3 as a heating target. The heat pump 1 includes a compressor 1a through which a refrigerant circulates, a heat source side heat exchanger 1b, an expansion device 1c, and a load side heat exchanger 1d. The load side heat exchanger 1d exchanges heat with the refrigerant of the heat pump 1 while the load side secondary fluid circulating in the building 3 requiring cooling and heating passes, and the heat source side heat exchanger 1b is underground. The heat source side secondary fluid circulating in the heat exchanger 2 passes through and exchanges heat with the refrigerant in the heat pump 1. Here, the "secondary fluid" refers to a fluid that exchanges heat with the refrigerant of the heat pump 100 while passing through the heat source side heat exchanger 120 or the load side heat exchanger 140.

하지만, 이와 같은 종래 기술에 따른 열펌프는 난방/급탕을 위한 고온수 공급 기능이 요구되는 경우에 대한 대응책이 적절하지 못하였다. 이에 따라 고온수 제조 문제를 해결하기 위하여 열펌프 사이클로서 이단 압축 사이클을 사용하거나 가변속 압축기를 사용하여 난방/급탕을 위한 고온수의 수요에 대한 대응을 가능하게 하였다. 하지만, 이단 압축 사이클을 사용하는 열펌프의 경우 복수 개의 압축기로 인하여 제조 원가가 현저하게 증가하고 이단 압축 사이클의 특성상 사이클의 기액 분리기와 중간열교환기 등이 추가적으로 배치되어 사이클 설계가 복잡하고 이로 인한 공간 상의 문제 내지 제조 상의 문제가 발생하였다. 뿐만 아니라, 종래 기술에 따른 이단 압축 사이클을 사용하는 열펌프의 경우 다양한 운전 변수가 발생하여 시스템의 안정적인 구동을 위한 시스템 최적화 및 안정성 확보 과정이 상당히 복잡할 뿐만 아니라 신뢰성 확보에 상당한 애로가 발생한다. 또한, 가변속 압축기를 사용하는 열펌프의 경우, 가변속 압축기가 평시 정격 회전수에 따른 운전을 이루되 고온수에 대한 수요가 발생할 경우 고속 회전에 따라 압축기의 부하를 증대시 키는 과정을 수반하는데 열펌프의 구성요소로서 사용되는 압축기의 가변적 작동에 따라 열교환기의 비매칭 및 시스템 최적화를 위한 열펌프 전체 시스템의 운전 조건이 상대적으로 변화되고 이로 인하여 작동 조건에 따른 시스템 효율이 저하되어 열펌프의 성능 저하를 유발하며, 압축기 가변 용량의 제한으로 운전조건에 따라 고온수 제조의 한계점이 존재한다. 또한, 압축기 회전수 증가에 따라 시스템 매칭 등의 측면에서 기존에 널리 사용되어 온 기계적 간편한 구조를 갖는 온도감응 팽창밸브 등이 아닌 별도의 제어 드라이버가 구비된 전자팽창밸브 등을 채용해야 되는 어려움이 있다. 더불어, 압축기 회전수 변화를 위한 인버터 등의 채용에 따른 압축기 구동 드라이버 제작 및 노이즈 제거를 위한 별도의 장비 등이 요구되는 등 제조 원가 내지 설비의 복잡화가 수반된다. However, in the heat pump according to the related art, the countermeasure for the case where a hot water supply function for heating / hot water supply is required is not appropriate. Accordingly, in order to solve the hot water production problem, it is possible to use a two-stage compression cycle as a heat pump cycle or to use a variable speed compressor to respond to the demand of hot water for heating / hot water supply. However, in the case of a heat pump using a two-stage compression cycle, the manufacturing cost is significantly increased due to a plurality of compressors, and due to the characteristics of the two-stage compression cycle, the cycle gas-liquid separator and the intermediate heat exchanger are additionally arranged, resulting in a complicated cycle design and a space. Problems in phase or in manufacturing have arisen. In addition, in the case of a heat pump using a two-stage compression cycle according to the prior art, various operating parameters are generated, and the process of securing the system and securing the stability for stable operation of the system is not only complicated, but also a considerable difficulty in securing reliability. In addition, in the case of a heat pump using a variable speed compressor, the variable speed compressor is operated according to the rated rotational speed, but when the demand for high temperature water occurs, the process of increasing the load of the compressor according to the high speed rotation is accompanied. According to the variable operation of the compressor used as a component of the pump, the operating conditions of the entire system of the heat pump for mismatching and system optimization of the heat exchanger are relatively changed, and the system efficiency according to the operating conditions is lowered, resulting in the performance of the heat pump. There is a limit of high temperature water production depending on the operating conditions due to the limitation of the compressor variable capacity. In addition, there is a difficulty in employing an electronic expansion valve equipped with a separate control driver rather than a temperature-sensitive expansion valve having a mechanically simple structure that has been widely used in terms of system matching, etc. as the number of compressor rotations increases. . In addition, the manufacturing cost or the complexity of the equipment is accompanied, such as the production of a compressor driving driver and a separate equipment for removing noise according to the adoption of an inverter for changing the compressor rotation speed.

뿐만 아니라, 종래 기술에 따른 열펌프의 경우 열원이 열펌프의 최적은 운전 조건을 유지하기 위한 상태를 확보하지 못하는 경우 이를 보상하기 위한 구성이 부재하였다. In addition, in the case of the heat pump according to the prior art, there is no configuration for compensating for the heat source when the heat pump does not secure a state for maintaining an optimal operating condition.

따라서, 본 발명에서는 상기한 문제점들을 해소하기 위한 것으로, 열펌프 시스템의 고온의 난방수 및/또는 급탕수 수요 내지는 열펌프의 안정적인 작동을 통하여 효율 최적화를 유지하기 위한 기능을 수행할 수 있는 구성요소를 구비하는 난방/급탕 등을 위한 고온수 제조가 가능한 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Therefore, in the present invention to solve the above problems, a component capable of performing the function for maintaining the efficiency optimization through the stable operation of the hot water and / or hot water supply of the heat pump system or the heat pump It is an object of the present invention to provide a hot water production geothermal source heat pump system capable of producing hot water for heating / hot water supply and the like and a control method thereof.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 열펌프 유니트와, 상기 열펌프 유니트와 열전달을 이루는 열원 유동 라인을 갖는 열원 유니트와, 상기 열펌프 유니트와 열전달을 이루는 부하 유동 라인을 갖는 부하 유니트와, 상기 열원측 2차 작동 유체 및 상기 부하측 2차 작동 유체 간 열전달 과정이 발생하도록 상기 열원 유동 라인 및 상기 부하 유동 라인이 관류하는 바이패스 열교환기 및 상기 부하 유동 라인 상으로 상기 바이패스 열교환기 유입 측에 배치되는 바이패스 밸브부를 구비하는 바이패스 유니트와, 상기 열펌프 유니트, 상기 열원 유니트 및 상기 부하 유니트의 상태를 감지하는 감지부와, 상기 바이패스 밸브부의 작동 모드가 사전 설정된 작동 모드 데이터가 저장된 저장부와, 상기 감지부로부터 감지된 신호와 상기 저장부의 작동 모드 데이터에 기초하여 상기 바이패스 밸브부에 제어 신호를 인가하는 제어부와, 고온수 기능 신호 입력을 포함하여 사용자에 의하여 선택되는 기능 입력을 가능하게 하는 입력부를 구비하는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템을 제공하는 제공 단계와, 상기 감지부 및 상기 입력부 중 하나 이상으로부터 입력 신호를 감지하는 입력 감지 단계와, 상기 감지 신호 및 상기 작동 모드 데이터에 기초하여 작동 모드를 판단하는 작동 모드 판단 단계와, 상기 작동 모드 판단 단계에서 판단된 선택 작동 모드를 수행하는 작동 모드 실행 단계를 포함하는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 제어 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a heat pump unit, a heat source unit having a heat source flow line forming heat transfer with the heat pump unit, a load unit having a load flow line forming heat transfer with the heat pump unit, and The bypass heat exchanger through which the heat source flow line and the load flow line flow, and the bypass heat exchanger inlet side on the load flow line such that a heat transfer process occurs between a heat source side working fluid and the load side secondary working fluid. A bypass unit having a bypass valve unit disposed therein, a sensing unit sensing a state of the heat pump unit, the heat source unit and the load unit, and an operation mode of the bypass valve unit in which a preset operation mode data is stored And a signal sensed by the detector and an operation mode data of the storage unit. A high temperature water production geothermal source heat pump system having a control unit for applying a control signal to the bypass valve unit based on a control unit, and an input unit to enable a function input selected by a user, including a high temperature water function signal input. Providing an input, an input sensing step of sensing an input signal from at least one of the sensing unit and the input unit, an operation mode determination step of determining an operation mode based on the detection signal and the operation mode data, and the operation Provided is a method for controlling a high temperature water production geothermal heat pump system including an operation mode execution step of performing a selected operation mode determined in a mode determination step.

상기 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 제어 방법에 있어서, 상기 감지부는, 상기 열펌프 유니트의 온도를 감지하는 유니트 온도 센서와, 상기 상기 부하 유동 라인 상으로 상기 바이패스 열교환기 유입 측에 배치되어 부하 바이패스 유입 온도를 감지하는 부하 바이패스 유입 온도 센서와, 상기 부하 유동 라인 상으로 상기 바이패스 열교환기 유출 측에 배치되어 부하 바이패스 유출 온도를 감지하는 부하 바이패스 유출 온도 센서와, 상기 열원 유동 라인 상으로 상기 바이패스 열교환기 유출 측에 배치되어 열원 바이패스 유출 온도를 감지하는 열원 바이패스 유출 온도 센서를 포함할 수도 있다.In the hot water production geothermal source heat pump system control method, the detection unit, the unit temperature sensor for sensing the temperature of the heat pump unit, and is disposed on the bypass heat exchanger inlet side on the load flow line load A load bypass inlet temperature sensor for detecting a bypass inlet temperature, a load bypass outlet temperature sensor disposed on the bypass heat exchanger outlet side on the load flow line to sense a load bypass outlet temperature, and the heat source flow It may include a heat source bypass outlet temperature sensor disposed on the bypass heat exchanger outlet side to sense a heat source bypass outlet temperature.

상기 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 제어 방법에 있어서, 상기 작동 모드 판단 단계는: 상기 유니트 온도 센서로부터의 신호와 상기 저장부에 사전 설정되어 저장된 작동 모드 데이터에 기초하여, 상기 제어부가 상기 열펌프 유니트의 초기 구동 상태를 판단하는 초기 구동 모드 판단 단계를 구비할 수도 있다.In the method for controlling the high temperature water production geothermal heat pump system, the operation mode determining step may include: based on a signal from the unit temperature sensor and operation mode data preset and stored in the storage unit, the controller controls the heat pump. An initial driving mode determination step of determining an initial driving state of the unit may be provided.

상기 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 제어 방법에 있어서, 상기 작동 모드 판단 단계는: 상기 제어부가 상기 열펌프 유니트가 초기 구동 상태가 아니라고 판단한 경우, 상기 입력부로부터의 입력 신호에 기초하여, 상기 제어부가 고온수 모드 여부를 판단하는 고온수 모드 판단 단계를 구비할 수도 있다.In the method for controlling the high temperature water production ground heat source pump, the operation mode determining step includes: when the controller determines that the heat pump unit is not in an initial driving state, based on an input signal from the input unit, A hot water mode determination step of determining whether the hot water mode is present may be provided.

상기 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 제어 방법에 있어서, 상기 작동 모드 판단 단계는: 상기 제어부가 상기 고온수 모드가 아니라고 판단한 경우, 상기 열원 바이패스 유출 온도와 상기 작동 모드 데이터에 기초하여, 상기 제어부가 상기 열펌프 유니트의 열효율을 제어하기 위한 열효율 모드 여부를 판단하는 열효율 모드 판단 단계를 구비할 수도 있다.In the method of controlling the high temperature water production geothermal heat pump system, the operation mode determining step may include: when the control unit determines that the high temperature water mode is not the high temperature water mode, based on the heat source bypass effluent temperature and the operation mode data. A thermal efficiency mode determination step of determining whether the thermal efficiency mode for controlling the thermal efficiency of the heat pump unit may be provided.

상기 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 제어 방법에 있어서, 상기 작동 모 드 데이터는 사전 설정 고온수 요구 온도를 포함하고, 상기 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템은 상기 바이패스 유니트의 하류 측으로 상기 부하 유동 라인 상에 보조 히터를 더 구비하고, 상기 작동 모드 실행 단계는: 상기 작동 모드 판단 단계에서 판단된 작동 모드를 수행하는 작동 모드 수행 단계와, 상기 작동 모드 수행 단계 후, 상기 보조 히터의 작동을 제어하는 보조 히터 모드를 더 구비할 수도 있다.The method of controlling the hot water production geothermal heat pump system, wherein the operation mode data includes a preset hot water demand temperature, and the hot water production geothermal heat pump system flows the load downstream of the bypass unit. The auxiliary heater is further provided on a line, and the operation mode execution step includes: an operation mode execution step of performing an operation mode determined in the operation mode determination step, and after the operation mode execution step, controlling the operation of the auxiliary heater An auxiliary heater mode may be further provided.

상기 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 제어 방법에 있어서, 상기 입력부로부터의 신호는 고온수 요구 신호를 포함하고, 상기 보조 히터 모드는: 상기 부하 바이패스 유출 온도와 상기 사전 설정 고온수 요구 온도를 비교하는 보조 히터 가동 온도 비교 단계와, 상기 보조 히터 가동 온도 비교 단계에서 상기 부하 바이패스 유출 온도가 상기 사전 설정 고온수 요구 온도보다 작은 경우, 상기 보조 히터를 가동시키는 보조 히터 가동 단계를 구비할 수도 있다.In the method of controlling the hot water production geothermal heat pump system, the signal from the input unit includes a hot water request signal, and the auxiliary heater mode includes: comparing the load bypass outlet temperature with the preset hot water demand temperature. The auxiliary heater operating temperature comparison step, and the auxiliary heater operating step for starting the auxiliary heater when the load bypass outlet temperature is less than the predetermined high temperature water demand temperature in the auxiliary heater operating temperature comparison step. .

이러한 구성을 가지는 본 발명은 다음과 같은 효과를 구비한다. The present invention having such a configuration has the following effects.

첫째, 본 발명에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 및 이의 제어 방법은, 바이패스 유니트를 통하여 사용자에 의한 난방/급탕을 위한 고온수 요구시 원활하게 대응할 수 있다. First, the hot water production geothermal source heat pump system and control method thereof according to the present invention can smoothly respond to the demand for hot water for heating / hot water supply by the user through the bypass unit.

둘째, 본 발명에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 및 이의 제어 방법은, 열원 측과 부하 측의 작동 유체 간의 열전달을 통한 간단한 구조의 바이패스 유니트를 통하여 난방수/급탕수 요구 대응 및 안정적인 운전을 가능하게 함과 동시에 복수 개의 압축기 내지 가변 압축기 등의 종래 기술에 따른 구성요소에 대한 필 요성을 배제시킴으로써 제조 원가를 현저하게 감소시킬 수 있다. Second, the hot water production geothermal heat pump system and its control method according to the present invention, the heating water / hot water supply needs and stable operation through the bypass unit of the simple structure through the heat transfer between the working fluid of the heat source side and the load side It is possible to significantly reduce the manufacturing cost by making it possible and at the same time excluding the need for components according to the prior art, such as a plurality of compressors or variable compressors.

셋째, 본 발명에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 및 이의 제어 방법은, 열원 측 온도의 과도한 저하로 정상 상태의 최적화된 운전 상태가 훼손되는 것을 방지하여 열펌프 유니트의 운전 효율을 최적화시켜 안정적인 작동 상태를 유지시켜, 장치의 과도한 부하 변동으로 인한 장비 손상 등을 방지하고 유지 보수를 용이하게 할 수 있다. Third, the high temperature water production geothermal source heat pump system and its control method according to the present invention is optimized by stable operation by optimizing the operating efficiency of the heat pump unit by preventing the optimized operation state of the normal state is damaged by excessively lowering the temperature of the heat source side By maintaining the operating state, it is possible to prevent equipment damage due to excessive load fluctuation of the device and to facilitate maintenance.

넷째, 본 발명에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 및 이의 제어 방법은, 초기 구동시 열펌프 유니트의 안정화 상태까지 도달되는 시간을 최소화하여 궁극적으로 최적화된 열효율 달성 및 원활한 기동을 이루는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템을 제공할 수도 있다.Fourth, the hot water production geothermal source heat pump system and its control method according to the present invention minimizes the time to reach the stabilized state of the heat pump unit during initial operation, ultimately to achieve optimized thermal efficiency and to achieve high temperature water production It is also possible to provide a geothermal heat pump system.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템에 대해서 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, a high temperature water production geothermal source heat pump system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10)의 개략적인 블록선도가 도시되고, 도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 고온수 제 조 지열원 열펌프 시스템(10)의 보다 세부적인 구성도가 도시되고, 도 4에는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10a)의 구성도가 도시되고, 도 5에는 본 발명의 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템의 바이패스 유니트의 작동 전후 상태에 따른 개략적인 사이클 상태도가 도시된다. Figure 2 is a schematic block diagram of a hot water production geothermal source heat pump system 10 according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a hot water production geothermal source heat pump according to an embodiment of the present invention A more detailed schematic diagram of the system 10 is shown, FIG. 4 is a schematic diagram of a hot water production geothermal source heat pump system 10a according to another embodiment of the present invention, and FIG. A schematic cycle state diagram is shown according to the state before and after the operation of the bypass unit of the hot water production geothermal heat pump system.

본 발명에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10)은 열펌프 유니트(100)와 열원 유니트(200)와 부하 유니트(300)와 바이패스 유니트(400)를 구비하는데, 본 발명의 일실시예에 따른 바이패스 유니트(400)는 열원 유니트와 부하 유니트의 2차 작동 유체 간의 직접적인 열전달을 가능하게 하여 사용자로 하여금 난방/급탕 온수 제공을 가능하게 한다. 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10)은 제어부(20), 저장부(30), 연산부(40) 및 입력부(50)를 더 구비할 수 있다.The hot water production geothermal source heat pump system 10 according to the present invention includes a heat pump unit 100, a heat source unit 200, a load unit 300, and a bypass unit 400. The bypass unit 400 according to the example enables direct heat transfer between the heat source unit and the secondary working fluid of the load unit to enable the user to provide heating / hot water supply. The high temperature water production geothermal source heat pump system 10 may further include a control unit 20, a storage unit 30, a calculation unit 40, and an input unit 50.

열펌프 유니트(100)는 압축기(110)와, 부하측 열교환기(120)와, 팽창 장치(130)와 열원측 열교환기(140)를 포함하는데, 이는 통상적인 열펌프 구조를 취한다. 도 3에서 열펌프 유니트(100)는 사방 밸브 등이 더 구비되어 시계 방향으로의 사이클을 이룰 수 있으나, 본 실시예에 따른 열펌프 유니트(100)의 설명은 열펌프 유동 라인(l100)을 따라 반시계 방향(A 방향)으로의 사이클을 이루어 부하측 열교환기를 통하여 난방 내지는 급탕을 위한 열을 공급받는 난방 급탕 기능을 수행하는 경우에 대하여 기술한다. The heat pump unit 100 includes a compressor 110, a load side heat exchanger 120, an expansion device 130 and a heat source side heat exchanger 140, which takes the conventional heat pump structure. In FIG. 3, the heat pump unit 100 may further include a four-way valve to form a cycle in a clockwise direction, but the description of the heat pump unit 100 according to the present embodiment may include a heat pump flow line l 100 . Accordingly, a case in which a heating hot water supply function of receiving heat for heating or hot water supply through a load side heat exchanger by performing a cycle in a counterclockwise direction (A direction) will be described.

압축기(110)와 부하측 열교환기(120)와 팽창 장치(130)와 열원측 열교환기(140)는 모두 열펌프 유동 라인(l100)을 통하여 연결되는데, 열펌프 유동 라 인(l100)에는 R-134a와 같은 냉매로서의 유니트 작동 유체가 관류한다. 압축기(110)에 의하여 압축된 유니트 작동 유체는 부하측 열교환기(120)를 관류하여 팽창 밸브(130)에서 등엔탈피 팽창 과정을 거쳐 열원측 열교환기(140)에서 정압 증발 과정을 거친다. 이와 같은 사이클을 통하여 유니트 작동 유체는 열원측 열교환기(140)에서 열원측 2차 유체, 즉 열원측 2차 작동 유체로부터 열을 흡수하고 부하측 열교환기(120)에서 부하측 2차 유체, 즉 부하측 2차 작동 유체에게 열을 전달하게 된다. Compressor 110 and the load-side heat exchanger 120 and expansion device 130 and the heat-source heat exchanger (140) there is both connected through the heat pump flow line (l 100), the heat pump flow line-(l 100), the Unit operating fluid as a refrigerant, such as R-134a, flows through. The unit working fluid compressed by the compressor 110 flows through the load side heat exchanger 120, undergoes isoenthalpy expansion in the expansion valve 130, and undergoes a constant pressure evaporation process in the heat source side heat exchanger 140. Through such a cycle, the unit working fluid absorbs heat from the heat source side secondary fluid, that is, the heat source side secondary working fluid in the heat source side heat exchanger 140, and the load side secondary fluid, that is, the load side 2 in the load side heat exchanger 120. Heat is transferred to the secondary working fluid.

열원 유니트(300)는 열원(310)과 열원 유동 라인(l300) 및 열원측 순환 펌프(320)를 포함한다. 열원 유동 라인(l300)은 열원(310) 및 열원측 열교환기(140)를 통과하도록 배치되고 열원측 순환 펌프(320)는 열원 유동 라인(l300) 상에 배치되며 열원 유동 라인(l300)에는 열원측 2차 작동 유체가 관류하는데, 열원 유동 라인(l300)은 열원측 열교환기(140)를 통하여 열펌프 유니트(100)의 유니트 유동 라인(l300)과 열전달을 이룬다. 따라서, 열원측 열교환기(140)를 통하여 유니트 작동 유체에 열을 빼앗긴 열원측 2차 작동 유체는 열원측 순환 펌프(320)를 통하여 생성된 유동력을 제공받고 지중 열교환기로 구현되는 열원(310)과 열교환을 이루는 폐유동 구조를 이룬다. 즉, 열원측 2차 작동 유체는 지중 열교환기, 즉 열원(310)를 통하여 지중으로부터 열을 흡수하게 된다. 본 실시예에서, 열원(310)은 지중 열교환기를 사용하는 경우에 대하여 기술하였으나, 하천수,해수, 지하수 및 태양열 등과 같은 다른 열원의 형태로 추가적으로 병렬 구현될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 또한, 본 실시예에서, 열원측 2차 작동 유체로는 물 또는 부동액으로 구현되는데, 물과 메탈올의 혼합물 내지는 물과 에틸알콜의 혼합물 등으로 다양한 혼합 비율로 형성될 수 있다. 이러한 물과 메탄올/에틸알콜의 혼합비는 설계 사양에 따라 적절하게 조정될 수 있다. The heat source unit 300 includes a heat source 310, a heat source flow line l 300 , and a heat source side circulation pump 320. Ten won flow line (l 300) is a heat source (310) and the heat source side and arranged to pass through the heat exchanger 140, the heat source side circulation pump 320 is disposed on the ten won flow line (l 300) ten won flow line (l 300 ), The heat source side secondary working fluid flows through, and the heat source flow line (l 300 ) forms heat transfer with the unit flow line (l 300 ) of the heat pump unit 100 through the heat source side heat exchanger 140. Accordingly, the heat source side secondary working fluid deprived of heat to the unit working fluid through the heat source side heat exchanger 140 receives the flow force generated through the heat source side circulation pump 320 and is a heat source 310 implemented as an underground heat exchanger. It forms a waste flow structure that exchanges heat with. That is, the heat source side secondary working fluid absorbs heat from the ground through the underground heat exchanger, that is, the heat source 310. In the present embodiment, the heat source 310 has been described in the case of using an underground heat exchanger, but various modifications are possible, such as additionally implemented in parallel in the form of other heat sources such as river water, sea water, ground water and solar heat. In addition, in the present embodiment, the heat source side secondary working fluid is implemented as water or an antifreeze, and may be formed in various mixing ratios such as a mixture of water and metalol or a mixture of water and ethyl alcohol. The mixing ratio of such water and methanol / ethyl alcohol can be appropriately adjusted according to the design specifications.

부하 유니트(200)는 부하 유동 라인(l200)를 구비하는데, 부하 유동 라인(l200)에는 부하측 2차 작동 유체가 관류한다. 부하 유동 라인(l200)은 부하(본 실시예에서 난방 공간 R) 및 부하측 열교환기(120)를 통과하도록 배치된다. 부하 유동 라인(l200) 상에는 부하측 순환 펌프(210)가 배치되고, 부하측 순환 펌프(210)를 통하여 입력되는 유동력에 의하여 부하측 2차 작동 유체는 부하 유동 라인(l200) 상을 관류한다. 부하측 순환 펌프(210)의 위치는 설계 사양에 따라 변동될 수 있다. 유동력을 얻은 부하측 2차 작동 유체는 부하측 열교환기(120)를 관류하는데, 부하 유동 라인(l200)은 부하측 열교환기(120)를 통하여 열펌프 유니트(100)의 유니트 유동 라인(l100)과 열전달을 이룬다. 이 때, 부하측 열교환기(120)의 정압 방열 과정을 열을 빼앗긴 유니트 작동 유체는 팽창 밸브(130)로 전달되어 등엔탈피 팽창 과정을 거치는 등 열펌프 사이클을 형성한다. 부하측 열교환기(120)를 통하여 열을 전달받은 부하측 2차 작동 유체는 부하 유동 라인(l200)을 따라 유동하여 난방 공간으로서의 부하(R)를 거친 후 다시 부하측 순환 펌프(210)로 유입된다. A load unit 200 has a load side perfusion secondary working fluid, a load flow line (l 200) to a load flow line (200 l). The load flow line l 200 is arranged to pass through the load (heating space R in this embodiment) and the load side heat exchanger 120. A load side circulation pump 210 is disposed on the load flow line 1 200 , and the load side secondary working fluid flows through the load flow line 1 200 by a flow force input through the load side circulation pump 210. The position of the load side circulation pump 210 may vary depending on the design specifications. The load-side secondary working fluid obtained with the flow force flows through the load-side heat exchanger 120, and the load flow line l 200 passes through the load-side heat exchanger 120 to the unit flow line l 100 of the heat pump unit 100 . Heat transfer. At this time, the unit operating fluid deprived of heat in the static pressure heat dissipation process of the load-side heat exchanger 120 is transferred to the expansion valve 130 to form a heat pump cycle through the isenthalpy expansion process. The load-side secondary working fluid that receives heat through the load-side heat exchanger 120 flows along the load flow line (l 200 ), passes through the load R as a heating space, and then flows back into the load-side circulation pump 210.

한편, 부하 유동 라인(l200) 상에는 하기되는 바이패스 유니트(400)가 배치되고 부하 유동 라인(l200)의 일측에는 부하 유동 라인(l200)으로부터 분기되는 급탕 라인(lw)이 구비된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 부하측 열교환기(120)를 거친 부하 유동 라인(l200)의 하류에는 급탕 라인(lw)이 분기되는데, 부하 유동 라인(l200)과 급탕 라인(lw)의 교차점에는 부하 급탕 밸브부(230)가 구비된다. 부하 급탕 밸브부(230)는 사용자에 의하여 전달되는 힘에 의하여 급탕 라인(lw)을 개폐시키는 단순 밸브로 구현될 수도 있고, 본 실시예에서와 같이 부하 급탕 밸브(231)와 부하 급탕 밸브 구동기(233)를 구비할 수도 있다. 이 경우, 부하 급탕 밸브 구동기(233)는 전동 모터로 구현되고 하기되는 제어부(20)를 통하여 제어 신호에 의하여 조절될 수 있다. 경우에 따라, 급탕 라인(lw) 상으로 부하 급탕 밸브부(230)의 하류에는 급탕 라인 상을 유동하는 부하측 2차 작동 유체, 즉 급수의 유동을 감지하는 유동 감지 센서(627)가 배치될 수도 있다. 부하측 2차 작동 유체는 물로 구현되어 사용자는 급탕 라인(lw)을 통하여 급탕수로 부하측 2차 작동 유체를 사용할 수 있다. 이와 같은 구성을 통하여 열펌프 유니트를 포함하는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템에서 생성되는 고온수를 사용하여 난방수 및/또는 급탕수로 사용할 수도 있다.On the other hand, the load flow line (l 200), a bypass unit 400 is to formed on the arrangement and load flow line (l 200) on one side is provided with a hot water supply line (l w) that is branched from the load flow line (l 200) . That is, as shown in FIG. 3, the hot water supply line l w is branched downstream of the load flow line l 200 passing through the load-side heat exchanger 120, and the load flow line l 200 and the hot water supply line l are provided. At the intersection of w ), a load hot water valve unit 230 is provided. The load hot water valve unit 230 may be implemented as a simple valve that opens and closes the hot water supply line l w by a force transmitted by the user, and the load hot water valve 231 and the load hot water valve driver as in the present embodiment. 233 may also be provided. In this case, the load hot water valve driver 233 may be controlled by a control signal through the control unit 20 implemented as an electric motor and described below. In some cases, downstream of the load hot water supply valve unit 230 on the hot water supply line l w , a flow sensor 627 for detecting the flow of the load side secondary working fluid, that is, the water supply, flowing on the hot water supply line may be disposed. It may be. The load side secondary working fluid is embodied in water so that the user can use the load side secondary working fluid as the hot water supply through the hot water supply line l w . Through such a configuration, high temperature water generated in a high temperature water production geothermal source heat pump system including a heat pump unit may be used as heating water and / or hot water supply.

급탕수의 용도로 일부 분기된 부하측 2차 작동 유체를 제외한 나머지는 난방 공간으로서의 부하(R)로 직접 또는 간접적으로 전달되어 소정의 난방 기능을 수행 한다. 부하 유동 라인(l200) 상으로 부하(R)의 유출 측, 즉 부하(R)의 하류에는 급수 라인(lc)이 배치되는데, 급수 라인(lc)을 통하여 급탕수로 유출된 만큼의 부하측 2차 작동 유체가 보충될 수 있다. 급수 라인(lc)과 부하 유동 라인(l200)의 교차점에는 급수 혼합기(250)가 배치되는데, 급수 라인(lc)을 통하여 새로이 보충되는 보충수와 부하(R)를 거친 후의 부하측 2차 작동 유체 간의 혼합을 유도하여 보다 안정적인 유동 구조를 이룰 수 있도록 한다. The remaining portion of the load-side secondary working fluid, which is partially branched for the purpose of the hot water supply, is delivered directly or indirectly to the load R as a heating space to perform a predetermined heating function. The water supply line lc is disposed on the outflow side of the load R, that is, downstream of the load R, on the load flow line l 200 , and the load side 2 as much as the water supply line lc flows out into the hot water supply line lc. The secondary working fluid can be replenished. At the intersection of the feed line (lc) and the load flow line (l 200 ), a feed water mixer 250 is arranged, and the load side secondary working fluid after passing the load (R) and replenishment water newly replenished through the feed line (lc) Induces mixing between the two to achieve a more stable flow structure.

한편, 본 발명에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10)은 난방/급탕을 위한 고온수 제공 기능을 달성하고 열효율을 증대시키기 위한 구성요소를 구비한다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10)은 바이패스 유니트(400)를 구비하는데, 바이패스 유니트(400)는 열원측 2차 작동 유체 및 부하측 2차 작동 유체 간의 열전달 과정이 발생하도록 한다. 즉, 열원 유니트(300)와 부하 유니트(200), 보다 구체적으로 열원측 2차 작동 유체와 부하측 2차 작동 유체 간의 직접적인 열전달이 이루어지도록 하여 부하 유니트(200)의 부하측 2차 작동 유체의 온도를 원활하면서도 효율적으로 증가시키거나 열원측 열교환기(140)에서 유니트 작동 유체와 열전달을 이루는 열원측 2차 작동 유체의 온도가 상당히 저하되어 열펌프 유니트(100)의 효율이 상당히 저하될 경우 열원측 열교환기(140)로 유입되는 열원측 2차 작동 유체의 온도를 상승시켜 열펌프 유니트의 효율 저하를 방지 내지 보완할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 바이패스 유니트(400)는 바이패스 라인(l400)과 바이패스 열교환기(420)를 포함하는데, 바이패스 열교환기(420)는 바이패스 라인(l400) 상에 배치된다. 바이패스 라인(l400)은 양단이 부하 유동 라인(l200)과 연결되고 바이패스 열교환기(420)에는 열원 유동 라인(l300) 과 바이패스 라인(l400)이 관통 배치되는데, 열원 유동 라인(l300)와 바이패스 라인(l400)은 서로 대향류 배치 구조를 이룬다. 따라서, 바이패스 열교환기(420)에서 열원 유니트(300)의 열원 유동 라인(l300)을 관류하는 열원측 2차 작동 유체 및 부하 유동 라인(l200)과 연결되는 바이패스 라인(l400)을 관류하는 부하측 2차 작동 유체 간의 열전달 과정이 발생할 수 있다. On the other hand, the hot water production geothermal source heat pump system 10 according to the present invention is provided with a component for achieving a high temperature water providing function for heating / hot water supply and increase the thermal efficiency. As shown in Figures 2 and 3, the hot water production geothermal source heat pump system 10 includes a bypass unit 400, which bypass unit 400 is a heat source side working fluid and a load side secondary. Allow heat transfer processes between working fluids to occur. That is, the direct heat transfer between the heat source unit 300 and the load unit 200, more specifically, the heat source side secondary working fluid and the load side secondary working fluid is performed, thereby increasing the temperature of the load side secondary working fluid of the load unit 200. Heat source-side heat exchange when the temperature of the heat source-side secondary working fluid, which increases smoothly and efficiently, or which forms heat transfer with the unit working fluid in the heat source-side heat exchanger 140, is considerably lowered and the efficiency of the heat pump unit 100 is significantly lowered. By raising the temperature of the heat source-side secondary working fluid flowing into the machine 140 may prevent or compensate for the degradation of the efficiency of the heat pump unit. The bypass unit 400 according to an embodiment of the present invention includes a bypass line l 400 and a bypass heat exchanger 420, and the bypass heat exchanger 420 is on the bypass line l 400 . Is placed on. The bypass line (l 400 ) is connected at both ends with the load flow line (l 200 ), and the heat exchanger (420) is disposed through the heat source flow line (l 300 ) and the bypass line (l 400 ). Line l 300 and bypass line l 400 form a counterflow arrangement with each other. Accordingly, the bypass line l 400 connected to the heat source side secondary working fluid and the load flow line l 200 through the heat source flow line l 300 of the heat source unit 300 in the bypass heat exchanger 420. The heat transfer process between the load side secondary working fluid flowing through can occur.

보다 구체적으로 바이패스 라인(l400)은 부하 유동 라인(l200)의 부하측 열교환기(120)로부터의 유출 측, 즉 부하측 열교환기(120)의 상류 측에 양단이 각각 연결되도록 배치되고 바이패스 열교환기(420)는 바이패스 라인(l400) 상에 배치되며, 바이패스 열교환기(420)에는 열원측 열교환기(140)로의 유입측, 즉 열원측 열교환기(140)의 상류 측 열원 유동 라인(l300)은 바이패스 라인(l400)과 대향류 구조를 이루도록 배치된다. 이와 같이 열원 유동 라인(l300)의 열원측 열교환기(140)로의 유입 측과, 부하측 열교환기(120)로부터의 유출 측에 바이패스 열교환기(420)가 배치되어, 바이패스 열교환기(420)에서 부하측 열교환기(120)를 거쳐 상승되어 바이패스 라인(l400)을 관류하는 부하측 2차 작동 유체와 열원측 열교환기로 유입되기 전의 열원측 2차 작동 유체 간의 열전달이 이루어지도록 한다. More specifically, the bypass line l 400 is arranged such that both ends thereof are connected to an outlet side from the load side heat exchanger 120 of the load flow line l 200 , that is, upstream of the load side heat exchanger 120, respectively. The heat exchanger 420 is disposed on the bypass line l 400 , and the bypass heat exchanger 420 has an inflow side to the heat source side heat exchanger 140, that is, an upstream heat source flow of the heat source side heat exchanger 140. The line l 300 is arranged to form a counterflow structure with the bypass line l 400 . In this way, the bypass heat exchanger 420 is disposed on the inflow side of the heat source flow line l 300 to the heat source side heat exchanger 140 and the outflow side from the load side heat exchanger 120, thereby bypassing the heat exchanger 420. The heat transfer between the load-side secondary working fluid and the heat source-side secondary working fluid before flowing into the heat source-side heat exchanger to rise through the load-side heat exchanger 120 and flowing through the bypass line (l 400 ).

또한, 바이패스 유니트(400)는 바이패스 밸브부(410)를 더 구비하는데, 바이패스 밸브부(410)는 바이패스 라인(l400)으로의 부하측 2차 작동 유체의 유동을 제어하는데, 바이패스 밸브부(410)는 부하 유동 라인(l200)과 바이패스 라인(l400)의 교차점으로 부하측 열교환기(120)와 바이패스 열교환기(420)의 사이에 배치된다. 바이패스 밸브부(410)는 다양한 구성이 가능한데, 본 실시예에서 따른 바이패스 밸브부(410)는 바이패스 밸브(411)와 바이패스 밸브 구동부(413)를 포함한다. 바이패스 밸브(411)는 부하 유동 라인(l200)과 바이패스 라인(l400)의 교차 영역, 즉 교차점에 배치하는데, 바이패스 밸브(411)는 부하 유동 라인(l200)을 관류하는 부하측 2차 작동 유체의 바이패스 라인(l400)으로의 유입 여부를 조절한다. 바이패스 밸브 구동부(413)는 전동 모터로 구현되고 하기되는 제어부(20)와 전기적 소통을 이룰 수 있는데, 바이패스 밸브 구동부(413)는 제어부(20)의 제어 신호에 따라 구동되어 바이패스 밸브(411)의 개폐를 조절하여 바이패스 라인(l400)를 따라 유동하는 부하측 2차 작동 유체의 유량을 제어할 수 있다. 바이패스 라인(l400) 상에는 바이패스 라인(l400)을 관류하는 부하측 2차 작동 유체의 유량을 검출하기 위한 바이패스 유동 감지 센서(641)가 배치될 수 있다. 바이패스 라인(l400)의 타단으로 바이패스 밸브부(410)가 배치되는 단부의 반대편 단부에는 혼합기(Mx)가 더 구비될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 혼합기(Mx)는 바이패스 라인(l400)의 타단과 부하 유동 라 인(l300) 간의 교차, 연결점에 배치되어 부하 유동 라인(l300)을 관류하는 부하측 2차 작동 유체와 바이패스 라인(l400)을 관류하는 부하측 2차 작동 유체 간의 혼합을 원활하게 할 수 있다. 이는 바이패스 열교환기에서 발생한 열교환으로 인해, 바이패스 라인(l400)을 관류하는 작동 유체의 온도가 부하 유동 라인(l300)을 관류하는 부하측 2차 작동 유체 간에 온도차가 발생할 수 있는데, 혼합기(Mx)에서 온도차 발생한 부하측 2차 작동 유체들을 신속하게 혼합한다. 하기되는 바와 같이 고온수 제조를 위하여 소정의 열공급이 더 필요한지 여부에 대한 판단이 필요한데, 바이패스 라인(l400)과 부하 유동 라인(l300)을 관류하는 부하측 2차 작동 유체 간에 온도차가 있고 신속하고 원활한 혼합이 이루어지지 않을 경우 바이패스 유니트 하류에서의 부하측 2차 작동 유체의 정확한 온도 측정이 어렵다는 점에서, 혼합기(Mx)를 통한 부하측 2차 작동 유체의 신속한 혼합이 요구될 수 있다. In addition, the bypass unit 400 further includes a bypass valve portion 410, which controls the flow of the load side secondary working fluid to the bypass line (l 400 ). The pass valve part 410 is disposed between the load side heat exchanger 120 and the bypass heat exchanger 420 at the intersection of the load flow line 1 200 and the bypass line 1 400 . The bypass valve unit 410 may be configured in various ways. The bypass valve unit 410 according to the present exemplary embodiment includes a bypass valve 411 and a bypass valve driver 413. Bypass valve 411 is located at the intersection of the load flow line (l 200 ) and the bypass line (l 400 ), that is, the intersection point, the bypass valve 411 is the load side through the load flow line (l 200 ) Controls the inflow of the secondary working fluid into the bypass line (l 400 ). The bypass valve driver 413 may be in electrical communication with the controller 20 which is implemented as an electric motor and is described below. The bypass valve driver 413 is driven according to a control signal of the controller 20 to bypass the valve. controlling the opening of 411) and it is possible to control the flow rate of the load-side second operation fluid flowing along the bypass line (l 400). A bypass line (l 400), a bypass flow sensor 641 for detecting the flow rate of the load-side second operation fluid flowing through the On the bypass line (l 400) can be disposed. The other end of the bypass line (l 400), the opposite end of the bypass valve section end portion 410 is disposed has a mixer (Mx) can be further provided. A mixer (Mx), as shown in Figure 3 the load flowing through the crossing, is arranged in the contact point the load flow line (l 300) between the other end of the load flow line-(l 300) of the bypass line (l 400) 2 Mixing between the secondary working fluid and the load side secondary working fluid flowing through the bypass line l 400 can be facilitated. This is due to the heat exchange occurring in the bypass heat exchanger, whereby the temperature of the working fluid flowing through the bypass line (l 400 ) may cause a temperature difference between the load side secondary working fluid flowing through the load flow line (l 300 ), Quickly mix load side secondary working fluids with temperature differences in Mx). As described below, it is necessary to determine whether a predetermined heat supply is required for the production of hot water. There is a temperature difference between the bypass side working fluid flowing through the bypass line (l 400 ) and the load flow line (l 300 ) Fast mixing of the load side secondary working fluid through the mixer Mx may be required in that it is difficult to accurately measure the temperature of the load side secondary working fluid downstream of the bypass unit if the mixing is not performed smoothly.

본 발명에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10)은 감지부(600)를 구비하는데, 감지부(600)는 열원 유동 라인(l300)과 부하 유동 라인(l200) 상에 배치되는 유동 라인 온도 센서(621,625,631,633)를 포함한다. 유동 라인 온도 센서(621,625,631,633)는 부하 유동 라인 온도 센서(621,625)와 열원 유동 라인 온도 센서(631,633)를 포함하는데, 부하 유동 라인 온도 센서(621,625)는 부하 유동 라인(l200) 상으로 바이패스 유니트(400)의 하류 및 상류, 즉 바이패스 유니트(400)로의 유입측 및 유출 측에 배치된다. 이와 같은 부하 우동 라인 온도 센서(621,625) 를 통하여 부하 유동 라인(l200) 상에서 바이패스 유니트(400)의 유출입 전후 온도차를 감지하여 이를 바이패스 유니트의 작동 상태를 제어하는데 사용할 수 있다. 또한, 경우에 따라 부하 유동 라인 온도 센서는 바이패스 유니트(400)의 바이패스 라인(l400) 상에 배치되는 바이패스 온도 센서(643)를 더 구비할 수도 있는데, 바이패스 온도 센서(643)는 바이패스 열교환기(420)를 거친 직후 혼합기(Mx)에서의 부하측 2차 작동 유체 혼합전의 온도를 감지하여 이를 제어부(20)로부터의 바이패스 유니트(400) 바이패스 밸브부(410)에 대한 제어 신호 출력에 사용되도록 할 수도 있다. 또한, 감지부(600)는 난방 공간인 부하(R)에서의 온도, 즉 난방 공간에서의 온도를 감지하는 난방 온도 센서(TR)을 더 구비하고 이의 신호에 기초하여 하기되는 난방 모드의 보다 정확한 제어를 수행할 수도 있다. 또한, 감지부(600:621,625,631,633;627,641;623,643,610)는 열펌프 유니트(100)의 유니트 유동 라인 상에서의 온도를 측정하는 유니트 온도 센서(610;611,612,613,614)와, 유동 감지 센서(627;641)와 온도 감지 센서(623,643,610)를 포함할 수도 있다. 도면 부호 627로 지시되는 유동 감지 센서는 상기한 바와 같이 급탕 라인(lw) 상에 배치되어 급탕 라인으로의 유동을 감지하고 도면 부호 641로 지시되는 유동 감지 센서는 바이패스 라인(l400)의 유동을 감지하여 부하 유동 라인으로부터 분기되어 바이패스 라인을 관류하는 부하측 2차 작동 유체의 유동 및 유량을 측정한다. 이러한 유동 및 유량 측정은 바이패스 유니트의 작동 모드 판단을 위한 신호로 사용될 수도 있고, 급탕수로 부하측 2차 작동 유체가 사용된 용량만큼 급수 라인(lc)을 통하 여 보충수를 공급하기 위한 기초 신호로 사용될 수도 있는 등 다양한 선택과 구성이 가능하다. 또한, 온도 감지 센서(623,643,610)는 축열 라인 및 바이패스 라인 상에 배치되어 각각의 온도를 측정하는 축열 온도 센서(623) 및 바이패스 온도 센서(643)을 더 포함할 수도 있다. 각각에서 감지된 온도 및 유동 신호는 하기되는 제어부(20)로 전달된다. 여기서 도시되지는 않았으나, 각각의 유동 라인 등에는 별도의 압력 센서 등이 배치되어 안정적인 유동 상태 여부를 감지하기 위한 구성을 취할 수도 있다. 또한, 하기되는 입력부(50)에서 사용자에 의하여 선택되는 난방 온도 내지는 급탕 온도 등에 대한 입력 신호도 제어부(20)로 전달될 수 있다.The high temperature water production geothermal heat pump system 10 according to the present invention includes a sensing unit 600, which is disposed on a heat source flow line l 300 and a load flow line l 200 . Flow line temperature sensors 621, 625, 631, and 633. Flow line temperature sensors 621, 625, 631, 633 include load flow line temperature sensors 621, 625 and heat source flow line temperature sensors 631, 633, wherein load flow line temperature sensors 621, 625 are bypass units onto the load flow line l 200 . Downstream and upstream of the 400, ie, on the inlet and outlet sides of the bypass unit 400. Through the load udon line temperature sensors 621 and 625, the temperature difference between the inlet and outlet of the bypass unit 400 may be sensed on the load flow line l 200 and used to control the operation state of the bypass unit. In addition, in some cases, the load flow line temperature sensor may further include a bypass temperature sensor 643 disposed on the bypass line l 400 of the bypass unit 400, and the bypass temperature sensor 643 is provided. Detects the temperature before the load side secondary working fluid is mixed in the mixer Mx immediately after passing through the bypass heat exchanger 420, and then detects the temperature of the bypass unit 400 from the control unit 20. It can also be used for control signal output. In addition, the sensing unit 600 further includes a heating temperature sensor TR that senses a temperature in the load R, that is, a heating space, that is, a temperature in the heating space, and is more accurate in a heating mode described below based on a signal thereof. Control can also be performed. In addition, the sensing unit 600: 621, 625, 631, 633; 627, 641; 623, 643, 610 may include a unit temperature sensor 610; 611, 612, 613, 614 and a flow sensor 627; It may also include sensing sensors 623, 643, 610. Flow detection sensor indicated by reference numeral 627 is disposed on the hot water supply line (lw) as described above to detect the flow to the hot water supply line, and flow detection sensor indicated by reference numeral 641 is the flow of the bypass line (l 400 ) And sense the flow and flow rate of the load side secondary working fluid branching off from the load flow line and flowing through the bypass line. This flow and flow measurement may be used as a signal for determining the operating mode of the bypass unit, and a basic signal for supplying supplemental water through the feed line (lc) by the capacity of the load side secondary working fluid to the hot water supply. Various choices and configurations are possible, such as may be used. In addition, the temperature sensors 623, 643, 610 may further include a heat storage temperature sensor 623 and a bypass temperature sensor 643 disposed on the heat storage line and the bypass line to measure respective temperatures. The sensed temperature and flow signal in each is transmitted to the controller 20 which will be described below. Although not shown here, a separate pressure sensor or the like may be disposed in each flow line to take a configuration for detecting a stable flow state. In addition, an input signal for a heating temperature or a hot water temperature selected by a user in the input unit 50 to be described below may also be transmitted to the controller 20.

한편, 도 3에서는 본 발명이 일실시예에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10)이 도시되는데, 본 발명의 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템은 다양한 변형이 가능하다. 즉, 도 4에는 본 발명의 다른 일예에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10a)의 세부적인 구성도가 도시되는데, 앞선 실시예에서와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다. 즉, 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10a)은 보조 히터(250)를 더 구비하는데, 보조 히터(250)는 바이패스 유니트(400)의 하류로 부하 유동 라인(l300) 상에 배치된다. 보다 구체적으로, 보조 히터(250)는 바이패스 유니트(400)의 바이패스 라인(l400)의 하류 측으로 혼합기(Mx)의 하류에 배치되는데 부하 유동 라인(l300)의 외주 상에 배치되어 부하 유동 라인(l300)을 관류하는 부하측 2차 작동 유체에 열을 공급할 수 있다. 보조 히터(250)는 전기 히터로 구현될 수도 있고, 별도의 가스 히터로 구현될 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 구성이 가능하다. 보조 히터(250)는 하기되는 제어부(20)와 전기적 소통을 이루고 제어부(20)의 제어 신호에 따라 구동되어 소정의 고온수 제조를 위한 보조 열원 공급 기능을 수행할 수 있다.On the other hand, in Figure 3 is shown a hot water production geothermal source heat pump system 10 according to an embodiment of the present invention, the hot water production geothermal source heat pump system of the present invention can be variously modified. That is, Figure 4 shows a detailed configuration of the hot water production geothermal source heat pump system 10a according to another embodiment of the present invention, the same components as in the previous embodiment with the same reference numerals and overlapping Description is omitted. That is, the hot water production geothermal heat pump system 10a further includes an auxiliary heater 250, which is disposed on the load flow line l 300 downstream of the bypass unit 400. . More specifically, the auxiliary heater 250 is disposed downstream of the mixer Mx to the downstream side of the bypass line l 400 of the bypass unit 400, which is disposed on the outer circumference of the load flow line l 300 to be loaded. Heat may be supplied to the load side secondary working fluid flowing through the flow line l 300 . The auxiliary heater 250 may be implemented as an electric heater or may be implemented as a separate gas heater, and various configurations are possible according to design specifications. The auxiliary heater 250 may be in electrical communication with the controller 20 described below and driven according to a control signal of the controller 20 to perform an auxiliary heat source supply function for manufacturing a predetermined high temperature water.

또한, 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10a)은 난방 공간으로서의 부하(R)에 간접적인 난방 열 공급 구조를 취할 수도 있다. 즉, 부하 유동 라인(l300) 상으로 바이패스 라인(l400)의 하류 측, 보다 구체적으로 부하 유동 라인(l300) 상으로 급탕 라인이 분기되는 지점의 하류에 축열조(240)가 더 배치될 수도 있는데, 부하 유동 라인(l300)은 축열조(240)를 관류한다. 축열조(240)에는 별도의 난방수가 수용되는데, 축열조(240)는 축열조 유입부(MHi)와 축열조 유출부(MHo)을 통하여 난방 공간으로서의 부하(R)와 소통을 이룬다. 즉, 축열조(240)는 부하(R)와 축열 라인(lR)을 통하여 연결되는데, 축열조(240)의 축열조 유입부(MHi)와 축열조 유출부(MHo)는 각각 축열 라인(lR)과 연결된다. 또한, 축열조(240)의 일단에는 축열조 보충부(MHc)가 구비되고 여기서 도시되는 않았으나 축열조(240)의 수위를 감지하는 수위 센서가 더 구비됨으로써, 축열조 보충부(MHo)를 통하여 하기되는 난방수의 보충을 이루어 축열조의 수위를 일정하게 유지시킬 수 있다.In addition, the hot water production geothermal source heat pump system 10a may take a heating heat supply structure indirect to the load R as a heating space. That is, the load flow line (l 300) onto the downstream side of the bypass line (l 400), more specifically, the load flow line (l 300) onto the further arranged a thermal storage tank (240) downstream of the point where the branch hot water supply line The load flow line l 300 flows through the heat storage tank 240. The heat storage tank 240 receives a separate heating water, the heat storage tank 240 communicates with the load (R) as a heating space through the heat storage tank inlet (MHi) and the heat storage tank outlet (MHo). That is, the heat storage tank 240 is connected through the load (R) and the heat storage line (l R ), the heat storage tank inlet (MHi) and the heat storage tank outlet (MHo) of the heat storage tank 240, respectively, and the heat storage line (L R ) and. Connected. In addition, one end of the heat storage tank 240 is provided with a heat storage tank refilling unit (MHc), but is not shown here is further provided with a water level sensor for detecting the water level of the heat storage tank 240, the heating water to be through the heat storage tank refilling unit (MHo) By replenishing, the level of the heat storage tank can be kept constant.

축열 라인(lR) 상에는 축열 펌프(241)가 배치되는데, 축열 라인(lR)을 관류하는 난방수의 원활한 유동을 가능하게 할 수 있다. 이와 같은 축열조(240) 구조 를 통하여 열펌프 유니트(100)에 의하여 생성된 열의 안정적인 저장도 가능하게 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10a)의 감지부(600)는 보다 정확한 제어를 위하여, 감지부(600)는 난방수 온도 센서(623)을 더 구비하여 축열조(240)로부터 축열 라인을 따라 유동하는 난방수의 온도를 감지하고 이를 제어부(20)가 작동 모드를 결정하는데 사용할 수도 있다. There is a heat storage pump 241 is arranged on the heat storage line (l R), the smooth flow of the heating can be flowing through the heat accumulating line (l R) can be enabled. Through such a heat storage tank 240 structure can also enable stable storage of the heat generated by the heat pump unit 100. In addition, the sensing unit 600 of the hot water production geothermal source heat pump system 10a according to the present invention for more accurate control, the sensing unit 600 further includes a heating water temperature sensor 623, the heat storage tank 240 The temperature of the heating water flowing along the heat storage line may be detected by the control unit 20 and used by the control unit 20 to determine an operation mode.

또 한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템은 고온수 제조의 필요성 내지는 열펌프 유니트의 효율 증진을 위한 경우 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템의 작동 모드를 제어하기 위한 일련의 구성요소들을 더 구비할 수도 있다. 즉, 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10)은 제어부(20) 및 저장부(30)를 더 구비하는데, 경우에 따라 연산부(40) 및 입력부(50)가 더 구비될 수도 있다. 저장부(30)는 바이패스 유니트, 보다 구체적으로 바이패스 밸브부(410)의 작동 모드를 설정하기 위하여 사용되는 작동 모드 데이터를 구비하는데, 저장부(30)에 사전 설정되어 저장되는 작동 모드 데이터에는 사전 설정 열원 최저 온도(TSL)와 사전 설정 고온수 요구 온도(Tws)를 포함한다. 여기서, 사전 설정 열원 최저 온도(TSL)는 열펌프 유니트(100)의 열원측 열교환기에서 발생하는 유니트 작동 유체와 열교환시 열펌프 유니트(100)의 운전 효율을 최적화하기 위하여 필요한 열원 측의 최저 온도를 나타낸다. 즉, 열원 측 온도가 과도하게 낮을 경우 열펌프 유니트(100)의 압축기(110)에 투입되는 일의 상당한 증가로 인하여 효율이 낮아질 뿐만 아니라 압축기(110)에 요구되는 부하의 변동 폭의 증대로 안정적인 운 전이 곤란하므로, 이러한 압축기에 요구되는 극심한 부하 변동을 방지하고 열펌프 유니트의 전체 운전 효율을 최적화하기 위하여 팽창 밸브를 거친 유니트 작동 유체와 열전달을 이루는 열원 측 최저 온도에 대한 감지와 이의 조정이 요구되며 이를 판단하는 기준으로 사전 설정 열원 최저 온도(TSL)가 사용될 수 있다. 또한, 저장부(30)에 사전 설정 저장되는 사전 설정 고온수 요구 온도(Tws)는 보조 히터의 작동 필요성을 판단하기 위한 기준 값으로 사용될 수 있다. On the other hand, as shown in Figure 2, the hot water production geothermal heat pump system according to the present invention is a mode of operation of the hot water production geothermal heat pump system when the need for hot water production or to improve the efficiency of the heat pump unit It may further comprise a series of components for controlling. That is, the hot water production geothermal heat pump system 10 further includes a control unit 20 and a storage unit 30. In some cases, the operation unit 40 and the input unit 50 may be further provided. The storage unit 30 has operation mode data used for setting the operation mode of the bypass unit, more specifically, the bypass valve unit 410, and the operation mode data which is preset and stored in the storage unit 30. Includes a preset heat source minimum temperature T SL and a preset hot water required temperature Tws. Here, the predetermined heat source minimum temperature T SL is the lowest heat source side necessary for optimizing the operating efficiency of the heat pump unit 100 during heat exchange with the unit working fluid generated in the heat source side heat exchanger of the heat pump unit 100. Indicates the temperature. That is, when the heat source side temperature is excessively low, the efficiency is not only lowered due to a significant increase in work input into the compressor 110 of the heat pump unit 100, but also stable due to an increase in the fluctuation range of the load required for the compressor 110. Operation is difficult, requiring detection and adjustment of the lowest temperature on the heat source side that achieves heat transfer with the unit working fluid through the expansion valve to prevent the extreme load fluctuations required for these compressors and to optimize the overall operating efficiency of the heat pump unit. As a criterion for determining this, a preset heat source minimum temperature T SL may be used. In addition, the preset high temperature water request temperature Tws, which is stored in the storage unit 30 in advance, may be used as a reference value for determining an operation need of the auxiliary heater.

입력부(50)는 컨트롤 패널로 구현될 수 있는데, 복수 개의 버튼 내지 로터리 스위치를 구비한다. 사용자가 고온수 기능을 나타내는 고온수 기능 신호(V)을 포함하여 사용자가 원하는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템을 조작하기 위한 입력 신호를 생성하여 제어부(20)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 난방 또는 급탕을 위하여 고온수 제조가 필요한 경우, 사용자는 입력부(50)에 구비되는 소정의 버튼 내지 로터리 스위치를 조작하여 난방/급탕을 위한 고온수 제조 기능을 선택하거나 및/또는 사용자가 원하는 난방 온도 내지 급탕수 온도, 즉 고온수 요구 입력 온도(Twi)를 입력할 수도 있다. 고온수 요구 입력 온도(Twi)는 사용자에 의하여 입력되는 직접적인 신호로 제어부(20)로 전달되어 고온수 제조를 위한 작동 여부 판단 기준으로 직접 사용될 수도 있고, 경우에 따라 저장부(30)에 사전 설정되어 저장되는 요구 온도 맵(미도시) 등으로부터 소정의 대응되는 값으로 전환되어 고온수 제조를 위한 작동 여부 판단 기준으로 사용될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다. The input unit 50 may be implemented as a control panel, and includes a plurality of buttons or rotary switches. The user may generate an input signal for operating the hot water production geothermal heat pump system that the user desires, including the high temperature water function signal V indicating the high temperature water function, and transmit the generated input signal to the controller 20. For example, when hot water production is required for heating or hot water supply, the user operates a predetermined button or rotary switch provided in the input unit 50 to select a hot water production function for heating / hot water supply and / or a user. Can input a desired heating temperature to a hot water temperature, that is, a hot water demand input temperature Twi. The high temperature water request input temperature Twi may be transmitted to the control unit 20 as a direct signal input by the user, and may be directly used as a criterion for determining whether to operate the high temperature water. Various modifications are possible, such as being converted into a corresponding corresponding value from a required temperature map (not shown) stored and stored, and used as a criterion for determining whether to operate the hot water.

제어부(20)는 입력부(50) 및 감지부(600) 및 저장부(30)와 전기적 소통을 이루는데, 입력부(50) 및 감지부(600)를 통하여 입력 감지된 신호, 예를 들어 입력부(50)를 통하여 입력된 난방/급탕을 위한 사용자 설정 온도와 부하 바이패스 유출/유입 온도 및/또는 열원 바이패스 유출/유입 온도 등과 같은 입력 감지 신호와, 저장부(30)에 사전 설정된 작동 모드 데이터, 예를 들어 사전 설정 열원 최저 온도(TSL) 및 사전 설정 고온수 요구 온도(Tws) 등의 작동 모드 데이터를 비교하여 현재 사용자가 원하고 현재 시스템의 최적화를 위하여 선택되어야 할 작동 모드를 판단하여 해당 작동 모드를 수행하도록 바이패스 유니트(400)의 바이패스 밸브부(410)로 제어 신호를 인가한다. 연산부(40)는 제어부(20)가 바이패스 밸브부(410)에 인가되는 제어 신호를 생성 시 수반되는 연산 과정에 사용될 수 있고, 상기한 바와 같이 입력부(50)는 사용자가 난방 공간으로서의 부하의 설정 온도(TRS) 및 고온수 설정 온도(Tws) 등을 입력하기 위한 입력 수단으로 구비될 수 있고, 이들 연산부(40) 및 입력부(50)는 제어부(20)와 전기적 소통을 이룰 수 있다. The controller 20 establishes electrical communication with the input unit 50, the sensing unit 600, and the storage unit 30. The input unit 50 detects the input signal through the input unit 50 and the sensing unit 600, for example, the input unit ( Input sensing signals such as user set temperature and load bypass outlet / inlet temperature and / or heat source bypass outlet / inlet temperature for heating / hot water input through 50), and operation mode data preset in the storage unit 30 For example, you can compare operating mode data, such as a preset heat source minimum temperature (T SL ) and a preset hot water demand temperature (Tws), to determine the operating mode desired by the current user and to be selected for optimization of the current system. The control signal is applied to the bypass valve unit 410 of the bypass unit 400 to perform the operation mode. The calculation unit 40 may be used in a calculation process that is performed when the control unit 20 generates a control signal applied to the bypass valve unit 410. As described above, the input unit 50 may be configured to provide a user with a load as a heating space. It may be provided as an input means for inputting a set temperature (TRS), a high temperature water set temperature (Tws), and the like, these computing unit 40 and the input unit 50 may be in electrical communication with the control unit 20.

이하에서는 상기한 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템의 작동 과정에 대하여 설명한다. 발명의 이해를 명확하게 하기 위하여 도 4에 도시된 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템을 기준으로 작동 과정을 설명한다. Hereinafter will be described the operation of the hot water production geothermal heat pump system. To clarify the understanding of the invention, the operation process will be described based on the hot water production geothermal heat pump system shown in FIG.

사용자에 의한 입력부(50)를 통한 고온수 기능 구현의 신호가 입력되는 경우 제어부(20)는 이로부터 고온수 제조를 위한 제어 신호를 생성하고 이를 바이패스 유니트(400)로 전달한다. 제어부(20)로부터의 제어 신호에 따라 바이패스 유니트(400)의 바이패스 밸브부(410)가 가동되는 경우, 보다 구체적으로 바이패스 밸브부(410)의 전동 모터로 구현되는 바이패스 밸브 구동부(413)가 구동되는 경우 바이패스 밸브 구동부(413)와 연결되는 바이패스 밸브(411)를 가동시켜 개도를 조정한다. 여기서 상기한 바와 같이 바이패스 밸브와 바이패스 밸브 구동부는 별개의 구성으로 기술되었으나 단일의 밸브체로 구현될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 또한, 바이패스 밸브 구동부는 전동 모터 이외에 경우에 따라 유압으로 구동되는 구성을 취할 수도 있는 등 다양한 구성이 가능하다. When a signal of a high temperature water function implementation is input through the input unit 50 by a user, the control unit 20 generates a control signal for manufacturing high temperature water therefrom and transmits the control signal to the bypass unit 400. When the bypass valve unit 410 of the bypass unit 400 operates according to a control signal from the control unit 20, more specifically, the bypass valve driving unit implemented by the electric motor of the bypass valve unit 410 ( When the 413 is driven, the bypass valve 411 connected to the bypass valve driver 413 is operated to adjust the opening degree. Here, as described above, the bypass valve and the bypass valve driving unit are described in separate configurations, but various modifications are possible, such as being implemented as a single valve body. In addition, the bypass valve driving unit may be configured in various ways, such as a configuration that may be hydraulically driven in some cases other than the electric motor.

이와 같은 바이패스 밸브부를 통하여 부하 유동 라인으로부터 바이패스 라인(l400)으로 부하측 2차 작동 유체의 유입이 허용되고, 바이패스 라인(l400)을 따라 관류하는 부하측 2차 작동 유체는 바이패스 열교환기(420)를 관류하게 된다. 이때, 바이패스 열교환기(420)에서 바이패스 라인(l400)과 대향류 배치되는 열원 유동 라인에는 상기한 바와 같이 열원측 2차 작동 유체가 관류하는데, 바이패스 열교환기(420)에서 부하측 2차 작동 유체와 열원측 2차 작동 유체 간의 열전달이 발생한다. 즉, 부하측 2차 작동 유체로부터 열원측 2차 작동 유체로 열이 전달되고 열원측 2차 작동 유체는 부하측 2차 작동 유체로부터 전달된 열에 의하여 온도가 상승한다. 바이패스 열교환기(420)에서의 열교환을 통하여 온도 상승된 열원측 2차 작동 유체는 열펌프 유니트(100)의 열원측 열교환기(140)로 유입되고 대향류 배치되 는 유니트 유동 라인 상의 유니트 작동 유체, 즉 냉매와 열교환을 이룬다. 이때, 열펌프 유니트(100)의 열원측 온도가 증대되므로 열원측 열교환기를 통하여 입력되는 열은 압축기(110)를 통하여 냉매로 입력되는 일과 함께 열펌프 유니트의 사이클을 상승시키는 기능을 수행한다. 즉, 도 5에서 점선으로 도시되는 사이클은 바이패스 유니트(400)의 바이패스 열교환기를 통하여 열원측 2차 작동 유체로 열이 유입되기 전의 열펌프 유니트의 사이클(a1-b1-c1-d1; 점선)이고, 실선으로 도시되는 사이클은 바이패스 유니트(400)의 바이패스 열교환기를 통하여 열원측 2차 작동 유체로 열이 유입된 후의 열펌프 유니트의 사이클(a2-b2-c2-d2)을 나타낸다. 도 5는 P-H선도이나 발명의 이해를 용이하게 하기 위하여 열원측 및 부하측 온도(TH1, TH2, TL1, TL2) 를 중첩 표시한다. 바이패스 유니트를 통한 부하측 2차 작동 유체의 바이패스 전의 열펌프 사이클(a1-b1-c1-d1)은 온도(TL1)의 열원측으로부터의 열과 압축기(110)를 통하여 입력되는 일(W)로부터 부하측에 온도(TH1)를 형성한다. 바이패스 유니트를 통한 부하측 2차 작동 유체의 바이패스를 이룬 열펌프 사이클(a2-b2-c2-d2)은 바이패스 열교환기를 통하여 온도(TL2; TL2>TL1)의 열원측으로부터의 열과 압축기(110)를 통하여 입력되는 일(W)로부터 부하측에 온도(TH2; TH2>TH1)를 형성하여, 부하측 열교환기로 유입되는 냉매로서의 유니트 작동 유체의 온도를 상승시켜 부하측 열교환기에서 유니트 작동 유체와 부하측 2차 작동 유체 간의 원활한 열전달을 이룰 수 있다. 따라서, 부하측 2차 작동 유체의 바이패스를 통하여 열원측 2차 작동 유체와 부하측 2차 작동 유체 간의 열교환을 통하여 열원측 2차 작동 유체의 온도를 증가시키고(△TL), 열원측 2차 작동 유체와의 열교환을 통하여 열원측 열교환기에서의 냉매, 즉 유니트 작동 유체의 온도를 증대시켜 열펌프 유니트(100)의 사이클을 상승 변화시키고, 부하측 열교환기에서의 유니트 작동 유체의 온도를 증대시키고, 궁극적으로 부하측 열교환기에서 유니트 작동 유체와 열교환을 이루는 부하측 2차 작동 유체의 온도를 증대(△TH)시켜 난방 또는 급탕을 위한 보다 원활한 고온수 제조를 가능하게 할 수 있다. Through the bypass valve portion, the load side secondary working fluid is allowed to flow from the load flow line into the bypass line l 400 , and the load side secondary working fluid flowing through the bypass line l 400 is bypass heat exchanged. Will flow through group 420. At this time, the heat source side secondary working fluid flows through the heat source flow line disposed in a counter flow with the bypass line l 400 in the bypass heat exchanger 420, and the load side 2 in the bypass heat exchanger 420 flows. Heat transfer occurs between the secondary working fluid and the heat source side secondary working fluid. That is, heat is transferred from the load side secondary working fluid to the heat source side secondary working fluid and the heat source side secondary working fluid rises in temperature by heat transferred from the load side secondary working fluid. The heat source side secondary working fluid, which has risen in temperature through heat exchange in the bypass heat exchanger 420, enters the heat source side heat exchanger 140 of the heat pump unit 100 and operates the unit on the unit flow line in which the counter flow is disposed. It exchanges heat with the fluid, ie the refrigerant. At this time, since the heat source side temperature of the heat pump unit 100 is increased, the heat input through the heat source side heat exchanger performs a function of increasing the cycle of the heat pump unit together with the input to the refrigerant through the compressor 110. That is, the cycle shown by the dotted line in FIG. 5 is a cycle (a1-b1-c1-d1; dashed line) of the heat pump unit before heat is introduced into the heat source side secondary working fluid through the bypass heat exchanger of the bypass unit 400. The cycle shown by the solid line represents the cycle a2-b2-c2-d2 of the heat pump unit after heat is introduced into the heat source side secondary working fluid through the bypass heat exchanger of the bypass unit 400. Fig. 5 superimposes the heat source side and the load side temperatures T H1 , T H2 , T L1 , T L2 to facilitate understanding of the PH diagram and the invention. The heat pump cycle a1-b1-c1-d1 before the bypass of the load side secondary working fluid through the bypass unit is input through the compressor 110 and the heat from the heat source side of the temperature T L1 . The temperature T H1 is formed on the load side. The heat pump cycle (a2-b2-c2-d2), which bypasses the load side secondary working fluid through the bypass unit, is connected to the heat from the heat source side of the temperature (T L2 ; T L2 > T L1 ) through the bypass heat exchanger. The temperature T H2 ; T H2 > T H1 is formed on the load side from the work W input through the compressor 110 to increase the temperature of the unit working fluid as the refrigerant flowing into the load side heat exchanger, thereby increasing the temperature of the unit in the load side heat exchanger. Seamless heat transfer between the working fluid and the load side secondary working fluid can be achieved. Accordingly, the temperature of the heat source side secondary working fluid is increased (ΔTL) through heat exchange between the heat source side secondary working fluid and the load side secondary working fluid through bypass of the load side secondary working fluid (ΔTL), and the heat source side secondary working fluid is increased. Heat exchange with the refrigerant increases in the heat source side heat exchanger, that is, the temperature of the unit working fluid to increase and change the cycle of the heat pump unit 100, increase the temperature of the unit working fluid in the load side heat exchanger, ultimately By increasing the temperature (△ TH) of the load-side secondary working fluid to heat exchange with the unit working fluid in the load-side heat exchanger it can be possible to make a more smooth hot water production for heating or hot water supply.

또한, 본 발명에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템의 작동을 통하여 초기 구동시 초기 구동 상태로부터 안정화 상태까지의 초기 구동 운전 시간을 최소화할 수도 있다. 즉, 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템의 초기 구동시, 보다 구체적으로 열펌프 유니트가 초기 구동되어 안정화 상태에 도달하지 못한 경우, 바이패스 유니트의 바이패스 밸브부를 가동시켜 부하측 2차 작동 유체를 바이패스 라인을 경유시킨다. 이때, 바이패스 열교환기(420)에서 부하측 2차 작동 유체와 열원측 2차 작동 유체 간의 열전달이 발생하고 열원측 2차 작동 유체의 온도 상승으로 열원측 열교환기(140)에서 열전달을 이루는 열펌프 유니트(100)의 운전 사이클을 상승(도 5 실선 참조)시켜 열펌프 유니트(100)의 운전 상태를 원활하고 효율적으로 안정화시킬 수도 있다. In addition, it is possible to minimize the initial driving operation time from the initial driving state to the stabilization state during the initial driving through the operation of the hot water production geothermal source heat pump system according to the present invention. That is, when the hot water production geothermal heat pump system is initially driven, more specifically, when the heat pump unit is initially driven and does not reach a stabilization state, the bypass valve portion of the bypass unit is operated to bypass the load side secondary working fluid. Via the pass line. At this time, heat transfer occurs between the load side secondary working fluid and the heat source side secondary working fluid in the bypass heat exchanger 420, and the heat pump achieves heat transfer from the heat source side heat exchanger 140 as the temperature of the heat source side secondary working fluid rises. The operating cycle of the unit 100 may be raised (see solid line in FIG. 5) to smoothly and efficiently stabilize the operating state of the heat pump unit 100.

또한, 본 발명에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템은 열펌프 유니트의 열효율을 증대시키기 위한 경우에도 사용될 수 있다. 즉, 열펌프 유니트(100)에 배치되는 유니트 온도 센서(610;611,612,613,614)로부터 감지된 열펌프 유니트의 온도 신호 및/또는 도면 부호 633으로 지시되는 온도 센서에서 감지된 온도 신호는 제어부(20)로 전달되고, 제어부(20)는 저장부(30)에 사전 설정되어 저장된 사전 설정 열원 최저 온도(TSL)와 도면 부호 633으로 지시되는 온도 센서에서 감지된 온도(T633)을 비교하여 열펌프 유니트(100)의 작동 상태가 최적화된 열효율을 달성하기 어려울 정도로 열원측 온도가 낮게 형성되었다고 판단될 경우 바이패스 유니트(400)로 제어 신호를 인가하여 바이패스 열교환기(420)에서 열원측 2차 작동 유체와 부하측 2차 작동 유체를 열교환시켜 열펌프 유니트, 궁극적으로는 열펌프 시스템의 효율을 증대시킬 수도 있다.In addition, the high temperature water production geothermal source heat pump system according to the present invention can also be used to increase the thermal efficiency of the heat pump unit. That is, the temperature signal of the heat pump unit detected from the unit temperature sensors 610; 611, 612, 613, and 614 disposed in the heat pump unit 100 and / or the temperature signal detected by the temperature sensor indicated by reference numeral 633 is transferred to the controller 20. The control unit 20 compares the preset heat source minimum temperature T SL preset and stored in the storage unit 30 with the temperature T 633 detected by the temperature sensor indicated by reference numeral 633. If it is determined that the heat source side temperature is formed so low that the operating state of the 100 is difficult to achieve optimized thermal efficiency, a control signal is applied to the bypass unit 400 to operate the heat source side secondary in the bypass heat exchanger 420. It is also possible to increase the efficiency of the heat pump unit, ultimately the heat pump system, by exchanging the fluid and the load side secondary working fluid.

이하에서는 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템의 제어 과정을 설명한다. Hereinafter, a control process of the hot water production geothermal source heat pump system of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 8.

먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템제어 방법은 제공 단계(S1)와, 입력 감지 단계(S10)와, 작동 모드 판단 단계(S20)와, 작동 모드 실행 단계(S30)를 포함한다. 제공 단계(S1)에서 본 발명에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템이 제공되는데, 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 보조 히터를 구비하는 도 4의 경우를 기준으로 설명한다. 하지만, 이는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로 상기한 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템의 제어 과정을 이루는 범위에서 다양한 변형이 가능하다. 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10a)의 입력부(50, 도 2 참조)는 상기한 바와 같이 컨트롤 패널 타입으로 구현될 수 있는데, 입력부(50)를 통하여 사용자가 난방/급탕을 위한 고온수 기능을 선택하는 고온수 기능 신호(V)가 입력되고 제어부(20)로 전달될 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 감지부(600)는 열펌프 유니트(100) 및 부하 유니트(200) 및 열원 유니트(300), 경우에 따라 바이패스 유니트(400)의 상태를 감지하는데, 감지부(600)는 열원 유동 라인(l300)과 부하 유동 라인(l200) 상에 배치되는 유동 라인 온도 센서(621,625,631,633)를 포함하고, 유동 라인 온도 센서(621,625,631,633)는 부하 유동 라인 온도 센서(621,625)와 열원 유동 라인 온도 센서(631,633)를 포함한다. First, as shown in Figure 6, the hot water production geothermal heat pump system control method according to the present invention provides a step (S1), the input detection step (S10), the operation mode determination step (S20), the operation It includes a mode execution step (S30). In the providing step (S1) is provided a hot water production geothermal source heat pump system according to the present invention, will be described with reference to the case of Figure 4 having an auxiliary heater in order to clarify the description of the present invention. However, this is to facilitate the understanding of the present invention, various modifications are possible within the range of the control process of the hot water production geothermal heat pump system. The input unit 50 (see FIG. 2) of the geothermal heat source heat pump system 10a of high temperature water production may be implemented in a control panel type as described above. The hot water function signal V for selecting the input may be input and transmitted to the control unit 20. In addition, as described above, the sensing unit 600 detects a state of the heat pump unit 100, the load unit 200, and the heat source unit 300, and in some cases, the bypass unit 400. 600 includes flow line temperature sensors 621, 625, 631, 633 disposed on heat source flow line l 300 and load flow line l 200 , and flow line temperature sensors 621, 625, 631, 633 are connected to load flow line temperature sensors 621, 625. Heat source flow line temperature sensors 631, 633.

제공 단계(S1) 후, 입력 감지 단계(S10)에서 입력부(50) 및 감지부(600)를 통하여 입력 감지된 신호는 제어부(20)로 전달되는 입력 감지 단계(S10)가 실행된다. 입력 감지 단계(S10)에서, 감지부(600)의 부하 유동 라인 온도 센서(621,625)가 감지한 부하 바이패스 유입 온도(T621), 부하 바이패스 유출 온도(T625), 유니트 온도 센서(610)가 감지한 유니트 온도(T610), 보다 구체적으로 열원측 열교환기(140)의 하류 측(유출) 열펌프 유동 라인(l100)에서의 냉매 온도(T614), 열원 유니트(200)의 열원 유동 라인 상으로 열원측 열교환기(140)로 유입 전에 배치된 온도 센서(633)감지한 열원측 2차 작동 유체의 열원 바이패스 유출 온도(T633)는 제어부(200)로 전달된다. 또한, 사용자에 의하여 입력부(50)를 통하여 입력되는 신호, 예를 들어 사용자가 난방/급탕을 위하여 고온수 제조를 원할 경우, 입력부(50)에 구비되는 난방/급탕 버튼(미도시)을 통하여 입력되는 고온수 기능 신호(V)는 제어 부(20)로 전달된다. After the providing step S1, an input sensing step S10 is performed in which an input sensed signal through the input unit 50 and the sensing unit 600 is transferred to the control unit 20 in the input sensing step S10. In the input sensing step S10, the load bypass inlet temperature T 621 , the load bypass outlet temperature T 625 , and the unit temperature sensor 610 detected by the load flow line temperature sensors 621 and 625 of the sensing unit 600. ) Is detected by the unit temperature (T 610 ), more specifically, the refrigerant temperature (T 614 ) in the downstream (outflow) heat pump flow line (l 100 ) of the heat source side heat exchanger (140), of the heat source unit (200) The heat source bypass outlet temperature T 633 of the detected heat source side secondary working fluid, which is disposed before the inflow of the heat source side heat exchanger 140 onto the heat source flow line, is transmitted to the controller 200. In addition, a signal input by the user through the input unit 50, for example, when the user wants to produce hot water for heating / hot water, input through the heating / hot water button (not shown) provided in the input unit 50 The hot water function signal V is transmitted to the control unit 20.

그런 후, 제어 흐름은 작동 모드 판단 단계(S20)로 전달된다. 작동 모드 판단 단계(S20)는 초기 구동 모드 판단 단계(S21)를 포함한다. 초기 구동 모드 판단 단계(S21)에서, 제어부(20)는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10), 보다 상세하게는 열펌프 유니트(100)의 초기 구동 여부를 판단한다. 즉, 입력 감지 단계(S10)에서 감지된 유니트 온도(T610), 보다 구체적으로 열원측 열교환기(140)의 하류 측(유출) 열펌프 유동 라인(l100)에서의 냉매 온도(T614)는 제어부(20)로 전달된다. 한편, 저장부(30)에 사전 설정되어 저장되는 사전 설정 작동 모드 데이터에는 열펌프 유니트(100)의 효율적 작동을 유지하기 위한 온도 정보가 포함되는데, 상기 온도 정보에는 유니트 열원 최저 온도(Tsi)를 포함할 수 있다. 열원측 열교환기의 유출 측에서의 온도가 유니트 열원 최저 온도(Tsi)보다 작은 경우, 제어부(20)는 현재 열펌프 유니트(100)의 작동 상태는 초기 구동 상태로 파악한다. 여기서, 유니트 열원 최저 온도(Tsi)는 상기한 바와 같은 사전 설정 열원 최저 온도(TSL)와 동일 내지 일정한 관계를 형성할 수도 있고 경우에 따라 유니트 열원 최저 온도 대신 사전 설정 열원 최저 온도가 사용될 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다. 제어부(20)가 열펌프 유니트(100)의 작동 상태가 초기 구동 상태라고 판단한 경우, 제어부(20)는 제어 흐름을 단계 S22로 전환하고, 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템의 작동 모드를 초기 구동 모드로 설정한다(S22).Then, the control flow is passed to the operation mode determination step (S20). The operation mode determination step S20 includes an initial driving mode determination step S21. In the initial driving mode determination step (S21), the control unit 20 determines whether the hot water production geothermal source heat pump system 10, more specifically, the heat pump unit 100 is initially driven. That is, the unit temperature (T 610 ) detected in the input sensing step (S10), more specifically the refrigerant temperature (T 614 ) in the downstream (outflow) heat pump flow line (l 100 ) of the heat source side heat exchanger (140). Is transmitted to the control unit 20. Meanwhile, the preset operation mode data preset and stored in the storage unit 30 includes temperature information for maintaining the efficient operation of the heat pump unit 100. The temperature information includes the minimum unit temperature Tsi of the unit heat source. It may include. When the temperature at the outlet side of the heat source side heat exchanger is smaller than the unit heat source minimum temperature Tsi, the control unit 20 determines the current operating state of the heat pump unit 100 as the initial driving state. Here, the unit heat source minimum temperature Tsi may form the same or constant relationship with the preset heat source minimum temperature T SL as described above, and in some cases, the preset heat source minimum temperature may be used instead of the unit heat source minimum temperature. Various modifications are possible depending on the design specifications. If the control unit 20 determines that the operating state of the heat pump unit 100 is the initial driving state, the control unit 20 switches the control flow to step S22, and initially operates the operating mode of the hot water production geothermal source heat pump system. The mode is set (S22).

반면, 제어부(20)가 열원측 열교환기의 유출 측에서의 유니트 작동 유체의 온도가 유니트 열원 최저 온도(Tsi) 내지는 사전 설정 열원 최저 온도(TSL) 이상이라고 판단하는 경우, 제어부(20)는 열펌프 유니트(100)가 구동 상태인 것으로 판단하고, 제어 흐름을 단계 S23으로 전환한다. 즉, 작동 모드 판단 단계(S20)는 고온수 모드 판단 단계(S23)를 더 구비할 수도 있는데, 고온수 모드 판단 단계(S23)에서 제어부(20)는 입력부(50)로부터의 입력 신호와 저장부(30)의 사전 설정 작동 모드 데이터로부터 고온수 모드 여부를 판단한다. 보다 상세하게는, 입력부(50)로부터 사용자에 의하여 고온수 기능 신호(V)가 입력된 경우, 제어부(20)는 사용자가 난방/급탕 등의 목적을 위하여 고온수 제조를 원하는 것으로 판단하고, 제어 흐름을 단계 S24로 전환한다. 단계 S24에서 제어부(20)는 감지부(600)로부터 입력된 부하 바이패스 유입 온도(T621)와 사용자에 의하여 입력부(50)를 통하여 입력되는 고온수 요구 입력 온도(Twi)는 비교되어 현재 부하 유동 라인을 따라 유동하는 부하측 2차 작동 유체의 온도가 추가적인 열공급이 요구되는지 여부를 판단한다(S24). 여기서, 고온수 요구 입력 온도(Twi)와 부하 바이패스 유입 온도(T621)가 직접 비교되는 구조를 취하였으나, 상기한 바와 같이 저장부(30)에 사전 설정된 온도 맵(미도시)을 통한 변환 값이 사용될 수도 있다. 즉, 저장부(30)에 온도 맵이 사전 설정되어 저장되고, 부하 유동 라인 상에 배치되는 압력계(미도시)와 사용자에 의하여 입력부(50)를 통하여 입력된 고온수 요구 입력 온도(Twi)에 따라 소정의 사전 설정 고온수 요구 온도(Tws)를 도출해 내고 이와 같이 얻어진 사전 설정 고온수 요구 온도(Tws)와 부하 바이패스 유입 온도(T621)를 비교하여 고온수 제조를 위 한 바이패스 유니트의 작동 여부를 판단한다(S24). 이와 같이 제어부(20)가 부하 바이패스 유출 온도가 사용자에 의하여 선택되는 고온수 요구 입력 온도 내지는 이에 대응하는 사전 설정 고온수 요구 온도보다 낮다고 판단하는 경우, 제어부(20)는 제어 흐름을 단계 S25로 전환하여 고온수 열펌프 시스템이 수행하여야 할 작동 모드를 고온수 모드라고 판단한다(S25). 반면, 단계 S24에서, 부하 바이패스 유출 온도가 사용자에 의하여 선택되는 고온수 요구 입력 온도 내지는 이에 대응하는 사전 설정 고온수 요구 온도 이상이라고 판단하는 경우, 제어부(20)는 제어 흐름을 단계 S28로 전환하여 부하측 2차 작동 유체를 바이패스 유동시키지 않고 직접적인 유동 상태를 견지하는 다이렉트 모드가 실행되어야 할 작동 모드라고 판단한다. On the other hand, when the control unit 20 determines that the temperature of the unit working fluid on the outlet side of the heat source side heat exchanger is equal to or higher than the unit heat source minimum temperature Tsi or the preset heat source minimum temperature T SL , the control unit 20 determines the heat pump. It is determined that the unit 100 is in the driving state, and the control flow is switched to step S23. That is, the operation mode determination step S20 may further include a high temperature water mode determination step S23. In the high temperature water mode determination step S23, the control unit 20 may include an input signal from the input unit 50 and a storage unit. Whether or not the hot water mode is determined from the preset operation mode data of 30 is determined. More specifically, when the hot water function signal (V) is input by the user from the input unit 50, the control unit 20 determines that the user wants to produce hot water for the purpose of heating / hot water supply, and control The flow is switched to step S24. In step S24, the control unit 20 compares the load bypass inflow temperature T 621 input from the sensing unit 600 with the high temperature water request input temperature Twi input by the user through the input unit 50 to compare the current load. The temperature of the load-side secondary working fluid flowing along the flow line determines whether additional heat supply is required (S24). Here, the hot water demand input temperature (Twi) and the load bypass inlet temperature (T 621 ) has a structure that is directly compared, but as described above the conversion through the temperature map (not shown) preset in the storage unit 30 Values may be used. That is, the temperature map is preset and stored in the storage unit 30, and the pressure gauge (not shown) disposed on the load flow line and the hot water demand input temperature Twi input through the input unit 50 by the user. By deriving a predetermined predetermined hot water demand temperature (Tws) and comparing the preset hot water demand temperature (Tws) thus obtained with the load bypass inlet temperature (T 621 ) of the bypass unit for high temperature water production. It is determined whether the operation (S24). As such, when the control unit 20 determines that the load bypass outlet temperature is lower than the high temperature water request input temperature selected by the user or the preset high temperature water temperature corresponding thereto, the control unit 20 moves the control flow to step S25. It is determined that the operation mode to be performed by the hot water heat pump system by switching to the hot water mode (S25). On the other hand, when it is determined in step S24 that the load bypass outlet temperature is equal to or higher than the hot water demand input temperature selected by the user or the preset hot water demand temperature corresponding thereto, the control unit 20 switches the control flow to step S28. Therefore, it is determined that the direct mode that maintains the direct flow state without bypass flow of the load-side secondary working fluid is an operation mode to be executed.

한편, 단계 S23에서 제어부(20)가 사용자에 의한 고온수 모드 선택이 아니라고 판단한 경우, 제어부(20)는 제어 흐름을 단계 S26으로 전환한다. 즉, 작동 모드 판단 단계는 열효올 모드 판단 단계(S26)를 더 구비하는데, 단계 S26에서 제어부(20)는 열원 바이패스 유출 온도(T633)와 사전 설정 작동 모드 데이터, 보다 구체적으로 사전 설정 열원 최저 온도(TSL)에 기초하여 이들을 비교하여 고온수 열펌프 시스템의 작동 모드가 열효율 모드인지를 판단한다. 제어부(20)는 열원 바이패스 유출 온도(T633)가 사전 설정 열원 최저 온도(TSL)보다 작다고 판단한 경우, 바이패스 열교환기(420)를 통하여 부하측 2차 작동 유체와 열원 2차 작동 유체 간의 열교환을 이루어 열원측 온도를 증대시켜 신속하고 원활하게 열펌프 유니트의 사이클을 상승시켜(도 5 참조) 궁극적으로 열펌프 유니트의 최적화 운전을 가능하게 하기 위 한 열효율 모드를 수행하여야 한다고 판단한다(S27). 반면, 열원 바이패스 유출 온도(T633)가 사전 설정 열원 최저 온도(TSL) 이상이라고 제어부(20)가 판단한 경우,별도의 바이패스 유니트 가동이 불필요하다고 판단하고 부하측 2차 작동 유체를 바이패스 유니트로 바이패스시키지 않고 직접 순환시키는 다이렉트 모드가 실행되어야 할 작동 모드라고 판단한다(S28).On the other hand, if it is determined in step S23 that the controller 20 does not select the hot water mode by the user, the controller 20 switches the control flow to step S26. That is, the operation mode determination step further includes a thermal effect mode determination step S26, in which the control unit 20 controls the heat source bypass outlet temperature T 633 and the preset operation mode data, more specifically, the preset heat source. The comparison is made based on the lowest temperature T SL to determine whether the operating mode of the hot water heat pump system is the thermal efficiency mode. If the control unit 20 determines that the heat source bypass outlet temperature T 633 is smaller than the preset heat source minimum temperature T SL , the control unit 20 passes between the load-side secondary working fluid and the heat source secondary working fluid through the bypass heat exchanger 420. It is determined that the heat efficiency mode must be performed to increase the heat source side temperature to increase the heat source side temperature, thereby rapidly and smoothly increasing the cycle of the heat pump unit (see FIG. 5), and ultimately to enable the optimal operation of the heat pump unit (S27). ). On the other hand, when the control unit 20 determines that the heat source bypass outlet temperature T 633 is equal to or higher than the preset heat source minimum temperature T SL , it is determined that a separate bypass unit is unnecessary and bypasses the load side secondary working fluid. It is determined that the direct mode for circulating directly without bypassing the unit is an operation mode to be executed (S28).

이와 같이, 작동 모드 판단 단계(S20)에서 제어부(20)는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템이 구현하여야 할 작동 모드가 무엇인지를 판단하고 선택한다.As such, in the operation mode determination step (S20), the control unit 20 determines and selects an operation mode to be implemented by the hot water production geothermal source heat pump system.

그런 후, 제어부(20)는 작동 모드 실행 단계(S30)를 수행한다. 작동 모드 실행 단계(S30)는 작동 모드 수행 단계(S31)를 포함하는데, 작동 모드 수행 단계(S31)에서 제어부(20)는 단계 S20에서 판단 선택된 개개의 작동 모드를 수행한다. 즉, 단계 S20에서 선택된 작동 모드에 따라 초기 구동 모드 제어 단계(S311), 고온수 모드 제어 단계(S313), 열효율 제어 모드 단계(S315) 및 다이렉트 모드 제어 단계(S317)를 수행하는데, 각각의 단계에 대응되는 제어 신호를 바이패스 유니트(400)의 바이패스 밸브부(410)로 전달하고 전달된 각각의 제어 신호에 따라 바이패스 밸브부(410)의 바이패스 밸브 구동부(413)가 조작 내지 유지되어 바이패스 밸브의 개도를 제어하고 이를 통하여 부하측 2차 작동 유체의 바이패스 라인으로의 유입이 결정 내지 조절된다. Then, the control unit 20 performs an operation mode execution step (S30). The operation mode execution step S30 includes an operation mode execution step S31. In the operation mode execution step S31, the controller 20 performs individual operation modes selected and determined in step S20. That is, the initial driving mode control step (S311), the hot water mode control step (S313), the thermal efficiency control mode step (S315) and the direct mode control step (S317) are performed according to the operation mode selected in step S20. The control signal corresponding to the control signal is transmitted to the bypass valve unit 410 of the bypass unit 400, and the bypass valve driving unit 413 of the bypass valve unit 410 is operated or maintained according to each of the transmitted control signals. The opening degree of the bypass valve is controlled so that the inflow of the load side secondary working fluid into the bypass line is determined or adjusted.

한편, 본 발명에 따른 작동 모드 실행 단계(S30)는 보조 히터 모드(S32)를 더 포함할 수도 있다. 즉, 작동 모드 수행 단계(S31) 후, 보다 상세하게는 고온수 모드 제어 단계(S313) 후, 제어부(20)가 보조 히터(250)의 작동을 제어하는 보조 히터 모드(S32)가 더 구비될 수도 있다. 보조 히터 모드(S32)는 보조 히터 가동 온도 비교 단계(S321)와 보조 히터 가동 단계(S323)를 구비할 수도 있는데, 보조 히터 가동 온도 비교 단계(S321)에서 제어부(20)는 부하 바이패스 유출 온도(T625)와 사전 설정 고온수 요구 온도(Tws)를 비교하여 보조 히터 가동 여부를 판단한다. 여기서, 사전 설정 고온수 요구 온도(Tws)는 상기한 바와 같이 사용자에 의하여 입력되는 고온수 요구 입력 온도(Twi)에 온도 맵을 통하여 대응 출력되는 변환 값으로 구성될 수도 있다. 즉, 제어부(20)는 부하 바이패스 유출 온도(T625)가 사용자가 원하는 고온수의 온도보다 낮다고 판단한 경우 제어부(20)는 보조 히터(250)의 가동이 필요하다고 판단하고, 반대의 경우 보조 히터(250)의 가동이 불필요하다고 판단하고 제어 과정을 종료한다(S321). 단계 S321에서 제어부(20)가 보조 히터(250)의 작동이 필요하다고 판단한 경우 제어부(20)는 보조 히터(250)에 소정의 제어 신호를 인가하여 보조 히터(250)를 가동시킨다. 보조 히터(250)의 가동 유지 여부는 부하 바이패스 유출 온도의 지속적인 모니터링을 통하여 이루어질 수도 있다. On the other hand, the operation mode execution step (S30) according to the present invention may further include an auxiliary heater mode (S32). That is, after the operation mode performing step (S31), more specifically after the hot water mode control step (S313), the auxiliary heater mode (S32) for the control unit 20 to control the operation of the auxiliary heater 250 is further provided. It may be. The auxiliary heater mode S32 may include an auxiliary heater operating temperature comparing step S321 and an auxiliary heater operating step S323. In the auxiliary heater operating temperature comparing step S321, the control unit 20 controls the load bypass outlet temperature. It is determined whether the auxiliary heater is operating by comparing the T625 with the preset high temperature water request temperature Tws. Here, the preset high temperature water request temperature Tws may be configured as a conversion value output through a temperature map to the high temperature water request input temperature Twi input by the user as described above. That is, when the control unit 20 determines that the load bypass outlet temperature T625 is lower than the temperature of the high temperature water desired by the user, the control unit 20 determines that the auxiliary heater 250 needs to be operated. The operation 250 is determined to be unnecessary and the control process is terminated (S321). If it is determined in step S321 that the control unit 20 needs to operate the auxiliary heater 250, the control unit 20 applies a predetermined control signal to the auxiliary heater 250 to operate the auxiliary heater 250. Whether to maintain the operation of the auxiliary heater 250 may be made through continuous monitoring of the load bypass outlet temperature.

이와 같은 작동 모드 실행 단계(S30)를 통하여 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템은 소정의 작동 모들 수행하고 사용자가 원하는 소정의 고온수 제조를 이룰 수 있다. 상기한 제어방법은 본 발명의 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템의 제어를 위한 범위에서 다양한 변형이 가능하다. Through the operation mode execution step (S30) as described above, the hot water production geothermal heat pump system can perform predetermined operation modes and achieve the desired high temperature water production. The control method described above may be variously modified in a range for controlling the hot water production geothermal source heat pump system of the present invention.

도 1은 종래 기술에 따른 열펌프의 일예를 나타내는 개략적인 구성도이다. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a heat pump according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열펌프 시스템의 개략적인 구성도이다. 2 is a schematic configuration diagram of a heat pump system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템의 보다 세부적인 구성도이다. Figure 3 is a more detailed configuration of the hot water production geothermal source heat pump system according to an embodiment of the present invention.

도 4은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템(10a)의 구성도이다. 4 is a configuration diagram of a geothermal heat source heat pump system 10a for producing hot water according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템의 바이패스 유니트의 작동 전후 상태에 따른 개략적인 사이클 상태도이다. Figure 5 is a schematic cycle state diagram according to the state before and after the operation of the bypass unit of the hot water production geothermal source heat pump system of the present invention.

도 6은 본 발명의 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템의 개략적인 제어 과정을 나타내는 흐름도이다.Figure 6 is a flow chart showing a schematic control process of the hot water production geothermal source heat pump system of the present invention.

도 7은 본 발명의 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템의 작동 모드 판단 단계에 대한 흐름도이다.Figure 7 is a flow chart for the operation mode determination step of the hot water production geothermal source heat pump system of the present invention.

도 8은 본 발명의 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템의 작동 모드 실행 단계에 대한 흐름도이다. Figure 8 is a flow chart for the operation mode execution step of the hot water production geothermal heat pump system of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100...열펌프 유니트 200...부하 유니트100 ... heat pump unit 200 ... load unit

300...열원 유니트 400...바이패스 유니트300 ... heat source unit 400 ... bypass unit

410...바이패스 밸브부 420...바이패스 열교환기410 ... bypass valve section 420 ... bypass heat exchanger

Claims (7)

열펌프 유니트와, 상기 열펌프 유니트와 열전달을 이루는 열원 유동 라인을 갖는 열원 유니트와, 상기 열펌프 유니트와 열전달을 이루는 부하 유동 라인을 갖는 부하 유니트와, 상기 열원 유니트 측의 열원측 2차 작동 유체 및 상기 부하 유니트 측의 부하측 2차 작동 유체 간 열전달 과정이 발생하도록 상기 열원 유동 라인 및 상기 부하 유동 라인이 관류하는 바이패스 열교환기 및 상기 부하 유동 라인 상으로 상기 바이패스 열교환기 유입 측에 배치되는 바이패스 밸브부를 구비하는 바이패스 유니트와, 상기 열펌프 유니트, 상기 열원 유니트 및 상기 부하 유니트의 상태를 감지하는 감지부와, 상기 바이패스 밸브부의 작동 모드가 사전 설정된 작동 모드 데이터가 저장된 저장부와, 상기 감지부로부터 감지된 신호와 상기 저장부의 작동 모드 데이터에 기초하여 상기 바이패스 밸브부에 제어 신호를 인가하는 제어부와, 고온수 기능 신호 입력을 포함하여 사용자에 의하여 선택되는 기능 입력을 가능하게 하는 입력부를 구비하는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템을 제공하는 제공 단계와, 상기 감지부 및 상기 입력부 중 하나 이상으로부터 입력 신호를 감지하는 입력 감지 단계와, 상기 감지 신호 및 상기 작동 모드 데이터에 기초하여 작동 모드를 판단하는 작동 모드 판단 단계와, 상기 작동 모드 판단 단계에서 판단된 선택 작동 모드를 수행하는 작동 모드 실행 단계를 포함하고, 상기 감지부는, A heat source unit having a heat pump unit, a heat source flow line in heat transfer with the heat pump unit, a load unit having a load flow line in heat transfer with the heat pump unit, and a heat source side secondary working fluid on the heat source unit side And a bypass heat exchanger through which the heat source flow line and the load flow line flow, and the bypass heat exchanger inlet side on the load flow line so as to generate a heat transfer process between the load side secondary working fluid on the load unit side. A bypass unit including a bypass valve unit, a sensing unit for detecting a state of the heat pump unit, the heat source unit and the load unit, a storage unit in which operation mode data of an operation mode of the bypass valve unit is preset; The signal detected by the detector and the operation mode data of the storage unit It provides a high temperature water production geothermal heat pump system having a control unit for applying a control signal to the bypass valve unit on the basis and an input unit to enable a function input selected by the user, including a high temperature water function signal input A providing step, an input sensing step of sensing an input signal from at least one of the sensing unit and the input unit, an operation mode determination step of determining an operation mode based on the detection signal and the operation mode data, and the operation mode determination An operation mode execution step of performing the selected operation mode determined in the step, wherein the sensing unit, 상기 열펌프 유니트의 온도를 감지하는 유니트 온도 센서와, 상기 상기 부하 유동 라인 상으로 상기 바이패스 열교환기 유입 측에 배치되어 부하 바이패스 유입 온도를 감지하는 부하 바이패스 유입 온도 센서와, 상기 부하 유동 라인 상으로 상기 바이패스 열교환기 유출 측에 배치되어 부하 바이패스 유출 온도를 감지하는 부하 바이패스 유출 온도 센서와, 상기 열원 유동 라인 상으로 상기 바이패스 열교환기 유출 측에 배치되어 열원 바이패스 유출 온도를 감지하는 열원 바이패스 유출 온도 센서를 포함하고, A unit temperature sensor for sensing a temperature of the heat pump unit, a load bypass inlet temperature sensor disposed on the bypass heat exchanger inlet side on the load flow line to sense a load bypass inlet temperature, and the load flow A load bypass outlet temperature sensor disposed on the bypass heat exchanger outlet side to detect a load bypass outlet temperature on a line, and a heat source bypass outlet temperature disposed on the bypass heat exchanger outlet side on the heat source flow line; A heat source bypass outflow temperature sensor for sensing the 상기 작동 모드 데이터는 사전 설정 고온수 요구 온도를 포함하고, 상기 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템은 상기 바이패스 유니트의 하류 측으로 상기 부하 유동 라인 상에 보조 히터를 더 구비하고, 상기 작동 모드 실행 단계는:The operating mode data includes a preset hot water demand temperature, the hot water production geothermal heat pump system further comprises an auxiliary heater on the load flow line downstream of the bypass unit, and executing the operating mode Is: 상기 작동 모드 판단 단계에서 판단된 작동 모드를 수행하는 작동 모드 수행 단계와,An operation mode performing step of performing an operation mode determined in the operation mode determination step; 상기 작동 모드 수행 단계 후, 상기 보조 히터의 작동을 제어하는 보조 히터 모드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 제어 방법.After performing the operation mode, hot water production geothermal heat pump system control method further comprising an auxiliary heater mode for controlling the operation of the auxiliary heater. 삭제delete 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 작동 모드 판단 단계는:The operation mode determination step is: 상기 유니트 온도 센서로부터의 신호와 상기 저장부에 사전 설정되어 저장된 작동 모드 데이터에 기초하여, 상기 제어부가 상기 열펌프 유니트의 초기 구동 상태를 판단하는 초기 구동 모드 판단 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 제어 방법.And an initial driving mode determining step of determining, by the controller, an initial driving state of the heat pump unit based on a signal from the unit temperature sensor and operating mode data preset and stored in the storage unit. Can manufacture geothermal heat pump system control method. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 작동 모드 판단 단계는:The operation mode determination step is: 상기 제어부가 상기 열펌프 유니트가 초기 구동 상태가 아니라고 판단한 경우, 상기 입력부로부터의 입력 신호에 기초하여, 상기 제어부가 고온수 모드 여부를 판단하는 고온수 모드 판단 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 제어 방법.If the control unit determines that the heat pump unit is not in the initial driving state, based on the input signal from the input unit, the hot water mode determination step for determining whether the control unit in the hot water mode characterized in that the high temperature water Method of manufacturing geothermal heat pump system control. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 작동 모드 판단 단계는:The operation mode determination step is: 상기 제어부가 상기 고온수 모드가 아니라고 판단한 경우, 상기 열원 바이패스 유출 온도와 상기 작동 모드 데이터에 기초하여, 상기 제어부가 상기 열펌프 유니트의 열효율을 제어하기 위한 열효율 모드 여부를 판단하는 열효율 모드 판단 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 제어 방법.Determining that the controller is not in the hot water mode, wherein the controller determines whether the controller is in a thermal efficiency mode for controlling the thermal efficiency of the heat pump unit based on the heat source bypass flow temperature and the operation mode data. Hot water production geothermal heat pump system control method comprising the. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입력부로부터의 신호는 고온수 요구 신호를 포함하고,The signal from the input includes a high temperature water request signal, 상기 보조 히터 모드는:The auxiliary heater mode is: 상기 부하 바이패스 유출 온도와 상기 사전 설정 고온수 요구 온도를 비교하는 보조 히터 가동 온도 비교 단계와,An auxiliary heater operating temperature comparing step of comparing the load bypass outlet temperature with the preset hot water demand temperature; 상기 보조 히터 가동 온도 비교 단계에서 상기 부하 바이패스 유출 온도가 상기 사전 설정 고온수 요구 온도보다 작은 경우, 상기 보조 히터를 가동시키는 보조 히터 가동 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 고온수 제조 지열원 열펌프 시스템 제어 방법.In the auxiliary heater operating temperature comparison step, if the load bypass outflow temperature is less than the predetermined hot water demand temperature, the auxiliary heater operating step for starting the auxiliary heater characterized in that it comprises a hot water production geothermal source heat pump How to control your system.
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