KR102131934B1 - 지열을 이용한 냉난방 시스템 - Google Patents

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KR102131934B1 KR1020200014707A KR20200014707A KR102131934B1 KR 102131934 B1 KR102131934 B1 KR 102131934B1 KR 1020200014707 A KR1020200014707 A KR 1020200014707A KR 20200014707 A KR20200014707 A KR 20200014707A KR 102131934 B1 KR102131934 B1 KR 102131934B1
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Abstract

지열을 이용한 냉난방 시스템은 지중에 매설되어 지중으로 열을 방출하거나 지열을 흡수하는 지중 열교환기와, 지중 열교환기와 열교환 유체가 유동 가능하게 연결되어 지중 열교환기로부터 공급되는 열교환 유체를 저장하는 축열 탱크와, 지중 열교환기 및 축열 탱크와 열교환 유체가 유동 가능하게 연결되며 지중 열교환기 및 축열 탱크로부터 제공되는 열교환 유체를 통해 냉난방부하에 냉방 또는 난방을 제공하는 히트 펌프를 포함한다.

Description

지열을 이용한 냉난방 시스템{GEOTHERMAL HEATING AND COOLING SYSTEM}
본 발명은 지열을 이용한 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지중에서의 열교환을 통해 지상의 부하에 냉난방을 제공할 수 있는 지열을 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다.
대체 에너지 자원을 활용하기 위한 다양한 연구 개발이 진행되고 있는 가운데 계절에 영향을 크게 받지 않고 비교적 일정한 온도를 유지하는 지중의 열을 이용한 지열 냉난방 시스템이 활발하게 도입되고 있다.
지중의 열원으로부터 냉열 또는 온열을 공급받기 위해서는 지상의 부하와 지중의 열원 간에 열교환 유체가 이동하며 열전달이 이루어져야 한다. 지중의 열을 충분히 공급받기 위해서는 약 150미터 내지 200미터 깊이 만큼 열교환 파이프를 매설하고 열교환 유체가 열교환 파이프를 통과하며 지중의 열을 흡수하거나 지중으로 열을 방출하도록 설비가 갖춰져야 한다.
지속적으로 열교환 유체를 순환시키는데 많은 에너지 소모가 발생하므로 냉난방부하의 열교환 수요에 따라 열교환이 이루어진 열교환 유체를 일시적으로 비축하기 위한 축열 탱크가 사용된다. 그러나, 대량의 열교환 유체를 비축하는데 요구되는 설비 또한 비용이 상당한 문제점이 있다. 따라서, 지중 열교환기의 열교환 효율을 높이는 동시에 관리가 용이한 지열 냉난방 시스템이 요구된다.
한국 특허 등록 공보 제10-0953120호
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외부 열교환 하우징과 내부 열교환 하우징 사이 공간과 내부 열교환 하우징 중심의 축열관을 통해 축열 유체가 순환함에 따라 지중의 열을 축열 유체에 먼저 비축함으로써 지면 부분으로부터 가장 깊은 곳까지의 온도 차이를 최소화할 수 있고, 내부 열교환 하우징의 내주면에 인접하여 복수의 열교환 파이프가 상하부를 반복하여 통과하도록 투입관과 배출관이 서로 교번하여 배치됨으로써 열교환 면적이 대폭 증가되며, 회전 가능한 필터 플레이트에 의해 축열 유체에 침입 가능한 부유 물질의 사전에 제거하여 관리가 용이한 지열을 이용한 냉난방 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 지열을 이용한 냉난방 시스템은 지중에 매설되어 지중으로 열을 방출하거나 지열을 흡수하는 지중 열교환기; 상기 지중 열교환기와 열교환 유체가 유동 가능하게 연결되어 상기 지중 열교환기로부터 공급되는 상기 열교환 유체를 저장하는 축열 탱크; 및 상기 지중 열교환기 및 상기 축열 탱크와 열교환 유체가 유동 가능하게 연결되며 상기 지중 열교환기 및 상기 축열 탱크로부터 제공되는 상기 열교환 유체를 통해 냉난방부하에 냉방 또는 난방을 제공하는 히트 펌프를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 지중 열교환기는, 지중에 매설되는 외부 열교환 하우징; 상기 외부 열교환 하우징 내부에 배치되는 내부 열교환 하우징; 상기 내부 열교환 하우징 내주면과 인접하여 배치되는 복수의 열교환 파이프; 및 상기 내부 열교환 하우징의 중심부에 배치되는 축열관을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 외부 열교환 하우징은, 지면과 인접한 지중에 배치되며 상기 외부 열교환 하우징 상단으로부터 측상방으로 비스듬하게 연장 형성되어 상측으로부터 유입되는 축열 유체를 모아 상기 외부 열교환 하우징과 상기 내부 열교환 하우징 사이 공간으로 유도하는 집수판; 상기 외부 열교환 하우징과 상기 내부 열교환 하우징 사이 공간으로 유도되어 상기 축열관을 통해 상기 외부 열교환 하우징의 하부로부터 상부로 유동한 상기 축열 유체를 상기 집수판 상측으로 유도하는 복수의 회수관; 및 각각의 상기 회수관의 측단에 배치되며 상기 회수관에 의해 유도된 상기 축열 유체를 상기 집수판 상측으로 배출하는 회수기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 내부 열교환 하우징은, 외주면에 형성되는 환형홈; 상기 환형홈에 삽입되어 회전 가능하게 연결되는 회전링; 상기 회전링으로부터 측상방으로 비스듬하게 연장 형성되며 상기 집수판 상측에 배치되어 상기 회전링에 의해 회전하며 상측으로부터 배출되는 축열 유체로부터 부유 물질을 걸러내는 필터 플레이트; 및 상기 내부 열교환 하우징의 상부 외주면으로부터 외측 반경 방향으로 비스듬하게 연장 형성되며 상기 필터 플레이트 상측에 배치되고 상방을 향하는 경사면을 포함하여 상기 필터 플레이트가 회전함에 따라 상기 필터 플레이트에 의해 걸러진 부유 물질이 상기 경사면을 따라 상방으로 밀려 올라가도록 형성된 수집 플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 열교환 파이프는 지면 부분으로부터 지중으로 상기 열교환 유체를 이송하는 복수의 투입관과, 지중으로부터 지면 부분으로 상기 열교환 유체를 이송하는 복수의 배출관을 포함하며, 상기 복수의 투입관과 상기 복수의 배출관은 서로 교번하도록 배치되며 인접한 일측방의 투입관 또는 배출관과 지중에서 상기 열교환 유체가 유동 가능하게 연결되는 경우 다른 일측방의 투입관 또는 배출관과는 지면 부분에서 상기 열교환 유체가 유동 가능하게 연결될 수 있다.
본 발명에 의하면, 상시 지열을 공급받는 축열 유체가 열교환 파이프의 내외부를 순환함에 따라 상대적으로 지면의 온도 변화 영향을 덜 받으면서 평균 열교환 온도를 지중의 온도와 최대한 가깝게 설정할 수 있어 열교환 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 열교환 유체가 지중 열교환기를 통과하는 거리와 축열 유체와 접하는 면적이 증가됨에 따라 다수의 지중 열교환기를 매설하는 것과 동일한 효과를 거둘 수 있어 설치 비용을 대폭 절감할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지열을 이용한 냉난방 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 지열을 이용한 냉난방 시스템의 지중 열교환기의 개략적인 측단면도이다.
도 3은 도 1의 지열을 이용한 냉난방 시스템의 지중 열교환기의 개략적인 평단면도이다.
도 4는 도 1의 지열을 이용한 냉난방 시스템의 열교환 파이프의 일부를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 지열을 이용한 냉난방 시스템에 대해 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지열을 이용한 냉난방 시스템(10)은 지중 열교환기(100)와, 축열 탱크(200)와, 히트 펌프(300)와, 공조 부하(400)와, 급탕 부하(500)를 포함한다.
지중 열교환기(100)는 지중에 매설되어 지중으로 열을 방출하거나 지열을 흡수한다. 지중 열교환기(100)는 부하 용량, 설치 지역 등을 고려하여 적절한 깊이로 매설될 수 있다. 수요에 따라 복수의 지중 열교환기(100)가 소정 지역에 일정한 거리를 두고 매설될 수도 있다. 지중 열교환기(100)는 축열 탱크(200) 또는 히트 펌프(300)와 열교환 유체가 유동 가능하게 연결된다. 지중 열교환기(100)를 열교환 유체가 통과하며 지중으로 열을 방출하거나 지중으로부터 지열을 흡수하고 다시 축열 탱크(200) 또는 히트 펌프(300)를 통해 공조 부하(400) 또는 급탕 부하(500)에 공급될 수 있다.
축열 탱크(200)는 지중 열교환기(100)와 열교환 유체가 유동 가능하게 연결되어 지중 열교환기(100)로부터 공급되는 열교환 유체를 저장한다. 축열 탱크(200)는 지중 열교환기(100)로부터 열교환이 이루어진 열교환 유체를 공급받으며, 부하에서 필요한 양보다 많은 열교환 유체가 공급될 경우 일시적으로 열교환 유체를 저장할 수 있다. 축열 탱크(200)는 히트 펌프(300)에 열교환 유체가 유동 가능하게 연결되어 열교환 유체를 주고 받을 수 있으며, 급탕 부하(500)에 연결되어 급탕에 필요한 열을 제공할 수도 있다.
히트 펌프(300)는 지중 열교환기(100) 및 축열 탱크(200)와 열교환 유체가 유동 가능하게 연결되며 지중 열교환기(100) 및 축열 탱크(200)로부터 제공되는 열교환 유체를 공조 부하(400)에 공급하여 냉방 또는 난방을 제공할 수 있다. 전술한 축열 탱크(200) 및 히트 펌프(300)는 공지의 다양한 지열 냉난방 시스템에 적용된 구성이 자유롭게 채용될 수 있으며, 지중 열교환기(100), 축열 탱크(200), 히트 펌프(300), 공조 부하(400) 및 급탕 부하(500) 간 열교환 유체가 유동 가능하게 연결되는데 필요한 도관, 밸브, 펌프 등의 구성이 적절한 위치에 설비될 수 있다. 열교환 유체로는 사용처에 따라 열전달률, 열용량 등을 고려하여 물 또는 기타 냉매 등을 사용할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 지중 열교환기(100)는 열교환 파이프(110, 120)와, 축열관(130)과, 내부 열교환 하우징(180)과, 외부 열교환 하우징(190)을 포함한다.
열교환 파이프(110, 120)는 내부 열교환 하우징(180) 내주면과 인접하여 배치된다. 내부 열교환 하우징(180)에는 복수의 열교환 파이프(110, 120)가 구비될 수 있다. 복수의 열교환 파이프(110, 120)는 지면 부분으로부터 지중으로 열교환 유체를 이송하는 복수의 투입관(110)과, 지중으로부터 지면 부분으로 열교환 유체를 이송하는 복수의 배출관(120)을 포함할 수 있다. 복수의 투입관(110)과 복수의 배출관(120)은 서로 교번하도록 배치되며 인접한 일측방의 투입관(110) 또는 배출관(120)과 지중에서 열교환 유체가 유동 가능하게 연결되는 경우 다른 일측방의 투입관(110) 또는 배출관(120)과는 지면 부분에서 열교환 유체가 유동 가능하게 연결될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 열교환 유체가 도입되는 투입관(110a) 및 그와 인접한 배출관(120a)은 서로 지중에서 열교환 유체가 유동 가능하게 연결되고, 배출관(120a)과 다른 측방에서 인접한 투입관(110b)은 배출관(120a)과 지면 부분에서 열교환 유체가 유동 가능하게 연결될 수 있다. 마찬가지로, 배출관(120b)은 열교환 유체가 도입되는 쪽으로 인접한 투입관(110b)과는 지중에서 연결되고 그 반대쪽에서 인접한 투입관(110c)과는 지면 부분에서 연결될 수 있다. 복수의 투입관(110) 중 하나 이상의 투입관(110)을 통해 열교환 유체가 지중 열교환기(100)로 투입될 수 있으며, 복수의 배출관(120) 중 하나 이상의 배출관(120)을 통해 열교환 유체가 지중 열교환기(100)로부터 배출될 수 있다.
축열관(130)은 내부 열교환 하우징(180)의 중심부에 배치된다. 축열관(130)은 내부 열교환 하우징(180)을 관통하도록 배치될 수 있다. 축열관(130) 내의 축열 유체는 내부 열교환 하우징(180) 내에서 열교환 파이프(110, 120)를 지지하며 열전단 매개 역할을 하는 충전재(111)를 통해 열교환 파이프(110, 120) 내의 열교환 유체와 열을 주고 받을 수 있다. 축열관(130)을 통해 외부 열교환 하우징(190) 하부에 위치한 축열 유체는 상부로 유동할 수 있다. 축열관(130)을 통한 축열 유체의 상방 유동은 수중 펌프 등 별도의 구동 수단으로부터 전달받는 동력을 통해 가능할 수도 있다.
내부 열교환 하우징(180)은 외부 열교환 하우징(190) 내부에 배치된다. 내부 열교환 하우징(180)은 열교환 파이프(110, 120)를 수용하며 축열관(130)을 둘러싼다. 내부 열교환 하우징(180)은 필터 플레이트(160)와, 회전링(161)과, 수집 플레이트(162)를 포함한다.
필터 플레이트(160)는 내부 열교환 하우징(180)의 외주면에 형성된 환형홈(181)에 삽입된 회전링(161)으로부터 측상방으로 비스듬하게 연장 형성될 수 있다. 필터 플레이트(160)는 후술할 집수판(170) 상측에 배치되어 회전링에 의해 회전하여 상측으로부터 배출되는 축열 유체로부터 부유 물질을 걸러낼 수 있다. 필터 플레이트(160)는 지면 부분의 내부 열교환 하우징(180) 측방에 배치될 수 있다. 필터 플레이트(160)는 상면이 내부 열교환 하우징(180)을 향하도록 비스듬하게 배치되어 외측 상부로부터 내측 하부에 이르기까지 축열 유체로부터 부유 물질을 효과적으로 걸러낼 수 있다.
필터 플레이트(160)는 내부 열교환 하우징(180)의 환형홈(181)에 회전 가능하게 연결된 회전링(161)으로부터 연장 형성되어 회전링(161)과 함께 회전할 수 있다. 회전링(161)은 별도의 구동수단으로부터 동력을 전달받아 내부 열교환 하우징(180)의 외주면을 따라 회전할 수 있다.
수집 플레이트(162)는 내부 열교환 하우징(180)의 상부 외주면으로부터 외측 반경 방향으로 비스듬하게 연장 형성될 수 있다. 수집 플레이트(162)는 필터 플레이트(160)의 상측에 배치된다. 수집 플레이트(162)는 상방을 향하는 경사면을 포함하여 필터 플레이트(160)가 회전함에 따라 필터 플레이트(160)에 의해 걸러진 부유 물질이 경사면을 따라 상방으로 밀려 올라가도록 형성될 수 있다. 필터 플레이트(160)의 계속적 또는 간헐적 회전에 의해 필터 플레이트(160)에 의해 필터링된 부유 물질이 수집 플레이트(162)의 하단에 포집되고, 지속적으로 부유 물질이 포집됨에 따라 포집된 부유 물질이 수집 플레이트(162)의 경사면을 따라 상측으로 밀려 올라감으로써 별도의 폐기 수단에 의해 부유 물질이 외부로 배출되는 것이 가능하다. 필터 플레이트(160)가 회전함에 따라 자동적으로 수집 플레이트(162)에 의해 부유 물질이 필터 플레이트(160)로부터 수집됨으로써 별도 유지 보수의 필요 없이 필터 플레이트(160)의 성능이 지속되어 관리의 용이성이 보장될 수 있다. 수집 플레이트(162), 필터 플레이트(160) 및 후술할 집수판(170)은 상부 커버(171)에 의해 외부와 차단되어 외부로부터 이물질이 침투되는 것을 막을 수 있다. 또한, 지면 또는 대기 중으로부터 전달되는 열이 상부 커버(171)에 의해 차단됨으로써 축열 유체의 온도가 지중 온도와 근접하게 유지되고, 이에 따라 열교환 유체와의 열전달 효율 또한 향상될 수 있다.
외부 열교환 하우징(190)은 지중에 수직 방향으로 매설될 수 있다. 외부 열교환 하우징(190)은 지층 구조와 직접 접하여 지중으로부터 지열을 흡수하거나 지중으로 열을 방출하며 내부 구성을 보호한다. 외부 열교환 하우징(190)은 회수관(140)과, 회수기(150)와, 집수판(170)을 포함할 수 있다.
회수관(140)은 외부 열교환 하우징(190)과 내부 열교환 하우징(180) 사이 공간으로 유도되어 축열관(130)을 통해 외부 열교환 하우징(190)의 하부로부터 상부로 유동한 축열 유체를 집수판(170) 상측으로 유도할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 회수관(140)은 축열관(130)의 상단으로부터 반경 방향으로 연장되도록 배치될 수 있다. 복수의 회수관(140)이 축열관(130)으로부터 분기되는 것으로 도시되었으나, 하나 이상의 다른 수량이 구비될 수 있다.
회수기(150)는 각각의 회수관(140)의 측단에 배치되며 회수관에 의해 유도된 축열 유체를 집수판(170) 상측으로 배출할 수 있다. 회수기(150)는 별도의 유압 수단을 통해 축열관(130)을 통해 축열 유체를 끌어 올리고 집수판(170)에 축열 유체를 배출하기 위한 동력을 전달받을 수 있다. 회수기(150)가 상부 커버(171)에 연결됨으로써 상부 커버(171)의 하부 공간은 외부와 완전히 차단될 수 있다.
집수판(170)은 지면과 인접한 지중에 배치되며 외부 열교환 하우징(190) 상단으로부터 측상방으로 비스듬하게 연장 형성되어 상측으로부터 유입되는 축열 유체를 모아 외부 열교환 하우징(190)과 내부 열교환 하우징(180) 사이 공간으로 유도할 수 있다. 집수판(170)은 필터 플레이트(160) 하방에 배치되어 부유 물질이 걸러진 상태로 낙하하는 축열 유체가 집수판(170)의 경사면을 따라 흘러내리도록 할 수 있다. 중심부로 갈수록 지면으로부터 멀어지도록 형성됨으로써 집수판(170)은 외부 열교환 하우징(190)과 내부 열교환 하우징(180) 각각의 측벽 사이 공간으로 축열 유체를 유도할 수 있다.
전술한 외부 열교환 하우징(190), 내부 열교환 하우징(180), 축열관(130), 회수관(140), 회수기(150), 집수판(170), 상부 커버(171)에 의해 둘러싸인 축열 유체가 유동 가능한 전체 공간은 외부와 완전히 차단되되, 축열 유체의 보충 또는 제거를 위한 별도의 축열 유체 저장 수단 및 유압 수단과 연결될 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 지열을 이용한 냉난방 시스템(10)에 의하면, 상시 지열을 공급받는 축열 유체가 열교환 파이프(110, 120)의 내외부를 순환함에 따라 상대적으로 지면의 온도 변화 영향을 덜 받으면서 평균 열교환 온도를 지중의 온도와 최대한 가깝게 설정할 수 있어 열교환 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 열교환 유체가 지중 열교환기(100)를 통과하는 거리와 축열 유체와 접하는 면적이 증가됨에 따라 다수의 지중 열교환기(100)를 매설하는 것과 동일한 효과를 거둘 수 있어 설치 비용을 대폭 절감할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 지중 열교환기
200: 축열 탱크
300: 히트 펌프
10: 지열을 이용한 냉난방 시스템

Claims (5)

  1. 지중에 매설되어 지중으로 열을 방출하거나 지열을 흡수하는 지중 열교환기;
    상기 지중 열교환기와 열교환 유체가 유동 가능하게 연결되어 상기 지중 열교환기로부터 공급되는 상기 열교환 유체를 저장하는 축열 탱크; 및
    상기 지중 열교환기 및 상기 축열 탱크와 열교환 유체가 유동 가능하게 연결되며 상기 지중 열교환기 및 상기 축열 탱크로부터 제공되는 상기 열교환 유체를 통해 냉난방부하에 냉방 또는 난방을 제공하는 히트 펌프를 포함하고,
    상기 지중 열교환기는,
    지중에 매설되는 외부 열교환 하우징;
    상기 외부 열교환 하우징 내부에 배치되는 내부 열교환 하우징;
    상기 내부 열교환 하우징 내주면과 인접하여 배치되는 복수의 열교환 파이프; 및
    상기 내부 열교환 하우징의 중심부에 배치되는 축열관;
    을 포함하며,
    상기 외부 열교환 하우징은,
    지면과 인접한 지중에 배치되며 상기 외부 열교환 하우징 상단으로부터 측상방으로 비스듬하게 연장 형성되어 상측으로부터 유입되는 축열 유체를 모아 상기 외부 열교환 하우징과 상기 내부 열교환 하우징 사이 공간으로 유도하는 집수판;
    상기 외부 열교환 하우징과 상기 내부 열교환 하우징 사이 공간으로 유도되어 상기 축열관을 통해 상기 외부 열교환 하우징의 하부로부터 상부로 유동한 상기 축열 유체를 상기 집수판 상측으로 유도하는 복수의 회수관; 및
    각각의 상기 회수관의 측단에 배치되며 상기 회수관에 의해 유도된 상기 축열 유체를 상기 집수판 상측으로 배출하는 회수기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지열을 이용한 냉난방 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 내부 열교환 하우징은,
    외주면에 형성되는 환형홈;
    상기 환형홈에 삽입되어 회전 가능하게 연결되는 회전링;
    상기 회전링으로부터 측상방으로 비스듬하게 연장 형성되며 상기 집수판 상측에 배치되어 상기 회전링에 의해 회전하며 상측으로부터 배출되는 축열 유체로부터 부유 물질을 걸러내는 필터 플레이트; 및
    상기 내부 열교환 하우징의 상부 외주면으로부터 외측 반경 방향으로 비스듬하게 연장 형성되며 상기 필터 플레이트 상측에 배치되고 상방을 향하는 경사면을 포함하여 상기 필터 플레이트가 회전함에 따라 상기 필터 플레이트에 의해 걸러진 부유 물질이 상기 경사면을 따라 상방으로 밀려 올라가도록 형성된 수집 플레이트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지열을 이용한 냉난방 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 열교환 파이프는 지면 부분으로부터 지중으로 상기 열교환 유체를 이송하는 복수의 투입관과, 지중으로부터 지면 부분으로 상기 열교환 유체를 이송하는 복수의 배출관을 포함하며,
    상기 복수의 투입관과 상기 복수의 배출관은 서로 교번하도록 배치되며 인접한 일측방의 투입관 또는 배출관과 지중에서 상기 열교환 유체가 유동 가능하게 연결되는 경우 다른 일측방의 투입관 또는 배출관과는 지면 부분에서 상기 열교환 유체가 유동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 지열을 이용한 냉난방 시스템.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102335735B1 (ko) * 2021-05-27 2021-12-06 주식회사 디에이치이엔지 제주형 히트펌프 지열 시스템

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