KR100816450B1 - Air conditioning method and system using brine heat exchanger - Google Patents
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Abstract
본 발명은 브라인 열교환기와 복수개의 냉매 열교환기를 이용하여 계절별 냉난방을 효과적으로 수행할 수 있는 공기조화장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an air conditioner and a method for effectively performing seasonal cooling and heating by using a brine heat exchanger and a plurality of refrigerant heat exchangers.
본 발명은 계절 변화 등에 의한 외기의 온도에 따라 복수개의 냉매 열교환기를 모두 또는 교번으로 가동시키는 시스템을 구현함으로써, 냉난방 효율을 높이고 전력의 소모량을 줄일 수 있는 한편, 냉매 열교환기와 연계하여 외기의 온도에 따라 선택적으로 열교환이 이루어지도록 하는 브라인 열교환기를 적용함으로써, 에어컨 가동시 냉난방 부하를 줄일 수 있고, 에어컨 미가동시 외기와 브라인 간의 열교환만으로 냉난방이 가능하도록 하여 전력의 소모량을 더욱 줄일 수 있는 브라인 열교환기를 이용한 공기조화장치 및 방법을 제공한다.The present invention implements a system for operating all or alternately a plurality of refrigerant heat exchangers in accordance with the temperature of the outside air due to seasonal changes, thereby improving the cooling and heating efficiency and reducing the power consumption, while in conjunction with the refrigerant heat exchanger to the temperature of the outside air By applying a brine heat exchanger to selectively heat exchange according to the air conditioner, it is possible to reduce the heating and cooling load when the air conditioner is running, and to use the brine heat exchanger to further reduce the power consumption by enabling the heating and cooling only by heat exchange between the outside and brine when the air conditioner is not running. Provided are an air conditioner and a method.
공기조화시스템, 브라인, 냉매, 열교환기, 냉난방, 에어컨, 부하, 전력 Air Conditioning System, Brine, Refrigerant, Heat Exchanger, Air Conditioning, Air Conditioner, Load, Power
Description
도 1은 본 발명에 따른 공기조화장치를 나타내는 회로도1 is a circuit diagram showing an air conditioner according to the present invention
도 2는 본 발명에 따른 공기조화장치의 일 구현예를 나타내는 개략도2 is a schematic view showing an embodiment of an air conditioner according to the present invention
도 3은 본 발명에 따른 공기조화장치의 제 3 모드(여름철) 냉방 운전상태를 나타내는 회로도3 is a circuit diagram showing a third mode (summer season) cooling operation state of the air conditioner according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 공기조화장치의 제 2 모드(봄/가을철) 냉방 운전상태를 나타내는 회로도Figure 4 is a circuit diagram showing a second mode (spring / autumn) cooling operation state of the air conditioner according to the present invention
도 5는 본 발명에 따른 공기조화장치의 제 1 모드(겨울철) 냉방 운전상태를 나타내는 회로도5 is a circuit diagram showing a first mode (winter) cooling operation state of the air conditioner according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 공기조화방법의 제어로직을 나타내는 순서도6 is a flow chart showing the control logic of the air conditioning method according to the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10,20 : 냉매 열교환기 11,21 : 냉매 압축기10,20:
12,22 : 냉매 응축기 13,23 : 냉매 팽창밸브12,22:
14,24 : 냉매 증발기 15,25 : 냉매 응축용 팬/모터14,24:
16,26 : 냉매액 저장탱크 17,27 : 냉매 필터/드라이16,26: refrigerant
18,28 : 냉매 액면계 18,28: refrigerant liquid level meter
30 : 브라인 열교환기 31 : 실내측 브라인 열교환기30: brine heat exchanger 31: indoor side brine heat exchanger
32 : 실외측 브라인 열교환기 33 : 브라인 저장탱크32: outdoor brine heat exchanger 33: brine storage tank
34 : 브라인 펌프 35 : 실외측 브라인 팬/모터34: brine pump 35: outdoor brine fan / motor
40 : 실내측 팬/모터40: Indoor fan / motor
본 발명은 브라인 열교환기를 이용한 공기조화장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외기의 온도에 따라 복수개의 냉매 열교환기를 모두 또는 교번으로 가동시키는 한편, 냉매 열교환기와 선택적으로 열교환되는 브라인 열교환기를 연계하는 시스템을 구축함으로써, 에어컨 가동시 냉난방 부하를 줄일 수 있고, 에어컨 미가동시 외기와 브라인 간의 열교환만으로 냉난방이 가능하도록 하여 전력 소모량을 줄일 수 있는 브라인 열교환기를 이용한 공기조화장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an air conditioner and a method using a brine heat exchanger, and more particularly, to connect a brine heat exchanger which selectively heats a plurality of refrigerant heat exchangers or alternating heat exchangers with the refrigerant heat exchanger depending on the temperature of the outside air. The present invention relates to an air conditioner and method using a brine heat exchanger that can reduce air-conditioning load when operating an air conditioner, and can reduce power consumption by enabling air-conditioning by only heat exchange between the outside and brine when the air conditioner is not running.
일반적으로 냉난방을 선택할 수 있는 공기조화시스템은 압축기, 실외열교환기, 냉매팽창수단, 실내열교환기 등을 포함하며, 이러한 냉난방 공기조화시스템의 냉방운전시에는 압축기로 토출되는 냉매가 실외열교환기쪽으로 공급되고 실내열교 환기를 거친 냉매가 압축기의 흡입측으로 유입될 수 있도록 유로가 전환된다. In general, an air conditioning system capable of selecting air conditioning may include a compressor, an outdoor heat exchanger, a refrigerant expansion means, an indoor heat exchanger, and the like. The refrigerant discharged to the compressor is supplied to the outdoor heat exchanger during the cooling operation of the air conditioning air conditioning system. And the flow path is switched so that the refrigerant passing through the indoor heat exchanger flows into the suction side of the compressor.
따라서, 압축기에서 압축된 고온고압의 냉매는 실외열교환기로 유입되어 액냉매상태로 응축되고, 응축된 냉매가 냉매팽창수단을 거치면서 저압의 냉매로 팽창되며, 냉매팽창수단을 거친 냉매는 실내열교환기에서 기체상태로 증발된 후 다시 압축기의 흡입측으로 흐른다. Therefore, the high temperature and high pressure refrigerant compressed by the compressor flows into the outdoor heat exchanger to condense into a liquid refrigerant state, and the condensed refrigerant expands to a low pressure refrigerant through the refrigerant expansion means, and the refrigerant passing through the refrigerant expansion means is an indoor heat exchanger. After evaporating to gaseous state, it flows back to the suction side of the compressor.
이때, 실외열교환기쪽 냉매는 외기와 열교환을 통해 열을 방출하고 실내열교환기쪽 냉매는 실내공기와 열교환을 통해 열을 흡수함으로써 실내공간의 냉방을 수행한다. At this time, the refrigerant in the outdoor heat exchanger releases heat through heat exchange with the outside air, and the refrigerant in the indoor heat exchanger absorbs heat through heat exchange with the indoor air to perform cooling of the indoor space.
보편적으로 우리나라를 포함하여 4계절이 뚜렷한 지역에서는 통상 여름철과 겨울철 간의 냉방 부하 차이가 크고, 봄/가을철에 요구되는 냉방 부하는 약 40% 정도 낮아지게 되는데, 기존 대부분의 공기조화시스템에서는 계절별 냉방 부하에 차이가 있음에도 불구하고 저부하가 걸리는 경우에도 냉매를 공급하기 위한 펌프 등의 가동매체는 100% 용량으로 가동되어 필요 이상으로 열교환기가 가동되는 등 냉방 효율의 저하를 초래하고, 불필요한 동력 및 에너지의 낭비가 발생한다는 문제가 있다. In general, there are large differences in cooling loads between summer and winter in areas with four distinct seasons, including Korea, and the cooling load required for spring and autumn is about 40% lower. In most existing air conditioning systems, seasonal cooling loads Even though there is a difference, even if a low load is applied, the movable medium such as the pump for supplying the refrigerant is operated at 100% capacity, causing the heat exchanger to be operated more than necessary, resulting in a decrease in cooling efficiency and unnecessary power and energy. There is a problem that waste occurs.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 계절 변화 등에 의한 외기의 온도에 따라 복수개의 냉매 열교환기를 모두 또는 교번으로 가동시키는 시스템을 구현함으로써, 냉방 효율을 높이고 전력의 소모량을 줄일 수 있는 브라인 열교환기를 이용한 공기조화장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been made in view of the above, by implementing a system for operating all or alternately a plurality of refrigerant heat exchangers in accordance with the temperature of the outside air due to seasonal changes, it is possible to increase the cooling efficiency and reduce the power consumption An object of the present invention is to provide an air conditioner and a method using a brine heat exchanger.
또한, 본 발명의 다른 목적은 냉매 열교환기와 연계하여 외기의 온도에 따라 선택적으로 열교환이 이루어지도록 하는 브라인 열교환기를 적용함으로써, 에어컨 가동시 냉방 부하를 줄일 수 있고, 에어컨 미가동시 외기와 브라인 간의 열교환만으로 냉방이 가능하도록 하여 전력의 소모량을 더욱 줄일 수 있는 브라인 열교환기를 이용한 공기조화장치 및 방법을 제공하는 데 있다. In addition, another object of the present invention by applying a brine heat exchanger to selectively heat exchange in accordance with the temperature of the outside air in conjunction with the refrigerant heat exchanger, it is possible to reduce the cooling load when the air conditioner is running, only by heat exchange between the outside and brine when the air conditioner is not running The present invention provides an air conditioner and method using a brine heat exchanger that can further reduce power consumption by allowing cooling.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다. The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects which are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기조화장치는 외기의 온도에 따라 모두 또는 교번으로 가동되는 복수개의 냉매 열교환기와, 상기 냉매 열교환기와 연계되어 함께 가동되거나 냉매 열교환기 미가동시 단독으로 가동되는 브라인 열교환기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. The air conditioner of the present invention for achieving the above object is a plurality of refrigerant heat exchangers that are all or alternately operated in accordance with the temperature of the outside air, and the brine heat exchanger is operated in conjunction with the refrigerant heat exchanger or operated alone when the refrigerant heat exchanger is not running. Characterized in that it comprises a group.
또한, 상기 냉매 열교환기는 냉매 압축기, 냉매 응축기, 냉매 팽창밸브 및 냉매 증발기가 폐순환회로를 구성하는 동시에 상기 냉매 응축기 및 냉매 증발기에는 각각 냉매 응축용 팬/모터와 실내측 팬/모터가 배속되는 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다. In addition, the refrigerant heat exchanger is a refrigerant compressor, a refrigerant condenser, a refrigerant expansion valve and a refrigerant evaporator constitute a closed circulation circuit, and a refrigerant condenser fan / motor and an indoor fan / motor are assigned to the refrigerant condenser and the refrigerant evaporator, respectively. Characterized in that made.
또한, 상기 브라인 열교환기는 서로 폐순환회로를 구성하는 실내측 브라인 열교환기 및 실외측 브라인 열교환기와, 상기 실내외측 브라인 열교환기 사이의 폐순환회로상에 각각 설치되는 브라인 저장탱크 및 브라인 펌프와, 상기 실외측 브라인 열교환기와 실내측 브라인 열교환기에 각각 배속되는 실외측 브라인 팬/모터 및 실내측 팬/모터를 포함하는 것을 특징으로 한다. The brine heat exchanger may further include an indoor brine heat exchanger and an outdoor brine heat exchanger constituting a closed circulation circuit, a brine storage tank and a brine pump respectively installed on a closed circulation circuit between the indoor and external brine heat exchangers, and the outdoor side. It characterized in that it comprises an outdoor side brine fan / motor and an indoor side fan / motor, respectively assigned to the brine heat exchanger and the indoor side brine heat exchanger.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기조화방법은 외기의 온도 환경에 따라 복수개의 냉매 열교환기를 모두 또는 교번으로 가동시키는 한편, 복수개의 냉매 열교환기와 연계 가동되는 브라인 열교환기를 냉매 열교환기와 함께 가동시키거나 냉매 열교환기 미가동시 브라인 열교환기만 단독으로 가동시켜 브라인을 이용한 외기 냉방을 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the air conditioning method of the present invention for achieving the above object is to operate a plurality of refrigerant heat exchangers or all alternately in accordance with the temperature environment of the outside air, while operating a brine heat exchanger operating in conjunction with the plurality of refrigerant heat exchangers together with the refrigerant heat exchanger When the refrigerant or the heat exchanger does not operate, only the brine heat exchanger is operated alone to perform outside air cooling using brine.
또한, 상기 냉매 열교환기와 브라인 열교환기를 가동시키는 방법은 실내 온도를 설정하는 단계와, 실내 온도와 설정 온도를 비교하여 그 차이가 ±1℃ 이내이면 제 1 냉방운전(겨울)모드로 전환하면서 복수개의 냉매 열교환기 가동을 모두 중지하는 단계와, 냉매 열교환기 가동 또는 중지 조건하에서 실내 유입 공기 온도와 외기 온도를 비교하여 실내 유입 공기 온도가 외기 온도보다 10℃ 이상이면 브라인 열교환기를 가동하여 외기 냉방을 수행하고 10℃ 미만이면 브라인 열교환기를 가동시키지 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method of operating the refrigerant heat exchanger and the brine heat exchanger may include setting a room temperature, comparing the room temperature with a set temperature, and switching to a first cooling operation (winter) mode when the difference is within ± 1 ° C. Stop the refrigerant heat exchanger operation and compare the indoor inlet air temperature with the outside air temperature under the refrigerant heat exchanger operation or stop condition. If the indoor inlet air temperature is 10 ° C or higher than the outside temperature, operate the brine heat exchanger to perform outdoor air cooling. And less than 10 ℃ characterized in that it comprises a step of not operating the brine heat exchanger.
또한, 상기 냉매 열교환기와 브라인 열교환기를 가동시키는 방법은 실내 온도를 설정하는 단계와, 실내 온도와 설정 온도를 비교하여 실내 온도가 설정 온도보다 2~3℃ 이상이면 제 2 냉방운전(봄/가을)모드로 전환하면서 복수개의 냉매 열교환기 중 1개만 가동하는 단계와, 냉매 열교환기 1개 가동 조건하에서 실내 유입 공기 온도와 외기 온도를 비교하여 실내 유입 공기 온도가 외기 온도보다 10℃ 이상이면 브라인 열교환기를 가동하여 외기 냉방을 수행하고 10℃ 미만이면 브라인 열교환기를 가동시키지 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method of operating the refrigerant heat exchanger and the brine heat exchanger may include setting a room temperature, comparing the room temperature with a set temperature, and performing a second cooling operation (spring / autumn) when the room temperature is 2 to 3 ° C. or higher than the set temperature. Operating only one of the plurality of refrigerant heat exchangers while switching to the mode, and comparing the indoor inlet air temperature to the outside temperature under one operating condition of the refrigerant heat exchanger. It is characterized in that it comprises the step of performing the outside air cooling to operate the brine heat exchanger if less than 10 ℃.
또한, 상기 냉매 열교환기와 브라인 열교환기를 가동시키는 방법은 실내 온도를 설정하는 단계와, 실내 온도와 설정 온도를 비교하여 실내 온도가 설정 온도보다 4~5℃ 이상이면 제 3 냉방운전(여름)모드로 전환하면서 복수개의 냉매 열교환기를 모두 가동하는 단계와, 복수개의 냉매 열교환기 가동 조건하에서 실내 유입 공기 온도와 외기 온도를 비교하여 실내 유입 공기 온도가 외기 온도보다 10℃ 이상이면 브라인 열교환기를 가동하여 외기 냉방을 수행하고 10℃ 미만이면 브라인 열교환기를 가동시키지 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method of operating the refrigerant heat exchanger and the brine heat exchanger may include setting a room temperature, comparing the room temperature with a set temperature, and then entering a third cooling operation (summer) mode when the room temperature is 4-5 ° C. or more above the set temperature. Operating all of the plurality of refrigerant heat exchangers while switching and comparing the indoor inlet air temperature to the outside temperature under operating conditions of the plurality of refrigerant heat exchangers, and operating the brine heat exchanger when the indoor inlet air temperature is 10 ° C or higher than the outside temperature to cool the outside air. If it is carried out and less than 10 ℃ characterized in that it comprises a step of not operating the brine heat exchanger.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화장치를 나타내는 회로도이다. 1 is a circuit diagram showing an air conditioner according to the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 공기조화장치는 복수개의 냉매 열교환기(10,20)와 이것과 연계적으로 가동되는 브라인 열교환기(30)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the air conditioner includes a plurality of
상기 냉매 열교환기(10,20)의 경우 실내 온도에 따라 모두 또는 교번 가동되는 방식으로 이루어져 있다. In the case of the refrigerant heat exchanger (10,20) is made in a manner that all or alternately depending on the room temperature.
예를 들면, 제 3 냉방(여름)모드의 경우 2개의 냉매 열교환기(10,20)가 모두 작동되거나, 제 2 냉방(봄/가을)모드의 경우 2개 중 어느 1개의 냉매 열교환기(10,20)만 가동되거나, 제 1 냉방(겨울)모드의 경우 2개의 냉매 열교환기(10,20) 모두 가동되지 않게 된다. For example, both of the two
물론, 위와 같은 냉매 열교환기(10,20)의 선택적인 가동은 실내 온도와 이와 관련한 외기의 온도를 기준으로 결정되는 것이 좋다. Of course, the selective operation of the refrigerant heat exchanger (10, 20) as described above is preferably determined based on the room temperature and the temperature of the outside air associated with it.
또한, 상기 브라인 열교환기(30)의 경우 외기 온도와 연계되어 가동되는 방식으로 이루어져 있다. In addition, in the case of the
즉, 냉매 열교환기(10,20)의 가동 형태에 따라서 적절한 시점, 예를 들면 외기 냉방조건이 충족되는 시점에 함께 또는 단독으로 가동되면서 브라인을 이용한 외기 냉방을 수행하게 되므로서, 전체적인 냉방 효율을 높일 수 있고, 또 냉매 열교환기의 부하를 줄일 수 있게 된다. That is, according to the operation type of the refrigerant heat exchanger (10, 20) is performed at the appropriate time, for example, when the outside air cooling conditions are met together or alone to perform the outside air cooling using the brine, thereby improving the overall cooling efficiency In addition, the load of the refrigerant heat exchanger can be reduced.
다시 말해, 실내의 온도조건(외기 온도조건)에 따라서 냉매 열교환기의 가동과 브라인 열교환기의 가동을 적절하게 조합함으로써, 냉방 효율 향상을 기대할 수 있고, 지나친 냉매 열교환기의 가동에 따른 부하를 줄일 수 있다. In other words, by appropriately combining the operation of the refrigerant heat exchanger and the operation of the brine heat exchanger according to the indoor temperature conditions (outer air temperature conditions), the cooling efficiency can be expected to increase, and the load due to the excessive operation of the refrigerant heat exchanger can be reduced. Can be.
상기 냉매 열교환기(10,20)는 냉매 압축기(11,21), 냉매 응축기(12,22), 냉매 팽창밸브(13,23) 및 냉매 증발기(14,24) 등이 순차적으로 배치되어 폐순환회로를 이루면서 냉방 사이클을 구성하고 있는 형태로 이루어져 있다. The refrigerant heat exchanger (10, 20) is a refrigerant circuit (11, 21), refrigerant condenser (12, 22), refrigerant expansion valve (13, 23), refrigerant evaporator (14, 24), etc. are sequentially disposed closed circuit Consists of a form that constitutes a cooling cycle.
또한, 상기 냉매 응축기(12,22) 및 냉매 증발기(14,24)에는 각각 냉매 응축용 팬/모터(15,25)와 실내측 팬/모터(40)가 하나씩 배속되어 있어서 냉매 팬/모터 작동시 응축기 내의 냉매를 응축하거나 실내로 열교환된 공기를 토출하는 역할을 수행하게 된다. In addition, the refrigerant condenser (12, 22) and the refrigerant evaporator (14, 24), respectively, the refrigerant condenser fan / motor (15, 25) and the indoor fan / motor (40) is assigned to the refrigerant fan / motor operation Condensing the refrigerant in the condenser or discharge the heat exchanged into the room.
또한, 상기 냉매 응축기(12,22)와 냉매 팽창밸브(13,23) 사이 구간에는 냉매 액 저장탱크(16,26), 냉매 필터/드라이어(17,27) 및 냉매 액면계(18,28)가 설치되어 있어서 냉매를 제공하거나 냉매 속의 불순물을 제거하는 등의 역할을 수행하게 된다. In addition, the coolant
이러한 냉매 열교환기(10,20)의 가동에 따른 냉방 운전은 보편적인 냉방 사이클의 원리를 적용할 수 있다. The cooling operation according to the operation of the refrigerant heat exchanger (10, 20) can apply the principle of the general cooling cycle.
상기 브라인 열교환기(30)는 서로 폐순환회로를 구성하는 실내측 브라인 열교환기(31) 및 실외측 브라인 열교환기(32)을 포함하며, 이때의 폐순환회로상에는 브라인 저장탱크(33)와 적어도 2개의 브라인 펌프(34)가 설치되고, 실외측 브라인 열교환기(32)와 실내측 브라인 열교환기(31)에는 실외측 브라인 팬/모터(35)와 실내측 팬/모터(40)가 각각 배속되어 팬/모터의 작동에 따라 브라인의 열교환작용이 가능하게 된다. The
예를 들면, 브라인 펌프(34)의 작동에 따라 브라인이 실내외측 브라인 열교환기(31,32) 사이를 순환하게 되는데, 이때의 브라인은 실외측 브라인 열교환기(32)를 경유하면서 비교적 저온으로 변하게 되고, 계속해서 실내측 브라인 열교환기(31)를 경유하면서 실내측 공기와 열교환작용을 수행하여 실내 공기의 온도를 낮추어주는 역할을 할 수 있게 된다. For example, as the
도 2는 본 발명에 따른 공기조화장치의 일 구현예를 나타내는 개략도이다. 2 is a schematic view showing an embodiment of an air conditioner according to the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 기본적으로 실내측에는 냉매 열교환기(10,20)가 배치되는 동시에 실외측에는 브라인 열교환기(30)가 배치되며, 이것들은 서로 배관 을 통해 연결되어 냉매의 연락 등이 가능하게 된다. As shown in FIG. 2, basically, the
또한, 상기 브라인 열교환기(30)의 실내측 브라인 열교환기(31)는 냉매 열교환기(10,20)의 본체 내에 탑재되어 실내 공기와 브라인 간의 열교환작용이 이루어질 수 있게 되고, 보통의 에어컨과 마찬가지로 실외, 예를 들면 냉매 열교환기(10,20)의 냉매 압축기(11,21)은 브라인 열교환기(30)의 본체 내에 탑재된다. In addition, the indoor side
따라서, 실내에서는 냉매 열교환기의 가동과 함께 실내측 팬/모터가 작동되면서 냉매를 이용한 실내 냉방이 이루어질 수 있게 되고, 실외에서는 브라인 열교환기의 가동과 함께 실외측 브라인 팬/모터가 작동되면서 브라인의 열교환이 이루어질 수 있게 되는 동시에 이렇게 열교환이 이루어진 브라인이 실내측 브라인 열교환기측으로 제공되면서 실내측 팬/모터의 작동에 의해 브라인을 이용한 실내 냉방도 이루어질 수 있게 된다. Therefore, the indoor fan / motor is operated together with the operation of the refrigerant heat exchanger in the room, and the indoor cooling using the refrigerant can be achieved. The outdoor brine fan / motor is operated together with the operation of the brine heat exchanger in the outdoors. The heat exchange can be made and at the same time the heat exchanged brine is provided to the indoor side brine heat exchanger side by the operation of the indoor fan / motor can also be performed indoor cooling using the brine.
이와 같은 냉매 열교환기(10,20)와 브라인 열교환기(30)는 계절의 변화 등에 따른 외기의 온도에 기초를 두고(실질적으로는 실내의 온도에 기초를 두고) 연계적으로 가동된다. The
이를 위하여, 본 발명에서는 3곳의 지점(P1,P2,P3)에 각각 온도센서를 설치하여 각 지점에서의 온도값을 센싱한 후, 이것을 가지고 냉매 열교환기와 브라인 열교환기의 연계 가동에 활용할 수 있다. To this end, in the present invention, by installing a temperature sensor at each of the three points (P1, P2, P3) to sense the temperature value at each point, it can be used for the linkage operation of the refrigerant heat exchanger and the brine heat exchanger. .
여기서, P1은 실내 설정온도를 센싱하는 지점이고, P2는 실내 유입 온도를 센싱하는 지점이고, P3는 외기 온도를 센싱하는 지점으로서, P1에서의 온도 센싱값으로 실내 온도를 설정할 수 있고, P2와 P3의 비교 온도 센싱값으로는 브라인을 이 용하는 외기 냉방 조건 결정 및 계절 등의 환경을 파악할 수 있다. Here, P1 is a point for sensing the indoor set temperature, P2 is a point for sensing the indoor inlet temperature, P3 is a point for sensing the outside temperature, the room temperature can be set by the temperature sensing value in P1, As the comparative temperature sensing value of P3, it is possible to determine the outdoor air condition using the brine and the environment such as the season.
한편, 계절 등에 따른 냉방 모드별로 각 센서의 온도값을 기초로 하여 냉매 열교환기를 가동시키거나, 이와 연계하여 브라인 열교환기를 가동시키는 것과 관련한 기술적인 방법 등은 당해 기술 분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다. Meanwhile, technical methods related to operating the refrigerant heat exchanger based on the temperature value of each sensor for each cooling mode according to the season, or operating the brine heat exchanger in connection therewith, are particularly known in the art. It can be adopted without limitation.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 공기조화장치의 모드별 냉방 운전상태를 나타내는 회로도이다. 3 to 5 is a circuit diagram showing a cooling operation state for each mode of the air conditioner according to the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 제 3 냉방 모드(여름)에서는 2개의 냉매 열교환기(10,20)가 모두 가동된다. As shown in FIG. 3, in the third cooling mode (summer), the two
이때, 상기 2개의 냉매 열교환기(10,20)의 가동은 통상의 에어컨 시스템과 같은 냉매의 흐름과 같은 냉방 사이클로 수행되며, 냉매의 이동경로는 냉매 압축기(11,21), 냉매 응축기(12,22), 냉매 팽창밸브(13,23), 냉매 증발기(14,24)의 순서로 이루어진다. At this time, the operation of the two refrigerant heat exchangers (10, 20) is performed in a cooling cycle such as the flow of the refrigerant, such as a conventional air conditioning system, the refrigerant paths of the refrigerant compressors (11, 21), refrigerant condenser (12, 22), refrigerant expansion valves (13, 23), refrigerant evaporators (14, 24) in this order.
이러한 제 3 냉방모드의 경우에는 실외 온도가 고온이므로, 즉 고온의 브라인과 외기 간의 열교환은 의미가 없으므로, 브라인 열교환기(30)는 가동되지 않으며, 브라인 펌프(34)의 작동 정지로 실내외측 브라인 열교환기(31,32) 간에는 브라인이 이동되지 않게 된다. In the case of the third cooling mode, since the outdoor temperature is high, that is, the heat exchange between the high temperature brine and the outside air is meaningless, the
여기서, 실선은 가동되는 라인, 점선을 가동되지 않는 라인을 의미한다. Here, the solid line means a line which is operated and a line which does not operate a dotted line.
도 4에 도시한 바와 같이, 제 2 냉방 모드(봄/가을)에서는 2개의 냉매 열교 환기(10,20)가 상호 교번으로 어느 1개만 가동된다. As shown in FIG. 4, in the second cooling mode (spring / autumn), only one of the two
또한, 브라인 열교환기(30)의 경우 외기 냉방 조건의 여부에 따라 브라인 펌프(34)가 ON/OFF 하게 되고, 이에 따라 브라인 열교환기(30)가 가동되면서 브라인을 이용한 실내 냉방을 선택적으로 수행할 수 있게 된다. In addition, in the case of the
이렇게 브라인을 이용한 외기 냉방이 수행되면, 냉매 열교환기(10)에 있는 냉매 증발기(14)의 앞쪽에 배치되어 있는 실내측 브라인 열교환기(31)를 통과하는 공기의 온도를 1차적으로 낮출 수 있으므로, 즉 냉매 열교환기(10)의 가동에 의해 열교환기 본체로 유입된 후 재차 실내측으로 배출되면서 순환하는 실내 공기의 온도를 실내측 브라인 열교환기(31)로 낮출 수 있으므로, 그 만큼 냉매 열교환기의 부하를 줄일 수 있고 냉방 효율 또한 높일 수 있게 된다. When the air cooling using the brine is performed in this way, since the temperature of the air passing through the indoor side
도 5에 도시한 바와 같이, 제 1 냉방모드(겨울)에서는 2개의 냉매 열교환기(10,20)가 모두 가동되지 않는다. As shown in FIG. 5, the two
이때의 냉매 열교환기(10,20)는 냉동기, 냉방 사이클의 가동이 중지되는 것을 의미하며, 실내측 팬/모터(40)는 작동되고 있는 상태이다. At this time, the refrigerant heat exchanger (10, 20) means that the operation of the refrigerator, the cooling cycle is stopped, the indoor fan /
한편, 브라인 열교환기(30)는 외기 냉방 조건의 여부에 따라 가동되면서 실외의 차가운 공기와 열교환을 마친 브라인을 이용하여 실내 냉방을 수행하게 된다. On the other hand, while the
즉, 브라인 펌프(34)가 작동되면서 실내측 브라인 열교환기(41)와 실외측 브라인 열교환기(42) 사이에 브라인의 순환이 이루어지게 되고, 계속해서 실외측 브라인 팬/모터(35)의 작동과 함께 실외측 브라인 열교환기(41)를 통과하면서 차가운 외기와 열교환을 마친 저온의 브라인이 실내측 브라인 열교환기(42)로 이동하면서 실내 냉방을 수행할 수 있게 된다. That is, while the
이와 같은 방식에 의하면, 가령 여름철 보다 비교적 저온인 봄/가을철에 2개의 냉매 열교환기 중 어느 1개만 가동함으로써 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있으며, 실외측 브라인 열교환기를 통한 외부 공기와의 열교환작용에 의해 비교적 저온으로 되는 브라인을 이용하여 실내 냉방을 수행할 수 있으므로, 2개의 냉매 열교환기에 부여되는 냉방 부하를 감소시킬 수 있게 된다는 등의 장점이 있다. According to this method, unnecessary power consumption can be reduced by operating only one of the two refrigerant heat exchangers in the spring / autumn season, for example, which is relatively colder than the summer season, and relatively heat exchanged with the outside air through the outdoor brine heat exchanger. Since indoor cooling can be performed by using the brine which is at a low temperature, there is an advantage that the cooling load applied to the two refrigerant heat exchangers can be reduced.
도 6은 본 발명에 따른 공기조화방법의 제어로직을 나타내는 순서도이다. 6 is a flowchart showing a control logic of the air conditioning method according to the present invention.
도 6에 도시한 바와 같이, 여기서는 외기 온도에 따른(실질적으로는 실내 온도값을 가지고) 모드 1(겨울철), 모드 2(봄/가을철) 및 모드 3(여름철)과 같은 각각의 냉방 모드에 따라 복수개의 냉매 열교환기를 모두 또는 교번으로 가동시키거나, 외기 냉방 조건이 되면 냉매 열교환기와 연계 가동되는 브라인 열교환기를 이용하여 냉매 열교환기와 함께 가동시키거나 냉매 열교환기 미가동시 단독으로 가동시키는 방식으로 외기 냉방을 병행하는 운전 방법을 보여준다. As shown in Fig. 6, here, according to each cooling mode such as mode 1 (winter season), mode 2 (spring / autumn season) and mode 3 (summer season) according to the outside temperature (actually have the room temperature value). When the plurality of refrigerant heat exchangers are all or alternately operated, or when the external air cooling condition is reached, the air conditioner is operated by operating together with the refrigerant heat exchanger by using a brine heat exchanger that is linked with the refrigerant heat exchanger or by operating the refrigerant heat exchanger alone. Show how to drive in parallel.
먼저, 실내의 온도를, 예를 들면 25℃로 설정하는 단계를 수행한다. First, a step of setting the temperature of the room to, for example, 25 ° C is performed.
다음, 이렇게 설정한 온도와 실제 실내의 온도를 비교하는 단계를 수행한다. Next, the step of comparing the temperature set in this way and the actual room temperature is performed.
이때의 단계에서는 설정 온도와 실내 온도 간의 비교 결과에 따라 3가지 냉방모드, 즉 제 1(겨울철) 냉방모드, 제 2(봄/가을철) 냉방모드, 제 3(여름철) 냉방모드가 결정될 수 있다. In this step, three cooling modes, that is, a first (winter) cooling mode, a second (spring / autumn) cooling mode, and a third (summer season) cooling mode may be determined according to a comparison result between the set temperature and the room temperature.
첫째, 실내 온도와 설정 온도를 비교하여 그 차이가 ±1℃ 이내이면, 예를 들면 설정 온도가 25℃이고, 24℃<실온≤26℃의 조건이면 제 1(겨울철) 냉방운전모드로 전환되고, 계속해서 복수개의 냉매 열교환기 가동을 모두 중지하는 단계를 수행한다(실내측 팬/모터는 가동되고 있는 상태이다). First, if the difference between the room temperature and the set temperature is within ± 1 ° C, for example, if the set temperature is 25 ° C and 24 ° C <room temperature ≤ 26 ° C, the first (winter season) cooling operation mode is switched to Then, the steps of halting all of the plurality of refrigerant heat exchangers are performed (the indoor fan / motor is in operation).
이때, 외기 냉방 조건이 되면, 즉 실내 유입 공기 온도와 외기 온도를 비교하여 실내 유입 공기 온도가 외기 온도보다 10℃ 이상 높으면, 브라인 펌프의 교번 운전 및 실외측 브라인 팬/모터의 작동과 함께 브라인 열교환기를 가동하여 외기 냉방을 수행하고, 10℃ 미만이면 브라인 열교환기를 가동시키지 않는 단계를 수행한다. At this time, when the outside air cooling conditions, that is, when the indoor inlet air temperature is higher than the outside temperature by comparing the indoor inlet air temperature and the outside temperature, the brine heat exchange with the alternating operation of the brine pump and the operation of the outdoor side brine fan / motor The air is cooled to operate the air, and if the temperature is less than 10 ° C, the brine heat exchanger is not operated.
둘째, 실내 온도와 설정 온도를 비교하여 실내 온도가 설정 온도보다 2~3℃ 이상이면, 예를 들면 26℃<실온≤28℃의 조건이면 제 2(봄/가을철) 냉방운전모드로 전환되고, 계속해서 복수개의 냉매 열교환기 중 1개의 냉매 열교환기만 가동하는 단계를 수행한다. Second, when the room temperature is 2 to 3 ° C. or higher than the set temperature by comparing the room temperature with the set temperature, for example, when the condition is 26 ° C. <room temperature ≤ 28 ° C., the second (spring / autumn season) cooling operation mode is switched to. Subsequently, only one refrigerant heat exchanger of the plurality of refrigerant heat exchangers is operated.
즉, 실내측 팬/모터의 작동과 함께 1개의 냉매 열교환기에 대한 냉방 사이클을 가동하는 단계를 수행한다. That is, the cooling cycle for one refrigerant heat exchanger is performed together with the operation of the indoor fan / motor.
이때, 외기 냉방 조건이 되면, 즉 실내 유입 공기 온도와 외기 온도를 비교하여 실내 유입 공기 온도가 외기 온도보다 10℃ 이상 높으면, 브라인 열교환기를 가동하여 외기 냉방을 수행하고, 10℃ 미만이면 브라인 열교환기를 가동시키지 않는 단계를 수행한다. At this time, when the outside air cooling conditions, that is, the indoor inlet air temperature and the outside air temperature is compared by 10 ℃ or more higher than the outside temperature, the brine heat exchanger is operated to perform the outside air cooling, if less than 10 ℃ the brine heat exchanger Perform steps that do not start up.
셋째, 실내 온도와 설정 온도를 비교하여 실내 온도가 설정 온도보다 4~5℃ 이상이면, 예를 들면 28℃<실온≤30℃의 조건이면 제 3(여름철) 냉방운전모드로 전 환되고, 계속해서 복수개의 냉매 열교환기를 모두 가동하는 단계를 수행한다. Third, if the room temperature is 4-5 ° C. or higher than the set temperature by comparing the room temperature with the set temperature, for example, if the condition is 28 ° C. <room temperature ≤ 30 ° C., the system is switched to the third (summer season) cooling operation mode and continues. To perform all of the plurality of refrigerant heat exchangers.
즉, 실내측 팬/모터의 작동과 함께 2개의 냉매 열교환기에 대한 냉방 사이클을 가동하는 단계를 수행한다. In other words, the cooling cycle for the two refrigerant heat exchangers is performed together with the operation of the indoor fan / motor.
이때, 외기 냉방 조건이 되면, 즉 실내 유입 공기 온도와 외기 온도를 비교하여 실내 유입 공기 온도가 외기 온도보다 10℃ 이상 높으면, 브라인 열교환기를 가동하여 외기 냉방을 수행하고, 10℃ 미만이면 브라인 열교환기를 가동시키지 않는 단계를 수행한다. At this time, when the outside air cooling conditions, that is, the indoor inlet air temperature and the outside air temperature is compared by 10 ℃ or more higher than the outside temperature, the brine heat exchanger is operated to perform the outside air cooling, if less than 10 ℃ the brine heat exchanger Perform steps that do not start up.
이와 같이, 실내 온도를 설정하고 실내 발생 부하에 따라 냉매 열교환기를 적절하게 가동하여 해당 냉방모드별로 냉방을 수행하고, 또 실내 유입 공기 온도(실내측 팬/모터 가동시 냉매 열교환기 본체측으로 유입되는 공기의 온도)와 외부 온도를 비교하는 방법으로 외기 냉방 조건 여부를 결정하여 브라인 열교환기를 적절하게 병행 가동함으로써, 계절의 변화 등에 따른 외기 온도 환경에 대응되는 최적의 조건으로 실내의 전체적인 냉난방을 수행할 수 있고, 또 브라인 열교환작용의 적절한 선택으로 에어컨 부하를 줄일 수 있으며, 이에 따라 전력 소모량 또한 크게 줄일 수 있다. In this way, the indoor temperature is set and the refrigerant heat exchanger is appropriately operated according to the generated load to perform cooling for each cooling mode, and the indoor inlet air temperature (air flowing into the refrigerant heat exchanger main body when the indoor fan / motor is operated). Temperature) and external temperature to determine whether the outdoor air conditioner is properly operated in parallel, and the overall air-conditioning of the room can be performed under the optimum conditions corresponding to the outdoor temperature environment according to the change of seasons. In addition, the appropriate selection of the brine heat exchange action can reduce the air conditioner load, thereby reducing the power consumption significantly.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이 며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. Therefore, the embodiments described above are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 외기의 온도에 따라 복수개의 냉매 열교환기를 모두 또는 교번으로 가동시키는 방식, 냉매 열교환기와 브라인 열교환기를 연계하여 에어컨 미가동시 브라인 열교환기를 단독으로 가동시키는 방식 등을 포함하는 공기조화시스템을 제공함으로써, 냉방 효율을 높일 수 있고, 에어컨 부하를 줄일 수 있으며, 전력 소모량을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention provides air including a method of operating a plurality of refrigerant heat exchangers all or alternately according to the temperature of the outside air, a method of independently operating a brine heat exchanger when the air conditioner is not running in conjunction with a refrigerant heat exchanger and a brine heat exchanger, and the like. By providing a conditioning system, it is possible to increase the cooling efficiency, to reduce the air conditioning load, and to significantly reduce the power consumption.
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