KR20050005875A - 히트펌프의 제상 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트펌프의 제상 방법에 있어서, 실외온도에 따라 평균 난방능력이 최대가 되는 실외 배관온도인 제상 돌입 배관온도를 결정하고, 실제 실외 배관온도가 상기 제상 돌입 배관온도 이하일 경우에 제상 운전을 수행함으로써, 실외 열교환기에 착상되는 서리를 효율적으로 제상하여 히트펌프의 효율을 향상시키기 위한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 난방운전 개시로부터 일정 시간 경과 후 실외온도를 측정하는 제1 단계와; 상기 측정된 실외온도에 따라 미리 설정된 제상 돌입 배관온도를 결정하는 제2 단계와; 실제 실외 배관온도를 측정하는 제3 단계와; 상기 실제 실외 배관온도와 상기 제상 돌입 배관온도를 비교 판단하는 제4 단계와; 상기 판단 결과에 따라 제상 운전을 수행하는 제5 단계:로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트펌프의 제상 방법을 제공한다.

Description

히트펌프의 제상 제어 방법{method for controlling defrosting in heat pump}

본 발명은 히트펌프의 제상 제어 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 난방능력을 저하시키지 않으면서 제상 운전을 수행할 수 있는 히트펌프의 제상 방법에 관한 것이다.

이하, 종래 기술에 따른 제상 제어 방법이 적용된 히트펌프에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 제상 제어 방법이 적용된 히트펌프의 사이클을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 히트펌프는 냉매를 압축하여 순환시키는 압축기(11)와, 냉매의 흐름을 정방향 또는 역방향으로 절환시키는 사방 밸브(12)와, 냉방시에는 응축기로 난방시에는 증발기로 사용되는 실외 열교환기(13) 및 실외팬(14)과, 상기 실외 열교환기(13)와 반대로 냉방시에는 증발기로 사용되고 난방시에는 응축기로 사용되는 실내 열교환기(15) 및 실내팬(16)과, 상기 실외 열교환기(13)와 실내 열교환기(15) 사이에 설치되어 저온 저압의 냉매 가스로 변화시키는 팽창 밸브(17)로 구성된다.

여기서, 상기 사방 밸브(12)는 압축기(11)로부터 토출된 냉매가 냉방시에는 실외 열교환기(13)측으로 순환할 수 있도록 절환되고, 난방시에는 실내 열교환기(15)측으로 순환할 수 있도록 절환하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 히트펌프의 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 냉방 운전시에는 압축기(11)에서 토출된 냉매 가스가 사방 밸브(12)를 지나 실외 열교환기(13)로 유입된 후, 팽창 밸브(17)를 거치면서 저온 저압의 냉매 상태로 변화되어 실내 열교환기(15)로 유입된다.

그리고, 상기 실내 열교환기(15)에서 증발된 냉매 가스는 실내 공기와 열교환되면서 실내 냉방을 실시한 다음, 상기 사방 밸브(12)를 통해 압축기(11)로 흡입되면서 순환하게 된다.

상기와 반대로, 난방 운전시에는 상기 압축기(11)에서 토출된 냉매 가스가 사방 밸브(12)를 거쳐 실내 열교환기(15)로 유입되면서 응축되어 실내 공기와 열교환되면서 실내 난방을 실시하게 되고, 이후 상기 실내 열교환기(15)를 통과한 냉매는 팽창 밸브(17)를 지나면서 저온 저압의 냉매 상태로 변화되어 실외 열교환기(13)를 지나면서 증발된다.

이렇게 증발된 냉매 가스는 사방 밸브(12)를 거쳐 압축기(11)로 흡입되면서 순환하게 된다.

한편, 상기와 같이 난방 운전을 실시하는 과정에서 실외 열교환기(13)가 증발기로 사용되므로 실외 온도가 낮게 되면 실외 열교환기(13)의 표면 온도가 영하로 떨어지게 된다.

따라서, 실외 공기에 포함된 수분이 차가워진 실외 열교환기(13) 표면에 착상됨으로써, 실외팬(14)의 유로를 차단하게 되고 이로 인해 실외 열교환기(13)의 열교환 성능을 저하시켜 히트펌프의 난방 효율을 현저히 저하시킨다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 제상 운전을 실시하게 되는 바, 통상의 제상 운전은 역사이클을 돌리는 방법으로 일정 시간동안 냉방 운전을 실시하여 실외 열교환기(13)가 응축기로 사용됨으로써, 응축열에 의해 실외 열교환기(13)에 착상된 서리를 녹여 내는 방식이 일반적으로 사용되고 있다.

상기와 같은 제상 운전 과정을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 종래 기술에 따른 제상 운전 작동의 구분표이고, 도 3은 종래 기술에 따른 제상 운전 주기와 난방능력을 비교한 그래프이다.

종래 기술에 따른 제상 운전은 미리 설정된 난방 운전시간이 끝나고, 실외 열교환기(13) 표면에 부착된 배관 온도센서(18)의 감지 온도가 일정 온도 이하로 내려가게 되면 실시하게 되는데, 상기 난방 운전시간은 실외 온도센서(19)를 통해 감지된 실외 온도에 따라 설정된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 실외 온도와 배관온도가 낮게 되면 난방 운전시간과 제상 운전시간이 길어지게 된다.

상기 제상 운전을 실시하게 되면 실내팬(14)과 실외팬(16)을 정지시키고, 사방 밸브(12)를 냉방으로 절환하여 냉방운전 사이클로 냉매를 순환시킨다.

그리고, 압축기(11)에서 토출되는 뜨거운 냉매 가스로 증발기로 사용되었던 실외 열교환기(13)를 응축기로 사용하면서 실외 열교환기(13) 표면에 착상된 서리를 제거하게 된다.

그러나, 종래 기술에 따른 제상 제어 방법은 일정시간마다 제상 운전을 수행하므로 실제로 실외 열교환기(13)에 서리가 착상되지 않았을 경우에도 제상 운전을 수행하여 히트펌프의 난방능력을 저하시킨다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 제상 운전시에는 히트펌프의 난방능력이 현격하게 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실외 온도에 따라 평균 난방능력이 최대가 되는 실외 배관온도인 제상 돌입 배관온도를 결정하여, 실제 감지되는 실외 배관온도가 상기 제상 돌입 배관온도 이하가 될 경우에 제상 운전을 수행하도록 함으로써, 효율적인 제상 운전이 가능하게 되어 히트펌프의 난방능력을 향상시킬 수 있는 히트펌프의 제상 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 제상 운전 제어 방법이 적용된 히트펌프의 사이클을 개략적으로 나타낸 구성도

도 2는 종래 기술에 따른 제상 운전 작동의 구분표

도 3은 종래 기술에 따른 제상 운전 주기와 난방능력을 비교한 그래프

도 4는 본 발명에 따른 제상 제어 방법을 나타낸 순서도

도 5는 실외온도가 2도일 경우 실외 배관온도에 따른 난방능력을 비교한 그래프

도 6은 실외온도가 2도일 경우 실외 배관온도에 따른 평균 난방능력과 소비전력을 비교한 구분표

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11:압축기 12:사방 밸브

13:실외 열교환기 14:실외팬

15:실내 열교환기 16:실내팬

17:팽창 밸브 18:배관 온도센서

19:실외 온도센서

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 난방운전 개시로부터 일정 시간 경과 후 실외온도를 측정하는 제1 단계와; 상기 측정된 실외온도에 따라 미리 설정된 제상 돌입 배관온도를 결정하는 제2 단계와; 실제 실외 배관온도를 측정하는 제3 단계와; 상기 실제 실외 배관온도와 상기 제상 돌입 배관온도를 비교 판단하는 제4 단계와; 상기 판단 결과에 따라 제상 운전을 수행하는 제5 단계:로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트펌프의 제상 제어 방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 제상 제어 방법이 적용되는 히트펌프 역시 상술한 종래 기술과 구성요소는 동일하므로, 이하의 설명에서 동일한 기능을 하는 구성요소는 동일한 부호를 사용하며 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명에 따른 제상 제어 방법을 나타낸 순서도이고, 도 5는 실외온도가 2도일 경우 실외 배관온도에 따른 난방능력을 비교한 그래프이며, 도 6은 실외온도가 2도일 경우 실외 배관온도에 따른 평균 난방능력과 소비전력을 비교한 구분표이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 히트펌프의 제상 제어 방법은 난방운전이 시작된 후부터 일정 시간이 경과 된 후, 실외 온도센서(19:도 1참조)로 실외온도를 측정하는 단계와, 상기 측정된 실외온도에 따라 평균 난방능력이 소비전력과 비교하여 최대가 되는 실외 배관 온도(이하, '제상 돌입 배관온도'라 함)를 결정하는 단계와, 실외 열교환기(13:도 1참조) 표면에 부착된 배관 온도센서(18:도 1참조)에서 측정된 실제 실외 배관온도를 측정하는 단계와, 상기 실제 실외 배관온도와 상기 제상 돌입 배관온도를 비교 판단하는 단계와, 상기 판단 결과에 따라 제상 운전을 수행하는 단계로 이루어져 있다.

여기서, 상기 실제 실외 배관온도와 상기 제상 돌입 배관온도를 비교 판단한 결과, 상기 실제 실외 배관온도가 상기 제상 돌입 배관온도 이하일 경우에만 제상 운전을 수행하도록 한다.

한편, 상기 제상 돌입 배관온도를 결정하는 과정을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 5는 실외 온도센서(19)로 측정된 실외온도가 2도일 경우 이에 따라 실외 배관온도가 각각 -8도, -11도, -15도에서의 난방능력(W)을 나타낸 그래프이고, 도 6은 상기 도 5에서 각 실외 배관온도에 따른 동일 난방시간에 소모된 소비전력(%)과 평균 난방능력(%)을 미리 실험을 통해 나타낸 것이다.

상기 도 6에 도시된 바와 같이, 히트펌프의 난방운전 개시 후 실외 온도센서(19)로 측정된 실외온도가 2도라면, 이 때 평균 난방능력이 최대가 되는 실외 배관온도는 -11도이다.

따라서, 상기와 같은 경우 제상 돌입 배관온도는 -11도가 되며, 실외 열교환기(13) 표면에 부착된 배관 온도센서(18)에서 측정된 실제 실외 배관온도가 상기 제상 돌입 배관온도인 -11도가 이하가 되면 제상운전을 수행하게 되고, 제상운전을 수행한 다음에는 리턴한다.

그리하여, 본 발명에 따른 제상 제어 방법이 적용된 히트펌프는 제상 운전이 필요할 경우에만 제상 운전을 할 뿐만 아니라 평균 난방능력이 최대가 되는 실외 배관온도에서 제상 운전을 하여 전체적인 난방능력이 향상된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 실제 측정된 실외 배관온도가 평균 난방능력이 최대가 되는 실외 배관온도 이하로 떨어질 경우에만 제상 운전을 수행하도록 함으로써, 제상이 필요한 경우에만 제상 운전을 하여 소비전력의 낭비를 방지함은 물론 히트펌프의 전체적인 난방능력을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 난방운전 개시로부터 일정 시간 경과 후 실외온도를 측정하는 제1 단계와;

   상기 측정된 실외온도에 따라 미리 설정된 제상 돌입 배관온도를 결정하는 제2 단계와;

   실제 실외 배관온도를 측정하는 제3 단계와;

   상기 실제 실외 배관온도와 상기 제상 돌입 배관온도를 비교 판단하는 제4 단계와;

   상기 판단 결과에 따라 제상 운전을 수행하는 제5 단계:로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트펌프의 제상 제어 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제상 돌입 배관온도는 상기 측정된 실외온도에서 히트펌프의 평균난방능력이 최대가 되는 실외 배관온도임을 특징으로 하는 히트펌프의 제상 제어 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제4 단계에서 상기 실제 실외 배관온도가 상기 제상 돌입 배관온도보다 작거나 같을 경우, 상기 제5 단계가 수행됨을 특징으로 하는 히트펌프의 제상 제어 방법.