KR100419480B1 - 냉난방 증대형 멀티 히트펌프시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기; 실내기; 실외기; 팽창밸브; 체크밸브 및 사방향제어밸브가 순차적으로 배열되어 이루어진 냉난방 겸용 히트펌프시스템에 있어서, 압축기 및 실내기의 냉난방 성능을 향상시키기 위하여 작은 용량을 갖는 별도의 보조히트펌프시스템을 형성하고, 상기 보조히트펌프시스템의 제1열교환기를 상기 실외기에 부착 설치하여 난방시 냉매의 온도를 높이고, 냉방시 냉매의 온도를 저하시켜 전반적으로 상기 실내기의 효율을 향상시키도록 한 냉난방 증대형 멀티 히트펌프시스템에 관한 것이다.

Description

냉난방 증대형 멀티 히트펌프시스템{MULTI HEAT PUMP SYSTEM WITH ADVANCED HEATING AND COOLING PERFORMANCE}

본 발명은 냉난방 겸용 히트펌프시스템에 관한 것으로서, 특히 압축기 및 실내기의 냉난방 성능을 향상시키기 위하여 작은 용량을 갖는 별도의 보조히트펌프시스템을 형성하고, 상기 보조히트펌프시스템의 제1열교환기를 상기 실외기의 일측면에 부착 설치하여 난방시 냉매의 온도를 높이고 냉방시 냉매의 온도를 저하시켜 전반적으로 상기 실내기의 성능을 향상시키도록 한 냉난방 증대형 멀티 히트펌프시스템에 관한 것이다.

일반적으로 히트펌프는 도 2에 도시된 바와 같이 압축기(1); 실내기(2); 실외기(3); 팽창밸브 및 사방향제어밸브(6)로 이루어진 시스템에 냉매가 상기 팽창밸브를 우회하여 통과할 수 있도록 바이패스배관(7)을 형성하고, 상기 바이패스배관(7) 상에 난방팽창밸브(41); 냉방팽창밸브(42); 난방체크밸브(51) 및 냉방체크밸브(52)를 설치하며, 이에 따라 결정된 냉매의 유로에 의하여 상기 실내기(2)를 통한 냉난방이 가능하도록 시스템이 구성되었다. 상기 히트펌프시스템은 하절기 냉방시 상기 실외기(3)가 응축기의 역할을 하며 더운 외기와 열교환을 행하여 냉매를 응축시키는데 외기 온도 이하로 응축을 시키지 못하는 한계가 있으며, 또한 동절기 난방시 상기 실외기(3)가 증발기의 역할을 하며 차가운 외기와 열교환을 행하므로 증발량이 감소하고 따라서 냉매순환량이 감소하게 된다. 상기 냉매순환량과 난방능력을 증가시키키 위하여 상기 실내기(2)에 보조히터(10)를 부착하여 사용하고 있다. 따라서, 종래의 히트펌프시스템은 상기 실외기(3) 주변의 기온조건에 대한 의존도가 커지고, 난방시 상기 압축기(1)를 구동하기 위한 동력 뿐만 아니라 상기 보조히터(10)를 작동시키기 위한 동력이 부가되어 전력소모가 큰 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 본 발명의 목적은 실내기를 사용하여 냉난방을 행함에 있어서 외기에만 의존하여 냉난방 성능이 결정되는 한계를 극복하기 위하여 작은 용량을 갖는 별도의 보조히트펌프시스템을 구성하고, 하절기에는 더운 외기온도 이하로 상기 실외기를 응축시키고, 동절기에는 차가운 외기온도에 의해 상기 실외기의 표면에 서리가 맺히는 현상을 방지하며, 외기온도의 상승으로 인한 증발온도를 높여 상기 실내기에 보조히터를 사용하지 않고도 냉방 및 난방 성능을 향상시키기 위하여 상기 실외기의 일측면에 상기 보조히트펌프시스템의 제1열교환기를 부착한 냉난방 증대형 멀티 히트펌프시스템을 제공하는 것이고, 또한, 상기 실내기를 제외한 대부분의 구성을 별도의 공간에 함께 설치하여 공간 활용도를 높일 수 있도록 시스템을 구성하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 냉난방 증대형 멀티 히트펌프시스템의 시스템 개략도,

도 2는 종래의 히트펌프시스템의 시스템 개략도 이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 압축기 11: 보조압축기

2: 실내기 3: 실외기

31: 보조제1열교환기 32: 보조제2열교환기

41: 난방팽창밸브 42: 냉방팽창밸브

43: 양방향팽창밸브 51: 난방체크밸브

52: 냉방체크밸브 6: 사방향제어밸브

61: 보조사방향제어밸브 7: 바이패스배관

8: 실외기유닛 10: 보조히터

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 냉난방 증대형 멀티 히트펌프시스템은 압축기; 실내기; 실외기; 팽창밸브; 체크밸브 및 사방향제어밸브가 순차적으로 배열되어 이루어진 히트펌프시스템에 있어서, 상기 히트펌프시스템의 상기 팽창밸브와 상기 체크밸브를 각각 우회하여 냉매가 흐를 수 있도록 바이패스배관이 형성되고, 상기 바이패스배관 상에 난방팽창밸브; 냉방팽창밸브; 난방체크밸브 및 냉방체크밸브가 형성되며, 별도의 보조압축기; 보조제1열교환기; 보조제2열교환기; 양방향팽창밸브 및 보조사방향제어밸브로 이루어진 보조히트펌프시스템을 형성하며, 상기 실외기의 일측면과 상기 보조제1열교환기를 일체화시켜 상기 보조제1열교환기에 의하여 실외기의 응축 또는 팽창성능을 향상시키기 위한 실외기유닛을 형성하여 냉난방 증대형 멀티 히트펌프시스템을 구성하고, 상기 실내기; 냉방팽창밸브 및 난방체크밸브를 제외한 구성을 실외의 별도 공간에 형성하여 상기 히트펌프시스템을 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 냉난방 증대형 멀티 히트펌프시스템을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 냉난방 증대형 멀티 히트펌프시스템의 시스템 개략도를 도시하고 있으며, 본 발명의 구성은 주 히트펌프시스템과 작은 용량을 갖는 보조 히트펌프시스템의 결합으로 이루어지는데, 특히 상기 주 히트펌프시스템의 상기 실외기(3)의 일측면에 상기 보조 히트펌프시스템의 상기 보조제1열교환기(31)가 부착되어 일체화된 실외기유닛(8)을 구비한 멀티타입의 히트펌프시스템으로 이루어졌다. 상기 주 히트펌프시스템은 도 2의 종래의 구성과 동일하게 이루어져 있으며, 상기 보조 히트펌프시스템은 보조압축기(11); 보조제1열교환기(31); 양방향팽창밸브(43); 보조제2열교환기(32) 및 보조사방향제어밸브(61)의 순차적인 배열로 이루어져 있다. 상기 주 히트펌프시스템은 상기 압축기(1) 출구에 형성된 상기 사방향제어밸브(6)에 의하여 냉방 또는 난방운전이 수행되며, 운전모드에 따라 주 히트펌프시스템의 바이패스배관(7)에 형성된 팽창밸브(41,42)와 체크밸브(51,52)의 개폐 작동으로 냉매의 유로가 결정된다. 또한, 상기 주 히트펌프사이클의 운전모드에 따라서 보조 사이클의 운전모드가 함께 결정되는데, 예를 들면, 상기 주 히트펌프시스템이 난방운전을 행할 경우 상기 보조 히트펌프시스템은 난방운전이 행하여지고, 상기 주 히트펌프시스템이 냉방운전을 행할 경우 상기 보조 히트펌프시스템은 역시 냉방운전이 행하여진다. 따라서, 주 히트펌프시스템의 운전모드가 보조 히트펌프시스템의 운전모드와 동일하게 작동되어야 본 발명에 의한 냉난방 효과를 증대시킬 수 있다.

본 발명에 의한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 냉방 운전시와 난방 운전시 주 히트펌프시스템과 보조 히트펌프시스템 간의 에너지 수수의 관계를 각각의 경우에 대하여 구분하여 설명하고자 한다.

먼저, 냉방운전시 주 히트펌프시스템의 상기 압축기(1)로부터 토출된 고온고압의 냉매가스는 상기 사방향제어밸브(6)를 통과하여 상기 실외기(3)로 유입된다. 이때 보조 히트펌프시스템은 상기 주 히트펌프시스템과 동일하게 냉방운전이 행하여 지는데 상기 보조 히트펌프시스템의 상기 보조제1열교환기(31)는 증발기 역할을 하며, 외기와 열교환을 행하면서 저온으로 외기를 방출시키는데, 저온의 외기를 팬에 의하여 상기 보조제1열교환기(31)의 일측면에 부착된 상기 실외기(3)로 송풍하여 상기 실외기(3)를 상온 이하로 응축시켜주며, 상기 주 히트펌프시스템의 상기 실내기(2)에 공급되는 냉매의 온도를 더욱 낮추어 공급하므로 냉방성능의 향상을 가져올 수 있다. 상기 실외기(3)를 통과한 저온고압의 냉매액은 냉매의 우회 통과를 위해 마련된 바이패스배관(7)에 형성된 냉방체크밸브(52)와 냉방팽창밸브(42)를 지나게 되며, 저온고압의 상기 냉매액은 상기 냉방팽창밸브(42)를 지나면서 교축팽창을 하여 저온저압의 습증기냉매로 상태가 변하면서 상기 실내기(2)로 유입된다.상기 실내기(2)로 유입된 저온저압의 습증기냉매는 실내공기와 열교환을 행하면서 증발이 되는데 이때 발생되는 증발잠열에 의하여 실내의 공기의 열을 흡수하면서 실내의 냉방을 행하게 되며, 이때 냉매는 중온저압의 기체냉매로 상태가 변하게되고 다시 상기 사방향제어밸브(6)를 통하여 상기 압축기(1)로 유입된다.

난방운전시 상기 주 히트펌프시스템의 상기 압축기(1)로부터 토출된 고온고압의 냉매가스는 상기 사방향제어밸브(6)를 통과하여 상기 실내기(2)로 유입되어지며, 이때 상기 실내기(2)는 응축기 역할을 하면서 실내공기와 열교환을 행하면서 실내의 난방을 행하게 된다. 상기 실내기(2)를 통과한 저온고압의 냉매액은 상기 바이패스배관(7)에 형성된 상기 난방체크밸브(51)와 상기 난방팽창밸브(41)를 지나면서 저온저압의 냉매기체로 상태가 변하여 상기 실외기(3)로 유입된다. 상기 주 히트펌프시스템이 난방운전을 하면 상기 보조 히트펌프시스템도 역시 난방운전을 행하게 되며, 상기 보조 히트펌프시스템의 보조압축기(11)로부터 토출된 고온고압의 냉매기체는 응축기 역할을 수행하는 상기 보조제1열교환기(31)를 통과하게 되는데, 상기 보조제1열교환기(31)에서 외기로 방출된 고온의 열에너지를 팬의 작동으로 상기 보조제1열교환기(31)의 일측면에 부착된 상기 주 히트펌프시스템의 실외기(3)로 공급하여 저온저압의 냉매의 증발압력을 높여 상기 압축기(1)로 유입시킨다. 이와 같이 상기 실외기(3)로 공급된 열에너지는 동절기에 증발기 역할을 하는 주 히트펌프시스템의 실외기(3) 표면에 서리가 발생되어 원활한 열교환을 방해하는 문제를 해결할 뿐만 아니라 상기 실외기(3)의 온도를 높여줌으로써 주 히트펌프시스템의 난방효율을 향상시켜줄 수 있었다.

이상에서 설명한 본 발명에 의한 냉난방 증대형 멀티 히트펌프시스템은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 냉난방 운전을 제어하기 위한 수단으로 전자제어수단 등을 구비한 다양한 변형 실시예에 의해서도 구현이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명은 주 히트펌프시스템의 실외기의 일측면에 보조 히트펌프시스템의 보조제1열교환기를 부착하여 열에너지를 공급함으로써 난방시에는 상기 실외기의 예열 및 제상을 행하며, 냉방시에는 상기 실외기를 외기온도 이하로 응축시켜 주 히트펌프시스템의 냉난방효율을 향상시킬 수 있었으며, 난방시 상기 실외기의 예열로인하여 시스템의 전반적인 온도가 상승하게 되므로 종래의 실내기에 부착된 보조히터를 생략하여 실시 할 수 있는 냉난방 증대형 멀티 히트펌프시스템을 제공하였다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 압축기(1); 실내기(2); 실외기(3); 팽창밸브; 체크밸브 및 사방향제어밸브(6)가 순차적으로 배열되어 사이클을 이루는 히트펌프시스템에 있어서,

   상기 히트펌프시스템의 상기 팽창밸브와 상기 체크밸브를 각각 우회하여 냉매가 냉난방목적에 따라 선택적으로 흐를 수 있도록 바이패스배관(7)이 형성되고,

   상기 바이패스배관(7) 상에 난방팽창밸브(41); 냉방팽창밸브(42); 난방체크밸브(51) 및 냉방체크밸브(52)가 형성되며,

   별도의 보조압축기(11); 보조제1열교환기(31); 양방향팽창밸브(43); 보조제2열교환기(32) 및 보조사방향제어밸브(61)가 순차적으로 배열되어 사이클을 이루는 보조 냉난방 히트펌프시스템을 형성하며,

   상기 실외기(3)의 일측면과 상기 보조제1열교환기(31)를 일체화시켜 상기 보조제1열교환기(31)에 의하여 실외기(3)의 응축 또는 팽창성능을 향상시키기 위한 실외기유닛(8)을 형성하고,

   상기 압축기(1); 실외기(3); 난방팽창밸브(41); 냉방체크밸브(52) 및 별도의 보조 냉난방 히트펌프시스템은 실외의 별도 공간에 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 냉난방 증대형 멀티 히트펌프시스템.