KR100421320B1 - A regenerative heat-pump-system having the function of withdrawing waste heats - Google Patents

A regenerative heat-pump-system having the function of withdrawing waste heats Download PDF

Info

Publication number
KR100421320B1
KR100421320B1 KR10-2001-0035741A KR20010035741A KR100421320B1 KR 100421320 B1 KR100421320 B1 KR 100421320B1 KR 20010035741 A KR20010035741 A KR 20010035741A KR 100421320 B1 KR100421320 B1 KR 100421320B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
refrigerant
waste heat
evaporator
compressor
Prior art date
Application number
KR10-2001-0035741A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20030000097A (en
Inventor
남임우
윤인규
김종태
이경중
Original Assignee
주식회사 센추리
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 센추리 filed Critical 주식회사 센추리
Priority to KR10-2001-0035741A priority Critical patent/KR100421320B1/en
Publication of KR20030000097A publication Critical patent/KR20030000097A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100421320B1 publication Critical patent/KR100421320B1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/02Machines, plants or systems, using particular sources of energy using waste heat, e.g. from internal-combustion engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31Expansion valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40Fluid line arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/04Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for withdrawing non-condensible gases

Abstract

본 발명은 냉.난방 운전은 물론, 생활폐열이나 산업폐열을 회수하여 재사용하는 열회수운전이 가능하도록 된 폐열회수 축열식 히트펌프시스템에 관한 것으로, 공지의 압축기(310)와, 응축기(320)와, 증발기(330)와, 그리고 액분리기(340)가 냉매관(350)을 매개로 관이음되고, 상기 냉매관(350)에는 냉매의 역류를 차단하는 첵크밸브(353)와, 상기 냉매를 저온저압 상태로 팽창시키는 팽창밸브(354,356)가 관설되는 실내기(300)와; 상기 실내기(300)로부터 이송된 냉매가 관류하면서 외부공기와 열교환되도록 하는 열교환코일(412)이 내장된 열교환기(410)와, 이 열교환기(410)의 일측에 구비되어 상기 냉매의 열교환을 위해 외부공기의 열원을 수집하는 홴유니트(420)로 구성된 실외기(400);로 이루어진 축열식 히트펌프시스템에 있어서, 상기 냉매관(350)에는 각 운전모드에 따라 냉매의 유로를 개방 또는 폐쇄하도록 된 다수의 2방밸브(352)가 관설되고, 상기 증발기(330)의 일측에는 증발기(330)에 폐열원을 공급하는 폐열공급원(610)과, 상기 증발기(330)로부터 폐열원을 배출시키는 폐열배출구(620)가 구비되되, 상기 폐열공급원(610)과 폐열배출구(620)는 각 배관(630)(631)을 매개로 상기 증발기(330)에 연결된 것을 특징으로 하는 폐열회수 축열식 히트펌프시스템을 제공하여, 시스템 운전시 에너지 절감을 실현하고 비용효율을 높이도록 한 것이다.The present invention relates to a waste heat recovery heat storage type heat pump system that enables a heat recovery operation for recovering and reusing domestic waste heat and industrial waste heat as well as cooling and heating operations. The known compressor 310, a condenser 320, The evaporator 330 and the liquid separator 340 are piped through the refrigerant pipe 350, and the refrigerant pipe 350 includes a check valve 353 for blocking the backflow of the refrigerant, and the refrigerant at low temperature and low pressure. An indoor unit 300 having expansion valves 354 and 356 for expanding in a state; A heat exchanger 410 having a heat exchange coil 412 that allows heat exchange with the external air while flowing through the refrigerant from the indoor unit 300, and is provided on one side of the heat exchanger 410 to exchange heat of the refrigerant. In the heat storage type heat pump system consisting of: an outdoor unit (400) consisting of a heat unit (420) for collecting a heat source of the external air, the refrigerant pipe 350 is a plurality of openings or closing the flow path of the refrigerant according to each operation mode The two-way valve 352 is provided, one side of the evaporator 330 waste heat supply source 610 for supplying a waste heat source to the evaporator 330, and a waste heat outlet for discharging the waste heat source from the evaporator 330 ( 620 is provided, the waste heat supply source 610 and waste heat outlet 620 by providing a waste heat recovery heat storage type heat pump system, characterized in that connected to the evaporator 330 via the respective pipes (630, 631). Energy when operating the system It will have to achieve cost efficiency and increase the feeling.

Description

폐열회수 축열식 히트펌프시스템{A regenerative heat-pump-system having the function of withdrawing waste heats}A regenerative heat-pump-system having the function of withdrawing waste heats}

본 발명은 축열식 히트펌프시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉.난방 운전은 물론, 생활폐열이나 산업폐열을 회수하여 재사용하기 위한 열회수 운전이 가능하도록 된 폐열회수 축열식 히트펌프시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat storage heat pump system, and more particularly, to a heat recovery heat storage heat pump system capable of performing a heat recovery operation for recovering and reusing living waste heat and industrial waste heat as well as cooling and heating operation.

최근의 빌딩 공조는 사무자동화 기기의 활발한 보급과 대용량 전산장비들의 보급 등으로 인해 동절기에도 냉방이 필요한 경우가 많고, 산업체의 경우 공정중의 환경조건을 맞추기 위해 연중 냉.온수의 보급이 필요한 것이 현실이다. 이러한 추세에 맞추어 냉동공조기기는 다양한 용도로 개발,보급되는 한편, 급격히 증가하고 있는 에너지 소비량을 절감하기 위해 에너지 절약형의 기기들이 많이 보급되고 있다.In recent years, the air conditioning of buildings is often required due to the proliferation of office automation equipment and the supply of large-scale computing equipment.In the case of industrial companies, it is necessary to supply cold and hot water all year round to meet the environmental conditions in the process. to be. In accordance with this trend, refrigeration and air conditioning equipment has been developed and distributed for various purposes, and energy-saving devices have been widely used to reduce the rapidly increasing energy consumption.

그러나, 빌딩이나 산업현장의 폐열 특히, 목욕탕, 사우나실 및 숙박시설 등의 급탕 폐열원을 회수하여 재활용할 수 있다면 에너지 절감에 큰 기여를 하게 되겠지만 아직 이러한 기술이 보편화되어 있지 못한 실정이다.However, if the waste heat of buildings or industrial sites, especially hot water waste heat sources such as baths, sauna rooms, and lodging facilities can be recovered and recycled, it will greatly contribute to energy saving, but these technologies are not universalized yet.

종래의 축열식 히트펌프시스템은 한 대의 유니트로 하절기에 빌딩이나 공조 공간의 냉방을 수행하고, 동절기에는 난방을 수행하였다. 첨부된 예시도면 도 1은 종래 히트펌프시스템(1)의 구성 및 작동사이클을 도시한 것으로, 크게 실내기(100)와 실외기(200)로 구성되어 이들이 상호 배관연결된 구조를 이루고 있다.The conventional heat storage heat pump system performs cooling of a building or an air conditioning space in the summer with one unit, and performs heating in the winter. 1 is a view illustrating a configuration and an operation cycle of a conventional heat pump system 1, and is mainly composed of an indoor unit 100 and an outdoor unit 200 to form a structure in which they are connected to each other.

실내기(100)는 압축기(110)와, 제1 열교환기(120)와, 액분리기(130)가 냉매관(140)을 매개로 상호 연결되어 구비되고, 상기 냉매관(140)에는 4방밸브(150)와, 복수의 팽창밸브(162,164), 및 다수의 첵크밸브(170)가 갖추어진 구조를 이루고 있다. 한편, 실외기(200)는 열교환코일(212)이 내장된 제2 열교환기(210)와, 이 제2 열교환기(210)의 일측에 구비된 홴유니트(220)로 구성된다.The indoor unit 100 is provided with a compressor 110, a first heat exchanger 120, and a liquid separator 130 are interconnected via a refrigerant pipe 140, the four-way valve in the refrigerant pipe 140 150, a plurality of expansion valves 162 and 164, and a plurality of check valves 170 are provided. On the other hand, the outdoor unit 200 is composed of a second heat exchanger 210 in which the heat exchange coil 212 is incorporated, and a heat unit 220 provided on one side of the second heat exchanger 210.

상기와 같은 구성으로 이루어진 종래 축열식 히트펌프시스템(1)은 난방 운전시, 도 1의 화살표 "…>"로 도시된 바와 같이, 압축기(110)에서 압축된 고온고압의 냉매가스가 냉매관(140)을 타고 유동하면서 상기 4방밸브(150)를 통해 제1 열교환기(120)로 유입되는데, 제1 열교환기(120)에서 상기 냉매가스는 물공급원(510)으로부터 수관(530)을 타고 제공된 물과 열교환하면서 물의 온도를 약 45℃ 정도로 승온시키게 되고, 이 과정에서 상기 냉매가스는 응축액화하여 냉매액으로 상변화하게 된다. 이후, 상기 승온된 물은 다시 수관(531)을 타고 이송되면서 급수밸브(520)를 통해 필요한 곳으로 온수를 공급하게 된다.In the conventional heat storage type heat pump system 1 having the above configuration, as shown by the arrow “…>” of FIG. 1 during heating operation, the refrigerant gas of the high temperature and high pressure compressed by the compressor 110 is connected to the refrigerant pipe 140. While flowing through the four-way valve 150 is introduced into the first heat exchanger 120, the refrigerant gas in the first heat exchanger 120 is provided via the water pipe 530 from the water supply source 510 While heat-exchanging with water, the temperature of the water is raised to about 45 ° C. In this process, the refrigerant gas is condensed and phase-changed into the refrigerant liquid. Thereafter, the heated water is again transported through the water pipe 531 to supply hot water to the required place through the water supply valve 520.

한편, 상기 제1 열교환기(120)에서 응축된 냉매액은 팽창밸브(164)를 통과하면서 저온저압의 냉매액으로 팽창된 후, 계속 유동하여 실외기(200)의 제2 열교환기(210)로 유입된다. 제2 열교환기(210)에서 상기 냉매액은 홴유니트(220)에 의해 수집된 외부공기와 열교환되면서 기화하여 저온저압의 냉매가스로 상변화하게 되고, 이 냉매가스는 액분리기(130)에 의해 기액분리된 후 기체상태로 다시 압축기(110)로 들어가 압축과정을 반복하게 된다.Meanwhile, the refrigerant liquid condensed in the first heat exchanger 120 expands into the refrigerant liquid of low temperature and low pressure while passing through the expansion valve 164, and continues to flow to the second heat exchanger 210 of the outdoor unit 200. Inflow. In the second heat exchanger 210, the refrigerant liquid is evaporated while being heat-exchanged with the external air collected by the heat unit 220 to phase change into a refrigerant gas of low temperature and low pressure, and the refrigerant gas is separated by the liquid separator 130. After the gas-liquid separation, the gas enters the compressor 110 again and repeats the compression process.

냉방 운전시에는, 도 1의 화살표 "->"로 도시된 바와 같이, 압축기(310)에서 압축된 고온고압의 냉매가스가 냉매관(140)을 타고 이송되면서 4방밸브(150)를 통해 실외기(200)의 제2 열교환기(210)로 유입되는데, 제2 열교환기(210)에서 상기 냉매가스는 홴유니트(220)에 의해 수집된 외부공기와 열교환하면서 외기에 열을 버리고 응축되어 냉매액으로 상변화하게 된다. 상기 제2 열교환기(210)에서 응축된 냉매액은 팽창밸브(162)를 통과하면서 저온저압 상태로 팽창된 후, 제1 열교환기(120)로 유입되고, 제1 열교환기(120)에 유입된 상기 저온저압의 냉매액은 실내의 부하측(미도시)을 순환하고 돌아온 물과 열교환하면서 기화하여 저온저압의 냉매가스로 상변화하게 되고, 이 과정에서 일정 온도의 냉수가 형성되어 이 냉수는 다시 수관(531)을 타고 유동하면서 급수밸브(520)를 통해 필요한 곳으로 냉수를 공급하게 된다. 한편, 상기 제1 열교환기(120)에서 기화된 냉매가스는 액분리기(130)에 의해 기액분리된 후 기체상태로 다시 압축기(110)로 들어가 압축과정을 반복하게 된다.In the cooling operation, as shown by the arrow "->" of FIG. 1, the high-temperature, high-pressure refrigerant gas compressed by the compressor 310 is transported through the refrigerant pipe 140, and the outdoor unit is provided through the four-way valve 150. The second heat exchanger 210 flows into the second heat exchanger 210, and the refrigerant gas in the second heat exchanger 210 condenses heat to the outside air while condensing with the external air collected by the heat unit 220 and is condensed. Will change phase. The refrigerant liquid condensed in the second heat exchanger 210 is expanded at a low temperature and low pressure while passing through the expansion valve 162, and then flows into the first heat exchanger 120 and flows into the first heat exchanger 120. The low temperature low pressure refrigerant liquid is circulated through the load side (not shown) of the room and vaporized while exchanging heat with the returned water to phase change into a low temperature low pressure refrigerant gas. In this process, cold water of a predetermined temperature is formed and the cold water is again The cold water is supplied to the necessary place through the water supply valve 520 while flowing in the water pipe 531. On the other hand, the refrigerant gas vaporized in the first heat exchanger 120 is gas-liquid separated by the liquid separator 130, and then enters the compressor 110 in a gas state again to repeat the compression process.

참고로, 이러한 종래 히트펌프시스템에서 냉매의 유로는 4방밸브(150)와 첵크밸브(170)에 의해 각 운전 모드에 맞게 자동으로 변환된다.For reference, in this conventional heat pump system, the flow path of the refrigerant is automatically converted by the four-way valve 150 and the check valve 170 according to each operation mode.

한편, 상기와 같은 종래의 축열식 히트펌프시스템은 공기열원이나 수열원의 단일 열원만을 사용하였으므로 냉방 또는 난방운전시 시스템 가동을 위한 전력과 연료 등 에너지의 소모량이 많아 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.On the other hand, the conventional heat storage heat pump system as described above uses a single heat source of air heat source or water heat source, so there is a problem in that the economic efficiency is low due to the large consumption of energy such as power and fuel for system operation during cooling or heating operation.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 공기열원이나 수열원 뿐만 아니라 주변의 생활폐열이나 산업폐열을 추가의 열원으로 사용할 수 있도록 함으로써 에너지 절감을 실현하고 비용효율을 높인 폐열회수 축열식 히트펌프시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, it is possible to use not only the air heat source or water heat source, but also the surrounding heat or industrial waste heat as an additional heat source to realize energy saving and increase the cost efficiency The purpose is to provide a waste heat recovery regenerative heat pump system.

도 1은 종래 축열식 히트펌프시스템의 구성 및 운전모드를 도시한 계통도,1 is a schematic diagram showing the configuration and operation mode of a conventional heat storage type heat pump system;

도 2는 본 발명에 따른 폐열회수 축열식 히트펌프시스템의 구성 및 운전모드를 도시한 계통도.Figure 2 is a system diagram showing the configuration and operation mode of the waste heat recovery heat storage heat pump system according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

300 : 실내기 310 : 압축기300: indoor unit 310: compressor

320 : 응축기 330 : 증발기320: condenser 330: evaporator

340 : 액분리기 350 : 냉매관340: liquid separator 350: refrigerant pipe

352 : 2방밸브 353 : 첵크밸브352: 2-way valve 353: Check valve

354,356 :팽창밸브 400 : 실외기354,356: Expansion valve 400: Outdoor unit

410 : 열교환기 412 : 열교환코일410: heat exchanger 412: heat exchange coil

420 : 홴유니트 510 : 물공급원420: Unit 510: water supply source

520 : 급수밸브 530,531 : 수관520: water supply valve 530,531: water pipe

610 : 폐열공급원 620 : 폐열원 배출구610: waste heat source 620: waste heat source outlet

630,631 : 배관630,631: Piping

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 공지의 압축기와, 응축기와, 증발기와, 그리고 액분리기가 냉매관을 매개로 관이음되고, 상기 냉매관에는 냉매의 역류를 차단하는 첵크밸브와, 상기 냉매를 저온저압 상태로 팽창시키는 팽창밸브가 관설되는 실내기와; 상기 실내기로부터 이송된 냉매가 관류하면서 외부공기와 열교환되도록 하는 열교환코일이 내장된 열교환기와, 이 열교환기의 일측에 구비되어 상기 냉매의 열교환을 위해 외부공기의 열원을 수집하는 홴유니트로 구성된 실외기;로 이루어진 축열식 히트펌프시스템에 있어서, 상기 냉매관에는 각 운전모드에 따라 냉매의 유로를 개방 또는 폐쇄하도록 된 다수의 2방밸브가 관설되고, 상기 증발기의 일측에는 증발기에 폐열원을 공급하는 폐열공급원과, 상기 증발기로부터폐열원을 배출시키는 폐열배출구가 구비되되, 상기 폐열공급원과 폐열배출구는 배관을 매개로 상기 증발기에 연결된 것을 특징으로 하는 폐열회수 축열식 히트펌프시스템을 제공한다.The present invention for achieving the above object is a known compressor, the condenser, the evaporator, and the liquid separator is piped through the refrigerant pipe, the refrigerant pipe is a check valve for blocking the reverse flow of the refrigerant, An indoor unit provided with an expansion valve for expanding the refrigerant to a low temperature and low pressure state; An outdoor unit comprising a heat exchanger having a heat exchange coil configured to exchange heat with external air while flowing through the refrigerant from the indoor unit, and a heat unit provided at one side of the heat exchanger to collect a heat source of external air for heat exchange of the refrigerant; In the heat storage type heat pump system comprising a plurality of two-way valve is provided in the refrigerant pipe to open or close the flow path of the refrigerant according to each operation mode, waste heat supply source for supplying a waste heat source to the evaporator on one side of the evaporator And, there is provided a waste heat discharge port for discharging the waste heat source from the evaporator, the waste heat supply source and the waste heat discharge port provides a waste heat recovery heat storage type heat pump system, characterized in that connected to the evaporator via a pipe.

또한, 축열식 히트펌프시스템의 운전방법에 있어서, 압축기에 의해 냉매가 고온고압 상태로 압축되는 단계와; 상기 고온고압의 냉매가 응축기로 유입되어 물과 열교환하면서 일정 온도의 온수를 형성함과 동시에 응축액화되어 상변화하는 단계와; 상기 상변화된 냉매가 팽창밸브를 통과하면서 저온저압 상태로 팽창되는 단계와; 상기 저온저압의 냉매가 증발기로 유입됨과 아울러, 상기 폐열공급원으로부터 폐열원이 상기 증발기로 유입되는 단계와; 상기 증발기내에서 상기 저온저압의 냉매가 폐열원과 열교환하여 기화됨과 아울러, 열교환시 이용된 폐열원이 상기 폐열배출구를 통해 배출되고, 이 과정에서 상기 폐열원이 물과 열교환하여 일정온도의 온수를 형성하는 단계와; 상기 기화된 냉매가 상기 액분리기에 의해 기액분리되어 기체상태로 압축기에 다시 유입되는 단계;로 구성된 열회수운전을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐열회수 축열식 히트펌프시스템의 운전방법을 제공한다.In addition, a method of operating a heat storage heat pump system, comprising: compressing a refrigerant to a high temperature and high pressure state by a compressor; The high temperature and high pressure refrigerant is introduced into a condenser to exchange heat with water to form hot water at a predetermined temperature, and at the same time, converting into a condensation liquid to change phase; Expanding the phase-changed refrigerant to a low temperature low pressure state while passing through an expansion valve; The low temperature and low pressure refrigerant is introduced into the evaporator, and the waste heat source is introduced into the evaporator from the waste heat source; In the evaporator, the low temperature and low pressure refrigerant is evaporated by heat exchange with the waste heat source, and the waste heat source used in the heat exchange is discharged through the waste heat outlet, and in this process, the waste heat source heat exchanges with water to obtain hot water at a predetermined temperature. Forming; The vaporized refrigerant is gas-liquid separated by the liquid separator and introduced to the compressor in a gaseous state again; provides a method for operating a waste heat recovery heat storage type heat pump system comprising a heat recovery operation consisting of.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

상기 종래기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 새로운 구성요소에 대해서만 새로운 부호를 부여하여 설명하고, 동일 구성요소에 대한상세한 설명은 생략한다.The same reference numerals are given to the same components as those of the prior art, and the new reference numerals are given only to the new components, and detailed description of the same components is omitted.

첨부된 예시도면 도 2는 본 발명에 따른 폐열회수 축열식 히트펌프시스템의 구성 및 운전모드를 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 냉매를 이용하여 난방 또는 냉방사이클을 실현하게 되는 열생성원인 실내기(300)와, 상기 실내기(300)에서 냉.난방 사이클에 이용된 냉매를 외부 공기와 열교환시켜 재사용가능하게 만드는 실외기(400)로 구성된다.2 is a view illustrating a configuration and an operation mode of a waste heat recovery regenerative heat pump system according to the present invention. As shown in FIG. 2, an indoor unit 300 which is a heat generation source for realizing a heating or cooling cycle using a refrigerant. ), And an outdoor unit 400 which makes the refrigerant used in the cooling / heating cycle in the indoor unit 300 exchangeable with external air to make it reusable.

상기 실내기(300)는 냉매를 고온고압 상태로 압축시키는 압축기(310)와, 상기 압축기(310)에서 압축된 고온고압의 냉매가스를 응축액화시켜 냉매액으로 만드는 응축기(320)와, 외기로부터 열을 흡수하여 상기 응축기(320)에 의해 응축된 냉매액을 저온저압의 냉매가스로 기화시키는 증발기(330)와, 상기 냉매가스 내에 포함된 액 성분이 압축기(310) 속으로 들어가지 않도록 기액 분리하여 냉매액을 걸러주는 액분리기(340)로 구성되고, 이들 구성요소는 냉매관(350)으로 상호 연결되어 있다.The indoor unit 300 includes a compressor 310 for compressing a refrigerant at a high temperature and high pressure state, a condenser 320 for condensing and liquefying a refrigerant gas of high temperature and high pressure compressed by the compressor 310, and heat from outside air. Absorbs and vaporizes the refrigerant liquid condensed by the condenser 320 to vaporize the refrigerant liquid into a refrigerant gas of low temperature and low pressure, and gas-liquid separation so that the liquid component contained in the refrigerant gas does not enter the compressor 310. It consists of a liquid separator 340 for filtering the refrigerant liquid, these components are interconnected by the refrigerant pipe (350).

상기 냉매관(350)에는 난방, 냉방, 열회수 운전 등 각 운전모드에 따라 냉매유로를 개폐하도록 된 다수의 2방밸브(352)와, 각 운전 모드에 따라 냉매를 저온저압 상태로 팽창시키기 위한 팽창밸브(354,356)가 구비되어 있으며, 상기 2방밸브(352)의 전,후단에는 운전 모드의 변경시 냉매관(350) 내부의 압차에 의해 냉매가 역류하여 상기 2방밸브(352)가 파손되는 것을 방지하기 위해 첵크밸브(353)가 각각 설치되어 있다.The refrigerant pipe 350 includes a plurality of two-way valves 352 configured to open and close the refrigerant passage according to each operation mode such as heating, cooling, and heat recovery operation, and expansion for expanding the refrigerant to low temperature and low pressure according to each operation mode. Valves 354 and 356 are provided, and at the front and rear ends of the two-way valve 352, when the operation mode is changed, the refrigerant flows backward due to the pressure difference inside the refrigerant pipe 350 so that the two-way valve 352 is damaged. In order to prevent this, check valves 353 are provided respectively.

상기 실외기(400)는 열교환기(410)와, 이 열교환기(410)의 일측에 구비되어 외부공기로부터 열을 수집하도록 하는 홴유니트(420)로 구성되되, 상기 열교환기(410)에는 실내기(300)로부터 이송된 냉매가 관류하면서 외부공기와 열교환을 실현하도록 된 열교환코일(412)이 내장되어 있으며, 이 열교환코일(412)은 냉매관(350)을 매개로 일측이 상기 액분리기(340)와 압축기(310)에 연결되고, 타측은 냉매관(350)을 매개로 증발기(330)와 연결되어 있다.The outdoor unit 400 includes a heat exchanger 410 and a heat unit 420 provided at one side of the heat exchanger 410 to collect heat from external air, and the heat exchanger 410 includes an indoor unit ( The heat exchanger coil 412 is configured to realize heat exchange with external air while the refrigerant transferred from 300 flows through, and the heat exchange coil 412 has one side of the liquid separator 340 via the refrigerant pipe 350. And is connected to the compressor 310, the other side is connected to the evaporator 330 via the refrigerant pipe (350).

한편, 상기 응축기(320)와 증발기(330)는 각각 수관(530)(531)을 매개로 실내와 연결되되, 상기 수관(530)의 일측에는 물공급원(510)이 연결되어 있고, 상기 수관(531)의 일측에는 온수 또는 냉수 사용을 위한 급수밸브(520)가 관설되어 있다. 또한, 상기 증발기(330)의 일측에는 목욕탕 또는 사우나실 등에서 배출되는 일반 생활폐열이나 빌딩 또는 공장에서 배출되는 산업폐열의 열원을 공급하도록 된 폐열공급원(610)과, 상기 증발기(330)로부터 사용완료된 폐열원을 배출시키도록 된 폐열배출구(620)가 구비되되, 이 폐열공급원(610)으로부터 인출된 배관(630)이 증발기(330)로 인입되고 이 증발기(330)로부터 인출된 배관(631)이 폐열배출구(620)에 연결되어 있다.On the other hand, the condenser 320 and the evaporator 330 are respectively connected to the room via the water pipes 530, 531, the water supply source 510 is connected to one side of the water pipe 530, the water pipe ( One side of the 531 is provided with a water supply valve 520 for using hot or cold water. In addition, one side of the evaporator 330 is a waste heat supply source 610 for supplying a heat source of the general waste heat discharged from the bath or sauna room or the industrial waste heat discharged from the building or factory, and the evaporator 330 is completed The waste heat discharge port 620 is provided to discharge the waste heat source, and the pipe 630 drawn out from the waste heat source 610 is introduced into the evaporator 330 and the pipe 631 drawn out from the evaporator 330 is provided. It is connected to the waste heat outlet (620).

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 축열식 히트펌프시스템(2)은 난방 운전시, 도 2의 화살표 "…>"로 도시된 바와 같이, 압축기(310)에서 고온고압 상태로 압축된 냉매가스가 응축기(320)로 유입되어 상기 물공급원(510)으로부터 공급된 물을 일정 온도로 승온시켜 온수를 만들게 되는데, 이 온수는 수관(531)을 타고 유동하면서 급수밸브(520)를 통해 실내의 필요한 곳에 공급된다.In the heat storage type heat pump system 2 of the present invention having such a configuration, as shown by the arrow “…>” of FIG. 2 during the heating operation, the refrigerant gas compressed at a high temperature and high pressure in the compressor 310 is condenser 320. ) Is introduced into the water supply source 510 is heated to a predetermined temperature to make hot water, this hot water is supplied to the necessary place in the room through the water supply valve 520 while flowing through the water pipe (531).

한편, 상기 응축기(320) 내에서 물과 열교환된 냉매가스는 응축액화하여 냉매액으로 상변화되고, 이 냉매액은 팽창밸브(354)를 통과하면서 저온저압 상태로 팽창된 후, 상기 실외기(400)의 열교환기(410) 내부로 유입된다. 상기 열교환기(410) 내에 유입된 저온저압의 냉매액은 상기 홴유니트(420)에 의해 수집된 외부공기와 열교환하면서 기화하여 다시 냉매가스로 상변화하게 되는데, 이 냉매가스는 액분리기(340)를 통과하면서 기액분리되어 냉매액이 걸러진 순수 기체상태로 압축기(310)에 유입되어 다시 고온고압 상태로 압축된다.Meanwhile, the refrigerant gas heat-exchanged with water in the condenser 320 is converted into a refrigerant liquid by condensing liquid, and the refrigerant liquid is expanded at a low temperature and low pressure while passing through the expansion valve 354, and then the outdoor unit 400 It is introduced into the heat exchanger 410 of the). The refrigerant liquid of low temperature and low pressure introduced into the heat exchanger 410 is vaporized while exchanging heat with the external air collected by the heat unit 420, and is changed into a refrigerant gas again. The refrigerant gas is a liquid separator 340. While passing through the gas-liquid separation, the refrigerant liquid is introduced into the compressor 310 in a filtered pure gas state, and is compressed again to a high temperature and high pressure state.

냉방 운전시에는, 도 2의 화살표 "->"로 도시된 바와 같이, 상기 압축기(310)에서 압축된 고온고압의 냉매가스가 냉매관(350)을 타고 유동하여 상기 실외기(400)의 열교환기(410)로 유입되는데, 이 열교환기(410) 내에서 상기 냉매가스는 상기 홴유니트(420)에 의해 수집된 외부공기와 열교환하면서 응축액화하여 냉매액으로 상변화하게 된다. 이 냉매액은 냉매관(350)을 타고 유동하면서 팽창밸브(356)에 의해 저온저압 상태로 팽창된 후 증발기(330)내에 유입되는데, 이 증발기(330)에서 상기 저온저압의 냉매액은 상기 물공급원(510)으로부터 공급된 물과 열교환하며 일정온도의 냉수를 만들게 되고, 이 냉수는 수관(531)을 타고 유동하면서 급수밸브(520)를 통해 실내의 필요한 곳으로 공급된다.In the cooling operation, as shown by the arrow "->" of FIG. 2, the refrigerant gas of the high temperature and high pressure compressed by the compressor 310 flows through the refrigerant pipe 350 to heat exchanger of the outdoor unit 400. In the heat exchanger 410, the refrigerant gas is condensed while exchanging heat with the external air collected by the heat unit 420 to change into a refrigerant liquid. The refrigerant liquid flows through the refrigerant pipe 350, expands to a low temperature low pressure state by the expansion valve 356, and then flows into the evaporator 330. In this evaporator 330, the low temperature low pressure refrigerant liquid is the water. Heat exchanged with the water supplied from the source 510 to create a cold water of a predetermined temperature, the cold water is supplied to the necessary place in the room through the water supply valve 520 while flowing through the water pipe 531.

한편, 상기 증발기(330)내에서 물과 열교환된 냉매가스는 기화하여 저온저압의 냉매가스로 상변화하게 되는데, 이 저온저압의 냉매가스는 액분리기(340)를 통과하면서 기액분리되어 냉매액이 걸러진 순수 기체상태로 압축기(310)로 유입되어 다시 압축된다.Meanwhile, the refrigerant gas heat-exchanged with water in the evaporator 330 vaporizes and changes into a low temperature low pressure refrigerant gas. The low temperature low pressure refrigerant gas is gas-liquid separated while passing through the liquid separator 340 so that the refrigerant liquid Compressed 310 is introduced into the filtered pure gas state and is compressed again.

열회수 운전시에는, 도 2의 화살표 "⇒"로 도시된 바와 같이, 압축기(310)에서 압축된 고온고압의 냉매가스가 응축기(320)로 유입되어 상기 물공급원(510)으로부터 공급된 물과 열교환하며 일정온도의 온수를 만들게 되고, 이 온수는 수관(531)을 타고 유동하면서 급수밸브(520)를 통해 실내의 필요한 곳으로 공급된다. 한편, 상기 고온고압의 냉매가스는 응축기(320)에서 물과 열교환시 응축액화하여 고온고압의 냉매액으로 상변화하게 되고, 이 냉매액은 팽창밸브(356)를 통과하면서 저온저압 상태로 팽창된 후 증발기(330)로 유입되는데, 이 증발기(330)에서 상기 저온저압의 냉매액은 폐열공급원(610)으로부터 공급된 열원과 열교환되면서 기화하여 냉매가스로 상변화하게 되며, 사용완료된 폐열원은 배관(631)을 타고 유동하여 폐열원 배출구(620)를 통해 외부로 배출된다. 이때, 물공급원(510)으로부터 공급된 물은 상기 열교환과정에서 일정온도로 승온된 후, 급수밸브(520)를 통해 실내에 온수를 공급하게 된다. 이후, 상기 증발기(330)에서 상변화된 냉매가스는 액분리기(340)를 통과하면서 냉매액이 걸러진 순수 기체상태로 압축기(310)에 유입되어 다시 압축된다.In the heat recovery operation, as shown by the arrow "⇒" of FIG. 2, the refrigerant gas of the high temperature and high pressure compressed by the compressor 310 flows into the condenser 320 to exchange heat with water supplied from the water supply source 510. And the hot water is made of a constant temperature, the hot water is supplied to the necessary place of the room through the water supply valve 520 while flowing in the water pipe (531). On the other hand, the high-temperature high-pressure refrigerant gas is condensed during the heat exchange with water in the condenser 320 to phase change into a high-temperature high-pressure refrigerant liquid, the refrigerant liquid is expanded to a low temperature low pressure state while passing through the expansion valve (356) After being introduced into the evaporator 330, in the evaporator 330, the refrigerant liquid of low temperature and low pressure is evaporated while being exchanged with a heat source supplied from the waste heat supply source 610 to phase change into the refrigerant gas. The flow through the 631 is discharged to the outside through the waste heat source outlet 620. In this case, the water supplied from the water supply source 510 is heated to a predetermined temperature in the heat exchange process, and then supplies hot water to the room through the water supply valve 520. Thereafter, the refrigerant gas phase-changed in the evaporator 330 passes through the liquid separator 340 and is introduced into the compressor 310 in a pure gas state in which the refrigerant liquid is filtered, and is compressed again.

한편, 열회수 운전시 폐열공급원(610)에서 공급되는 폐열원의 온도가 폐열공급원(610) 주변의 환경에 따라 다소 차이가 있을 수 있으나, 본 발명은 증발기(330)에서 냉매가 폐열원과 열교환하여 냉매가스로 증발되면서 일정온도의 온수를 형성하여 실내에 공급하게 되는 역할을 충분히 수행할 수 있다.On the other hand, the temperature of the waste heat source supplied from the waste heat source 610 during the heat recovery operation may vary slightly depending on the environment around the waste heat source 610, in the present invention, the refrigerant is heat exchanged with the waste heat source in the evaporator 330 As it evaporates into the refrigerant gas, hot water at a predetermined temperature may be formed and supplied to the room.

이상에서 설명된 바와 같이, 종래의 축열식 히트펌프시스템(1)에서는 제1 열교환기(120)가 난방운전시에는 응축기의 역할을 수행하고 냉방운전시에는 증발기의 역할을 수행하였는 바, 난방시에는 냉매가 물과 열교환하여 온수를 형성시키고, 냉방시에는 냉매가 물과 열교환하여 냉수를 형성하도록 함에 있어 전력 및/또는 연료의 낭비가 심하고 열효율도 떨어지는 단점이 있으나, 본 발명의 폐열회수 축열식 히트펌프시스템(2)은 가정이나 산업현장에서 버려지는 각종 폐열의 열원을 회수하여 이를 축열식 히트펌프시스템에서 추가의 열원으로 사용할 수 있도록 함으로써 전력 및 연료 등의 에너지를 대폭 절감할 수 있게 되는 것이다.As described above, in the conventional heat storage type heat pump system 1, the first heat exchanger 120 performs the role of a condenser during the heating operation and the role of the evaporator during the cooling operation. The refrigerant heat-exchanges with water to form hot water, and during cooling, the refrigerant heat-exchanges with water to form cold water, but the waste of power and / or fuel is severe and thermal efficiency is low. System (2) is to reduce the energy, such as power and fuel by recovering the heat source of the various waste heat discarded at home or industrial sites and to use it as an additional heat source in the heat storage heat pump system.

이와 같이, 본 발명은 종래의 히트펌프시스템이 공기열원이나 수열원의 단일 열원만을 이용한 냉.난방 운전을 수행하였던 것에 비해, 가정이나 산업현장에서 버려지는 생활폐열 또는 산업폐열의 열원을 회수하여 추가의 열원으로 재사용할 수 있도록 함으로써 에너지를 절감하여 비용효율을 높일 수 있게 된다.In this way, the present invention is compared to the conventional heat pump system performed the cooling and heating operation using only a single heat source of the air heat source or the heat source, and recovers and adds the heat source of domestic waste heat or industrial waste heat discarded at home or industrial sites. It can be reused as a heat source of energy, thereby saving energy and increasing cost efficiency.

Claims (2)

압축기(310), 응축기(320), 증발기(330), 팽창밸브(354, 356) 및 액분리기(340)를 구비한 실내기(300)와 실외기(400)를 포함하며, 상기 증발기(330)에는 폐열공급원에 연결된 폐열수공급관(630)과 폐열수배출관(631)이 연결되고, 상기 증발기(330)와 상기 응축기(320) 각각에는 물을 공급하는 배관(530)과 공급된 물을 배출하는 배관(531)이 연결된 폐열식 히트펌프시스템에 있어서,An indoor unit 300 and an outdoor unit 400 including a compressor 310, a condenser 320, an evaporator 330, expansion valves 354 and 356, and a liquid separator 340 are included. A waste heat water supply pipe 630 and a waste heat water discharge pipe 631 connected to the waste heat supply source are connected, and a pipe 530 for supplying water to each of the evaporator 330 and the condenser 320 and a pipe for discharging the supplied water. In the waste heat type heat pump system connected to (531), 난방 운전시에는 냉매가 상기 압축기(310), 상기 응축기(320), 상기 팽창밸브(354), 상기 실외기(400), 상기 액분리기(340) 및 상기 압축기(310)의 순으로 순환하고, 냉방 운전시에는 냉매가 상기 압축기(310), 상기 실외기(400), 상기 팽창밸브(356), 상기 증발기(330), 상기 액분리기(340) 및 상기 압축기(310)의 순으로 순환하며, 열회수 운전시에는 냉매가 상기 압축기(310), 상기 응축기(320), 상기 팽창밸브(356), 상기 증발기(330), 상기 액분리기(340) 및 상기 압축기(310)의 순으로 순환하도록 상기 압축기(310), 상기 응축기(320), 상기 증발기(330), 상기 팽창밸브(354, 356) 및 상기 액분리기(340)와 상기 실외기(400)를 연결하는 냉매관(350)과,In the heating operation, the refrigerant circulates in the order of the compressor 310, the condenser 320, the expansion valve 354, the outdoor unit 400, the liquid separator 340, and the compressor 310, and cools. During operation, the refrigerant circulates in the order of the compressor 310, the outdoor unit 400, the expansion valve 356, the evaporator 330, the liquid separator 340, and the compressor 310, and heat recovery operation. When the refrigerant is circulated in the order of the compressor 310, the condenser 320, the expansion valve 356, the evaporator 330, the liquid separator 340 and the compressor 310 in order. ), The condenser 320, the evaporator 330, the expansion valves 354 and 356, and a refrigerant pipe 350 connecting the liquid separator 340 and the outdoor unit 400, 상기 냉매가 난방, 냉방, 열회수 운전시에 따른 각각의 순환사이클에 따라 순환하도록 상기 냉매관(350)에 관설된 다수 개의 밸브(352, 353)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열회수 축열식 히트펌프시스템.Waste heat recovery heat storage type heat pump system comprising a plurality of valves (352, 353) connected to the refrigerant pipe 350 so that the refrigerant is circulated according to each circulation cycle during heating, cooling, and heat recovery operation. . 삭제delete
KR10-2001-0035741A 2001-06-22 2001-06-22 A regenerative heat-pump-system having the function of withdrawing waste heats KR100421320B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0035741A KR100421320B1 (en) 2001-06-22 2001-06-22 A regenerative heat-pump-system having the function of withdrawing waste heats

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0035741A KR100421320B1 (en) 2001-06-22 2001-06-22 A regenerative heat-pump-system having the function of withdrawing waste heats

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030000097A KR20030000097A (en) 2003-01-06
KR100421320B1 true KR100421320B1 (en) 2004-03-09

Family

ID=27710573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0035741A KR100421320B1 (en) 2001-06-22 2001-06-22 A regenerative heat-pump-system having the function of withdrawing waste heats

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100421320B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100542919B1 (en) * 2003-11-25 2006-01-20 (주)경인에너텍 A heat pump using the heating and conditioning systems
KR101013526B1 (en) * 2009-12-22 2011-02-10 주식회사 아남에너지 A boiler-waste heat recovery hot-water generating device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07139846A (en) * 1991-09-12 1995-06-02 Nagoyashi Drain waste-heat recovery heat pump
KR960023999U (en) * 1994-12-26 1996-07-22 주식회사 두양상사 Heat Pump Air Conditioner
KR200197066Y1 (en) * 2000-04-07 2000-09-15 신택선 Heat-pump type device for collecting waste heat

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07139846A (en) * 1991-09-12 1995-06-02 Nagoyashi Drain waste-heat recovery heat pump
KR960023999U (en) * 1994-12-26 1996-07-22 주식회사 두양상사 Heat Pump Air Conditioner
KR200197066Y1 (en) * 2000-04-07 2000-09-15 신택선 Heat-pump type device for collecting waste heat

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030000097A (en) 2003-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101071409B1 (en) Hot water generating system using 2 step heat pump cycles
CN205482280U (en) Tertiary hot recovery type heat pump drying unit
Gong et al. Thermodynamic simulation of condensation heat recovery characteristics of a single stage centrifugal chiller in a hotel
KR20090124765A (en) Hot water production system using 2-steps heat pump cycles
KR101142914B1 (en) Hot water and cool water product system using 2-steps heat pump cycles
KR20090081586A (en) Hot and cool watered producing system combined cooling and heating
CN102230690B (en) Solar-powered heat pump unit capable of freely recovering excess heat
KR101228100B1 (en) Heat pump system having heat source of water by using water line changing and coolant line changing method
EP1202010A1 (en) Multi-function thermodynamic device
KR100421320B1 (en) A regenerative heat-pump-system having the function of withdrawing waste heats
CN204404590U (en) A kind of water source heat pump units
KR100443815B1 (en) Heat Pump Unit using Waste Heat
KR100677934B1 (en) Hot water production apparatus of heat pump
CN101799223B (en) Entire-year three-use air source heat pump unit and method for operating same
CN111023610B (en) Heat pump system and method for operating the same
CN210004626U (en) ground source heat pump heat recovery unit with high-efficiency throttling system
CN202229465U (en) Solar-powered heat pump unit capable of freely recovering excess heat
KR100865139B1 (en) Air-conditioning heat pump
CN216600573U (en) Data center heat recovery fluorine pump cooling system
CN210123212U (en) Dry heating cooling combined system
CN111023227B (en) Double-stage compression heat source tower heat pump system suitable for cold areas
Poredoš et al. The energy efficiency of chillers in a trigeneration plant
KR200339347Y1 (en) Hybrid heat pump using air heat and water heat
JPS6246781B2 (en)
JPH0370945A (en) Heat pump system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee