KR100436606B1 - 지열용 냉난방 최적시스템의 제어방법 - Google Patents

지열용 냉난방 최적시스템의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지열용 냉난방 최적시스템의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내측 열교환기의 공기입구측에 설치된 입구온도센서에 의하여 감지된
온도와, 실내측 열교환기의 공기출구측에 설치된 출구온도센서에 의하여 감지된 온도, 압축기의 흡입구에 설치된 흡입온도센서에 의하여 감지된 냉매온도가 각각의 설정값을 기준으로 압축기 흡입구에 설치된 전기히터의 작동여부를 판단하며, 이와 연계하여 실내측 열교환기의 공기측 팬에 의한 풍량을 제어하도록 제공하는 지열용 냉난방 최적시스템의 제어방법에 관한 것이다.
이는 혹한기에 지열용 난방시스템의 초기 작동시에 충분히 과열되지 못한 냉매가 압축기로 유입하게 되고, 이에 따른 액냉매 압축으로 인하여 압축기의 운전이 불안정되어 지열용 난방시스템이 안정될 때까지, 압축기의 소음과 진동이 발생하며,여름철에서도 초기 기동시에는 지열용 냉방시스템의 압축기는 매우 불안한 기동으로 인하여 안정시까지 압축기의 소음과 진동이 발생하여 실내 거주자에게 불쾌감을 주는 문제점을 해결하고자 안출되는 것이다.
더 나아가, 주위 환경에 의하여 지열용 냉난방시스템의 난방 및 냉방효율이 최적화 되도록 제어하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

Description

지열용 냉난방 최적시스템의 제어방법{CONTROL METHOD FOR GEOTHERMAL HEAT PUMP SYSTEM}
본 발명은 지열용 냉난방 최적시스템의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내측 열교환기의 공기입구측에 설치된 입구온도센서에 의하여 감지된
온도와, 실내측 열교환기의 공기출구측에 설치된 출구온도센서에 의하여 감지된 온도, 압축기의 흡입구에 설치된 흡입온도센서에 의하여 감지된 냉매온도가 각각의 설정값을 기준으로 압축기 흡입구에 설치된 전기히터의 작동여부를 판단하며, 이와 연계하여 실내측 열교환기의 공기측 팬에 의한 풍량을 제어하도록 제공하는 지열용 냉난방 최적시스템의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 냉동공조사이클은 냉장고나 공기조화기등에 적용되어 외부로부터 열을 흡수하거나 또는 외부로 열을 방출하여 식품을 신선하게 보관하기도 하고 실내를 냉난방시켜 실내환경을 쾌적하게 유지하기도 한다.
도 1은 종래의 냉난용 공조시스템을 나타낸 개략도로서, 이러한 일반적인 공기조화기의 냉방사이클을 살펴보면 먼저, 고온저압의 기체냉매는 압축기(1)에서 압축되어 4방변(2)을 통하여 응축기(3)로 이송되고 응축기에서는 이러한 고온고압의 기체냉매가 저온고압의 액체냉매로 전환된다. 다음, 응축기(3)로부터 이송되는 저온고압의 액체냉매는 팽창밸브(4)를 통과하면서 팽창되어 저온저압의 액체냉매로 전환되어 증발기로 유입되고 증발기(5)로 유입되는 저온저압의 액체냉매는 주위의 열을 흡수하여 증발함으로써 실내공간을 냉각시킨다.
상기 공기조화기의 냉난방사이클에서 응축기(3)와 증발기(5)는 모두 공기를이용한 열교환기로서, 특히 겨울철에 난방용시스템으로 전환하여 작동할 때에는 심각한 결빙의 문제점을 안고 있으며, 이러한 결빙을 제상하기 위한 제상시스템이 꾸준하게 개발되어 오고 있다. 그럼에도 불구하고 최적의 제상시스템의 개발은 매우 어려운 실정이며, 상기 제상시스템을 개발하기 위해서는 비용증가와 복잡한 제어시스템이 채택되어야 하는 어려움이 있으며, 난방효율이 저하되는 문제점을 안고 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 지중(underground)의 일정한 깊이에 저장되어 있는 지열수를 이용한 지열용 냉난방시스템에 관한 것으로서, 여름철과 겨울철에도 일정한 온도를 유지하는 지열 열교환기에 의한 지열수를 이용하여 냉난방시스템의 지열수 열교환기의 열교환용 에너지로 이용하며, 특히, 겨울철이나, 여름철에 지열용 냉난방시스템의 초기 기동시에 압축기의 작동을 빠른 시간내에 정상적이며, 안정적인 운전영역으로 전환하기 위한 최적시스템의 제어방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 냉난용 공조시스템을 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 지열용 냉난방 최적시스템을 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 지열용 냉난방 최적시스템의 제어방법을 나타낸 순서도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1 : 압축기 2 : 4방변
3 : 실내측 열교환기 또는 응축기
4 : 팽창밸브
5 : 지열수 열교환기 또는 증발기
6 : 전기히터
7 : 공기측 팬 8 : 지열수 펌프
9 : 지열용 열교환기 급수관 10 : 지열용 열교환기 회수관
11: 입구온도센서 12 : 출구온도센서
13: 흡입온도센서
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 지열용 냉난방 최적시스템을 도 2에 의하여 설명하면,
본 발명은 지열용 열교환기 급수관(9)과; 상기 지열용 열교환기 급수관(9)내의 지열수를 공급하는 지열수 펌프(8)와; 상기 지열수 펌프(8)로부터 회수된 지열수를 다시 지중으로 회수시키는 지열용 열교환기 회수관(10)과; 저온저압의 냉매가스를 고온고압의 냉매가스로 압축시키는 압축기(1)와; 상기 압축기로부터 압축된 냉매가스의 방향을 전환시키는 4방변(2)과;
상기 4방변(2)에 방향전환에 의하여 실내 난방시에는 공기측 팬(7)에 의한 응축기로 전환되고 실내 냉방시에는 증발기로 전환되는 실내측 열교환기(3)와; 실내 난방시에는 상기 지열수 펌프(8)로부터 공급된 지열수에 의하여 증발기로 전환되고, 실내 냉방시에는 응축기로 전환되도록 마련된 지열수 열교환기(5)와; 상기 실내측 열교환기(3)와 지열수 열교환기(5)의 중간에 위치하여 고압을 저압으로 교축시키는 팽창밸브(3)와;
상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)와; 상기 실내측 열교환기(3)의 공기출구측에 설치된 출구온도센서(12)와, 상기 압축기(1)의 흡입구에 설치된 흡입온도센서(13)와;
상기 입구온도센서(11), 출구온도센서(12) 및 흡입온도센서(13)에서 어느 한 온도센서에 의하여 설정된 값에 의하여 발열되되 상기 압축기(1)의 흡입구에 마련된 전기히터(6);로 이루어진 지열용 냉난방 최적시스템에 관한 것이다.
이에 대한 제어방법을 도 3에 의하여 설명하면,
실내 난방모드시에,
(1) 상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra3) 이하이면 상기 전기히터(6)가 발열되는 단계와
(2) 상기 실내측 열교환기(3)의 공기출구측에 설치된 출구온도센서(12)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tsa1)이하이면 상기 전기히터(6)가 발열되는 단계와
(3) 상기 압축기(1)의 흡입구에 설치된 흡입온도센서(13)에 의하여 감지된 냉매온도가 설정값(Tsu1)이하이면 상기 전기히터(6)가 발열되는 단계로 이루어진 3단계 제어방법이다.
상기 3가지 단계 중 어느 단계에 의하여 전기히터(6)가 발열되면 공기측 팬(7)은 저풍량으로 작동되는 단계와;
상기 3가지 단계에서 설정된 값보다 높다고 모두 감지되면 전기히터(6)가 꺼지게 되고, 공기측 팬(7)은 고풍량으로 작동되는 단계로 이루어진다.
여름철과 겨울철에도 지열수의 온도는 대략 15℃정도의 열에너지를 포함하고 있으며,
이에 대한 실시예를 각각의 단계에 대하여 상세히 설명하면,
상기 (1)단계에서 상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra3) 이하이면 상기 전기히터(6)가 발열되는 단계는
겨울철의 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra3)이 0℃ 이하로 혹서기이면, 상기 실내측 열교환기(3)내의 냉매온도와 공기온도와의 차이가 과도하여, 과냉도가 지나치게 되어 팽창밸브(4)로 인한 교축이 원활하게 발생하지 못하여 필요한 증발압력과 응축압력으로 형성되는데 많은 시간이 필요하다.
이로 인하여 압축기(1)의 기동이 매우 불안정 되며, 소음과 진동이 발생하며, 더 나아가, 난방효율이 저하되는 문제점을 안고 있다.
따라서, 겨울철의 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra3)이 0℃ 이하로 혹서기이면, 상기 압축기의 흡입구에 마련된 전기히터(6)가 작동하여, 냉매를 적절하게 가열하여 과열된 냉매가스가 압축기(1)로 유입되어 압축기(1)의 정상적인 운전을 유도하며, 이로 인하여 충분히 과열된 냉매가스가 압축기(1)의 출구로 토출되어, 상기 실내측 열교환기(3)로 유입되는 것이다.
충분히 과열된 냉매가스가 상기 실내측 열교환기(3)로 유입되면, 0℃ 이하의 실내측 공기는 상기 실내측 열교환기(3)로 유입되어 상호 열교환되어 충분히 더운 공기로 전환되어 실내로 공급되는 것이다.
또한, 상기 (1)단계에서 설정값 이상이면 상기 (2)단계로 진행되며, 상기 (2) 상기 실내측 열교환기(3)의 공기출구측에 설치된 출구온도센서(12)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tsa1)이하이면 상기 전기히터(6)가 발열되는 단계를 설명하면,
상기 (2) 실내측 열교환기(3)의 공기출구측에 설치된 출구온도센서(12)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tsa1), 대략 35℃ 이하가 되면, 이는 실내로 공급되는 공기온도가 충분하지 못하다고 판단되고, 이는 냉매사이클의 응축온도가 충분하지 못한 원인으로 인한 것이다.
응축온도를 상승하기 위해서는 압축기(1)의 정상적인 압축이 이루어져야 하며, 이를 위하여, 압축기(1)의 흡입구에 설치된 전기히터(6)의 작동으로 인하여 적절히 과열된 냉매가스가 압축기(1)로 유입되는 것이 필요한 것이다.
또한, 상기 (2)단계에서 설정값 이상이면 상기 (3)단계로 진행되며, 상기 (3) 상기 압축기(1)의 흡입구에 설치된 흡입온도센서(13)에 의하여 감지된 냉매온도가 설정값(Tsu1), 1℃ 이하이면 상기 전기히터(6)가 발열되는 단계를 설명하면,
상기 압축기(1)의 흡입구에 설치된 흡입온도센서(13)에 의하여 감지된 냉매온도가 설정값(Tsu1), 1℃ 이하이면, 압축기(1)로 유입되는 냉매가 대략 액냉매이며, 이는 압축기(1)의 원활한 작동을 방해하며, 이로 인하여 정상적인 응축온도와 증발온도가 형성되지 못하는 원인이 되므로, 응축온도를 상승하기 위해서는 압축기(1)의 정상적인 압축이 이루어져야 하며, 이를 위하여, 압축기(1)의 흡입구에 설치된 전기히터(6)의 작동으로 인하여 적절히 과열된 냉매가스가 압축기(1)로 유입되는 것이 필요한 것이다.
상기 3가지 단계 중 어느 단계에 의하여 전기히터(6)가 발열되면 공기측 팬(7)은 저풍량으로 작동되는 단계를 설명하면,
공기측 팬(7)에 의한 공기풍량이 상대적으로 저풍량이면 필요한 실내측에 필요한 열 에너지를 기준으로 실내측 열교환기(3)의 출구측으로 유출되는 공기온도를 상승시키고자 하는 것이다.
상기 3가지 단계에서 설정된 값보다 이상으로 모두 감지되면 전기히터(6)가 꺼지게 되고, 공기측 팬(7)은 고풍량으로 작동되는 단계를 설명하면,
지열용 난방시스템이 정상적인 운전으로 가동되고 있다고 판단되며, 이는 공기측 풍량을 상대적으로 고풍량으로 전환하여 필요한 실내측 열에너지를 공급함을 의미하는 것이다.다음으로, 실내 냉방모드시의 제어특징은
(1) 상기 압축기(1)의 흡입구에 설치된 흡입온도센서(13)에 의하여 감지된 냉매온도가 설정값(Tsu2)이하이면 상기 전기히터(6)가 발열되면서 공기측 팬(7)이 저풍량으로 작동되는 단계와, 설정값 이상이면 상기 전기히터(6)가 꺼지는 단계와;
(2) 상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra5) 이하이면 공기측 팬(7)이 고풍량으로 작동되는 단계와, 설정값 이상이면 공기측 팬(7)이 저풍량으로 작동되는 단계와;
(3)상기 실내측 열교환기(3)의 공기출구측에 설치된 출구온도센서(12)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tsa2)이하이면 공기측 팬(7)이 고풍량으로 작동되는 단계와 설정값 이상이면 공기측 팬(7)이 저풍량으로 작동되는 단계;로 이루어진 3단계 제어방법으로 이루어진 지열용 냉난방 최적시스템의 제어방법에 관한 것이다.
이에 대한 실시예를 각각의 단계에 대하여 상세히 설명하면,
상기 (1)단계에서 상기 압축기(1)의 흡입구에 설치된 흡입온도센서(13)에 의하여 감지된 냉매온도가 설정값(Tsu2), 이하이면 상기 전기히터(6)가 발열되면서 공기측 팬(7)이 저풍량으로 작동되는 단계와, 설정값 이상이면 상기 전기히터(6)가 꺼지는 단계는
여름철에 냉방모드를 위한 초기 기동시에 압축기(1)의 흡입구 온도가 대략 1℃ 이하이면, 충분히 과열되지 못한 냉매가스가 압축기(1)로 유입하여,압축기(1)에 액압축을 유도하게 되어 원활한 냉방시스템의 운전을 기대할 수 없게 된다. 이로 인하여 압축기(1)의 진동과 소음이 발생하게 되며, 냉방효율이 저하되게 된다.
이를 방지하기 위하여 압축기(1)의 흡입측에 전기히터(6)에 의한 발열을 이용하여 적절히 과열된 냉매가스가 압축기(1)로 흡입하도록 하여 정상적인 압축기(1)운전을 이루도록 하며, 이때의 풍량은 상대적으로 저풍량으로 되어 실내측에 공급되는 열에너지를 기준으로 낮은 공기온도를 제공하고자 하는 것이다.
압축기(1)의 흡입구 온도가 대략 1℃ 이상이면, 전기히터(6)의 작동이 중단되며, 풍량은 상대적으로 고풍량으로 전환되며, 실내측에 필요한 열에너지를 공급하는 것이다.
상기 (1)단계에서 설정값 이상이면, 전기히터(6)가 중단되며, (2)단계로 진행하게 되며, 상기 (2)단계는 상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra5) 이하이면 공기측 팬(7)이 고풍량으로 작동되는 단계와, 설정값 이상이면 공기측 팬(7)이 저풍량으로 작동되는 단계로 이루어진다.
이를 실시예에 의하여 설명하면, 상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra5), 대략 33℃ 이하이면
공기측 팬(7)이 고풍량으로 전환되어 실내측에 열에너지를 공급하며, 대략 33℃ 이상이면 공기측 팬(7)이 상대적으로 저풍량으로 전환되어, 상기 실내측 열교환기(3)의 출구측으로부터 토출되는 공기의 온도를 상대적으로 낮도록 형성하기 위한 것 이다.
상기 (2)단계에서 설정값 이하이면, (3)단계로 진행하게 되며, 상기 (3)단계는
상기 실내측 열교환기(3)의 공기출구측에 설치된 출구온도센서(12)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tsa2)이하이면 공기측 팬(7)이 고풍량으로 작동되는 단계와 설정값 이상이면 공기측 팬(7)이 저풍량으로 작동되는 단계로 이루어진다.
이를 실시예에 의하여 설명하면, 상기 실내측 열교환기(3)의 공기출구측에 설치된 출구온도센서(12)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tsa2), 대략 15℃ 이하이면
공기측 팬(7)이 고풍량으로 전환되어 실내측에 열에너지를 공급하며, 대략 15℃ 이상이면 공기측 팬(7)이 상대적으로 저풍량으로 전환되어, 상기 실내측 열교환기(3)의 출구측으로부터 토출되는 공기의 온도를 상대적으로 낮도록 형성하기 위한 것 이다.
상기 실내난방모드와 냉방모드를 이루는 3단계는 본 발명에 따른 지열용 냉난방시스템의 작동이 중단될 때까지 일정한 사이클을 형성하도록 이루어진다.
다음은 본 발명에 따른 지열용 냉난방시스템이 초기 기동시 또는 난방모드에서 냉방모드로 전환되거나, 냉방모드에서 난방모드로 전환시에 이에 대한 제어방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
- 냉방모드의 초기기동시는
상기 4방변(2)이 냉방모드로 전환되는 단계와;
상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra4)이하이면 냉방시스템의 작동이 중단되는 단계와;
설정값(Tra4)이상이면 상기 압축기(1)가 작동되며, 상기 실내냉방모드의 3단계 제어순서로 연결되는 단계를 포함하도록 이루어지며,
-난방모드에서 냉방모드로 운전전환시는
상기 전기히터(6)와 압축기(1)의 작동이 중단되는 단계와;
상기 4방변(2)이 냉방모드로 전환되는 단계와;
상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra4)이하이면 냉방시스템의 작동이 중단되는 단계와;
설정값(Tra4) 이상이면 상기 압축기(2)가 작동되면서 상기 실내냉방모드의 제3단계 제어순서로 연결되는 단계로 이루어진다.
이를 실시예에 의하여 설명하면,
냉방모드의 초기 기동시에는 실내측의 입구온도(Tra4)가 대략 20℃ 이하이면 냉방시스템의 작동이 중단되는 단계와;
대략 20℃ 이상이면 압축기(1)의 작동이 되며, 상기 3단계의 실내냉방모드의 제어순서에 의하여 작동되며,
난방모드에서 냉방모드로 전환하게 되면, 시스템의 모든 작동(압축기와 전기히터)이 일시적으로 중단하게 되며, 실내측의 입구온도(Tra4)가 대략 20℃ 이하이면 냉방시스템의 작동이 중단되는 단계와;
실내측의 입구온도(Tra4)가 대략 20℃ 이상이면 압축기(1)의 작동이 되며, 상기 3단계의 실내냉방모드의 제어순서에 의하여 작동되는 것이다.
- 난방모드의 초기 기동시 또는 냉방모드에서 난방모드로 운전전환시에는
상기 4방변(2)이 난방모드로 전환되는 단계와;
상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra1)이상이면 난방시스템의 작동이 중단되는 단계와;
상기 감지된 온도가 설정값(Tra1)이하가 되면,
상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지하는 단계와,
상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra2)이하이면 상기 전기히터(6)가 작동되며, 설정시간이 지나면 상기 압축기(1)가 작동이 되며, 상기 설정값(Tra2)이상이면 상기 압축기(1)가 작동되며, 상기 실내난방모드의 3단계 제어순서로 연결되는 단계로 이루어진다.
이를 실시예에 의하여 설명하면,
난방모드의 초기기동시에는
상기 4방변(2)이 난방모드로 전환되는 단계와;
상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra1)이 대략 25℃이상이면 난방시스템의 작동이 중단되는단계와;
상기 감지된 온도가 설정값(Tra1), 25℃ 이하가 되면,
상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지하는 단계와;
상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra2), 대략 -5℃ 이하이면 상기 전기히터(6)가 작동되며, 설정시간이 지나면 상기 압축기(1)가 작동이 되며, 상기 설정값(Tra2), 대략 -5℃ 이상이면 상기 압축기(1)가 작동되며, 상기 실내난방모드의 3단계 제어순서로 연결되는 단계로 이루어진다.
또한, 냉방모드에서 난방모드로 전환하게 되면,
시스템의 모든 작동(압축기와 전기히터)이 일시적으로 중단하는 단계와;
상기 4방변(2)이 난방모드로 전환되는 단계와;
상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra1)이 대략 25℃이상이면 난방시스템의 작동이 중단되는 단계와
상기 감지된 온도가 설정값(Tra1), 25℃ 이하가 되면,
상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지하는 단계와;
상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra2), -5℃ 이하이면 상기 전기히터(6)가 작동되며, 설정시간이 지나면 상기 압축기(1)가 작동이 되며, 상기 설정값(Tra2), -5℃ 이상이면 상기 압축기(1)가 작동되며, 상기 실내난방모드의 3단계 제어순서로 연결되는 단계로 이루어진다.
이상에서와 같이, 본 발명의 지열용 냉난방 최적시스템의 제어방법은, 종래의 실외측에 사용되는 공기용 열교환기를 일정한 열에너지를 포함하는 지열수를 이용한 지열수 열교환기로 전환하면서 겨울철에 발생하는 결빙의 어려움을 사전에 방지하는 제어방법을 제공하며, 또한 여름철과 겨울철에 초기 기동시에 매우 불안한 운전으로 시작되는 지열용 냉난방시스템의 운전을 빠른 시간내에 안정적이며, 정상적인 운전영역으로 전환하기 위한 제어방법을 제공하는데 있다.
이러한 최적제어의 채택으로 인하여 냉방효율 및 난방효율의 향상으로 인하여 성능계수를 높일 수 있는 이점을 제공하는 것이다.

Claims (5)

  1. 지열용 냉난방 시스템에 있어서,
    지열용 열교환기 급수관(9)과; 상기 지열용 열교환기 급수관(9)내의 지열수를 공급하는 지열수 펌프(8)와; 상기 지열수 펌프(8)로부터 회수된 지열수를 다시 지중으로 회수시키는 지열용 열교환기 회수관(10)과; 저온저압의 냉매가스를 고온고압의 냉매가스로 압축시키는 압축기(1)와; 상기 압축기로부터 압축된 냉매가스의 방향을 전환시키는 4방변(2)과;
    상기 4방변(2)에 방향전환에 의하여 실내 난방시에는 공기측 팬(7)에 의한 응축기로 전환되고 실내 냉방시에는 증발기로 전환되는 실내측 열교환기(3)와; 실내 난방시에는 상기 지열수 펌프(8)로부터 공급된 지열수에 의하여 증발기로 전환되고, 실내 냉방시에는 응축기로 전환되도록 마련된 지열수 열교환기(5)와, 상기 실내측 열교환기(3)와 지열수 열교환기(5)의 중간에 위치하여 고압을 저압으로 교축시키는 팽창밸브(4)와,
    상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)와; 상기 실내측 열교환기(3)의 공기츨구측에 설치된 출구온도센서(12)와, 상기 압축기(1)의 흡입구에 설치된 흡입온도센서(13)와;
    상기 입구온도센서(11), 출구온도센서(12) 및 흡입온도센서(13)에서 어느 한 온도센서에 의하여 설정된 값에 의하여 발열되되 상기 압축기(1)의 흡입구에 마련된 전기히터(6);를 포함하여 이루어진 지열용 냉난방 시스템에서
    실내 난방모드시에
    (1) 상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra3) 이하이면 상기 전기히터(6)가 발열되는 단계와
    (2) 상기 실내측 열교환기(3)의 공기출구측에 설치된 출구온도센서(12)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tsa1)이하이면 상기 전기히터(6)가 발열되는 단계와
    (3) 상기 압축기(1)의 흡입구에 설치된 흡입온도센서(13)에 의하여 감지된 냉매온도가 설정값(Tsu1)이하이면 상기 전기히터(6)가 발열되는 단계와
    상기 3가지 단계 중 어느 단계에 의하여 전기히터(6)가 발열되면 공기측 팬(7)은 저풍량으로 작동되는 단계와;
    상기 3가지 단계에서 설정된 값보다 이상으로 모두 감지되면 전기히터(6)가 꺼지게 되고, 공기측 팬(7)은 고풍량으로 작동되는 단계; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 지열용 냉난방 최적시스템의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    실내 냉방모드시에
    (1) 상기 압축기(1)의 흡입구에 설치된 흡입온도센서(13)에 의하여 감지된 냉매온도가 설정값(Tsu2)이하이면 상기 전기히터(6)가 발열되면서 공기측 팬(7)이 저풍량으로 작동되는 단계와, 상기 설정값 이상이면 상기 전기히터(6)가 꺼지는 단계와;
    (2) 상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra5) 이하이면 공기측 팬(7)이 고풍량으로 작동되는 단계와, 상기 설정값 이상이면 공기측 팬(7)이 저풍량으로 작동되는 단계와
    (3)상기 실내측 열교환기(3)의 공기출구측에 설치된 출구온도센서(12)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tsa2)이하이면 공기측 팬(7)이 고풍량으로 작동되는 단계와 상기 설정값 이상이면 공기측 팬(7)이 저풍량으로 작동되는 단계; 로 이루어진 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지열용 냉난방 최적시스템의 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    냉방모드의 초기기동시에
    상기 4방변(2)이 냉방모드로 전환되는 단계와
    상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra4)이하이면 냉방시스템이 중단되는 단계와;
    설정값(Tra4)이상이면 상기 압축기(1)가 작동되며, 상기 실내냉방모드의 3단계 제어순서로 연결되는 단계를 더 포함하도록 이루어지며,
    난방모드에서 냉방모드로 운전전환시에
    상기 전기히터(6)와 압축기(1)의 작동이 중단되는 단계와
    상기 4방변(2)이 냉방모드로 전환되는 단계와
    상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra4)이하이면 냉방시스템이 중단되는 단계와;
    설정값(Tra4) 이상이면 상기 압축기(2)가 작동되면서 상기 실내냉방모드의 제3단계 제어순서로 연결되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지열용 냉난방 최적시스템의 제어방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    난방모드의 초기 기동시에
    상기 4방변(2)이 난방모드로 전환되는 단계와
    상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra1)이상이면 난방시스템의 작동이 중단되는 단계와
    상기 감지된 온도가 설정값(Tra1)이하가 되면,
    상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지하는 단계와;
    상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra2)이하이면 상기 전기히터(6)가 작동되며, 설정시간이 지나면 상기 압축기(1)가 작동이 되며, 상기 설정값(Tra2)이상이면 상기 압축기(1)가 작동되며, 상기 실내난방모드의 3단계 제어순서로 연결되는 단계를 더 포함하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 지열용 냉난방 최적시스템의 제어방법.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    냉방모드에서 난방모드로 운전전환시에
    상기 전기히터(6)와 압축기(1)의 작동이 중단되는 단계와
    상기 4방변(2)이 난방모드로 전환되는 단계와;
    상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra1)이상이면 난방시스템의 작동이 중단되는 단계와;
    상기 감지된 온도가 설정값(Tra1)이하가 되면,
    상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지하는 단계와;
    상기 실내측 열교환기(3)의 공기입구측에 설치된 입구온도센서(11)에 의하여 감지된 온도가 설정값(Tra2)이하이면 상기 전기히터(6)가 작동되며, 설정시간이 지나면 상기 압축기(1)가 작동이 되며, 상기 설정값(Tra2)이상이면 상기 압축기(1)가 작동되며, 상기 실내난방모드의 3단계 제어순서로 연결되는 단계를 더 포함하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 지열용 냉난방 최적시스템의 제어방법.
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KR101385649B1 (ko) * 2013-06-28 2014-04-16 (주) 제스코 지중 열교환에서의 가변송풍시스템

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