KR100549536B1 - 냉·난방 겸용 히트 펌프 시스템 - Google Patents

Abstract

압축 및 열교환 효율을 높여 에너지를 절감시킬 수 있도록 한 냉난방 겸용 히트 펌프 시스템에 관한 것으로, 냉매를 압축하는 메인압축기와; 메인압축기에 연결되어 압축된 냉매를 응축시키는 제1열교환기와; 제1열교환기에 연결되어 응축된 냉매를 과냉시켜 포화상태의 기체 냉매를 생성하여 메인압축기의 흡입구측으로 보내는 중간냉각기와; 중간냉각기에 연결되어 중간냉각기에 저장된 과냉매액을 감압시키는 팽창밸브와; 팽창밸브에 연결되어 감압된 냉매를 증발시켜 주위의 열을 흡수시키는 제2열교환기와; 제2열교환기와 중간냉각기의 사이에 연결되어 제2열교환기로부터 증발된 저압의 기체 냉매를 압축시켜 과열기체의 냉매를 생성하여 중간냉각기에 공급하는 부스터 압축기를 포함하고, 중간냉각기에는 제1열교환기와 중간냉각기를 연결하는 배관에서 분기되어 응축 냉매를 기화시키는 모세관이 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

냉방, 난방, 히트 펌프, 열교환기, 실내기, 실외기, 중간냉각기, 리시버탱크, 팽창밸브, 응축기, 증발기, 압축기

Description

냉·난방 겸용 히트 펌프 시스템{Heat pump system for cooling and heating}

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 제1양태에 따른 히트 펌프 시스템의 구성도.

도 2는 도 1에서 냉,난방 모드에 따른 밸브 작동상태도.

도 3은 본 발명의 제2양태에 따른 히트 펌프 시스템의 구성도.

도 4는 도 2에서 냉,난방 모드에 따른 밸브 작동상태도.

도 5는 본 발명의 히트펌프 시스템의 실행예에 따른 물리량을 수치로 보여주는 도면.

도 6은 종래 히트펌프 시스템의 실행예에 따른 물리량을 수치로 보여주는 도면.

도 7은 본 발명의 히트 펌프 시스템의 중간냉각기의 입출구에서 일어나는 압력과 열량의 물리량을 수치로 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

19 : 메인압축기

21 : 제1열교환기

23 : 모세관

25 : 중간냉각기

26 : 팽창밸브

28 : 제2열교환기

31 : 부스터 압축기

40 : 사방밸브

41 : 팽창밸브

본 발명은 냉난방을 겸하는 히트 펌프 시스템에 관한 것으로, 특히 압축 및 열교환 효율을 높여 에너지를 절감시킬 수 있도록 한 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.

히트펌프 시스템은 현존하는 난방 방법 중에 열효율이 가장 좋은 난방 시스템이다. 히트펌프는 저온의 열원에서 고온(실내)으로 열을 펌프 하는 것이며 이때 저온의 열원이 반드시 필요하다. 본 발명에서는 무한한 에너지를 갖는 대기의 공기로부터 열을 흡수하여 실내로 방열하는 시스템에 관한 것이다. 난방이 필요할 때의 대기온도는 매우 낮으며 대기의 온도가 낮으면 낮을수록 난방에 필요한 열량 은 높아진다. 자연현상은 온도가 높은데서 낮은 곳으로 열이 흐른다.

히트펌프는 자연현상을 역행하여 낮은 대기온도로부터 실내온도로 열을 펌핑하기 때문에 대기온도가 낮으면 낮을수록 열을 펌핑하는데 어려움이 일어난다. 현재 상용하는 히트펌프는 대기온도가 -2℃이하가 되면 전기 저항선을 이용하여 만든 보조열원을 사용한다. 히트펌프에서 보조열원을 사용하는 순간 전력사용이 급격히 증가하게 되므로 히트펌프(고효율)로서의 기능에 패배를 의미한다. 본 발명은 보조열원을 사용하지 않고 대기온도 -14℃에서도 난방에 필요한 충분한 열을 실내에 공급할 수 있는 고효율의 히트펌프에 관한 것이다.

히트펌프에 사용하는 싸이클은 냉동 싸이클을 역으로 순환시키는 것이다. 본 발명을 이해하는데 도움을 주기 위하여 싸이클을 간단히 기술한다.

압축기는 기체냉매를 단열 압축하여 기체 냉매의 압력이 증가 할 때 기체의 온도가 상승한다. 이 기체 냉매가 응축기에서 응축할 때 응축열을 방열하여 냉매의 엔탈피는 내려가며 이때 이열을 이용하여 난방을 한다. 응축된 액체냉매는 팽창밸브를 지나 증발기로 흘러간다. 증발기에서는 대기의 공기와 열교환 할 때 대기로부터 열을 흡수하는 과정으로 액체냉매가 기체상태로 바뀌어 엔탈피가 증가한 후 기체 냉매는 압축기로 되돌아간다.이것으로 싸이클이 완성된다.

이때 전기에너지 입력으로 압축기가 작동한다. 낮은 온도의 대기로부터 열을 흡수하기 위해서는 증발기에서 증발하는 냉매의 온도가 대기 온도보다 충분히 낮아야 한다. 그와 반면에 실내에서 방열하는 온도가 충분히 높아야 난방기로 역할을 할 수 있다. 증발기와 응축기에서 상변화가 일어나므로 압력이 낮아야 온도가 낮아지고 또 압력이 높아야 온도가 높아진다. 그러므로 압축기의 흡입압력은 낮아야 하고 토출압력은 높아야 한다. 그러나 압축기가 가압할 수 있는 능력은 제한되어 있기 때문에 한개의 압축기로는 낮은 대기온도에서 열을 흡수하여 높은 실내 온도를 유지할 수 없는 것이다. 그 결과 보조열을 낼 수 있는 히터를 사용하고 있다.

냉방일 때는 실내기(실내에 있는 열교환기)가 증발기로서 열을 실내에서 흡수하고 실외기(밖에 설치된 열교환기)는 응축기로서 대기로 방열한다. 그러나 난방모드일 때는 실내기와 실외기는 그 역활을 바꾸어 실내기가 응축기로 작동하여 실내에 방열하고 실외기는 대기로부터 열을 흡수한다.

본 발명은 난방모드일 때 부스터(Booster)압축기를 작동시켜서 대기온도가 대단히 낮을 때 (가령-15℃)도 증발기(이때는“실외기”)의 운전온도를 대기온도보다 충분히 낮은 온도에서 운영하므로써 대기로부터 열을 흡수하는 것이다. 또 고압의 메인압축기는 높은 압력까지 응축기(이때는“실내기”)에서 높은 온도로 방열 할 수 있게 하는 것이 본 발명이 해결하고자 하는 과제이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

냉매를 압축하는 메인압축기와;

메인압축기에 연결되어 압축된 냉매를 응축시키는 제1열교환기와;

제1열교환기에 연결되어 응축된 냉매를 과냉시켜 포화상태의 기체 냉매를 생성하여 메인압축기의 흡입구측으로 보내는 중간냉각기와;

중간냉각기에 연결되어 중간냉각기에 저장된 과냉매액을 감압시키는 팽창밸 브와;

팽창밸브에 연결되어 감압된 냉매를 증발시켜 주위의 열을 흡수시키는 제2열교환기와;

제2열교환기와 중간냉각기의 사이에 연결되어 제2열교환기로부터 증발된 저압의 기체 냉매를 압축시켜 과열기체의 냉매를 생성하여 중간냉각기에 공급하는 부스터 압축기를 포함하고,

중간냉각기에는 제1열교환기와 중간냉각기를 연결하는 배관에서 분기되어 응축 냉매를 기화시키는 모세관이 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 메인압축기의 토출구에는 압축된 냉매를 냉난방 선택 방향에 따라 제1열교환기 또는 제2열교환기로 선택적으로 공급하는 사방밸브가 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 제2열교환기와 제1열교환기의 사이에는 메인압축기의 토출구가 제2열교환기에 연결될 경우 냉방 사이클이 이루어지도록 팽창밸브가 더 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 팽창밸브와 제2열교환기의 사이에는 리시버탱크가 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

<제1양태>

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 냉난방 시스템의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 냉난방 시스템은 메인압축기(main compressor)(19), 부스터 압축기(Booster Compressor)(31), 제1열교환기(또는 실내기)(21), 제2열교환기(또는 실외기)(28), 리시버탱크(2), 중간냉각기(25),솔레노이드밸브(V1)(V2), 두개의 팽창밸브(26)(41), 그리고 첵크 밸브(12)로 구성되어 있다.

상기 메인압축기(19)는 냉매를 고압으로 압축하는 것으로 제1열교환기(21)가 연결되어 있다. 제1열교환기(21)는 메인압축기(19)로부터 압축된 고온 고안의 기체 냉매를 응축시킨다.

상기 제1열교환기(21)에는 중간냉각기(25)가 연결된다. 중간냉각기(25)는 제1열교환기(21)로부터 응축된 냉매를 과냉시켜 포화상태의 기체 냉매를 생성하여 상기 메인압축기(19)의 흡입구측으로 보내는 역할을 한다.

이때 상기 중간냉각기(25)에는 상기 제1열교환기(21)와 중간냉각기(25)를 연결하는 주배관(24)에서 분기되어 응축 냉매를 기화시키는 모세관(23)이 연결되어 있고, 모세관(23)에는 솔레노이드밸브(V3)가 연결되어 있다.

상기 팽창밸브(26)는 상기 중간냉각기(25)에 리시버 탱크(2)를 매개로 연결되어 중간냉각기(25)에 저장된 과냉매액을 감압시킨다.

상기 팽창밸브(26)에는 제2열교환기(28)가 연결되어 있다. 제2열교환기(28)는 감압된 냉매를 증발시켜 주위의 열을 흡수시킨다.

상기 서브압축기(31)는 상기 제2열교환기(28)와 상기 중간냉각기(25)의 사이 에 연결되어 있다. 서브압축기(31)는 제2열교환기(28)로부터 증발된 저압의 기체 냉매를 압축시켜 생성된 과열기체를 중간냉각기(25)에 공급한다. 따라서 중간냉각기(25)에는 더 많은 냉매가 증발하게 되어 있다.

한편, 냉방을 위해 제1열교환기(21)와 제2열교환기(28)의 사이에는 팽창밸브(41)가 덜 설치될 수 있다.

이와 같이 구성된 히드 펌프 시스템의 동작을 냉/난방 모드로 나우어 설명한다.

(1) 난방모드 작동시

난방모드로 작동 할 때는 솔레노이드밸브(V1,V3)들은 열려있고, 솔레노이드밸브(V2)들은 닫쳐 있다.(도 2참조)

메인압축기(19)에서 압축된 고압의 기체냉매는 제1열교환기(실내기)(21)에서 실내공기와 열교환 하여 기체냉매는 응축하며 응축시 발생된 응축열을 실내에 방열하므로 난방을 한다.

여기서 고압 고온의 액체냉매의 일부는 모세관(23)으로 나뉘어 압력이 낮은 중간냉각기(25)로 흘러가서 기화하며 온도가 낮아진다. 이때 대부분의 액체냉매는 주배관(24)을 통하여 중간냉각기(25)로 들어가 그 안에 있는 냉매와 열교환을 한 후 과냉되어 리시버탱크(2)로 유입되고, 리시버탱크(2)를 지난 과냉의 냉매는 팽창밸브(26)에서 압력이 떨어진 후 제2열교환기(28)로 흘러가서 증발할 때 대기에서 열을 흡수한다.

한편, 제2열교환기(28)에서 증발되는 저압의 기체 냉매는 부스터 압축기(31) 에서 가압되어 과열기체가 되어 중간냉각기(25)로 흘러가고, 그곳에서 저온의 액체냉매와 직접 접촉 열교환을 하여 액체냉매의 일부는 증발하여 포화기체 냉매가 된다.

부스터 압축기(31)에서 나온 기체 냉매와 중간열교환기(9)에서 증발한 기체냉매는 메인압축기(19)에서 가압되어 고온의 과열기체 냉매로 된다. 이로서 히트펌프 싸이클이 완성된다.

이 싸이클의 동작결과는 저온의 대기에서 제2열교환기(28)로 열을 흡수하여 고온의 실내로 제1열교환기(21)를 통해 열을 펌핑하는 열펌핑 기계 역할을 한다.

(2) 냉방 모드 작동시

냉방모드로 작동 할 때는 일반 에어컨의 냉동 싸이클로 운전된다. 이 경우 솔레노이드밸브(V2)들은 열려 있으나 솔레노이드밸브(V1,V3)들은 닫쳐 있다.(도 2참조)

솔레노이드 밸브(V1,V3)들이 닫쳐 있으므로 부스터 압축기(31)와 중간냉각기(25)는 사용하지 않고 바이패스 된다. 또 대기에서 열을 흡수할 때 사용하였던 팽창밸브(4)도 바이패스 되며 대신 냉방을 위한 팽창밸브(41)를 이용한다.

싸이클 동작은 메인압축기(19)에서 가압된 기체냉매는 제2열교환기(28)로 흘러가서 응축하며 대기로 열을 방출한다. 액체냉매는 리시버탱크(2)를 거쳐서 팽창밸브(41)를 지나며 감압 된 후 제1열교환기(실내기)(21)에서 증발하여 실내공기를 냉각시켜 냉방작용을 하게 된다. 이 기체 냉매는 메인압축기(19)로 되돌아가게 되므로 싸이클이 완성된다.

<제2실시예>

도 3은 사방밸브(40)를 사용한 히트 펌프 시스템의 구성도이다. 도 3은 도 1과 동일 또는 동등한 부분은 동일 부호를 사용하여 설명한다.

도 3의 히트 펌프 시스템은 메인압축기(19)의 토출구에 압축된 냉매를 냉,난방 모드의 선택 방향에 따라 상기 제1열교환기(또는 실내기)(21) 또는 제2열교환기(또는 실외기)(28)중 어느 하나를 택일하여 압축 냉매의 흐름 방향을 전환시키는 사방밸브(40)가 포함된 것이다.

대기온도가 낮을 때와 그렇지 안을 때의 두 경우로 나누어 동작과정을 설명한다.

(1) 대기온도가 영하 -5℃보다 낮을 경우(난방시)

이때는 부스터 압축기(31)가 작동하고 이보다 높은 대기 온도에서는 부스터 압축기(31)를 바이패스(Bypass)한다. 이때 부스터 압축기(31)는 메인압축기(19)보다 작으며 효율이 낮다. 메인압축기(19)는 효율도 높으며 주동력으로 작동한다.

적은 동력으로 작동하는 부스터 압축기(31)는 낮은 압력에서 메인 압축기(19)를 보조하기 때문에 낮은 압력에서만 작동시켜서 전체 싸이클의 효율을 높이고 낮은 대기 온도에서 열을 흡수하는 것이 가능하게 해준다.

부스터 압축기(31)가 작동할 경우 메인압축기(19)에서 압축된 기체 냉매는 사방밸브(40)로 흘러가며 사방밸브(40)안에서 통로(20)를 지나 제1열교환기(21)에서 응축된 후 배관(22)으로 간다.

배관(22)은 중간냉각기(25)와 연결하는 주배관(24)과 모세관(23)으로 나누어 진다. 모세관(23)을 통하여 흘러가는 액체냉매의 일부는 압력강하가 일어나 기체 냉매로 되며 냉각한다. 주배관(24)을 지나는 액체냉매는 냉각되어 과냉액체가 된다. 부스터 압축기(31)에서 압축되어 과열기체 상태의 냉매는 부스터 압축기(31)와 중간냉각기(25)를 연결하는 관(32)을 거쳐 중간 냉각기(25)로 들어가고 모세관(23)을 통하여 냉각된 액체냉매는 부스터 압축기(31)에 흘러 들어온 과열기체 냉매를 포화온도까지 냉각시킨다. 이때 포화 압력은 부스터 압축기(31)의 토출압력과 같다.

이처럼 중간냉각기(25)는 두 가지 중요한 역할을 한다. 첫째는 부스터 압축기(31)에서 가압된 과열기체 냉매를 포화온도까지 냉각시킨다. 둘째는 제1열교환기(21)에서 응축된 액체냉매를 과냉시키는 역할을 한다. 포화상태의 기체냉매는 사방밸브(40)로 연결되는 연결배관(33)(34)을 통하여 사방밸브(40)로 흘러가며 사방밸브(40)안에서 화살표로 표시된 통로(35)를 지난 후 메인압축기(19)로 연결되는 배관(36)을 통하여 메인압축기(19)로 흘러간다.

중간냉각기(25)에서 과냉된 액체흐름에 관하여 상세히 기술하면, 중간 냉각기(25)에서 과냉 된 액체 냉매는 연결관(27)에 있는 팽창변(26)에서 감압되어 실외기(28)와 연결하는 연결관(29)을 통하여 실외기(28)로 흘러가 그곳에서 증발한다. 이때 솔레노이드밸브(V1,V3)는 열려 있고 솔레노이드밸브(V2)는 닫쳐 있다.(도 4참조)

그러므로 기체냉매는 연결관(30)을 통하여 부스터 압축기(31)에서 가압될 때 과열 기체냉매가 된다. 기체냉매가 냉각되는 과정과 사방밸브(40)를 지나 메인압축 기(19)로 흘러가는 과정은 이미 설명하였다.

다음 싸이클은 설명하기 앞서 중간냉각기(25)가 행한 결과에 관하여 간단히 기술한다.

부스터 압축기(31)에서 과열된 기체를 포화온도까지 냉각시킨 효과는 첫째, 주 동력원인 메인압축기(19)의 효율을 높여준다. 둘째, 메인압축기(19)의 토출 압력을 높일 수 있으므로 난방온도를 높게 할 수 있다. 이 두 효과는 낮은 대기온도에서 히트펌프가 작동하는데 핵심이 된다.

(2) 대기온도 -5℃보다 높을 때

이때는 도 4와 같이 솔레노이드밸브(V1)와 솔레노이드밸브(V3)는 닫쳐 있고 솔레노이드밸브(V2)는 열려있다. 그러므로 부스터 압축기(31)는 바이패스되고 부스터 압축기(31)는 작동하지 않는다. 또 중간냉각기(25)도 그 기능을 멈춘다.

그러므로 냉매는 메인압축기(19), 제2열교환기(28), 팽창밸브(41), 제1열교환기(21)그리고 사방밸브(40)를 지나 메인압축기(19)로 되돌아온다. 결국 메인압축기(19)만 작동한다.

이때 냉매는 메인압축기(19)에서 나와 사방밸브(40)의 내부 통로(39)를 거쳐 연결관(34)에 있는 솔레노이드밸브(V2)를 지나 제2열교환기(28)에서 냉각되며 응축한다. 응축한 액체 냉매는 연결관(29와 39)을 통하여 리시버탱크(2)를 지나 팽창변(41)에서 감압된다. 이때 냉매는 냉각되고 제1열교환기(21)에서 증발하여 실내를 냉각시킨다. 제1열교환기(21)에서 기화된 냉매는 사방밸브(40)의 내부통로(43) 및 연결배관(36)을 통하여 메인압축기(19)로 되돌아간다.

이 같은 냉/반방 사이클을 이루는 본 발명에서 다음과 같은 점이 강조된다. 부스터 압축기(31)를 사용하여 저온 냉동을 한 바는 있다. 이때는 증발기에서의 온도강화만이 목적이며 그 결과 냉동 싸이클은 냉동 성적계수가 낮은 것이 특징이다.

그러나 본 발명에서는 가능한 한 중간냉각기(25)에서 더 많은 냉매가 증발하여 메인압축기(19)로 흘러가는 기체 냉매의 양이 최대가 되도록 한다. 그 이유는 첫째로, 실내기(21)에서 응축하는 냉매의 양을 최대가 되도록 하여 방열양이 많도록 하기 위해서다.

둘째로, 메인압축기(19)에서 흡입하는 기체 냉매가 포화상태가 되도록 냉각함으로써 압축기(19)가 압축 할 수 있는 최대 토출압력에 도달하도록 하여 난방온도가 최대로 되게 하는 것이다.

셋째로, 과냉액체가 팽창변(26)을 지나갈 때 최소한의 냉매가 증발하게 하고 적은양의 냉매가 부스터 압축기(31)를 압축함으로 냉동싸이클의 성적계수는 낮지만 난방성적계수가 높게 하는 것이다.

넷째로, 대기 온도가 상승하면 부스터 압축기(31)를 바이패스하여 난방싸이클의 성적계수가 4를 초과 할 수 있도록 한다. 부스터 압축기(31)를 바이패스하는 온도는 최저 대기온도를 어디까지로 설계하느냐에 달려있지만 대기온도 -15℃를 최저온도로 할 때는 약-5℃보다 높은 대기온도에서 부스터 압축기(31)를 바이패스 하는 것이 좋다.

<실 행 예>

실행예를 통하여 본 발명의 기술과 기존의 히트펌프 시스템을 비교하므로 본 발명의 우월함을 보이고 또 모든 기온에서 동작 할 수 있는 이유를 설명한다.

겨울철에 기온이 -13℃에서 열을 흡수하여 실내에 약12,000kcal/h (14kw)의 열을 방열 할 수 있는 시스템을 예로 들기로 한다. 한국에서는 아직도 R-22의 냉매를 사용하므로 냉매 R-22를 사용하여 예로 든다. 그러나 다른 냉매를 사용하여도 결론에는 영향을 주지 않는다. 이 발명에서 기술한 방법은 도 5에서 플로우다이아그램(Flow diagram)을 도시하였으며 기존의 방법은 도 6에 도시하였다.

우선 소요전력을 비교하면 본 발명의 시스템은 4.4kw에 비해 기존 시스템은 5.51kw로 25%로 증가한다. 더욱 중요한 것은 부스터 압축기(31)에서 흡입압력과 토출 압력비가 2배이며 메인압축기(19)에서 3.4배로 압축하는데 비해 기존방법에서는 압축비 6.8로 해야 한다. 이 두 싸이클에서 총압축비는 6.8로 같다. 그러나 그 내용에서는 크게 다르다. 본 발명은 두개의 메인압축기(19)와 부스터 압축기(31)사이에 중간열교환기(25)가 있다.

기존의 싸이클에서는 액체 냉매의 36.45%가 응축기 온도에서 증발기 온도로 되는데 사용하지만 본 발명은 15.88%가 사용되고 부스터 압축기(31)를 지나가는 유량은 작아서 효율이 더 높아진다. 또 현재까지 개발한 압축기에서는 압축비 6.8은 그 운전 한계밖에 있는 값이다. 그 이유는 흡입압력에서 온도 -17℃의 기체가 토출온도 117℃로 되지만 대기온도가 올라가면 증발기 온도 역시 상승한다. 가령 그 온도가 -2℃일 경우 토출온도는 137℃로 되고 그 압력은 3137.28kpa로 메인압축기(19)의 운전범위를 벗어난다. 이런 이유 때문에 압축비를 높이 유지 할 수 없으므로 압축비를 낮게 유지하고 그 대신 공기를 가열할 수 있는 보조히터를 사용할 수밖에 없는 이유다. 이렇게 되므로 전력사용이 급격히 증가(약2배)하므로 히트펌프로는 그 기능을 상실하는 것이다.

본 발명에서는 증발기온도가 -2℃경우에도 토출온도가 102℃가되므로 압축기의 운전범위 안에 놓인다. 이로서 본 발명의 우월함을 알 수 있다. 또한 난방이 필요한 모든 온도 범위에서 압축기에 나쁜 영향을 주지 않고 운전 할 수 있음을 알게 된다.

도 5에 도시된 싸이클에서 각 콤포넨트 들에서 압력과 온도의 변화 및 질량과 에너지 발란스가 구체적으로 주어져 있으므로 더 상세한 설명은 생략하고 중간 냉각기(25)에서 어떻게 에너지와 질량이 보존되고 있는지는 도 7에서 상세히 보여주고 있다. 그것 역시 자명하므로 설명은 생략한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 냉·난방 겸용 히트 펌프 시스템에 따르면, 한국과 같이 난방과 냉방이 필요한 기후를 가진 곳에서는 냉방을 위한 에어콘디션과 난방이 필요한 보일러가 따로 있는 경우가 많다. 또 기존의 히트펌프시스템으로 되어 있는 경우도 보조히터를 사용하기 때문에 열효율이 낮다. 본 발명을 사용할 경 우 성적계수가 3에서 4이므로 에너지 절약에 큰 공헌을 할 뿐 아니라 보일러를 사용하지 않으므로 초기 투자도 작기 때문에 새로운 열 기계의 장을 열 것이다. 화석연료를 사용하지 않을 뿐만 아니라 에너지 효율이 대단히 높기 때문에 그린하우스가스인 일산화탄소 배출 억제에도 크게 공헌하게 된다.

Claims (4)

1. 냉매를 압축하는 메인압축기(19)와;

   상기 메인압축기(19)에 연결되어 압축된 냉매를 응축시키는 제1열교환기(21)와;

   상기 제1열교환기(21)에 연결되어 응축된 냉매를 과냉시켜 포화상태의 기체 냉매를 생성하여 상기 메인압축기(19)의 흡입구측으로 보내는 중간냉각기(25)와;

   상기 중간냉각기(25)에 연결되어 중간냉각기(25)에 저장된 과냉매액을 감압시키는 팽창밸브(26)와;

   상기 팽창밸브(26)에 연결되어 감압된 냉매를 증발시켜 주위의 열을 흡수시키는 제2열교환기(28)와;

   상기 제2열교환기(28)와 상기 중간냉각기(25)의 사이에 연결되어 제2열교환기(28)로부터 증발된 저압의 기체 냉매를 압축시켜 과열기체의 냉매를 생성하여 중간냉각기(25)에 공급하는 부스터 압축기(31)를 포함하고,

   상기 중간냉각기(25)에는 상기 제1열교환기(21)와 중간냉각기(25)를 연결하는 배관에서 분기되어 응축 냉매를 기화시키는 모세관(23)이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉·난방 겸용 히트 펌프 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 메인압축기(19)의 토출구에는 압축된 냉매를 냉난방 선택 방향에 따라 상기 제1열교환기(21) 또는 제2열교환기(28)로 선택적으로 공급하는 사방밸브(40)가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉·난방 겸용 히트 펌프 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제2열교환기(28)와 제1열교환기(21)의 사이에는 상기 메인압축기(19)의 토출구가 제2열교환기(28)에 연결될 경우 냉방 사이클이 이루어지도록 팽창밸브(41)가 더 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉·난방 겸용 히트 펌프 시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 팽창밸브(41)와 제2열교환기(28)의 사이에는 리시버탱크(2)가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉·난방 겸용 히트 펌프 시스템.

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