KR100563305B1 - 동파방지 구조를 갖는 히트펌프 냉난방 시스템용열원공급장치 및 그 제어방법 - Google Patents

동파방지 구조를 갖는 히트펌프 냉난방 시스템용열원공급장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 실외의 수 순환회로를 흐르는 열교환수를 이용하여 가스냉매를 응축 또는 증발시키는 한편, 그 수 순환회로의 열교환수가 비 순환시에 동파되는 것을 자동으로 방지하도록 구성된 동파방지 구조의 열원공급장치에 관한 것으로서, 수 열교환기를 실외에 구비하고서 실내기에 냉난방 열원을 공급하는 히트펌프 냉난방 시스템용 열원공급장치를 제공하되, 수 순환배관(12) 상의 열교환수 순환펌프(14)에 의해 열교환수가 순환되는 수 순환회로(10)와, 상기 수 순환회로(10)와 함께 상기 수 열교환기(26)를 통과하는 한편, 냉난방 여하에 따라 가스냉매를 정역흐름으로 절환하면서 압축 및 응축 또는 증발시키는 가스냉매 순환회로(20)와, 상기 수 순환배관(12) 상에 설치되어 그 순환배관 내의 열교환수 수온을 감지하는 열교환수 수온 감지센서(16)와, 상기 열교환수 수온 감지센서(16)에서 감지된 온도신호를 미리 설정된 제 1 동파 임계온도(T3)와 비교하여 상기 열교환수 순환펌프(14)를 선택적으로 구동시키는 제어부(40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
열교환수, 히트펌프, 냉난방, 동파, 결빙, 수온, 감지

Description

동파방지 구조를 갖는 히트펌프 냉난방 시스템용 열원공급장치 및 그 제어방법{HEAT SOURCE APPARATUS OF HEATING AND COOLING SYSTEM FOR PREVENTING WINTER-SOWING}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프 냉난방 시스템용 열원공급장치를 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 도 1 열원공급장치를 제어하는 방법의 일예를 도시한 플로우차트.
도 3은 도 1 열원공급장치를 제어하는 방법의 다른 예를 도시한 플로우 차트.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트펌프 냉난방 시스템용 열원공급장치를 도시한 구성도.
도 5 및 도6은 본 발명의 히트펌프 냉난방 시스템을 전체적으로 제어하는 예들을 블록구성도로 예시한 도면들.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10: 수 순환회로 12: 수 순환배관
14: 수 순환펌프 16: 열교환수 감지센서
16: 열교환수 수온 감지센서 20: 가스냉매 순환회로
22: 가스냉매 순환배관 23: 압축기
24: 4웨이 밸브 26: 수 열교환기
27: 전자 팽창밸브 28: 가스-수냉매 열교환기
30: 수냉매 순환라인 32: 온/오프 밸브
34: 수냉매 순환펌프 36:수냉매 수온 감지센서
본 발명은, 히트펌프 냉난방 시스템용 열원공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 실외의 수 순환회로를 흐르는 열교환수를 이용하여 가스냉매를 응축 또는 증발시키는 한편, 그 가스냉매를 수냉매로 열교환한 후 실내로 공급하여 냉난방을 하는 냉난방 시스템에 있어 실외 수 순환회로의 열교환수 및/또는 실내 수냉매가 동절기 운전 정지시 및 비 순환시에 동파되는 것을 자동으로 방지하도록 구성된 동파방지 구조의 열원공급장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 명세서에서, '히트펌프 냉난방 시스템'은, 가스엔진 구동형(GHP;Gas Heat Pump), 전기 압축형(EHP; Electric Heat Pump) 또는 지열원형(GSHPs; Ground Source Heat Pumps), 흡수식(AHP:Absorption Heat Pump)을 이용한 냉난방 시스템을 통칭하는 것이며, 이 GHP와 EHP 및 GSHPs, AHP는 모두 냉매의 히트펌프사이클 순환을 통해 냉난방을 하는 장비이다.
널리 알려진 바와 같이, 히트펌프 냉난방 시스템은, 한대의 실외 열원공급기에 다수의 실내기(냉난방 공기조화장치)가 연결되어 사용되거나, 한대의 실내기에 다수의 실외 열원공급기가 연결되어 사용되거나, 또는, 실외 열원공급기와 실내기가 1:1로 연결되어 사용되고 있다.
통상, 히트펌프 냉난방 시스템은, 히트펌프 유닛(GHP, EHP, GSHPs)으로 칭해지는 가스냉매 순환회로의 4웨이 밸브가 냉난방 여하에 따라 가스냉매의 흐름을 정역 양방향으로 절환하는 한편 실외 열교환기와 실내 열교환기 측에서 가스냉매를 선택적으로 증발 또는 응축시켜 실내를 냉난방하는 구조를 이루고 있다.
특히, 종래의 히트펌프 냉난방 시스템은 실외의 열원공급장치가 가스냉매 순환회로의 실외 열교환기 상에서 실외의 냉각팬을 이용해 가스냉매를 증발 또는 응축시키는 구조를 이루고 있었다.
하지만, 그 실외 열교환기에서 비열이 낮은 공기를 열교환의 매체로 사용하는 종래의 히트펌프 냉난방 시스템의 경우, 불필요하게 열교환기가 커져야하는 문제점을 야기하였으며, 외기의 온도가 높은 상태에서의 냉방 운전은 실외 열교환기에 의한 열교환 능력을 떨어뜨리고 전력 소비량을 크게 증가시키며 더 나아가서는 냉방 운전에 무리를 주게되는 문제점을 야기하였다. 이에 더하여, 외기 온도가 낮은 상태에서의 상기 냉난방 시스템의 난방 운전은, 역시 열교환 효율 및 난방능력을 떨어뜨리고 과도한 전력 소비를 야기하였으며, 더 나아가서, 대략 영하 10℃ 이하의 낮은 온도에서는 운전 자체가 불가능해지는 문제점마저 야기하였다.
이에 더하여, 종래의 히트펌프 냉난방 시스템은, 압축가스로된 냉매(예컨대, R-22, R-407c)의 응축 또는 증발을 통해서만 실내의 냉난방 기능을 수행하였는데, 이는 건축구조물의 여건에 의해 예를 들면, 냉매 유로의 배관길이 등 여러 제약을 받을 수 있고, 또한, 냉난방 기능 이외의 별도의 기능을 갖지 못하여 범용성이 크게 떨어지는 문제점을 갖고 있었다.
이에 대해, 본 발명자는 수 열교환을 통해 가스냉매를 응축 또는 증발시켜 그 응축 또는 증발열을 직접 또는 간접으로 실내 냉난방 열원으로 이용하는 히트펌프 냉난방 시스템을 개발하게 되었다.
하지만, 이 히트펌프 냉난방 시스템은, 업무용 빌딩 등에 설치될 때, 야간 또는 휴무일의 운전 정시시 동절기의 실외 수 순환회로 및 실내의 수냉매 순환회로의 동파 위험이 큰 문제점으로 지적되었다.
이에 대해, 본 발명자는 동절기에 자동으로 제어되어 동파를 미연에 방지하는 구조의 히트펌프 냉난방 시스템용 열원공급장치를 개발하게 되었다.
따라서, 본 발명은, 공기에 비해 비열이 낮아 외기로부터 영향을 적게 받는 물을 열교환수로 이용하기 위해 실외의 수 열교환기를 통과하여 가스냉매를 응축 또는 증발시키는 수 순환회로를 자체 구비하고 또한 그 응축 및 증발시킨 가스냉매를 예컨대 수냉매로 열교환하여 실내로 공급하여 냉난방을 행하는 수냉매 순환회로를 구비하여 수 순환회로의 열교환수 및/또는 실내의 수냉매가 동절기의 운전정지시 및 비순환시에 외부의 낮은 온도에 의해 동파되는 것을 막기 위해 외부 온도에 따라 열교환수가 수 순환회로를 따라 자동 순환되도록 구성된 히트펌프 냉난방 시스템용 열원공급장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 실외 열교환용 수 순환회로와 함께 실내 냉난 방을 위한 수냉매 순환식 실내기를 갖는 수 열교환 및 수냉매 순환식 히트펌프 냉난방 시스템에 있어서, 수 순환회로의 동파방지 기능과 더불어, 수냉매 순환식 실내기로 연장된 수 냉매배관 및 수냉매 순환식 실내기의 동파도 자동으로 방지할 수 있는 히트펌프 냉난방 시스템용 열원공급장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 실외의 수 순환회로를 흐르는 열교환수를 이용하여 가스냉매를 응축 또는 증발시키는 한편, 그 수 순환회로의 열교환수가 비순환시에 동파되는 것을 자동으로 방지하도록 구성된 동파방지 구조의 열원공급장치에 관한 것으로서, 수 열교환기를 실외에 구비하고서 실내기에 냉난방 열원을 공급하는 히트펌프 냉난방 시스템용 열원공급장치를 제공하되, 그 열원공급장치는, 수 순환배관 상의 열교환수 순환펌프에 의해 열교환수가 순환되는 수 순환회로와, 상기 수 순환회로와 함께 상기 수 열교환기를 통과하는 한편, 냉난방 여하에 따라 가스냉매를 정역흐름으로 절환하면서 압축 및 응축 또는 증발시키는 가스냉매 순환회로와, 상기 수 순환배관 상에 설치되어 그 순환배관 내의 열교환수의 수온을 감지하는 열교환수 수온 감지센서와, 상기 열교환수 수온 감지센서에서 감지된 온도신호를 미리 설정된 제 1 동파 임계온도와 비교하여 상기 순환펌프를 선택적으로 구동시키는 제어부를 포함하여, 동절기 운전 정지시에 동파를 미연에 예방하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 가스냉매 순환회로는 가스냉매 배관을 따라 압축기, 4웨이 밸브, 상기 수 열교환기, 팽창밸브 및 가스-수냉매(H2O 냉매) 열교환기를 연속적으로 구비하되, 상기 가스-수냉매 열교환기는 상기 가스냉매 배관의 통과를 허용하는 동시에 수냉매 순환식 실내기로 연장되는 수냉매 순환라인의 통과를 허용하며, 상기 수냉매 순환라인 상에는 수냉매 순환펌프 및 수냉매 수온 감지센서가 마련되어, 그 수냉매 수온 감지센서에서 감지된 온도신호를 상기 제어부가 미리 설정된 제 2 동파 임계온도와 비교하여 상기 수냉매 순환펌프를 선택적으로 구동시키는 것이 바람직하다.
이에 더하여, 상기 가스냉매 순환회로는 상기 가스냉매 순환배관으로부터 분기된 채 실내의 가스냉매 순환식 실내기에 접속되는 분기관로를 구비하여, 가스냉매가 가스냉매 순환식 실내기를 거쳐 상기 가스냉매 순환회로를 따라 순환되는 것을 허용하는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 수 순환회로는 지중에 매설된 채 지중의 열교환기를 통한 지열로 열교환수를 냉각 또는 가열시켜 상기 수 순환펌프의 구동에 따라 상기 열교환수를 상기 수 열교환기로 연속 공급하는 것이 바람직하다.
대안적으로, 상기 수 순환회로는 냉각탑에 의한 냉각과 보일러에 의한 가열 및 수 순환펌프의 구동에 따라 열교환수를 수 열교환기로 연속하여 공급할 수도 있다.
또한, 본 발명은, 실외의 수 순환회로와, 그 수 순환회로를 흐르는 열교환수를 이용해 가스냉매를 응축 또는 증발시키는 가스냉매 순환회로와, 그 가스냉매 순 환회로의 가스-수냉매 열교환기와 수냉매 순환식 실내기를 순환하는 수냉매 순환라인을 갖는 히트펌프 냉난방 시스템용 열원 공급장치의 제어방법를 제공하는데, 이 제어방법은, 상기 수 순환회로 상의 열교환수 순환펌프의 가동을 중지한 상태로 유지하는 단계와, 상기 수 순환회로 내의 열교환수 수온을 감지하는 단계와, 그 열교환수 수온을 미리 설정된 제 1 동파 임계온도와 비교하는 단계와, 상기 제 1 동파 임계온도보다 열교환수의 수온이 낮은 경우, 상기 열교환수 순환펌프를 가동시켜 열교환수를 순환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 본 발명의 제어방법은, 상기 수냉매 순환라인 상의 수냉매 순환펌프의 가동이 중지된 상태로 그 수냉매 순환라인 내의 수온을 감지하는 단계와,그 수냉매의 수온을 미리 설정된 제 2 동파 임계온도와 비교하는 단계와, 상기 제 2 동파 임계온도보다 수냉매의 수온이 낮은 경우, 상기 수냉매 순환펌프를 가동시켜 그 수냉매를 순환시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이에 더하여, 본 발명의 제어방법은, 상기 수냉매 순환라인을 순환하는 수냉매의 수온를 감지하여, 그 수냉매의 수온를 제 3 동파 임계온도와 비교하여, 그 수냉매의 수온이 제 3 동파 임계온도보다 낮은 경우, 실외의 열원공급장치를 구동시켜 수냉매 순환라인 내의 냉매를 순환시킴과 동시에 수냉매 순환식 실내기의 온/오프 밸브를 온시키고 상기 수냉매 순환식 실내기의 휀을 작동시켜 동파를 미연에 방지하는 것이 바람직하다.
<실시예>
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 다양한 실시예들이 상세하게 설 명되어질 것이다. 이하에서, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 서로 중복되는 내용은 간결한 설명을 위해 생략되어질 것이며, 서로 다른 실시예들을 설명함에 있어서, 서로 같은 기능을 하는 구성요소에 대해서는 본 명세서 전반에 걸쳐 같은 도면부호가 쓰여질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실외 열원 공급장치가 이와 연결된 다수의 수냉매 순환식 실내기와 함께 도시되어 있는 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 열원공급장치(1)는, 통상 실내 공기조화장치로 칭해지는 다수의 수냉매 순환식 실내기(R)로 열원을 공급하기 위해, 수 순환회로(10), 가스냉매 순환회로(20) 및 수냉매 순환라인(30)을 포함하고 있으며, 그 다수의 수냉매 순환식 실내기(R)는 실온을 감지하는 센서(s)를 구비하여, 그 센서(s)에서 감지한 신호를 기초로 하여 실내 냉난방을 제어하도록 구성되어 있다.
본 실시예에서, 상기한 수 순환회로(10)는 지중에 매설되는 지중 열교환기 또는 냉각탑 및 보일러를 통과하는 수 순환배관(12)을 구비하며, 그 수 순화배관(12)은 급수관(12a) 및 회수관(12b)으로 구성된다. 그 수 순환배관(12) 상에 열교환수 순환펌프(14)를 갖추어 그 열교환수 순환펌프(14)의 구동을 통해 열교환수를 연속적으로 순환시키도록 되어 있다.
또한, 상기한 수 순환회로(10)는 수 순환배관(12), 바람직하게는, 수 순환배관(12)의 급수관(12a) 상에 열교환수의 수온(T1)을 감지하는 열교환수 수온 감지센서(16)를 구비하는데, 이 열교환수 수온 감지센서(16)는, 이하 상세히 설명되는 바 와 같이, 수 순환배관(12) 내에서 열교환수의 흐름이 없는 상태에서, 수 순환회로(10)가 열교환수의 결빙에 의해 동파되는 것을 미리 예고하는 것을 가능케 한다.
또한, 상기한 수 순환회로(10)는 가스냉매 순환회로(20)와 가스-수냉매 열교환이 이루어지도록 접속되어 있는데, 이 접속은 수 순환회로(10)의 수 순환배관(12)과 가스냉매 순환회로(20)의 가스냉매 순환배관(22)이 실외의 수 열교환기(26)를 동시에 통과함으로써 구현된다.
한편, 가스냉매 순환회로(20)는, 통상의 히트펌프 유닛 방식으로 가스냉매의 정역 양방향 흐름을 허용하는 구조로서, 이를 위해, 가스냉매 순환배관(22)을 따라 압축기(23), 4웨이 밸브(24), 수 열교환기(26), 전자 팽창밸브(27), 그리고, 가스-수냉매 열교환기(28)를 연속적으로 구비하고 있다. 이 때, 상기한 압축기(23) 및 전자 팽창밸브(27)는 상기 가스냉매 순환배관(22)에 관로로 접속되고, 상기 수 열교환기(26) 및 가스-수냉매 열교환기(28)는 상기 가스냉매 순환배관(22)의 통과를 허용하는 구조를 이룬다.
냉방시에, 상기한 가스냉매 순환회로(20)는, 압축기(23)에 의해 가스냉매를 고온 고압의 기체상 냉매로 압축하고, 그 압축된 기체상 냉매를 4웨이 밸브(24)에서 상기한 수 열교환기(26)를 향해 방향 절환하고, 수 열교환기(26)에서 차가운 지열 또는 냉각탑을 이용해 그 가스냉매를 중온 저압의 액체로 응축하며, 전자 팽창밸브(27)에서 그 액체상태로 응축된 가스냉매를 팽창시킨 후, 압축기(23)로 그 가스냉매를 회귀시키는 과정에서 가스-수냉매 열교환기(28)를 통해 이하 설명될 수냉 매 순환라인(30) 내의 수냉매(H2O 냉매)를 냉각시키게 된다.
역으로, 난방시에는 상기 4웨이 밸브(24)가 그 가스냉매의 흐름방향을 역으로 절환하는 한편 상기 수 열교환기(26)와 가스-수냉매 열교환기(28)가 반대의 기능을 하면서, 상기한 수냉매 순환라인(30) 내의 물을 가열시키게 된다.
이 때, 상기한 수냉매 순환라인(30)은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 다수의 실내에 설치된 수냉매 순환식 실내기(R)에 온/오프 밸브(32)에 의해 개폐가능하게 접속되는 한편, 수냉매를 순환시키기 위한 수냉매 순환펌프(34)를 자체 관로 상에 구비하여, 그 수냉매가 가스-수냉매 열교환기(28) 및 수냉매 순환식 실내기(R)를 거치면서 연속적으로 순환되는 것을 가능케 한다.
또한, 상기 그 수냉매 순환라인(30)은 자체 관로 내의 수온을 감지하는 수냉매 수온 감지센서(36)를 구비하는데, 이 수냉매 수온 감지센서(36)는 동절기에 난방 운전이 정지되어 있는 동안 그 수냉매(냉온수)의 결빙에 따른 수냉매 순환라인(30)의 동파를 예고하도록 그 수냉매의 수온(T2)을 지속적으로 감지하는 기능을 수행한다.
한편, 본 발명의 열원공급장치(1)는 앞서 언급된 수 순환회로(10) 상의 열교환수 수온 감지센서(16)와 수냉매 수온 감지센서(36)로부터 신호를 받아 이를 미리 설정된 제 1 및 제 2 동파 임계온도(T3, T4)와 비교한 후, 열교환수 순환펌프(14) 및 수냉매 순환펌프(34) 각각에 구동신호를 보내는 제어부(40)를 포함한다. 이 때, 제 1 동파 임계온도(T3)와 제 2 동파 임계온도(T4)는 여러가지 환경에 따라 달리 설 정되어진다.
동절기의 야간 또는 휴일에, 앞서 언급된 히트펌프 냉난방 시스템의 운전이 정지되면, 본 발명의 열원공급장치(1)는 열교환수 수온 감지센서(16) 및 수냉매 수온 감지센서(36) 각각이 수온을 감지하여 그 감지된 신호를 제어부(40)로 보내며, 제어부(40)는 그 감지된 수온(T1, T2)을 미리 설정된 동파 임계온도(T3, T4)와 각각 비교한 후, 그 수온(T1, T2) 각각이 동파 임계온도(T3, T4)보다 낮은 경우, 열교환수 순환펌프(14) 및 수냉매 순환펌프(34)를 각각 순환시켜 열교환수 및 수냉매의 결빙과 이에 따른 열원공급장치(1) 및 실내기(R)의 동파를 미연에 막는다.
도 2는 앞선 실시예에 따른 열원공급장치(1)를 제어하여 그 열원공급장치(1)의 동파를 방지하는 방법을 일 예로 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 동절기의 휴일 또는 야간에 에너지 절약을 위해, 열원공급장치(1)의 가동을 중지한다(s12). 그 가동 중지 상태에서, 열교환수 수온 감지센서(16)가 수 순환회로(10) 내 열교환수의 수온을 감지한다(s14). 그 후,제어부(40)가 그 감지된 수온(T1)과 미리 설정된 제 1 동파 임계온도(T3)를 비교하여, 열교환수 순환펌프(14)의 구동여부를 판단한다(s16). 만일, 제 1 동파 임계온도(T3)보다 열교환수의 수온(T1)이 낮으면, 상기한 열교환수 순환펌프(14)를 구동시킨다(s16).
도 3은 앞선 실시예에 따른 열원공급장치(1)를 제어하여 그 열원공급장치(1) 의 동파를 방지하는 방법을 다른 예로써 설명하기 위한 도면이다.
동절기의 휴일 또는 야간 에너지 절약을 위해 열원공급장치의 가동을 중지한다(s22). 그 가동 중지 상태에서, 수냉매 수온 감지센서(36)가 수냉매 순환라인(30) 내의 물의 수온(T2)을 감지한다(s24). 그 후, 제어부(40)가 그 감지된 수온(T2)과 미리 설정된 제 2 동파 임계온도(T4)를 비교하여, 열교환수 순환펌프(34)의 구동여부를 판단한다(s26). 만일, 수냉매 순환라인(30) 내의 수온(T2)이 제 2 동파 임계온도(T4)보다 낮으면, 수냉매 순환펌프(34)를 구동시켜, 수냉매 순환라인 내의 수냉매를 순환시킴으로써 동파를 미연에 방지한다(s28).
또한, 상기 수냉매 순환라인(30) 내의 수냉매의 수온(T5)을 미리 설정된 제 3 동파 임계온도(T6)와 비교하여, 만일, 수냉매 순환라인(30) 내의 수온(T5)이 제 3 동파 임계온도(T6)보다 낮으면, 제어부(40)가 그 감지된 수온(T5)과 미리 설정된 제 3 동파 임계온도(T6)를 비교하여 실외 열원공급장치(1)를 구동시켜, 수냉매 순환라인 상의 온/오프밸브(30)가 온(on)되며 수냉매 순환식 실내기(R)의 휀을 작동시킴으로써 동파를 미연에 방지한다.
이 때, 도 2 및 도 3의 제어는 동시에 이루어는 것이 바람직하지만, 본 실시예에서는, 설명의 편의를 위해, 나누어 설명하였다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라, 본원발명의 열원공급장치(1)를 이와 연결된 수냉매 순환식 실내기(R) 및 가스냉매 순환식 실내기(G)와 함께 도시한 구 성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 열원공급장치(1)는 가스냉매 배관(22)으로부터 분기된 채 다수의 가스냉매 순환식 실내기(R)에 접속되는 분기관로(22')를 더 포함한다.
본 실시예의 열원공급장치(1)는 앞선 실시예와 달리 수냉매 배관이 아닌 가스냉매 배관(22)으로부터 분기된 다수의 분기관로(22') 각각에 전자 팽창밸브(27')를 구비하여, 다수의 가스냉매 순환식 실내기(G)로 하여금 실내를 냉난방할 수 있게 해준다.
이는 실내 냉난방용 냉매로 수냉매와 가스냉매를 동시에 사용할 수 있게끔 해주어, 가스냉매 순환식 실내기(G)와 수냉매 순환식 실내기(R) 중 하나의 고장 또는 작동부조가 있는 경우, 사용자가 그 중 하나만을 선택하여 냉난방을 지속시킬 수 있게끔 해준다는 점에서 매우 유리하다.
도 5는 본 발명의 열원공급장치가 적용된 히트펌프 냉난방 시스템에 있어서, 유무선 통신장치에 의해 실내기(R)와 열원공급장치(1) 사이에 유무선 통신이 가능한 상태를 예시한 블록구성도이고, 도 6은 중앙제어시스템이 열원공급장치(1)와 다수의 실내기(R)를 유무선 통신으로 제어하는 상태를 예시한 블록구성도이다.
도 5 및 도 6에서, 도면부호 R은 가스냉매 순환식 실내기와 수냉매 순환식 실내기 중 적어도 하나를 포함하는 실내기를 의미하는 것이다.
도 5를 참조하면, 실내기(R) 및 열원공급장치(1) 각각에는 조작부가 마련되어 있고, 실내기(R)의 조작부를 통해 유무선통신장치(C)가 유무선 통신으로써 실외 열교환장치가 제어됨을 알 수 있다.
도 6을 참조하면, 열원공급장치와 다수의 실내기(R)를 상호 유무선 통신을 통해 그룹모드로 제어할 수 있는 중앙제어시스템(M)을 별도로 구비함을 알 수 있다.
본 발명이 그 주요 특징을 이루는 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 다른 형태로 실시될 수 있음은 물론이다. 따라서, 이상의 예와 실시예는 어느 경우에서든 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 고려되어야 하며, 본 발명이 이상의 상세한 설명으로 한정되어서는 안 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 열원공급장치는 지하수, 지열 또는 냉각탑과 보일러 등의 물을 열교환수로 이용하여 히트펌프 냉난방 시스템용 실내기에 수냉매를 냉난방 열원을 제공하는데 있어서, 동절기의 난방 운전의 중지에도 불구하고, 열교환수 및 수냉매의 결빙에 따른 열원공급장치 및 실내기의 동파를 미연에 예방할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은, 열교환수의 결빙에 따른 동파방지는 물론이고, 추가로 수냉매 순환식 실내기를 순환하는 수냉매의 결빙 및 이에 따른 동파도 미연에 막는 효과를 추가로 제공한다.
이에 더하여, 본 발명의 열원공급장치는 수냉매 배관이 아닌 가스냉매 배관으로부터 분기된 다수의 분기관로 각각에 전자 팽창밸브를 구비하여, 다수의 가스 냉매 순환식 실내기로 하여금 실내를 냉난방할 수 있게 해준다.
이는 실내 냉난방용 수냉매와 가스냉매를 동시에 사용할 수 있게끔 해주어, 가스냉매 순환식 실내기와 수냉매식 순환식 실내기 중 하나의 고장 또는 작동부조가 있는 경우, 사용자가 그 중 하나만을 선택하여 냉난방을 지속시킬 수 있게끔 하여 결빙에 따른 동파도 미연에 막는 추가의 효과를 제공한다.

Claims (7)

  1. 열교환수의 수 순환배관(12) 상의 열교환수 순환펌프(14)에 의해 열교환수가 순환되는 수 순환회로(10)와; 상기 수 순환회로(10)와 함께 상기 수 열교환기(26)를 통과하는 한편, 냉난방 여하에 따라 가스냉매를 정역흐름으로 절환하면서 압축 및 응축 또는 증발시키는 가스냉매 순환회로(20)와; 상기 열교환수 수온 감지센서(16)에서 감지된 온도신호를 미리 설정된 제 1 동파 임계온도(T3)와 비교하여 상기 열교환수 순환펌프(14)를 선택적으로 구동시키는 제어부(40)를 포함하는 동파방지 구조를 갖는 히트펌프 냉난방 시스템용 열원공급장치에 있어서,
    상기 가스냉매 순환회로(20)는,
    상기 가스냉매 순환배관(22)으로부터 분기된 채 실내의 가스냉매 순환식 실내기(G)에 접속되는 분기관로(22')를 구비하여, 가스냉매를 가스냉매 순환식 실내기(22')를 거쳐 상기 가스냉매 순환회로(20)로 순환시키는 것을 특징으로 하는 동파방지 구조를 갖는 히트펌프 냉난방 시스템용 열원공급장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가스냉매 순환회로(20)는 가스냉매 배관(22)을 따라 압축기(23), 4웨이 밸브(24), 상기 수 열교환기(26), 팽창밸브(27) 및 가스-수냉매 열교환기(28)를 연 속적으로 구비하되,
    상기 가스-수냉매 열교환기(28)는 상기 가스냉매 배관(22)의 통과를 허용하는 동시에 수냉매 순환식 실내기(R)로 연장되는 수냉매 순환라인(30)의 통과를 허용하며,
    상기 수냉매 순환라인(30) 상에는 수냉매 순환펌프(34) 및 수냉매 수온 감지센서(36)가 마련되어, 그 수냉매 수온 감지센서(36)에서 감지된 온도신호를 상기 제어부(40)가 미리 설정된 제 2 동파 임계온도(T4)와 비교하여 상기 수냉매 순환펌프(34)를 선택적으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 동파방지 구조를 갖는 히트펌프 냉난방 시스템용 열원공급장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 수 순환회로(10)는 지중에 매설된 채 지중의 지열로 열교환수를 냉각 또는 가열시켜 상기 수 순환펌프(14)의 구동에 따라 상기 열교환수를 상기 수 열교환기(16)로 연속 공급하는 것을 특징으로 하는 동파방지 구조를 갖는 히트펌프 냉난방 시스템용 열원공급장치.
  5. 실외의 수 순환회로(10)와, 그 수 순환회로(10)를 흐르는 열교환수를 이용해 가스냉매를 응축 또는 증발시키는 가스냉매 순환회로(20)와, 그 가스냉매 순환회로(20)의 가스-수냉매 열교환기(28)와, 수냉매 순환식 실내기(R)를 순환하는 수냉매 순환라인(30)을 갖는 히트펌프 냉난방 시스템용 실외 열원 공급장치의 제어방법에 있어서,
    상기 수 순환회로(10) 상의 열교환수 순환펌프(14)의 가동을 중지한 상태로 유지하는 단계와;
    상기 수 순환회로(10) 내의 열교환수 수온(T1)을 감지하는 단계와;
    그 열교환수 수온(T1)을 미리 설정된 제 1 동파 임계온도(T3)와 비교하는 단계와;
    상기 제 1 동파 임계온도(T3)보다 열교환수의 수온(T1)이 낮은 경우, 상기 열교환수 순환펌프(14)를 가동시켜 열교환수를 순환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 냉난방 시스템용 실외 열원 공급장치의 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 수냉매 순환라인(30) 상의 수냉매 순환펌프(36)의 가동이 중지된 상태로 그 수냉매 순환라인(30) 내의 수온(T2)을 감지하는 단계와,
    그 수냉매의 수온(T2)을 미리 설정된 제 2 동파 임계온도(T4)와 비교하는 단계와;
    상기 제 2 동파 임계온도(T1)보다 수냉매의 수온(T2)이 낮은 경우, 상기 수냉매 순환펌프(34)를 가동시켜 그 수냉매를 순환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 냉난방 시스템용 열원공급장치의 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 수냉매 순환라인(30)을 순환하는 수냉매의 수온(T5)를 감지하여, 그 수냉매의 수온(T5)를 제 3 동파 임계온도와 비교하여, 그 수냉매의 수온(T5)가 제 3 동파 임계온도보다 낮은 경우, 실외의 열원공급장치(1)를 구동시켜 수냉매 순환라인(30) 내의 냉매를 순환시킴과 동시에 수냉매 순환식 실내기의 온/오프 밸브를 온(on)시키고 상기 수냉매 순환식 실내기의 휀을 작동시켜 동파를 미연에 방지하는 것을 포함하는 것을 특징으로하는 히트펌프 냉난방 시스템용 열원공급장치의 제어방법.
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