KR100620869B1 - 히트펌프를 이용한 온수공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조가 간단하고, 기존의 설비에 최소한의 설비를 부가함으로써 급격한 부하의 증가에 대하여 안정적인 시스템의 운영이 가능한 히프펌프를 이용한 온수공급 시스템에 대한 것이다.

본 발명에 따르면, 증발기(10)와, 응축기(20)와, 팽창밸브(30) 및 압축기(40)와, 냉매관(L1)과, 온수관(L2)을 통해 상기 응축기(20)에 연결되며 이 응축기(20)서 가열된 온수가 수집되는 온수탱크(50)와, 급수라인을 통해 물이 공급되며 보충수공급관(L3)을 통해 상기 온수탱크(50)로 보충수를 공급하는 저수탱크(60)와, 상기 온수탱크(50)로부터 인출되어 수도전, 샤워헤드, 온탕, 바닥난방 등으로 온수를 배분하는 분배관(L4)을 포함하는 히트펌프를 이용한 온수공급 시스템에 있어서, 상기 응축기(20)의 후단의 냉매관(L1)에는 보조응축기(70)가 연결되고, 이 보조응축기(70)는 상기 저수탱크(60)와 연결관(L5)에 의해 연결되어 상기 저수탱크(60)에 저장된 물을 가열하도록 된 히트펌프를 이용한 온수공급시스템이 제공된다.

Description

히트펌프를 이용한 온수공급 시스템 {Hot water supplying system using heat pump}

도 1은 본 발명의 시스템의 개략구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10. 증발기 20. 응축기

30. 팽창밸브 40. 압축기

50. 온수탱크 60. 저수탱크

70. 보조응축기 L1. 냉매관

L2. 온수관 L3. 보충수공급관

L4. 분배관 L5. 연결관

본 발명은 히트펌프를 이용한 온수공급 시스템에 대한 것으로서, 좀 더 상세히는 장치의 구조가 간단하거나, 기존의 설비에 최소한의 설비를 부가함으로써 급격한 부하의 증가에 대하여 안정적인 시스템의 운영이 가능하도록 하고, 전체 시스템의 열효율을 높여서 에너지를 절감할 수 있는 새로운 구조의 히프펌프를 이용한 온수공급 시스템에 대한 것이다.

종래에 대중 목욕시설이나 사우나 또는 객실을 갖춘 숙박시설이나 아파트 또는 목욕탕 등의 건물에는 난방이나 온수공급을 위한 시스템을 갖추고 있다. 그리고, 이들 시설에서 온수공급을 위해 히트펌프가 사용되기도 한다. 히트펌프는 난방 또는 온수공급을 위해 실외기인 증발기에서 열을 빼앗아 실내기인 응축기에서 열을 방출하도록 하지만, 하절기에는 실외기를 응축기로 전환하고 실내기를 증발기로 전환하여 실내측에 냉방을 제공할 수 있다. 이러한 히트펌프?? 대체로 온수공급 또는 난방과 아울러 냉방을 겸할 수 있다는 장점이 있으며, 냉난방 부하가 크지 않는 경우에는 비교적 에너지효율이 양호하다. 그러나 난방부하가 크거나 온수사용이 많은 동절기에 히트펌프는 기온이 낮은 외기로부터 열을 빼앗아야 하는데 냉매의 온도가 낮고 냉매의 증기압도 낮아서 정상적인 난방작동에 시간이 많이 소요되거나 난방효율이 저하되는 문제가 있다. 또한, 보통 욕조나 샤워기 또는 난방에 적절한 온도의 온수를 공급하기 위해서는 온수탱크의 온도를 60∼70℃ 정도의 고온으로 유지해야 하고, 이를 위해서는 온수탱크와 열교환하는 실내기의 응축압력과 응축온도를 높게 설정하여야 하며, 그만큼 압축기가 과열되어 윤활불량 및 소손의 우려가 있다.

따라서, 기존의 히트펌프를 이용한 온수공급시스템은 동절기에 시간대별로 난방부하 또는 온수사용량이 차이가 나서 특정한 시기에 그 부하가 급증하는 경우에는 신속하게 대처하기 어렵고, 에너지효율을 높게 유지하기 곤란하다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 히터펌프를 이용한 온수공급시스템의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명은 장치의 구조가 간단하고, 기존의 설비에 부가하는 경우에는 최소한의 설비를 부가함으로써 급격한 부하의 증가에 대하여도 안정적인 시스템의 운영이 가능하고 전체 시스템의 열효율을 높여서 에너지를 절감할 수 있는 새로운 구조의 히프펌프를 이용한 온수공급 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 따르면, 실외측에 배치되어 외기로부터 열을 회수하는 증발기(10)와, 냉매관(L1)을 통해 상기 증발기(10)와 연결되는 응축기(20)와, 상기 냉매관(L1) 상에 접속되어 열교환싸이클을 이루는 팽창밸브(30) 및 압축기(40)와, 온수관(L2)을 통해 상기 응축기(20)에 연결되며 이 응축기(20)서 가열된 온수가 수집되는 온수탱크(50)와, 급수라인을 통해 물이 공급되며 보충수공급관(L3)을 통해 상기 온수탱크(50)로 보충수를 공급하는 저수탱크(60)와, 상기 온수탱크(50)로부터 인출되어 수도전, 샤워헤드, 온탕, 바닥난방 등으로 온수를 배분하는 분배관(L4)을 포함하는 히트펌프를 이용한 온수공급 시스템에 있어서, 상기 응축기(20)의 후단의 냉매관(L1)에는 보조응축기(70)가 연결되고, 이 보조응축기(70)는 상기 저수탱크(60)와 연결관(L5)에 의해 연결되어 상기 저수탱크(60)에 저장된 물을 가열하도록 구성된 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 온수공급시스템이 제공된다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 구성도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 실외측에 배치되어 외기로부터 열을 빼앗는 실외기인 증발기(10)와, 실내기인 응축기(20) 및 압축기(40)와 팽창밸브(30)가 냉매관(L1)에 의해 하나의 열교환싸이클을 형성하여 히트펌프를 이루게 된다. 그리고, 응축기(20)에는 온수탱크(50)가 온수관(L2)에 의해 연결되어, 이 응축기(20)에 의해 가열된 온수가 순환되어 온수탱크(50)에 저장된다. 이 온수탱크(50)에는 보충수공급관(L3)을 통해 저수탱크(60)가 연결된다. 이 저수탱크(60)는 도시안된 급수라인이 연결되어 사용할 물을 미리 저수하게 된다.

그리고, 온수탱크(50)에 저장된 온수는 분배관(L4)을 통해 목욕탕이나 욕실의 수도전, 샤워헤드, 온탕, 난방배관 등으로 분배되어 공급된다. 또한, 저수탱크(60)와 별도로 옥상고가수조(62)가 구비되는 경우에는, 저수탱크(60)의 보충수공급 관(L3)이 옥상고가수조(62)로 연결되고, 이 옥상고가수조(62)로부터 분배관(L6)이 인출되어 수도전이나 샤워기로 냉수를 공급할 수 있다.

이러한 구성에서, 본 발명에 따르면, 응축기(20) 후단, 즉 응축기(20)와 팽창밸브(30)의 사이의 냉매관(L1)에는 보조응축기(70)가 연결된다. 이 보조응축기(70)는 연결관(L5)을 통해 저수탱크(60)와 연결되어, 저수탱크(60)에 저류된 물이 이 연결관(L5)을 통해 보조응축기(60)로 순환되면서 가열된다. 이에 따라, 이 보조응축기(60)에 의해 저수탱크(60)의 물이 어느 정도 가열되므로, 온수탱크(50)로 보충되는 보충수의 온도가 미리 예열되므로, 소정의 목표온도까지 온수탱크(50)의 물을 가열해야 하는 응축기(60)의 부하가 줄어들므로, 이 응축기(60)의 응축압력과 응축온도가 낮아지고, 더불어 압축기(40)의 과부하로 인한 소손을 방지할 수 있다. 또한, 상기 보조응축기(70)는 과냉각 응축기로서, 주응축기인 응축기(20)에서 일차로 응축된 응축된 냉매를 재차 응축시킴으로써 냉매를 더욱 냉각시켜서 히트펌프 싸이클의 전체 효율을 더욱 증대시킬 수 있다.

도면중 미설명부호 12는 어큐뮬레이터, 14는 오일분리기, 16은 리시버탱크, 52와 62는 순환펌프이다. 도시된 실시예에서는 저수탱크(60)와 옥상고가수조(62)가 별도로 구비된 것으로 도시되었으나, 이들은 단일의 저수탱크로 통합될 수 있으며, 또한, 저수탱크(60)를 필요에 따라 적절한 용량의 탱크로 분할하고, 그 중 어느 하나의 탱크에 상기 보조응축기(70)의 연결관(L2)을 순환시킬 수 있음은 물론이다. 아울러, 도시된 온수공급시스템은 히트펌프를 사용하여 온수를 가열하는 것으로 도시되었으나, 이에 부가적으로 보일러와 같은 보조적인 열원이 병렬적으로 설치될 수 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 히프펌프를 사용하는 온수공급시스템에서, 응축기(20)의 후단에 과냉각 응축기인 보조응축기(70)를 추가적으로 연결하고, 이 보조응축기(70)에서 발생되는 열을 저수조(60)의 물을 가열시킴으로써, 온수탱크(50)에 보충되는 보충수의 온도를 미리 예열시킬 수 있어서, 온수탱크(50)의 부하를 그 만큼 줄일 수 있으므로, 상대적으로 작은 히트펌프의 용량으로도 급격한 온수나 난방부하의 증가시에도 안정적으로 온수를 공급할 수 있고, 또한, 보조응축기(70)를 통해 히트펌프의 응축효율을 증대시킴으로써, 전체적인 히트펌프 시스템의 에너지효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명을 기존에 설치된 목욕탕 등에 적용하는 경우에는, 기존의 히트펌프에 보조응추기(70)를 추가하고, 이를 저수탱크(60)과 연결하는 간단한 구성과 추가설비에 의해 전술한 바와 같이 시스템의 전체 효율을 대폭 증대시킬 수 있어서, 기존의 설비를 크게 증설하지 않으면서도 상당한 용량 증대 및 에너지절감의 효과를 달성할 수 있다.

Claims (1)

1. 실외측에 배치되어 외기로부터 열을 회수하는 증발기(10)와, 냉매관(L1)을 통해 상기 증발기(10)와 연결되는 응축기(20)와, 상기 냉매관(L1) 상에 접속되어 열교환싸이클을 이루는 팽창밸브(30) 및 압축기(40)와, 온수관(L2)을 통해 상기 응축기(20)에 연결되며 이 응축기(20)서 가열된 온수가 수집되는 온수탱크(50)와, 급수라인을 통해 물이 공급되며 보충수공급관(L3)을 통해 상기 온수탱크(50)로 보충수를 공급하는 저수탱크(60)와, 상기 온수탱크(50)로부터 인출되어 수도전, 샤워헤드, 온탕, 바닥난방 등으로 온수를 배분하는 분배관(L4)을 포함하는 히트펌프를 이용한 온수공급 시스템에 있어서, 상기 응축기(20)의 후단의 냉매관(L1)에는 보조응축기(70)가 연결되고, 이 보조응축기(70)는 상기 저수탱크(60)와 연결관(L5)에 의해 연결되어 상기 저수탱크(60)에 저장된 물을 가열하도록 구성된 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 온수공급시스템.

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