KR100648300B1 - Heat pump type cooling and heating apparatus - Google Patents

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KR100648300B1
KR100648300B1 KR1020060050253A KR20060050253A KR100648300B1 KR 100648300 B1 KR100648300 B1 KR 100648300B1 KR 1020060050253 A KR1020060050253 A KR 1020060050253A KR 20060050253 A KR20060050253 A KR 20060050253A KR 100648300 B1 KR100648300 B1 KR 100648300B1
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heating
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김태원
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(주)티이엔
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Abstract

A heat-pump type cooling/heating device is provided to generate hot water by operating a heat pump even when the heat pump is not operated due to no heating/cooling load and to heat water to a preset temperature by installing two pumps at a heat exchanger. A heat-pump type cooling/heating device consists of a circulation system(100) formed with a compressor(175), a first heat exchanger(110), an expansion valve(151), a second heat exchanger(120), and a third heat exchanger(130) to circulate coolant; an underground water circulation pipe(200) installed with a first pump(P1) to circulate underground water exchanging heat with coolant at the first heat exchanger; a first heat-exchanging water circulation pipe(300) installed with a second pump(P2) to circulate first heat-exchanging water which exchanges heat with coolant at the second heat exchanger to cool/heat a room; and a second heat-exchanging water circulation pipe(400) installed with a third pump(P3) and a fourth pump(P4) to circulate second heat-exchanging water by exchanging heat with coolant at the third heat exchanger to produce hot water.

Description

히트 펌프식 냉난방 장치{Heat pump type Cooling and heating Apparatus}Heat pump type cooling and heating unit {Heat pump type Cooling and heating Apparatus}
도1은 종래의 히트 펌프식 냉난방 장치의 대략적인 구조도.1 is a schematic structural diagram of a conventional heat pump type air conditioner.
도2a는 본 발명에 따른 히트 펌프식 냉난방 장치의 냉방 모드에서의 작동을 나타낸 도면. Figure 2a is a view showing the operation in the cooling mode of the heat pump type air conditioner according to the present invention.
도2b는 본 발명에 따른 히트 펌프식 냉난방 장치의 난방 모드에서의 작동을 나타낸 도면.Figure 2b is a view showing the operation in the heating mode of the heat pump type air conditioner according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100:순환 시스템 110:제1열교환기100: circulation system 110: first heat exchanger
120:제2열교환기 130:제3열교환기120: second heat exchanger 130: third heat exchanger
140:제1냉매이동라인 141:제1체크밸브140: first refrigerant movement line 141: first check valve
142:제2체크밸브 150:제2냉매이동라인142: second check valve 150: second refrigerant movement line
151:팽창밸브 152:필터151: expansion valve 152: filter
153:리시버탱크 160::제3냉매이동라인153: receiver tank 160: 3rd refrigerant movement line
165:4방밸브 170:제4냉매이동라인165: 4-way valve 170: fourth refrigerant movement line
171:유분리기 175:압축기171: oil separator 175: compressor
200:지하수 순환관 300:제1열교환수 순환관200: groundwater circulation pipe 300: the first heat exchange water circulation pipe
400:제2열교환수 순환관 P1:제1펌프400: second heat exchange water circulation pipe P1: first pump
P2:제2펌프 P3:제3펌프P2: 2nd pump P3: 3rd pump
P4:제4펌프P4: 4th pump
본 발명은 히트 펌프식 냉난방 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉난방부하가 없더라도 히트펌프를 작동시켜 온수의 형성이 가능한 히트 펌프식 냉난방 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a heat pump type heating and cooling device, and more particularly, to a heat pump type heating and cooling device capable of forming hot water by operating a heat pump even without a heating and cooling load.
일반적으로 종래의 히트 펌프는 냉매의 증발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하는 냉난방 장치를 말한다. 이러한 히트 펌프는 실내의 냉난방에 널리 사용되고 있다. In general, a conventional heat pump refers to a cooling and heating device that transfers a low temperature heat source to a high temperature or a high temperature heat source to a low temperature by using evaporation heat or condensation heat of a refrigerant. Such heat pumps are widely used for heating and cooling indoors.
도 1은 종래의 히트 펌프식 냉난방 장치를 설명하기 위한 대략적인 구조도이다. 1 is a schematic structural diagram for explaining a conventional heat pump type air conditioner.
상기 도 1에 도시된 바와같이 종래의 히트 펌프식 냉난방 장치는 각각 구동을 위한 펌프(11, 21)를 구비하는 2개의 열교환기(10, 20), 컴프레셔(40), 사방 밸브(50) 및 팽창 밸브(60)를 구비하는 구조로 이루어진다. As shown in FIG. 1, the conventional heat pump type air conditioner includes two heat exchangers 10 and 20, a compressor 40, a four-way valve 50 and a pump 11 and 21, respectively, for driving. It is made of a structure having an expansion valve (60).
보다 구체적으로, 종래의 히트 펌프식 냉난방 장치는 제 1 구동 펌프(11)의 작동을 통하여 외부와 열을 교환하는 제 1 열교환기(10)와, 제 2 구동펌프(21)의 작동을 통하여 실내와 열을 교환하는 제 2 열교환기(20)와, 열교환을 위한 냉매의 순환을 위한 컴프레셔(40)를 구비한다.More specifically, the conventional heat pump type air conditioner is indoors through the operation of the first heat exchanger 10 and the second drive pump 21 which exchange heat with the outside through the operation of the first drive pump 11. And a second heat exchanger 20 for exchanging heat, and a compressor 40 for circulating a refrigerant for heat exchange.
이러한 종래의 히트 펌프식 냉난방 장치는 상기 제 1 구동펌프(11), 제 2 구동펌프(21)와 컴프레셔(40)가 작동하여야 구동되며, 그 구동 방식은 냉방 모드를 기준으로 대략 하기와 같다. The conventional heat pump type heating and cooling device is driven only when the first driving pump 11, the second driving pump 21, and the compressor 40 are operated. The driving method is as follows based on the cooling mode.
우선, 상기 컴프레셔(40)가 작동하여 저온 저압의 냉매를 고온 고압으로 만든 후 제 1 구동펌프(11) 작동으로 상기 제 1 열교환기(10)에서 외부와 열을 교환하여 냉매가 열을 방출하여 응축하게 된다. 즉, 상기 제 1 열교환기(10)는 외부에 열을 방출하는 응축기의 역할을 수행한다. First, the compressor 40 operates to make the low temperature low pressure refrigerant to high temperature and high pressure, and then the heat is exchanged with the outside in the first heat exchanger 10 by the operation of the first driving pump 11 to release the heat. Will condense. That is, the first heat exchanger 10 serves as a condenser for dissipating heat to the outside.
상기 제 1 열교환기(10)에서 열을 방출한 냉매는 컴프레셔(40)의 작동으로 상기 팽창밸브(60)에서 저온 저압으로 팽창한 후 제 2 열교환기(20)로 이동한다. The refrigerant that has released heat from the first heat exchanger 10 expands to low temperature and low pressure in the expansion valve 60 by the operation of the compressor 40 and then moves to the second heat exchanger 20.
상기 제 2 열교환기(20)의 제 2 구동펌프(21)가 작동하면, 상기 냉매는 실내의 열을 흡수하여 실내 냉방이 실시된다. 즉, 상기 제 2 열교환기(20)는 실내의 열을 흡수하는 증발기의 역할을 수행하는 것이다. When the second driving pump 21 of the second heat exchanger 20 is operated, the refrigerant absorbs heat from the room to cool the room. That is, the second heat exchanger 20 serves as an evaporator that absorbs heat in the room.
급탕 및 냉난방 히트펌프는 기존의 히트펌프에 제 3 열교환기(30) 및 제 3 구동펌프(31)를 설치한 것이다. 이 열교환기는 압축기와 사방변 사이에 위치해야 하며, 이것은 냉난방 모드에 관계없이 항상 고온 고압의 냉매가 흐를 수 있도록 하기 위한 것이다. The hot water supply and cooling heat pumps are provided with a third heat exchanger 30 and a third driving pump 31 in the existing heat pump. The heat exchanger must be located between the compressor and the four sides, so that the refrigerant at high temperature and high pressure can always flow regardless of the heating and cooling mode.
컴프레셔(40)의 작동으로 고온고압의 냉매는 제 3 열교환기(30)로 이동한다. By the operation of the compressor 40, the high temperature and high pressure refrigerant moves to the third heat exchanger 30.
상기 제 3 열교환기(30)에서는 제 3 구동펌프(31)가 작동하면, 상기 냉매는 상기 제 2 열교환기(20)에서 흡수한 열을 방출하여 온수를 형성하며, 제 3구동 펌 프가 작동하지 않으면, 제 1 열교환기로 이동하여, 제 1 구동펌프의 작동으로 지중에 열을 방출하게 된다. 즉, 상기 제 1 열교환기(10) 및 제 3 열교환기는 응축기 역할을 하며, 제 2 열교환기는 증발기의 역할을 수행한다. When the third drive pump 31 operates in the third heat exchanger 30, the refrigerant releases heat absorbed by the second heat exchanger 20 to form hot water, and the third drive pump operates. If not, it moves to the first heat exchanger, and the heat is released to the ground by the operation of the first drive pump. That is, the first heat exchanger 10 and the third heat exchanger act as a condenser, and the second heat exchanger acts as an evaporator.
한편, 상기와 같은 종래의 히트 펌프식 냉난방 장치는 냉방 부하가 없어 히트 펌프가 작동하지 않는 경우, 즉, 제 2 열 교환기(20)가 작동하지 않는 경우에는 온수 형성이 불가능한 문제점이 있다. 보다 상세하게는 상기 제 2 열교환기(20)는 실내의 열을 흡수하는 증발기이고, 상기 제 1 열 교환기(10) 및 제 3 열교환기(30)는 모두 외부로 열을 방출하는 응축기이므로 제 2 열교환기가 작동하지 않으면 히트펌프는 작동할 수 없다. 따라서, 흡수되는 열이 없으므로, 종래의 히트 펌프식 냉난방 장치는 냉방 부하가 없는 경우에는 온수를 형성할 수 없는 문제점이 있다. On the other hand, the conventional heat pump type air-conditioning apparatus as described above has a problem that hot water is not formed when the heat pump does not operate because there is no cooling load, that is, when the second heat exchanger 20 does not operate. In more detail, the second heat exchanger 20 is an evaporator that absorbs heat in the room, and the first heat exchanger 10 and the third heat exchanger 30 are both condensers that emit heat to the outside. If the heat exchanger does not work, the heat pump cannot operate. Therefore, since there is no heat absorbed, the conventional heat pump type air conditioner has a problem that hot water cannot be formed when there is no cooling load.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 본 발명의 목적은, 냉방부하가 없어 히트 펌프가 작동하지 않을 경우 온수의 형성이 가능한 히트 펌프식 냉난방 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다. An object of the present invention, which was devised to solve the above-mentioned problems, is to provide a heat pump type heating and cooling device capable of forming hot water when the heat pump does not operate because there is no cooling load.
또한, 본 발명은 온수를 형성하는 열교환기에 추가적인 펌프를 설치하여 보다 고온의 온수를 형성할 수 있는 히트 펌프식 냉난방 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to provide a heat pump type heating and cooling device capable of forming hot water at a higher temperature by installing an additional pump in a heat exchanger forming hot water.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 히트 펌프식 냉난방 장치는 압축기, 제 1 열교환기, 팽창 밸브, 제 2 열교환기, 및 제 3 열교환기를 구비하여 냉매를 순환시키는 순환 시스템과; 상기 제 1 열교환기에서 냉매와 열을 교환하는 지하수를 순환시키기 위한 제 1 펌프가 설치된 지하수 순환관과; 상기 제 2 열교환기에서 냉매와 열을 교환하여 실내의 냉난방을 실시하는 제 1 열교환수를 순환시키기 위한 제 2 펌프가 설치된 제 1 열교환수 순환관과; 상기 제 3 열교환기에서 냉매와 열을 교환하여 온수를 생성하는 제 2 열교환수를 순환시키기 위한 제 3 펌프 및 제 4 펌프가 설치된 제 2 열교환수 순환관을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 냉난방 장치를 제공하므로써 달성하였다.The heat pump type air-conditioning apparatus of the present invention for achieving the above object comprises a circulation system for circulating a refrigerant having a compressor, a first heat exchanger, an expansion valve, a second heat exchanger, and a third heat exchanger; An underground water circulation pipe having a first pump installed therein for circulating the ground water for exchanging heat with the refrigerant in the first heat exchanger; A first heat exchange water circulation pipe provided with a second pump for circulating the first heat exchange water for exchanging heat with the refrigerant in the second heat exchanger to perform cooling and heating of the room; And a second heat exchange water circulation pipe provided with a third pump and a fourth pump for circulating the second heat exchange water for generating hot water by exchanging heat with the refrigerant in the third heat exchanger. Achieved by providing a device.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.
도 2a는 본 발명에 따른 히트 펌프식 냉난방 장치의 냉방 모드에서의 작동을 나타낸 도면이고, 도 2b는 본 발명에 따른 히트 펌프식 냉난방 장치의 난방 모드에서의 작동을 나타낸 도면이다.Figure 2a is a view showing the operation in the cooling mode of the heat pump type heating and cooling device according to the present invention, Figure 2b is a view showing the operation in the heating mode of the heat pump type heating and cooling device according to the present invention.
도시된 바와같이, 본 발명에 따른 상기 순환시스템(100)은 상기 제 1 열교환기(110) 및 제 2 열교환기(120) 사이를 연결하는 제 1 냉매 이동 라인(140) 및 제 2 냉매 이동 라인(150)과, 상기 제 1 냉매 이동 라인(140) 및 제 2 냉매 이동 라인(150) 중 어느 하나에 설치된 각각 서로 다른 방향의 체크 밸브(141)와, 상기 제 1 냉매 이동 라인(140) 및 제 2 냉매 이동 라인(150) 중 다른 하나에 설치된 팽창 밸브(151), 필터(152) 및 냉매의 양을 조절하는 리시버 탱크(153)와, 상기 제 2 열교환기(120) 및 제 3 열교환기(130)를 연결하는 제 3 냉매 이동 라인(160)과, 상기 제 3 열교환기(130) 및 제 1 열교환기(110)를 연결하는 제 4 냉매 이동 라인(170)과, 상기 제 3 냉매 이동 라인(160) 및 제 4 냉매 이동 라인(170)이 교차하는 지점에 설치되어 냉매의 순환 방향을 변경할 수 있는 4방 밸브(165)와, 상기 제 4 냉매 이동 라인(170)에 설치된 유분리기(171) 및 압축기(175)를 포함할 수 있다. As shown, the circulation system 100 according to the present invention is the first refrigerant movement line 140 and the second refrigerant movement line connecting between the first heat exchanger 110 and the second heat exchanger 120. 150, a check valve 141 in different directions, respectively, provided in any one of the first refrigerant movement line 140 and the second refrigerant movement line 150, the first refrigerant movement line 140, and An expansion valve 151, a filter 152, and a receiver tank 153 for adjusting the amount of the refrigerant, and the second heat exchanger 120 and the third heat exchanger installed in the other one of the second refrigerant movement lines 150. A third refrigerant movement line 160 connecting the 130, a fourth refrigerant movement line 170 connecting the third heat exchanger 130 and the first heat exchanger 110, and the third refrigerant movement A four-way valve 165 installed at a point where the line 160 and the fourth refrigerant movement line 170 intersect and change the circulation direction of the refrigerant; The oil separator 171 and the compressor 175 installed in the fourth refrigerant movement line 170 may be included.
상기 4방 밸브(165)는 난방 모드 및 냉방 모드에서 각각 반대 방향으로 작동하며, 상기 냉방 모드에서 냉방 부하가 없이 온수를 형성하는 경우, 상기 4방 밸브(165)는 난방 모드와 같은 방향으로 전환하며, 상기 제 1 펌프(P1)와, 제 3 펌프(P3)가 작동하여 온수를 형성할 수 있다. The four-way valve 165 operates in opposite directions in the heating mode and the cooling mode, respectively, and when the hot water is formed without the cooling load in the cooling mode, the four-way valve 165 is switched in the same direction as the heating mode. The first pump P1 and the third pump P3 may operate to form hot water.
상기 제 3 펌프(P3) 및 제 4 펌프(P4)는 상기 제 2 열교환수 순환관(400)에 병렬로 설치되는 것이 바람직하며, 상기 제 4 펌프(P4)의 용량은 상기 제 3 펌프(P3) 용량의 1/8 이하인 것이 바람직하다. The third pump P3 and the fourth pump P4 are preferably installed in parallel to the second heat exchange water circulation pipe 400, and the capacity of the fourth pump P4 is the third pump P3. ) 1/8 or less of the capacity.
즉, 냉방 부하가 있어 히트펌프가 작동할 경우 온수 온도가 설정치 이하이면, 제 3펌프(P3)가 작동되어 온수를 설정치 까지 만들어 주며, 설정온도 이상에서는 제 4 펌프(P4)가 작동하여 온수를 설정온도 이상으로 만들어 준다. That is, when the heat pump operates because the cooling pump has a cooling load, if the hot water temperature is lower than or equal to the set point, the third pump P3 operates to make hot water to the set point, and above the set temperature, the fourth pump P4 operates to generate hot water. Make it over the set temperature.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타 낸다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Like numbers refer to like elements throughout.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 펌프식 냉난방 장치는 압축기(175), 제 1 열교환기(110), 팽창 밸브(151), 제 2 열교환기(120), 및 제 3 열교환기(130)를 구비하여 냉매를 순환시키는 순환 시스템(100)과; 상기 제 1 열교환기(110)에서 냉매와 열을 교환하는 지하수를 순환시키기 위한 제 1 펌프(P1)가 설치된 지하수 순환관(200)과; 상기 제 2 열교환기(120)에서 냉매와 열을 교환하여 실내의 냉난방을 실시하는 제 1 열교환수를 순환시키기 위한 제 2 펌프(P2)가 설치된 제 1 열교환수 순환관(300)과; 상기 제 3 열교환기(130)에서 냉매와 열을 교환하여 온수를 생성하는 제 2 열교환수를 순환시키기 위한 제 3 펌프(P3) 및 제 4 펌프(P4)가 설치된 제 2 열교환수 순환관(400)을 구비한다. 2A and 2B, a heat pump type air conditioner according to an embodiment of the present invention includes a compressor 175, a first heat exchanger 110, an expansion valve 151, a second heat exchanger 120, And a circulation system (100) having a third heat exchanger (130) to circulate the refrigerant; An underground water circulation pipe (200) provided with a first pump (P1) for circulating groundwater for exchanging heat with a refrigerant in the first heat exchanger (110); A first heat exchange water circulation pipe (300) provided with a second pump (P2) for circulating the first heat exchange water for exchanging heat with the refrigerant in the second heat exchanger (120) for cooling and heating the room; The second heat exchange water circulation pipe 400 in which the third pump P3 and the fourth pump P4 are installed to circulate the second heat exchange water for generating hot water by exchanging heat with the refrigerant in the third heat exchanger 130. ).
이때, 상기 제 3 펌프(P3) 및 제 4 펌프(P4)는 상기 제 2 열교환수 순환관(400)에 병렬로 설치되는 것이 바람직하며, 상기 제 4 펌프(P4)의 용량은 상기 제 3 펌프(P3) 용량의 약 1/8 이하 정도이다. At this time, the third pump (P3) and the fourth pump (P4) is preferably installed in parallel to the second heat exchange water circulation pipe 400, the capacity of the fourth pump (P4) is the third pump. (P3) About 1/8 or less of capacity.
본 발명의 히트 펌프식 냉난방 장치의 구성을 보다 구체적으로 설명하면, 하기와 같다. The structure of the heat pump type air-conditioning apparatus of this invention is demonstrated more concretely as follows.
상기 냉매를 순환시키는 순환 시스템(100)은, 압축기(175), 제 1 열교환기(110), 팽창 밸브(151), 제 2 열교환기(120), 및 제 3 열교환기(130)를 구비하며, 상기 제 1 열교환기(110), 제 2 열교환기(120), 및 제 3 열교환기(130)는 제 1,2,3,4 냉매 이동 라인(140, 150, 160, 170)으로 연결하여, 냉매가 순환할 수 있도록 한다. The circulation system 100 for circulating the refrigerant includes a compressor 175, a first heat exchanger 110, an expansion valve 151, a second heat exchanger 120, and a third heat exchanger 130. The first heat exchanger 110, the second heat exchanger 120, and the third heat exchanger 130 may be connected to the first, second, third, and fourth refrigerant moving lines 140, 150, 160, and 170. Allow the refrigerant to circulate.
즉, 상기 제 1 열교환기(110) 및 제 2 열교환기(120)는 제 1 냉매 이동 라인(140) 및 제 2 냉매 이동 라인(150)을 통하여 연결되며, 상기 제 2 열교환기(120) 및 제 3 열교환기(130)는 제 3 냉매 이동 라인(160)을 통하여 연결된다. 또한, 상기 제 3 열교환기(130) 및 제 1 열교환기(110)는 제 4 냉매 이동 라인(170)을 통하여 연결된다. That is, the first heat exchanger 110 and the second heat exchanger 120 are connected through the first refrigerant movement line 140 and the second refrigerant movement line 150, and the second heat exchanger 120 and The third heat exchanger 130 is connected through the third refrigerant movement line 160. In addition, the third heat exchanger 130 and the first heat exchanger 110 are connected through a fourth refrigerant movement line 170.
이때, 상기 제 1 열교환기(110) 및 제 2 열교환기(120)를 연결하는 제 1 냉매 이동 라인(140) 및 제 2 냉매 이동 라인(150) 중 어느 하나, 예를 들면, 제 1 냉매 이동 라인(140)에는 각각 서로 다른 방향의 제 1, 2 체크 밸브(141, 142)가 설치되어 있어, 본 발명의 히트펌프식 냉난방 장치의 난방 또는 냉방 모드에서 냉매의 흐름 방향을 결정한다. 즉, 상기 제 1, 2 체크 밸브(141, 142)는 난방 또는 냉방 모드에서 어느 하나만 작동한다. At this time, any one of the first refrigerant movement line 140 and the second refrigerant movement line 150 connecting the first heat exchanger 110 and the second heat exchanger 120, for example, the first refrigerant movement The lines 140 are provided with first and second check valves 141 and 142 in different directions, respectively, to determine the flow direction of the refrigerant in the heating or cooling mode of the heat pump type air conditioner of the present invention. That is, only one of the first and second check valves 141 and 142 operates in a heating or cooling mode.
또한, 상기 제 1 열교환기(110) 및 제 2 열교환기(120)를 연결하는 제 1 냉매 이동 라인(140) 및 제 2 냉매 이동 라인(150) 중 다른 하나, 예를 들면, 제 2 냉매 이동 라인(150)에는 팽창 밸브(151), 필터(152) 및 냉매의 흐름을 완충하는 리시버 탱크(153)가 설치되어 있다. In addition, another one of the first refrigerant movement line 140 and the second refrigerant movement line 150 connecting the first heat exchanger 110 and the second heat exchanger 120, for example, the second refrigerant movement Line 150 is provided with an expansion valve 151, a filter 152 and a receiver tank 153 for buffering the flow of the refrigerant.
상기 제 2 열교환기(120) 및 제 3 열교환기(130)를 연결하는 제 3 냉매 이동 라인(160)의 중간에는 4방 밸브(165)가 설치되어 있다. 4방 밸브는 냉난방 모드를 결정해 준다. The four-way valve 165 is installed in the middle of the third refrigerant movement line 160 connecting the second heat exchanger 120 and the third heat exchanger 130. The four-way valve determines the heating and cooling mode.
상기 제 3 열교환기(130) 및 제 1 열교환기(110)를 연결하는 제 4 냉매 이동 라인(170)에는 유분리기(171) 및 압축기(175)가 설치되어 있으며, 상기 제 4 냉매 이동 라인 중간(170)은 상기 4방 밸브(165)와 연결되어 상기 제 3 냉매 이동 라인(160)과 교차한다. An oil separator 171 and a compressor 175 are installed in the fourth refrigerant movement line 170 connecting the third heat exchanger 130 and the first heat exchanger 110, and in the middle of the fourth refrigerant movement line. 170 is connected to the four-way valve 165 and intersects with the third refrigerant movement line 160.
그리고, 지하수 순환관(200)은 상기 제 1 펌프(P1)의 작동으로 지하수를 순환시켜 지하수가 상기 제 1 열교환기(110)로 유입되도록 한다. 상기 제 1 열교환기(110)로 유입된 지하수는 상기 냉매와 열을 교환하여 상기 제 2 열교환기(120) 및 제 3 열교환기(130)에서 실내의 냉난방 및 온수를 생성할 수 있도록 한다. In addition, the groundwater circulation pipe 200 circulates the groundwater by the operation of the first pump P1 so that the groundwater flows into the first heat exchanger 110. The groundwater introduced into the first heat exchanger 110 exchanges heat with the refrigerant to allow the second heat exchanger 120 and the third heat exchanger 130 to generate indoor cooling and hot water.
상기 제 1 열교환수 순환관(300)은 상기 제 2 펌프(P2)의 작동으로 실내의 냉난방을 위한 열교환수를 순환시켜 상기 열 교환수가 상기 제 2 열교환기(120)로 유입되도록 한다. 상기 제 2 열교환기(120)로 유입된 열교환수는 냉매와 열을 교환하여 실내의 냉난방을 실시한다. The first heat exchange water circulation pipe 300 circulates the heat exchange water for cooling and heating the room by the operation of the second pump P2 so that the heat exchange water flows into the second heat exchanger 120. The heat exchange water introduced into the second heat exchanger 120 exchanges heat with the refrigerant to perform room cooling and heating.
상기 제 2 열교환수 순환관(400)은 상기 제 3 펌프(P3) 및 제 4 펌프(P4)의 작동으로 온수를 생성하기 위한 열교환수를 순환시켜 상기 제 3 열교환기(130)로 유입되도록 한다. 상기 제 3 열교환기(130)로 유입된 열교환수는 냉매로부터 열을 흡수하여 온수로 전환된다. The second heat exchange water circulation pipe 400 circulates the heat exchange water for generating hot water by the operation of the third pump P3 and the fourth pump P4 to flow into the third heat exchanger 130. . The heat exchange water introduced into the third heat exchanger 130 absorbs heat from the refrigerant and is converted into hot water.
상기한 바와 같은 히트 펌프식 냉난방 장치는 하기와 같이 작동한다. The heat pump type air conditioner as described above operates as follows.
우선, 냉방 모드를 기준으로 그 작동을 설명한다. First, the operation will be described based on the cooling mode.
상기 히트 펌프식 냉난방 장치는 압축기(175)가 작동하여 저온 저압의 냉매를 고온, 고압으로 만들면 제 3 열교환기(130)에서 제3펌프(P3) 또는 제4펌프(P4)의 작동으로 응축되거나, 제3펌프(P3) 또는 제4펌프(P4)가 작동하지 않아 응축 되지 않은 상태로, 제 1 열교환기(110)로 이동한다. 상기 제 1 펌프(P1)가 작동하면, 상기 제 1 열교환기(110)로 지하수 순환관(200)을 통하여 지하수가 유입되며, 상기 유입된 지하수와 냉매는 서로 열을 교환한다. 즉, 상기 냉매는 열을 방출하고, 상기 지하수는 열을 흡수한다. 이때, 열을 방출한 냉매는 응축하게 된다. 즉, 상기 제 1 열교환기(110)는 냉매가 열을 방출하는 응축기의 역할을 수행한다. The heat pump type air-conditioning unit is condensed by the operation of the third pump (P3) or the fourth pump (P4) in the third heat exchanger (130) when the compressor 175 operates to make the low-temperature low-pressure refrigerant at high temperature and high pressure , The third pump (P3) or the fourth pump (P4) does not operate and does not condense, and moves to the first heat exchanger (110). When the first pump P1 operates, groundwater is introduced into the first heat exchanger 110 through the groundwater circulation pipe 200, and the introduced groundwater and the refrigerant exchange heat with each other. That is, the refrigerant releases heat, and the groundwater absorbs heat. At this time, the refrigerant that has released heat is condensed. That is, the first heat exchanger 110 serves as a condenser in which the refrigerant releases heat.
상기 열을 방출하여 응축된 냉매는 압축기(175)의 작동으로 인하여 상기 제 1 냉매 이동 라인(140) 및 제 2 냉매 이동 라인(150)을 통하여 상기 제 2 열교환기(120)로 이동한다. 이때, 상기 두 개의 제 1, 2 체크밸브(141, 142) 중 어느 하나의 제 1체크밸브(141) 만이 작동하여 냉매의 흐름을 냉방 모드에 맞도록 한다. The refrigerant condensed by dissipating heat moves to the second heat exchanger 120 through the first refrigerant movement line 140 and the second refrigerant movement line 150 due to the operation of the compressor 175. At this time, only one of the first check valve 141 of the two first and second check valves (141, 142) is operated to match the flow of the refrigerant to the cooling mode.
상기 제 2 열교환기(120)로 이동한 상기 냉매는 제 2 펌프(P2)의 작동으로 순환하는 실내 냉난방을 위한 열교환수와 열을 교환한다. 즉, 상기 냉매는 열을 흡수하고 상기 열교환수는 열을 방출한다. 따라서, 상기 제 2 열교환기(120)는 냉매가 열을 흡수하는 증발기의 역할을 수행한다. 또한, 열교환수는 열을 방출하므로, 실내의 냉방을 실시하게 된다. The refrigerant moved to the second heat exchanger 120 exchanges heat with heat exchange water for indoor cooling and heating, which is circulated by the operation of the second pump P2. That is, the refrigerant absorbs heat and the heat exchange water releases heat. Therefore, the second heat exchanger 120 serves as an evaporator in which the refrigerant absorbs heat. In addition, the heat exchange water releases heat, thereby cooling the room.
상기 제 2 열교환기(120)에서 열을 흡수한 냉매는 4방 밸브(165)와 제 4 냉매 이동 라인(170)을 거쳐 압축기를 거쳐 제 3 열교환기(130)로 이동한다. The refrigerant absorbed by the second heat exchanger 120 is moved to the third heat exchanger 130 via the compressor via the four-way valve 165 and the fourth refrigerant movement line 170.
상기 제 3 열교환기(130)에서 냉매는 제 3 펌프(P3) 또는 제 4 펌프(P4)의 작동으로 순환하는 열교환수와 열을 교환하여 온수를 생성한다. In the third heat exchanger 130, the refrigerant exchanges heat with heat exchange water circulated by the operation of the third pump P3 or the fourth pump P4 to generate hot water.
이때, 상기 온수의 온도가 설정 온도 이하, 예를 들면, 50℃ 이하인 경우에는 제 3 펌프(P3)가 작동하여 온수를 생성하며, 온수의 온도가 설정 온도 이상, 예를 들면, 50℃ 이상인 경우에는 제 4 펌프(P4)가 작동하여 온수의 온도를 설정온도 이상으로 끌어올린다. 즉, 상기 제 4 펌프(P4)의 작동을 통하여 온수의 온도를 60℃ 내지 80℃까지 올릴 수 있다. At this time, when the temperature of the hot water is lower than the set temperature, for example, 50 ° C or less, the third pump P3 operates to generate hot water, and when the temperature of the hot water is higher than the set temperature, for example, 50 ° C or more. The fourth pump (P4) is operated to raise the temperature of the hot water above the set temperature. That is, the temperature of the hot water may be raised to 60 ° C. to 80 ° C. through the operation of the fourth pump P4.
또한, 제 3 열교환기(130)에서 상기 냉매는 열을 방출하고 상기 물은 열을 흡수하여 온수를 생성하는 것이다. 따라서, 상기 제 3 열교환기(130)는 냉매가 열을 방출하는 응축기의 역할을 수행한다. In addition, in the third heat exchanger 130, the refrigerant releases heat and the water absorbs heat to generate hot water. Thus, the third heat exchanger 130 serves as a condenser in which the refrigerant releases heat.
상기 제 3 열교환기(130)에서 열을 방출한 냉매는 제 3 냉매 이동 라인(160) 및 4방 밸브(165)를 통하여 다시 제 1 열교환기(110)로 이동한다. The refrigerant that has released heat from the third heat exchanger 130 moves back to the first heat exchanger 110 through the third refrigerant movement line 160 and the four-way valve 165.
한편, 본 발명의 히트 펌프식 냉난방 장치는 난방 모드에서 대략 상기 냉방 모드의 반대로 작동하나, 보다 자세히 하기에서 설명한다. On the other hand, the heat pump type heating and cooling device of the present invention operates in the heating mode, in contrast to the cooling mode, but will be described in more detail below.
상기 히트 펌프식 냉난방 장치는 상기 압축기(175)의 작동으로 제 3 열교환기(130)로 이동하여, 열을 방출하여 온수를 생성한다. The heat pump type air conditioner is moved to the third heat exchanger 130 by the operation of the compressor 175, and releases heat to generate hot water.
이때, 상기 온수의 온도가 설정 온도 이하, 예를 들면, 50℃ 이하인 경우에는 제 3 펌프(P3)가 작동하여 온수를 생성하며, 온수의 온도가 설정 온도 이상, 예를 들면, 50℃ 이상인 경우에는 제 3 펌프(P3)는 OFF되고, 상기 제 4 펌프(P4)가 작동하여 온수의 온도를 설정온도 이상으로 끌어올린다. At this time, when the temperature of the hot water is lower than the set temperature, for example, 50 ° C or less, the third pump P3 operates to generate hot water, and when the temperature of the hot water is higher than the set temperature, for example, 50 ° C or more. The third pump P3 is turned off and the fourth pump P4 is operated to raise the temperature of the hot water above the set temperature.
응축된 냉매는 4방 밸브(165)를 통하여 제 2 열교환기로 이동하며, 상기 제 2 펌프(P2)가 작동하면, 상기 제 2 열교환기(120)로 실내의 순환수가 유입되며, 냉매는 실내 순환수에서 열을 방출하여 응축한다. 즉, 상기 제 2 열교환기(110)는 냉매가 열을 방출하며, 상기 열교환수는 열을 방출하여 실내의 온도를 상승시킬 수 있다. The condensed refrigerant moves to the second heat exchanger through the four-way valve 165. When the second pump P2 is operated, circulating water in the room flows into the second heat exchanger 120, and the refrigerant circulates in the room. Condenses by releasing heat from the water. That is, the second heat exchanger 110 may release heat from the refrigerant, and the heat exchange water may release heat to increase the indoor temperature.
상기 제 2 열교환기(120)에서 열을 방출한 냉매는 상기 제 1 냉매 이동 라인(140) 및 제 2 냉매 이동 라인(150)을 통하여 제 1 열교환기(110)로 이동한다. 이때, 상기 제 1 냉매 이동 라인(140)에 설치된 제 1, 2 체크 밸브(141, 142) 중 냉방 모드시 작동하지 않은 제 2체크 밸브(142)만이 작동하여 냉매의 흐름이 난방 모드에 적절하도록 한다. The refrigerant that has released heat from the second heat exchanger 120 moves to the first heat exchanger 110 through the first refrigerant movement line 140 and the second refrigerant movement line 150. At this time, only the second check valve 142 which is not operated in the cooling mode among the first and second check valves 141 and 142 installed in the first refrigerant movement line 140 is operated so that the flow of the refrigerant is appropriate for the heating mode. do.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프식 냉난방 장치는 냉난방 부하가 없어 히트펌프가 작동하지 않을 경우 히트 펌프를 작동시켜, 온수를 생성할 수 있다. On the other hand, the heat pump type heating and cooling device according to an embodiment of the present invention can generate hot water by operating the heat pump when the heat pump does not operate because there is no heating and cooling load.
본 발명의 히트 펌프식 냉난방 장치는 난방 모드에서 온수의 온도가 설정온도 이하인 경우, 상기 압축기(175), 제 1 펌프(P1) 및 제 3 펌프(P3)가 ON 상태이며, 제 2 펌프(P2) 및 제 4 펌프(P4)는 OFF 상태가 되어, 상기 냉매는 제 1 열교환기(110)에서 열을 흡수하고, 흡수한 열을 상기 제 3 열교환기(130)에서 방출하여 온수를 생성한다. In the heat pump type air conditioner according to the present invention, when the temperature of the hot water is lower than the set temperature in the heating mode, the compressor 175, the first pump P1, and the third pump P3 are in an ON state, and the second pump P2 is turned on. ) And the fourth pump P4 are turned off, the refrigerant absorbs heat from the first heat exchanger 110, and releases the absorbed heat from the third heat exchanger 130 to generate hot water.
또한, 본 발명의 히트 펌프식 냉난방 장치는 냉방 모드에서 온수의 온도가 설정 온도 이하인 경우, 상기 압축기(175), 제 1 펌프(P1) 및 제 3 펌프(P3)가 ON 상태이며, 제 2 펌프(P2) 및 제 4 펌프(P4)는 OFF 상태가 되며, 4방 밸브(165)의 방향이 난방 모드처럼 전환된다. 즉, 제 2 펌프(P2)가 OFF되므로 실내 냉방은 유지되며, 온수가 생성되는 것이다. 이렇게 온수가 생성되어 온수의 온도가 설정온도 이상으로 되면, 상기 압축기(175), 제 1 펌프(P1) 및 제 3 펌프(P3)가 OFF되며, 4방 밸브(165) 또한 그 방향이 전환된다. 즉, 4방 밸브(165)가 방향이 전환되어, 본 발명의 히트 펌프식 냉난방 장치가 난방 모드와 같은 형태로 작동하는 것이다. 물론 이때, 상기 제 2 열교환기(120)의 작동은 멈춘 상태에서, 나머지 열교환기인 제 1 열교환기(110)와 제 3 열교환기(130)는 난방 모드와 같은 방식으로 작동하는 것이다.In the heat pump type air conditioner according to the present invention, when the temperature of the hot water is lower than the set temperature in the cooling mode, the compressor 175, the first pump P1, and the third pump P3 are in an ON state, and the second pump is turned on. P2 and the fourth pump P4 are in an OFF state, and the direction of the four-way valve 165 is switched like the heating mode. That is, since the second pump P2 is turned off, indoor cooling is maintained and hot water is generated. When the hot water is generated and the temperature of the hot water becomes higher than the set temperature, the compressor 175, the first pump P1, and the third pump P3 are turned off, and the four-way valve 165 is also switched in direction. . That is, the four-way valve 165 is changed in direction, so that the heat pump type air conditioner of the present invention operates in the same manner as in the heating mode. Of course, at this time, in the state in which the operation of the second heat exchanger 120 is stopped, the first heat exchanger 110 and the third heat exchanger 130, which are the remaining heat exchangers, operate in the same manner as in the heating mode.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
이상 설명한 바와같이 본 발명의 히트 펌프식 냉난방 장치는 냉난방 부하가 없어 히트 펌프가 작동하지 않을 경우 히트펌프를 작동시켜 온수의 형성이 가능한 히트 펌프식 냉난방 장치를 제공할 수 있다. As described above, the heat pump type air-conditioning apparatus of the present invention may provide a heat pump type air-conditioning apparatus capable of forming hot water by operating a heat pump when the heat pump is not operated because there is no air-conditioning load.
또한, 온수가 형성되는 열교환기에 두 개의 펌프를 설치하여 온수를 설정 온도 이상으로 끌어올릴 수 있는 히트 펌프식 냉난방 장치를 제공하는 효과가 있으므로 매우 유용한 발명인 것이다.In addition, by installing two pumps in the heat exchanger is formed hot water is a very useful invention because it has the effect of providing a heat pump type heating and cooling device that can raise the hot water above the set temperature.

Claims (6)

  1. 압축기(175), 제 1 열교환기(110), 팽창 밸브(151), 제 2 열교환기(120), 제 3 열교환기(130)를 구비하여 냉매를 순환시키는 순환 시스템(100)과; A circulation system (100) having a compressor (175), a first heat exchanger (110), an expansion valve (151), a second heat exchanger (120), and a third heat exchanger (130) to circulate the refrigerant;
    상기 제 1 열교환기(110)에서 냉매와 열을 교환하는 지하수를 순환시키기 위한 제 1 펌프(P1)가 설치된 지하수 순환관(200)과; An underground water circulation pipe (200) provided with a first pump (P1) for circulating groundwater for exchanging heat with a refrigerant in the first heat exchanger (110);
    상기 제 2 열교환기(120)에서 냉매와 열을 교환하여 실내의 냉난방을 실시하는 제 1 열교환수를 순환시키기 위한 제 2 펌프(P2)가 설치된 제 1 열교환수 순환관(300)과; A first heat exchange water circulation pipe (300) provided with a second pump (P2) for circulating the first heat exchange water for exchanging heat with the refrigerant in the second heat exchanger (120) for cooling and heating the room;
    상기 제 3 열교환기(130)에서 냉매와 열을 교환하여 온수를 생성하는 제 2 열교환수를 순환시키기 위한 제 3 펌프(P3) 및 제 4 펌프(P4)가 설치된 제 2 열교환수 순환관(400)을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 냉난방 장치. The second heat exchange water circulation pipe 400 in which the third pump P3 and the fourth pump P4 are installed to circulate the second heat exchange water for generating hot water by exchanging heat with the refrigerant in the third heat exchanger 130. Heat pump type heating and cooling device characterized in that it comprises a).
  2. 제 1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 순환시스템(100)은 The circulation system 100
    상기 제 1 열교환기(110) 및 제 2 열교환기(120) 사이를 연결하는 제 1 냉매 이동 라인(140) 및 제 2 냉매 이동 라인(150)과, A first refrigerant movement line 140 and a second refrigerant movement line 150 connecting between the first heat exchanger 110 and the second heat exchanger 120,
    상기 제 1 냉매 이동 라인(140) 및 제 2 냉매 이동 라인(150) 중 어느 하나에 설치된 각각 서로 다른 방향의 제1,2체크 밸브(141,142)와, First and second check valves 141 and 142 provided in any one of the first refrigerant movement line 140 and the second refrigerant movement line 150, respectively;
    상기 제 1 냉매 이동 라인(140) 및 제 2 냉매 이동 라인(150) 중 다른 하나에 설치된 팽창 밸브(151), 필터(152) 및 냉매의 양을 조절하는 리시버 탱크(153)와, A receiver tank 153 for adjusting an amount of an expansion valve 151, a filter 152, and a refrigerant installed in the other of the first refrigerant movement line 140 and the second refrigerant movement line 150;
    상기 제 2 열교환기(120) 및 제 3 열교환기(130)를 연결하는 제 3 냉매 이동 라인(160)과, A third refrigerant movement line 160 connecting the second heat exchanger 120 and the third heat exchanger 130,
    상기 제 3 열교환기(130) 및 제 1 열교환기(110)를 연결하는 제 4 냉매 이동 라인(170)과, A fourth refrigerant movement line 170 connecting the third heat exchanger 130 and the first heat exchanger 110,
    상기 제 3 냉매 이동 라인(160) 및 제 4 냉매 이동 라인(170)이 교차하는 지점에 설치되어 냉매의 순환 방향을 변경할 수 있는 4방 밸브(165)와, A four-way valve 165 installed at a point where the third refrigerant movement line 160 and the fourth refrigerant movement line 170 intersect and change a circulation direction of the refrigerant;
    상기 제 4 냉매 이동 라인(170)에 설치된 유분리기(171) 및 압축기(175)를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 냉난방 장치. Heat pump type heating and heating device comprising an oil separator (171) and a compressor (175) installed in the fourth refrigerant movement line (170).
  3. 제 2항에 있어서, The method of claim 2,
    상기 4방 밸브(165)는 난방 모드 및 냉방 모드에서 각각 반대 방향으로 작동하는 구조로 상기 냉방 모드에서 냉방 부하가 없을 때 온수를 형성하고, 상기 4방 밸브(165)는 난방 모드와 같은 방향으로 전환하며, 제 1 펌프(P1)와, 제 3 펌프(P3) 및 제 4 펌프(P4) 중 어느 하나가 작동하여 온수를 형성하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 냉난방 장치.The four-way valve 165 is configured to operate in opposite directions in the heating mode and the cooling mode, respectively, to form hot water when there is no cooling load in the cooling mode, and the four-way valve 165 is in the same direction as the heating mode. And a first pump (P1), any one of the third pump (P3) and the fourth pump (P4) to operate to form hot water.
  4. 제 1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 제 3 펌프(P3) 및 제 4 펌프(P4)는 상기 제 2 열교환수 순환관(400)에 병렬로 설치되는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 냉난방 장치. The third pump (P3) and the fourth pump (P4) is a heat pump type heating and heating device, characterized in that installed in parallel to the second heat exchange water circulation pipe (400).
  5. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 제 4 펌프(P4)의 용량은 상기 제 3 펌프(P3)의 용량과 차이가 있는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 냉난방 장치. The capacity of the fourth pump (P4) is different from the capacity of the third pump (P3) heat pump type heating and cooling device.
  6. 제 1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 온수의 온도가 설정 온도 이하이면 제 3 펌프(P3)가 작동하며, 상기 온수의 온도가 설정온도 이상이면 제 4 펌프(P4)가 작동하여 온수를 생성하는 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 냉난방 장치.When the temperature of the hot water is less than the set temperature, the third pump (P3) is operated, if the temperature of the hot water is above the set temperature, the fourth pump (P4) is operated to generate hot water, characterized in that the heat pump type heating and heating device .
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