KR100741871B1

KR100741871B1 - 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치 및 이를 이용한시스템

Info

Publication number: KR100741871B1
Application number: KR1020060126059A
Authority: KR
Inventors: 황도섭; 황대섭
Original assignee: 황도섭
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2007-07-23

Abstract

본 발명은 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로, 압축기(CO)로부터 공급된 냉매는 공냉식응축기(E&C)에서 응축되어 수액과열냉기(RSH)에 저장되며, 상기 수액과열냉기(RSH)로부터 공급된 중온 냉매를 냉수팽창밸브(EX-1)에서 저온 냉매로 변환시켜 수냉식증발기(E)로 공급하고, 상기 수냉식증발기(E)에 연결되어 열교환되는 냉난방 공급관(CHWS) 및 환수관(CHWR)으로 구성된 냉방부와; 상기 압축기(CO)로부터 고온 냉매가 수냉식응축기(C)로 공급되고, 상기 수냉식응축기(C)에 연결되어 열교환되는 냉난방 공급관(CHWS) 및 환수관(CHWR)이 설치되고, 상기 수냉식응축기(C)에서 토출된 중온 냉매를 저장한 후 공냉식증발기(E&C')로부터 공급된 저온 냉매와 열교환되어 감온된 냉매로 변환시키는 수액과열냉기(RSH)와, 상기 수액과열냉기(RSH)를 통과한 냉매를 저온 냉매로 변환시키는 공기열원팽창밸브(EX-2)와, 상기 공기열원팽창밸브(EX-2)를 통과한 저온 기체 냉매가 상기 수액과열냉기(RSH)로 공급되고, 열교환 후 상기 압축기(CO)로 공급되는 난방부와; 상기 냉난방 공급관(CHWS) 및 환수관(CHWR)과 연결된 팬코일유닛과 공기조화기와; 상기 냉방부와 난방부의 작동을 제어하는 제어부로 구성된다.

일체형, 혼합형, 공기열원, 히트펌프, 실외기, 부동액

Description

일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치 및 이를 이용한 시스템 {ONE BODY MULTI TYPE HEAT PUMP DEVICE AND THEREOF USING SYSTEM}

도 1은 본 발명에 따른 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치를 도시한 대표도,

도 2는 본 발명에 따른 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치에서 냉방전용 사이클을 나타낸 계통도,

도 3은 본 발명에 따른 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치에서 난방전용 사이클을 나타낸 계통도,

도 4는 본 발명에 따른 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치에서 냉수배관 사이클을 나타낸 계통도,

도 5는 본 발명에 따른 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치에서 온수배관 사이클을 나타낸 계통도,

도 6은 본 발명에 따른 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치를 여러대 설치한 시스템에 대한 개념도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

CO: 스크롤압축기 O: 오일분리기

C: 수냉식응축기 RSH: 수액과열냉기

E: 수냉식증발기 E&C: 공냉식응축기

AC: 액-분리기 WP : 펌프

FD: 필터드라이어 SG: 액면계

MV-1: 냉수전환밸브 MV-2: 온수전환밸브

EX-1: 냉수팽창밸브 EX-2: 공기열원팽창밸브

F-1,2: 송풍기 SV-1: 공냉식응축전자밸브

SV-2: 수냉식응축전자밸브 SV-3: 공냉식증발전자밸브

SV-4: 액 냉매전자밸브 SV-5: 과열전자밸브

SV-6: 냉수팽창전자밸브 SV-7: 공냉식팽창전자밸브

CV-A∼F: 냉매체크밸브 F-1,2: 송풍기

CHWS: 냉, 온수공급배관 CHWR: 냉, 온수환수배관

CW: 급수 EXT: 보충팽창탱크

HP1∼4: 히트펌프 EXHP1∼4: 용량증설히트펌프

100 : 함체 E&C': 공냉식증발기

본 발명은 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기조화기 또는 팬코일유닛이 설치된 빌딩의 냉 난방시스템을 구축하되, 냉동기와 보일러에 의존하지 않고 냉매의 열교환에 의해 냉,난방을 실시할 수 있도록 한 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 히트펌프 장치의 종래기술방법으로는 여러 가지 방법들을 사용하고 있으나, 대부분 공기열원, 지열열원, 폐수열회수, 폐기열회수, 태양열, 등을 이용하는 다양한 기술방법들로서 지열방식은 공기열원보다 안정적 열원확보와 성능은 좋으나 초기시설투자비가 매우 고가이고 지중열교환기를 설치하여야 하는 대지가 필요하여 초기 신설되는 건물의 토목공사부터 지중열교환기를 설치하도록 계획하여야 하며 대도시의 기존건물에는 여건상 적용하기가 난이하고 제한적 사항이 많아 적용하기가 매우 어렵다.

그리고, 폐열회수단독방식으로는 온수를 사용하여 버려지는 폐수열원을 회수하여 사용하므로 성능 및 효율은 대단히 상승되나 온수사용량과 사용시간이 일정치 않고 버려지는 폐수도 불규칙하여 장치의 운전가동이 일정치 않으며 폐수가 단절시 장치는 운전가동이 중단되는 문제점이 있으며 폐기열회수 방법 또한 폐수열회수와 동일한 조건이 형성되며 태양열원방법은 일조량과 맑은 날씨에는 효율 및 성능은 상승되나 흐린 날씨와 먼지 및 이물질로 인하여 성능 및 효율이 떨어지고 유지관리가 까다롭고 특히 야간에는 태양이 없는 관계로 일조량이 없어 운전가동이 정지되는 결정적 문제점을 내포하고 있다.

이러한 다양한 방식의 히트펌프 기술들이 사용되고 있으나 보편적으로 설비의 제악조건이 비교적 없고 기술적인 애로사항이 별로 없으며 설비규모가 비교적 간단하여 설비투자비가 작게 들어가는 공기열원방식으로 대부분 기술발전이 눈부시게 이루어지고 있으며 냉, 난방용 히트펌프시스템이 대세를 이루고 있다.

그러나, 전술한 히트펌프시스템의 단점을 면밀히 분석한다면 직접팽창 열교환 방식으로 건물의 규모 크기 때문에 실내기와 실외기간의 냉매배관이 장거리로 연결됨으로 하여 냉동효율 및 성능저하와 냉동오일의 회수문제가 심각하게 고려되는 실정이다.

또한, 하나의 실외기에 다수의 실내기를 연결하는 실내기 멀티방식으로 냉매배관 설치시 기술적인 고려사항이 매우 많고 공사내용도 복잡하여 설치비가 상승되는 결과를 초래하게 되는데, 어느 정도 장거리 냉매배관은 기술적으로 해결하였으나 완전하게 실, 내외기간의 냉매배관의 거리제한이 없는 것은 아니다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 공기조화기 또는 팬코일유닛을 이용한 빌딩의 냉난방시스템을 구축하되, 냉동기와 보일러를 설치하지 않고, 압축기와 열교환기를 선택적으로 사용하여 냉매와 냉난방용수를 열교환시킴으로써 냉,난방을 실시할 수 있도록 한 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치 및 이를 이용한 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 하나의 실외기에 다수의 실내기를 연결하여 사용하던 종래 멀티방식과 달리 본 발명은 일체형으로 구성되어진 실외기를 직접 멀티방식으로 구성함으로써 추가되는 설비용량증설이 용이하고, 냉,난방부하의 용량제어가 가능하며, 실내기는 팬코일유닛(FCU)이나 공기조화기(AHU)로 연결되어 냉매배관과는 전혀 다르게 냉, 온수배관은 거리에 대한 제한이 없거니와 효율 및 성능저하도 해소하였으며, 종래의 실내외기 직접팽창방식보다 획기적으로 제조원가를 절감할 수 있도록 한 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치 및 이를 이용한 시스템을 제공하는데 또다른 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은,

일측에 통풍구가 형성되고 내부에 공간부가 형성된 함체와; 압축기로부터 공급된 고온의 냉매를 공냉시키는 공냉식응축기와, 상기 공냉식응축기로부터 냉각된 중온 냉매를 저장하는 수액과열냉기와, 상기 수액과열냉기로부터 공급된 중온 냉매를 단열팽창시켜 저온 냉매로 변환시키는 냉수팽창밸브와, 상기 냉수팽창밸브를 통과한 저온 냉매가 공급되는 수냉식증발기와, 상기 수냉식증발기에 연결되어 상기 저온 냉매와 열교환되는 냉난방 공급관 및 환수관으로 구성되며, 상기 수냉식증발기에서 열교환된 냉매는 상기 압축기로 회수되도록 하며, 상기 함체 내에 설치된 냉방부와; 상기 압축기로부터 공급된 고온의 냉매가 공급되는 수냉식응축기와, 상기 수냉식응축기에 연결되어 상기 고온의 냉매와 열교환되는 냉난방 공급관 및 환수관과, 상기 수냉식응축기에서 열교환 후 토출된 중온 냉매를 저장한 후 공냉식증발기로부터 공급된 저온 냉매와 열교환되어 감온된 냉매로 변환시키는 수액과열냉기와, 상기 수액과열냉기를 통과한 감온된 냉매를 단열팽창시켜 저온 냉매로 변환시키는 공기열원팽창밸브와, 상기 공기열원팽창밸브를 통과한 저온 기체 냉매가 유입되는 공냉식증발기와, 상기 공냉식증발기를 통과한 후 상기 수액과열냉기를 통과 하면서 중온 냉매를 감온시킨 저온 냉매는 상기 압축기로 회수되도록 하며, 상기 함체 내에 설치된 난방부와; 상기 냉난방 공급관 및 환수관과 연결된 팬코일유닛과 공기조화기 및, 상기 냉방부와 난방부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치에 의해 달성될 수 있다.

또한, 상기한 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치를 복수개 설치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치를 이용한 시스템에 의해 달성될 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치를 도시한 대표도, 도 2는 본 발명에 따른 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치에서 냉방전용 사이클을 나타낸 계통도, 도 3은 본 발명에 따른 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치에서 난방전용 사이클을 나타낸 계통도이다.

본 발명을 설명함에 있어서 계통도의 실선은 유체의 흐름을 나타낸 것이고, 점선은 유체의 흐름이 차단됨을 나타낸 것이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치(A)는, 일측에 통풍구가 형성되고 내부에 공간부가 형성된 함체(100)와; 압축기(CO)로부터 공급된 고온의 냉매를 공냉시키는 공냉식응축기(E&C)와, 상기 공냉식응축기(E&C)로부터 냉각된 중온 냉매를 저장하는 수액과열냉기(RSH)와, 상기 수 액과열냉기(RSH)로부터 공급된 중온 냉매를 단열팽창시켜 저온 냉매로 변환시키는 냉수팽창밸브(EX-1)와, 상기 냉수팽창밸브(EX-1)를 통과한 저온 냉매가 공급되는 수냉식증발기(E)와, 상기 수냉식증발기(E)에 연결되어 상기 저온 냉매와 열교환되는 냉난방 공급관(CHWS) 및 환수관(CHWR)으로 구성되며, 상기 수냉식증발기(E)에서 열교환된 냉매는 상기 압축기(CO)로 회수되도록 하며, 상기 함체(100) 내에 설치된 냉방부와; 상기 압축기(CO)로부터 공급된 고온의 냉매가 공급되는 수냉식응축기(C)와, 상기 수냉식응축기(C)에 연결되어 상기 고온의 냉매와 열교환되는 냉난방 공급관(CHWS) 및 환수관(CHWR)과, 상기 수냉식응축기(C)에서 열교환 후 토출된 중온 냉매를 저장한 후 공냉식증발기(E&C')로부터 공급된 저온 냉매와 열교환되어 감온된 냉매로 변환시키는 수액과열냉기(RSH)와, 상기 수액과열냉기(RSH)를 통과한 감온된 냉매를 단열팽창시켜 저온 냉매로 변환시키는 공기열원팽창밸브(EX-2)와, 상기 공기열원팽창밸브(EX-2)를 통과한 저온 기체 냉매가 유입되는 공냉식증발기(E&C')와, 상기 공냉식증발기(E&C')를 통과한 후 상기 수액과열냉기(RSH)를 통과하면서 중온 냉매를 감온시킨 저온 냉매는 상기 압축기(CO)로 회수되도록 하며, 상기 함체(100) 내에 설치된 난방부와; 상기 냉난방 공급관(CHWS) 및 환수관(CHWR)과 연결된 팬코일유닛과 공기조화기와; 상기 냉방부와 난방부의 작동을 제어하는 제어부로 구성된다.

상기 함체(100)는 내부에 전술한 냉방부와 난방부를 수용하는 박스형태로써, 일측에는 통풍구가 형성되며, 상부에는 복수개의 송풍기(F-1,F-2)가 설치된다.

냉방부에 대해 살펴보면,

압축기(CO)로부터 공급된 약 90 ∼ 100℃의 고온 냉매를 공냉시키는 공냉식응축기(E&C)와, 상기 공냉식응축기(E&C)로부터 냉각된 중온 냉매를 저장하는 수액과열냉기(RSH)와, 상기 수액과열냉기(RSH)로부터 공급된 중온 냉매를 단열팽창시켜 저온 냉매로 변환시키는 냉수팽창밸브(EX-1)와, 상기 냉수팽창밸브(EX-1)를 통과한 저온 냉매가 공급되는 수냉식증발기(E)와, 상기 수냉식증발기(E)에 연결되어 상기 저온 냉매와 열교환되는 냉난방 공급관(CHWS) 및 환수관(CHWR)으로 구성되며, 상기 수냉식증발기(E)에서 열교환된 냉매는 상기 수액과열냉기(RSH)로 공급된 후 토출되어 액분리기(AC)를 통과한 다음 압축기(CO)로 회수되도록 하며, 상기 함체(100) 내에 설치된다.

본 발명에서는 상기 압축기(CO)로서 스크롤압축기를 사용하였고, 냉매는 통상의 R-22를 사용하였으나 반드시 이에 한정되지는 않는다.

상기 공냉식응축기(E＆C)는 함체(100)의 내측 상부에 복수개 설치되며, 통풍구와 대응됨으로써 외기와 접하도록 하고, 그 상부에 설치된 송풍기에 의해 응축이 이루어질 수 있도록 하였다.

상기 압축기(CO)의 출구측 배관에는 오일분리기(O)가 설치됨으로써, 압축기(CO)로부터 토출된 고온의 액 냉매가 냉동오일을 분리한 후 상기 공냉식응축기(E&C)에 공급되어 약 45 ∼ 55℃의 중온으로 냉각된다.

상기 중온의 냉매는 수액과열냉기(RSH)에 저장되는데, 상기 수액과열냉기(RSH)는 냉매를 저장하는 일종의 저장탱크로써, 후술된 난방부 가동시에는 냉매의 열교환기능을 수행하게 된다.

상기 수액과열냉기(RSH)로부터 공급된 액상의 중온 냉매는 냉수팽창밸브(EX-1)를 거치면서 단열팽창되어 약 4 ∼ 5℃ 저온 기체 냉매로 변환된다.

상기 수냉식증발기(E)는 전술한 냉수팽창밸브(EX-1)를 통과한 저온 냉매가 일측으로 공급되며, 타측에는 냉난방 사용처에 설치된 팬코일유닛과 연결된 냉난방 공급관(CHWS) 및 환수관(CHWR)이 설치됨으로써, 상기 저온 냉매와 냉난방 환수관(CHWR)을 통해 회수된 약 12℃의 냉방용수가 열교환 후 약 7℃로 냉각된 다음 냉난방 공급관(CHWS)을 통해 배출되어 팬코일유닛으로 공급된다.

한편, 상기 수냉식증발기(E)에서 열교환 후 온도가 약 10 ∼ 15℃로 상승된 냉매는 수액과열냉기(RSH)로 다시 인입된 다음 액분리기(AC)를 거쳐 상기 압축기(CO)로 회수된다.

이와 같은 냉방부의 사이클에 대해 도 2를 참조하여 설명하면,

최초 냉매가스(R-22)가 압축기(CO)에서 고온고압의 핫-가스로 압축되어 토출된 후 냉매가스와 냉동오일을 분리하여 냉동오일을 다시 압축기로 회수하는 오일분리기(O)를 통과한다.

이후, 수냉식응축전자밸브(SV-2)가 차단되고 공냉식응축전자밸브(SV-1)이 열림에 의해 공급되고, 냉매체크밸브(CV-B)가 닫힘으로 인해 흐름의 방향이 같은 냉 매체크밸브(CV-A)를 통과하여 뜨거운 고온고압의 냉매 핫-가스는 공냉식응축기(E&C)로 공급된 다음 외부공기를 흡입하여 방출시키는 송풍기(F-1,2)와 열교환 된다.

이후 열방출로 인하여 냉각된 액 냉매가스는 공냉식증발전자밸브(SV-3)가 닫힘으로 인해 냉매체크밸브(CV-C)를 지나서 열려진 액 냉매전자밸브(SV-4)를 통과(이때, 공냉식팽창전자밸브(SV-7)의 닫힘과 냉매체크밸브(CV-D)의 닫힘)하여 흐름의 방향이 같은 냉매체크밸브(CV-E)를 통과 후 냉매체크밸브(CV-F)의 닫힘과 과열전자밸브(SV-5)가 열림으로 인해 액 냉매가스 일부는 바이패스 되고, 나머지는 차가운 냉매가스의 과열을 방지하는 수액과열냉기(RSH)로 공급되어 저장된다.

이후, 수액과열냉기(RSH)에서 인출된 냉매가 바이패스 되는 냉매와 합류한 후 냉매가스의 수분을 제거하는 필터드라이어(FD)를 통과하고, 냉매가 흐르는 상태를 보여주는 액면계(SG)를 통과 후 열려진 수냉식팽창전자밸브(SV-6)를 통과한다.

이후, 수냉식팽창전자밸브(SV-6)를 통과한 고온고압의 액 냉매가스를 저온저압으로 단열팽창 시키면 차가운 냉매가스로 변하게 하는 냉수팽창밸브(EX-1)로 공급된다.

이후, 냉수팽창밸브(EX-1)를 통과한 약 4 ∼ 5℃의 냉매는 수냉식증발기(E)에 공급되는 한편, 실내의 팬코일유닛로부터 되돌아오는 냉난방환수관(CHWR)를 통하여 펌프(WP)로 흡입되고, 온수전환밸브(MV-2)의 닫힘과 냉수전환밸브(MV-1)가 열림으로 인해 약 12℃의 냉방용수가 상기 수냉식증발기(E)로 공급되어 열교환된다.

따라서, 상기 수냉식증발기(E)에서 열교환 후 차가운 냉매가스가 열을 흡수 하여, 약 10 ∼ 15℃ 증발하여 수액과열냉기(RSH)로 공급되고, 액 냉매가스가 일부바이패스 되어서 과열이 방지된 상태로 통과되어, 액 냉매상태와 기체상태의 냉매가스를 분리하는 액분리기(AC)를 통과하여 다시 스크롤 압축기(CO)흡입구로 흡입되어 순환반복 되면서 냉각 사이클 기능으로 냉수를 생산하여 냉방을 유지하게 된다.

한편, 난방부에 대해 살펴보면,

상기 압축기(CO)로부터 공급된 고온의 냉매가 공급되는 수냉식응축기(C)와, 상기 수냉식응축기(C)에 연결되어 상기 고온의 냉매와 열교환되는 냉난방 공급관(CHWS) 및 환수관(CHWR)과, 상기 수냉식응축기(C)에서 열교환 후 토출된 중온 냉매를 저장한 후 공냉식증발기(E&C')로부터 공급된 저온 냉매와 열교환되어 감온된 냉매로 변환시키는 수액과열냉기(RSH)와, 상기 수액과열냉기(RSH)를 통과한 감온된 냉매를 단열팽창시켜 저온 냉매로 변환시키는 공기열원팽창밸브(EX-2)와, 상기 공기열원팽창밸브(EX-2)를 통과한 저온 기체 냉매가 유입되는 공냉식증발기(E&C')와, 상기 공냉식증발기(E&C')를 통과한 후 상기 수액과열냉기(RSH)를 통과하면서 중온 냉매를 감온시킨 저온 냉매는 과열되어 액분리기(AC)를 통과한 후 압축기(CO)로 회수되도록 구성되며, 상기 함체(100) 내에 설치된다.

상기 수냉식응축기(C)는 통상의 판형열교환기로써, 압축기(CO)로부터 공급된 약 80 ∼ 95℃의 고온의 액 냉매가 일측으로 공급되고, 타측에는 냉난방 공급관(CHWS)이 연결된 것으로, 상기 냉난방 공급관(CHWS)은 전술한 냉방부에서 언급한 바 있는 수냉식증발기(E)의 냉난방 공급관(CHWS)과 연결된 것으로, 소정의 냉수전환밸브(MV-1)의 선택제어에 의해 개폐됨으로써, 난방용수가 수냉식응축기(C)에 공급되어 상기 고온의 액 냉매와 열교환이 수행되어 고온상태로 될 수 있다.

상기 수액과열냉기(RSH)는, 수냉식응축기(C)에서 열교환 후 약 50 ~ 60 ℃의 중온으로 토출된 액 냉매가 저장되며, 아울러 후술될 공냉식증발기(E&C')로부터 공급된 영하의 저온 기체 냉매가 공급되어 상기 중온 액 냉매와 열교환됨으로써 중온 액 냉매를 더욱 감온시키고, 상기 영하의 저온 냉매를 약 1 ~ 2 ℃의 상온 기체 냉매로 변환시킨다.

상기 공기열원팽창밸브(EX-2)는, 수액과열냉기(RSH)를 통과한 후 약 30 ℃로 감온된 액 냉매를 단열팽창시켜 외기온도보다 더 낮은 저온 기체 냉매로 변환시킨다.

상기 공기열원팽창밸브(EX-2)를 통과한 저온 기체 냉매는 수액과열냉기(RSH)로 유입된 후 전술했듯이 수냉식응축기(C)로부터 배출된 중온의 액 냉매와 열교환하여 열을 취득함으로써 상온으로 된 후 액분리기(AC)를 거쳐 압축기(CO)로 회수된다.

이와 같은 난방부의 사이클에 대해 도 3을 참조하여 설명하면,

최초 냉매가스(R-22)를 고온고압의 핫-가스(약 85 ~ 95 ℃)로 압축하는 압축 기(CO) 출구에서 토출되어 냉매가스와 냉동오일을 분리하여 냉동오일을 다시 압축기로 회수하는 오일분리기(O)를 통과 후 공냉식응축전자밸브(SV-1)의 닫힘과 수냉식응축전자밸브(SV-2)가 열림에 의해 수냉식응축기(C)로 공급된다.

또한, 실내 팬코일유닛으로부터 되돌아오는 난방용수는 냉난방환수관(CHWR)을 통하여 펌프(WP)에 의해 다시 공급되어 냉수전환밸브(MV-1)의 닫힘과 온수전환밸브(MV-2)가 열림에 의해 수냉식응축기(C)로 공급되어, 상기 고온 냉매와 열교환된다.

따라서, 열을 흡수한 난방용수는 더 뜨거워진 채 냉난방공급관(CHWS)을 통해 팬코일유닛으로 공급된다.,

한편, 수냉식응축기(C)에서 열교환된 고온 냉매는 열방출로 응축되어, 약 50 ~ 60 ℃로 감온된 후 수액과열냉기(RSH)로 공급된다.

즉, 냉매체크밸브(CV-E)의 닫힘과 흐름의 방향이 같은 냉매체크밸브(CV-F)가 열림에 의해 냉매가 통과 후 액 냉매전자밸브(SV-5)가 차단되어 수액과열냉기(RSH)로 공급된다.

이후, 수액과열냉기(RSH)를 통과한 냉매는 수분을 제거하는 필터드라이어(FD)를 통과하여 냉매가 흐르는 상태를 보여주는 액면계(SG)를 통과하고, 냉매체크밸브(CV-D)를 지나서(냉수증발전자밸브(SV-6)가 닫힘) 공기열원팽창밸브(EX-2)를 통과하면서 어느 정도 과냉각된 고온고압의 액 냉매가스를 저온저압으로 단열팽창 시키면 영하의 차가운 냉매가스로 변화된다.

상기 차가운 영하의 냉매가스는 냉매체크밸브(CV-B)를 지나 흐름을 차단하는 냉매체크밸브(CV-A)의 닫힘으로 영하의 차가운 외기 공기에서 공기열원을 흡수하는 공냉식증발기(E&C)로 공급되어, 외부공기를 흡입하여 방출시키는 송풍기(F-1,2)와 열교환 후 차가운 냉매가스가 증발하여 흐름을 차단하는 냉매체크밸브(CV-C)의 닫힘과 공냉식증발전자밸브(SV-3)의 열림으로 통과하여 수액과열냉기(RSH)에 저장된 후 열교환에 의해 전술한 수냉식응축기(C)에서 토출된 액냉매를 냉각시킨 다음 액분리기(AC)를 통과하여 다시 스크롤 압축기(CO)흡입구로 흡입되어 순환반복 되면서 냉각 사이클 기능과 히트펌프 사이클 방식으로 온수를 생산하여 난방을 유지하게 되는 것이다.

첨부된 도 4는 본 발명에 따른 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치에서 냉수배관 사이클을 나타낸 계통도이다.

도 4를 참조하여 냉방용 냉수배관 사이클의 구성을 살펴보면, 우선 팬코일유닛이나 공기조화기에서 실내공기와 열교환후 냉방을 유지하고 실내기 출구를 지나 온도편차에 의한 수축과 팽창을 방지하고 누수로 인한 급수를 보충하며 부동액을 투입하는 역할의 보충팽창탱크(EXT)와 냉수환수배관(CWR)을 통하여 냉수순환 중에도 병렬구성으로 이물질을 제거하는 게이트밸브(GV-1B),스트레이너(ST-1B),체크밸브(CV-1B),의 차단과 게이트밸브(GV-1A),스트레이너(ST-1A),체크밸브(CV-1A)가 열림으로 통과된다

이후, 여러 대수로 연결되는 병렬방식의 냉수순환펌프(CWP-1,2,3)입구로 공급받아 토출하면 온수전환밸브(MV-2,A,B,C)가 닫힘과 냉수전환밸브(MV-1,A,B,C)가 열림으로 공급받아 차가운 냉매가스와 냉수입구온도 12℃의 냉수가 열교환후 냉수는 열방출로 냉수출구온도 7℃로 냉각된다.

이후, 냉매가스는 증발하게 되는 수냉식증발기(E-1,2,3)를 출구를 통과하면 흐름의 방향이 같은 체크밸브(CV-1,A,B,C)를 통과하면 흐름을 차단하는 체크밸브(CV-2,A,B,C)가 닫힘으로 냉수공급배관(CWS)을 통하여 여러 대의 일체형 멀티방식 히트펌프장치가 병렬운전방식으로 연결되어 냉수가 순환되면서 냉방을 유지하게 되는 것이다.

첨부된 도 5는 본 발명에 따른 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치에서 온수배관 사이클을 나타낸 계통도이다.

도 5를 참조하여, 난방용으로 온수배관 사이클의 구성을 살펴보면,

우선 팬코일유닛이나 공기조화기에서 실내공기와 열교환후 난방을 유지하고 실내기 출구를 지나 온도편차에 의한 수축과 팽창을 방지하고 누수로 인한 급수를 보충하며 부동액을 투입하는 역할의 보충팽창탱크(EXT)와 온수환수배관(HWR)을 통하여 온수순환 중에도 병렬구성으로 이물질을 제거하는 게이트밸브(GV-1B),스트레이너(ST-1B),체크밸브(CV-1B),의 차단과 게이트밸브(GV-1A),스트레이너(ST-1A),체크밸브(CV-1A)가 열림으로 통과된다.

이후, 여러 대수로 연결되는 병렬방식의 온수순환펌프(HWP-1,2,3)입구로 공급받아 토출하면 냉수전환밸브(MV-1,A,B,C)가 닫힘과 온수전환밸브(MV-2,A,B,C)가 열림으로 공급받아 뜨거운 냉매 핫-가스와 온수입구온도 50∼55℃의 온수가 열교환 후 온수는 열원흡수로 온수출구온도 60℃로 뜨거워지고, 냉매 핫-가스는 응축하게 되는 수냉식응축기(C-1,2,3)의 출구를 통과하면 흐름의 방향이 같은 체크밸브(CV-2,A,B,C)를 통과하면 흐름을 차단하는 체크밸브(CV-1,A,B,C)가 닫힘으로 온수공급배관(HWS)을 통하여 여러 대의 일체형 멀티방식 히트펌프장치가 병렬운전방식으로 연결되어 온수가 순환되면서 난방을 유지하게 되는 것이다.

첨부된 도 6은 본 발명에 따른 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치를 여러대 설치한 시스템에 대한 개념도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명은 실외기에 공, 수냉식의 혼합형방식과 일체형으로 제작되어 멀티방식으로 다수의 여러 대로 연결이 용이하고, 냉, 난방부하에 따른 용량의 조합능력이 우수하여 병렬방식으로 연결되는 히트펌프(HP-1,2,3,4)와 초기설비투자설치때부터 메인공급배관(MPS)과 메인환수배관(MPR)을 나중에 용량증설을 대비하여 더 높은 용량의 배관으로 설치해두면, 추가증설 되는 히트펌프(EXHP-1,2,3,4)의 설치가 매우 간편하고 편리하게 처리가 가능하다.

또한, 동절기 때 히트펌프장치의 운전가동이 장기간 중단되면 영하의 외기온도로 결빙이 되는 것을 방지하기 위하여, 보충팽창탱크(EXT)를 통하여 부동액을 투입하여 결빙을 방지할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업 자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

즉, 상기 설명에서는 냉방부와 난방부가 함체내에 함께 설치된 것이나, 이외에도 냉방부 또는 난방부를 각각 별개로 설치하여 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 냉동기와 보일러를 설치하지 않고, 압축기와 열교환기를 선택적으로 사용하여 냉매와 냉난방용수를 열교환시킴으로써 냉,난방을 실시할 수 있어 초기설치비용과 유지비용을 현저하게 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 일체형으로 구성되어진 실외기를 직접 멀티방식으로 구성함으로써 추가되는 설비용량증설이 용이하고, 냉,난방부하의 용량제어가 가능하며, 실내기는 팬코일유닛(FCU)이나 공기조화기(AHU)로 연결되어 냉매배관과는 전혀 다르게 냉, 온수배관은 거리에 대한 제한이 없거니와 효율 및 성능저하도 해소하였으며, 종래의 실내외기방식보다 획기적으로 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims

일측에 통풍구가 형성되고 내부에 공간부가 형성된 함체(100)와;

압축기(CO)로부터 공급된 고온의 냉매를 공냉시키는 공냉식응축기(E&C)와, 상기 공냉식응축기(E&C)로부터 냉각된 중온 냉매를 저장하는 수액과열냉기(RSH)와, 상기 수액과열냉기(RSH)로부터 공급된 중온 냉매를 단열팽창시켜 저온 냉매로 변환시키는 냉수팽창밸브(EX-1)와, 상기 냉수팽창밸브(EX-1)를 통과한 저온 냉매가 공급되는 수냉식증발기(E)와, 상기 수냉식증발기(E)에 연결되어 상기 저온 냉매와 열교환되는 냉난방 공급관(CHWS) 및 환수관(CHWR)으로 구성되며, 상기 수냉식증발기(E)에서 열교환된 냉매는 상기 압축기(CO)로 회수되도록 하며, 상기 함체(100) 내에 설치된 냉방부와;

상기 압축기(CO)로부터 공급된 고온의 냉매가 공급되는 수냉식응축기(C)와, 상기 수냉식응축기(C)에 연결되어 상기 고온의 냉매와 열교환되는 냉난방 공급관(CHWS) 및 환수관(CHWR)과, 상기 수냉식응축기(C)에서 열교환 후 토출된 중온 냉매를 저장한 후 공냉식증발기(E&C')로부터 공급된 저온 냉매와 열교환되어 감온된 냉매로 변환시키는 수액과열냉기(RSH)와, 상기 수액과열냉기(RSH)를 통과한 감온된 냉매를 단열팽창시켜 저온 냉매로 변환시키는 공기열원팽창밸브(EX-2)와, 상기 공기열원팽창밸브(EX-2)를 통과한 저온 기체 냉매가 유입되는 공냉식증발기(E&C')와, 상기 공냉식증발기(E&C')를 통과한 후 상기 수액과열냉기(RSH)를 통과하면서 중온 냉매를 감온시킨 저온 냉매는 상기 압축기(CO)로 회수되도록 하며, 상기 함체(100) 내에 설치된 난방부와;

상기 냉난방 공급관(CHWS) 및 환수관(CHWR)과 연결된 팬코일유닛과 공기조화기와;

상기 냉방부와 난방부의 작동을 제어하는 제어부

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치.
삭제
일측에 통풍구가 형성되고 내부에 공간부가 형성된 함체(100)와;

상기 압축기(CO)로부터 공급된 고온의 냉매가 공급되는 수냉식응축기(C)와, 상기 수냉식응축기(C)에 연결되어 상기 고온의 냉매와 열교환되는 냉난방 공급관(CHWS) 및 환수관(CHWR)과, 상기 수냉식응축기(C)에서 열교환 후 토출된 중온 냉매를 저장한 후 공냉식증발기(E&C')로부터 공급된 저온 냉매와 열교환되어 감온된 냉매로 변환시키는 수액과열냉기(RSH)와, 상기 수액과열냉기(RSH)를 통과한 감온된 냉매를 단열팽창시켜 저온 냉매로 변환시키는 공기열원팽창밸브(EX-2)와, 상기 공기열원팽창밸브(EX-2)를 통과한 저온 기체 냉매가 유입되는 공냉식증발기(E&C')와, 상기 공냉식증발기(E&C')를 통과한 후 상기 수액과열냉기(RSH)를 통과하면서 중온 냉매를 감온시킨 저온 냉매는 상기 압축기(CO)로 회수되도록 하며, 상기 함체(100) 내에 설치된 난방부와;

상기 냉난방 공급관(CHWS) 및 환수관(CHWR)과 연결된 팬코일유닛과 공기조화기와;

상기 난방부의 작동을 제어하는 제어부

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 압축기(CO)와 수액과열냉기(RSH) 사이에는 액냉매와 기체 냉매를 분리하는 액분리기(AC)가 설치된 것을 특징으로 하는 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 압축기(CO)의 출구측 배관에는 오일분리기(O)가 설치된 것을 특징으로 하는 일체형 멀티방식 공기열원 히트펌프 장치.
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