KR100779335B1 - 공기열원 히트펌프의 제어 방법 - Google Patents

공기열원 히트펌프의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기열원 히트펌프의 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공기열원 히트펌프는 핫가스 방식의 제상이 소정 조건을 만족하여 수행되는지를 판단하는 단계; 외기의 습도와, 온도를 감지하고, 습공기선도에서 정한 습도와 이슬점온도와의 상관관계에서 만들어진 소정의 테이블 값과 비교하여, 감지된 습도 및 온도 값과 테이블 값을 비교하는 단계; 및 상기 핫가스 방식의 제상이 소정 조건을 만족하고, 감지된 외기의 습도 및 온도 값이 테이블 값보다 크다고 판단되면, 역사이클 제상을 수행하는 단계;를 포함한다.
본원에 따른 공기열원 히트펌프의 제어 방법에 의하면, 공기 중에 습도에 따른 노점을 판단하여 열교환기에 착상된 성애를 없애주는 제상주기를 최대한 감소시킬 수 있고, 역사이클 제상 시에 응축기로 흐르던 온수를 중단시키는 방법을 사용하여 온수가 냉각되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
핫가스 제상, 역사이클 제상, 히트펌프

Description

공기열원 히트펌프의 제어 방법{Controlling method of heat pump}
도 1은 본 발명에 따른 공기열원 히트펌프의 제어 방법을 보이는 순서도.
도 2는 본원에 적용되는 테이블 값을 보이는 습공기선도.
본 발명은 공기열원 히트펌프의 제어 방법에 관한 것이다.
공기열원 히트펌프는 겨울철에 온수를 생산하는 과정에서 외기온도가 영하 (예;-5℃이하)로 내려가게 되면, 그 증발기 표면에 공기 중의 수분이 얼어붙는 착상현상이 발생된다.
이러한 착상 현상의 방지를 위하여, 종래에는 증발기 전단에 히터를 설치하여 증발기에서 얻는 열량을 감소시키거나, 4방 밸브를 동작시켜 역사이클 운전을 통한 증발기를 응축기로 바꾸어서 착상된 성애을 제거하였다.
상기와 같은 방법 중 히터를 사용하는 방법은 동력소비를 크게 하고, 착상을 더디게 하는 효과가 크지 않은 단점이 있다.
또한, 리버스밸브(4방밸브)를 동작시켜 증발기와 응축기의 역할을 뒤바꾸는 역제상 방법에 의하면, 온수를 생산하는 과정에 있던 히트펌프의 응축기가 증발기 가 되면서 생산열량이 일시적으로 사라지게 되고, 냉매싸이클의 일부가 틀어지면서 증발기에 큰 고압이 걸리게 되는 단점이 있다.
또한, 상기와 같은 제상의 주기는 대략 40~60분 간격으로 반복되기 때문에 장치의 손상을 초래할 수도 있는 단점이 있다.
본 발명은 동력 소비 및 생산열량에 큰 변화가 유발되지 아니하면서도 제상이 원활하게 이루어질 수 있는 공기열원 히트펌프의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 공기열원 히트펌프는 핫가스 방식의 제상이 소정 조건을 만족하여 수행되는지를 판단하는 단계; 외기의 습도와, 온도값을 감지하여, 소정 테이블값과 비교하여, 감지된 습도 및 온도값이 테이블 값보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 핫가스 방식의 제상이 소정 조건을 만족하고, 감지된 외기의 습도/온도값이 테이블 값보다 크다고 판단되면, 역사이클 제상을 수행하는 단계;를 포함한다.
본원에 따른 공기열원 히트펌프의 제어 방법에 의하면, 핫가스 방식의 제상 수행이 되는지의 제 1 조건과, 감지된 습도, 온도값을 테이블값과 비교하여, 소정 기준을 만족하는지의 제 2 조건 모두 충족되면, 역사이클 제상을 수행한다. 따라서, 공기열원 히트펌프의 제어기 프로그램에 대한 온도, 습도 보상이 가능해지고, 핫가스 및 역싸이클 제상방법을 사용하여 제상주기를 최대한 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 공기열원 히트펌프의 제어 방법에 의하면, 외기의 온도 및 습도를 입력 받아 습공기선도로부터 계산된 습도에 따른 외기온도와 착상(이슬점)온도의 차이를 상기 제어기 프로그램에 이미 결정하여 넣고, 핫가스를 투입하거나 압축기의 토출가스량을 제어함으로써, 최후의 제상여부를 파악하여 제상주기를 늦추고, 역사이클 제상 시에 응축기로 흐르던 온수를 중단시켜 온수가 냉각되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예가 용이하게 제안될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공기열원 히트펌프의 제어 방법을 보이는 순서도이고, 도 2는 본원에 적용되는 테이블값을 보이는 습공기선도이다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하여, 이하에서 본 발명에 따른 공기열원 히트펌프의 제어 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 전원이 인가되고, 난방운전이 개시된다(S100).
그 후, 수동 제상운전이 선택되었는지를 판단한다(S110). 이러한 판단 결과, 수동 제상운전이 선택된 것으로 판단되면, 제상운전의 조건이 만족되었는지를 판단한다(S150). 이러한 판단 결과, 제상운전의 조건이 만족되면, 제상이 개시되고(S280), 제상운전의 조건이 만족되지 아니하면, 다시 수동 제상운전이 선택 여부 판단 단계로 진행된다(S110). 제어방법의 원활한 흐름을 위해서 수동 제상운전은 “아니오”가 기본 설정으로 되어야 한다.
한편, 상기 수동 제상운전 선택 여부의 판단 결과, 수동 제상운전이 선택되지 아니한 것으로 판단되면, 제상타이머를 카운트한다(S120).
그 후, 적산(카운트)시간이 10분을 경과한 다음의 저압이 소정 압력(예를 들어, 0.7kgf/cm2)보다 작거나 같은지를 판단한다(S130). 이러한 판단 결과, 저압이 소정 압력보다 작지 아니하면, 제상타이머가 소정 시간(예를 들어, 55분)을 경과하였는지를 판단한다(S140).
상기와 같은 판단 결과, 제상타이머가 소정 시간을 경과하지 아니하였으면, 저압 판단 단계(S130)를 진행하고, 소정 시간을 경과하였으면, 다음 두 가지 단계를 동시에 진행한다.
한 가지 단계는 상기 제상타이머가 소정 시간을 경과한 경우, 제상센서의 온도가 영하 2℃보다 작거나 같은지를 판단한다(S230). 이러한 판단 결과, 제상센서의 온도가 영하 2℃보다 작거나 같으면, 핫가스(hotgas) 투입을 개시한다(S240). 이러한 핫가스 투입은 핫가스 바이패스 제상 운전으로, 증발기 표면에 성애의 착상을 지연시킬 수 있다.
다른 단계로 습도센서의 습도 판단 단계(S160~180)를 진행하는 경우, 습도센서의 감지값이 어느 범위에 있는지에 따라 테이블값(△T)을 설정한다. 이러한 테이블값의 설정에는 도 2에 도시된 습공기선도가 이용된다.
상세히, 습도센서의 감지값이 80%RH보다 크거나 같으면(S160), 테이블값을 3 ℃로 설정한다(S200). 습도센서의 감지값이 70%RH보다 크거나 같으면(S170), 테이블값을 4℃로 설정한다(S210). 습도센서의 감지값이 60%RH보다 크거나 같으면(S180), 테이블값을 6℃로 설정한다(S220). 습도센서의 감지값이 60%RH보다 크거나 같지 아니하면, 테이블값을 8℃로 설정한다(S190).
우리나라의 일반적인 겨울철의 외기 습도가 평균적으로 64 내지 85% 정도이므로, 상기에서 60, 70, 80%를 기준값으로 설정한다.
상기와 같은 과정을 통해 테이블값이 설정되면, 외기온도와 제상센서의 감지값의 차이를 구하여, 그러한 차이가 설정된 테이블 값보다 크거나 같은지를 판단한다(S250). 이러한 판단 결과, 상기 차이가 설정된 테이블 값보다 크거나 같지 아니하면, 다시 제상센서 온도가 소정 온도이하인지의 판단(S230)과, 습도센서의 습도 판단 단계(S160~180)를 진행한다.
한편, 상기 판단 결과, 상기 차이가 설정된 테이블값보다 크거나 같으면, 상기 핫가스 투입 개시(S240)가 진행되었는지를 판단한다(S290). 즉, 상기 차이가 설정된 테이블 값보다 크거나 같은 조건과, 핫가스 투입 개시의 조건이 모두 만족되면, 상기 핫가스 투입을 정지시키고(S260), 응축기 출구(온수출구)의 밸브를 닫는다(S270). 그 후, 제상을 개시한다(S280). 여기서의 제상은 리버스밸브(4방밸브) 전환을 통한 역사이클 제상이 이루어진다.
한편, 상기 차이가 설정된 테이블값보다 크거나 같은 조건과, 상기 핫가스 투입 개시의 조건 중 어느 한 조건이 충족되지 아니하면, 다시 제상센서 온도가 소정 온도이하인지의 판단(S230)과, 습도센서의 습도 판단 단계(S160~180)를 진행한 다.
다시 말하면, 본원은 핫가스 방식의 제상 수행이 되는지의 제 1 조건과, 감지된 습도, 온도값을 테이블값과 비교하여, 소정 기준을 만족하는지의 제 2 조건 모두 충족되면, 역사이클 제상을 수행하는 것이다.
이러한 역사이클 제상 운전 방식에 의하면, 공기열원 히트펌프의 제어기 프로그램에 대한 온도, 습도 보상이 가능해지고, 핫가스 및 역싸이클 제상방법을 사용하여 제상주기를 최대한 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 외기의 온도 및 습도를 입력 받아 습공기선도로부터 계산된 습도에 따른 외기온도와 착상(이슬점)온도의 차이를 상기 제어기 프로그램에 이미 결정하여 넣고, 핫가스를 투입하거나 압축기의 토출가스량을 제어함으로써, 최후의 제상여부를 파악하여 제상주기를 늦추고, 역사이클 제상 시에 응축기로 흐르던 온수를 중단시켜 온수가 냉각되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기와 같은 본원에 따른 역사이클 제상 운전 방식은 30~100RT(냉동톤) 정도의 대용량 시스템에 적용됨으로써, 그 효율이 특히 개선될 수 있다.
본원에 따른 공기열원 히트펌프의 제어 방법에 의하면, 핫가스 방식의 제상 수행이 되는지의 제 1 조건과, 감지된 습도, 온도값을 테이블값과 비교하여, 소정 기준을 만족하는지의 제 2 조건 모두 충족되면, 역사이클 제상을 수행한다. 따라서, 공기열원 히트펌프의 제어기 프로그램에 대한 온도, 습도 보상이 가능해지고, 핫가스 및 역싸이클 제상방법을 사용하여 제상주기를 최대한 감소시킬 수 있는 효 과가 있다.
또한, 상기 공기열원 히트펌프의 제어 방법에 의하면, 외기의 온도 및 습도를 입력 받아 습공기선도로부터 계산된 습도에 따른 외기온도와 착상(이슬점)온도의 차이를 상기 제어기 프로그램에 이미 결정하여 넣고, 핫가스를 투입하거나 압축기의 토출가스량을 제어함으로써, 최후의 제상여부를 파악하여 제상주기를 늦추고, 역사이클 제상 시에 응축기로 흐르던 온수를 중단시켜 온수가 냉각되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 핫가스 방식의 제상이 소정 조건을 만족하여 수행되는지를 판단하는 단계;
    외기의 습도와, 온도값 중 적어도 하나를 감지하여, 소정 테이블값과 비교하여, 감지된 습도/온도값이 테이블값보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 핫가스 방식의 제상이 소정 조건을 만족하고, 감지된 외기의 습도/온도값이 테이블값보다 크다고 판단되면, 역사이클 제상을 수행하는 단계;를 포함하는 공기열원 히트펌프의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 핫가스 방식의 제상의 수행 여부 판단은, 해당 제상센서의 감지 온도값이 소정 온도값보다 작거나 같은지 여부를 판단하여, 그 비교값이 작거나 같은 것으로 판단되면, 상기 핫가스 방식의 제상이 수행되는 것을 특징으로 하는 공기열원 히트펌프의 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 외기의 습도/온도값과 비교되는 테이블값은 습공기선도에서 수득되는 것을 특징으로 하는 공기열원 히트펌프의 제어 방법.
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