KR100794271B1 - Heat pump system that use duality compression type - Google Patents
Heat pump system that use duality compression type Download PDFInfo
- Publication number
- KR100794271B1 KR100794271B1 KR1020060111636A KR20060111636A KR100794271B1 KR 100794271 B1 KR100794271 B1 KR 100794271B1 KR 1020060111636 A KR1020060111636 A KR 1020060111636A KR 20060111636 A KR20060111636 A KR 20060111636A KR 100794271 B1 KR100794271 B1 KR 100794271B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- refrigerant
- temperature
- evaporator
- hot water
- circulation line
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B7/00—Compression machines, plants or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/40—Fluid line arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
- F25B2313/027—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
- F25B2313/02732—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using two three-way valves
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Description
도 1은 종래 1단 압축방식을 채택한 냉난방용 히트펌프 및 시스템 계통도.1 is a heat pump and system for a heating and cooling system employing a conventional one-stage compression method.
도 2는 본 발명의 실시예로 이원 압축방식을 이용한 히트펌프 및 시스템의 동절기 난방 및 급탕운전 시스템 계통도.2 is a system diagram of winter heating and hot water supply operation system of a heat pump and a system using a binary compression method according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예로 도 2에 대한 부분 확대로서 급탕시 고온측 냉매의 순환과정을 확대 도시한 가변성 냉매라인부의 확대도.3 is an enlarged view of a variable refrigerant line unit showing an enlarged circulation process of a high temperature side refrigerant during hot water supply as a partial enlarged view of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 실시예로 이원압축방식을 이용한 히트펌프 및 시스템의 하절기 냉방중심 운전시 시스템계통도.Figure 4 is a system diagram during the summer cooling center operation of the heat pump and the system using a binary compression method as an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예로 도 4에 대한 부분 확대로서 냉방 중심 운전시 고온측 냉매의 순환과정을 확대 도시한 가변성 냉매라인부의 확대도.FIG. 5 is an enlarged view of a variable refrigerant line unit illustrating an enlarged circulation process of a high temperature side refrigerant during a cooling center operation as a partial enlargement of FIG. 4 as an embodiment of the present invention; FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings
10; 저온 냉매사이클부 11; 제 1 압축기10; Low temperature
12; 제 1 응축기 13; 제 1 팽창변12;
14; 제 1 증발기 20; 고온 냉매사이클부14;
21; 제 2 압축기 22; 제 2 응축기21;
23; 제 2 팽창변 24; 제 2 증발기23;
30; 열교환기 40; 순환라인30;
50; 가변성 냉매라인부 100; 축열조50; Variable
200; 축냉조 300; 급탕탱크200; A
400; 보충수 탱크400; Make-up tank
본 발명은 냉난방을 위한 히트펌프 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이원 압축 방식으로서 압축기를 저온용과 고온용으로 구분한 후 냉매 특성에 적합한 냉난방 가동이 이루어지도록 한 이원 압축방식을 이용한 히트펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system for cooling and heating, and more particularly, to a heat pump system using a dual compression method in which a compressor is divided into a low temperature and a high temperature as a dual compression method to perform a cooling and heating operation suitable for refrigerant characteristics. It is about.
일반적으로 히트펌프 시스템은 첨부된 도 1에서와 같이 그 냉매가 압축기(1)→응축기(2)→팽창변(3)→증발기(4)→압축기(1)의 흐름으로 이루어진다.In general, the heat pump system, as shown in Figure 1 attached to the refrigerant consists of the flow of the compressor (1) → condenser (2) → expansion valve (3) → evaporator (4) → compressor (1).
이때, 상기 압축기(1)에서는 증발기(4)로부터 유입되는 저온의 저압가스를 압축하여 고온의 고압가스로 승온시켜 응축기(2)로 보내고, 상기 응축기(2)는 상기 압축기(1)로부터 유입되는 고온의 고압가스와 온수탱크에서 유입되는 온수를 열교환시켜 승온시키며 고온의 고압가스는 중온의 액냉매로 상변환 되어 팽창변(3)으로 보낸다.At this time, the
일반적으로 상기 응축기(2)는 고온,고압가스와 온수가 열교환 되므로 압력에 강한 쉘엔튜브(Shell and Tube)형을 사용하지만, 판형의 열교환 방식도 사용이 가능하다 In general, the condenser (2) uses a shell-and-tube type that is strong in pressure because high-temperature, high-pressure gas and hot water are heat-exchanged, but a plate-type heat exchange method is also available.
다음으로, 상기 팽창변(3)은 상기 응축기(2)로부터 유입되는 중온의 액냉매를 팽창시켜 저온의 냉매로 변환시킨 후 이를 증발기(4)로 공급하게 되는 바,Next, the expansion valve (3) expands the medium-temperature liquid refrigerant flowing from the condenser (2) is converted into a low-temperature refrigerant and then supplied to the evaporator (4),
상기 증발기(4)에서는 응축기(2)에서 팽창변(3)을 거쳐 유입되는 저온냉매로 냉수탱크와 순환되는 물배관과 열교환시켜 저온 냉수를 생산하는 것으로, 상기 증발기(4)는 그 내부 구성이 응축기(2)와 유사하고, 쉘엔튜브 또는 판형 열교환기를사용할수 있다.The evaporator (4) is a low-temperature refrigerant flowing through the expansion valve (3) in the condenser (2) to produce a low-temperature cold water by heat exchange with the cold water tank and the water pipe circulated, the evaporator (4) has an internal configuration of the condenser Similar to (2), shell-and-tube or plate heat exchangers may be used.
그러나, 종래의 히트펌프 시스템은, 냉동기와 기본 사이클이 동일하며 냉동기의 응축수 온도가 32℃∼37℃인데 반해, 히트펌프는 50℃이상의 온수를 생산할 수 있도록 하기 위해 압축기(1) 및 응축기(2)를 설계한 것인데, 이로인해 압축기(1)로부터 토출가스 온도가 높게 형성되어 고압이 상승하고 압축비가 커져 소비동력이 상승하며, 오일 탄화 현상도 가중되어 압축기 수명이 짧아지는 단점이 있다.However, while the conventional heat pump system has the same basic cycle as the refrigerator and the condensate temperature of the refrigerator is 32 ° C. to 37 ° C., the heat pump has a
그리고, 상기와 같은 문제로 인해 히트펌프에서는 터보형의 압축기(1) 대신에 고압에서 내구성이 강한 스크류(Screw) 또는 스크롤(Scroll)의 압축 방식을 채택하게 되는데, 특히 온수가 집중적으로 필요한 난방기에는 고온수가 필요하기 때문에 응축온도를 높이기 위해 응축가스 온도가 높게 상승하므로 응축기(2)를 통과한 액냉매 온도 또한 높게 형성되어 팽창변(3)을 통과한 액냉매도 온도가 상승하기 때문에 증발효율을 저하시켜 생산되는 냉수 온도가 상승하기 때문에 냉,온수를 동시 사용할 경우에는 전체적인 COP가 감소하면서도 장비적으로 악조건 운전을 할 수밖에 없는 단점이 있다.In addition, the heat pump adopts a compression method of a screw or scroll, which is durable at high pressure, in place of the
그리고, 현재 사용되는 대부분의 히트펌프 냉매는 R22를 사용하고 있는데, 상기 R22의 냉매는 저온특성은 좋으나 고온에서는 압력이 급격히 상승하면서 동력소비가 과다한 문제점을 갖고 있어 온수의 생산 온도는 55℃가 한계치이며, 그 이상 운전하면 압축기(1)의 수명이 급격하게 단축되는 문제점이 있다.In addition, most of the heat pump refrigerants currently used use R22. The refrigerant of R22 has good low temperature characteristics, but at a high temperature, the pressure rises rapidly and the power consumption is excessive. If the operation is longer than that, there is a problem that the service life of the
또한, 축열운전을 위해 도 1에서와 같이 온수펌프(5)와 냉수펌프(6)가 연결되는 축열조(7)와 축냉조(8)를 운용할 경우 생산 온수온도가 낮으면 축열조(7)가 대형화 되고 생산냉수 온도가 높으면 축냉조(8)가 대형화 되며, 이로인해 부하설비(AHU,FCU)가 대형화 될 수 밖에 없는데, 이는 기존 부하설비를 활용할 경우 정상적인 난방 및 냉방이 불가능하게 되는 구조적인 문제점이 있다.In addition, when operating the heat storage tank (7) and the cold storage tank (8) to which the hot water pump (5) and the cold water pump (6) is connected for the heat storage operation, the heat storage tank (7) if the production hot water temperature is low Larger and higher production cold water temperature leads to a larger cold storage tank (8), which inevitably leads to a larger load facility (AHU, FCU), which is a structural problem that makes normal heating and cooling impossible when utilizing existing load facilities. There is this.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 이원 압축 방식으로서 압축기를 저온용과 고온용으로 구분하여 냉매 특성에 적합한 냉난방 가동이 이루어지는 히트펌프를 개발함으로써, 각각의 압축기가 최상의 조건에서 운전이 가능하며, 상호간의 효율을 극대화 하여 양질의 냉수 및 고온수를 생산할 수 있도록 운전조건에 따라 냉매간 열교환 기능을 추가하였고,계절에 따라 국부적으로 냉,난방을 하기위해 저온 또는 고온용을 독립적으로 운전이 가능 하도록 구성함에 따라 전체 가동에 따른 운전비 부담의 해소는 물론, 압축기등의 문제가 발생하여도 부분적으로 냉,난방을 수행할 수 있도록 하여 안정성을 높였으며, 냉방과 난방을 수행하면서도 급탕을 생산할 수 있는 다목적 장비로 사용자의 경제성(투자비 및 운전비), 부하변동에 대한 대응성을 높이고 장비수명을 연장 시킴으로 기존히트펌프의 단점을 대폭 개량,보완하여 보급을 확산시킴으로서 유가 상승에 의한 경제적 부담을 흡수함은 물론, 화석에너지 소비를 감소시켜 환경오염 방지에 기여하고자 하는 이원 압축방식을 이용한 히트펌프 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and by developing a heat pump that is capable of cooling and heating operation suitable for refrigerant characteristics by dividing the compressor into low temperature and high temperature as a binary compression method, each compressor is Operation is possible in the best condition, and the heat exchange function between refrigerants is added according to the operating conditions to produce high quality cold water and hot water by maximizing the efficiency of each other, and low temperature or high temperature for local cooling and heating depending on the season. As it is designed to operate independently, the operation cost can be eliminated according to the entire operation, and the cooling and heating can be partially performed even if a problem such as a compressor occurs. User's economical efficiency (investment cost and Operating cost), by improving the response to load fluctuations and by extending the service life of the equipment, greatly improving and supplementing the shortcomings of the existing heat pump to spread the supply, absorbing the economic burden of rising oil prices, and reducing the consumption of fossil energy. It is an object of the present invention to provide a heat pump system using a binary compression method to contribute to pollution prevention.
상기 목적 달성을 위해 발명된 본 이원 압축방식을 이용한 히트펌프 시스템은, 저온의 냉매 흐름을 유도하는 저온의 냉매사이클부; 상기 저온의 냉매사이클부과 독립 구성되면서 고온의 냉내 흐름을 유도하는 고온의 냉매 사이클부; 로 이중화시켜 구성하고, 상기 저온 및 고온의 냉매사이클부에는 서로 특성이 다른 2종류의 냉매를 열교환시켜 상호 보완적 기능을 하는 냉매 전용 열교환기를 연결 구성하며, 상기 이중화된 저온 및 고온의 냉매사이클부와 열교환기는 순환라인에 의해 연결 구성하되, 상기 순환라인에는 상기 고온 냉매사이클부에서 발생하는 고온의 액냉매를 자체 순환시키고, 온수 생산시에는 상기 냉매 전용 열교환기로 순환되도록 냉매 흐름순서를 자유롭게 조정하는 가변성 냉매라인부; 를 구성하는 것을 특징으로 한다.The heat pump system using the present dual compression method invented to achieve the above object, the low temperature refrigerant cycle unit for inducing a low temperature refrigerant flow; A high temperature refrigerant cycle unit configured to be independent of the low temperature refrigerant cycle unit and induce high temperature cold flow; The low-temperature and high-temperature refrigerant cycle unit is configured to be connected to a refrigerant heat exchanger having a complementary function by heat-exchanging two kinds of refrigerants having different characteristics from each other. And the heat exchanger are connected by a circulation line, but the circulation line itself circulates the high temperature liquid refrigerant generated in the high temperature refrigerant cycle unit, and during the production of hot water, the refrigerant flow order is freely adjusted to be circulated to the refrigerant heat exchanger. Variable refrigerant line unit; It characterized in that the configuration.
다른 일면에 따라, 상기 저온의 냉매 사이클부는, 후술하는 제 1 증발기에서 발생하는 저온의 저압가스를 압축하여 고온의 고압가스로 승온시키는 제 1 압축기; 상기 제 1 압축기로부터 승온되는 고온의 고압가스를 이용하여 축열조에서 순환되는 온수를 1차 승온시킨후, 고온,고압가스를 고온의 액냉매로 상변환 시키는 제 1 응축기; 열교환기를 통과한 중온의 액냉매를 팽창시켜 저온의 액냉매로 변환시키는 제 1 팽창변; 제 1 팽창변을 통과한 저온의 액냉매를 이용하여 축냉조로 부터 순환 되는 냉수온도를 낮추고 냉수로부터 흡수한 열을 이용하여 액냉매를 저온의 저압가스로 증발시키는 제 1 증발기; 를 포함한다.According to another aspect, the low-temperature refrigerant cycle unit, the first compressor for compressing the low-temperature low-pressure gas generated in the first evaporator to be described later to increase the high-temperature high-pressure gas; A first condenser for first warming up the hot water circulated in the heat storage tank by using the high pressure gas heated at the first compressor and then converting the high temperature and high pressure gas into a high temperature liquid refrigerant; A first expansion valve for expanding the medium-temperature liquid refrigerant passing through the heat exchanger and converting the medium-temperature liquid refrigerant into a low temperature liquid refrigerant; A first evaporator for lowering the cold water temperature circulated from the cold storage tank by using the low temperature liquid refrigerant passing through the first expansion valve and evaporating the liquid refrigerant to low temperature low pressure gas by using heat absorbed from the cold water; It includes.
또 다른 일면에 따라, 상기 고온의 냉매사이클부는, 후술하는 제 2 증발기 및 상기 열교환기에서 발생하는 저온의 저압가스를 압축하여 고온의 압축가스를 토출하는 제 2 압축기; 상기 제 2 압축기로부터 유입된 고온의 고압가스를 이용하여 저온의 냉매사이클부에 포함된 제 1 응축기에 의해 1차 승온된 온수를 더 높은 온도로 2차 승온시키고, 고온의 고압가스를 고온의 액냉매로 상변환시키는 제 2 응축기; 상기 제 2 응축기로부터 상변환된 고온의 액냉매를 팽창시켜 저온의 액냉매로 변환시키는거나 제 2 증발기를 거친 중온의 액냉매를 팽창시키는 제 2 팽창변; 상기 제 2 팽창변으로부터 변환되는 저온의 액냉매로 순환수를 냉각시켜 냉수 생산을 위한 증발기역할을 하거나, 상기 제 2 팽창변을 거치지 않은 고온의 액냉매를 급탕탱크로부터 순환되는 온수와 열교환시켜 온도를 승온시키는 열교환기(응축기) 기능을 하는 제 2 증발기; 를 포함한다.According to another aspect, the high temperature refrigerant cycle unit, a second compressor to be described later to compress the low-temperature low-pressure gas generated in the second evaporator and the heat exchanger to discharge the high-temperature compressed gas; By using the high-temperature high-pressure gas introduced from the second compressor, the hot water firstly heated up by the first condenser included in the low-temperature refrigerant cycle unit is secondly heated to a higher temperature, and the high-temperature high-pressure gas is heated to a high temperature liquid. A second condenser for phase converting into a refrigerant; A second expansion valve for expanding a high temperature liquid refrigerant converted from the second condenser to a low temperature liquid refrigerant or expanding a medium temperature liquid refrigerant through a second evaporator; Cooling the circulating water with a low temperature liquid refrigerant converted from the second expansion valve to serve as an evaporator for cold water production, or by heating the high temperature liquid refrigerant without passing through the second expansion valve with hot water circulated from the hot water tank to raise the temperature A second evaporator functioning as a heat exchanger (condenser); It includes.
또 다른 일면에 따라, 상기 열교환기는, 계절 및 운전조건에 따라 냉수 또는 온수의 생산이 가능하도록, 제 2 증발기의 역할 변경에 따라 열교환기와 증발기의 동작이 선택적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another aspect, the heat exchanger is characterized in that the operation of the heat exchanger and the evaporator is selectively made in accordance with the change of the role of the second evaporator to enable the production of cold water or hot water according to the season and operating conditions.
또 다른 일면에 따라, 상기 순환라인은 제 2 압축기와 제 2 응축기를 연결하는 제 1 순환라인, 상기 제 2 압축기와 열교환기를 연결하는 제 2 순환라인, 상기 제 2 응축기와 제 2 증발기를 연결하는 제 3 순환라인, 제 1 응축기를 통과한 온수가 제 2 응축기로 순환되도록 연결하는 제 4 순환라인, 제 2 응축기를 거친 고온수와 제 제 4 순환라인과 분기라인을 가진 제 5 순환라인, 제 1 압축기와 상기 제 1 응축기를 연결하는 제 6 순환라인, 상기 제 1 압축기와 제 1 증발기를 연결하는 제 7 순환라인, 상기 제 1 응축기와 열교환기를 연결하는 제 8 순환라인, 상기 열교환기와 제 1 증발기를 연결하고 그 라인상에 제 1 팽창변이 설치되는 제 9 순환라인, 상기 열교환기와 제 2 증발기를 연결하고 그 라인상에 제 2 팽창변과 가변성 냉매라인부가 설치되는 제 10 순환라인 및, 상기 제 3,10 순환라인을 병렬 연결하는 제 11 순환라인을 포함한다.According to another aspect, the circulation line is a first circulation line connecting the second compressor and the second condenser, a second circulation line connecting the second compressor and the heat exchanger, connecting the second condenser and the second evaporator A third circulation line, a fourth circulation line connecting the hot water passing through the first condenser to be circulated to the second condenser, a fifth circulation line having a high temperature water passing through the second condenser and a fourth circulation line and a branching line, and A sixth circulation line connecting the first compressor and the first condenser, a seventh circulation line connecting the first compressor and the first evaporator, an eighth circulation line connecting the first condenser and the heat exchanger, the heat exchanger and the first A ninth circulation line connecting an evaporator and having a first expansion valve installed thereon, and a tenth circulation line connecting the heat exchanger and a second evaporator and having a second expansion valve and a variable refrigerant line installed thereon And an eleventh circulation line connecting the third and ten circulation lines in parallel.
또 다른 일면에 따라, 상기 제 1 응축기는 제 12 순환라인을 통해 축열조와 연결 구성하고, 상기 제 1 증발기는 복수의 제 14 순환라인을 통해 축냉조와 연결 구성하며, 상기 제 2 증발기는 복수의 제 13 순환라인을 통해 급탕탱크 및 보충수탱크와 연결 구성하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect, the first condenser is connected to the heat storage tank through a twelfth circulation line, the first evaporator is connected to the heat storage tank through a plurality of fourteen circulation lines, the second evaporator is a plurality of It is characterized in that the connection to the hot water supply tank and the supplemental water tank through the thirteenth circulation line.
또 다른 일면에 따라, 상기 가변성 냉매라인부는,According to yet another aspect, the variable refrigerant line unit,
고온의 냉매사이클부에 포함된 제 2 증발기가 열교환기와 증발기의 기능을 겸하도록 제 2 응축기로부터 유입되는 고온의 액냉매를 제 2 증발기와 제 2 팽창변으로 순환시킴에 있어 제 2 증발기에서 냉수를 생산할 경우에는 고온의 액냉매를 제 2 팽창변을 거쳐 증발기로 순환시키고, 온수 생산시에는 제 2 증발기를 거친 고온의 액냉매를 제 2 팽창변을 통해 냉매 전용 열교환기로 순환시키는 냉매 흐름을 가지도록 구성하는 것을 특징으로 한다.In order to circulate the high temperature liquid refrigerant flowing from the second condenser into the second evaporator and the second expansion valve so that the second evaporator included in the high temperature refrigerant cycle part functions as a heat exchanger and an evaporator, cold water may be produced in the second evaporator. In this case, the high temperature liquid refrigerant is circulated through the second expansion valve to the evaporator, and when producing hot water, the high temperature liquid refrigerant passing through the second evaporator is configured to have a refrigerant flow that circulates through the second expansion valve to the refrigerant heat exchanger. It features.
또 다른 일면에 따라, 상기 가변성 냉매라인부는,According to yet another aspect, the variable refrigerant line unit,
제 3 순환라인에 구성되고, 제 2 응축기로 부터 유입되는 고온의 액냉매를 제 2 팽창변 또는 제 2 증발기로 공급로를 선택하여 순환시키는 3-Way방식의 제 1 컨트롤밸브;A first 3-way control valve configured in a third circulation line and configured to circulate a high temperature liquid refrigerant flowing from the second condenser to a second expansion valve or a second evaporator by selecting a supply path;
제 10 순환라인에 구성되며, 상기 제 1 컨트롤밸브의 개로방향에 따라 제 2 팽창변 또는 제 2 증발기로 개도방향이 결정되어 열교환기로 순환되는 냉매의 방향을 결정해 주는 3-Way방식의 제 2 컨트롤밸브; 및,The second control of the three-way method is configured in the tenth circulation line, and the opening direction is determined by the second expansion valve or the second evaporator according to the opening direction of the first control valve to determine the direction of the refrigerant circulated to the heat exchanger. valve; And,
상기 제 10 순환라인에 다단의 병렬 라인을 구성시 그 병렬라인에 형성되고, 상기 제 1,2 컨트롤밸브의 개도방향에 따라 제 1,2 증발기의 사이에서 이루어지는 고온의 액냉매 통과 순서를 변경하도록 방향성을 가진 역류방지용의 제 1 내지 제 4 체크밸브; 를 포함한다.When forming a parallel line of multiple stages in the tenth circulation line is formed in the parallel line, so as to change the high-temperature liquid refrigerant passing order made between the first and second evaporators according to the opening direction of the first and second control valves. Directional first to fourth check valves for preventing reverse flow; It includes.
또 다른 일면에 따라, 상기 제 5 순환라인에는 제 1,2 응축기에서 발생하는 온수 온도 및 운전조건에 따라 온수의 유로를 결정하는 2-Way방식의 제 1,2 유로결정밸브를 구성하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect, the fifth circulation line comprises a 2-way first and second flow path determining valves for determining the flow path of the hot water according to the hot water temperature and operating conditions generated in the first and second condensers. It is done.
또 다른 일면에 따라, 상기 제 1 유로결정밸브는 고온수가 필요없거나 낮은 온수를 사용할 경우에 한해 닫힘 제어가 이루어지고, 제 1 응축기를 통과한 온수가 제 2 응축기를 통해 재가열되어 고온수를 생산시 그 고온수의 온도가 설정온도 이하일 때 온수의 순환 유량을 증감시키면서 온수 온도를 조절하도록, 온도센서에 의해 열림각이 비례 제어되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect, the first flow path valve is closed only when hot water is not needed or when low temperature hot water is used, and the hot water passing through the first condenser is reheated through the second condenser to produce hot water. When the temperature of the hot water is less than the set temperature, the opening angle is proportionally controlled by the temperature sensor so as to adjust the hot water temperature while increasing or decreasing the circulation flow rate of the hot water.
또 다른 일면에 따라, 상기 제 2 유로결정밸브는 고온수를 생산시 닫힘제어 가 이루어지고, 하절기 등 고온수가 필요없거나 낮은 온수를 사용할 경우 온수가 제 2 응축기를 통과하지 않고 축열조로 순화되도록 열림 제어가 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another aspect, the second flow path determination valve is closed control when producing hot water, and when hot water is not needed or low temperature, such as summer, open control so that the hot water is purified through the heat storage tank without passing through the second condenser. Characterized in that made.
또 다른 일면에 따라, 상기 제 10 순환라인에는, 고온수가 필요하지 않는 계절에는 제 2 증발기에서 열교환되는 저온의 저압가스를 열교환기를 거치지 않고 제 2 압축기로 안내하도록 상기 제 2 압축기의 방향으로 개도되고, 고온수가 필요한 난방계절에는 제 2 증발기에서 공급되는 급탕용 온수와 열교환된 중온 액냉매를 증발시키도록 열교환기의 방향으로 개도되는 3-Way방식의 제 3 컨트롤밸브를 구성하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect, the tenth circulation line is opened in the direction of the second compressor to guide the low-temperature low-pressure gas heat exchanged in the second evaporator to the second compressor without passing through the heat exchanger in seasons when high temperature water is not needed. In the heating season in which high temperature water is required, a third control valve of 3-way type is opened to the heat exchanger to evaporate the hot water for hot water supplied from the second evaporator and the medium temperature liquid refrigerant exchanged with the heat exchanger.
이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예로 이원압축방식을 이용한 히트펌프 시스템의 동절기 사용 계통도이고, 도 3은 본 발명의 실시예로 도 2에 대한 부분 확대로서 급탕시 고온측 냉매의 순환과정을 확대 도시한 가변성 냉매라인부의 확대도이며, 도 4는 본 발명의 실시예로 이원압축방식을 이용한 히트펌프 및 시스템의 하절기 냉방중심 운전시 시스템계통도이고, 도 5는 본 발명의 실시예로 도 4에 대한 부분 확대로서 냉방 중심 운전시 고온측 냉매의 순환과정을 확대 도시한 가변성 냉매라인부의 확대도를 도시한 것이다.FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a winter use of a heat pump system using a binary compression method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged view of the circulation process of the high-temperature refrigerant during hot water supply as a partial enlargement of FIG. 4 is an enlarged view of a variable refrigerant line unit, and FIG. 4 is a system system diagram during a summer cooling center operation of a heat pump and a system using a dual compression method as an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an embodiment of the present invention. As an enlarged view, the enlarged view of the variable refrigerant line portion showing the circulation process of the high-temperature refrigerant during the cooling center operation is shown.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이원압축방식을 이용한 히트펌프 시스템은, 저온 냉매사이클부(10), 고온 냉매사이클부(20), 열교환기(30), 순환라인(40), 그리고 가변성 냉매라인부(50)를 포함한다.2 to 5, the heat pump system using the dual compression method according to an embodiment of the present invention, the low temperature
상기 저온 냉매사이클부(10)는 저온의 냉매 흐름을 유도하는 것으로, 제 1 압축기(11), 제 1 응축기(12), 제 1 팽창변(13), 그리고 제 1 증발기(14)를 포함한다.The low temperature
상기 제 1 압축기(11)는 상기 제 1 증발기(14)에서 발생하는 저온의 저압가스를 압축하여 고온의 고압가스로 승온시킨 후 이를 상기 제 1 응축기(12)로 공급하도록 구성되며, 이는 상기 제 1 응축기(12)의 응축온도가 비교적 제2응축기(22)에 비해 낮고 냉수온도가 낮게 생산되어야 하는 제1증발기(14)의 운전조건을 고려 하여 저온특성이 우수한 R22 냉매 또는 대체 냉매인 R410을 사용하는 스크류(Screw) 종류의 압축기로 구성된다.The
상기 제 1 응축기(12)는 상기 제 1 압축기(11)로부터 승온되는 고온의 고압가스를 이용하여 축열조(100)에서 순환되는 온수를 1차 승온(예; 50℃→55℃)시키고, 고온의 고압가스를 고온(예; 60℃)의 액냉매로 상변환하도록 구성되며, 그 열교환 방식은 고온 고압 특성을 고려하여 쉘엔튜브(Shell and Tube)형의 열교환기를 사용한다.The
상기 제 1 팽창변(13)은 상기 열교환기(30)를 통과한 중온의 액냉매를 저온의 액냉매로 팽창시켜 이를 제 1 증발기(14)로 공급하도록 구성된다.The
상기 제 1 증발기(14)는 상기 제 1 팽창변(13)으로부터 변환되는 저온의 액냉매와 축냉조(200)에서 순환되는 중온(예; 15℃)의 순환수를 열교환시켜 냉수(예; 5℃)를 생산하고, 상기 냉수의 열을 흡수하는 액냉매를 증발시켜 저온의 저압가스를 상기 제 1 압축기(11)에 공급하도록 구성되며, 이는 공급이 이루어지는 고 온의 액냉매가 상기 열교환기(30)에서 1차 냉각됨으로써 온도가 낮은 액냉매의 증발효율을 향상시킬 수 있는 것이다.The
상기 고온 냉매사이클부(20)는 상기 저온 냉매사이클부(10)의 저온 냉매와 독립적인 사이클로서 제 2 압축기(21), 제 2 응축기(22), 제 2 팽창변(23), 그리고 제 2 증발기(24)를 포함한다.The high temperature
상기 제 2 압축기(21)는 상기 제 2 증발기(24) 및, 상기 열교환기(30)에서 발생하는 저온의 저압가스를 압축하여 고온의 압축가스로 승온시킨 후 이를 상기 제 2 응축기(22)로 공급하도록 구성되며, 이는 높은 온도의 온수를 생산하면서도 오일탄화 및 소비동력 과다에 의한 전동기 과열 등의 문제점을 해소하도록 65℃ 이상의 고온수를 생산하기 위해 고온에서도 압력이 낮고 동력 소모 등의 특성에 우수한 R134a 가스를 사용하는 스크류(Screw)타입의 압축기로 구성된다.The
상기 제 2 응축기(22)는 상기 제 2 압축기(21)로부터 승온되는 고온의 고압가스를 이용하여 저온의 냉매사이클부(10)에 포함된 제 1 응축기(11)에 의해 1차 승온(예; 55℃)된 온수를 더 높은 온도로 2차 승온(예; 55℃→65℃)시키고, 고온의 고압가스를 고온의 액냉매로 상변환하도록 구성되며, 그 열교환방식은 고압,고온의 특성을 고려하여 쉘엔튜브(Shell and Tube)형으로 이루어진다.The
상기 제 2 팽창변(23)은 상기 제 2 응축기(22)로부터 상변환된 고온의 액냉매(예; 70℃)를 팽창시켜 저온의 액냉매로 변환시킨 후 이를 제 2 증발기(24)로 공급하도록 구성된다.The
상기 제 2 증발기(24)는 상기 제 2 팽창변(23)으로부터 변환되는 저온의 액 냉매로 순환수를 소정온도(예; 10℃ 이하)로 냉각시킨 후 이를 제 1 증발기(14)로 순환시키는 한편, 액냉매를 저온의 저압가스로 증발시킨 후 이를 상기 열교환기(30)로 공급하도록 구성되며, 상기 제 2 증발기(24)에는 동절기 온수를 생산시 고온의 액냉매가 상기 제 2 팽창변(23)을 거치지 않고 유입되며, 상기의 액냉매는 온수를 가열한 후 상기 제 2 팽창변(23)을 통해 저온의 액냉매로 변환되어 상기 열교환기(30)로 공급되도록 증발기 역할도 수행하는 것으로, 냉방시에는 냉수를 생산하고 난방시에는 온수를 생산하므로 열전도율이 좋은 판형으로 구성된다.The
즉, 상기 제 2 증발기(24)는 온수 생산시에는 열교환기로서 동작하고, 냉수를 생산시에는 증발기로서 그 동작이 이루어지도록 구성된 것이다.That is, the
상기 열교환기(30)는 상기 제 1 응축기(12)로부터 유입되는 고온의 액냉매와 상기 제 2 증발기(24)에서 순환되는 저온의 저압가스 또는 저온의 액냉매를 중온의 액냉매로 열교환하여 증발 또는 가열할수 있도록 구성된다.The
즉, 상기 열교환기(30)는 판형의 열교환기를 사용하는 것으로, 상기 제 1 응축기(12)로부터 유입되는 60℃의 고온 액냉매와 제 2 증발기(24)에서 유입되는 저온의 저압가스 또는 미증발된 액냉매를 열교환을 통해 과열시켜 상기 제 2 압축기(21)로 공급함으로써 제 2 압축기(21)의 토출가스를 승온시키는 한편, 상기 제 1 팽창변(13)으로 보내지는 액냉매 온도를 낮게 함으로써 팽창 및 증발 효과를 높일수 있고, 이로인해 냉수온도를 낮게 생산할 수 있도록 구성된다.That is, the
이때, 상기 열교환기(30)는 동절기에 제 2 증발기(24)가 열교환기 역할을 수행하여 고온의 액냉매를 통해 온수를 생산할 경우에는 증발기의 역할로서 그 동작 이 이루어지는 것이다.At this time, the
상기 순환라인(40)은 상기 열교환기(30)는 물론, 이중 구조를 이루는 제 1,2 압축기(11)(21), 제 1,2 응축기(12)(22), 제 1,2 팽창변(13)(23), 그리고 제 1,2 증발기(14)(24)를 연결 구성하는 것으로, 제 1 내지 제 14 순환라인(L1,L2,L3,L4, L5,L5',L6,L7,L8,L9,L10,L11,L11',L11",L12,L13,L13',L14,L14')을 포함한다.The
상기 제 1 순환라인(L1)은 상기 제 2 압축기(21)와 제 2 응축기(22)를 연결하도록 구성되며, 상기 제 2 순환라인(L2)은 상기 제 2 압축기(21)와 열교환기(30)를 연결하도록 구성된다.The first circulation line (L1) is configured to connect the
상기 제 3 순환라인(L3)은 상기 제 2 응축기(22)와 제 2 증발기(24)를 연결하도록 구성되고, 상기 제 4 순환라인(L4)은 상기 제 1,2 응축기(12)(22)를 직렬로 연결하도록 구성되며, 상기 제 5 순환라인(L5)은 상기 제 4 순환라인(L4)으로부터 분기되어 제 2 응축기(22)와 연결되는 것으로서, 상기 축열조(100)와 연결되는 분기라인(L5')이 구성된다.The third circulation line L3 is configured to connect the
이때, 상기 제 3 순환라인(L3)에는 상기 제 2 응축기(22)로 부터 유입되는 고온의 액냉매를 제 2 팽창변(23) 또는 제 2 증발기(24)로 공급로를 선택하여 순환시키도록 가변성 냉매라인부(50)에 포함되는 3-Way방식의 제 1 컨트롤밸브(V3)가 설치 구성된다.At this time, the third circulation line (L3) is variable to circulate by selecting the supply path of the high-temperature liquid refrigerant flowing from the
그리고, 상기 제 5 순환라인(L5)에는 상기 제 1,2 응축기(12)(22)에서 발생하는 온수 온도 및 운전조건에 따라 온수의 유로를 결정하는 2-Way방식으로서 제 1,2 유로결정밸브(V1)(V2)가 설치 구성된다.In the fifth circulation line L5, the first and second flow paths are determined as a 2-way method for determining the flow path of the hot water according to the hot water temperature and operating conditions generated by the first and
상기 제 6 순환라인(L6)은 상기 제 1압축기(11)와 상기 제 1 응축기(12)를 연결하도록 구성되고, 상기 제 7 순환라인(L7)은 상기 제 1 압축기(11)와 제 1 증발기(14)를 연결하도록 구성되며, 상기 제 8 순환라인(L8)은 상기 제 1 응축기(12)와 열교환기(30)를 연결하도록 구성된다.The sixth circulation line (L6) is configured to connect the
상기 제 9 순환라인(L9)은 제 1 팽창변(13)이 설치된 것으로, 상기 열교환기(30)와 제 1 증발기(14)를 연결하도록 구성된다.The ninth circulation line L9 is provided with a
상기 제 10 순환라인(L10)은 제 2 팽창변(23)이 설치된 것으로, 상기 열교환기(30)와 제 2 증발기(24)를 연결하는 다단의 병렬라인으로 구성되며, 그 다단의 병렬라인 상에는 상기 제 2 응축기와 제 2 증발기(24)의 사이에서 이루어지는 고온의 액냉매 통과순서를 변경하도록 가변성 냉매라인부(50)에 포함되는 방향성을 가진 역류방지용의 제 1 내지 제 4 체크밸브(C1,C2,C3,C4)가 설치 구성된다.The tenth circulation line (L10) is provided with a
이때, 상기 제 10 순환라인(L10)에는 상기 제 1 컨트롤밸브(V3)의 개로방향에 따라 제 2 팽창변(23) 또는 제 2 증발기(24)로 개도방향이 결정되어 열교환기(30)로 순환되는 냉매의 방향을 결정하도록 가변성 냉매라인부(50)에 포함되는 3-Way방식의 제 2 컨트롤밸브(V4)는 물론, 고온수가 필요하지 않는 계절(예; 하절기)에는 제 2 증발기(24)에서 열교환되는 저온의 저압가스를 제 2 압축기(21)로 안내하도록 상기 제 2 압축기(21)의 방향으로 개도되고, 고온수가 필요한 계절(예; 동절기)에는 제 2 증발기(24)에서 공급되는 급탕용 온수와 열교환된 액냉매를 증발시키도록 열교환기(30)의 방향으로 개도되는 3-Way방식의 제 3 컨트롤밸브(V5)가 설치 구성된다.At this time, the opening direction is determined by the
상기 제 11 순환라인(L11,L11',L11")은 상기 제 3,10 순환라인(L3)(L10)을 병렬 연결하도록 구성된다.The eleventh circulation lines L11, L11 ′, and L11 ″ are configured to connect the third and ten circulation lines L3 and L10 in parallel.
상기 제 12 순환라인(L12)은 상기 제 1 응축기(12)를 축열조(100)와 연결하도록 구성되고, 상기 제 13 순환라인(L13,L13')은 상기 제 2 증발기(24)를 냉난방용 급탕탱크(300)와 보충수 탱크(400)에 연결하도록 구성되며, 상기 제 14 순환라인(L14,L14')은 상기 제 1 증발기(14)를 축냉조(200)와 연결하도록 구성된다.The twelfth circulation line L12 is configured to connect the
이와같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 작용을 첨부된 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 2 to 5 attached to the operation according to the embodiment of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 첨부된 도 2,3을 통해 이원 압축방식의 고온 히트펌프 시스템을 동절기에 운용할 경우, 저온 냉매사이클부(10)에 포함되는 제 1 증발기(14)에서 발생하는 저온의 저압가스가 순환라인(L7)을 통해 제 1 압축기(11)로 유입된다.First, when operating the high-temperature heat pump system of the dual compression method in the winter through the accompanying Figures 2 and 3, low-temperature low-pressure gas generated in the
그러면, 상기 제 1 압축기(11)는 상기 저온의 저압가스를 고온의 고압가스로 압축 한 후 이를 제 6 순환라인(L6)을 통해 제 1 응축기(12)로 토출한다.Then, the
이때, 상기 제 1 응축기(12)는 상기 고온의 고압가스를 이용하여 축열조(100)로부터 순환라인(L12)을 통해 유입되는 소정온도(예; 50℃)의 온수를 승온(예; 55℃)시켜 순환라인(L4)을 통해 고온 냉매사이클부(20)에 포함되는 제 2 응축기(22)로 토출하는 한편, 상기 고온의 고압가스를 고온(예; 60℃)의 액냉매로 상변환시키게 된다.At this time, the
다음으로, 상기 고온 냉매사이클부(20)에 포함되는 제 2 압축기(21)에는 상기 제 2 증발기(24)에서 발생하는 저온의 저압가스가 순환라인(L2)을 통해 유입되 는 바,Next, the low pressure gas of the low temperature generated by the
상기 제 2 압축기(21)는 상기 저온의 저압가스를 압축하여 고온의 고압가스로 압축 한 후 이를 순환라인(L1)을 통해 상기 제 2 응축기(22)로 토출한다.The
그러면, 상기 제 2 응축기(22)는 상기와 같이 승온된 고온의 고압가스를 이용하여 상기 제 1 응축기(11)에 의해 1차 승온(예; 55℃)된 온수를 더 높은 온도로 2차 승온(예; 55℃→65℃)시키는 한편, 상기 고온의 고압가스를 고온의 액냉매로 상변환시키게 된다.Then, the
이때, 상기 제 1,2 응축기(12)(22)는 순환라인(L4)으로 연결되고, 상기 제 2 응축기(22)에는 제 1,2 유로결정밸브(V1)(V2)가 설치된 순환라인(L5)이 연결되면서, 상기 순환라인(L5)의 일단이 상기의 순환라인(L4)이 연결되는 한편, 상기 순환라인(L5)에는 축열조(100)와 연결되는 분기라인(L5')이 연결되어 있는 바,At this time, the first and
상기 제 1 유로결정밸브(V1)는 제 1 응축기(12)를 통과한 온수가 제 2 응축기(22)를 통해 재가열되어 고온수를 생산시 그 고온수의 온도가 온도센서(미도시)에서 설정하는 온도보다 낮을 때 온수의 순환 유량을 증감시키도록 열림각이 비례 제어되면서 온수 온도를 조절하고, 상기 제 2 유로결정밸브(V2)는 닫힘 제어가 이루어진다.The first flow path determination valve (V1) is the hot water passing through the
그러면, 상기 제 2 응축기(22)에서 승온된 고온수(65℃)는 상기 제 1 유로결정밸브(V1)의 열림제어에 의해 순환라인(L5)과 분기라인(L5')을 통해 축열조(100)로 그 공급이 이루어지면서 난방이 이루어지는 것이다.Then, the hot water heated at the second condenser 22 (65 ° C) is heated through the circulation line L5 and the branch line L5 'by the opening control of the first flow path determination valve V1 (100). ) The supply is made and heating is performed.
또한, 이원 압축방식의 고온 히트펌프 시스템이 동절기에 운용시, 상기 제 1 응축기(12)에서 상변화가 이루어진 고온의 액냉매는 순환라인(L8)을 통해 열교환기(30)로 유입되고, 상기 제 2 응축기(22)에서 상변화가 이루어진 고온의 액냉매는 3-WAY방식의 제 1 컨트롤밸브(V3)의 개도방향으로부터 제 2 증발기(24)로 유입된다.In addition, when the high-temperature heat pump system of the binary compression method is operated in the winter, the high temperature liquid refrigerant having a phase change in the
이때, 상기 제 2 증발기(24)는 동절기에 열교환기(2단응축기)로 동작하므로, 상기 제 2 증발기(24)에서는 순환라인(L13')을 통해 보충수 탱크(400)로부터 유입되는 보충수를 상기 고온의 액냉매를 이용하여 열교환시켜 온수를 생산한 후 이를 순환라인(L13)을 통해 급탕탱크(300)로 공급하게 되는 것이다.At this time, since the
그리고, 상기 제 2 증발기(24)에서 열교환된 고온의 액냉매는 중온의 액냉매로 상변화가 이루어진 상태에서 가변성 냉매라인부(50)에 포함되는 방향성을 가진 제 2 체크밸브(C2)를 통과 제 2 팽창변(23)에서 저온의 액냉매로 변해 제 3 체크밸브(C3)를 통해 다시 방향성을 가진 순환라인(L10)을 통해 열교환기(30)로 그 흐름이 안내된다.In addition, the high temperature liquid refrigerant heat-exchanged in the
이때, 상기 순환라인(L10)에는 3-WAY방식의 제 2,3 컨트롤밸브(V4)(V5)가 설치 구성되고, 상기 제 2,3 컨트롤밸브(V4)(V5)에는 순환라인(L10)으로부터 분기되는 또 다른 순환라인(L11')(L11")이 연결되어 있는 바,At this time, the second and third control valves V4 and V5 of the 3-way type are installed in the circulation line L10, and the circulation lines L10 are provided in the second and third control valves V4 and V5. Another circulation line (L11 ') (L11 ") branching from is connected,
상기 제 2,3 컨트롤밸브(V4)(V5)는 동절기에 난방 및 급탕 공급이 이루어질 때, 상기 열교환기(30)의 방향으로 그 개도방향이 결정된다.The opening direction of the second and third control valves V4 and V5 is determined in the direction of the
따라서, 상기 열교환기(30)는 순환라인(L8)을 통해 제 1 응축기(12)에서 토출하는 고온의 액냉매를 중온의 액냉매로 열교환한 후 이를 순환라인(L9)을 통해 제 1 팽창변(13)으로 순환되는 반면, 상기 제 2 팽창변(23)을 통해 유입되는 저온의 액냉매를 저온의 저압가스로 상변환시킨 후 이를 순환라인(L2)을 통해 제 2 압축기(21)로 공급하게 되는 것이다.Therefore, the
이때, 상기 제 1 팽창변(13)에서는 중온의 액냉매를 저온의 액냉매로 변환시킨 후 이를 제 1 증발기(14)로 저온 냉매를 공급하게 되는 바,At this time, in the
상기 제 1 증발기(14)에서는 상기 저온의 액냉매를 증발시켜 저온의 저압가스로 상변환시킨 후 이를 순환라인(L7)을 통해 제 1 압축기(11)로 공급하게 되는 것이다.In the
따라서, 본 히트펌프는 실질적으로 완전 독립의 2개의 냉매Cycle과 관련요소 장비가 분리되어 있으나 열의 이동은 저온 싸이클(Cycle)에서 고온 싸이클로 지속적으로 이동하거나, 또는 고온 싸이클에서 저온 싸이클로 지속적으로 이동하게 된다. 이와 같이 열의 이동은 열교환기(30)를 중심으로 이루어진다.Therefore, this heat pump is substantially separated from two completely independent refrigerant cycles and related elements equipment, but the heat transfer continuously moves from the low temperature cycle (Cycle) to the high temperature cycle, or from the high temperature cycle to the low temperature cycle. . As such, the heat is moved around the
한편, 첨부된 도 4,5를 통해 이원 압축방식의 고온 히트펌프 시스템을 하절기에 운용할 경우, 저온 냉매사이클부(10)에 포함되는 제 1 증발기(14)에서 발생하는 저온의 저압가스가 순환라인(L7)을 통해 제 1 압축기(11)로 토출된다.On the other hand, when operating the high-temperature heat pump system of the dual compression method in the summer through the accompanying Figures 4 and 5, the low-temperature low-pressure gas generated in the
그러면, 상기 제 1 압축기(11)는 상기 저온의 저압가스를 고온의 고압가스로 승온한 후 이를 제 6 순환라인(L6)을 통해 제 1 응축기(12)로 토출한다.Then, the
이때, 상기 제 1 응축기(12)는 상기 고온의 고압가스를 이용하여 축열조(100)로부터 순환라인(L12)을 통해 유입되는 소정온도(예; 40℃)의 온수를 승온(예; 45℃)시켜 순환라인(L4)을 통해 고온 냉매사이클부(20)에 포함되는 제 2 응축 기(22)로 토출하는 한편, 상기 고온의 고압가스를 고온의 액냉매로 상변환시키게 된다.At this time, the
다음으로, 상기 고온 냉매사이클부(20)에 포함되는 제 2 압축기(21)에는 상기 제 2 증발기(24)에서 발생하는 저온의 저압가스가 순환라인(L2)을 통해 유입되는 바,Next, a low temperature low pressure gas generated from the
상기 제 2 압축기(21)는 상기 저온의 저압가스를 압축하여 고온의 고압가스로 승온한 후 이를 순환라인(L1)을 통해 상기 제 2 응축기(22)로 토출한다.The
그러면, 상기 제 2 응축기(22)는 상기와 같이 승온된 고온의 고압가스를 이용하여 상기 제 1 응축기(12)에 의해 1차 승온(예; 50℃)된 온수를 더 높은 온도로 2차 승온(예; 50℃→65℃)시키는 한편, 상기 고온의 고압가스를 고온의 액냉매로 상변환시키게 된다.Then, the
이때, 상기 제 1,2 응축기(12)(22)는 순환라인(L4)으로 연결되고, 상기 제 2 응축기(22)에는 제 1,2 유로결정밸브(V1)(V2)가 설치된 순환라인(L5)이 연결되면서, 상기 순환라인(L5)의 일단이 상기의 순환라인(L4)이 연결되는 한편, 상기 순환라인(L5)에는 축열조(100)와 연결되는 분기라인(L5')이 연결되어 있는 바,At this time, the first and
상기 제 1 유로결정밸브(V1)는 하절기 운용시 닫힘 제어가 이루어지고, 상기 제 2 유로결정밸브(V2)는 열림제어가 이루어지면서, 축열조(100)에는 2차 승온된 고온수가 아닌, 1차 승온된 온수(예; 50℃)가 순환라인(L5)과 분기라인(L5')을 통해 공급된다.The first flow path determination valve (V1) is closed control during the summer operation, the second flow path determination valve (V2) is the opening control, while the
또한, 이원 압축방식의 고온 히트펌프 시스템이 하절기에 운용시, 상기 제 1 응축기(12)에서 상변화가 이루어진 고온의 액냉매(예; 60℃)는 순환라인(L8)을 통해 열교환기(30)로 토출되고, 상기 제 2 응축기(22)에서 상변화가 이루어진 고온의 액냉매는 3-WAY방식의 제 1 컨트롤밸브(V3)의 개도방향으로부터 순환라인(L11→L10)을 통해 제 1체크밸브(C1)를 거쳐 제 2 팽창변(23)을 통해 저온의 액냉매로 변환되어 제 4 4 체크밸브(C4)를 경유 제2증발기(24)로 그 흐름이 안내된다.In addition, when the high-temperature heat pump system of the dual compression method is operated in the summer, the high temperature liquid refrigerant (eg, 60 ° C.) in which the phase change is made in the
상기 제 2 증발기(24)는 상기 저온의 액냉매를 이용하여 축냉조(200)에서 순환라인(L13)을 통해 유입되는 소정온도(예; 15℃)의 냉수를 더 낮은 온도(예; 5℃)의 냉수로 열교환시킨 후 이를 다시 순환라인(L13')을 통해 축냉조(200)로 공급하여 냉수 공급이 이루어질 수 있게 되는 것이다.The
그리고, 상기 제 2 증발기(24)에서 열교환된 저온의 액냉매는 저온의 저압가스로 상변화가 이루어진 상태에서, 고온수가 필요없을 경우에는 제 2,3 컨트롤밸브(V4)(V5)의 개도방향에 의해 열교환기(30)를 거치지 않고 바로 순환라인(L3→L11"→L2)를 통해 제 2 압축기(21)로 그 공급이 이루어지고, 고온수가 필요로 할 경우에는 상기 제 3 컨트롤밸브(V5)의 개도방향에 의해 열교환기(30)로 그 공급이 이루어지며, 이후의 동작상태는 앞서의 첨부된 도 2와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.The low-temperature liquid refrigerant heat-exchanged in the
이상에서 설명한 바와같이 본 발명의 이원압축방식은 압축기를 저온용과 고온용을 구분하여 냉매 특성에 적합하게 운전하므로 냉수 생산 및 고온수 생산에 무리가 없고, 장비COP 또한 상승하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.As described above, since the dual compression method of the present invention operates the compressor appropriately for the characteristics of the refrigerant by distinguishing the low temperature and the high temperature, there is no problem in producing cold water and high temperature water, and the equipment COP can also be increased. .
또한, 본 발명의 이원압축방식은 고온 압축기에 고온특성이 좋은 134a냉매를 사용하므로 응축가스 온도를 높게 운용해도 고압 또는 소비동력 상승면에서 R22나 410에 비해 상대적 그 압축 성능이 우수하고, 장비 수명 단축 및 불안정 운전을 해소할수 있으며, 저온 응축기를 거친 55℃의 물을 고온 응축기에서 재가열함으로써 안정적인 고온수 생산은 물론, 저온 응축기에서 증발기로 유입되는 고온의 액냉매열에 대한 회수를 통해 저온 증발기의 증발효율을 향상시켜 5℃이하의 냉수생산이 가능하면서 65℃의 고온수를 생산하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.In addition, since the binary compression method of the present invention uses a 134a refrigerant having good high temperature characteristics in a high temperature compressor, even when operating a high condensation gas temperature, its compression performance is superior to that of R22 or 410 in terms of high pressure or power consumption, and equipment life is high. Shortening and unstable operation can be eliminated, and the low temperature evaporator evaporates by recovering the high temperature liquid refrigerant heat flowing into the evaporator from the low temperature condenser, as well as producing stable high temperature water by reheating the 55 ° C water through the low temperature condenser in the high temperature condenser. By improving the efficiency, it is possible to produce cold water below 5 ° C., while producing high temperature water at 65 ° C.
또한, 본 발명의 이원압축방식은 냉방 중심 운전시는 응축수 온도를 낮게 설정하여 냉수온도를 낮게 생산함은 물론, 저온용 압축기만을 가동하여 냉수를 생산할 수 있고, 이원화된 냉동사이클을 분리하여 저온 및 고온의 증발기에서 각각 냉수를 생산시키는 한편, 응축기만을 공동으로 사용하여 온수 설정온도를 낮게 하면서 압축기의 소비동력을 절약하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.In addition, the dual compression method of the present invention sets the condensed water temperature low during the operation of the cooling center to produce a cold water temperature, as well as to produce cold water by operating only a low-temperature compressor, by separating the dualized refrigeration cycle low temperature and Cold water is produced in each of the high temperature evaporator, while condenser is used jointly to reduce the power consumption of the compressor while lowering the set temperature of hot water.
또한, 본 발명의 이원압축방식은 환절기에 냉수와 고온수가 필요할 경우 이원화된 전체 시스템의 가동을 통해 냉,온수를 동시에 공급하도록 함은 물론, 동절기 고온수와 급탕용 온수만을 생산할 경우에는 고온의 응축기를 거친 고온 액냉매를 고온의 팽창변을 거치지 않고 고온의 증발기로 우선 순환될 수 있도록 하여, 급탕온수를 생산할수 있고, 열교환기에서 저온 응축열을 회수하여 고온 압축기의 압축효율을 높이는 효과를 얻을 수 있는 것이다.In addition, the dual compression method of the present invention is to supply cold and hot water at the same time through the operation of the dual system when cold water and hot water in the transition season, as well as to produce only hot water and hot water for the winter season condenser of high temperature It is possible to produce hot water and hot water by recovering the high temperature liquid refrigerant through the high temperature evaporator without going through a high temperature expansion valve, and to recover the low temperature condensation heat from the heat exchanger, thereby increasing the compression efficiency of the high temperature compressor. will be.
또한, 본 발명의 이원압축방식은 동절기 저온의 냉수 사용이 제한적일 경우에도 냉수 설정온도를 높게 하여 과냉으로 인한 장비효율 저하를 예방하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.In addition, the binary compression method of the present invention can obtain the effect of preventing the deterioration of equipment efficiency due to overcooling by increasing the cold water set temperature even when the use of cold water at low temperature in winter.
또한, 본 발명의 이원압축방식은 생산되는 온수 온도를 기존 장비에 비해 10 ℃- 15 ℃이상 높일수 있으므로 축열조의 체적을 20% 이상 줄이는 한편, 냉수 또한 낮은 온도로 생산하여 많은 열량을 축냉조에 저장하면서 저렴한 심야전기로 많은 열량을 생산 및 저장할수 있도록 하는 등 경제적인 운전과 시공비를 절감하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.In addition, the binary compression method of the present invention can increase the hot water produced by 10 ℃-15 ℃ or more compared to the existing equipment, while reducing the volume of the heat storage tank by more than 20%, cold water is also produced at a low temperature to store a large amount of heat in the cold storage tank In addition, it is possible to produce economical operation and construction cost savings, such as being able to produce and store a large amount of calories with inexpensive late night electricity.
또한, 본 발명의 이원압축방식은 생산되는 온수온도를 높여, 기존 부하설비와 함께 이용할 경우에도 그 부하설비(AHU, FCU, 바닥난방)를 개조하지 않고 안정적인 냉,난방이 가능하도록 함으로써 그 적용 폭을 확대할 수 있음은 물론, 생산공장의 프로세스 고온수(Process Hot Water)나 고온수 사용 시설에 추가적인 보일러 없이도 사용이 가능하도록 하고, 신설일 경우에는 배관경이나 펌프 용량 등을 줄여 시공비를 절감하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.In addition, the binary compression method of the present invention increases the hot water temperature produced, even when used in conjunction with the existing load equipment to enable stable cooling and heating without modifying the load equipment (AHU, FCU, floor heating) its application width In addition, it can be used without additional boilers in the process hot water or hot water facility of the production plant, and in the case of new construction, it reduces the construction cost by reducing the pipe diameter and the pump capacity. You can get the effect.
또한, 본 발명의 이원압축방식은 부분적으로 냉,난방을 수행하여, 고장 대비 예비 개념의 안정성을 제공하는 한편, 계절적으로 국부적인 냉,난방을 실시하면서 전체시스템을 가동하지 않고 저온 또는 고온 사이클만 운전시켜 전체가동으로 인한 경제적 손실을 방지하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.In addition, the binary compression method of the present invention partially performs cooling and heating to provide stability of a preliminary concept against failure, and performs only a low temperature or a high temperature cycle without operating the entire system while performing seasonal local cooling and heating. By operating it, it is possible to obtain the effect of preventing the economic loss due to full operation.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060111636A KR100794271B1 (en) | 2006-11-13 | 2006-11-13 | Heat pump system that use duality compression type |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060111636A KR100794271B1 (en) | 2006-11-13 | 2006-11-13 | Heat pump system that use duality compression type |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100794271B1 true KR100794271B1 (en) | 2008-01-11 |
Family
ID=39217699
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060111636A KR100794271B1 (en) | 2006-11-13 | 2006-11-13 | Heat pump system that use duality compression type |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100794271B1 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100867619B1 (en) | 2007-08-28 | 2008-11-10 | 오은영 | Cooling/Heating and hot water supply system by using heat pump |
KR101181143B1 (en) | 2012-07-18 | 2012-09-14 | 김만호 | Hot water generating apparatus of duality regeratingcycle using overload protection type heatpump |
KR101206794B1 (en) | 2012-10-18 | 2012-11-30 | (주) 액트 | Heat Pump System With 2- Stage cascade Refrigeration Cycle |
CN101619904B (en) * | 2009-08-02 | 2013-04-10 | 山东美琳达再生能源开发有限公司 | Two-stage heating high temperature heat pump device |
KR101608538B1 (en) * | 2009-12-31 | 2016-04-01 | 엘지전자 주식회사 | Water circulation system associated with refrigerant cycle |
CN106352586A (en) * | 2016-10-13 | 2017-01-25 | 南京工程学院 | Double machine head heat source tower heat pump unit |
CN111928512A (en) * | 2020-09-10 | 2020-11-13 | 四方科技集团股份有限公司 | Cold-hot combined multi-stage compression circulating system and control method |
CN114659309A (en) * | 2022-04-20 | 2022-06-24 | 合肥亦威科技有限公司 | Ultra-low temperature high-precision temperature control system |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006071129A (en) | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Toyo Eng Works Ltd | Water vapor generating device using dual refrigerator |
JP2006090574A (en) | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Hitachi Home & Life Solutions Inc | Heat pump type hot water supply heating system |
KR100639104B1 (en) | 2003-08-01 | 2006-10-27 | 오원길 | Heat pump system of cooling, heating and hot water using binary refrigerating machine with two stage cascade refrigeration |
-
2006
- 2006-11-13 KR KR1020060111636A patent/KR100794271B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100639104B1 (en) | 2003-08-01 | 2006-10-27 | 오원길 | Heat pump system of cooling, heating and hot water using binary refrigerating machine with two stage cascade refrigeration |
JP2006071129A (en) | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Toyo Eng Works Ltd | Water vapor generating device using dual refrigerator |
JP2006090574A (en) | 2004-09-21 | 2006-04-06 | Hitachi Home & Life Solutions Inc | Heat pump type hot water supply heating system |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100867619B1 (en) | 2007-08-28 | 2008-11-10 | 오은영 | Cooling/Heating and hot water supply system by using heat pump |
CN101619904B (en) * | 2009-08-02 | 2013-04-10 | 山东美琳达再生能源开发有限公司 | Two-stage heating high temperature heat pump device |
KR101608538B1 (en) * | 2009-12-31 | 2016-04-01 | 엘지전자 주식회사 | Water circulation system associated with refrigerant cycle |
KR101181143B1 (en) | 2012-07-18 | 2012-09-14 | 김만호 | Hot water generating apparatus of duality regeratingcycle using overload protection type heatpump |
KR101206794B1 (en) | 2012-10-18 | 2012-11-30 | (주) 액트 | Heat Pump System With 2- Stage cascade Refrigeration Cycle |
CN106352586A (en) * | 2016-10-13 | 2017-01-25 | 南京工程学院 | Double machine head heat source tower heat pump unit |
CN111928512A (en) * | 2020-09-10 | 2020-11-13 | 四方科技集团股份有限公司 | Cold-hot combined multi-stage compression circulating system and control method |
CN114659309A (en) * | 2022-04-20 | 2022-06-24 | 合肥亦威科技有限公司 | Ultra-low temperature high-precision temperature control system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100794271B1 (en) | Heat pump system that use duality compression type | |
JP5042262B2 (en) | Air conditioning and hot water supply complex system | |
KR101343711B1 (en) | Air conditioning/hotwater supply system and heat pump unit | |
JP5860700B2 (en) | System for providing a vapor compression cycle and method for controlling a vapor compression cycle | |
CA2829246C (en) | Thermal energy system and method of operation | |
KR101204928B1 (en) | Heat pump system utilizing 3 compression cycles | |
CN106595112A (en) | Solar heat accumulation type two-stage compressed air source heat pump system and operation method thereof | |
KR20100059170A (en) | Heat pump storage system | |
KR101142914B1 (en) | Hot water and cool water product system using 2-steps heat pump cycles | |
KR20100038551A (en) | Heat pump system using terrestrial heat source | |
CN111811166B (en) | Triple heat supply pump unit with heat recovery function | |
KR20100059176A (en) | Storage system | |
CN109442752B (en) | Overlapping type hot air system | |
CN106403282A (en) | Heat pump hot water system and heat pump water heater with same | |
KR20100005734U (en) | Heat pump storage system | |
CN111928338A (en) | Air conditioner waste heat recovery system and air conditioner system | |
KR20100046365A (en) | Heat pump system | |
CN202613753U (en) | Carbon dioxide trans-critical two-stage steam compression type regenerative cycle heat pump | |
KR20100005735U (en) | storage system | |
KR20100005736U (en) | Heat pump system | |
CN101235993B (en) | Four pipe heating pump, hot water three-purpose central air-conditioning system | |
CN109869942B (en) | Flat pipe sleeve type heat recovery heat pump air conditioning system and working method thereof | |
KR101272021B1 (en) | Two stage heat pump cooling and heating apparatus | |
CN105783331A (en) | Heat efficient recovery device for air source water chilling unit | |
CN108759156B (en) | Secondary throttling middle incomplete cooling two-stage compression heat pump system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130107 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140708 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150625 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151231 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |