KR100950672B1 - Water heat source type heat pump system having freezing protection apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지열, 하천수 및 폐수 등을 열원으로 하는 수열원 히트펌프 시스템에 있어서, 물을 매체로 하기 때문에 동파 발생율이 높은 냉매 대 물 열교환기의 동파를 방지할 수 있는 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat source heat pump system having a freeze protection function, and more particularly, to a heat source heat pump system using geothermal heat, river water, and waste water as a heat source. The present invention relates to a heat source heat pump system having a freeze protection function capable of preventing freeze of a refrigerant to water heat exchanger.

이를 위해, 본 발명에 따른 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템은, 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기와, 상기 압축기에 설치되며, 상기 압축기의 용량을 조절하는 용량 제어밸브와, 상기 압축기의 냉매 입력측에 설치된 냉매 저압센서와, 상기 냉매 저압센서에서 감지된 냉매의 압력이 설정값 보다 낮아지면, 상기 용량 제어밸브를 조절하여 상기 압축기의 용량을 낮추는 제어부와, 상기 용량이 조절된 압축기에서 제공된 냉매와 냉난방용 물을 서로 열교환시키는 부하측 냉매 대 물 열교환기 및 상기 용량이 조절된 압축기에서 제공된 냉매와 열원인 물을 서로 열교환시키는 열원측 냉매 대 물 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.To this end, the hydrothermal source heat pump system having a freeze protection function according to the present invention, a compressor for compressing a refrigerant at a high temperature and high pressure, a capacity control valve installed in the compressor, and regulating the capacity of the compressor, the compressor The refrigerant low pressure sensor installed at the refrigerant input side of the refrigerant pressure, the refrigerant pressure detected by the refrigerant low pressure sensor is lower than the set value, the control unit for reducing the capacity of the compressor by adjusting the capacity control valve, and in the compressor the capacity is adjusted And a heat source-side refrigerant-to-water heat exchanger for exchanging the provided refrigerant and water for heating and cooling water with each other, and a heat source-side refrigerant-to-water heat exchanger for exchanging water, which is a heat source, with the refrigerant provided in the capacity-controlled compressor.

Description

동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템{Water heat source type heat pump system having freezing protection apparatus}Water heat source type heat pump system with freeze protection function {Water heat source type heat pump system having freezing protection apparatus}

본 발명은 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 특히 지열, 하천수 및 폐수 등을 열원으로 하는 수열원 히트펌프 시스템에 있어서, 물을 매체로 하기 때문에 동파 발생율이 높은 냉매 대 물 열교환기의 동파를 방지할 수 있는 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat source heat pump system having a freeze protection function. In particular, in a heat source heat pump system using geothermal heat, river water, and waste water as a heat source, a refrigerant-to-water having a high freezing frequency due to water is a medium. The present invention relates to a heat source heat pump system having a freeze protection function capable of preventing freeze of a heat exchanger.

일반적으로 히트펌프 시스템(heat pump system)은 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달함으로써, 하나의 장치에서 냉난방을 모두 수행하는 장치를 일컫는 것으로, 최근에는 유가 상승 및 저탄소 녹색성장의 일환으로 화석연료 대신 지열(혹은, 지하수), 하천수 및 폐수 등을 열원으로 하고, 전기를 히트펌프 구동원으로 하는 수열원 히트펌프 시스템이 많이 사용되고 있다.In general, a heat pump system refers to a device that performs both heating and cooling in one device by transferring a low temperature heat source to a high temperature or a high temperature heat source to a low temperature by using heat of a refrigerant or heat of condensation. As part of rising oil prices and low-carbon green growth, hydrothermal source heat pump systems using geothermal (or groundwater), river water and wastewater as heat sources instead of fossil fuels and electricity as heat pump driving sources are used.

그리고, 수열원 히트펌프 시스템은 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기 와, 냉매와 냉난방용 물 사이의 열교환을 수행하는 부하측 냉매 대 물 열교환기와, 냉매와 열원인 수열원 사이의 열교환을 수행하는 열원측 냉매 대 물 열교환기와, 냉매를 팽창시켜 압력을 낮추는 팽창밸브 및 그 외 다양한 구성을 포함하여 구성된다.The heat source heat pump system includes a compressor for compressing a refrigerant at a high temperature and a high pressure, a load side refrigerant-to-water heat exchanger for performing heat exchange between the refrigerant and water for heating and cooling, and a heat source side for performing heat exchange between the refrigerant and a heat source that is a heat source. And a refrigerant to water heat exchanger, an expansion valve to expand the refrigerant to lower the pressure, and various other configurations.

그러나, 이상과 같은 수열원 히트펌프 시스템의 구성들 중 부하측 냉매 대 물 열교환기 및 열원측 냉매 대 물 열교환기는 냉매와 열교환을 하는 물을 매체로 사용하기 때문에 냉매의 온도 및 압력이나 물의 온도에 따라 동파될 확률이 높다.However, among the components of the heat source heat pump system described above, the load-side refrigerant-to-water heat exchanger and the heat-source-side refrigerant-to-water heat exchanger use water that exchanges heat with the refrigerant, and thus, depending on the temperature and pressure of the refrigerant or the temperature of the water. There is a high probability of freezing.

특히, 판형의 부하측·열원측 냉매 대 물 열교환기는 충분한 전열면적을 제공하면서도 집적도 및 효율은 좋다는 장점이 있음에 반해, 미세회로로 구성되어 있어서 이상과 같은 동파의 확률이 더욱 높다.In particular, the plate-side load-side and heat-source side refrigerant-to-water heat exchanger has a merit of providing a sufficient heat transfer area, but having a high degree of integration and efficiency.

그럼에도, 종래에는 부하측·열원측 냉매 대 물 열교환기의 동파를 방지하기 위한 별도의 장치를 구비하지 않고, 단순히 물의 온도를 감지하여 사용자에게 경고를 발하는 수준에 그쳤기 때문에 부하측·열원측 냉매 대 물 열교환기의 동파를 방지하기에 적절하지 못하다는 문제점이 있었다.Nevertheless, conventionally, there is no separate device for preventing freezing of the load-side and heat-source side refrigerant-to-water heat exchanger, and it merely detects the temperature of water and gives a warning to the user. There was a problem that it is not suitable to prevent the freezing of the heat exchanger.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 지열, 하천수 및 폐수 등을 열원으로 하는 수열원 히트펌프 시스템에 있어서, 물을 매체로 하기 때문에 동파 발생율이 높은 냉매 대 물 열교환기의 동파를 방지할 수 있는 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the problems described above. In the heat source heat pump system using geothermal heat, river water, and waste water as a heat source, water is used as a medium. An object of the present invention is to provide a heat source heat pump system having a freeze protection function.

이를 위해, 본 발명에 따른 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템은, 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기와; 상기 압축기에 설치되며, 상기 압축기의 용량을 조절하는 용량 제어밸브와; 상기 압축기의 냉매 입력측에 설치된 냉매 저압센서와; 상기 냉매 저압센서에서 감지된 냉매의 압력이 설정값 보다 낮아지면, 상기 용량 제어밸브를 조절하여 상기 압축기의 용량을 낮추는 제어부와; 상기 용량이 조절된 압축기에서 제공된 냉매와 냉난방용 물을 서로 열교환시키는 부하측 냉매 대 물 열교환기; 및 상기 용량이 조절된 압축기에서 제공된 냉매와 열원인 물을 서로 열교환시키는 열원측 냉매 대 물 열교환기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.To this end, the hydrothermal source heat pump system having a freeze protection function according to the present invention, the compressor for compressing the refrigerant to a high temperature and high pressure; A capacity control valve installed in the compressor and configured to adjust a capacity of the compressor; A refrigerant low pressure sensor installed at a refrigerant input side of the compressor; A controller for lowering the capacity of the compressor by adjusting the capacity control valve when the pressure of the coolant sensed by the coolant low pressure sensor is lower than a set value; A load-side refrigerant-to-water heat exchanger for exchanging heat exchanged between the refrigerant provided in the capacity-controlled compressor and water for heating and cooling; And a heat source-side refrigerant-to-water heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant provided by the capacity-controlled compressor and water as a heat source.

이때, 상기 제어부는 타이머를 포함하여, 히트펌프 운전 정지시, 상기 부하측 냉매 대 물 열교환기로 물을 공급하는 부하측 순환펌프 또는 상기 열원측 냉매 대 물 열교환기로 물을 공급하는 열원측 순환펌프 중 어느 하나 이상을 상기 히트펌프 운전 정지 시점부터 소정 시간이 경과한 후 정지시키는 것이 바람직하다.At this time, the control unit includes a timer, any one of the load-side circulation pump for supplying water to the load-side refrigerant-to-water heat exchanger, or the heat source-side refrigerant-to-water heat exchanger for supplying water when the heat pump is stopped. It is preferable to stop the abnormality after a predetermined time has elapsed from the time of stopping the heat pump operation.

또한, 냉방운전시의 상기 부하측 냉매 대 물 열교환기의 냉매 입력측 및 난방운전시의 상기 열원측 냉매 대 물 열교환기의 냉매 입력측에는 팽창밸브가 설치되어 있고, 상기 팽창밸브의 냉매 출력측에는 냉매온도센서가 설치되어 있으며, 상기 제어부는 상기 냉매온도센서에서 감지된 냉매의 온도가 설정값보다 낮은 것으로 판단되면 히트펌프 운전을 일시 정지시키는 것이 바람직하다.In addition, an expansion valve is provided on the refrigerant input side of the load side refrigerant-to-water heat exchanger during the cooling operation and the refrigerant input side of the heat source side refrigerant-to-water heat exchanger during the heating operation, and a refrigerant temperature sensor on the refrigerant output side of the expansion valve. Is installed, and the controller is to suspend the heat pump operation if it is determined that the temperature of the refrigerant sensed by the refrigerant temperature sensor is lower than the set value.

또한, 상기 제어부는 카운터를 포함하여, 상기 타이머에 설정된 일정 시간 동안 상기 냉매 온도 하강에 따른 히트펌프 일시 정지 횟수가 설정값보다 큰 경우에는 히트펌프 운전을 알람 정지시키는 것이 바람직하다.The control unit may include a counter, and stops the heat pump operation when the heat pump pause count according to the coolant temperature drop is greater than a set value for a predetermined time set in the timer.

또한, 상기 부하측 냉매 대 물 열교환기의 입수관에 설치된 부하측 입수온도센서 및 상기 냉매 대 물 열교환의 출수관에 설치된 부하측 출수온도센서를 포함하며, 상기 제어부는 상기 부하측 입수온도센서에서 감지한 물의 온도와 상기 부하측 출수온도센서에서 감지한 물의 온도 간의 차이가 설정값보다 큰 경우 히트펌프 운전을 일시 정지시키는 것이 바람직하다.In addition, the load-side inlet temperature sensor installed in the inlet pipe of the load-side refrigerant-to-water heat exchanger and the load-side outlet temperature sensor installed in the outlet pipe of the refrigerant-to-water heat exchanger, the control unit is the temperature of the water detected by the load-side inlet temperature sensor And when the difference between the water temperature detected by the load-side exit water temperature sensor is greater than a set value, it is preferable to temporarily stop the heat pump operation.

또한, 상기 제어부는 상기 부하측 입수온도센서에서 감지한 물의 온도와 상기 부하측 출수온도센서에서 감지한 물의 온도 중 어느 하나 이상이 설정값 이하인 것으로 판단되면 부하측 순환펌프를 강제 구동시키는 것이 바람직하다.The controller may be configured to force the load side circulating pump to be driven if it is determined that at least one of the water temperature detected by the load side water temperature sensor and the water temperature detected by the load side water temperature sensor is less than or equal to a set value.

또한, 상기 열원측 냉매 대 물 열교환기의 입수관에 설치된 열원측 입수온도센서 및 상기 열원측 냉매 대 물 열교환기의 출수관에 설치된 열원측 출수온도센서를 포함하며, 상기 제어부는 상기 열원측 입수온도센서에서 감지한 물의 온도와 상기 열원측 출수온도센서에서 감지한 물의 온도 간의 차이가 설정값보다 큰 경우 히 트펌프 운전을 일시 정지시키는 것이 바람직하다.The apparatus may further include a heat source side inlet temperature sensor installed in the inlet pipe of the heat source side refrigerant to water heat exchanger, and a heat source side outlet temperature sensor installed in the outlet pipe of the heat source side refrigerant to water heat exchanger. If the difference between the temperature of the water detected by the temperature sensor and the temperature of the water detected by the heat source side exit temperature sensor is greater than the set value, it is preferable to temporarily stop the heat pump operation.

또한, 상기 제어부는 상기 부하측 입수온도센서에서 감지한 물의 온도와 상기 부하측 출수온도센서에서 감지한 물의 온도 중 어느 하나 이상이 설정값 이하인 것으로 판단되면 열원측 순환펌프를 강제 구동시키는 것이 바람직하다.The controller may be configured to force the heat source side circulating pump to be driven if it is determined that at least one of the water temperature detected by the load-side water temperature sensor and the water temperature detected by the load-side water temperature sensor is less than or equal to a set value.

이상과 같은 본 발명에 따른 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템은 지열, 하천수 및 폐수 등을 열원으로 하는 수열원 히트펌프 시스템에 있어서, 물을 매체로 하기 때문에 동파 발생율이 높은 냉매 대 물 열교환기의 동파를 방지할 수 있게 한다.The heat source heat pump system having a freeze protection function according to the present invention as described above is a heat source heat pump system using geothermal heat, river water, and waste water as a heat source, and has a high freeze generation rate due to water as a medium. It is possible to prevent freezing of the heat exchanger.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템에 대해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings to be described in detail with respect to the heat source heat pump system having a freeze protection function according to a preferred embodiment of the present invention.

단, 이하에서 설명할 '수열원'이란 지열(혹은, 지하수), 하천수 및 폐수 등의 열원을 모두 포함하는 것으로, 비록 폐수는 '폐열'이라고 불리는 등 별도로 명칭되고 있음에도 불구하고, 본 발명은 이들 모두를 포함하는 것으로 정의 한다.However, the term "water heat source" to be described below includes all of the heat sources such as geothermal (or ground water), river water and wastewater, although the wastewater is called separately, such as "waste heat", the present invention these It is defined as including all.

도 1은 본 발명에 따른 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템의 냉방운전 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트 펌프 시스템의 난방운전 상태도이고, 도 3은 본 발명에 따른 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템의 압축기를 나타낸 부분 확대도이며, 도 4는 본 발명에 따른 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템의 제어부를 나타낸 블록도이다.1 is a cooling operation state diagram of a heat source heat pump system having a freeze protection function according to the present invention, Figure 2 is a heating operation state diagram of a heat source heat pump system having a freeze protection function according to the present invention, Figure 3 4 is a partially enlarged view illustrating a compressor of a hydrothermal source heat pump system having a freeze protection function according to the present invention, and FIG. 4 is a block diagram illustrating a control unit of a hydrothermal source heat pump system having a freeze protection function according to the present invention. .

먼저, 본 발명에 따른 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템(도 1의 100 참조)은 기계실 등에 설치되며 냉매와 상술한 수열원 사이의 열교환을 수행하는 열원측 냉매 대 물 열교환기(도 1의 130 참조) 및 냉매와 냉난방용 물 사이의 열교환을 수행하는 부하측 냉매 대 물 열교환기(도 1의 160 참조)를 구비하여, 냉난방운전을 수행할 수 있도록 한다.First, the heat source heat pump system having a freeze protection function according to the present invention (see 100 in FIG. 1) is installed in a machine room or the like, and performs a heat source side refrigerant to water heat exchanger between the refrigerant and the aforementioned heat source (FIG. 1) 130) and a load-side refrigerant-to-water heat exchanger (see 160 of FIG. 1) that performs heat exchange between the refrigerant and the water for heating and cooling the air, thereby enabling the heating and cooling operation.

그리고, 상기 기계실에 설치되어 상기 부하측 냉매 대 물 열교환기(160)에서 열교환을 마친 물을 객실(혹은, 룸) 등으로 분배하는 분배·관리장치(미도시)는 입수관 및 출수관을 통해 상기 부하측 냉매 대 물 열교환기(160)와 연결되어 있다.In addition, a distribution and management device (not shown) installed in the machine room for distributing the heat exchanged by the load-side refrigerant-to-water heat exchanger 160 to a room (or a room) may be provided through the inlet pipe and the outlet pipe. The load side refrigerant to water heat exchanger 160 is connected.

따라서, 부하측 냉매 대 물 열교환기(160)를 통해 냉각 또는 가열된 냉난방용 물(냉수/온수)은 출수관을 통해 분배·관리장치로 공급되고, 분배·관리장치에 의해 분배되어 객실 등에서 사용된 후 되돌아온 환수는 입수관을 통해 다시 부하측 냉매 대 물 열교환기(160)로 공급되어 계속하여 냉난방 동작을 수행할 수 있게 한다.Therefore, the cooling / heating water (cold water / hot water) cooled or heated through the load-side refrigerant-to-water heat exchanger 160 is supplied to the distribution / management apparatus through the outlet pipe, and is distributed by the distribution / management apparatus to be used in rooms, etc. After the return water is supplied back to the load-side refrigerant-to-water heat exchanger 160 through the inlet pipe to continue to perform the heating and cooling operation.

이를 위해, 본 발명에 따른 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스 템(100)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기(110)와, 냉난방운전모드에 따라 냉매의 흐름을 변경시키는 4방변 밸브(120)(4-way valve)와, 냉매관을 통해 유동하는 냉매와 수열원 사이의 열교환을 위한 열원측 냉매 대 물 열교환기(130)(이하, '열원측 열교환기'라 함)를 포함한다.To this end, the hydrothermal source heat pump system 100 with a freeze protection function according to the present invention, as shown in Figures 1 to 3, the compressor 110 for compressing the refrigerant to high temperature and high pressure, and heating and cooling operation Four-way valve 120 to change the flow of the refrigerant depending on the mode, and the heat source-side refrigerant to water heat exchanger 130 for heat exchange between the refrigerant flowing through the refrigerant pipe and the heat source (hereinafter, , A heat source side heat exchanger).

또한, 응축된 냉매를 일시 저장하였다가 균등하게 공급하는 수액기(140)(receiver)와, 냉매의 압력이 낮아지도록 팽창시키는 팽창밸브(150)와, 냉매와 냉난방용 물 사이의 열교환을 위한 부하측 냉매 대 물 열교환기(160)(이하, '부하측 열교환기'라 함) 및 가스 상태의 냉매만을 압축기(110)로 공급하는 어큐뮬레이터(170)를 포함하며, 이들은 냉매관에 의해 서로 연결되어 있어서, 냉매 싸이클을 형성한다.In addition, the receiver 140 (receiver) for temporarily storing and uniformly storing the condensed refrigerant, the expansion valve 150 for expanding so that the pressure of the refrigerant is lowered, and the load side for heat exchange between the refrigerant and water for heating and cooling A refrigerant to water heat exchanger 160 (hereinafter referred to as a 'load side heat exchanger') and an accumulator 170 for supplying only the refrigerant in gaseous state to the compressor 110, which are connected to each other by a refrigerant pipe, Form a refrigerant cycle.

따라서, 도 1과 같은 냉방운전모드에서는 압축기(110)에서 출력된 고온 고압의 냉매가 4방변 밸브(120)를 통해 열원측 열교환기(130)(응축기로 동작)에 입력되어 수배관(입수관/출수관)을 통해 흐르는 수열원과 열교환을 한다. 그리고, 열원측 열교환기(130)에서 출력된 냉매는 수액기(140) 및 팽창밸브(150)를 순차적으로 거쳐 부하측 열교환기(160)(증발기로 동작)로 입력되어 수배관을 통해 공급된 물과 열교환을 하고 그 물을 냉각시킨다. 그리고, 부하측 열교환기(160)에서 출력된 냉매는 4방변 밸브(120) 및 어큐뮬레이터(170)를 통해 다시 압축기(110)로 회수된다.Therefore, in the cooling operation mode as shown in FIG. 1, the high temperature and high pressure refrigerant output from the compressor 110 is input to the heat source side heat exchanger 130 (operating as a condenser) through the four-way valve 120 to supply a water pipe (intake pipe). Heat exchange with the heat source flowing through the In addition, the refrigerant output from the heat source side heat exchanger 130 is input to the load side heat exchanger 160 (operating as an evaporator) through the receiver 140 and the expansion valve 150 in sequence, and is supplied through the water pipe. Heat exchange with and cool the water. The refrigerant output from the load side heat exchanger 160 is recovered to the compressor 110 through the four-way valve 120 and the accumulator 170.

또한, 도 2와 같은 난방운전모드에서는 압축기(110)에서 출력된 고온 고압의 냉매가 부하측 열교환기(160)(응축기로 동작)로 입력되어 열교환을 통해 수배관에 흐르는 물을 가열한다. 그리고, 부하측 열교환기(160)에서 출력된 냉매는 수액기(140) 및 팽창밸브(150)를 순차적으로 거쳐 열원측 열교환기(130)(증발기로 동작)에 입력되어 수열원과 열교환을 한다. 그리고, 열원측 열교환기(130)에서 출력된 냉매는 4방변 밸브(120) 및 어큐뮬레이터(170)를 통해 다시 압축기(110)로 회수된다.In addition, in the heating operation mode as shown in FIG. 2, the high temperature and high pressure refrigerant output from the compressor 110 is input to the load side heat exchanger 160 (operating as a condenser) to heat water flowing in the water pipe through heat exchange. The refrigerant output from the load side heat exchanger 160 is sequentially input to the heat source side heat exchanger 130 (operating as an evaporator) through the receiver 140 and the expansion valve 150 to exchange heat with the heat source. The refrigerant output from the heat source side heat exchanger 130 is recovered to the compressor 110 through the four-way valve 120 and the accumulator 170.

나아가, 열원측 열교환기(130)에 연결된 수배관은 열원측 입수관 및 열원측 출수관으로 이루어져 열원측 입수관을 통해 공급된 수열원이 열원측 열교환기(130) 내부를 통과한 다음 열원측 출수관을 통해 다시 배출됨으로써 수열원의 순환이 이루어지도록 한다. Further, the water pipe connected to the heat source side heat exchanger 130 is composed of a heat source side inlet tube and a heat source side outlet tube, and the heat source supplied through the heat source side inlet tube passes through the inside of the heat source side heat exchanger 130, and then the heat source side. It is discharged again through the outlet pipe to allow circulation of the heat source.

아울러, 부하측 열교환기(160)에 연결된 수배관은 부하측 입수관 및 부하측 출수관으로 이루어지고, 부하측 입수관을 통해 공급된 냉반방용 물은 부하측 열교환기(160) 내부를 거쳐 다시 출수관측으로 배출되고, 출수관을 통해 배출된 냉난방용 물은 상술한 바와 같이 분배·관리장치를 통해 객실로 공급됨으로써 냉난방이 이루어지도록 한다.In addition, the water pipe connected to the load-side heat exchanger 160 is composed of a load-side water inlet pipe and a load-side water outlet pipe, the water for cold half supplied through the load-side water inlet pipe is discharged back to the water outlet tube through the inside of the load-side heat exchanger 160 In addition, the cooling and cooling water discharged through the water outlet pipe is supplied to the cabin through the distribution and management device as described above to achieve the heating and cooling.

여기서, 상기 열원측 열교환기(130) 및 부하측 열교환기(160)는 냉매와 열교환을 하는 물(수열원/냉난방용 물)을 매체로서 사용하기 때문에 겨울철 등 한파시는 물론 냉매의 온도가 과도하게 낮은 경우 등 그 외 다양한 조건에서 동파될 확률이 높다.Here, since the heat source side heat exchanger 130 and the load side heat exchanger 160 use water (heat source / cooling / heating water) that exchanges heat with the refrigerant as a medium, the temperature of the refrigerant is excessive, as well as during winter breaks. Low probability of freezing under various other conditions.

특히, 판형의 열원측 열교환기(130)나 부하측 열교환기(160)는 충분한 전열 면적을 제공하면서도 집적도 및 효율은 좋다는 장점이 있음에 반해, 미세회로로 구성되어 있어서 동파의 확률이 더욱 높다.In particular, the plate-shaped heat source side heat exchanger 130 or the load side heat exchanger 160 provides a sufficient heat transfer area, but has an advantage of good integration and efficiency.

이에, 본 발명은 상기 열원측 열교환기(130) 및 부하측 열교환기(160)에 공급되는 냉매의 온도와 압력 및 수열원이나 냉난방용 물의 온도에 따라 동파 방지 기능을 수행하도록, 압축기(110)의 입력측에 설치되어 압축기(110)에 입력되는 냉매의 압력을 감지하는 냉매 저압센서(112)와, 상기 냉매 저압센서(112)에서 감지된 냉매의 압력에 따라 압축기(110)의 용량을 조절하는 용량 제어밸브(111)를 포함한다.Thus, the present invention is to perform the freeze protection function according to the temperature and pressure of the refrigerant supplied to the heat source side heat exchanger (130) and the load side heat exchanger (160) and the temperature of the heat source or air-conditioning water, the compressor 110 Refrigerant low pressure sensor 112 is installed on the input side to sense the pressure of the refrigerant input to the compressor 110, and the capacity to adjust the capacity of the compressor 110 according to the pressure of the refrigerant sensed by the refrigerant low pressure sensor 112 The control valve 111 is included.

또한, 팽창밸브(150)의 출력측에 설치되어 상기 팽창밸브(150)를 통과하면서 감압된 냉매의 온도를 감지하는 냉매온도센서(191)와, 부하측 입수관에 설치되어 입수되는 냉난방용 물의 온도를 감지하는 부하측 입수온도센서(192)와, 부하측 출수관에 설치되어 출수되는 냉난방용 물의 온도를 감지하는 부하측 출수온도센서(193)와, 열원측 입수관에 설치되어 입수되는 수열원의 온도를 감지하는 열원측 입수온도센서(194) 및 열원측 출수관에 설치되어 출수되는 수열원의 온도를 감지하는 열원측 출수온도센서(195)를 포함한다.In addition, the refrigerant temperature sensor 191 is installed on the output side of the expansion valve 150 to detect the temperature of the refrigerant decompressed while passing through the expansion valve 150, and the temperature of the air-conditioning water is installed in the load side inlet pipe Load side temperature sensor 192 for detecting, load side temperature sensor 193 for detecting the temperature of the water for heating and cooling water installed in the load side outlet pipe, and the temperature of the water source installed in the heat source side inlet pipe The heat source side inlet temperature sensor 194 and the heat source side outlet temperature sensor 195 is installed in the heat source side outlet pipe for detecting the temperature of the water source is discharged.

나아가, 이상과 같은 구성들을 통해 감지된 냉매의 온도와 압력 및 수열원이나 냉난방용 물의 온도에 따라 히트펌프의 운전을 제어함으로써 열원측 열교환기(130) 및 부하측 열교환기(160)의 동파를 방지하도록 제어부(180)를 포함한다.Furthermore, by controlling the operation of the heat pump according to the temperature and pressure of the refrigerant and the temperature of the heat source or air-conditioning water sensed through the above configuration, the freezing of the heat source side heat exchanger 130 and the load side heat exchanger 160 is prevented. The control unit 180 to include.

제어부(180)는, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 압축기(110)의 용량 제어 신호를 발생하는 압축기 제어부(181)와, 냉난방용 물을 순환시키는 부하측 순환펌프(미도시) 및 수열원을 순환시키는 열원측 순환펌프(미도시)의 제어신호를 발생하는 부하측/열원측 순환펌프 제어부(182)와, 히트펌프 운전을 일시 정지 혹은 알람 정지시키기 위한 전원공급부(미도시)의 제어신호를 발생하는 시스템 제어부(183)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the control unit 180 includes a compressor control unit 181 for generating a capacity control signal of the compressor 110, a load side circulation pump (not shown) and a heat source for circulating water for heating and cooling. Generates a control signal of a load side / heat source side circulation pump control unit 182 for generating a control signal of a heat source side circulation pump (not shown) to be circulated, and a power supply unit (not shown) for temporarily stopping or alarming the heat pump operation. It includes a system control unit 183.

또한, 시간의 경과를 알리는 타이머(184)와, 사건의 발생 횟수를 카운트하는 카운터(185)와, 상기 카운터(185)를 통해 카운트된 횟수를 저장하는 카운트 메모리(186)와, 사용자에게 경보를 발하는 경보신호 발생부(187) 및 장치의 전반적인 프로세싱을 담당하는 마이콤(188)을 포함한다.In addition, a timer 184 for notifying the passage of time, a counter 185 for counting the number of occurrences of an event, a count memory 186 for storing the counted number through the counter 185, and an alarm to the user The alarm signal generator 187 includes a microcomputer 188 that is in charge of the overall processing of the device.

또한, 마이콤(188)은 압축기(110)의 입력측 냉매 압력값을 입력받도록 냉매 저압센서(112)와 연결되어 있고, 팽창밸브(150)의 출력측 냉매 온도값을 입력받도록 냉매온도센서(191)와 연결되어 있고, 부하측 입수관 및 출수관에 흐르는 냉난방용 물의 온도값을 입력받도록 부하측 입수/출수온도센서(192, 193)와 연결되어 있으며, 열원측 입수관 및 출수관에 흐르는 수열원의 온도값을 입력받도록 열원측 입수/출수온도센서(194, 195)와 연결되어 있다.In addition, the microcomputer 188 is connected to the refrigerant low pressure sensor 112 to receive the input refrigerant pressure value of the compressor 110, and the refrigerant temperature sensor 191 and the output to receive the refrigerant temperature value of the output side of the expansion valve 150 Connected to the load side inlet / outlet temperature sensors (192, 193) to receive the temperature values of the cooling and heating water flowing through the load inlet and outlet pipes, and the temperature value of the heat source flowing through the heat source side inlet and outlet pipes. Is connected to the heat source side inlet / outlet temperature sensor (194, 195) to receive the input.

따라서, 이상에서 설명한 바와 같이 냉매의 온도와 압력 및 물의 온도에 따라 열원측 열교환기(130) 및 부하측 열교환기(160)의 동파방지를 가능하게 한다.Therefore, as described above, it is possible to prevent freezing of the heat source side heat exchanger 130 and the load side heat exchanger 160 according to the temperature and pressure of the refrigerant and the temperature of the water.

좀더 구체적으로 설명하면, 본 발명은 열원측 열교환기(130) 및 부하측 열교환기(160)의 동파를 방지하는 구성으로서, 도 3을 통해 좀더 명확히 알 수 있는 바 와 같이, 압축기(110)에 설치된 용량 제어밸브(111) 및 압축기(110)의 입력측에 설치된 냉매 저압센서(112)를 포함한다.More specifically, the present invention is a configuration for preventing the freezing of the heat source side heat exchanger 130 and the load side heat exchanger 160, as can be clearly seen through Figure 3, installed in the compressor 110 And a refrigerant low pressure sensor 112 installed at an input side of the capacity control valve 111 and the compressor 110.

용량 제어밸브(111)는 압축기(110)에 일체로 설치되어 당해 압축기(110)의 용량을 조절한다. 압축기 용량이란 단위 시간당 냉매의 유량을 의미하는 것으로, 냉매의 압력과 상관관계가 있으며, 압축기 제어부(181)에 의해 조절된다.The capacity control valve 111 is integrally installed in the compressor 110 to adjust the capacity of the compressor 110. Compressor capacity means the flow rate of the refrigerant per unit time, and has a correlation with the pressure of the refrigerant and is controlled by the compressor control unit 181.

용량 제어 방식으로는 왕복동식 압축기(110)에 사용되는 회전수 가감법, 클리어런스 증대법, 바이패스법 및 실린더 계통 분리법 및 원심식 압축기(110)에 사용되는 회전수 가감법, 흡입 가이드 베인(vane) 조절법, 바이패스법, 흡입댐퍼 조절법 및 냉각수량 조절법은 물론 그 외 다양한 방법이 사용될 수 있다.As the capacity control method, rotational acceleration / deceleration method used in the reciprocating compressor 110, clearance increase method, bypass method and cylinder system separation method, rotational speed reduction method used in the centrifugal compressor 110, and suction guide vane adjustment method Bypass method, suction damper control method and cooling water amount control method can be used as well as various other methods.

그리고, 냉매 저압센서(112)는 압축기(110)로 입력되는 냉매의 압력이 설정값 이하로 낮아졌는지를 감지하는 것으로, 어큐뮬레이터(170)의 출력단과 압축기(110)의 입력단 사이에 설치되어 압축기(110)로 입력되는 냉매의 압력을 감지한 다음 상기 제어부(180)로 전송한다.In addition, the refrigerant low pressure sensor 112 detects whether the pressure of the refrigerant input to the compressor 110 is lower than the set value, and is installed between the output terminal of the accumulator 170 and the input terminal of the compressor 110 to provide a compressor ( The pressure of the refrigerant input to the 110 is sensed and then transmitted to the controller 180.

따라서, 제어부(180)는 냉매 저압센서(112)로부터 입력받은 냉매의 압력이 낮아지고, 그에 따라 냉매의 온도가 저하되어 열원측 열교환기(130)나 부하측 열교환기(160)의 동파를 유발시킬 정도가 되는지의 여부를 판단할 수 있게 된다. Therefore, the controller 180 lowers the pressure of the refrigerant received from the refrigerant low pressure sensor 112, and thus the temperature of the refrigerant decreases, thereby causing freezing of the heat source side heat exchanger 130 or the load side heat exchanger 160. It is possible to determine whether or not the degree.

또한, 열원측 열교환기(130)나 부하측 열교환기(160)의 동파를 유발시킬 정도라면 압축기 제어부(181)에서 압축기(110)의 용량이 감소되도록 용량 제어밸브(111)를 조절(즉, 압축기 내부가 압력 증가 조건이 되도록 조절)하여, 용량이 감소된 압축기(110)를 통과하는 과정에서 냉매의 압력이 높아지도록 한다.In addition, if the heat source-side heat exchanger 130 or the load-side heat exchanger 160 is enough to cause freezing, the compressor control unit 181 adjusts the capacity control valve 111 to reduce the capacity of the compressor 110 (that is, the compressor). By adjusting the inside to be a pressure increasing condition, the pressure of the refrigerant is increased in the course of passing through the compressor 110 having a reduced capacity.

즉, 압축기(110)를 통과하는 과정에서 냉매의 압력이 다시 높아지면 그에 따라 냉매의 온도가 저하되는 것이 방지되므로, 압축기(110)에서 출력된 냉매가 열원측 열교환기(130)나 부하측 열교환기(160)에 공급되어도 동파가 발생되지 않도록 한다.That is, when the pressure of the refrigerant rises again in the process of passing through the compressor 110, the temperature of the refrigerant is prevented from being lowered. Accordingly, the refrigerant output from the compressor 110 is transferred to the heat source side heat exchanger 130 or the load side heat exchanger. Even if supplied to (160), so that no freeze is generated.

또한, 본 발명은 제어부(180)에 경과시간을 측정하기 위한 타이머(184)는 물론 열원측 열교환기(130)로 수열원을 순환시키는 열원측 순환펌프(미도시)나 부하측 열교환기(160)로 물을 순환시키는 부하측 순환펌프(미도시)를 제어하기 위한 부하측/열원측 순환펌프 제어부(182)를 구비한다.In addition, the present invention is a timer 184 for measuring the elapsed time in the control unit 180, as well as a heat source side circulation pump (not shown) or load side heat exchanger 160 for circulating the heat source by the heat source side heat exchanger (130). A load side / heat source side circulation pump control unit 182 for controlling a load side circulation pump (not shown) for circulating water is provided.

그리고, 타이머(184)는 히트펌프 운전 정지시로부터 설정된 시간이 경과한 후에 제어부(180)에 알리고, 이때 제어부(180)는 부하측/열원측 순환펌프 제어부(182)를 통해 순환펌프(미도시)의 구동을 정지시킨다.In addition, the timer 184 notifies the controller 180 after the set time elapses from the stop of the heat pump operation, and the controller 180 controls the circulation pump (not shown) through the load side / heat source side circulation pump control unit 182. Stops driving.

따라서, 수온이 희망온도에 도달하여 정지하는 희망온도 정지, 사용자가 강제로 정지시키는 수동정지(혹은, 원격정지) 및 예약된 시간에 도달하면 정지하는 스케줄 정지 등과 같은 히트펌프 운전 정지시에도 부하측/열원측 순환펌프는 상기 설정된 시간이 경과된 후에 정지하게 한다.Therefore, even when the heat pump operation stops, such as the desired temperature stop where the water temperature reaches the desired temperature and stops, the manual stop (or remote stop) forcibly stopped by the user, and the scheduled stop when the scheduled time is reached, The heat source side circulation pump stops after the set time has elapsed.

즉, 열원측 열교환기(130) 및 부하측 열교환기(160)를 통과하는 냉매의 순환이 정지됨에 따라 그 일부의 냉매가 열원측 열교환기(130) 및 부하측 열교환기(160) 내부에 각각 정체되어 있어도 부하측/열원측 순환펌프는 소정 시간 동안 계속하여 물(혹은, 수열원)을 순환시키므로, 그 순환되는 물이 상기 정체된 냉매의 증발 잠열을 회수하여, 당해 열원측 열교환기(130) 및 부하측 열교환기(160)의 동파를 방지할 수 있게 된다.That is, as the circulation of the refrigerant passing through the heat source side heat exchanger 130 and the load side heat exchanger 160 is stopped, a part of the refrigerant is stagnated inside the heat source side heat exchanger 130 and the load side heat exchanger 160, respectively. Even if the load side / heat source side circulation pump continues to circulate the water (or the heat source) for a predetermined time, the circulated water recovers the latent heat of evaporation of the stagnant refrigerant, and the heat source side heat exchanger 130 and the load side It is possible to prevent freezing of the heat exchanger 160.

또한, 본 발명은 팽창밸브(150)와 열원측 열교환기(130) 사이 및팽창밸브(150)와 부하측 열교환기(160) 사이에 설치된 냉매온도센서(191)를 구비한다. 즉, 팽창밸브(150)의 출력측에 냉매온도센서(191)를 구비하여 팽창밸브(150)로부터 열원측 열교환기(130)나 부하측 열교환기(160)로 공급되는 냉매의 온도를 감지할 수 있게 한다.In addition, the present invention includes a refrigerant temperature sensor 191 installed between the expansion valve 150 and the heat source side heat exchanger 130 and between the expansion valve 150 and the load side heat exchanger 160. That is, the refrigerant temperature sensor 191 is provided at the output side of the expansion valve 150 to detect the temperature of the refrigerant supplied from the expansion valve 150 to the heat source side heat exchanger 130 or the load side heat exchanger 160. do.

따라서, 냉방운전모드(혹은, 제상운전모드)시에는 팽창밸브(150)로부터 부하측 열교환기(160)로 제공되는 냉매의 온도를 감지하고, 난방운전모드시에는 팽창밸브(150)로부터 열원측 열교환기(130)로 제공되는 냉매의 온도를 감지할 수 있게 된다.Therefore, in the cooling operation mode (or the defrosting operation mode), the temperature of the refrigerant provided from the expansion valve 150 to the load side heat exchanger 160 is sensed, and in the heating operation mode, the heat source side heat exchange is performed from the expansion valve 150. It is possible to detect the temperature of the refrigerant provided to the device (130).

그리고, 제어부(180)는 히트펌프의 전원공급을 제어하는 시스템 제어부(183)를 구비하고 있어서, 냉매 누설 등의 이유로 상기 냉매온도센서(191)에서 감지된 냉매의 온도가 설정값보다 낮아진 경우에는 전원 공급을 중지하고 히트펌프 운전을 일시 정지시킴으로써 열원측 열교환기(130)나 부하측 열교환기(160)의 동파를 방지한다. In addition, the controller 180 includes a system controller 183 for controlling the power supply of the heat pump. When the temperature of the refrigerant detected by the refrigerant temperature sensor 191 is lower than a set value due to leakage of the refrigerant, By stopping the power supply and temporarily stopping the heat pump operation, freezing of the heat source side heat exchanger 130 and the load side heat exchanger 160 is prevented.

물론, 일시 정지 이후 냉매의 온도가 정상으로 회복되면 히트펌프 운전을 재가동시킨다.Of course, if the temperature of the refrigerant returns to normal after the pause, the heat pump operation is restarted.

단, 본 발명은 제어부(180)에 카운터(185)를 더 구비하고 있어서, 일시 정지 의 횟수를 카운트하여, 일정 시간 동안 카운트된 횟수가 설정값 이상인 것으로 확인되면, 일시적인 에러나 현상이 아닌 보다 근원적인 문제가 있는 것으로 판단하고 알람(alarm)정지 시키는 것이 바람직할 것이다.However, according to the present invention, the control unit 180 further includes a counter 185. When the number of pauses is counted and the number of times counted for a predetermined time is determined to be greater than or equal to the set value, the present invention is not a temporary error or phenomenon, but rather a fundamental error. It may be desirable to determine that there is a problem and to stop the alarm.

또한, 이상에서는 하나의 팽창밸브(150)를 통해 열원측 열교환기(130)와 부하측 열교환기(160) 모두에 냉매를 공급하는 것을 일 예로 설명하였다. 그러나, 2개의 팽창밸브(미도시)를 구비하여 열원측 열교환기(130)와 부하측 열교환기(160)에 각각 냉매를 공급하는 히트펌프 회로에서는 상기 2개의 팽창밸브 출력측(미도시)에 각각 냉매온도센서(191)를 구비하여야 함은 자명할 것이다.In addition, it has been described as an example that the refrigerant is supplied to both the heat source side heat exchanger 130 and the load side heat exchanger 160 through one expansion valve 150. However, in a heat pump circuit having two expansion valves (not shown) and supplying refrigerant to the heat source side heat exchanger 130 and the load side heat exchanger 160, respectively, the refrigerants are provided at the two expansion valve output sides (not shown). It will be apparent that the temperature sensor 191 should be provided.

한편, 본 발명은 열원측 열교환기(130)의 입력측에는 열원측 입수관이 연결되어 있고, 출력측에는 열원측 출수관이 연결되어 있어서, 열원측 입수관을 통해 공급된 수열원이 열원측 열교환기(130) 내부를 순환한 다음 열원측 출수관을 통해 다시 하천 등으로 배출될 수 있게 한다.Meanwhile, in the present invention, the heat source side inlet pipe is connected to the input side of the heat source side heat exchanger 130, and the heat source side outlet pipe is connected to the output side, so that the heat source supplied through the heat source side inlet tube is the heat source side heat exchanger. (130) After circulating inside, it can be discharged back to the river through the heat source side outlet pipe.

그리고, 열원측 입수관에는 열원측 입수온도센서(194)가 설치되어 있고, 열원측 출수관에는 열원측 출수온도센서(195)가 설치되어 있으며, 열원측 입수온도센서(194)와 열원측 출수온도센서(195)는 제어부(180)와 연결되어 있어서, 제어부(180)가 입출수되는 수열원의 온도를 감시할 수 있게 된다. A heat source side inlet temperature sensor 194 is installed at the heat source side inlet pipe, and a heat source side outlet temperature sensor 195 is installed at the heat source side outlet pipe, and a heat source side inlet temperature sensor 194 and a heat source side outlet are provided. The temperature sensor 195 is connected to the control unit 180, so that the control unit 180 can monitor the temperature of the heat source.

따라서, 제어부(180)는 입수측·출수측·입수 및 출수측 수열원의 온도가 동파 우려가 있을 정도로 낮은 경우에는 부하측/열원측 순환펌프 제어부(182)를 통해 열원측 순환펌프가 강제 구동되도록 제어하여, 히트펌프가 운전중인 경우는 물론 운전 정지중인 경우에도 수열원이 계속하여 순환되도록 함으로써 수열원의 정체를 막고 동파를 방지한다.Therefore, when the temperature of the intake side, the outlet side, the inlet side, and the outlet side heat source is low enough to cause freezing, the control unit 180 may force the heat source side circulation pump to be driven through the load side / heat source side circulation pump control unit 182. By controlling, the heat source is continuously circulated even when the heat pump is in operation as well as when the operation is stopped, thereby preventing congestion of the heat source and preventing freezing.

특히, 외부 환경에 따라 열원측 출수관의 수열원의 온도는 급격히 감소할 수 있고, 그에 반해 열원측 출수온도센서(195)의 반응 속도는 느린 편이어서, 관리자가 수동으로 동파방지 동작을 수행하였을 때는 이미 열원측 열교환기(130)가 동파되어 버릴 수도 있다. 또한, 유량이 일시 감소하거나 냉매 싸이클을 순환하는 냉매의 압력이 일시적으로 감소하는 경우에는 입수측 또는 출수측(특히, 출수측)의 수열원의 온도가 급격히 낮아질 수 있다.In particular, according to the external environment, the temperature of the heat source of the heat source side outlet pipe can be drastically reduced, while the reaction rate of the heat source side outlet temperature sensor 195 is slow, so that the administrator has manually performed freeze protection. At this time, the heat source side heat exchanger 130 may already be frozen. In addition, when the flow rate temporarily decreases or when the pressure of the refrigerant circulating through the refrigerant cycle decreases temporarily, the temperature of the heat receiving source on the intake side or the outlet side (particularly, the outlet side) may be drastically lowered.

그러므로, 열원측 입수온도센서(194) 및 열원측 출수온도센서(195)를 이용하여 동파방지 동작을 수행함에 있어서, 상기 열원측 입수온도센서(194)에서 감지한 수열원의 온도와 열원측 출수온도센서(195)에서 감지한 수열원의 온도가 설정값 이상으로 차이가 있으면 히트펌프 운전을 일시 정지시킴으로써 자동으로 동파방지 동작을 수행함으로써 신속한 대응이 가능하도록 하는 것이 바람직할 것이다.Therefore, in performing the freezing prevention operation using the heat source side inlet temperature sensor 194 and the heat source side outlet temperature sensor 195, the temperature of the heat source and the heat source side outlet detected by the heat source side inlet temperature sensor 194. If the temperature of the heat source sensed by the temperature sensor 195 is greater than or equal to the set value, it may be desirable to enable rapid response by temporarily stopping the heat pump operation to automatically freeze operation.

물론, 히트펌프 운전의 일시 정지 이후 온도가 정상으로 회복된 경우에는 자동으로 재가동되고, 일정 시간 동안 발생한 일시 정지의 횟수가 설정값 이상인 것으로 판단되면 히트펌프 운전을 알람 정지하여 그 근원적인 문제를 해결하도록 할 수도 있을 것이다.Of course, if the temperature is restored to normal after the heat pump operation is paused, it is automatically restarted, and if it is determined that the number of pauses occurring for a certain time is more than the set value, the heat pump operation is stopped for alarm to solve the underlying problem. You may be able to.

뿐만 아니라, 본 발명의 부하측 열교환기(160)의 입력측에는 부하측 입수관이 연결되어 있고, 출력측에는 부하측 출수관이 연결되어 있어서, 부하측 입수관을 통해 공급된 냉난방용 물이 부하측 열교환기(160) 내부를 순환한 다음 부하측 출수관을 통해 배출될 수 있게 한다.In addition, the load side inlet pipe is connected to the input side of the load side heat exchanger 160 of the present invention, and the load side outlet pipe is connected to the output side, the cooling and heating water supplied through the load side inlet pipe is the load side heat exchanger 160 Circulate internally and allow discharge through the load side outlet.

그리고, 부하측 입수관에는 부하측 입수온도센서(192)가 설치되어 있고, 부하측 출수관에는 부하측 출수온도센서(193)가 설치되어 있으며, 부하측 입수온도센서(192)와 부하측 출수온도센서(193)는 제어부(180)와 연결되어 있어서, 제어부(180)가 입출수되는 냉난방용 물의 온도를 감시할 수 있게 된다. The load side water inlet pipe is provided with a load side water temperature sensor 192, and the load side water inlet pipe is provided with a load side water temperature sensor 193, and the load side water temperature sensor 192 and the load side water temperature sensor 193 are provided. It is connected to the control unit 180, the control unit 180 can monitor the temperature of the water for heating and cooling the incoming and outgoing.

따라서, 제어부(180)는 입수측·출수측·입수 및 출수측 물의 온도가 동파 우려가 있을 정도로 낮은 경우에 부하측/열원측 순환펌프 제어부(182)를 통해 부하측 순환펌프가 강제 구동되도록 제어하여, 히트펌프가 운전중인 경우는 물론 운전 정지중인 경우에도 냉난방용 물이 계속하여 순환되도록 함으로써 냉난방용 물의 정체를 막고 동파를 방지한다.Therefore, the controller 180 controls the load side circulation pump to be forcibly driven through the load side / heat source side circulation pump control unit 182 when the temperature of the inlet side, outlet side, inlet side, and outlet side water is low enough to cause freezing. When the heat pump is in operation as well as when the operation is stopped, the cooling and cooling water is continuously circulated to prevent the cooling and cooling water stagnation and to prevent freezing.

특히, 물 사용량의 감소 등의 이유로 냉난방용 물의 유량이 감소하게 되면, 출수관 내부의 물의 온도가 급격히 감소할 수 있고, 그에 반해 출수온도센서(193)의 반응 속도는 느린 편이어서, 관리자가 수동으로 동파방지 동작을 수행하였을 때는 이미 부하측 열교환기(160)가 동파되어 버릴 수도 있다.In particular, when the flow rate of the air-conditioning water is reduced due to a decrease in the amount of water used, the temperature of the water inside the outlet pipe may be drastically reduced, while the reaction speed of the outlet water temperature sensor 193 is relatively slow, so that an administrator may manually When the freezing prevention operation is performed, the load-side heat exchanger 160 may already be frozen.

따라서, 이상과 같이 부하측 입수온도센서(192)에서 감지한 물의 온도와 부하측 출수온도센서(193)에서 감지한 물의 온도가 설정값 이상으로 차이가 있으면 히트펌프 운전을 일시 정지시키는 동파방지 동작을 수행함으로써 신속한 대응이 가능하도록 하는 것이 바람직할 것이다.Therefore, if the temperature of the water detected by the load-side inlet temperature sensor 192 and the temperature of the water detected by the load-side outlet temperature sensor 193 are greater than or equal to the set value, the freezing prevention operation is performed to temporarily stop the heat pump operation. It would be desirable to be able to respond quickly.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. The specific embodiments of the present invention have been described above. However, the spirit and scope of the present invention is not limited to these specific embodiments, and various modifications and variations can be made without departing from the spirit of the present invention. Those who have it will understand.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Therefore, since the embodiments described above are provided to completely inform the scope of the invention to those skilled in the art, it should be understood that they are exemplary in all respects and not limited. The invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템은 지열, 하천수 및 폐수 등을 열원으로 하는 수열원 히트펌프 시스템에 있어서, 물을 매체로 하기 때문에 동파 발생율이 높은 냉매 대 물 열교환기의 동파를 방지할 수 있게 한다. 따라서, 냉난방 기술분야의 발전을 앞당김은 물론, 사용자에게는 항시 쾌적한 환경을 제공할 수 있게 한다.The heat source heat pump system having the freeze protection function according to the present invention is a heat source heat pump system using geothermal heat, river water, and waste water as a heat source. To prevent it. Therefore, as well as advance the development of the air-conditioning technology field, it is possible to provide a comfortable environment to the user at all times.

도 1은 본 발명에 따른 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템의 냉방운전 상태도이다.1 is a state of cooling operation of a heat source heat pump system having a freeze protection function according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템의 난방운전 상태도이다. 2 is a heating operation state diagram of a heat source heat pump system having a freeze protection function according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템의 압축기를 나타낸 부분 확대도이다.3 is a partially enlarged view showing a compressor of a heat source heat pump system having a freeze protection function according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템의 제어부를 나타낸 블록도이다.Figure 4 is a block diagram showing a control unit of a heat source heat pump system having a freeze protection function according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110: 압축기 111: 용량 제어밸브110: compressor 111: capacity control valve

112: 냉매 저압센서 130: 열원측 냉매 대 물 열교환기112: refrigerant low pressure sensor 130: heat source side refrigerant to water heat exchanger

160: 부하측 냉매 대 물 열교환기 180: 제어부160: load side refrigerant to water heat exchanger 180: control unit

191: 냉매온도센서 192: 부하측 입수온도센서191: refrigerant temperature sensor 192: inlet temperature sensor on the load side

193: 부하측 출수온도센서 194: 열원측 입수온도센서193: load side temperature sensor 194: heat source side temperature sensor

195: 열원측 출수온도센서195: exit water temperature sensor

Claims (8)

냉난방이 가능한 히트펌프(heat pump) 시스템에 있어서,In the heat pump system capable of heating and cooling, 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기와;A compressor for compressing the refrigerant at high temperature and high pressure; 상기 압축기에 설치되며, 상기 압축기의 용량을 조절하는 용량 제어밸브와;A capacity control valve installed in the compressor and configured to adjust a capacity of the compressor; 상기 압축기의 냉매 입력측에 설치된 냉매 저압센서와;A refrigerant low pressure sensor installed at a refrigerant input side of the compressor; 상기 냉매 저압센서에서 감지된 냉매의 압력이 설정값 보다 낮아지면, 상기 용량 제어밸브를 조절하여 상기 압축기의 용량을 낮추는 제어부와;A controller for lowering the capacity of the compressor by adjusting the capacity control valve when the pressure of the coolant sensed by the coolant low pressure sensor is lower than a set value; 상기 용량이 조절된 압축기에서 제공된 냉매와 냉난방용 물을 서로 열교환시키는 부하측 냉매 대 물 열교환기; 및A load-side refrigerant-to-water heat exchanger for exchanging heat exchanged between the refrigerant provided in the capacity-controlled compressor and water for heating and cooling; And 상기 용량이 조절된 압축기에서 제공된 냉매와 열원인 물을 서로 열교환시키는 열원측 냉매 대 물 열교환기;를 포함하되,And a heat source-side refrigerant-to-water heat exchanger configured to exchange heat between the refrigerant provided by the capacity-controlled compressor and water as a heat source. 상기 제어부는 타이머(timer)를 포함하여, 히트펌프 운전 정지시, 상기 부하측 냉매 대 물 열교환기로 물을 공급하는 부하측 순환펌프 또는 상기 열원측 냉매 대 물 열교환기로 물을 공급하는 열원측 순환펌프 중 어느 하나 이상을 상기 히트펌프 운전 정지 시점부터 소정 시간이 경과한 후 정지시키는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템.The control unit includes a timer and includes either a load side circulation pump for supplying water to the load side refrigerant-to-water heat exchanger or a heat source side circulation pump for supplying water to the heat source-side refrigerant-to-water heat exchanger when the heat pump is stopped. A heat source heat pump system having a freeze protection function, wherein at least one of the heat pumps is stopped after a predetermined time has elapsed since the stop of the heat pump operation. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 냉방운전시의 상기 부하측 냉매 대 물 열교환기의 냉매 입력측 및 난방운전시의 상기 열원측 냉매 대 물 열교환기의 냉매 입력측에는 팽창밸브가 설치되어 있고,An expansion valve is provided on the refrigerant input side of the load side refrigerant-to-water heat exchanger during the cooling operation and the refrigerant input side of the heat source side refrigerant-to-water heat exchanger during the heating operation, 상기 팽창밸브의 냉매 출력측에는 냉매온도센서가 설치되어 있으며,A refrigerant temperature sensor is installed on the refrigerant output side of the expansion valve. 상기 제어부는 상기 냉매온도센서에서 감지된 냉매의 온도가 설정값보다 낮은 것으로 판단되면 히트펌프 운전을 일시 정지시키는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템.And the control unit temporarily stops the heat pump operation when it is determined that the temperature of the coolant sensed by the coolant temperature sensor is lower than a set value. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제어부는 카운터(counter)를 포함하여,The control unit includes a counter, 상기 타이머에 설정된 일정 시간 동안 상기 냉매 온도 하강에 따른 히트펌프 일시 정지 횟수가 설정값보다 큰 경우에는 히트펌프 운전을 알람 정지시키는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템.Heat-receiving heat pump system having a freeze protection function, characterized in that for stopping the heat pump operation when the number of times of the heat pump temporary stop according to the coolant temperature decrease for a predetermined time set to the timer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 부하측 냉매 대 물 열교환기의 입수관에 설치된 부하측 입수온도센서 및 상기 냉매 대 물 열교환의 출수관에 설치된 부하측 출수온도센서를 포함하며,A load side inlet temperature sensor installed in the inlet pipe of the load side refrigerant to water heat exchanger and a load side outlet temperature sensor installed in the outlet pipe of the refrigerant to water heat exchanger, 상기 제어부는 상기 부하측 입수온도센서에서 감지한 물의 온도와 상기 부하측 출수온도센서에서 감지한 물의 온도 간의 차이가 설정값보다 큰 경우 히트펌프 운전을 일시 정지시키는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템.The controller is configured to temporarily stop the heat pump operation when the difference between the water temperature detected by the load-side inlet temperature sensor and the water temperature detected by the load-side outlet temperature sensor is greater than a set value. One heat pump system. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제어부는 상기 부하측 입수온도센서에서 감지한 물의 온도와 상기 부하측 출수온도센서에서 감지한 물의 온도 중 어느 하나 이상이 설정값 이하인 것으로 판단되면 부하측 순환펌프를 강제 구동시키는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템.The control unit controls the freeze protection function of forcibly driving the load side circulation pump when it is determined that at least one of the temperature of the water detected by the load-side water temperature sensor and the temperature of the water detected by the load-side water temperature sensor is less than or equal to a set value. Heat source heat pump system provided. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열원측 냉매 대 물 열교환기의 입수관에 설치된 열원측 입수온도센서 및 상기 열원측 냉매 대 물 열교환기의 출수관에 설치된 열원측 출수온도센서를 포함하며,A heat source side inlet temperature sensor installed in the inlet pipe of the heat source side refrigerant to water heat exchanger, and a heat source side outlet temperature sensor installed in the outlet pipe of the heat source side refrigerant to water heat exchanger, 상기 제어부는 상기 열원측 입수온도센서에서 감지한 물의 온도와 상기 열원측 출수온도센서에서 감지한 물의 온도 간의 차이가 설정값보다 큰 경우 히트펌프 운전을 일시 정지시키는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템.The control unit has a freeze protection function to temporarily stop the heat pump operation when a difference between the temperature of the water detected by the heat source side inlet temperature sensor and the temperature of the water detected by the heat source side outlet temperature sensor is greater than a set value. One heat source heat pump system. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제어부는 상기 부하측 입수온도센서에서 감지한 물의 온도와 상기 부하측 출수온도센서에서 감지한 물의 온도 중 어느 하나 이상이 설정값 이하인 것으로 판단되면 열원측 순환펌프를 강제 구동시키는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 구비한 수열원 히트펌프 시스템.If the control unit determines that any one or more of the temperature of the water detected by the load-side inlet temperature sensor and the temperature of the water detected by the load-side outlet temperature sensor is less than or equal to a set value, the control unit forcibly drives the heat source side circulation pump. Heat source heat pump system provided with.
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