KR100952648B1 - Heat pump accumulating heat from air in water - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A heat pump accumulating heat from air in water is provided to induce enough low temperature evaporation without a separate thermoelectric device when the temperature of exterior air falls below a specific temperature. CONSTITUTION: A heat pump accumulating heat from air in water comprises an auxiliary evaporator(HE3), refrigerant bypass pipes(P10,P11), an electronic valve(S1) for refrigerant bypass, and a refrigerant bypass pipe expansion valve(EV3). The auxiliary evaporator is installed between an exterior heat exchanger expansion valve(EV1) and water heat exchangers(HE1,HE2). Through the refrigerant bypass pipes, a part of liquid refrigerant flowing from the water heat exchangers into the auxiliary evaporator is turned back to the auxiliary evaporator and heat-exchanged with the liquid refrigerant before reaching the exterior heat exchanger expansion valve and than bypassed to a lower pressure pipe(P12). The electronic valve for refrigerant bypass opens only when the temperature of exterior air falls below a specific temperature. The refrigerant bypass pipe expansion valve expands the liquid refrigerant which bypasses just before flowing into the auxiliary evaporator so that the bypassed liquid refrigerant is heat-exchanged with the liquid refrigerant flowing from the water heat exchanger in the auxiliary evaporator.

Description

효율이 개선된 공기열원 수축열식 히트펌프{HEAT PUMP ACCUMULATING HEAT FROM AIR IN WATER}Heat source shrinkage heat pump with improved efficiency {HEAT PUMP ACCUMULATING HEAT FROM AIR IN WATER}

본 발명은 효율이 개선된 공기열원(空氣熱源) 수축열(水蓄熱) 히트펌프(HEAT PUMP)에 관한 것으로, 더 상세하게는 외기 온도가 영하(0 ℃ 이하)의 저온으로 떨어지는 경우에도, 실외 열교환기에서의 냉매 증발량과 냉매 순환회로에서의 냉매 순환량을 일정수준 이상으로 유지하여, 히트펌프의 성적계수 저하를 최소화하고 히트펌프 운전 및 수축조에의 축열을 중단없이 지속할 수 있는 고효율 공기열원 수축열 히트펌프에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air heat source shrinking heat pump for improved efficiency, and more particularly, even when the outdoor temperature drops to a low temperature below zero (0 ° C.). The number of high-efficiency air heat sources that can maintain the evaporation amount of the refrigerant in the heat exchanger and the refrigerant circulation in the refrigerant circulation circuit at a certain level or more, thereby minimizing the deterioration of the coefficient of performance of the heat pump and continuing the heat pump operation and heat storage in the shrinkage tank without interruption. It relates to a heat storage heat pump.

온도가 낮은 곳에서 온도가 높은 곳으로 열량을 이동시키는 것을 히트펌프라고 한다. CFC계 냉매 또는 HFC계 냉매를 압축하여 순환시키면서 열교환하게 하는 압축냉매순환회로는 냉매의 상변화를 통해 간단하게 온도가 낮은 곳의 열량을 높은 곳으로 이동시킬 수 있으므로 히트펌프로 널리 사용되고 있다. 히트펌프를 이용하면 압축기에 의한 압축열(압축기에서 전력 소모에 따른 열)뿐만 아니라 건물 외부 공기 중에 포함된 열량(공기열원)을 건물 내부 난방이나 온수의 열원으로 사용할 수 있기 때문에 압축기에서 소모되는 전력 이상의 열량을 얻게 되며, 이러한 점에서 히트펌프는 전열 히터보다 훨씬 효율적임은 잘 알려져 있다. Heat pumps move heat from a low temperature to a high temperature. A compressed refrigerant circulation circuit that compresses and circulates CFC refrigerants or HFC refrigerants and heat exchanges them, is widely used as a heat pump because it is possible to simply move the heat of a low temperature to a high place through phase change of the refrigerant. The heat pump uses not only the heat of the compressor (heat due to power consumption in the compressor), but also the amount of heat contained in the air outside the building (air heat source) as a heat source for heating or hot water inside the building. It is well known that heat pumps are much more efficient than electrothermal heaters in this regard.

따라서, 근래, 압축냉매순환회로를 써서 외기의 열을 흡수하여 물에 저장하는 공기열원 수축열(水蓄熱) 히트펌프가 널리 보급되어 있다. 주야간의 전력소요량 불균형을 시정하고 화력발전의 효율을 놓이는 방법의 하나로 전력소요량이 적은 시간대에 냉동회로을 가동하여 축열조에 온열 또는 냉열을 축열하거나, 빙축조에 빙축한 후 이를 전력소요량이 많은 시간대에 사용하는 방법이 권장되면서, 공기열원 수축열 히트펌프가 널리 보급되고 있는 것이다. 공기열원 수축열(水蓄熱) 히트펌프는 압축냉매순환회로에서 냉매가 응축하거나 증발하면서 발생되는 온열이나 냉열을 열용량이 매우 큰 물로 회수하여 축열조에 저장한 후 이를 사후에 온수, 난방수, 냉방수 등으로 사용하는 시스템이다. Therefore, in recent years, an air heat source shrinkage heat pump that absorbs heat from outside air and stores it in water using a compressed refrigerant circulation circuit has been widely used. It is a method of correcting the unbalance of power demand during the day and night and improving the efficiency of thermal power generation.It operates the refrigerating circuit during the time when the power demand is low, and heats or cools the heat in the heat storage tank, or uses it in the time when the power demand is high. Air heat source shrinkage heat pumps are widely used. Air heat source shrinkage heat pump recovers the heat or cold heat generated by the condensation or evaporation of refrigerant in the compressed refrigerant circulation circuit as water with a very large heat capacity and stores it in the heat storage tank. It is a system used for such.

온열 축열은 냉매의 증발에 의하여 외기로 부터 열량을 흡수한 후 수(水)열교환기에서 냉매와 물간의 열교환(냉매의 응축)이 이루어지도록 함으로써 달성되는데, 이 때 물은 수열교환기와 축열조간을 계속적으로 순환하면서 수열교환기에서 얻은 열을 축열조에 저장한다. Thermal heat storage is achieved by absorbing heat from the outside air by evaporation of the refrigerant and then allowing heat exchange between the refrigerant and water in the water heat exchanger (condensation of the refrigerant). In continuous circulation, the heat from the heat exchanger is stored in the heat storage tank.

따라서, 공기열원 수축열 히트펌프는 에너지 효율 또는 성적 계수(응축기에서 방출 되는 열량/압축기에서 가해지는 열량)가 매우 중요한 선택의 기준이 된다. 공기열원 수축열 히트펌프의 성적계수는 적어도 2~4(압축기에서 가해지는 열량의 2~4배)를 유지해야 경제성이 있다고 할 수 있다. Therefore, the heat source heat shrinkage heat pump is a very important selection criterion is the energy efficiency or grade factor (heat output from the condenser / heat applied to the compressor). The coefficient of performance of air heat source shrinkage heat pump should be maintained at least 2 ~ 4 times (2 ~ 4 times the amount of heat applied to the compressor).

일반적으로 히트펌프의 성적계수는 증발기 온도와 응축기 온도의 차이가 클수록 적어지며, 증발기 온도와 응축기 온도의 차이가 적을수록 커진다.In general, the heat coefficient of the heat pump decreases as the difference between the evaporator temperature and the condenser temperature increases, and as the difference between the evaporator temperature and the condenser temperature decreases.

또한, 히트펌프의 성적계수는 표 1에 나타낸 바와 같이, 냉매의 과열도와 과냉각도가 냉매의 열흡수 및 열방출에 적당한 정도로 유지될수록 커지며, 그 범위를 벗어나면 작아진다. 표 1을 참조하면, 냉매 과열도나 냉매 과냉각도가 지나치게 작거나(a 이하) 지나치게 클 경우(c이상) 히트펌프의 성적계수가 적정한 수준(표에서는 2)이하로 작아짐을 보여준다.In addition, as shown in Table 1, the heat coefficient of the heat pump increases as the superheat and supercooling degree of the coolant are maintained to a suitable level for heat absorption and heat release of the coolant, and becomes smaller when out of the range. Referring to Table 1, the coolant supercooling degree or the coolant subcooling degree is too small (less than or equal to a) or too large (more than or equal to c), and the heat coefficient of the heat pump decreases to an appropriate level (2 or less).

Figure 112008075885465-pat00001
Figure 112008075885465-pat00001

위와 같은 특성을 갖는 공기열원 수축열 히트펌프는 특히 겨울철 온열 축열시 낮은 온도의 외기로 부터 열량을 흡수하여야 한다는 증발 조건상의 제약과, 수(水)열교환기에서 냉매의 응축잠열을 흡수한 물이 축열조와 수열교환기를 순환하기 때문에 수열교환기 입수 온도가 축열조 내의 물의 온도와 거의 같게 되어 냉매의 응축 및 과냉각이 쉽지 않다는 응축 조건상의 제약 때문에 다음과 같은 성적 계수 저하 및 압축기 불안정 문제를 야기한다. The air heat source heat shrinkage heat pump having the above characteristics is restricted in evaporation conditions that it must absorb heat from low temperature outside air during the heat storage in winter, and water absorbed the latent heat of refrigerant condensation in the water heat exchanger. Due to the circulation of the heat storage tank and the water heat exchanger, the water heat exchanger inlet temperature is approximately equal to the temperature of the water in the heat storage tank, and the condensation conditions of the condensation and supercooling of the refrigerant are not easy.

일반적으로 압축기는 압축기 보호를 위하여 일정한 토출냉매 압력(고압측 압력)(CFC계 냉매 또는 HFC계 냉매를 사용하는 압축기는 통상 23Kg/㎠ 또는 25Kg/㎠ 이내) 및 흡입냉매 압력(저압측 압력)(CFC계 냉매 또는 HFC계 냉매를 사용하는 압축기는 통상 2Kg/㎠ 이상)의 범위 내에서 운전하도록 설계된다. 따라서, 이러한 압축기를 갖는 히트펌프는 고압스위치 및 저압스위치를 구비하여 압축기의 고압측 압력 또는 저압측 압력이 허용 범위를 벗어나면 압축기 동작을 정지하도록 구성된다. Generally, the compressor has a constant discharge refrigerant pressure (high pressure side pressure) (for compressors using CFC refrigerant or HFC refrigerant) within 23 Kg / cm 2 or 25 Kg / cm 2) and suction refrigerant pressure (low pressure side pressure) ( Compressors using CFC refrigerants or HFC refrigerants are usually designed to operate within a range of 2Kg / cm 2 or more. Therefore, the heat pump having such a compressor is provided with a high pressure switch and a low pressure switch and configured to stop the compressor operation when the high pressure side pressure or the low pressure side pressure of the compressor is out of the allowable range.

히트펌프의 경우 열원으로 공기열원을 사용할 경우 외기 온도 저하에 따른 성적 계수 저하는 피할 수 없는 문제이다. 특히 외기 온도가 섭씨 영하로 떨어져 증발기에 응축수증기에 의한 착상이 진행되어지면 코일 내를 통과하는 풍량이 감소하고, 냉매로의 공기 열량 전달이 차단되는데, 이에 따라 냉매의 열 흡수 능력 및 증발 능력이 저하하게 되며, 그 결과 실외 열교환기에서 토출되는 증기냉매의 압력 및 과열도가 현격히 떨어지고, 히트펌프의 성적계수도 현저히 낮아지게 된다. 열 흡수 및 증발이 제대로 안되면 순환 냉매량이 줄어들 뿐만 아니라, 저압냉매의 건포화도가 낮아져 압축기에서습압축에 의한 압축불량이 발생되며, 응축이 일어나는 수열교환기에서는 흡입 냉매의 비체적이 커져 응축열 발생량이 줄어들게 되는 것도 성적계수 저하의 원인이 된다. 그만큼 낮은 외기 온도로 부터 열량을 흡수하여 실내로 이송하고 이를 축열하는 것은 어려운 것이다. 특히 증기냉매의 압력이 압축기의 설계 압력 이하로 떨어지면 압축기 동작이 정지되므로, 외기 온도가 섭씨 영하로 떨어지면 공기열원을 사용하는 히트펌프는 수축열 운전이 빈번히 중단될 수 있는 것이다. 통상적으로 히트펌프에서는 이러한 문제를 보완하고자 전기히터를 설치하게 되는데 이러한 방법으로도 히트펌프의 고질적인 문제점은 극복할 수가 없다. In the case of the heat pump, when the air heat source is used as the heat source, the decrease in the coefficient of performance due to the decrease in the outside temperature is inevitable. In particular, when the outside air temperature drops below zero degrees Celsius, the evaporation of condensed water vapor in the evaporator decreases the amount of air passing through the coil, and the heat transfer to the refrigerant is blocked. Accordingly, the heat absorption capacity and evaporation capacity of the refrigerant are reduced. As a result, the pressure and superheat of the steam refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger is significantly lowered, and the performance coefficient of the heat pump is also significantly lowered. If the heat absorption and evaporation is not properly reduced, the amount of circulating refrigerant is reduced, and the low saturation of the low pressure refrigerant is reduced, resulting in poor compression due to wet compression in the compressor, and in the water heat exchanger where condensation occurs, the amount of intake refrigerant is increased, which reduces the amount of heat generated. It can also cause a drop in grade factor. It is difficult to absorb heat from the low outside temperature, transport it to the room, and regenerate it. In particular, since the operation of the compressor is stopped when the pressure of the steam refrigerant falls below the design pressure of the compressor, the heat pump using the air heat source can be frequently stopped in the heat shrinkage operation when the outside air temperature drops below zero. In general, heat pumps are installed with electric heaters to compensate for these problems. Even in this method, the inherent problems of heat pumps cannot be overcome.

수축열식 히트펌프는 판형열교환기 등 수열교환기에서 현열교환 및 잠열교환이 이루어지는데, 열교환되어 가열된 물이 축열조와 수열교환기를 순환하게 되므로, 수열교환기에 입수되는 물의 온도는 축열조의 물의 온도와 거의 같게 되고, 따라서 축열조에 어느정도의 축열이 이루어지면, 수열교환기로 입수되는 물의 온도도 높아지게 된다. 수열교환기로의 입수 온도가 냉매의 응축온도 이상으로 올라가게 되면 수열교환기에서 냉매의 응축불량이 야기되고, 이에 따라 압축기의 토출압력이 높게 되며, 냉매의 과냉각도는 현격히 떨어지게 된다. 냉매의 과냉각도가 낮아지면 히트펌프의 성적계수가 저하되며 이에 따라 높은 효율로 축열하는 것이 불가능해진다. 특히, 압축기 토출압력이 지나치게 커지면 상술한 바와 같이 압축기의 과부하로 압축기가 동작이 정지된다. Shrinkage heat pump performs sensible heat exchange and latent heat exchange in a water heat exchanger such as a plate heat exchanger, and since the heated water is circulated through the heat storage tank and the heat exchanger, the temperature of the water obtained in the heat exchanger is almost equal to that of the heat storage tank. As a result, if a certain amount of heat is accumulated in the heat storage tank, the temperature of the water obtained by the heat exchanger is also increased. When the inlet temperature of the water heat exchanger rises above the condensation temperature of the coolant, the condensation defect of the coolant is caused in the water heat exchanger. Accordingly, the discharge pressure of the compressor is increased, and the supercooling degree of the coolant drops drastically. The lower the supercooling degree of the refrigerant, the lower the coefficient of performance of the heat pump, thus making it impossible to accumulate with high efficiency. In particular, if the compressor discharge pressure becomes too large, the compressor is stopped due to the overload of the compressor as described above.

더구나, 겨울철에 공기열원 수축열식 히트펌프를 운전할 경우, 수열교환기의 액냉매 온도와 실외 열교환기의 증기냉매간의 온도 차이가 커지고 이에 따라 압축기가 하는 일이 커지게 되어 성적계수는 더욱 저하되게 된다. In addition, when the air heat source shrinkage heat pump is operated in winter, the temperature difference between the liquid refrigerant temperature of the water heat exchanger and the steam refrigerant of the outdoor heat exchanger increases, thereby increasing the work of the compressor.

상술한 종래 공기열원 수축열식 히트펌프의 겨울철 성적계수 저하 및 운전 중지 문제를 해결하고자 안출된 본 발명은 외기 온도가 섭씨 영하로 떨어지는 경우에도 별도의 전열장치 없이 실외 열교환기에서 충분한 저온 증발이 일어날 수 있도록 하여 효율을 개선한 공기열원 수축열식 히트펌프를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention, which is designed to solve the problem of reducing the winter coefficient and the operation stop of the conventional air heat source shrinkage heat pump described above, even if the outside temperature drops to below zero degrees Celsius, sufficient low temperature evaporation may occur in the outdoor heat exchanger without a separate heating device. The purpose of the present invention is to provide an air heat source shrinkage heat pump that has improved efficiency.

본 발명의 다른 목적은 외기 온도가 섭씨 영하로 떨어지는 경우에도 냉매의 과열도를 일정 수준 유지할 수 있도록 하여 효율을 개선한 공기열원 수축열식 히트펌프를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide an air heat source shrinkage heat pump that improves efficiency by maintaining a certain level of superheat of the refrigerant even when the outside air temperature drops to below zero degrees Celsius.

본 발명의 또 다른 목적은 축열조에서 수열교환기로 입수되는 물의 온도가 포화액냉매의 온도 이상으로 올라가는 경우에도 축열을 지속할 수 있도록 효율을 개선한 공기열원 수축열식 히트펌프를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide an air heat source shrinkage heat pump that improves efficiency so that heat storage can be continued even when the temperature of water obtained by the heat exchanger in the heat storage tank rises above the temperature of the saturated liquid refrigerant.

상술한 목적을 달성하고자 하는 본 발명에 따른 공기열원 수축열식 히트펌프는Air heat source shrinkage heat pump according to the present invention to achieve the above object

수열교환기에서 물과 열교환한 액 냉매가 실외 열교환기용 팽창밸브에 도달하기 전에 경유하도록, 수열교환기와 실외 열교환기용 팽창밸브 사이에 마련된 보조 증발기; 상기 수열교환기로부터 상기 보조 증발기로 유입된 액 냉매 중 일부가, 보조 증발기로부터 토출된 후 실외 열교환기용 팽창밸브에 도달하기 전에 상기 보조 증발기로 회귀하여, 수열교환기로부터 유입되는 액 냉매와 열교환한 후 저압관으로 바이패스하도록 유도하는 냉매 바이패스관; 상기 냉매 바이패스관에 마련되어 외기 온도가 소정 온도 이하로 떨어질 때만 열리는 냉매 바이패스용 전자밸브; 및 바이패스하는 액 냉매가 상기 보조 증발기로 유입되기 직전에 바이패스하는 액 냉매를 팽창시켜, 바이패스하는 액 냉매가 상기 보조 증발기에서 수열교환기로부터 유입되는 액 냉매와 증발하면서 열교환하게 하는 냉매 바이패스관 팽창밸브;를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다. An auxiliary evaporator provided between the water heat exchanger and the expansion valve for the outdoor heat exchanger such that the liquid refrigerant heat-exchanged with water in the water heat exchanger passes before reaching the expansion valve for the outdoor heat exchanger; Some of the liquid refrigerant flowing into the auxiliary evaporator from the water heat exchanger is discharged from the auxiliary evaporator, and then returned to the auxiliary evaporator before reaching the expansion valve for the outdoor heat exchanger, and after exchanging heat with the liquid refrigerant flowing from the water heat exchanger, A refrigerant bypass pipe leading to bypass the pipe; A solenoid valve for refrigerant bypass provided in the refrigerant bypass pipe and opened only when the outside air temperature drops below a predetermined temperature; And a bypass for allowing the bypassing liquid refrigerant to expand the bypassing liquid refrigerant immediately before the auxiliary evaporator flows into the auxiliary evaporator, thereby allowing the bypassed liquid refrigerant to exchange heat with the liquid refrigerant flowing from the water heat exchanger in the auxiliary evaporator. Tube expansion valve; characterized in that configured to include.

상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 외기 온도가 섭씨 영하로 떨어지는 경우에 상기 냉매 바이패스용 전자밸브를 열어주어 냉매의 일부가 실외 열교환기 대신 보조 증발기로 유입되면서 팽창되어 수열교환기로 부터 보조 증발기로 유입되는 액냉매를 과냉각시키고 동시에 자신은 증발 및 과열되어 저압관으로 바이패스되므로, 실외 열교환기에서 별도의 전열장치 없이도 충분한 저온 증발이 일어나게 되고, 압 축기 흡입 증기의 과열도를 충분히 높일 수 있게 되므로, 히트펌프의 성적저하를 최소화하고, 압축기 고압측 압력의 이상 상승 및 압축기 저압측 압력의 이상 강하를 예방하게 되어 히트펌프의 저온증발 수축열 운전을 원활하게 유지할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention having the above-described configuration, when the outside air temperature drops below zero degrees Celsius, the solenoid valve for the refrigerant bypass is opened, and a portion of the refrigerant is expanded while entering the auxiliary evaporator instead of the outdoor heat exchanger, thereby expanding from the water heat exchanger to the auxiliary evaporator. At the same time, the liquid refrigerant is supercooled, and at the same time, it is evaporated and overheated and bypassed to the low pressure pipe, so that a sufficient low temperature evaporation occurs in the outdoor heat exchanger without a separate heating device, and the superheat of the compressor suction steam is sufficiently increased. Therefore, the performance degradation of the heat pump is minimized, and the abnormal rise of the compressor high pressure side pressure and the abnormal drop of the compressor low pressure side pressure are prevented, thereby maintaining the low temperature evaporation shrinkage heat operation of the heat pump.

이하, 상술한 구성 및 효과를 갖는 본 발명에 따른 공기열원 수축열식 히트펌프의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the heat source heat shrinkage heat pump according to the present invention having the above-described configuration and effect will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 공기열원 수축열식 히트펌프의 구성도이다.1 is a block diagram of an air heat source shrinkage heat pump according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 공기열원 수축열식 히트펌프는 냉매관(P1 ~ P9, P12)에 의하여 서로 연결되어 압축냉매순환사이클을 형성하는 2개의 병렬 연결 압축기(1a, 1b)와, 4개의 포트(a, b, c, d)의 포트가 각각 압축기(1a, 1b) 고압측과 수열교환기(HE1, HE2)와 압축기 저압측과 실외 열교환기(HE4)에 연결된 4방밸브(7)와, 서로 직렬로 연결된 2개의 수열교환기(HE1, HE2)와, 수열교환기용 밸창밸브 및(EV2) 및 이에 병렬로 연결된 체크밸브(C4)와, 응축 냉매와 압축기 흡입 냉매간의 열교환기인 액열기(9)와, 보조 증발기(HE3)와, 실외열교환기용 팽창밸브 및 이에 병렬로 연결된 체크밸브(C4)와, 실외열교환기(HE4)를 포함함을 알 수 있다. Referring to Figure 1, the air heat source shrinkage heat pump according to the present invention is connected to each other by the refrigerant pipes (P1 ~ P9, P12) and two parallel connected compressors (1a, 1b) to form a compressed refrigerant circulation cycle, Four-way valves (7) in which four ports (a, b, c, d) are connected to the high pressure side of the compressor (1a, 1b) and the water heat exchanger (HE1, HE2) and the low pressure side of the compressor and the outdoor heat exchanger (HE4), respectively. ), Two water heat exchangers HE1 and HE2 connected in series with each other, a valve valve for water heat exchanger and EV2 and a check valve C4 connected in parallel thereto, and a heat exchanger that is a heat exchanger between a condensation refrigerant and a compressor suction refrigerant. (9), the auxiliary evaporator HE3, the expansion valve for the outdoor heat exchanger and the check valve C4 connected in parallel thereto, and the outdoor heat exchanger HE4.

상기 2개의 병렬 연결 압축기(1a, 1b)의 토출관(P1, P2)에는 체크밸브(C1, C2)를 구비하여 압축 냉매 역류를 방지한다. 또한, 압축기의 고압측 냉매관(P3)에는 압축기 제어용 고압스위치(3)를 구비하고, 압축기의 저압측 냉매관(P12)에는 압축기 제어용 저압스위치(5)를 구비하여, 각각에 설정된 압력(통상 고압측은 23Kg/㎠, 저압측은 2Kg/㎠)이상으로 올라가거나 내려가면 압축기 운전을 정지시킨다. The discharge pipes P1 and P2 of the two parallel connected compressors 1a and 1b are provided with check valves C1 and C2 to prevent backflow of the compressed refrigerant. In addition, the high pressure side refrigerant pipe P3 of the compressor is provided with a high pressure switch 3 for compressor control, and the low pressure side refrigerant pipe P12 of the compressor is provided with a low pressure switch 5 for compressor control. Compressor operation is stopped when it goes up or down at 23Kg / cm2 on the high pressure side and 2Kg / cm2) on the low pressure side.

상기 압축기(1a, 1b)로는 용량이 동일한 압축기 2대를 병렬로 연결하여 사용하는 것이 바람직한데, 이 것은 축열조의 물의 온도와 외기간의 온도차가 매우 적은 여름철 무더운 날에 온열축열을 할 경우 압축기 토출량을 줄여서 운전할 수 있기 때문이다.It is preferable to use two compressors having the same capacity in parallel as the compressors 1a and 1b. This is the discharge amount of the compressor when the heat storage is performed on a hot day of summer when the temperature difference between the water temperature of the heat storage tank and the external period is very small. This is because the driving can be reduced.

상기 수열교환기(HE1, HE2)로는 상기 2대의 압축기(1a, 1b)의 합계 용량과 동일한 용량을 갖는 2개 수열교환기를 직렬로 연결하여 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명은 수열교환기(HE1, HE2) 2개를 직렬로 연결하여 사용함으로써, 압축기(1a, 1b) 고압측 압력이 응축 불량으로 이상 상승하는 것을 어느 정도 예방할 수 있게 된다.As the water heat exchangers HE1 and HE2, it is preferable to use two water heat exchangers having the same capacity as the total capacity of the two compressors 1a and 1b in series. According to the present invention, by connecting two water heat exchangers HE1 and HE2 in series, the pressure of the high pressure side of the compressors 1a and 1b can be prevented to some extent from an abnormal condensation.

수열교환기(HE1, HE2) 내에는 서로 분리된 2개의 유로가 형성되고 일 유로로는 냉매가 다른 유로로는 물이 통과하면서 냉매의 열이 물로 이전된다. 물은 2차열교환기(HE2)에 먼저 투입하여 1차 가열하고, 2차열교환기(HE2)에서 1차 가열된 물을 1차열교환기(HE1)에 재투입하여 재차 가열되게 된다. 1차열교환기(HE1)에서는 압축 냉매의 과열이 제거되고 일부 응축이 일어나면서 물을 가열하고, 2차열교환기(HE2) 에서는 주로 응축 잠열에 의하여 물을 가열한다. 따라서, 2차열교환기(HE2)에서 35℃ - 45 ℃로 가열된 물은 1차열교환기(HE1)에서 더 고온(대략 55℃ 전후)으로 가열된다. 2차열교환기(HE2)에 물을 투입하는 입수관(WP1)에는 펌프(19)가 구비되고, 입수관(WP1)의 끝은 공지공용의 축열조(도면에는 표시하지 않음)에 연결된다. 입수관(WP1)에는 축열조로 부터 2차열교환기(HE2)로 유입되는 물의 온도를 측정할 수 있는 물 온도센서(15)를 구비하여 후술하는 용도로 사용한다. 1차열교환기(HE1)로 부터 출수된 물은 열을 보유한 채 출수관(WP2)을 통해 축열조로 되돌아 간다. Two flow paths separated from each other are formed in the water heat exchangers HE1 and HE2, and the heat of the coolant is transferred to the water while the coolant passes through the other flow path as one flow path. Water is first introduced into the secondary heat exchanger (HE2) and firstly heated, and the first heated water in the secondary heat exchanger (HE2) is re-introduced to the primary heat exchanger (HE1) to be heated again. In the first heat exchanger (HE1), the superheat of the compressed refrigerant is removed and some condensation takes place, and the water is heated. In the second heat exchanger (HE2), the water is mainly heated by latent heat of condensation. Thus, water heated to 35 ° C.-45 ° C. in the secondary heat exchanger HE2 is heated to a higher temperature (approximately 55 ° C. and around) in the primary heat exchanger HE1. The water inlet pipe WP1 for introducing water to the secondary heat exchanger HE2 is provided with a pump 19, and the end of the water inlet pipe WP1 is connected to a heat storage tank (not shown in the drawing) for public use. Inlet pipe (WP1) is provided with a water temperature sensor 15 that can measure the temperature of the water flowing into the secondary heat exchanger (HE2) from the heat storage tank is used for the purpose described later. The water withdrawn from the primary heat exchanger (HE1) is returned to the heat storage tank through the discharge pipe (WP2) with the heat retained.

상기 수열교환기용 팽창밸브(EV2)는 상기 4방밸브에 의하여 냉매 흐름 방향을 압축기(1a, 1b)->실외 열교환기(HE4)->보조 증발기(이 때 냉매 바이패스용 전자밸브 S1은 닫힘)->액열기(9)->수열교환기용 팽창밸브(EV2)->수열교환기(HE1, HE2)->압축기(1a, 1b) 순으로 바꿔 수열교환기에서 냉열 축열을 할 때 냉매 팽창용으로 사용하기 위하여 마련한 것이다. 냉매가 수열교환기(HE1, HE2)으로 유입되는 경우에만 상기 수열교환기용 팽창밸브(EV2)를 거치고, 냉매가 수열교환기(HE1, HE2)로 부터 배출되는 경우에는 수열교환기용 팽창밸브(EV2)를 바이패스 하도록 수열교환기용 팽창밸브(EV2)와 병렬로 체크밸브(C4)를 구비한다. The expansion valve (EV2) for the water heat exchanger is a refrigerant flow direction by the four-way valve compressor (1a, 1b)-> outdoor heat exchanger (HE4)-> auxiliary evaporator (the refrigerant bypass solenoid valve S1 is closed at this time) )-> Liquid heat exchanger (9)-> Expansion valve for water heat exchanger (EV2)-> Hydraulic heat exchanger (HE1, HE2)-> Compressor (1a, 1b) It is intended for use. The refrigerant passes through the expansion valve EV2 for the heat exchanger only when the refrigerant flows into the heat exchangers HE1 and HE2, and the expansion valve EV2 for the heat exchanger when the refrigerant is discharged from the heat exchangers HE1 and HE2. A check valve C4 is provided in parallel with the expansion valve EV2 for the water heat exchanger to bypass.

상기 액열기(9)는 수열교환기(HE1, HE2)에서 응축된 액냉매와 실외 열교환기(HE4)에서 증발된 증기 냉매간에 열교환이 이루어지게 하여, 증기 중의 습냉매를 기화시켜 습증기가 압축기에 유입되는 것을 막고, 액냉매를 어느 정도 과냉각시켜 팽창변 통과시 플래시 가스가 발생되는 것을 방지한다.The heat exchanger (9) allows heat exchange between the liquid refrigerant condensed in the water heat exchangers (HE1, HE2) and the vapor refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger (HE4), and vaporizes the wet refrigerant in the steam so that the wet steam enters the compressor. This prevents the liquid refrigerant from being overcooled to some extent to prevent flash gas from being generated when passing through the expansion valve.

상기 실외열교환기(HE4)나 그 부근에는 외기 온도센서(17)를 구비한다. An outdoor air temperature sensor 17 is provided at or near the outdoor heat exchanger HE4.

본 발명의 특징은 수열교환기(HE1, HE2)와 실외 열교환기용 팽창밸브(EV1) 사이에 보조 증발기(HE3)를 마련하여 수열교환기(HE1, HE2)에서 물과 열교환한 액 냉매가 실외 열교환기용 팽창밸브(EV1)에 도달하기 전에 이 보조 증발기(HE3)경유하도록하고, 상기 수열교환기(HE1, HE2)로부터 상기 보조 증발기(HE3)로 유입된 액 냉매 중 일부가, 보조 증발기(HE3)로부터 토출된 후 실외 열교환기용 팽창밸브(EV1)에 도달하기 전에 상기 보조 증발기(HE3)로 회귀하여, 수열교환기로부터 유입되는 액 냉매와 증발(evaporation)에 의하여 열교환한 후 저압관(P12)으로 바이패스하도록 유도하는 데 있다. 이를 위하여, 상기 보조 증발기(HE3)의 액냉매 출력관(6), 보조 증발기(HE3) 및 상기 압축기(1a, 1b)의 저압관(P12)을 연결하는 냉매 바이패스관(P10, P11)을 구비한다. 상기 보조 증발기(HE3)는 상기 수열교환기(HE1, HE2)와 같이 2개의 분리된 유로가 형성되며, 일 유로로는 수열교환기(HE1, HE2)에서 응축된 액 냉매가 지나면서 과냉각되고, 다른 유로에는 바이패스하는 액냉매가 증발한 후 과열된다. 이를 위하여 상기 보조 증발기(HE3) 입구에는 냉매 바이패스관 팽창밸브(EV3)를 마련하여, 바이패스하는 액 냉매가 상기 보조 증발기(HE3)로 유입되기 직전에 바이패스하는 액 냉매를 팽창시켜, 상기 보조 증발기(HE3)에서 증발이 용이하게 한다. The present invention provides an auxiliary evaporator (HE3) between the water heat exchangers (HE1, HE2) and the expansion valve (EV1) for the outdoor heat exchanger to expand the liquid refrigerant heat-exchanged with the water in the heat exchangers (HE1, HE2) for the outdoor heat exchanger. Before reaching the valve EV1, a part of the liquid refrigerant flowing into the auxiliary evaporator HE3 from the water heat exchangers HE1 and HE2 is discharged from the auxiliary evaporator HE3. After returning to the auxiliary evaporator HE3 before reaching the expansion valve EV1 for the outdoor heat exchanger, heat exchange is performed by evaporation with the liquid refrigerant flowing from the water heat exchanger to induce the bypass to the low pressure pipe P12. There is. To this end, the liquid refrigerant output pipe (6) of the auxiliary evaporator (HE3), the auxiliary evaporator (HE3) and the refrigerant bypass pipe (P10, P11) for connecting the low pressure pipe (P12) of the compressor (1a, 1b) is provided. do. The auxiliary evaporator HE3 is formed with two separate flow paths, such as the water heat exchangers HE1 and HE2, and in one flow path, the liquid refrigerant condensed in the water heat exchangers HE1 and HE2 is supercooled while passing through the other flow path. The superheated liquid refrigerant evaporates after evaporation. To this end, a refrigerant bypass pipe expansion valve EV3 is provided at the inlet of the auxiliary evaporator HE3, thereby expanding the liquid refrigerant bypassing just before the bypassing liquid refrigerant flows into the auxiliary evaporator HE3. Evaporation is facilitated in the auxiliary evaporator HE3.

상기 보조 증발기(HE3)의 사용은 외기 온도가 섭씨 영상의 온도를 유지하는 시간에는 불필요하다. 외기 온도가 섭씨 영상일 때는 실외 열교환기(HE4)에서 축열에 필요한 열을 충분히 흡수할 수 있기 때문에, 응축 액을 과냉각도를 크게 할 필요도 없고, 증발 냉매의 과열도 쉽게 이루어지기 때문이다. The use of the auxiliary evaporator HE3 is unnecessary at the time when the outside temperature maintains the temperature of the Celsius image. This is because the outdoor heat exchanger HE4 can sufficiently absorb the heat required for the heat storage when the outdoor air temperature is the celsius image, and thus it is not necessary to increase the supercooling degree of the condensate and the superheat of the evaporative refrigerant is also easily achieved.

따라서, 상기 냉매 바이패스관(P10, P11)에는 냉매 바이패스용 전자밸브(S1)를 마련하여 외기 온도가 소정 온도(통상 0℃) 이하로 떨어질 때만 열리도록 제어한다. 이렇게 함으로써, 외기 온도가 섭씨 영하로 떨어지는 경우에 상기 냉매 바이패스용 전자밸브(S1)를 열어주어 냉매의 일부가 실외 열교환기(HE4) 대신 보조 증발기(HE3)로 유입되면서 팽창되어 수열교환기(HE1, HE2)로 부터 보조 증발기(HE3)로 유입되는 액냉매를 과냉각시키고 동시에 자신은 증발 및 과열되어 저압관(P12)으로 바이패스되므로, 축열중에 외기가 0℃이하로 떨어지는 경우에도 액냉매의 과냉각도가 충분히 크게 되어 실외 열교환기에서 저온증발이 잘 이루어지고, 실외 열교환기에 투입되지 않은 냉매는 보조 증발기(HE3)에서 충분히 증발 및 과열되어 저압관에서 실외 열교환기에서 증발된 냉매와 합류하여 압축기에 투입되므로 외기 하강에 따른 냉매순환량 감소 문제와 과열도 저하 문제를 일시에 해결할 수 있게 되는 것이다. Therefore, the refrigerant bypass pipes P10 and P11 are provided with a refrigerant bypass solenoid valve S1 to be controlled to open only when the outside temperature drops below a predetermined temperature (usually 0 ° C). In this way, when the outside air temperature drops to below zero degrees Celsius, the solenoid valve S1 for the refrigerant bypass is opened so that a part of the refrigerant expands while entering the auxiliary evaporator HE3 instead of the outdoor heat exchanger HE4, thereby expanding the water heat exchanger HE1. , Supercool the liquid refrigerant flowing from HE2) to the sub-evaporator (HE3) and at the same time it is evaporated and overheated and bypassed to the low pressure pipe (P12), so even when the outside air falls below 0 ° C during the heat storage, the supercooling of the liquid refrigerant The temperature is sufficiently high to facilitate low temperature evaporation in the outdoor heat exchanger, and the refrigerant not introduced into the outdoor heat exchanger is sufficiently evaporated and overheated in the auxiliary evaporator (HE3) and joined with the refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger in the low pressure pipe to the compressor. Since it is added, it is possible to solve the problem of reducing the refrigerant circulation amount and the deterioration of superheat due to the decrease in the outside air at once.

본 발명의 다른 특징은 상기 수열교환기(HE1, HE2)의 입수관(WP1) 및 출수관(WP2) 에는 출수된 물의 일부가 입수관(WP1)측으로 바이패스할 수 있도록 물 바이패스관(WP3)을 마련하고, 상기 물 바이패스관(WP3)에 물 바이패스용 전자밸브(S2)를 구비하여, 상기 입수관(WP1)의 물 온도가 일정온도 이하로 떨어져 있는 동안 상기 물 바이패스용 전자밸브(S2)를 열어 출수관(WP2)의 물 일부가 입수관(WP1)으로 유입될 수 있게 한 데 있다. 상기 물 바이패스관(WP3) 및 물 바이패스용 전자밸브(S2)는 수축열식 히트펌프를 정지한 후 재시동할 때 축열조의 물 온도가 지나치게 낮아져, 압축기 고압측의 압력이 일시적으로 설계 압력 이하로 떨어지는 것을 방지하기 위하여 필요할 뿐만 아니라, 수축열식 히트펌프의 시동초기 성적계수 저하를 막기 위해서 필요한 것이다.Another feature of the present invention is a water bypass pipe (WP3) to the water inlet pipe (WP1) and the outlet pipe (WP2) of the water heat exchanger (HE1, HE2) so that a part of the water discharged can be bypassed to the inlet pipe (WP1) side. And a water bypass solenoid valve S2 in the water bypass pipe WP3, so that the water bypass solenoid valve while the water temperature of the water inlet pipe WP1 is below a predetermined temperature. Open (S2) to allow a portion of the water in the outlet pipe (WP2) to enter the inlet pipe (WP1). When the water bypass pipe WP3 and the water bypass solenoid valve S2 are restarted after stopping the shrinkage heat pump, the water temperature of the heat storage tank becomes too low, and the pressure on the high pressure side of the compressor is temporarily lower than the designed pressure. Not only is it necessary to prevent it from falling, but it is also necessary to prevent the initial thermal coefficient of the shrinkage heat pump from falling down.

상기 온도센서(15, 17)로 부터의 출력 온도에 따른 상기 전자밸브(S1, S2)의 개폐, 4방밸브의 전환 및 압축기(1a, 1b)의 구동은 모두 공지공용의 히트펌프용 콘트롤러(도면에는 표시하지 않음)에 의하여 이루어진다. The opening and closing of the solenoid valves S1 and S2, the switching of the four-way valves, and the driving of the compressors 1a and 1b according to the output temperature from the temperature sensors 15 and 17 are all known public heat pump controllers ( Not shown).

도 2는 본 발명에 따른 공기열원 수축열식 히트펌프의 정상증발 수축열 운전시 냉매흐름도이며, 도 3은 본 발명에 따른 공기열원 수축열식 히트펌프의 저온증발 수축열 운전시 냉매흐름도이다. 2 is a refrigerant flow chart during the normal evaporative shrinkage heat operation of the air heat source shrinkage heat pump according to the present invention, Figure 3 is a refrigerant flow chart during the low temperature evaporation shrinkage heat operation of the air heat source shrinkage heat pump according to the present invention.

도 2는 외기온도가 0℃보다 클 때 본 발명에 따른 공기열원 수축열식 히트펌프가 정상증발을 하면서 외기로 부터 열량을 퍼와 물에 축열하는 경우를 나타낸다.Figure 2 shows a case where the heat source heat shrinkage heat pump according to the present invention when the outside air temperature is greater than 0 ° C evaporates heat from the outside air and accumulates in the water while the normal evaporation.

이 때 냉매는 압축기(1a, 1b)에서 고온고압 가스냉매로 압축되고, 4방밸브(7)에 의하여 수열교환기(HE1, HE2)로 보내지며, 1차수열교환기(HE1)에서 과열이 제거되면서 일부 응축되며, 2차수열교환기(HE2)에서 대부분 응축되어 액냉매로 되고, 체크밸브(C4), 액열기(9) 및 보조 증발기(HE3)를 지나 실외 열교환기용 팽창밸브(EV1)에서 팽창된 후 실외 열교환기에서 증발되고, 액열기(9)에서 습증기가 제거된 후 압축기(P1, P2)로 되돌려 진다. 이 과정에서 상기 펌프(19)는 수열교환기(HE1, HE2)와 축열조간에 물을 순환시키면서 수열교환기(HE1, HE2)에서 얻은 열량을 축열조에 저장하게 한다. At this time, the refrigerant is compressed into a high-temperature, high-pressure gas refrigerant in the compressor (1a, 1b), sent to the water heat exchanger (HE1, HE2) by the four-way valve (7), while the superheat is removed from the primary water heat exchanger (HE1) Partially condensed, mostly condensed in the secondary water heat exchanger (HE2) to form a liquid refrigerant, and expanded in an expansion valve (EV1) for an outdoor heat exchanger through a check valve (C4), a liquid heat exchanger (9) and a secondary evaporator (HE3). It is then evaporated in the outdoor heat exchanger, and the wet steam is removed from the heat exchanger 9 and then returned to the compressors P1 and P2. In this process, the pump 19 circulates water between the heat exchangers HE1 and HE2 and the heat storage tank to store the heat amount obtained from the heat exchangers HE1 and HE2 in the heat storage tank.

도 3은 외기온도가 0℃ 이하로 떨어졌을 때 본 발명에 따른 공기열원 수축열식 히트펌프가 저온증발을 하면서 외기로 부터 열량을 퍼와 물에 축열하는 경우를 나타낸다.Figure 3 shows a case where the air heat source shrinkage heat pump according to the present invention when the outside air temperature falls below 0 ℃ evaporate the heat amount from the outside air and accumulates in the water while the low temperature evaporation.

대분의 냉매의 증발온도가 -30 ℃ 전후이거나 그 이하이고, 절도온도 영도 이상의 외기에는 열량이 포함되어 있기 때문에 이론적으로는 외기온도가 0℃ 이하로 떨어져도 히트펌프가 외기로 부터 열을 운반할 수 있다. 그러나, 실제에 있어서, 실외 열교환기는 외기 온도가 섭씨 영하 이하로 떨어지면, 표면에 응축된 수증기가 얼어붙어 적상(積霜)이 이루어지고, 그 적상정도가 심해지면, 실외 열교환기 코일로의 공기 통과량이 줄어들고, 냉매로의 열전달이 차단된다. 따라서 실외 열교환기에서 의 증발이 어려워지는 것이다. 그러나, 동일한 종류의 냉매의 경우에도 팽창되기전 액냉매의 과냉각도가 끌수록 저온에서 증발이 쉽게 이루어진다. 이것은 냉매의 보유 열량(엔탈피)가 작을수록 외부로 부터 열량을 쉽게 받아들이기 때문이다. 따라서, 외기 온도가 0℃ 이하로 떨어질 경우에는 액냉매의 과냉각도를 가능한 크게 할 필요가 있는 것이다. Since most of the refrigerant's evaporation temperature is around -30 ℃ or less and the outside air temperature is higher than theft temperature, the heat pump can carry heat from the outside air even if the outside air temperature falls below 0 ℃. have. However, in practice, when the outdoor heat exchanger drops below zero degrees Celsius, the water vapor condensed on the surface freezes, and when the outdoor heat exchanger becomes severe, the air passes through the outdoor heat exchanger coil. The amount is reduced and heat transfer to the refrigerant is interrupted. This makes it difficult to evaporate in outdoor heat exchangers. However, even in the case of the same type of refrigerant, evaporation is easily performed at low temperatures as the degree of subcooling of the liquid refrigerant before expansion is increased. This is because the smaller the amount of heat retained (enthalpy) of the refrigerant, the easier it is to receive heat from the outside. Therefore, when the outside air temperature falls below 0 ° C, it is necessary to make the subcooling degree of the liquid refrigerant as large as possible.

도 3을 참조하면, 저온증발 수축열 운전을 위하여, 상기 콘트롤러는 외기온도센서(17)로 부터 입력되는 외기온도가 0℃ 이하로 떨어지면, 상기 냉매 바이패스용 전자밸브(S1)를 연다. Referring to FIG. 3, for low temperature evaporative shrinkage heat operation, the controller opens the refrigerant bypass solenoid valve S1 when the outside air temperature input from the outside air temperature sensor 17 drops below 0 ° C.

그러면, 냉매는 압축기(1a, 1b)->4방밸브(7)->1차수열교환기(HE1)->2차수열교환기(HE2)->액열기(9)를 순차로 지나 포화 액냉매가 되어 보조 증발기(HE3)에 투입되며, 보조 증발기(HE3)를 지난 액냉매는 나누어져 일부는 실외열교환기용 팽창밸브(EV1)로 유입되고, 나머지는 냉매 바이패스관(P10)을 통해 냉매 바이패스관 팽창밸브(EV3)로 유입되어 각각 팽창된다. 따라서, 실외 열교환기에서 뿐만 아니라, 보조 증발기(HE3)에서도 증발이 일어나며, 이 때 증발잠열은 모두 수열교환기(HE1, HE2)로 부터 보조 증발기(HE3)로 유입되는 액냉매로 부터 뺏게 되므로 액냉매의 과냉각도가 실외 열교환기에서 저온증발할 수 있는 정도로 커진다. 따라서, 외기 온도가 0℃이하이어도, 실외 열교환기에서의 증발이 원활하며, 냉매의 순환량도 줄어즐지 않게 된다. 이 때, 실외 열교환기에서 외기로 부터 열을 뺏는 냉매량이 줄어 들기는 하지만, 보조 증발기(HE3)에서의 냉매 증발 및 과열에 의하여 압축기에 투입되는 전체 증기의 과열도가 커지기 때문에 압축기 효율이 좋아져 실외 열교환기로 유입되는 냉매량 감소에 따른 효율저하를 어느정도 상쇄하게 되므로 전체적으로 히트펌프 성적계수 저하를 최소화할 수 있게 되며, 히트펌프 운전의 중단없이 계속적으로 수축열을 할 수 있게 되는 것이다.Then, the refrigerant passes through the compressor (1a, 1b)-> four-way valve (7)-> primary water heat exchanger (HE1)-> secondary water heat exchanger (HE2)-> liquid heater (9) sequentially and saturated liquid refrigerant The liquid refrigerant passing through the auxiliary evaporator (HE3) is divided into a part of the expansion of the expansion valve (EV1) for the outdoor heat exchanger, and the rest of the refrigerant is passed through the refrigerant bypass pipe (P10). It flows into the pass pipe expansion valve EV3 and is expanded. Therefore, the evaporation occurs not only in the outdoor heat exchanger but also in the auxiliary evaporator (HE3), and the latent heat of evaporation is taken from the liquid refrigerant flowing into the auxiliary evaporator (HE3) from the water heat exchangers (HE1 and HE2). The supercooling degree of is increased to the low temperature evaporation in the outdoor heat exchanger. Therefore, even if the outside air temperature is 0 ° C. or less, evaporation in the outdoor heat exchanger is smooth, and the amount of circulation of the refrigerant is not reduced. At this time, although the amount of refrigerant that takes heat from the outside air in the outdoor heat exchanger decreases, the efficiency of the compressor is improved because the degree of superheat of the entire steam introduced into the compressor increases by evaporation and overheating of the refrigerant in the auxiliary evaporator HE3. Since the decrease in efficiency due to the decrease in the amount of refrigerant flowing into the heat exchanger to some extent it is possible to minimize the decrease in the heat pump performance coefficient as a whole, it is possible to continue to shrink heat without interruption of the heat pump operation.

도 1은 본 발명에 따른 공기열원 수축열식 히트펌프의 구성도이다.1 is a block diagram of an air heat source shrinkage heat pump according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 공기열원 수축열식 히트펌프의 정상증발 수축열 운전시 냉매흐름도이다.Figure 2 is a flow diagram of the refrigerant during normal evaporation shrinkage heat operation of the air heat source shrinkage heat pump according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 공기열원 수축열식 히트펌프의 저온증발 온열축열 운전시 냉매흐름도이다. 3 is a flow chart of a refrigerant during low temperature evaporation thermal storage operation of the air heat source shrinkage heat pump according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *            Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1a, 1b : 압축기 3 : 고압스위치1a, 1b: compressor 3: high pressure switch

5 : 저압스위치 7 : 4방밸브5: low pressure switch 7: 4 way valve

9 : 액열기 11 : 필터드라이어9: liquid heater 11: filter drier

13a, 13b : 축열조 연결단 15, 17 : 온도센서13a, 13b: heat storage tank connection terminal 15, 17: temperature sensor

19 : 펌프 C1 ~ C5 : 체크밸브19: pump C1 ~ C5: check valve

EV1 : 실외기용 팽창밸브 EV2 : 수열교환기용 팽창밸브EV1: Expansion valve for outdoor unit EV2: Expansion valve for water heat exchanger

EV3 : 냉매 바이패스관 팽창밸브 HE1, HE2 : 수열교환기EV3: Refrigerant bypass pipe expansion valve HE1, HE2: Water heat exchanger

HE3 : 보조 증발기 HE4 : 실외열교환기HE3: Auxiliary Evaporator HE4: Outdoor Heat Exchanger

P1 ~ P12 : 냉매관 S1 : 냉매 바이패스용 전자밸브P1 ~ P12: Refrigerant pipe S1: Refrigerant bypass solenoid valve

S2 : 물 바이패스용 전자밸브 WP1 ~ WP4 : 수관(水管)S2: Solenoid valve for water bypass WP1 ~ WP4: Water pipe

Claims (3)

수열교환기(HE1, HE2)에서 물과 열교환한 액 냉매가 실외 열교환기용 팽창밸브(EV1)에 도달하기 전에 경유하도록, 수열교환기(HE1, HE2)와 실외 열교환기용 팽창밸브(EV1) 사이에 마련된 보조 증발기(HE3);Auxiliary provided between the water heat exchangers HE1 and HE2 and the expansion valve EV1 for the outdoor heat exchanger so that the liquid refrigerant heat-exchanged with the water in the water heat exchangers HE1 and HE2 passes before reaching the expansion valve EV1 for the outdoor heat exchanger. Evaporator (HE3); 상기 수열교환기(HE1, HE2)로부터 상기 보조 증발기(HE3)로 유입된 액 냉매 중 일부가, 보조 증발기(HE3)로부터 토출된 후 실외 열교환기용 팽창밸브(EV1)에 도달하기 전에 상기 보조 증발기(HE3)로 회귀하여, 수열교환기로부터 유입되는 액 냉매와 열교환한 후 저압관(P12)으로 바이패스하도록 유도하는 냉매 바이패스관(P10, P11);Some of the liquid refrigerant flowing from the water heat exchangers HE1 and HE2 into the auxiliary evaporator HE3 is discharged from the auxiliary evaporator HE3 and before reaching the expansion valve EV1 for the outdoor heat exchanger HE3. The refrigerant bypass pipes (P10, P11) to return to the low pressure pipe (P12) and then exchange heat with the liquid refrigerant flowing from the water heat exchanger; 상기 냉매 바이패스관(P10, P11)에 마련되어 외기 온도가 소정 온도 이하로 떨어질 때만 열리는 냉매 바이패스용 전자밸브(S1); 및A refrigerant bypass solenoid valve S1 provided in the refrigerant bypass pipes P10 and P11 and opened only when the outside air temperature drops below a predetermined temperature; And 바이패스하는 액 냉매가 상기 보조 증발기(HE3)로 유입되기 직전에 바이패스하는 액 냉매를 팽창시켜, 바이패스하는 액 냉매가 상기 보조 증발기에서 수열교환기로부터 유입되는 액 냉매와 증발하면서 열교환하게 하는 냉매 바이패스관 팽창밸브(EV3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 효율이 개선된 공기열원 수축열식 히트펌프.The refrigerant which bypasses the liquid refrigerant to be bypassed immediately before the liquid evaporator HE3 flows into the auxiliary evaporator HE3, thereby allowing the liquid refrigerant to bypass to exchange heat with the liquid refrigerant introduced from the hydrothermal exchanger in the auxiliary evaporator. Bypass pipe expansion valve (EV3); air heat source shrinkage heat pump with improved efficiency comprising a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 냉매 바이패스용 전자밸브(S1)는 외기 온도가 섭씨 영하로 떨어질 때만 열리는 것을 특징으로 하는 효율이 개선된 공기열원 수축열식 히트펌프.The refrigerant bypass solenoid valve (S1) is an air heat source heat shrinkage heat pump with improved efficiency, characterized in that only open when the outside air temperature drops to minus Celsius. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수열교환기(HE1, HE2)의 입수관(WP1) 및 출수관(WP2)에는 출수된 물의 일부가 입수관(WP1)측으로 바이패스할 수 있도록 물 바이패스관(WP3)을 마련하고, 상기 물 바이패스관(WP3)에는 물 바이패스용 전자밸브(S2)를 구비하여, 상기 입수관(WP1)의 물 온도가 일정온도 이하로 떨어져 있는 동안 상기 물 바이패스용 전자밸브(S2)를 열어 출수관(WP2)의 물 일부가 입수관(WP1)으로 유입될 수 있게 한 것을 특징으로 하는 효율이 개선된 공기열원 수축열식 히트펌프.Water inlet pipes WP1 and WP2 of the water heat exchangers HE1 and HE2 are provided with a water bypass pipe WP3 so that a portion of the water can be bypassed to the inlet pipe WP1 side, and the water The bypass pipe WP3 is provided with a solenoid valve S2 for water bypass, and the solenoid valve S2 for water bypass is opened while the water temperature of the inlet pipe WP1 is below a predetermined temperature. An efficiency heat-shrinkable heat pump with improved efficiency, characterized in that a portion of the water of the pipe (WP2) can be introduced into the water inlet (WP1).
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