KR101082854B1 - Co2 heat pump system using air heat source - Google Patents

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Abstract

본 발명은 CO2가스를 냉매가스로 이용하는 급탕. 난방 전용 CO2 히트펌프시스템에 관한 것으로, 압축기(1)와, 열교환응축기(3)와, 증발기(5)와, 서브쿨러(6)로 연결되는 폐회로로 이루어지는 히트펌프시스템에 있어서, 열교환응축기(3)의 출구측 관로에 온도센서(21)를 설치하고 분기점(J1)을 두어 두 개의 관로(L1)(L2)로 분기한 다음, 온도센서(21)의 냉매가스의 온도가 35℃ 이하일 경우에는 관로(L1)를 열어 곧바로 서브쿨러(6)를 통과하도록 하여 서브쿨러(6)에서 증발과정이 끝난 저온의 냉매가스와의 열교환으로 1차 과열도를 낮추고 인터쿨러(7)에서 2차 과열도를 낮추어서 증발기(5)에서 증발이 이루어지도록 하고, 상기 온도센서(21)의 냉매가스의 온도가 35℃ 이상일 경우에는 관로(L2)를 열어 증발기(5)에 의해 냉각되는 서브콘덴서(4)를 통과시켜 소정의 온도로 냉각한 다음 상기의 서브쿨러(6)로 보내 증발과정이 끝난 저온의 냉매가스와의 열교환으로 1차 과열도를 낮추고 인터쿨러(7)에서 2차 과열도를 낮추어서 증발기(5)에서 증발이 이루어지도록 하는 한편, 상기 열교환응축기(3)에는 급탕시스템과 난방시스템이 연결되어 급탕. 난방용 온수를 가열공급하도록 구성된 특징이 있다.

Figure R1020080094153

급탕, 히트펌프, CO2가스, 냉동사이클, 난방

The present invention is a hot water supply using CO 2 gas as the refrigerant gas. In a heat-only CO 2 heat pump system, a heat pump system comprising a closed circuit connected to a compressor (1), a heat exchange condenser (3), an evaporator (5), and a sub cooler (6). 3) The temperature sensor 21 is installed in the outlet pipe of the outlet and the branch point J1 is branched into two pipelines L1 and L2, and the temperature of the refrigerant gas of the temperature sensor 21 is 35 ° C or lower. In the sub-cooler 6, the first superheat is lowered by heat exchange with the low-temperature refrigerant gas after the evaporation process is completed in the subcooler 6, and the second superheat degree in the intercooler 7 is opened. Lowering the evaporator 5 to be evaporated, and when the temperature of the refrigerant gas of the temperature sensor 21 is 35 ° C. or more, the condenser 4 cooled by the evaporator 5 by opening the conduit L2. After passing through to cool down to a predetermined temperature, it is sent to the sub cooler (6) to evaporate and The first superheat degree is lowered by heat exchange with the coolant gas of the low temperature, and the second superheat degree is lowered at the intercooler 7 so that the evaporator 5 can be evaporated, while the heat exchange condenser 3 has a hot water supply system and heating. The hot water system is connected. It is characterized in that it is configured to heat supply hot water for heating.

Figure R1020080094153

Hot water supply, heat pump, CO2 gas, refrigeration cycle, heating

Description

공기열원을 이용한 급탕.난방 전용 CO2 히트펌프시스템{CO2 HEAT PUMP SYSTEM USING AIR HEAT SOURCE}CO2 heat pump system for hot water supply and heating using air heat source {CO2 HEAT PUMP SYSTEM USING AIR HEAT SOURCE}

본 발명은 공기열원을 이용한 급탕.난방 전용 CO2 히트펌프시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 CO2 냉매가스를 임계온도 31℃ 이하의 온도로 과열도를 낮추어 히팅 및 쿨링효율을 향상시키는 CO2 히트펌프시스템에 관한 것이다.The present invention CO 2 which relates to a hot water. Heating-only CO 2 heat pump system using an air heat source, and more particularly, to lower the superheat the CO 2 refrigerant gas the critical temperature a temperature not higher than 31 ℃ enhance heating and cooling efficiency It relates to a heat pump system.

종래에도 증기압축식 냉동사이클에 사용되는 냉매로 CO2를 사용한 증기압축식 냉동사이클이 다수 제안된 바 있다.Conventionally, many steam compression refrigeration cycles using CO 2 as a refrigerant used in a vapor compression refrigeration cycle have been proposed.

이 CO2 사이클의 작동은 압축기에서 기상상태의 CO2 냉매를 압축하고 이 고온의 압축된 기상상태의 냉매를 방열기에 의해 냉각하며 감압기에 의해 감압하며 기액2상 상태로 된 CO2 를 증발시켜 증발잠열을 공기 등의 외부 유체로 부터 받아 들인다.The operation of this CO 2 cycle compresses the gaseous CO 2 refrigerant in the compressor, cools this high temperature compressed gaseous refrigerant by a radiator, decompresses it by a pressure reducer, and evaporates CO 2 in a gas-liquid two-phase state. It receives latent heat from external fluids such as air.

이미 주지된 바와같이 CO2의 임계온도는 약 31℃로 종래의 프레온의 임계점 온도와 비교해서 낮기 때문에 여름철 등 외기의 온도가 높을 때는 방열기 측에서의 CO2 온도가 CO2의 임계점 온도보다도 높아져, 방열기의 출구측에서 CO2 가 응축되지 않는 현상이 발생하기 때문에, 방열기에서 배출되는 CO2 냉매가 팽창밸브로 유입되기 전에 CO2 냉매를 임계 온도 이하로 낮추는 것이 요구된다.As is well known, the critical temperature of CO 2 is about 31 ° C., which is lower than the critical point temperature of the conventional freon. Therefore, when the temperature of the outside air is high, such as in summer, the temperature of CO 2 on the radiator side is higher than the critical point temperature of CO 2 . since the phenomenon in which the CO 2 is not condensed at the outlet side occurs, it is required that the CO 2 refrigerant discharged from the heat sink to lower the CO 2 refrigerant before it flows into the expansion valve to below the critical temperature.

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본 발명은 상기와 같은 종래의 요구조건에 부합하기 위하여 압축기의 효율을 높여 줄 수 있는 공기열원을 이용한 급탕.난방 전용 CO2 히트펌프시스템을 제공함에 그 목적이 있다. The present invention is dedicated to hot water supply and heating using an air heat source that can increase the efficiency of the compressor to meet the conventional requirements as described above. The purpose is to provide a CO 2 heat pump system.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압축기와, 열교환응축기와, 증발기와, 서브쿨러의 폐회로로 이루어지는 급탕.난방 전용 CO2 히트펌프시스템에 있어서, 상기 열교환응축기의 출구측에 온도센서와 분기점을 두어 온도센서의 설정온도에 따라 냉매가스 온도가 35℃ 이하일 경우에는 곧바로 서브쿨러를 통과하도록하여 서브쿨러에서 증발과정이 끝난 저온의 냉매가스와의 열교환으로 1차 과열도를 낮추고 인터쿨러에서 2차 과열도를 낮추어서 증발기에서 증발이 이루어지도록 하고, 상기 열교환응축기의 출구측의 냉매가스 온도가 35℃ 이상일 경우에는 증발기에 의해 냉각된 공기를 서브콘덴서에 통과시켜 소정의 온도로 냉각한 다음 상기의 서브쿨러로 보내 증발과정이 끝난 저온의 냉매가스와의 열교환으로 1차 과열도를 낮추고 인터쿨러에서 2차 과열도를 낮추어서 증발기에서 증발이 이루어지도록 하는 한편, 상기 열교환응축기에는 급탕회로와 난방회로가 연결되어 급탕. 난방용 온수를 가열하도록 구성된 특징과, 상기 서브콘덴서에는 서브콘덴서의 출구온도로 제어되는 냉각수 스프레이 노즐을 설치하여 서브콘덴서의 출구온도가 희망하는 온도 이하로 냉각되지 않을 경우 냉각수 스프레이 노즐을 작동하여 물의 증발잠열을 이용하여 냉매가스의 과열도를 낮춘 다음 서브 쿨러에 공급되게 하는 다른 특징과, 상기 증발기의 서리를 제거하기 위하여 상기 압축기와 열교환응축기의 사이에 삼방밸브를 설치하여 이로부터 뜨거운 냉매가스를 공급하는 관로를 형성하고 이 관로에 압력조절밸브를 설치하며 이 압력조절밸브를 통과한 관로는 증발기의 입구측에 연결하여 증발기의 서리를 뜨거운 냉매가스로 제상할 수 있게 하고, 증발기의 출구측 관로는 삼방밸브에서 곧바로 서브쿨러에 연결하여 서브쿨러에서 냉매의 과열도가 조절되게 한 다음, 별도의 온수관에 의해 열교환되는 제상용 증발기에 연결하여 증발시킴으로써 서리제거사이클이 구비되는 또 다른 특징과, 상기 서브콘덴서와 상기 증발기는 하나의 어셈블리로 이루어지도록 하여 증발기를 통과하면서 냉각된 바람과 스프레이 노즐에서 분사되는 물에 의해 서브콘덴서를 냉각하도록 구성되는 또 다른 특징이 있다.The present invention for achieving the above object is a hot water supply and heating CO 2 heat pump system comprising a compressor, a heat exchange condenser, an evaporator, and a sub-cooler closed circuit, the temperature sensor and the branch point on the outlet side of the heat exchange condenser If the refrigerant gas temperature is lower than 35 ℃ according to the set temperature of the temperature sensor, pass through the sub cooler immediately to reduce the first superheat degree by heat exchange with the low temperature refrigerant gas after the evaporation process in the sub cooler, and the second in the intercooler. The superheat is lowered to allow evaporation in the evaporator. When the temperature of the refrigerant gas at the outlet side of the heat exchange condenser is 35 ° C. or higher, the air cooled by the evaporator is passed through a subcondenser and cooled to a predetermined temperature. Intercooler is lowered by reducing the first superheat by heat exchange with low temperature refrigerant gas which is sent to cooler. The secondary standing so that the evaporation done by lowering the degree of superheat at the evaporator, the condenser, the heat of hot water supply is a hot water circuit and the heating circuit connection. It is configured to heat the hot water for heating, and the sub-condenser is equipped with a cooling water spray nozzle controlled by the outlet temperature of the sub-condenser, if the outlet temperature of the sub-condenser is not cooled below the desired temperature to operate the cooling water spray nozzle to evaporate water Another feature of lowering the superheat degree of the refrigerant gas by using latent heat and then supplying it to the sub cooler, and installing a three-way valve between the compressor and the heat exchange condenser to remove the frost of the evaporator to supply hot refrigerant gas therefrom. A pressure regulator valve is installed in the pipeline, and the pipeline passed through the pressure regulator valve is connected to the inlet side of the evaporator so that the frost of the evaporator can be defrosted by hot refrigerant gas. Overheating of refrigerant in the subcooler by connecting it to the subcooler directly from the three-way valve Is further controlled, and then connected to a defrost evaporator heat exchanged by a separate hot water pipe and evaporated to further defrost cycle, and the sub-condenser and the evaporator are formed in one assembly to pass through the evaporator. And yet another feature configured to cool the subcondenser by the cooled wind and water sprayed from the spray nozzle.

상기와 같은 해결 수단을 지닌 본 발명은 친환경적인 자연냉매인 CO2 를 이용한 히트펌프로서 압축기의 효율을 크게 증가시키고 공기중의 자연열을 효과적으로 흡수하여 급탕. 난방용 온수를 경제적으로 제공할 수 있는 등의 이점이 있다.The present invention having the above-described solutions as a heat pump using an environmentally friendly natural refrigerant CO 2 greatly increases the efficiency of the compressor and effectively absorbs natural heat in the air hot water supply. There is an advantage such that it can economically provide hot water for heating.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 히트펌프시스템에 급탕.난방시스템을 결합한 상태의 계통도이고, 도 2는 CO2 냉동사이클의 p-H선도이다.1 is a system diagram of a state in which a hot water heating and heating system is coupled to a heat pump system of the present invention, and FIG. 2 is a pH diagram of a CO 2 refrigeration cycle.

도면에 도시한 바와 같이 본 발명은 압축식 CO2 냉동사이클에 급탕.난방시스템이 결합된 것으로서, As shown in the figure, the present invention is a hot water supply and heating system combined with a compressed CO 2 refrigeration cycle,

도면부호 1은 기상 상태의 자연냉매 CO2를 초 임계압력과 고온으로 압축하는 압축기이다. Reference numeral 1 is a compressor for compressing natural refrigerant CO 2 in a gaseous state at a supercritical pressure and a high temperature.

도면부호 2는 유분리기로서, CO2 냉매가스와 냉동오일을 분리하여 냉동오일은 다시 압축기로 보내는 역할을 한다.Reference numeral 2 is an oil separator, which separates the CO 2 refrigerant gas and the refrigeration oil and serves to send the refrigeration oil back to the compressor.

도면부호 3은 고온의 CO2 냉매가스의 열기를 사용하는 열기사용처인 열교환응축기로서, 마이크로 튜브 타입으로 구성하는 것이 바람직하다. Reference numeral 3 denotes a heat exchange condenser that is a heat use destination using hot air of a high temperature CO 2 refrigerant gas, and is preferably configured in a micro tube type.

이 열교환응축기(3)는 난방. 급탕시스템의 온수관(20)을 순환하는 온수를 가열하는 역할을 한다.This heat exchange condenser 3 is heated. It serves to heat hot water circulating in the hot water pipe 20 of the hot water supply system.

도면부호 4와 5와 30은 일체형 서브콘덴서(sub-condenser)와 증발기 및 스프레이 노즐로서, 증발기(5)에 의해 냉각된 차가운 공기에 의해 서브콘덴서(4)를 통과하는 CO2 냉매가스를 임계온도 이하로 냉각하여 주며, 경우에 따라 상기의 냉각작 용이 충분하지 않을 경우에는 스프레이 노즐에서 물을 분사하여 물의 증발잠열로도 서브콘덴서(4)를 냉각시켜 응축과열도를 낮추어 준다.Reference numerals 4, 5, and 30 denote an integral sub-condenser, an evaporator and a spray nozzle, and the CO 2 refrigerant gas passing through the sub-condenser 4 by cold air cooled by the evaporator 5 is a critical temperature. If the cooling operation is not sufficient, if the cooling operation is not sufficient in some cases by spraying water from the spray nozzle to cool the subcondenser (4) also by the latent heat of evaporation of water to lower the condensation superheat.

도면부호 6은 서브쿨러(sub-cooler)로서, 증발기(5)에서 증발과정이 끝난 습포화 증기상태인 저온의 냉매가스와 열교환기 응축기(3)에서 배출되는 냉매(또는 열교환기 응축기(3)에서 배출되어 서브 콘덴서(4)를 통과한 냉매)가 서브쿨러(6)에서 열교환되어, 서브쿨러(6)에서 팽창기(EX.2)로 공급되는 냉매의 온도를 임계점 온도 이하로 낮추고, 서브쿨러(6)에서 압축기(1)로 공급되는 냉매가스의 온도를 높임으로써, 증발기(5)의 냉각효율이 향상되고, 압축기(1)의 성능이 향상된다.Reference numeral 6 is a sub-cooler (sub-cooler), the refrigerant gas discharged from the heat exchanger condenser (3) and the low-temperature refrigerant gas in the wet saturated vapor state after the evaporation process in the evaporator (5) (or heat exchanger condenser 3) The refrigerant discharged from the sub condenser 4 is heat-exchanged in the sub cooler 6 to lower the temperature of the refrigerant supplied from the sub cooler 6 to the expander EX. By raising the temperature of the refrigerant gas supplied to the compressor 1 in 6, the cooling efficiency of the evaporator 5 is improved, and the performance of the compressor 1 is improved.

도면부호 7은 인터쿨러(intercooler)로서, 냉매를 25℃ 이하의 포화액 상태로 상 변화(狀 變化) 하여 팽창밸브(Ex2)의 냉매순환량을 증대시킨다.Reference numeral 7 denotes an intercooler, which phase changes the refrigerant into a saturated liquid of 25 ° C. or less to increase the refrigerant circulation amount of the expansion valve Ex2.

도면부호 8은 기액분리기로서, 기체상태의 냉매와 액체상태의 냉매를 분리하여 기체상태의 저온의 습포화증기는 서브쿨러(6)에 보내지며 냉매액은 재 팽창 증발시켜 서브 쿨러(6)에 보낸다.Reference numeral 8 denotes a gas-liquid separator, which separates the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant and sends gaseous low-temperature wet saturated vapor to the subcooler 6, and the refrigerant liquid is re-expanded and evaporated to the sub-cooler 6. send.

도면부호 9는 증발기(5)를 제상하기 위한 제상용(除霜用) 증발기로서, 증발열원은 급탕탱크(26)의 온수를 순환시켜 열교환이 되게 한 것이다.Reference numeral 9 is a defrosting evaporator for defrosting the evaporator 5, wherein the evaporation heat source circulates the hot water of the hot water supply tank 26 to be heat exchanged.

상기 구성 요소들을 기본으로 하여 본 발명의 구성을 좀더 구체적으로 설명한다.The configuration of the present invention will be described in more detail based on the above components.

압축기(1)에서 고온.고압상태로 압축된 냉매가스는 열기사용처인 열교환응축기(3)로 들어가 열을 방출한 뒤 온도센서(21)가 설치된 출구측 관로로 나온다.The refrigerant gas compressed at high temperature and high pressure in the compressor (1) enters the heat exchange condenser (3), which is a hot place, discharges heat, and then exits to the outlet side pipe where the temperature sensor 21 is installed.

출구측 관로는 온도센서(21)를 지나 분기점(J1)에서 관로(L1)(L2)로 분기되어 관로(L1)는 전자밸브(SV1)를 거쳐 서브 콘덴서(4)와 서브 쿨러(6) 사이의 관로(L3)에 연결되고, 다른 관로(L2)는 전자밸브(SV2)를 거쳐 관로(L3)와 연결되어 있는 서브콘덴서(4)에 연결된다.The outlet line passes through the temperature sensor 21 and branches from the branch point J1 to the line L1 and L2 so that the line L1 passes between the sub condenser 4 and the sub cooler 6 via the solenoid valve SV1. It is connected to the conduit (L3) of, the other conduit (L2) is connected to the sub-condenser (4) connected to the conduit (L3) via the solenoid valve (SV2).

상기 전자밸브(SV1)(SV2)는 열교환응축기(3)의 출구측에 설치되어 있는 온도센서(21)에 의해 제어된다. 즉, 온도센서(21)를 통과하는 냉매가스의 온도가 미리 설정된 소정의 온도인 35℃ 이하일 경우에는 전자밸브(SV1)가 열리고, 35℃ 이상일 경우에는 전자밸브(SV2)가 열리도록 되어 있다.The solenoid valves SV1 and SV2 are controlled by the temperature sensor 21 provided on the outlet side of the heat exchange condenser 3. That is, the solenoid valve SV1 is opened when the temperature of the refrigerant gas passing through the temperature sensor 21 is 35 degrees C or less which is a predetermined temperature, and the solenoid valve SV2 is opened when it is 35 degrees C or more.

상기 증발기(5)의 출구측과 기액분리기(8)의 입구측을 연결하는 관로에 삼방밸브(12)가 설치되는데, The three-way valve 12 is installed in the pipe connecting the outlet side of the evaporator 5 and the inlet side of the gas-liquid separator 8,

여기서 a-c방향은 정상 사이클이고, a-b방향은 제상 사이클로서, a-b방향으로 분기된 냉매 라인은 서브콘덴서(4)에서 나오는 관로(L3)에 연결된다.Here, the a-c direction is a normal cycle, the a-b direction is a defrost cycle, and the refrigerant line branched in the a-b direction is connected to the conduit L3 exiting the subcapacitor 4.

상기 제상용 증발기(9)의 출구측은 기액분리기(8)에 연결되고 입구측은 서브쿨러(6)와 인터쿨러(7) 사이의 관로(L3)의 분기점(J2)에 연결되어 있다. The outlet side of the defrost evaporator 9 is connected to the gas-liquid separator 8 and the inlet side is connected to the branch point J2 of the conduit L3 between the subcooler 6 and the intercooler 7.

상기 제상용 증발기(9)에는 별도의 급탕. 난방시스템의 온수관(20a)의 온수와 열교환이 이루어지도록 구성된다.The defrost evaporator (9) has a separate hot water supply. It is configured to exchange heat with hot water in the hot water pipe 20a of the heating system.

상기 서브콘덴서(4)에는 냉매 응축온도를 낮추기 위하여 서브콘덴서(4)의 출구측 온도센서(11)에 의해 제어되는 가압펌프(31)와 전자밸브(SV7)가 구비된 냉각수 스프레이 노즐(30)이 설치되어 있다.The subcapacitor 4 has a cooling water spray nozzle 30 having a pressurized pump 31 and an solenoid valve SV7 controlled by the outlet temperature sensor 11 of the subcondenser 4 in order to lower the refrigerant condensation temperature. Is installed.

따라서 도면 상에서의 히트펌프 가열사이클을 설명하면, Therefore, referring to the heat pump heating cycle on the drawing,

압축기(1)→ 삼방밸브(10)→ 급탕,난방용 온수 등을 가열하는데 사용하는 열교환응축기(3)→ 온도센서(21)→ 분기점(J1)→ 전자밸브(SV1)[또는 전자밸브(SV2)→ 서브콘덴서(4)→ 온도센서(11)]→ 서브쿨러(6)→ 인터쿨러(7)→ 증발기(5)→ 삼 방밸브(12)→ 기액분리기(8)→ 서브쿨러(6)→ 압축기(1)로 이루어진다. Compressor (1) → Three-way valve (10) → Heat exchange condenser (3) → Temperature sensor (21) → Branch point (J1) → Solenoid valve (SV1) [or solenoid valve (SV2) → subcapacitor (4) → temperature sensor (11) → subcooler (6) → intercooler (7) → evaporator (5) → three-way valve (12) → gas-liquid separator (8) → subcooler (6) → compressor It consists of (1).

즉, 상기 열교환응축기(3)에서 나오는 냉매가스의 온도를 온도센서(21)로 체크하여 35℃ 이하일 경우에는 전자밸브(SV2)를 차단하고 전자밸브(SV1)를 열어 곧바로 서브쿨러(6)로 공급하고, 35℃ 이상일 경우에는 전자밸브(SV1)를 차단하고 전자밸브(SV2)를 열어 서브콘덴서(4)에서 냉각한 다음 서브쿨러(6)로 공급한다.That is, when the temperature of the refrigerant gas from the heat exchange condenser 3 is checked by the temperature sensor 21 and the temperature is less than 35 ° C., the solenoid valve SV2 is shut off and the solenoid valve SV1 is opened to the subcooler 6 immediately. When the temperature is 35 ° C. or higher, the solenoid valve SV1 is shut off, the solenoid valve SV2 is opened, cooled in the subcapacitor 4, and then supplied to the subcooler 6.

또, 인터쿨러(7)와 증발기(5)의 사이의 분기점(J2)에서 분기된 관로(L4)는 전자밸브(SV4)와, 팽창밸브(EX1)를 거쳐 다시 인터쿨러(7)를 통과한 후 기액분리기(8)와 서브쿨러(6) 사이의 관로에 연결된다. 이는 팽창밸브(EX1)의 작용에 의해 인터쿨러(7)의 출구측 냉매가스 온도를 25℃이하로 조절할 수 있어 압축기의 효율을 높여주기 위한 것이다.In addition, the pipeline L4 branched at the branch point J2 between the intercooler 7 and the evaporator 5 passes through the intercooler 7 again through the solenoid valve SV4 and the expansion valve EX1, and then the gas liquid. It is connected to the conduit between the separator 8 and the subcooler 6. This is to increase the efficiency of the compressor by controlling the temperature of the refrigerant gas at the outlet side of the intercooler 7 by 25 ° C or less by the action of the expansion valve (EX1).

상기 압축기(1)와 열교환응축기(3)의 사이의 관로에는 삼방밸브(10)가 설치되어 여기서 a-c방향으로 분기된 관로(L5)는 증발기(5)의 서리제거용으로서, 증발기(5)의 입구측에 연결된다. 이는 열교환응축기(3)로부터 나오는 고온.고압의 냉매가스를 다이렉트로 증발기(5)에 공급하여 증발기(5)에 착상된 서리를 제거하기 위한 것이다. A three-way valve 10 is installed in the conduit between the compressor 1 and the heat exchange condenser 3, where the conduit L5 branched in the ac direction is for defrosting the evaporator 5, It is connected to the inlet side. This is for supplying a high-temperature, high-pressure refrigerant gas from the heat exchange condenser 3 directly to the evaporator 5 to remove frost formed on the evaporator 5.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, In more detail,

제상 사이클은, 압축기(1)→ 유분리기(2)→ 삼방밸브(10)의 a-c방향→ 압력조절밸브(PM)→ 증발기(5)→ 삼방밸브(12)a-b방향→ 서브쿨러(6)→ 전자밸브(SV5)→ 팽창밸브(Ex3)→ 제상용 증발기(9)→ 기액분리기(8)→ 서브쿨러(6)→ 압축기(1)로 이루어진다.In the defrost cycle, the compressor (1) → oil separator (2) → ac direction of the three-way valve (10) → pressure control valve (PM) → evaporator (5) → three-way valve (12) ab direction → subcooler (6) → The solenoid valve SV5 → expansion valve Ex3 → defrost evaporator 9 → gas-liquid separator 8 → subcooler 6 → compressor 1.

다음 냉매과열도 사이클을 설명하면,Explaining the next refrigerant superheat cycle,

온도센서(21)의 온도가 미리 설정된 소정의 온도, 예로서 35℃ 이하일 경우에는 열교환응축기(3)→ 온도센서(21)→ 분기점(J1)→ 전자밸브(SV1)→ 서브쿨러(6)→ 인터쿨러(7)로 이루어지고,When the temperature of the temperature sensor 21 is a predetermined temperature, for example, 35 ° C. or less, the heat exchange condenser 3 → temperature sensor 21 → branch point J1 → solenoid valve SV1 → subcooler 6 → Consisting of an intercooler (7),

온도센서(21)의 온도가 미리 설정된 소정의 온도, 예로서 35℃ 이상일 경우에는 열교환응축기(3)→ 온도센서(21)→ 분기점(J1)→ 전자밸브(SV2)→ 서브콘덴서(4)→ 온도센서(11)→ 서브쿨러(6)→ 인터쿨러(7)로 이루어진다.When the temperature of the temperature sensor 21 is a predetermined temperature, for example, 35 ° C. or higher, the heat exchange condenser 3 → temperature sensor 21 → branch point J1 → solenoid valve SV2 → subcondenser 4 → It consists of a temperature sensor 11 → a subcooler 6 → an intercooler 7.

상기 냉매과열도 사이클은 열교환응축기(3)를 통과한 냉매가스의 과열도를 조절하여 가열능력을 향상시키는 것으로, 냉매가스는 온도센서(21)의 설정온도에 따라 전자밸브(SV1) 또는 전자밸브(SV2)를 거쳐 서브쿨러(6)를 통과하면서 증발기(5)를 통과한 저온의 습포화증기 냉매와 열교환을 형성하므로 전자밸브(SV1)(SV2)를 통과한 냉매가스는 임계온도(31.1℃) 이하의 포화액 냉매상태로 상변화가 이루어져 증발이 끝난 저압축의 습포화 증기 또한 고온의 냉매액과 열교환으로 인한 냉매 흡입가스의 과열도(수퍼히트 값)를 높임으로서 압축기의 성능을 최대한 높여주어 가열능력(COP)을 향상시킬 수가 있다. The refrigerant superheat cycle is to improve the heating capacity by adjusting the superheat degree of the refrigerant gas passing through the heat exchange condenser (3), the refrigerant gas according to the set temperature of the temperature sensor 21, solenoid valve (SV1) or solenoid valve The refrigerant gas passing through the solenoid valve SV1 and SV2 forms a heat exchange with the low-temperature wet saturated vapor refrigerant passing through the evaporator 5 while passing through the subcooler 6 through SV2. Low-compression wet saturated vapor after evaporation due to phase change to below saturation liquid refrigerant state also increases the superheat value (superheat value) of refrigerant suction gas due to heat exchange with high temperature refrigerant liquid The heating capacity (COP) can be improved.

다음 급탕시스템을 설명하면,Explaining the next hot water system,

열교환기(3)의 온수 출구측→제1급탕탱크(24)→제2급탕탱크(25)→제3급탕탱크(26)→급수관(W1)→급탕펌프(23)→삼방밸브(22)→열교환기(3)로 이루어진다. 상기 제1급탕탱크(24)의 상부에는 급탕관(W2)이 연결되어 있다.Hot water outlet side of the heat exchanger (3) → first hot water tank (24) → second hot water tank (25) → third hot water tank (26) → water supply pipe (W1) → hot water pump (23) → three-way valve (22) → consisting of a heat exchanger (3). Hot water supply pipe (W2) is connected to the upper portion of the first hot water tank (24).

또, 제상용 증발기(9)의 제상을 위하여 상기 삼방밸브(22)의 a-c방향으로 부 터 제상용 증발기(9)를 거쳐 제2급탕탱크(25)에 연결되는 온수관(20a)이 배관되어 있다.Also, for defrosting the defrost evaporator 9, a hot water pipe 20a connected to the second hot water tank 25 through the defrost evaporator 9 in the ac direction of the three-way valve 22 is piped. have.

다음, 난방시스템을 설명하면,Next, explain the heating system,

상기 제1급탕탱크(24)의 상부와 제2급탕탱크(25)의 하부로 이어지는 온수관(20b)에 온수펌프(27)와 난방용 열교환기(28)가 설치되고 이 열교환기(28)에는 난방코일(41)과 난방팬코일(42)등의 난방사용처를 순환하는 난방관(40)이 통과하여 열교환 되고 난방관(40)의 열교환기 입구측에 난방펌프(43)가 설치되어 있다.The hot water pump 27 and the heat exchanger 28 for heating are installed in the hot water pipe 20b extending from the upper portion of the first hot water tank 24 and the lower portion of the second hot water tank 25 to the heat exchanger 28. The heating tube 40 which circulates through the heating use place, such as the heating coil 41 and the heating fan coil 42, heats and passes, and the heating pump 43 is provided in the heat exchanger inlet side of the heating tube 40.

상기와 같은 본 발명은 압축기(1)로 부터 배출되는 고온, 고압의 냉매가스는 삼방밸브(10)를 거쳐 열교환응축기(3)에 유입되어 온수관(20)을 순환하는 온수와 열교환하여 65~90℃의 고온의 온수로 가열하고 열교환응축기(3)에서 나온 냉매가스는 임계온도 이상의 포화증기 상태로서 임계압력이 74bar이고 임계온도가 31.1℃로 냉매가스는 저온의 열원인 임계온도 이하에서 증발과정이 일어나게 되므로 열교환응축기(3)의 출구측 냉매가스 온도가 35℃ 이하 일 경우에는 전자밸브(SV1)를 거쳐 서브 쿨러(6)로 유입되며, 35℃이상 일 경우에는 전자밸브(SV2)를 거쳐 서브콘덴서(4)를 통과하여 냉매가스의 과열온도를 증발기의 차가운 공기에 의해 냉각하게 되며, 또한 서브콘덴서(4)의 출구측 온도센서(11)의 설정온도에 따라 가압펌프(31) 및 전자밸브(SV7)를 가동하여 스프레이 노즐(30)에 의하여 서브콘덴서(4)에 냉각수를 분사하여 과열도를 조절하며 상기의 전자밸브(SV1)(SV2)는 서브 콘덴서(4)의 출구의 온도센서(11)로 감지되는 온도에 의해 제어된다.In the present invention as described above, the high-temperature, high-pressure refrigerant gas discharged from the compressor 1 is introduced into the heat exchange condenser 3 through the three-way valve 10 to exchange heat with hot water circulating the hot water pipe 20 to 65 ~. The refrigerant gas is heated to hot water of 90 ℃ and the refrigerant gas from the heat exchange condenser (3) is saturated steam above the critical temperature. The critical pressure is 74bar and the critical temperature is 31.1 ℃. The refrigerant gas is evaporated under the critical temperature which is the low temperature heat source. In this case, when the temperature of the refrigerant gas at the outlet side of the heat exchange condenser 3 is 35 ° C. or less, the refrigerant flows into the sub cooler 6 through the solenoid valve SV1 and, if it is 35 ° C. or more, passes through the solenoid valve SV2. After passing through the sub-condenser 4, the superheating temperature of the refrigerant gas is cooled by the cold air of the evaporator, and the pressurizing pump 31 and the electrons according to the set temperature of the outlet temperature sensor 11 of the sub-condenser 4. Start the valve (SV7) Cooling water is injected to the subcondenser 4 by the ray nozzle 30 to control the degree of superheat, and the solenoid valve SV1 and SV2 are temperature detected by the temperature sensor 11 at the outlet of the subcondenser 4. Controlled by

서브 콘덴서(4)를 냉각시키는 수단으로 증발기에서 나오는 찬 공기로도 냉각 시킬 수 있으나, 물이 증발할 때 발생하는 잠열을 이용하는 냉각방식으로 스프레이 노즐(30)을 설치하여 이에 냉수를 펌프(31)로 공급하여 냉각시키는 방법도 있다. 상기 냉각수단을 병설하는것이 바람직하다. 물의 흐름을 제어하는 전자밸브(SV7)는 온도센서(11)에 의해 제어된다.As a means of cooling the sub-condenser (4) can be cooled even with cold air from the evaporator, but by installing the spray nozzle 30 in a cooling method using the latent heat generated when the water evaporates, the cold water pump 31 There is also a method of cooling by supplying the It is preferable to provide the cooling means in parallel. The solenoid valve SV7 which controls the flow of water is controlled by the temperature sensor 11.

또, 과열도 조절에 따른 냉매가스는 전자밸브(SV1)(SV2)를 거쳐 서브쿨러(6)를 통과하면서 증발기(5)를 통과한 저온의 습포화증기 냉매와 열교환을 형성하므로 전자밸브(SV1)(SV2)를 통과한 냉매가스는 임계온도(31.1℃) 이하의 포화액 냉매상태로 상변화가 이루어져 저압축의 습포화 증기 또한 고온의 냉매액과 열교환으로 인한 냉매 흡입가스의 과열도(수퍼히트 값)을 높임으로서 압축기의 성능을 최대한 높일 수가 있으므로 가열능력(COP)을 향상시킬 수가 있으며 서브쿨러(6)를 통과한 냉매액은 전자밸브(SV3)와 액면계(SG)를 통과하여 인터쿨러(7)에서 최종 냉매액의 과열온도를 조절할 수가 있으며 이때 전자밸브(SV4), 팽창밸브(EX.1)의 작동에 따라서 인터쿨러(7) 출구액 온도를 25℃ 이하로 조절할 수가 있으므로 냉매 순환량에 따른 증발능력을 향상시킬 수가 있다.In addition, the refrigerant gas according to the superheat degree control forms a heat exchange with the low-temperature wet saturated steam refrigerant passing through the evaporator 5 while passing through the subcooler 6 through the solenoid valves SV1 and SV2. Refrigerant gas passing through (SV2) changes to the state of saturated liquid refrigerant below the critical temperature (31.1 ℃), so that the low-pressure wet saturated vapor and the high temperature refrigerant liquid and superheat of refrigerant suction gas due to heat exchange (super By increasing the heat value), the performance of the compressor can be increased to the maximum, thereby improving the heating capacity (COP), and the refrigerant liquid passing through the sub cooler 6 passes through the solenoid valve SV3 and the liquid level gauge SG, and thus the intercooler ( 7) the overheat temperature of the final coolant liquid can be adjusted. At this time, the temperature of the outlet liquid of the intercooler 7 can be adjusted to 25 ° C or less according to the operation of the solenoid valve SV4 and the expansion valve EX.1. Improve evaporation capacity The.

다음, 인터쿨러(7)에서 임계온도 25℃ 이하의 포화액 상태로 상변화하여 증발기(5)에서 증발기용 송풍기(F)의 공기 강제순환으로 대기 중의 공기열원과 증발기 내부의 저온의 습포화 증기와의 열교환이 이루어지므로 공기 중의 자연 열원을 얻을 수가 있다.Next, the intercooler 7 is phase-changed to a saturated liquid having a critical temperature of 25 ° C. or lower, and forced air circulation of the blower F for the evaporator in the evaporator 5 causes the air heat source in the atmosphere and the low-temperature wet vaporized steam inside the evaporator. Since heat exchange takes place, a natural heat source in the air can be obtained.

이때 대기중의 공기열원과 증발기에서 열교환이 끝난 CO2 습포화증기와 건포 화증기로 이루어진 CO2냉매가스는 삼방밸브(12)에서 a-c방향으로 순환하여 기액분리기(8)에서 기체냉매와 액체냉매를 분리하여 기체상태 저온의 습포화증기는 서브쿨러(6)에 보내지며 액체냉매는 전자밸브(SV6)을 통과하여 팽창밸브(EX4)에서 재 팽창 증발하여 서브쿨러(6)에 보내지며 여기에서 전자밸브(SV1)(SV2)를 통과한 고온의 냉매액과 열교환하여 흡입가스 냉매 과열도(수퍼히트 값)를 증대시키므로 압축기(1)의 성능을 향상시킨다.The CO 2 refrigerant gas is made in the air heat source and the evaporator in the air with CO 2 compresses screen steam and geonpo Chemistry steam heat exchange is finished, the gas refrigerant and the liquid refrigerant in the gas-liquid separator (8) to circulate the ac direction in the three-way valve 12 The gaseous low-temperature wet saturated vapor is sent to the subcooler (6), and the liquid refrigerant passes through the solenoid valve (SV6) to re-expand and evaporate from the expansion valve (EX4) to the subcooler (6). Since the heat exchange with the high temperature refrigerant liquid passing through the solenoid valve SV1 (SV2) increases the superheat value of the suction gas refrigerant (superheat value), the performance of the compressor 1 is improved.

이러한 CO2 냉매의 사이클 변화로서 구성되어지는 본 발명은 동절기 가동시에는 증발기(5)에 외부공기순환 열교환으로 외부공기 중의 습도와 증발기(5)의 CO2 냉매 증발 온도차에 의하여 증발기에 서리가 착상되어 외부공기와의 열교환이 원활하게 이루어지지 않아 증발효율이 저하되므로 이때의 제상방법으로 삼방밸브(10)의 유로를 a-c방향으로 조작하여 급탕시스템은 중단하고 고온,고압의 가스냉매가 곧바로 압력조절밸브(PM)을 거쳐 증발기(5)에 공급되어지도록 하여 제상사이클이 행하여진다.The present invention being constituted as a cycle change of CO 2 refrigerant is winter operation when there is frost in the evaporator by the CO 2 refrigerant evaporation temperature of the evaporator 5 an external air circulation heat exchange with the outside air humidity and the evaporator (5) in the implantation As the heat exchange with the outside air is not performed smoothly, the evaporation efficiency is lowered. Therefore, the defrosting method operates the flow path of the three-way valve 10 in the ac direction to stop the hot water supply system. The defrost cycle is performed to be supplied to the evaporator 5 via the valve PM.

이때 증발기(5)에 공급되는 냉매가스의 압력은 제상용 증발기(9)의 총입 압력에 따라서 비례 조정되며 증발기에 착상된 얼음과 냉매가스의 열교환으로 인하여 냉매가스가 냉매액 상태로 상변화 되므로 재 증발이 필요하기 때문에 증발기(5)의 액상태의 냉매액을 삼방밸브(12)의 a-b방향으로 순환하여 서브쿨러(6)를 통과하여 흡입가스의 과열도를 향상시켜 주며, 서브쿨러(6)를 통과한 냉매액은 전자밸브(SV5)와 팽창밸브(EX3)를 통과하여 압력강화로 인한 저온의 습포화증기 상태로 상변화하여 제상용 증발기(9)를 통과하며, 이때 제상용 온수공급은 급탕펌프(23)의 작동으로 온수를 삼방밸브(22)의 a-c방향을 거쳐 온수관(20a)으로 순환시키면 온수와 팽창밸브(EX3)를 통과한 저온의 습포화증기의 열교환으로 제상용 냉매가스의 증발이 발생하고 열교환이 끝난 냉매가스는 서브쿨러(6)로 보내지고, 서브쿨러(6)에 보내진 저온의 습포화증기 CO2 냉매가스는 증발기(5)에서 액화된 고온의 냉매액과 열교환하여 흡입가스의 과열도를 높여줌으로 압축기(1)의 성능을 향상시키며 압축기로 재 순환되어 주어진 시간 동안 제상 사이클을 형성하며 시간이 지나면 다시 열기 사용처인 열교환응축기로 고온의 냉매가스가 공급되어 급탕,난방용 온수를 공급하게 된다.
도 2의 A지점은 도 1의 A지점에 대응되고, 도 2의 B지점은 도 1의 B지점에 대응되고, 도 2의 C지점은 도 1의 C지점에 대응되고, 도 2의 C'지점은 도 1의 C'지점에 대응되고, 도 2의 C"지점은 도 1의 C"지점에 대응되고, 도 2의 C"'지점은 도 1의 C"'지점에 대응된다. 즉, A-B 구간은 압축, B-C 구간은 응축, C-D구간은 팽창, D-E 구간은 증발구간이고, E-A 구간은 흡입가스 과열도 구간으로써, 냉매가 서브쿨러(6)를 통해 압축기(1)로 공급됨으로써, E-A 구간만큼, 슈퍼히트값이 증가되고, 냉매가 열교환 응축기(3)에서 팽창밸브(EX.2)로 직접 제공되는 것은 도 2의 C-D 구간에 해당되고, 냉매가 열교환 응축기(3)에서 서브 콘덴서(4)를 통해 팽창밸브(EX.2)로 제공될 경우, 도 3의 C'-D' 구간에 해당되며, 냉매가 열교환 응축기(3)에서 서브 콘덴서(4) 및 서브쿨러(6)를 통해 팽창밸브(EX.2)로 제공될 경우, 도 2의 C"-D" 구간에 해당되며, 냉매가 열교환 응축기(3)에서 서브 콘덴서(4), 서브쿨러(6) 및 인터쿨러(7)를 통해 팽창밸브(EX.2)로 제공될 경우, 도 2의 C"'-D"' 구간에 해당된다. 이와 같이, 서브쿨러(6)에 의해 압축기(1)로 공급되는 냉매의 온도를 높임으로써, 압축성능을 높여 성적계수를 높일 수 있고, 응축기와 팽창밸브 사이에 서브 콘덴서(4), 서브쿨러(6) 및 인터쿨러(7)를 배치하여 과열도를 낮춤으로써, 증발기의 증발성능을 높일 수 있다.At this time, the pressure of the refrigerant gas supplied to the evaporator 5 is proportionally adjusted according to the total inlet pressure of the defrost evaporator 9. Since evaporation is required, the liquid refrigerant in the liquid state of the evaporator 5 is circulated in the ab direction of the three-way valve 12 to pass through the sub cooler 6 to improve the superheat degree of the intake gas, and the sub cooler 6 After passing through the solenoid valve (SV5) and expansion valve (EX3), the refrigerant liquid is changed into a low-temperature wet saturated vapor state due to pressure intensification and passes through the defrost evaporator (9). When hot water is circulated to the hot water pipe 20a through the ac direction of the three-way valve 22 by the operation of the hot water pump 23, the refrigerant gas for defrosting is exchanged between the hot water and the low-temperature wet steam passing through the expansion valve EX3. Of evaporation and heat exchange The gas is sent to the sub cooler 6, and the low temperature wet saturated vapor CO 2 refrigerant gas sent to the sub cooler 6 exchanges heat with the high temperature refrigerant liquid liquefied in the evaporator 5 to increase the superheat degree of the suction gas. It improves the performance of the compressor (1) and forms a defrost cycle for a given time by recirculating into the compressor, and when time passes, a high-temperature refrigerant gas is supplied to a heat exchange condenser that is used for reheating to supply hot water for heating and heating.
Point A in FIG. 2 corresponds to point A in FIG. 1, point B in FIG. 2 corresponds to point B in FIG. 1, point C in FIG. 2 corresponds to point C in FIG. 1, and C ′ in FIG. 2. The point corresponds to the point C ′ of FIG. 1, the point C ″ of FIG. 2 corresponds to the point C ″ of FIG. 1, and the point C ′ ′ of FIG. 2 corresponds to the point C ′ of FIG. 1. That is, the AB section is compressed, the BC section is condensed, the CD section is expanded, the DE section is an evaporation section, the EA section is a suction gas superheat section, and the refrigerant is supplied to the compressor 1 through the subcooler 6. , By the EA section, the superheat value is increased, and the refrigerant is directly supplied from the heat exchange condenser 3 to the expansion valve EX. 2 corresponds to the CD section of FIG. 2, and the refrigerant serves to the heat exchange condenser 3. When provided to the expansion valve (EX.2) through the condenser (4), it corresponds to the C'-D 'section of Figure 3, the refrigerant in the heat exchange condenser (3) sub-condenser (4) and sub-cooler (6) When provided to the expansion valve (EX.2) through the, corresponds to the "C" -D "section of Figure 2, the refrigerant in the heat exchange condenser (3) sub-condenser (4), sub-cooler (6) and intercooler (7) When provided to the expansion valve (EX.2) through), corresponds to the section C "'-D"' of FIG. In this way, by increasing the temperature of the refrigerant supplied to the compressor 1 by the sub cooler 6, the compressive performance can be increased to increase the coefficient of performance, and the sub condenser 4 and the sub cooler between the condenser and the expansion valve ( 6) and the intercooler 7 can be disposed to lower the superheat degree, thereby improving the evaporation performance of the evaporator.

도 1은 본 발명의 히트펌프시스템의 계통도1 is a system diagram of a heat pump system of the present invention

도 2는 본 발명의 작용효과를 보여주는 CO2 냉동사이클의 p-H선도Figure 2 is a pH diagram of the CO 2 refrigeration cycle showing the effect of the present invention

*도면의 주요부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Main Parts of Drawings *

1; 압축기 3; 열교환응축기 4; 서브콘덴서 5; 증발기 One; Compressor 3; Heat exchange condenser 4; Subcapacitor 5; evaporator

6; 서브쿨러 7; 인터쿨러 9; 제상용 증발기 6; Subcooler 7; Intercooler 9; Defrost evaporator

10, 12, 22; 삼방밸브 11, 21, 21a; 온도센서 23; 급탕펌프10, 12, 22; Three-way valves 11, 21, 21a; Temperature sensor 23; Hot water pump

24, 25, 26; 급탕탱크 27; 온수펌프 28; 난방용 열교환기24, 25, 26; Hot water tank 27; Hot water pump 28; Heat exchanger for heating

30; 분사노즐 31; 가압펌프 40; 난방관 41; 난방코일30; Spray nozzle 31; Pressurized pump 40; Heating tube 41; Heating coil

42; 난방팬코일 43; 난방펌프 SV1~7; 전자밸브 EX1~4; 팽창밸브 42; Heating fan coil 43; Heating pump SV1 ~ 7; Solenoid valves EX1 to 4; Expansion valve

Claims (6)

압축기(1)와, 열교환응축기(3)와, 증발기(5)와, 압축기 흡입측 서브 쿨러(6)의 폐회로로 이루어지는 CO2 히트펌프시스템에 있어서, In a CO 2 heat pump system comprising a closed circuit of a compressor (1), a heat exchange condenser (3), an evaporator (5), and a compressor suction side sub cooler (6), 상기 열교환응축기(3)의 출구측 관로에 온도센서(21)를 설치하고 분기점(J1)을 두어 두 개의 관로(L1)(L2)로 분기한 다음, 온도센서(21)의 CO2 냉매가스의 온도가 미리 설정된 소정의 온도 이하일 경우에는, 관로(L1)를 열어 곧바로 서브쿨러(6)를 통과하도록 하여 서브쿨러(6)에서 증발과정이 끝난 저온의 CO2 냉매가스와의 열교환으로 1차 과열도를 낮추고, 인터쿨러(7)에서 2차 과열도를 낮추어서 증발기(5)에서 증발이 이루어지도록 하고, 상기 온도센서(21)의 CO2 냉매가스의 온도가 미리 설정된 소정의 온도 이상일 경우에는, 관로(L2)를 열어, CO2 냉매가스를 증발기(5)에 의해 냉각되는 서브콘덴서(4)를 통과시켜 소정의 온도로 냉각한 다음 상기 서브쿨러(6)로 보내, 증발과정이 끝난 저온의 CO2 냉매가스와의 열교환으로 1차 과열도를 낮추고, 인터쿨러(7)에서 2차 과열도를 낮추어서, 증발기(5)에서 증발이 이루어지도록 하는 한편, 상기 열교환응축기(3)에는 급탕시스템과 난방시스템이 연결되어 급탕. 난방용 온수를 가열공급하도록 함을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 급탕.난방 전용 CO2 히트펌프시스템.The temperature sensor 21 is installed in the outlet side conduit of the heat exchange condenser 3 and the branch point J1 is branched into two pipelines L1 and L2, and then the CO 2 refrigerant gas of the temperature sensor 21 When the temperature is less than or equal to a predetermined temperature, the primary superheat is opened by heat exchange with the low-temperature CO 2 refrigerant gas after the evaporation process is completed in the subcooler 6 by opening the pipe L1 to immediately pass through the sub cooler 6. When the degree is lowered, the secondary superheat degree is lowered in the intercooler 7 to allow evaporation in the evaporator 5, and when the temperature of the CO 2 refrigerant gas of the temperature sensor 21 is higher than or equal to a predetermined temperature, the pipe line (L2) is opened, the CO 2 refrigerant gas is passed through the sub-condenser (4) cooled by the evaporator (5) to cool to a predetermined temperature, and then sent to the sub-cooler (6), the low-temperature CO 2 The first superheat degree is lowered by heat exchange with refrigerant gas, and the secondary cooler By lowering the degree of superheat, the evaporator 5 is evaporated, while the heat exchange condenser 3 is connected to a hot water supply system and a heating system. CO 2 heat pump system dedicated to hot water supply and heating using an air heat source, characterized in that for heating the hot water for heating. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 서브콘덴서(4)에는 서브콘덴서(4)의 출구온도로 제어되는 냉각수 스프레이 노즐(30)을 설치하여 서브콘덴서(4)의 출구온도가 희망하는 온도 이하로 냉각되지 않을 경우 냉각수 스프레이 노즐(30)을 작동하여 냉매가스의 과열도를 낮춘 다음 서브 쿨러(6)에 공급되게 함을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 급탕.난방 전용 CO2 히트펌프시스템.The subcondenser 4 is provided with a coolant spray nozzle 30 controlled by the outlet temperature of the subcondenser 4 so that the coolant spray nozzle 30 when the outlet temperature of the subcondenser 4 is not cooled below a desired temperature. CO 2 heat pump system for hot water supply and heating using an air heat source, characterized in that to reduce the superheat degree of the refrigerant gas to be supplied to the sub cooler (6). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 증발기(5)의 서리를 제거하기 위하여 상기 압축기(1)와 열교환응축기(3)의 사이에 삼방밸브(10)를 설치하여 이로부터 뜨거운 냉매가스를 공급하는 관로(L5)를 형성하고 이 관로(L5)에 압력조절밸브(PM)를 설치하며 이 압력조절밸브(PM)를 통과한 관로는 증발기(5)의 입구측에 연결하여 증발기(5)의 서리를 뜨거운 냉매가스로 제상할 수 있게 하고, 증발기(5)의 출구측 관로는 삼방밸브(12)에서 곧바로 서브쿨러(6)에 연결하여 서브쿨러(6)에서 냉매의 과열도가 조절되게 한 다음, 급탕시스템으로 부터 연장된 온수관(20a)에 의해 열교환되는 제상용 증발기(9)에 연결하여서 된 서리제거사이클이 구비됨을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 급탕.난방 전용 CO2 히트펌프시스템.In order to remove the frost of the evaporator 5, a three-way valve 10 is installed between the compressor 1 and the heat exchange condenser 3 to form a pipeline L5 for supplying hot refrigerant gas therefrom. A pressure regulating valve (PM) is installed at (L5), and the pipe passing through the pressure regulating valve (PM) is connected to the inlet side of the evaporator (5) to defrost the evaporator (5) with hot refrigerant gas. The outlet pipe of the evaporator 5 is connected to the sub cooler 6 directly from the three-way valve 12 so that the superheat degree of the refrigerant in the sub cooler 6 is adjusted, and then the hot water pipe extending from the hot water supply system. Hot water supply and heating dedicated CO 2 heat pump system using an air heat source, characterized in that the defrost cycle is connected to the defrost evaporator (9) that is heat exchanged by the (20a). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 서브콘덴서(4)와 상기 증발기(5)는 스프레이 노즐(30)과 함께 하나의 어셈블리로 이루어지도록 하여 증발기(5)를 통과하면서 냉각된 바람으로 서브콘덴서(4)를 냉각하도록 하되, 이 방식으로 충분한 냉각이 이루어지지 않을 경우 스프레이 노즐(30)의 냉각수로 냉각하도록 구성됨을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 급탕.난방 전용 CO2 히트펌프시스템.The subcondenser 4 and the evaporator 5 are formed in one assembly together with the spray nozzle 30 to cool the subcondenser 4 with the cooled wind while passing through the evaporator 5, in this manner. Hot water supply and heating dedicated CO 2 heat pump system using an air heat source, characterized in that configured to cool with the cooling water of the spray nozzle (30) if not enough cooling. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 급탕시스템은 열교환기(3)의 온수 출구측→제1급탕탱크(24)→제2급탕탱크(25)→제3급탕탱크(26)→급수관(W1)→급탕펌프(23)→삼방밸브(22)→열교환기(3)의 입구측으로 이루어지고 상기 제1급탕탱크(24)의 상부에는 급탕관(W2)이 연결되며 제상용 증발기(9)의 제상을 위하여 상기 삼방밸브(22)의 a-c방향으로 부터 제상용 증발기(9)를 거쳐 제2급탕탱크(25)에 연결되는 온수관(20a)이 배관됨을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 급탕.난방 전용 CO2 히트펌프시스템.The hot water supply system is the hot water outlet side of the heat exchanger (3) → the first hot water tank (24) → the second hot water tank (25) → the third hot water tank (26) → the water supply pipe (W1) → the hot water pump (23) → three way The valve 22 is formed at the inlet side of the heat exchanger 3, and a hot water supply pipe W2 is connected to the upper portion of the first hot water tank 24, and the three-way valve 22 is used for defrosting the defrost evaporator 9. Hot water and heating dedicated CO 2 heat pump system using an air heat source, characterized in that the hot water pipe (20a) is connected to the second hot water tank (25) through the defrost evaporator (9) from the ac direction of. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1급탕탱크(24)의 상부와 제2급탕탱크(25)의 하부로 이어지는 온수관(20b)에 온수펌프(27)와 난방용 열교환기(28)가 설치되고 이 열교환기(28)에는 난방코일(41)과 난방팬코일(42)등의 난방사용처를 순환하는 난방관(40)이 통과하여 열교환이 이루어지게 하고 난방관(40)의 열교환기 입구측에 난방펌프(43)가 설치됨을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 급탕.난방 전용 CO2 히트펌프시스템.The hot water pump 27 and the heat exchanger 28 for heating are installed in the hot water pipe 20b extending from the upper portion of the first hot water tank 24 and the lower portion of the second hot water tank 25 to the heat exchanger 28. Heating pipes (40) circulating through the use of heating, such as the heating coil 41 and the heating fan coil 42 passes through the heat exchange is made and the heating pump 43 is installed on the heat exchanger inlet side of the heating tube (40) Hot water supply and heating CO 2 heat pump system using an air heat source.
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