KR101142421B1

KR101142421B1 - 패키지형 펌프모듈 및 이를 이용한 냉난방시스템

Info

Publication number: KR101142421B1
Application number: KR1020100068232A
Authority: KR
Inventors: 김봉섭
Original assignee: 주식회사 동방기공
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2012-07-13
Also published as: KR20120007610A

Abstract

본 발명은 필요한 시기 외에 언제든지 냉난방을 가능하게 할 수 있는 환경 친화적인 방식이며, 패키지화된 펌프모듈을 이용함으로써 복잡한 냉난방시스템을 간편하며 효율적으로 시공할 수 있을 뿐만 아니라 유지관리가 용이한 패키지형 펌프모듈 및 이를 이용한 냉난방시스템을 제공한다. 본 발명에 따른 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템은, 축냉/방냉 및 축열/방열을 위한 디퓨저가 제공되고, 냉난방을 위한 냉온수를 저장 및 순환시키는 축열조; 상기 축열조로부터 공급된 물을 냉난방용 냉온수로 생성하는 히트펌프; 상기 히트펌프에서 생성된 냉온수를 자동제어하여 축열조로 공급하고, 상기 축열조에 저장된 냉온수를 자동제어하여 실내기로 공급함으로써 냉난방을 수행하게 하는 패키지형 펌프모듈; 및 상기 축열조, 히트펌프 및 펌프모듈을 제어하거나 모니터링하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

패키지형 펌프모듈 및 이를 이용한 냉난방시스템{PACKAGE TYPE PUMP MODULE AND AIR CONDITIONING AND HEATING SYSTEM THEREFOR}

본 발명은 패키지형 펌프모듈 및 이를 이용한 냉난방시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 가격이 저렴한 심야의 잉여전력을 이용함과 동시에 일부 모자라는 전력은 주간에 가동되게 24시간 전원을 공급함으로써 축열조에 일정 온도의 냉수 및 온수를 저장하고 이를 필요한 시기에 이용하여 냉난방을 함으로써 주간의 전력 부하를 감소시킬 뿐만 아니라 언제든지 냉난방을 가능하게 할 수 있는 환경 친화적인 방식이며, 또한 패키지화된 펌프모듈을 이용함으로써 복잡한 냉난방시스템을 간편하며 효율적으로 시공할 수 있을 뿐만 아니라 유지관리가 용이한 패키지형 펌프모듈 및 이를 이용한 냉난방시스템에 관한 것이다.

최근 국제유가의 상승, 기초자원의 고갈, 지구온난화 현상 등 에너지에 대한 사회적, 경제적 관심이 한층 더 고조되고 있으며, 현재 소비되는 에너지 사용량은 해마다 증가하고 있는 추세이다. 또한, 건물 내 에너지 사용량은 국가 전체 에너지 사용량의 약 22.3% 이상을 차지하고 있어 국가 산업 및 경제 전반에 있어 에너지 문제가 대두되고 있다.

따라서, 비효율적인 건물 등의 에너지 소비를 지양하고 에너지의 사용을 보다 효율적으로 관리할 필요가 있는데, 실질적으로 발생되는 건물 내 에너지 사용에 따른 손실요소는 건물부하 패턴에 적합하지 못한 시스템의 적용, 설비 시스템의 저효율 상태 운전 및 설비 시스템의 잘못된 시공 등이 그 원인으로 작용하고 있다.

한편, 한여름 및 한겨울의 피크전력 소비 시간대에 사용되는 전력(피크전력)량은 발전소의 예비율을 웃도는 수치를 나타내고 있어, 일시적으로 전력 공급이 중단되는 상황이 발생되기도 하며, 그에 따라 피크전력 소비시간대의 전력요금 부가 기준을 상향 조정하고 있는 실정이므로, 피크전력의 사용을 줄일 필요성도 갖고 있다. 또한, 현재 냉난방을 공급하는 시스템은 각 모듈을 시공사가 제각각 설치하고 있기 때문에 정형화된 유지관리에 어려움이 많아서 이를 해결할 필요가 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 고려하여, 가격이 저렴한 심야의 잉여전력을 이용함과 동시에 일부 모자라는 전력은 주간에 가동되게 24시간 전원을 공급함으로써 축열조에 일정 온도의 냉수 및 온수를 저장하고 이를 필요한 시기에 이용하여 냉난방을 함으로써 주간의 전력 부하를 감소시킬 뿐만 아니라 언제든지 냉난방을 가능하게 할 수 있는 환경 친화적인 방식인 패키지형 펌프모듈 및 이를 이용한 냉난방시스템을 제공한다. 또한, 본 발명은 패키지화된 펌프모듈을 이용함으로써 복잡한 냉난방시스템을 간편하며 효율적으로 시공할 수 있을 뿐만 아니라 유지관리가 용이한 패키지형 펌프모듈 및 이를 이용한 냉난방시스템을 제공한다.

일 관점에 있어서, 본 발명에 따른 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템은, 축냉/방냉 및 축열/방열을 위한 디퓨저가 제공되고, 냉난방을 위한 냉온수를 저장 및 순환시키는 축열조; 상기 축열조로부터 공급된 물을 냉난방용 냉온수로 생성하는 히트펌프; 상기 히트펌프에서 생성된 냉온수를 자동제어하여 축열조로 공급하고, 상기 축열조에 저장된 냉온수를 자동제어하여 실내기로 공급함으로써 냉난방을 수행하게 하는 패키지형 펌프모듈; 및 상기 축열조, 히트펌프 및 펌프모듈을 제어하거나 모니터링하는 컨트롤러를 포함한다.

상기 축열조의 일측에는 수위센서와 온도센서가 더 구비될 수 있고; 상기 수위센서는 축열조의 수위를 감지하고, 상기 수위센서로부터 감지된 결과에 따라 밸브를 개폐하여 물을 자동으로 공급할 수 있고; 상기 온도센서는 축열조에 저장된 냉온수의 온도를 감지하여 상기 컨트롤러로 송신하고, 상기 온도센서로부터 감지된 결과에 따라 상기 컨트롤러는 히트펌프를 가동시킬 수 있다.

상기 히트펌프의 열원은 공기, 지하수 및 해수 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 히트펌프의 구동력은 전력, 태양열 및 지열 중 어느 하나를 이용하거나, 상기 전력과 함께 태양열이나 지열을 이용하거나, 또는 상기 전력, 태양열 및 지열을 동시에 이용할 수도 있다.

상기 패키지형 펌프모듈은 축열조, 히트펌프 및 실내기로 배관을 연결하기 위한 포트; 상기 포트를 통해 히트펌프 및 축열조에 연결되어 상기 히트펌프와 축열조 간에 물을 순환시키는 축열 순환배관; 상기 포트를 통해 축열조 및 실내기에 연결되어 상기 축열조와 실내기 간에 물을 순환시키는 방열 순환배관; 상기 축열 순환배관에 위치되어 축열조와 히트펌프 간의 물 흐름을 제어하는 축열 제어부; 및 상기 방열 순환배관에 위치되어 축열조와 실내기 간의 물 흐름을 제어하는 방열 제어부를 포함할 수 있고, 상기 펌프모듈은 상기 배관, 축열 제어부 및 방열 제어부를 포함하는 여러 요소가 내부에 패키지화로 구성되어, 복잡한 냉난방시스템을 간편하며 효율적으로 시공하며 상기 펌프모듈의 유지관리를 용이하게 할 수 있다.

상기 펌프모듈의 외측에 외기 온도를 감지하기 위한 주위 감지센서가 더 구비될 수 있고; 상기 주위 감지센서에서 측정된 외기 온도가 설정온도 이하일 경우, 상기 컨트롤러는 펌프모듈을 주기적으로 가동시켜 상기 펌프모듈의 동파를 방지할 수 있다.

상기 축열 순환배관은 축열조로부터 물을 히트펌프로 공급하는 제1축열배관, 상기 제1축열배관을 통해 공급된 물을 히트펌프에서 냉온수로 생성하고 생성된 냉온수를 축열조로 공급하는 제2축열배관 및 상기 제1축열배관의 일측과 제2축열배관의 일측에 연결되어 제어에 의해 전환된 물이 통수되는 축열 전환배관을 포함하고; 상기 방열 순환배관은 축열 순환배관을 통해 축열조에 저장된 냉온수를 상기 실내기로 공급하는 제1방열배관, 상기 실내기에서 축열조로 물을 공급하는 제2방열배관 및 상기 제1방열배관의 일측과 제2방열배관의 일측에 연결되어 제어에 의해 전환된 물이 통수되는 방열 전환배관을 포함한다.

상기 축열 제어부는 축열 순환배관에 위치되어 축열조와 히트펌프 간에 물을 순환시키는 축열펌프; 상기 축열펌프의 상류측에 위치되어 물 흐름을 전환시키기 위한 축열용 방향 전환밸브; 상기 축열 순환배관에 위치되어, 상기 히트펌프에서 공급된 냉온수의 일부 또는 전부가 설정온도를 벗어난 경우, 상기 히트펌프로 재순환시키기 위한 축열용 비례제어 3방밸브; 및 상기 축열용 비례제어 3방밸브의 상류측에 위치되어, 상기 냉온수가 설정온도를 벗어났는지를 감지하는 축열용 제어센서를 포함한다.

상기 방열 제어부는 방열 순환배관에 위치되어 축열조와 실내기 간에 물을 순환시키는 방열펌프; 상기 방열펌프의 상류측에 위치되어 물 흐름을 전환시키기 위한 방열용 방향 전환밸브; 상기 방열 순환배관에 위치되어, 상기 실내기를 통해 냉난방을 수행한 냉온수의 일부 또는 전부가 설정온도를 벗어난 경우, 상기 실내기로 재순환시키기 위한 방열용 비례제어 3방밸브; 및 상기 방열용 비례제어 3방밸브의 상류측에 위치되어, 상기 냉온수가 설정온도를 벗어났는지를 감지하는 방열용 제어센서를 포함한다.

상기 컨트롤러는 터치스크린 타입으로서, 내장된 타이머에 의한 히트펌프의 가동시간 설정, 운전모드 설정, 온도 설정, 밸브의 비례제어, 피크컷 설정, 모니터링 및 알람 설정 등을 제어할 수 있다.

다른 관점에 있어서, 본 발명에 따른 패키지형 펌프모듈은 히트펌프 및 축열조에 연결되어 상기 히트펌프와 축열조 간에 물을 순환시키는 축열 순환배관; 상기 축열조 및 실내기에 연결되어 상기 축열조와 실내기 간에 물을 순환시키는 방열 순환배관; 상기 축열 순환배관에 위치되는 축열펌프, 축열용 방향 전환밸브, 축열용 비례제어 3방밸브 및 축열용 제어센서에 의해 축열조와 히트펌프 간의 물 흐름을 제어하는 축열 제어부; 및 상기 방열 순환배관에 위치되는 방열펌프, 방열용 방향 전환밸브, 방열용 비례제어 3방밸브 및 방열용 제어센서에 의해 축열조와 실내기 간의 물 흐름을 제어하는 방열 제어부를 포함하고, 상기 펌프모듈은 히트펌프, 축열조, 실내기, 컨트롤러 등으로 구성되는 냉난방시스템을 시공하는 경우에 규격화된 모듈을 제공하여 간편하며 효율적으로 시공하고 유지관리를 용이하게 할 수 있다.

상기 펌프모듈의 외측에 외기 온도를 감지하기 위한 주위 감지센서가 더 구비될 수 있고, 상기 주위 감지센서에 의해 펌프모듈이 주기적으로 가동되어 상기 펌프모듈의 동파를 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 패키지화된 펌프모듈을 이용함으로써 복잡한 냉난방시스템을 간편하며 효율적으로 시공할 수 있을 뿐만 아니라 유지관리를 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 패키지화된 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템은 가격이 저렴한 심야의 잉여전력을 이용함과 동시에 일부 모자라는 전력은 주간에 가동되게 24시간 전원을 공급함으로써 축열조에 일정 온도의 냉수 및 온수를 저장하고 이를 필요한 시기에 이용하여 냉난방을 함으로써 주간의 전력 부하를 감소시킬 뿐만 아니라 언제든지 냉난방을 가능하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 펌프모듈의 개략적인 외형도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템에서 냉방시의 축냉 운전 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템에서 냉방시의 방냉 운전 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템에서 냉방시의 부분축냉/방냉 운전 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템에서 난방시의 축열 운전 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템에서 난방시의 방열 운전 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템에서 난방시의 부분축열/방열 운전 흐름도이다.
도 9는 도 1에 나타낸 컨트롤러에서 스크린에 표시된 화면을 예시적으로 나타낸 도면이다.

전술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템을 나타낸 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템은 축열조(100), 히트펌프(300), 패키지형 펌프모듈(200), 컨트롤러(400) 및 실내기(500) 등을 포함한다.

상기 축열조(100)에는 축냉/방냉 및 축열/방열을 위한 디퓨저(101, 102)가 제공되고, 냉난방을 위한 냉온수를 저장 및 순환시키는 역할을 한다. 한편, 본 명세서에 사용된 구성요소의 용어, 예를 들면 축열조 등은 구성요소의 용어를 단지 간결하게 표시하기 위하여 사용된 표현이다. 즉, 상기 축열조(100)는 그 기능상 축열/방열 및 축냉/방냉의 의미를 함께 갖고 있는 것을 먼저 밝혀둔다.

상기 축열조(100)의 일측에는 수위센서(110)와 온도센서(120)가 더 구비될 수 있다. 상기 수위센서(110)는 축열조 내의 물의 수위를 감지하고, 상기 수위센서에서 감지된 결과에 따라 축열조의 급수측에 설치된 자동 전자밸브(미도시)가 개폐되어 상기 축열조(100)로 물을 자동으로 공급한다. 이에 따라, 상기 축열조(100) 내에 물이 부족할 경우 냉난방을 위한 물 공급이 자동으로 이루어진다. 상기 온도센서(120)는 히트펌프(300)에서 생성된 냉온수가 축열조(100)에 공급되어 저장된 상기 냉온수의 온도를 감지하여 그 감지된 결과를 컨트롤러(400)로 송신하고, 상기 컨트롤러는 냉온수의 온도가 설정온도(예를 들면, 냉수인 경우에는 5~7℃, 온수인 경우에는 45~50℃)를 벗어나면 히트펌프(300)를 가동시킨다. 상기 온도는 예시적인 설명일뿐 사용자의 필요에 따라 상기 컨트롤러(400)에서 설정온도를 재설정할 수도 있다.

본 실시예에서의 히트펌프(300)는 상기 축열조(100)로부터 공급된 물을 냉난방용 냉온수로 생성하는 장치로서, 압축기, 증발기, 응축기, 팽창밸브 등 냉동사이클을 구성하는 일반적인 사양이다. 따라서, 본 명세서에서는 일반적인 사양을 제외한 본 발명에 따른 특징적인 부분만을 설명하고 자세한 설명을 생략한다. 상기 히트펌프(300)의 열원은 주로 공기를 이용하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 지하수 또는 해수 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 히트펌프(300)는 가격이 저렴한 심야의 잉여전력을 이용하기 위해 후술할 컨트롤러(400)로 가동시점을 설정하여 그 시간대에 자동으로 구동되게 할 수 있다. 이외에 상기 시간대 또는 일부 모자라는 전력을 주간에 가동되게 하여 주간의 전력 부하를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 언제든지 냉난방을 가능하게 할 수 있다. 여기서, 상기 히트펌프(300)가 전력으로 구동되는 것을 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고 태양열이나 지열을 이용하여 구동시키거나 또는 전력과 함께 상기 태양열이나 지열을 동시에 이용할 수도 있다.

도 2는 도 1에 나타낸 펌프모듈의 개략적인 외형도로서, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 주요 구성부 중의 하나인 패키지화된 펌프모듈(200)의 외관에는 냉난방시스템의 현장 시공시 간편하면서 효율적인 시공을 위해 상기 시스템의 각 구성요소인 히트펌프(300), 축열조(100), 실내기(500) 등으로 배관을 용이하게 설치할 수 있는 포트가 구성되어 있다. 도 2에 도시된 상기 포트의 도면부호인 201, 202, 203, 204는 축열조(100)에 연결하기 위한 포트이고, 도면부호 205, 206은 히트펌프(300)에 열결하기 위한 포트이며, 도면부호 207, 208은 실내기(500)에 연결하기 위한 포트이나, 이는 단지 예시적인 설명이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 펌프모듈(200)은 히트펌프(300)에서 생성된 냉온수가 소정 온도에 도달하면 후술할 축열 제어부(230)로 자동제어하여 축열조(100)로 공급하고, 상기 축열조(100)에 저장된 냉온수를 후술할 방열 제어부(240)로 자동제어하여 실내기(500)로 공급함으로써 냉난방을 수행하게 하는 패키지형이다. 이와 같은 펌프모듈(200)은 여러 요소가 내부에 패키지화로 구성되어, 복잡한 냉난방시스템을 간편하며 효율적으로 시공하며 상기 펌프모듈의 유지관리를 용이하게 할 수 있는 것으로, 그 구성요소에 대해 구체적으로 설명한다.

상기 펌프모듈(200)은 그 외측에 외기 온도를 감지하기 위한 주위 감지센서(250)를 더 구비한다. 이러한 구성에 의해, 상기 주위 감지센서(250)에서 측정된 외기 온도가 설정온도(예를 들면, 동파될 수 있는 온도인 0℃) 이하로 감지되고 그 결과가 컨트롤러(400)로 송신된 경우, 상기 컨트롤러(400)는 펌프모듈(200)을 주기적으로 가동시켜 상기 펌프모듈의 동파를 방지할 수 있다.

상기 패키지형 펌프모듈(200)은 축열 순환배관(210), 방열 순환배관(220), 축열 제어부(230) 및 방열 제어부(240) 등을 포함한다.

상기 축열 순환배관(210)은 펌프모듈의 외측에 구비된 포트를 통해 히트펌프(300) 및 축열조(100)에 연결되어 상기 히트펌프(300)와 축열조(100) 간에 물을 순환시키는 역할을 한다. 상기 축열 순환배관(210)은 축열조(100)로부터 물을 히트펌프의 입구(301)로 공급하는 제1축열배관(211), 상기 제1축열배관(211)을 통해 공급된 물을 히트펌프(300)에서 냉온수로 생성하고 생성된 냉온수를 히트펌프의 출구(302)를 통해 축열조(100)로 공급하는 제2축열배관(212) 및 상기 제1축열배관(211)의 일측과 제2축열배관(212)의 일측에 연결되어 후술할 축열용 비례제어 3방밸브(233) 및 축열용 제어센서(234)의 제어에 의해 전환된 물이 통수되는 축열 전환배관(213) 등을 포함한다.

상기 축열 제어부(230)는 축열 순환배관(210)에 위치되어 축열조(100)와 히트펌프(300) 간의 물 흐름을 제어하는 역할을 하는 것으로, 축열펌프(231), 축열용 방향 전환밸브(232), 축열용 비례제어 3방밸브(233) 및 축열용 제어센서(234) 등을 포함한다.

상기 축열펌프(231)는 축열 순환배관(구체적으로, 제1축열배관(211))에 위치되어 축열조(100)와 히트펌프(300) 간에 물을 순환시키는 인라인 펌프이다. 상기 축열용 방향 전환밸브(232)는 축열펌프(231)의 상류측에 위치되어 냉방 또는 난방시에 물 흐름을 축열조의 상부나 하부로 전환시키기 위한 밸브이다. 상기 축열용 비례제어 3방밸브(233)는 제2축열배관(212)에 위치되어 상기 히트펌프(300)에서 공급된 냉온수의 일부 또는 전부가 설정온도를 벗어난 경우(예를 들면, 냉수의 경우에 5℃ 이상인 경우, 온수의 경우에 50℃ 이하인 경우)에 상기 히트펌프(300)로 재순환시키기 위한 밸브이다. 상기 축열용 제어센서(234)는 축열용 비례제어 3방밸브(233)의 상류측에 위치되어 상기 냉온수가 설정온도를 벗어났는지를 감지하는 센서이다. 상기 축열용 제어센서(234)에서 감지된 결과에 따라 상기 축열용 비례제어 3방밸브(233)가 냉온수를 축열조(100)로 공급하거나 히트펌프(300)로 재순환시킨다.

상기 방열 순환배관(220)은 펌프모듈의 외측에 구비된 포트를 통해 축열조(100) 및 실내기(500)에 연결되어 상기 축열조(100)와 실내기(500) 간에 물을 순환시키는 역할을 한다. 상기 방열 순환배관(220)은 축열 순환배관(210)을 통해 축열조(100)에 저장된 냉온수를 상기 실내기(500)로 공급하는 제1방열배관(221), 상기 실내기(500)에서 냉난방 후의 물을 축열조(100)로 공급하는 제2방열배관(222) 및 상기 제1방열배관(221)의 일측과 제2방열배관(222)의 일측에 연결되어 후술할 방열용 비례제어 3방밸브(243) 및 방열용 제어센서(244)제어에 의해 전환된 물이 통수되는 방열 전환배관(223) 등을 포함한다.

상기 방열 제어부(240)는 방열 순환배관(220)에 위치되어 축열조(100)와 실내기(500) 간의 물 흐름을 제어하는 역할을 하는 것으로, 방열펌프(241), 방열용 방향 전환밸브(242), 방열용 비례제어 3방밸브(243) 및 방열용 제어센서(244) 등을 포함한다.

상기 방열펌프(241)는 방열 순환배관(구체적으로, 제1방열배관(221))에 위치되어 축열조(100)와 실내기(500) 간에 물을 순환시키는 인라인 펌프이다. 상기 방열용 방향 전환밸브(242)는 방열펌프(241)의 상류측에 위치되어 냉방 또는 난방시에 물 흐름을 축열조의 상부나 하부로 전환시키기 위한 밸브이다. 상기 방열용 비례제어 3방밸브(243)는 제2방열배관(222)에 위치되어 상기 실내기(500)를 통해 냉난방을 수행한 냉온수의 일부 또는 전부가 설정온도를 벗어난 경우(예를 들면, 냉수의 경우에 12℃ 이하인 경우, 온수의 경우에 40℃ 이상인 경우)에 상기 실내기(500)로 재순환시키기 위한 밸브이다. 상기 방열용 제어센서(244)는 방열용 비례제어 3방밸브(243)의 상류측에 위치되어 상기 냉온수가 설정온도를 벗어났는지를 감지하는 센서이다. 상기 방열용 제어센서(244)에서 감지된 결과에 따라 상기 방열용 비례제어 3방밸브(243)가 냉온수를 축열조(100)로 공급하거나 실내기(500)로 재순환시킨다.

도 9는 도 1에 나타낸 컨트롤러에서 스크린에 표시된 화면을 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 컨트롤러(400)는 축열조(100), 히트펌프(300) 및 펌프모듈(200) 등을 제어하거나 모니터링하는 터치스크린 타입의 제어부이다. 상기 컨트롤러(400)는 내장된 타이머에 의한 히트펌프의 가동시간 설정, 운전모드 설정, 온도 설정, 밸브의 비례제어, 피크컷 설정, 모니터링 및 알람 설정 등을 제어할 수 있다.

본 실시예에 따른 냉난방시스템의 구성에서 설명한 온도, 설정온도 등은 예시적으로 나타낸 것으로, 이는 사용자의 필요에 따라 컨트롤러(400)에서 언제든지 변경이 가능하다.

이하, 전술한 냉난방시스템의 구성에 대한 냉방 또는 난방 시의 각 운전 및 동작을 설명한다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템에서 냉방시의 운전 흐름도로서, 도 3은 축냉 운전 흐름도이고, 도 4는 방냉 운전 흐름도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템에서 냉방 운전은 축냉 과정 후에 방냉 과정을 수행하는데, 먼저 도 3을 참조하여 축냉 운전을 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 축열조(100) 상부의 물은 축열펌프(211)가 흡입하여 펌프모듈의 포트(201), 축열용 방향 전환밸브(232) 및 제1축열배관(211)을 통해 히트펌프(300)의 입구(301)로 공급된다(도 3에 도시된 화살표 참조). 이후, 상기 히트펌프에서 생성된 냉수(예를 들면, 5℃)는 제2축열배관(212), 축열용 비례제어 3방밸브(234), 축열 전환배관(213) 및 펌프모듈의 포트(202)를 통해 축열조(100) 하부로 공급된다(도 3에 도시된 화살표 참조). 그런데, 상기 히트펌프(300)에서 생성된 냉수의 온도가 설정온도인 5℃ 이상인 것으로 상기 축열용 제어센서(234)에서 감지한 경우, 상기 컨트롤러(400)는 축열용 비례제어 3방밸브(233)를 제어하여 축열용 방향 전환밸브(232) 및 제1축열배관(211)을 통해 히트펌프(300)로 물을 재순환시켜 설정온도인 5℃가 되도록 냉수를 재생성한다(도 3에 도시된 화살표 참조).

이와 같이 운전되어 생성된 냉수가 축열조(100) 하부에 저장되면, 이후 방냉 과정을 거쳐 냉방을 수행하는데, 이를 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 축열조(100) 하부에 저장된 냉수는 방열펌프(241)가 흡입하여 펌프모듈의 포트(203), 방열용 방향 전환밸브(242) 및 제1방열배관(221)을 통해 실내기(500)로 공급되어 냉방을 수행한다(도 4에 도시된 화살표 참조). 냉방을 수행한 후, 냉수가 아닌 물은 실내기(500)에서 제2방열배관(222), 방열용 비례제어 3방밸브(243) 및 펌프모듈의 포트(204)를 통해 축열조(100) 상부로 공급된다(도 4에 도시된 화살표 참조). 그런데, 냉방을 수행한 후의 물이 설정온도인 12℃ 이하인 것으로 상기 방열용 제어센서(244)에서 감지한 경우, 상기 컨트롤러(400)는 방열용 비례제어 3방밸브(243)를 제어하여 방열용 방향 전환밸브(242) 및 제1방열배관(221)을 통해 실내기(500)로 냉수를 재순환시켜 설정온도인 12℃까지 냉방을 수행하게 한다(도 4에 도시된 화살표 참조).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템에서 냉방시의 부분축냉/방냉 운전 흐름도이다. 냉난방시스템에서 전술한 동작 설명은 축냉 과정 후에 방냉 과정이 이루어지는 것으로 설명하였으나, 도 5에 도시된 냉방시의 운전 흐름은 축냉 운전 및 방냉 운전이 동시에 이루어지는 것으로, 축냉과 방냉이 동시에 이루어진다는 것 외에는 전술한 운전 및 동작과 다르지 않으므로 상세한 설명을 생략한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템에서 난방시의 운전 흐름도로서, 도 6은 축열 운전 흐름도이고, 도 7은 방열 운전 흐름도이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템에서 난방 운전은 축열 과정 후에 방열 과정을 수행하는데, 먼저 도 6을 참조하여 축열 운전을 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 축열조(100) 하부의 물은 축열펌프(211)가 흡입하여 펌프모듈의 포트(202), 축열용 방향 전환밸브(232) 및 제1축열배관(211)을 통해 히트펌프(300)의 입구(301)로 공급된다(도 6에 도시된 화살표 참조). 이후, 상기 히트펌프에서 생성된 온수(예를 들면, 50℃)는 제2축열배관(212), 축열용 비례제어 3방밸브(234) 및 펌프모듈의 포트(201)를 통해 축열조(100) 상부로 공급된다(도 6에 도시된 화살표 참조). 그런데, 상기 히트펌프(300)에서 생성된 온수의 온도가 설정온도인 50℃ 이하인 것으로 상기 축열용 제어센서(234)에서 감지한 경우, 상기 컨트롤러(400)는 축열용 비례제어 3방밸브(233)를 제어하여 축열용 방향 전환밸브(232) 및 제1축열배관(211)을 통해 히트펌프(300)로 물을 재순환시켜 설정온도인 50℃가 되도록 온수를 재생성한다(도 6에 도시된 화살표 참조).

이와 같이 운전되어 생성된 온수가 축열조(100) 상부에 저장되면, 이후 방열 과정을 거쳐 난방을 수행하는데, 이를 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 축열조(100) 상부에 저장된 온수는 방열펌프(241)가 흡입하여 펌프모듈의 포트(204), 방열용 방향 전환밸브(242) 및 제1방열배관(221)을 통해 실내기(500)로 공급되어 난방을 수행한다(도 7에 도시된 화살표 참조). 난방을 수행한 후, 온수가 아닌 물은 실내기(500)에서 제2방열배관(222), 방열용 비례제어 3방밸브(243) 및 펌프모듈의 포트(203)를 통해 축열조(100) 하부로 공급된다(도 7에 도시된 화살표 참조). 그런데, 난방을 수행한 후의 물이 설정온도인 40℃ 이상인 것으로 상기 방열용 제어센서(244)에서 감지한 경우, 상기 컨트롤러(400)는 방열용 비례제어 3방밸브(243)를 제어하여 방열용 방향 전환밸브(242) 및 제1방열배관(221)을 통해 실내기(500)로 온수를 재순환시켜 설정온도인 40℃까지 난방을 수행하게 한다(도 7에 도시된 화살표 참조).

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방시스템에서 난방시의 부분축열/방열 운전 흐름도이다. 냉난방시스템에서 전술한 동작 설명은 축열 과정 후에 방열 과정이 이루어지는 것으로 설명하였으나, 도 8에 도시된 난방시의 운전 흐름은 축열 운전 및 방열 운전이 동시에 이루어지는 것으로, 축열과 방열이 동시에 이루어진다는 것 외에는 전술한 운전 및 동작과 다르지 않으므로 상세한 설명을 생략한다.

본 실시예에 따른 냉난방시스템의 운전 및 작동에서 설명한 온도, 설정온도 등은 예시적으로 나타낸 것으로, 이는 사용자의 필요에 따라 컨트롤러(400)에서 언제든지 변경이 가능하다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

100: 축열조 200: 펌프모듈
210: 축열 순환배관 220: 방열 순환배관
230: 축열 제어부 240: 방열 제어부
250: 주위 감지센서 300: 히트펌프
400: 컨트롤러 500: 실내기

Claims

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축냉/방냉 및 축열/방열을 위한 디퓨저가 제공되고, 냉난방을 위한 냉온수를 저장 및 순환시키는 축열조;
상기 축열조로부터 공급된 물을 냉난방용 냉온수로 생성하는 히트펌프;
상기 히트펌프에서 생성된 냉온수를 자동제어하여 축열조로 공급하고, 상기 축열조에 저장된 냉온수를 자동제어하여 실내기로 공급함으로써 냉난방을 수행하게 하는 패키지형 펌프모듈; 및
상기 축열조, 히트펌프 및 펌프모듈을 제어하거나 모니터링하는 컨트롤러
를 포함하는 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방장치에 있어서,
상기 패키지형 펌프모듈은, 상기 축열조로부터 물을 히트펌프로 공급하는 제1축열배관, 상기 제1축열배관을 통해 공급된 물을 히트펌프에서 냉온수로 생성하고 생성된 냉온수를 축열조로 공급하는 제2축열배관 및 상기 제1축열배관의 일측과 제2축열배관의 일측에 연결되어 제어에 의해 전환된 물이 통수되는 축열 전환배관을 포함하는, 상기 히트펌프 및 축열조에 연결되어 상기 히트펌프와 축열조 간에 물을 순환시키는 축열 순환배관;
상기 축열조 및 실내기에 연결되어 상기 축열조와 실내기 간에 물을 순환시키며, 상기 축열 순환배관을 통해 축열조에 저장된 냉온수를 상기 실내기로 공급하는 제1방열배관, 상기 실내기에서 축열조로 물을 공급하는 제2방열배관 및 상기 제1방열배관의 일측과 제2방열배관의 일측에 연결되어 제어에 의해 전환된 물이 통수되는 방열 전환배관을 포함하는 방열 순환배관;
상기 축열 순환배관에 위치되어 축열조와 히트펌프 간의 물 흐름을 제어하는 축열 제어부; 및
상기 방열 순환배관에 위치되어 축열조와 실내기 간의 물 흐름을 제어하는 방열 제어부를 포함하고,
상기 배관, 축열 제어부 및 방열 제어부를 포함하는 여러 요소가 내부에 패키지화로 구성되어, 복잡한 냉난방시스템을 간편하며 효율적으로 시공하면서 유지관리를 용이하게 하는
패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방장치.
축냉/방냉 및 축열/방열을 위한 디퓨저가 제공되고, 냉난방을 위한 냉온수를 저장 및 순환시키는 축열조;
상기 축열조로부터 공급된 물을 냉난방용 냉온수로 생성하는 히트펌프;
상기 히트펌프에서 생성된 냉온수를 자동제어하여 축열조로 공급하고, 상기 축열조에 저장된 냉온수를 자동제어하여 실내기로 공급함으로써 냉난방을 수행하게 하는 패키지형 펌프모듈; 및
상기 축열조, 히트펌프 및 펌프모듈을 제어하거나 모니터링하는 컨트롤러
를 포함하는 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방장치에 있어서,
상기 패키지형 펌프모듈은, 상기 히트펌프 및 축열조에 연결되어 상기 히트펌프와 축열조 간에 물을 순환시키는 축열 순환배관;
상기 축열조 및 실내기에 연결되어 상기 축열조와 실내기 간에 물을 순환시키는 방열 순환배관;
상기 축열 순환배관에 위치되어 축열조와 히트펌프 간에 물을 순환시키는 축열펌프, 상기 축열펌프의 상류측에 위치되어 물 흐름을 전환시키기 위한 축열용 방향 전환밸브, 상기 축열 순환배관에 위치되어, 상기 히트펌프에서 공급된 냉온수의 일부 또는 전부가 설정온도를 벗어난 경우, 상기 히트펌프로 재순환시키기 위한 축열용 비례제어 3방밸브, 및 상기 축열용 비례제어 3방밸브의 상류측에 위치되어 상기 냉온수가 설정온도를 벗어났는지를 감지하는 축열용 제어센서를 포함하는, 상기 축열 순환배관에 위치되어 축열조와 히트펌프 간의 물 흐름을 제어하는 축열 제어부; 및
상기 방열 순환배관에 위치되어 축열조와 실내기 간의 물 흐름을 제어하는 방열 제어부를 포함하고,
상기 배관, 축열 제어부 및 방열 제어부를 포함하는 여러 요소가 내부에 패키지화로 구성되어, 복잡한 냉난방시스템을 간편하며 효율적으로 시공하면서 유지관리를 용이하게 하는
패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방장치.
축냉/방냉 및 축열/방열을 위한 디퓨저가 제공되고, 냉난방을 위한 냉온수를 저장 및 순환시키는 축열조;
상기 축열조로부터 공급된 물을 냉난방용 냉온수로 생성하는 히트펌프;
상기 히트펌프에서 생성된 냉온수를 자동제어하여 축열조로 공급하고, 상기 축열조에 저장된 냉온수를 자동제어하여 실내기로 공급함으로써 냉난방을 수행하게 하는 패키지형 펌프모듈; 및
상기 축열조, 히트펌프 및 펌프모듈을 제어하거나 모니터링하는 컨트롤러
를 포함하는 패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방장치에 있어서,
상기 패키지형 펌프모듈은, 상기 히트펌프 및 축열조에 연결되어 상기 히트펌프와 축열조 간에 물을 순환시키는 축열 순환배관;
상기 축열조 및 실내기에 연결되어 상기 축열조와 실내기 간에 물을 순환시키는 방열 순환배관;
상기 축열 순환배관에 위치되어 축열조와 히트펌프 간의 물 흐름을 제어하는 축열 제어부; 및
상기 방열 순환배관에 위치되어 축열조와 실내기 간에 물을 순환시키는 방열펌프, 상기 방열펌프의 상류측에 위치되어 물 흐름을 전환시키기 위한 방열용 방향 전환밸브, 상기 방열 순환배관에 위치되어, 상기 실내기를 통해 냉난방을 수행한 냉온수의 일부 또는 전부가 설정온도를 벗어난 경우, 상기 실내기로 재순환시키기 위한 방열용 비례제어 3방밸브, 및 상기 방열용 비례제어 3방밸브의 상류측에 위치되어 상기 냉온수가 설정온도를 벗어났는지를 감지하는 방열용 제어센서를 포함하는, 상기 방열 순환배관에 위치되어 축열조와 실내기 간의 물 흐름을 제어하는 방열 제어부를 포함하고,
상기 배관, 축열 제어부 및 방열 제어부를 포함하는 여러 요소가 내부에 패키지화로 구성되어, 복잡한 냉난방시스템을 간편하며 효율적으로 시공하면서 유지관리를 용이하게 하는
패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방장치.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 터치스크린 타입으로서, 내장된 타이머에 의한 히트펌프의 가동시간 설정, 운전모드 설정, 온도 설정, 밸브의 비례제어, 피크컷 설정, 모니터링 및 알람 설정을 제어하는
패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방장치.
히트펌프 및 축열조에 연결되어 상기 히트펌프와 축열조 간에 물을 순환시키며, 축열조로부터 물을 히트펌프로 공급하는 제1축열배관, 상기 제1축열배관을 통해 공급된 물을 히트펌프에서 냉온수로 생성하고 생성된 냉온수를 축열조로 공급하는 제2축열배관 및 상기 제1축열배관의 일측과 제2축열배관의 일측에 연결되어 제어에 의해 전환된 물이 통수되는 축열 전환배관을 포함하는 축열 순환배관;
상기 축열조 및 실내기에 연결되어 상기 축열조와 실내기 간에 물을 순환시키며, 상기 축열 순환배관을 통해 축열조에 저장된 냉온수를 상기 실내기로 공급하는 제1방열배관, 상기 실내기에서 축열조로 물을 공급하는 제2방열배관 및 상기 제1방열배관의 일측과 제2방열배관의 일측에 연결되어 제어에 의해 전환된 물이 통수되는 방열 전환배관을 포함하는 방열 순환배관;
상기 축열 순환배관에 위치되는 축열펌프, 축열용 방향 전환밸브, 축열용 비례제어 3방밸브 및 축열용 제어센서에 의해 축열조와 히트펌프 간의 물 흐름을 제어하는 축열 제어부; 및
상기 방열 순환배관에 위치되는 방열펌프, 방열용 방향 전환밸브, 방열용 비례제어 3방밸브 및 방열용 제어센서에 의해 축열조와 실내기 간의 물 흐름을 제어하는 방열 제어부를 포함하고,
상기 히트펌프, 축열조, 실내기, 컨트롤러 등으로 구성되는 냉난방시스템을 시공하는 경우에 규격화된 모듈을 제공하여 간편하며 효율적으로 시공하고 유지관리를 용이하게 하는
패키지형 펌프모듈.
제10항에 있어서,
상기 펌프모듈의 외측에 외기 온도를 감지하기 위한 주위 감지센서가 더 구비되고, 상기 주위 감지센서에 의해 펌프모듈이 가동되어 상기 펌프모듈의 동파를 방지하는
패키지형 펌프모듈.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 방열 제어부는, 상기 방열 순환배관에 위치되어 축열조와 실내기 간에 물을 순환시키는 방열펌프; 상기 방열펌프의 상류측에 위치되어 물 흐름을 전환시키기 위한 방열용 방향 전환밸브; 상기 방열 순환배관에 위치되어, 상기 실내기를 통해 냉난방을 수행한 냉온수의 일부 또는 전부가 설정온도를 벗어난 경우, 상기 실내기로 재순환시키기 위한 방열용 비례제어 3방밸브; 및 상기 방열용 비례제어 3방밸브의 상류측에 위치되어, 상기 냉온수가 설정온도를 벗어났는지를 감지하는 방열용 제어센서를 포함하는
패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방장치.
제6항 또는 제8항에 있어서,
상기 축열 제어부는, 상기 축열 순환배관에 위치되어 축열조와 히트펌프 간에 물을 순환시키는 축열펌프; 상기 축열펌프의 상류측에 위치되어 물 흐름을 전환시키기 위한 축열용 방향 전환밸브; 상기 축열 순환배관에 위치되어, 상기 히트펌프에서 공급된 냉온수의 일부 또는 전부가 설정온도를 벗어난 경우, 상기 히트펌프로 재순환시키기 위한 축열용 비례제어 3방밸브; 및 상기 축열용 비례제어 3방밸브의 상류측에 위치되어, 상기 냉온수가 설정온도를 벗어났는지를 감지하는 축열용 제어센서를 포함하는
패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방장치.
히트펌프 및 축열조에 연결되어 상기 히트펌프와 축열조 간에 물을 순환시키는 축열 순환배관;
상기 축열조 및 실내기에 연결되어 상기 축열조와 실내기 간에 물을 순환시키는 방열 순환배관;
상기 축열 순환배관에 위치되어 축열조와 히트펌프 간에 물을 순환시키는 축열펌프, 상기 축열펌프의 상류측에 위치되어 물 흐름을 전환시키기 위한 축열용 방향 전환밸브, 상기 축열 순환배관에 위치되어 상기 히트펌프에서 공급된 냉온수의 일부 또는 전부가 설정온도를 벗어난 경우 상기 히트펌프로 재순환시키기 위한 축열용 비례제어 3방밸브, 및 상기 축열용 비례제어 3방밸브의 상류측에 위치되어 상기 냉온수가 설정온도를 벗어났는지를 감지하는 축열용 제어센서를 포함하는, 상기 축열 순환배관에 위치되어 축열조와 히트펌프 간의 물 흐름을 제어하는 축열 제어부; 및
상기 방열 순환배관에 위치되는 방열펌프, 방열용 방향 전환밸브, 방열용 비례제어 3방밸브 및 방열용 제어센서에 의해 축열조와 실내기 간의 물 흐름을 제어하는 방열 제어부를 포함하고,
상기 히트펌프, 축열조, 실내기, 컨트롤러 등으로 구성되는 냉난방장치을 시공하는 경우에 규격화된 모듈을 제공하여 간편하며 효율적으로 시공하고 유지관리를 용이하게 하는
패키지형 펌프모듈.
히트펌프 및 축열조에 연결되어 상기 히트펌프와 축열조 간에 물을 순환시키는 축열 순환배관;
상기 축열조 및 실내기에 연결되어 상기 축열조와 실내기 간에 물을 순환시키는 방열 순환배관;
상기 축열 순환배관에 위치되는 축열펌프, 축열용 방향 전환밸브, 축열용 비례제어 3방밸브 및 축열용 제어센서에 의해 축열조와 히트펌프 간의 물 흐름을 제어하는 축열 제어부; 및
상기 방열 순환배관에 위치되어 축열조와 실내기 간에 물을 순환시키는 방열펌프, 상기 방열펌프의 상류측에 위치되어 물 흐름을 전환시키기 위한 방열용 방향 전환밸브, 상기 방열 순환배관에 위치되어 상기 실내기를 통해 냉난방을 수행한 냉온수의 일부 또는 전부가 설정온도를 벗어난 경우 상기 실내기로 재순환시키기 위한 방열용 비례제어 3방밸브, 및 상기 방열용 비례제어 3방밸브의 상류측에 위치되어 상기 냉온수가 설정온도를 벗어났는지를 감지하는 방열용 제어센서를 포함하는, 상기 방열 순환배관에 위치되어 축열조와 실내기 간의 물 흐름을 제어하는 방열 제어부를 포함하고,
상기 히트펌프, 축열조, 실내기, 컨트롤러 등으로 구성되는 냉난방장치을 시공하는 경우에 규격화된 모듈을 제공하여 간편하며 효율적으로 시공하고 유지관리를 용이하게 하는
패키지형 펌프모듈.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 축열조의 일측에는 수위센서와 온도센서가 더 구비되고;
상기 수위센서는 축열조의 수위를 감지하고, 상기 수위센서로부터 감지된 결과에 따라 물을 자동으로 공급하고;
상기 온도센서는 축열조에 저장된 냉온수의 온도를 감지하여 상기 컨트롤러로 송신하고, 상기 온도센서로부터 감지된 결과에 따라 상기 컨트롤러는 히트펌프를 가동시키는
패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방장치.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히트펌프의 열원은 공기, 지하수 및 해수 중 어느 하나로 이루어지고;
상기 히트펌프의 구동력은 전력, 태양열 및 지열 중 어느 하나를 이용하거나, 상기 전력과 함께 태양열이나 지열을 이용하거나, 또는 상기 전력, 태양열 및 지열을 동시에 이용하는
패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방장치.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펌프모듈의 외측에 외기 온도를 감지하기 위한 주위 감지센서가 더 구비되고;
상기 주위 감지센서에서 측정된 외기 온도가 설정온도 이하일 경우, 상기 컨트롤러는 펌프모듈을 가동시켜 상기 펌프모듈의 동파를 방지하는
패키지형 펌프모듈을 이용한 냉난방장치.