KR101169706B1 - Heat pump system for heating water - Google Patents

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KR101169706B1 KR1020120026124A KR20120026124A KR101169706B1 KR 101169706 B1 KR101169706 B1 KR 101169706B1 KR 1020120026124 A KR1020120026124 A KR 1020120026124A KR 20120026124 A KR20120026124 A KR 20120026124A KR 101169706 B1 KR101169706 B1 KR 101169706B1
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Abstract

PURPOSE: A heat pump system for heating water is provided to obtain a simple and economic flow rate control function by mechanically performing the automatic flow rate control function and to multiply a hole thermal heat exchanging amount. CONSTITUTION: A heat pump system for heating water comprises a hot water tank(10), a hot water heat exchanging unit(11), a supplying pipe unit(15), a discharging pipe unit(18), a bypass pipe(16), and a control unit(60). The hot water heat exchanging unit performs a heat exchange for heating water flowing into from the hot water tank and a condenser of a heat pump for heating hot water. The supplying pipe unit is connected in order to guide water supply to the hot water heat exchanging unit from the hot water tank and comprises a temperature sensor and a flow rate control valve. The flow rate control valve controls a flow rate according to pressure of the supplied water. The discharging pipe unit guides the hot water discharged after the heat exchange in the hot water heat exchanging unit to the hot water tank. The bypass pipe is connected in order to the flow rate control valve in the supplying pipe unit. An electronic valve comprised in the bypass pipe selectively is opened to multiply the flow rate supplied to the hot water heat exchanging unit.

Description

급탕용 히트펌프 시스템{heat pump system for heating water} Heat pump system for hot water supply

본 발명은 히트펌프 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 급탕을 위한 응축기로 온수의 유입온도가 상승시 정상구동을 보장하기 위해 유입되는 온수의 유량을 효율적으로 조절하는 급탕용 히트펌프 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a heat pump system, and more particularly, to a heat pump system for hot water supply to efficiently regulate the flow rate of hot water introduced to ensure normal operation when the inlet temperature of hot water rises to the condenser for hot water supply. .

일반적으로, 유체는 액상에서 기상으로 내지 그 반대방향으로 상변화하는 과정에서 잠열을 흡수하거나 방출하는데, 이러한 유체의 상변화 과정을 이용하여 열을 효율적으로 일측에서 타측으로 수송할 수 있다. 이를 위한, 냉동공조장치는 나관식 열교환기 및 응축기에서 냉매의 증발 내지 응축 과정에서 잠열(Latent heat)을 흡수하거나 방출하여 열량의 이동을 통하여 대상공간을 냉각 내지 가열 작용을 수행하는 장치이다. In general, the fluid absorbs or releases latent heat during the phase change from the liquid phase to the gaseous phase and vice versa, and heat can be efficiently transferred from one side to the other by using the phase change process of the fluid. To this end, the refrigerating and air conditioning apparatus is a device that absorbs or releases latent heat during the evaporation or condensation of a refrigerant in a tube heat exchanger and a condenser, thereby cooling or heating an object space through movement of heat.

도 1은 일반적인 냉동공조장치로서 히트펌프의 블록도이다. 1 is a block diagram of a heat pump as a general refrigeration air conditioning apparatus.

도 1에서 보는 바와 같이, 상기 히트펌프는 압축기(8)에서 압축된 냉매가 응축기(4)에서 응축되면서 상대적으로 큰 열량(Q)을 대상공간으로 방출하며, 이후 냉매가 순환하여 모세관(2)에서 팽창된 후 증발기(6)에서 증발되면서 열(q)을 흡수하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 증발기(6)는 폐수조(9)에서 열(q)을 공급받아 폐열을 회수하도록 구비될 수 있다. 물론, 상기 증발기는 지열, 공기열 등의 기타 다른 열원의 열을 공급받는 구성으로 변경될 수도 있다. As shown in FIG. 1, the heat pump discharges a relatively large amount of heat Q as the refrigerant compressed in the compressor 8 is condensed in the condenser 4, and then the refrigerant circulates to form a capillary tube 2. After the expansion in the evaporator (6) while performing the function of absorbing the heat (q). At this time, the evaporator 6 may be provided to recover the waste heat by receiving the heat (q) from the waste water tank (9). Of course, the evaporator may be changed to a configuration that receives heat from other heat sources such as geothermal heat and air heat.

이러한 히트펌프는 정기적으로 작동되어 기존 온수보일러에 비하여 급탕을 수행하기에 효율적이어서 근래들어 목욕탕 등과 같이 대용량의 온수 사용사업장에서는 급탕을 위한 온수의 가열을 위한 장치로서 상기 히트펌프가 사용되고 있는 실정이다. These heat pumps are operated regularly and are more efficient to perform hot water supply than existing hot water boilers. In recent years, the heat pump is used as a device for heating hot water for hot water in a large-scale hot water use place such as a bathroom.

이때, 상수를 일정온도 이상으로 가열하는 과정에서는 히트펌프에 비하여 기존 온수보일러가 보다 적합하여, 상기 히트펌프와 병행하여 온수탱크와 연결된 온수보일러가 사용되고 있다. In this case, the hot water boiler is more suitable than the heat pump in the process of heating the constant temperature above a predetermined temperature, and the hot water boiler connected to the hot water tank is used in parallel with the heat pump.

한편, 일정온도 이상으로 가열된 온수를 더욱 가열하여 급탕하기 위해 큰 열량(Q)을 방출하는 상기 히트펌프의 응축기로 온수를 공급하는데, 통상적으로 응축기에서 열교환시 유입되는 온수의 온도가 높아지면 히트펌프의 고압압력이 상승되고 유입되는 온수의 온도가 하강하면 고압압력이 하강되므로, 상기 응축기에서 열교환되어 출수되는 온수 온도를 적정온도로 생산을 하기 위해서는 상기 온수의 유량을 조절하여 히트펌프 고압 압력조절을 할 수 있도록 히트펌프의 공급전력을 조절하는 인버터 방식이 있으나, 이러한 히트펌프에서는 고압 압력에서의 편차가 커서 인버터 방식은 전력소모량이 증가되어 경제성이 저하되는 문제점이 있었다. Meanwhile, hot water is supplied to the condenser of the heat pump releasing a large amount of heat Q in order to further heat and hot water heated by a predetermined temperature. Typically, when the temperature of the hot water introduced during heat exchange in the condenser increases, When the high pressure of the pump rises and the temperature of the incoming hot water drops, the high pressure drops. Therefore, in order to produce the hot water temperature exchanged from the condenser to the proper temperature, the flow rate of the hot water is adjusted to adjust the heat pump high pressure. There is an inverter method for adjusting the power supply of the heat pump to do this, but in such a heat pump there is a problem that the economical efficiency is lowered because the power consumption is increased because the deviation in the high pressure pressure is large.

이와 같이, 상기 히트펌프의 응축기에서 온수의 가열을 위해서는 유입되는 온수의 온도범위가 적정하여야 하는데, 응축기와 열교환되어 출수되는 온수의 온도를 적정온도로 생산하기 위하여 유량조절밸브를 히트펌프의 압축기의 고압압력에 따라 유량이 조절되도록 전기적으로 작동시켜 히트펌프를 구동하는 시스템이 제시되어 있다. 그러나, 응축기와 열교환을 위해 유입되는 온수의 온도가 그 사용상태에 따라 급격히 높아지는 경우에는 응축기에서의 열교환이 적정하게 이루어지지 않아 고압측 부하량이 과도하여 히트펌프를 원활히 가동되지 않고 정지되는 문제점이 있었다. Thus, in order to heat the hot water in the condenser of the heat pump, the temperature range of the incoming hot water should be appropriate, and in order to produce the temperature of the hot water discharged from the heat exchanger with the proper temperature, the flow control valve may be configured to A system for driving a heat pump by electrically operating the flow rate according to the high pressure is shown. However, when the temperature of the hot water introduced for heat exchange with the condenser rapidly increases according to its use state, the heat exchange in the condenser is not properly performed, and thus the high pressure side load is excessive and the heat pump does not operate smoothly. .

이와 같이, 상기 히트펌프가 급정지하는 경우 압축기의 손상을 유발할 수 있고, 상기 압축기의 정지 후 재가동과 같은 간헐적인 구동은 불필요한 소요전력을 증가시켜 경제성을 저하시키는 원인이 되기도 한다. As such, when the heat pump is suddenly stopped, damage to the compressor may be caused, and intermittent driving such as restarting after the compressor is stopped may cause unnecessary power consumption to decrease economic efficiency.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하여 급탕을 위한 응축기로 온수의 유입온도가 상승시 정상구동을 보장하기 위해 유입되는 온수의 유량을 효율적으로 조절하는 응축기 냉각보강용 바이패스관을 구비한 급탕용 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 해결과제로 한다. The present invention solves the above problems, the hot water supply heat having a condenser cooling reinforcement bypass pipe to efficiently control the flow rate of the hot water introduced to ensure normal operation when the inlet temperature of the hot water rises to the condenser for hot water supply The challenge is to provide a pump system.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 온수가 저장되는 온수탱크; 온수급탕용 히트펌프의 응축기와 상기 온수탱크로부터 유입된 온수의 급탕을 위한 열교환이 수행되도록 구비되는 온수열교환부; 상기 온수탱크로부터 상기 온수열교환부로 온수의 공급을 안내하도록 연결되며 온도센서가 구비되되, 상기 공급되는 온수의 압력에 따라 유량이 조절되는 유량조절밸브가 구비된 공급배관부; 상기 온수열교환부에서 열교환되어 배출되는 온수를 상기 온수탱크로 안내하는 배출배관부; 상기 공급배관부에 상기 유량조절밸브를 우회하도록 연결되되, 상기 온수열교환부로 공급되는 유량을 증가시키도록 선택적으로 개방되는 전자밸브가 구비된 바이패스관; 및 상기 온도센서에 의해 검출된 상기 온수의 온도가 상기 히트펌프의 압축기에서의 고압측 부하량이 과도해지는 것을 억제하기 위하여 기설정된 온도보다 높은 경우에 상기 전자밸브를 선택적으로 개방하여 상기 온수열교환부로 유입되어 상기 히트펌프의 응축기와 열교환되는 상기 온수 유량을 증가시키도록 제어하는 제어부를 포함하는 급탕용 히트펌프 시스템을 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention is a hot water tank is stored hot water; A hot water heat exchanger configured to perform heat exchange for hot water supply of hot water introduced from the condenser and the hot water tank; A supply pipe part connected to guide the supply of hot water from the hot water tank to the hot water heat exchanger, and having a temperature sensor, and having a flow control valve for controlling a flow rate according to the pressure of the supplied hot water; A discharge pipe unit guiding hot water discharged from the hot water heat exchanger to the hot water tank; A bypass pipe having a solenoid valve connected to the supply pipe part to bypass the flow control valve and selectively opened to increase a flow rate supplied to the hot water heat exchange part; And selectively opening the solenoid valve to flow into the hot water heat exchanger when the temperature of the hot water detected by the temperature sensor is higher than a predetermined temperature in order to suppress excessive load of the high pressure side in the compressor of the heat pump. It provides a heat pump system for hot water supply comprising a control unit for controlling to increase the flow rate of the hot water heat exchanged with the condenser of the heat pump.

여기서, 상기 공급배관부에는 온도센서가 구비되며, 상기 제어부는 상기 온도센서에 의해 검출된 온도가 기설정된 온도보다 높은 경우 상기 전자밸브를 개방하도록 제어구동함이 바람직하다. Here, the supply pipe portion is provided with a temperature sensor, the control unit preferably controls to open the solenoid valve when the temperature detected by the temperature sensor is higher than a predetermined temperature.

또한, 상기 유량조절밸브는 상기 온수의 압력이 증가됨에 따라 개도가 증가되는 절수변인 것이 바람직하다. In addition, the flow rate control valve is preferably a water-saving side in which the opening degree increases as the pressure of the hot water is increased.

그리고, 상기 바이패스관의 관경은 상기 공급배관부의 관경보다 작게 형성됨이 바람직하다. And, the diameter of the bypass pipe is preferably formed smaller than the diameter of the supply pipe.

한편, 상기 온수탱크는 온수의 가열을 위한 온수보일러와 연결되며, 상기 온수탱크의 내측 상부에는 실내의 난방을 위한 열교환기가 배치되며, 상기 배출배관부의 상기 온수탱크 연결측 단부는 상기 온수탱크 상부로 연장되어 구비됨이 바람직하다. On the other hand, the hot water tank is connected to the hot water boiler for heating the hot water, a heat exchanger for heating the room is disposed on the inner upper portion of the hot water tank, the hot water tank connection side end of the discharge pipe portion to the upper portion of the hot water tank It is preferred to be provided extended.

본 발명의 상기의 해결 수단을 통해서 다음과 같은 효과를 제공한다. The above-mentioned solution of the present invention provides the following effects.

첫째, 상기 공급배관부에 구비되는 유량조절밸브는 상기 온수의 압력이 증가됨에 따라 개도가 증가되도록 그의 개폐판이 온수의 압력에 따라 탄성적으로 개도가 조절되어 유량이 변화되는 절수변으로 구비되므로, 별도의 전원의 공급을 통해 개도가 조절되지 않고 기계적으로 자동 유량조절기능을 수행하므로 단순하고 경제적인 유량조절기능을 제공할 수 있다. First, the flow rate control valve provided in the supply pipe portion is provided with a water-saving valve in which the opening and closing plate is elastically adjusted in accordance with the pressure of the hot water so that the opening degree increases as the pressure of the hot water is increased, It is possible to provide simple and economical flow control function by performing automatic flow control function without opening degree adjustment through separate power supply.

둘째, 상기 공급배관부에서 검출된 온수의 온도가 기설정된 온도보다 높은 경우 상기 제어부가 상기 전자밸브를 개방하도록 제어구동함으로써 상기 온수의 온도가 과도하게 증가된 경우에도 응축기로 열교환을 위해 유입되는 온수의 유량이 상기 공급배관부와 병렬로 연결된 바이패스관을 통해 추가적으로 공급되어 증가되도록 하여 전체적인 열교환량을 증가시키고, 이를 통해 응축기에서 방열되는 열량이 한계치에 미달되는 경우 압축기에서 과도한 부하가 발생되어 히트펌프가 정지되는 것을 방지하고 지속적이고 효율적인 구동을 보장할 수 있다. 이를 통해, 상기 온수탱크에 저장된 온수의 온도가 한계온도에 근접한 고온인 경우에도 히트펌프 시스템의 가동을 지속적으로 정상 가동할 수 있음으로써 높은 온도로 축열이 가능하며 히트펌프의 단속적이고 간헐적인 구동에 따른 에너지 소모를 방지할 수 있다. Second, when the temperature of the hot water detected by the supply pipe portion is higher than a predetermined temperature, the control unit controls to open the solenoid valve so that hot water flows into the condenser for heat exchange even when the temperature of the hot water is excessively increased. The flow rate of the gas is additionally supplied through a bypass pipe connected in parallel with the supply pipe to increase the heat exchange amount, and when the amount of heat radiated from the condenser is lower than the limit, excessive load is generated in the compressor to generate heat. It is possible to prevent the pump from stopping and to ensure continuous and efficient operation. In this way, even when the temperature of the hot water stored in the hot water tank is a high temperature close to the limit temperature, the heat pump system can be continuously operated normally so that heat storage is possible at a high temperature and the intermittent and intermittent operation of the heat pump is possible. It is possible to prevent the energy consumption.

도 1은 일반적인 냉동공조장치로서 히트펌프의 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 급탕용 히트펌프 시스템의 개요도.
도 3은 도 2의 "B" 부분 확대도. 1 is a block diagram of a heat pump as a general refrigeration air conditioning apparatus.
Figure 2 is a schematic diagram of the heat pump system for hot water supply according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged view of a portion “B” of FIG. 2;

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 급탕용 히트펌프 시스템을 상세히 설명한다. Hereinafter, a hot water heat pump system according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 급탕용 히트펌프 시스템의 개요도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 급탕용 히트펌프 시스템의 주요부인 도 2의 "B" 부분 확대도이다.FIG. 2 is a schematic view of a hot water supply heat pump system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged view of a portion “B” of FIG. 2 which is a main part of a hot water heat pump system according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 급탕용 히트펌프 시스템은 온수탱크(10), 온수열교환부(11), 공급배관부(15), 배출배관부(18), 바이패스관(16), 그리고 제어부(60)를 포함한다. As shown in Figure 2 and 3, the hot water heat pump system is a hot water tank 10, hot water heat exchange unit 11, supply piping 15, discharge piping 18, bypass pipe 16 And a control unit 60.

여기서, 상기 온수탱크(10)는 온수가 저장되는 수조로서, 온수의 가열을 위한 보조적인 열원으로서 온수보일러(40)와 연결배관(41,42)을 매개로 연결됨이 바람직하다. 즉, 상기 온수보일러(40)는 상수를 일정온도 이상으로 가열하는 과정에서 보조적으로 사용될 수 있다. Here, the hot water tank 10 is a water tank in which hot water is stored, and is preferably connected to the hot water boiler 40 and the connection pipes 41 and 42 as an auxiliary heat source for heating the hot water. That is, the hot water boiler 40 may be used auxiliary in the process of heating the constant above a certain temperature.

그리고, 본 발명에서는 상기 온수의 신속한 가열을 위하여 증발기(26), 모세관(22), 압축기(28), 응축기(24)가 상호 냉매배관으로 연결되어 구비되는 온수급탕용 히트펌프(A)가 사용되되, 상기 온수열교환부(11)는 상기 온수급탕용 히트펌프의 응축기(24)와 상기 온수탱크(10)로부터 유입된 온수의 급탕을 위한 열교환이 수행되도록 구비된다. 즉, 상기 응축기(24)를 통해 방출되는 열량이 온수로 열전달하여 급탕을 수행한다. 이러한 온수열교환부(11)의 세부 구조는 이중관식, 대향류식, 크로스플로우식 등 다양한 열교환을 위한 장치로서 다양하게 실시될 수 있다. In the present invention, a heat pump (A) for hot water hot water supply, in which an evaporator 26, a capillary tube 22, a compressor 28, and a condenser 24 are connected to each other by a refrigerant pipe for rapid heating of the hot water, is used. However, the hot water heat exchanger 11 is provided to perform heat exchange for hot water supply of hot water introduced from the condenser 24 and the hot water tank 10 of the hot water hot water heat pump. That is, the amount of heat discharged through the condenser 24 is transferred to hot water to perform hot water supply. The detailed structure of the hot water heat exchanger 11 may be variously implemented as a device for various heat exchange such as a double pipe type, counter flow type, cross flow type, and the like.

한편, 상기 공급배관부(15)는 상기 온수탱크(10)로부터 상기 온수열교환부(11)로 온수의 공급을 안내하도록 연결되되, 상기 공급되는 온수의 압력에 따라 유량이 조절되는 유량조절밸브(31)가 구비된다. 또한, 상기 배출배관부(18)는 상기 온수열교환부(11)에서 열교환되어 배출되는 온수를 상기 온수탱크(10)로 안내한다. On the other hand, the supply pipe 15 is connected to guide the supply of hot water from the hot water tank 10 to the hot water heat exchange unit 11, the flow control valve for adjusting the flow rate in accordance with the pressure of the hot water supplied ( 31). In addition, the discharge pipe portion 18 guides the hot water discharged from the hot water heat exchanger 11 to be discharged to the hot water tank 10.

따라서, 상기 온수탱크(10)에 저장된 온수는 상기 공급배관부(15)를 통해 온수열교환부(11)로 유입되어 열교환을 통해 가열되어 배출배관부(18)를 통해 다시 온수탱크(10)로 유입되며, 이와 같은 온수의 순환을 위한 펌프(48)는 상기 공급배관부(15) 측에 배치됨이 바람직하다. 이때, 상기 온수탱크(10)의 내측 상부에는 실내의 난방을 위한 실내난방 열교환기(45)가 배치되며, 상기 배출배관부(18)의 상기 온수탱크 연결측 단부는 상기 온수탱크(45) 상부로 연장되어 구비됨이 바람직하다. Therefore, the hot water stored in the hot water tank 10 is introduced into the hot water heat exchanger 11 through the supply pipe 15 and heated through heat exchange to the hot water tank 10 again through the discharge pipe 18. Inflow, the pump 48 for the circulation of such hot water is preferably disposed on the supply pipe 15 side. In this case, an indoor heating heat exchanger 45 is disposed at an inner upper portion of the hot water tank 10, and an end portion of the hot water tank connecting side of the discharge pipe 18 is located at an upper portion of the hot water tank 45. It is preferred to extend to.

즉, 상기 온수열교환부(11)에서 열교환을 통해 더욱 가열된 온수가 실내의 난방을 위한 실내난방 열교환기(45) 측으로 바로 배출됨으로써 열에너지가 효율적으로 실내난방 열교환기(45)로 전달될 수 있으며, 상기 실내난방 열교환기(45) 및 상기 배출배관부(18)의 단부가 상부에 배치되는 구조는 가열된 온수가 상측으로 대류되는 흐름에도 일치되므로 효율적인 열전달 효과를 제공할 수 있다. That is, the hot water further heated through heat exchange in the hot water heat exchanger 11 is discharged directly to the indoor heating heat exchanger 45 for the heating of the room, so that thermal energy can be efficiently transferred to the indoor heating heat exchanger 45. The end of the indoor heating heat exchanger (45) and the discharge pipe part (18) is disposed at the top, so that the heated hot water is convective to the upper side, thereby providing an efficient heat transfer effect.

한편, 상기 공급배관부(15)에 구비되는 유량조절밸브(31)는 상기 온수의 압력이 증가됨에 따라 개도가 증가되는 절수변으로 구비됨이 바람직하다. 즉, 상기 절수변은 그의 개폐판이 온수의 압력에 따라 탄성적으로 개도가 조절되어 유량이 변화되는 밸브로 이루어진다. 이와 같이, 상기 유량조절밸브(31)는 별도의 전원의 공급을 통해 개도가 조절되지 않고 기계적으로 자동 유량조절기능을 수행하므로 단순하고 경제적인 유량조절기능을 제공할 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 상기 공급배관부(15)에 구비되는 유량조절밸브(31)를 삭제하는 대신 상기 온수순환을 위한 펌프(48)를 인버터에 의해 유량을 제어하도록 구동하는 방식으로 대체될 수도 있다. On the other hand, the flow rate control valve 31 provided in the supply pipe 15 is preferably provided with a water-saving side in which the opening degree increases as the pressure of the hot water is increased. That is, the water-saving valve is made of a valve whose opening and closing plate is elastically adjusted in accordance with the pressure of the hot water to change the flow rate. As such, the flow rate control valve 31 may provide a simple and economical flow rate control function by mechanically performing the automatic flow rate adjustment function without the opening degree being adjusted through the supply of a separate power source. Of course, in some cases, instead of deleting the flow control valve 31 provided in the supply pipe 15 may be replaced by a method for driving the pump 48 for hot water circulation to control the flow rate by the inverter. have.

따라서, 온수가 고온상태인 경우 온수탱크(10)의 압력이 증가되어 상기 유량조절밸브(31) 내지 펌프가 온수의 유량을 증가시키도록 조절되는데, 이를 통해 상기 히트펌프의 응축기(24)와 열교환되도록 상기 온수열교환부(11)로 유입되는 온수의 온도가 높은 경우 유량을 증가시킴으로써 열교환량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 통상적으로 히트펌프에 R134A 냉매 사용시 온수의 유입온도가 15~20℃일 경우 응축기와 열교환되어 배출되는 온수의 온도는 70~75℃가 되며, 유입온도가 43~48℃일 경우에는 배출되는 온수의 온도는 60~65℃가 된다. Accordingly, when the hot water is in a high temperature state, the pressure of the hot water tank 10 is increased to adjust the flow rate control valve 31 to increase the flow rate of the hot water, thereby exchanging heat with the condenser 24 of the heat pump. When the temperature of the hot water flowing into the hot water heat exchanger 11 is high, the heat exchange amount may be increased by increasing the flow rate. For example, when the inlet temperature of hot water is 15 to 20 ° C. when the R134A refrigerant is used in a heat pump, the temperature of the hot water discharged by heat exchange with the condenser becomes 70 to 75 ° C., and when the inlet temperature is 43 to 48 ° C. The temperature of hot water is 60-65 degreeC.

그러나, 상기 응축기(24)와 열교환을 위해 유입되는 온수의 온도가 그 사용상태에 따라 급격히 높아지는 경우에는 응축기(24)에서의 열교환이 적정하게 이루어지지 않아 압축기(28)에서의 고압측 부하량이 과도하여 히트펌프를 원활히 가동되지 않고 정지될 수 있으며, 이는 상기 유량조절밸브(31)의 최대 개도면적이 상기 공급배관부(15)의 단면적보다 작으므로 더욱 문제될 수 있다. However, when the temperature of the hot water introduced for heat exchange with the condenser 24 rapidly increases according to its use state, the heat exchange in the condenser 24 is not performed properly, so that the high-pressure side load in the compressor 28 is excessive. Therefore, the heat pump may be stopped without running smoothly, which may be more problematic because the maximum opening area of the flow control valve 31 is smaller than the cross-sectional area of the supply pipe 15.

이에 본 발명은 온수의 온도에 따라 개폐되는 전자밸브(32)가 구비된 바이패스관(16)을 제공한다. 상세히, 상기 바이패스관(16)은 상기 공급배관부에 상기 유량조절밸브(31)를 우회하도록 병렬로 연결되되, 그의 일측에 전자밸브(32)가 연결된다. Accordingly, the present invention provides a bypass tube 16 having an electromagnetic valve 32 that opens and closes according to the temperature of hot water. In detail, the bypass pipe 16 is connected in parallel to bypass the flow control valve 31 in the supply pipe portion, the solenoid valve 32 is connected to one side thereof.

여기서, 상기 전자밸브(32)는 상기 공급배관부(15)로 공급되는 온수의 온도에 따라 개폐되도록 제어부에 의해 제어된다. 이를 위해, 상기 공급배관부(15)에는 온도센서(47)가 구비되며, 상기 제어부(60)는 상기 온도센서(47)에 의해 검출된 온도가 기설정된 온도보다 높은 경우 상기 전자밸브(32)를 개방하도록 제어구동한다. 즉, 상기 온수의 온도가 과도하게 증가된 경우에도 응축기(24)로 열교환을 위해 유입되는 온수가 상기 공급배관부(15)와 병렬로 연결된 바이패스관(16)을 통해 추가적으로 공급되어 유량이 증가되도록 함으로써, 상기 응축기(24)에서의 방열량을 증가시켜 압축기(28)에서 과도한 고압측 부하가 발생되는 것을 억제할 수 있다. Here, the solenoid valve 32 is controlled by the controller to open and close according to the temperature of the hot water supplied to the supply pipe 15. To this end, the supply pipe 15 is provided with a temperature sensor 47, the control unit 60 is the solenoid valve 32 when the temperature detected by the temperature sensor 47 is higher than a predetermined temperature Control drive to open. That is, even when the temperature of the hot water is excessively increased, the hot water introduced for heat exchange into the condenser 24 is additionally supplied through the bypass pipe 16 connected in parallel with the supply pipe 15 to increase the flow rate. By increasing the amount of heat dissipation in the condenser 24, it is possible to suppress the occurrence of excessive high pressure side load in the compressor 28.

이때, 상기 바이패스관(16)의 관경은 상기 공급배관부(15)의 관경보다 작게 형성됨이 바람직하다. 이를 통해, 온수의 유동시 관경이 커짐에 따른 급격한 팽창을 통한 압력손실을 최소화하고, 온수의 온도가 과도하게 증가된 긴급상황에서 바이패스관(16)을 통해 온수가 적합한 유동을 위한 압력을 유지한 채로 흐를 수 있다. At this time, the diameter of the bypass pipe 16 is preferably formed smaller than the diameter of the supply pipe 15. This minimizes the pressure loss through rapid expansion as the diameter increases during the flow of hot water, and maintains the pressure for proper flow of the hot water through the bypass pipe 16 in an emergency situation where the temperature of the hot water is excessively increased. Can flow in one go.

한편, 이와 같이 구성된 급탕용 히트펌프 시스템의 작동방법을 설명하면 다음과 같다. On the other hand, the operation method of the heat pump system for hot water supply configured as described above is as follows.

예컨대, 상기 히트펌프 응축기(24)에 유입되는 온수의 온도가 한계온도 근방에 도달되면 압축기가 정지되기 전에 인버터 방식의 펌프 또는 유량조절밸브(31)를 정상 작동시키면서 바이패스관(16)에 연결된 전자밸브(32)를 개방되도록 제어함으로써 응축기(24)와 열교환되는 온수의 유량이 많아지게 하여 응축기(24)의 방열량을 증가시켜 히트펌프의 고압 압력이 낮아지게 하여 계속 가동되어 고온수를 원활하게 생산하도록 할 수 있다. For example, when the temperature of the hot water flowing into the heat pump condenser 24 reaches near the limit temperature, the inverter-type pump or the flow control valve 31 is connected to the bypass pipe 16 while the compressor is normally stopped before the compressor is stopped. By controlling the solenoid valve 32 to be opened, the flow rate of the hot water exchanged with the condenser 24 increases, thereby increasing the amount of heat dissipation of the condenser 24 so that the high pressure pressure of the heat pump is lowered to keep operating the hot water smoothly. To produce.

여기서, 한계온도란 상기 히트펌프 응축기(24)에서의 고압압력에 대응되는 냉매의 고압단측 온도와 원활한 열교환을 위한 온수의 최대온도를 의미한다. 따라서, 응축기(24)를 흐르는 냉매의 온도보다 열교환을 위해 공급되는 온수의 온도가 낮다면 상기 온수의 유량을 증가시킴으로써 상기 히트펌프의 응축기(24)로부터 열을 더 많이 전달받아 방열량을 증가시킴으로써 히트펌프의 정상구동을 가능하게 하고 결과적으로 상기 한계온도를 높일 수도 있다. Here, the limit temperature means the maximum temperature of the hot water for smooth heat exchange with the high pressure end side temperature of the refrigerant corresponding to the high pressure pressure in the heat pump condenser 24. Therefore, if the temperature of the hot water supplied for the heat exchange is lower than the temperature of the refrigerant flowing through the condenser 24, the heat flow rate of the hot water is increased to receive more heat from the condenser 24 of the heat pump, thereby increasing the amount of heat radiation. It is possible to enable normal operation of the pump and consequently to raise the limit temperature.

이때, 냉매의 종류 등에 따른 상기 히트펌프 용량에 비례하여 공급배관부(15)의 구경은 변경이 되어야 하는데, 특히 유량조절밸브(31)와 전자밸브(32) 규격은 상기 공급배관부(15)의 구경보다 작은 구경을 사용하여야 하며, 인버터 방식으로 구동되는 펌프를 적용하는 경우에는 상기 펌프 용량을 히트펌프(A)의 용량과 공급배관부(15)의 구경에 비례하여 설치함이 바람직하다. At this time, the diameter of the supply piping 15 should be changed in proportion to the heat pump capacity according to the type of refrigerant, and in particular, the flow rate control valve 31 and the solenoid valve 32 have the size of the supply piping 15. A diameter smaller than the aperture should be used, and when the pump driven by the inverter is applied, the pump capacity is preferably installed in proportion to the capacity of the heat pump A and the aperture of the supply pipe 15.

이와 같은 급탕용 히트펌프 시스템으로 설치를 할 경우 히트펌프 응축기(24)에 유입되는 온수의 온도가 60℃~65℃의 고온이 되어도 히트펌프가 정상작동될 수 있으며, 예컨대 온수의 유입 온도가 60℃일 경우에 온수열교환부(11)를 거쳐 배출되는 온수의 온도는 63~65℃가 될 수 있으며, 온수의 유입 온도가 65℃로서 한계온도에 근접되는 경우에도 바이패스관(16)의 전자밸브(32)를 개방하여 온수의 유량을 증가시켜 온수열교환부(11)를 거쳐 배출되는 온수의 온도가 68~70℃가 되도록 할 수 있다. 이와 같이, 온수탱크(10)의 온도를 상/하부 온도가 65℃이상인 경우에도 히트펌프(A)를 지속적으로 정상 가동할 수 있음으로써 높은 온도로 축열이 가능하며 히트펌프의 단속적이고 간헐적인 구동에 따른 에너지 소모를 방지할 수 있다. When the heat pump system for hot water supply is installed as described above, the heat pump may operate normally even when the temperature of the hot water flowing into the heat pump condenser 24 reaches a high temperature of 60 ° C to 65 ° C. The temperature of the hot water discharged through the hot water heat exchanger 11 in the case of ℃ ℃ may be 63 ~ 65 ℃, even if the inlet temperature of the hot water is 65 ℃ close to the limit temperature of the bypass tube 16 The valve 32 may be opened to increase the flow rate of the hot water so that the temperature of the hot water discharged through the hot water heat exchanger 11 is 68 to 70 ° C. As such, even when the temperature of the hot water tank 10 is higher than or equal to 65 ° C. or higher, the heat pump A can be continuously operated normally so that heat storage is possible at a high temperature and the intermittent and intermittent driving of the heat pump is possible. The energy consumption according to the can be prevented.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be modified and implemented by those skilled in the art without departing from the scope of the claims of the present invention. Such modifications are within the scope of the present invention.

10: 온수탱크 11: 온수열교환부
A: 히트펌프 15: 공급배관부
16: 바이패스관 18: 배출배관부
24: 응축기 28: 압축기
31: 유량조절밸브 32: 전자밸브
40: 온수보일러 45: 실내난방 열교환기
47: 온도센서 48: 순환펌프
60: 제어부10: hot water tank 11: hot water heat exchanger
A: heat pump 15: supply piping
16: bypass pipe 18: discharge pipe
24: condenser 28: compressor
31: flow control valve 32: solenoid valve
40: hot water boiler 45: indoor heating heat exchanger
47: temperature sensor 48: circulation pump
60: control unit

Claims (5)

온수가 저장되는 온수탱크;
온수급탕용 히트펌프의 응축기와 상기 온수탱크로부터 유입된 온수의 급탕을 위한 열교환이 수행되도록 구비되는 온수열교환부;
상기 온수탱크로부터 상기 온수열교환부로 온수의 공급을 안내하도록 연결되며 온도센서가 구비되되, 상기 공급되는 온수의 압력에 따라 유량이 조절되는 유량조절밸브가 구비된 공급배관부;
상기 온수열교환부에서 열교환되어 배출되는 온수를 상기 온수탱크로 안내하는 배출배관부;
상기 공급배관부에 상기 유량조절밸브를 우회하도록 연결되되, 상기 온수열교환부로 공급되는 유량을 증가시키도록 선택적으로 개방되는 전자밸브가 구비된 바이패스관; 및
상기 온도센서에 의해 검출된 상기 온수의 온도가 상기 히트펌프의 압축기에서의 고압측 부하량이 과도해지는 것을 억제하기 위하여 기설정된 온도보다 높은 경우에 상기 전자밸브를 선택적으로 개방하여 상기 온수열교환부로 유입되어 상기 히트펌프의 응축기와 열교환되는 상기 온수 유량을 증가시키도록 제어하는 제어부를 포함하는 급탕용 히트펌프 시스템.A hot water tank in which hot water is stored;
A hot water heat exchanger configured to perform heat exchange for hot water supply of hot water introduced from the condenser and the hot water tank;
A supply pipe part connected to guide the supply of hot water from the hot water tank to the hot water heat exchanger, and having a temperature sensor, and having a flow control valve for controlling a flow rate according to the pressure of the supplied hot water;
A discharge pipe unit guiding hot water discharged from the hot water heat exchanger to the hot water tank;
A bypass pipe having a solenoid valve connected to the supply pipe part to bypass the flow control valve and selectively opened to increase a flow rate supplied to the hot water heat exchange part; And
When the temperature of the hot water detected by the temperature sensor is higher than a predetermined temperature in order to suppress excessive load of the high pressure side in the compressor of the heat pump, the solenoid valve is selectively opened to flow into the hot water heat exchanger. And a control unit for controlling to increase the flow rate of the hot water exchanged with the condenser of the heat pump. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 유량조절밸브는 상기 온수의 압력이 증가됨에 따라 개도가 증가되는 절수변인 것을 특징으로 하는 급탕용 히트펌프 시스템. The method of claim 1,
The flow rate control valve is a heat pump system for hot water supply, characterized in that the water-saving side of the opening degree is increased as the pressure of the hot water is increased. 제 1 항에 있어서,
상기 바이패스관의 관경은 상기 공급배관부의 관경보다 작게 형성됨을 특징으로 하는 급탕용 히트펌프 시스템. The method of claim 1,
The pipe diameter of the bypass pipe is formed smaller than the diameter of the supply pipe portion heat pump system for hot water supply. 제 1 항에 있어서,
상기 온수탱크는 온수의 가열을 위한 온수보일러와 연결되며,
상기 온수탱크의 내측 상부에는 실내의 난방을 위한 열교환기가 배치되며, 상기 배출배관부의 상기 온수탱크 연결측 단부는 상기 온수탱크 상부로 연장되어 구비됨을 특징으로 하는 급탕용 히트펌프 시스템.The method of claim 1,
The hot water tank is connected to the hot water boiler for heating the hot water,
A heat exchanger for heating the room is disposed at an inner upper portion of the hot water tank, and the hot water tank connection side end portion of the discharge pipe is extended to the upper portion of the hot water tank.
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