KR101254367B1 - Hot water circulation system associated with heat pump and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 히트펌프 연동 온수 순환 시스템 및 제어 방법에 관한 것으로서, 급탕 또는 난방 운전이 수행되면서 제상이 이루어지도록 함으로써, 난방 효율이 저하되는 현상이 개선되는 효과가 있다.
수냉매 열교환기, 급탕 유니트, 히트 펌프
The present invention relates to a heat pump interlocking hot water circulation system and a control method, by defrosting while the hot water supply or heating operation is performed, there is an effect that the phenomenon that the heating efficiency is lowered.
Water refrigerant heat exchanger, hot water unit, heat pump
Description
본 발명은 히트 펌프와 연동하여 온수 공급 및 난방 기능을 수행하는 시스템및 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and a control method for performing a hot water supply and heating function in conjunction with a heat pump.
히트 펌프와 연동하는 온수 공급 및 난방 장치는, 히트 펌프 사이클과 온수 순환 유니트가 결합된 장치로서, 히트 펌프 냉매 회로를 구성하는 압축기로부터 토출되는 냉매와 물이 열교환하도록 하여 온수 공급 및 바닥 난방이 이루어지도록 하는 장치이다.The hot water supply and heating device interlocked with the heat pump is a device in which a heat pump cycle and a hot water circulation unit are combined. The hot water supply and the floor heating are performed by allowing the water discharged from the compressor constituting the heat pump refrigerant circuit to exchange heat with water. It is a device to make.
종래의 시스템에서는, 난방용 폐회로를 따라 흐르는 물과 온수 공급을 위한 물이 흐르는 배관이 따로 분리되고, 히트 펌프 냉매 회로의 압축기 출구측 배관의 각각 다른 지점에서 열교환하는 형태를 이룬다. 즉, 난방용 수냉매 열교환기(water-refrigerant heat exchanger for heating)와 급탕용 수냉매 열교환기(water-refrigerant heat exchanger for hot water supply)가 별도로 제공되는 구조를 이룬다.In the conventional system, the water flowing along the closed circuit for heating and the water flowing for the hot water supply are separated, and heat exchange is performed at different points of the compressor outlet pipe of the heat pump refrigerant circuit. That is, a water-refrigerant heat exchanger for heating and a water-refrigerant heat exchanger for hot water supply are formed separately.
또한, 종래의 시스템의 경우, 급탕을 위하여 공급되는 물은 상기 급탕용 수 냉매 열교환기를 통과하면서 냉매와 열교환한 다음 곧바로 출수되는 구조이다. In addition, in the conventional system, the water supplied for the hot water supply is heat-exchanged immediately after the heat exchange with the refrigerant while passing through the water refrigerant heat exchanger for hot water supply.
따라서, 상기와 같은 형태의 히트 펌프 연동 온수 공급 및 난방 장치는 다음과 같은 문제점이 존재한다. Accordingly, the above-described heat pump interlock hot water supply and heating device have the following problems.
첫째, 히트 펌프 냉매 회로를 구성하는 증발기 표면에 서리가 생성되어 제상 운전을 하여야 하는 경우, 제상 운전이 끝날 때까지 난방 기능과 급탕 기능이 완전히 정지되어야 한다. 따라서, 제상 운전 과정에서는 온수를 공급받을 수 없을 뿐 아니라 실내 온도도 감소하게 된다. 만일, 제상 운전이 수행되는 도중에도 난방 운전이 수행되는 경우, 수냉매 열교환기에서 열이 냉매쪽으로 전달되기 때문에 순환하는 물의 온도가 떨어지면서 실내 바닥의 온도가 하강하게 된다.First, when frost is generated on the surface of the evaporator constituting the heat pump refrigerant circuit to perform defrosting operation, the heating function and the hot water supply function must be completely stopped until the defrosting operation is completed. Therefore, not only hot water may be supplied in the defrosting operation but also the room temperature may decrease. If the heating operation is performed even while the defrosting operation is performed, since the heat is transferred to the refrigerant from the water refrigerant heat exchanger, the temperature of the circulating water falls and the temperature of the indoor floor is lowered.
둘째, 제상 운전이 끝난 후 급탕과 난방이 재개되더라도, 난방 회로가 정상 수준에 도달하고, 공급 온수가 설정 온도까지 도달하는데에 시간이 걸리는 단점이 있다. Second, even if hot water supply and heating are resumed after the defrosting operation is completed, the heating circuit reaches a normal level, and it takes a long time for the supplied hot water to reach the set temperature.
셋째, 난방용 수냉매 열교환기와 급탕용 수냉매 열교환기가 별도로 제공되어야 하므로, 설치 공정이 복잡할 뿐 아니라 제조 비용이 증가하는 단점이 있다. Third, since the water-cooling heat exchanger for heating and the water-cooling heat exchanger for hot water supply must be provided separately, the installation process is complicated and the manufacturing cost increases.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 설치 공정과 설치 비용이 절감되고, 제상 운전 중에도 온수 공급이 원활하게 이루어지도록 하는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been proposed to improve the above problems, and an object of the present invention is to provide a heat pump interlocking hot water circulation system and a control method for reducing the installation process and the installation cost and smoothly supplying hot water even during defrosting operation. do.
특히, 온수 공급이 정상적으로 이루어지면서 제상 운전이 수행되도록 하는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템 및 제상 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In particular, it is an object of the present invention to provide a heat pump interlocking hot water circulation system and a defrosting operation method in which hot water supply is normally performed and defrosting operation is performed.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템 및 제어 방법에 관한 권리 범위는 다음과 같다.The scope of the right of the heat pump interlocking hot water circulation system and the control method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is as follows.
첫째, 압축기와, 실외 열교환기 및 팽창부로 구성되어 히트 펌프 냉매 사이클을 수행하는 실외기; 상기 압축기로부터 토출되는 냉매와 물이 열교환되도록 하는 수냉매 열교환기와, 상기 수냉매 열교환기를 통과한 물이 저장되는 집수 탱크 및 상기 집수 탱크로부터 토출되는 물을 펌핑하는 워터 펌프가 포함되는 실내기; 및 상기 워터 펌프로부터 펌핑되는 물로부터 열을 전달받아 급탕 또는 난방을 수행하는 온수 순환 유니트가 포함되는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템에 있어서, 급탕 또는 난방이 수행되는 과정에서 상기 실외 열교환기가 제상 필요 온도 이하로 낮아지면, 상기 압축기로부터 토출되는 냉매의 일부가 상기 실외 열교환기된다로 바이패스되도록 하는 바이패스 수단이 포함된다.First, an outdoor unit comprising a compressor, an outdoor heat exchanger and an expansion unit to perform a heat pump refrigerant cycle; An indoor unit including a water refrigerant heat exchanger for exchanging water between the refrigerant discharged from the compressor and a water collection tank for storing water passing through the water refrigerant heat exchanger, and a water pump for pumping water discharged from the water collection tank; And a hot water circulating unit for receiving hot water from the water pumped from the water pump to perform hot water supply or heating, wherein the outdoor heat exchanger is less than or equal to a defrost required temperature in a hot water supply or heating process. If lowered, bypass means for bypassing a portion of the refrigerant discharged from the compressor to the outdoor heat exchanger is included.
둘째, 압축기와, 실외 열교환기 및 팽창부로 구성되어 히트 펌프 냉매 사이클을 수행하는 실외기; 상기 압축기로부터 토출되는 냉매와 물이 열교환되도록 하는 수냉매 열교환기와, 상기 수냉매 열교환기를 통과한 물이 저장되는 집수 탱크 및 상기 집수 탱크로부터 토출되는 물을 펌핑하는 워터 펌프가 포함되는 실내기; 및 상기 워터 펌프로부터 펌핑되는 물로부터 열을 전달받아 급탕 또는 난방을 수행하는 온수 순환 유니트가 포함되는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 제어방법에 있어서, 급탕 또는 난방이 수행되는 과정에서 상기 실외 열교환기가 제상 필요 온도 이하로 낮아지면, 상기 압축기로부터 토출되는 냉매의 일부가 상기 실외 열교환기로 바이패스되고, 상기 워터 펌프의 구동 상태가 유지되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.Second, an outdoor unit comprising a compressor, an outdoor heat exchanger, and an expansion unit to perform a heat pump refrigerant cycle; An indoor unit including a water refrigerant heat exchanger for exchanging water between the refrigerant discharged from the compressor and a water collection tank for storing water passing through the water refrigerant heat exchanger, and a water pump for pumping water discharged from the water collection tank; And a hot water circulating unit for receiving hot water from the water pumped from the water pump to perform hot water supply or heating, wherein the outdoor heat exchanger is defrosted in the process of hot water supply or heating. When the temperature is lower than the required temperature, a part of the refrigerant discharged from the compressor is bypassed to the outdoor heat exchanger, and the driving state of the water pump is controlled.
상기와 같은 구성을 이루는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템 및 제어 방법에 의하면, 단일의 온수 순환 폐회로를 이용하여 급탕용 온수 공급과 바닥 난방이 선택적으로 이루어지는 효과가 있다. According to the heat pump interlocking hot water circulation system and control method constituting the above configuration, there is an effect that the hot water supply for hot water supply and floor heating are selectively performed using a single hot water circulation closed circuit.
상세히, 히트 펌프 냉매 사이클과 열교환하는 수냉매 열교환기가 하나만 제공되도록 함으로써, 시스템의 설치 공정과 제조 비용이 절감되는 효과가 있다.In detail, by providing only one water refrigerant heat exchanger that exchanges heat with the heat pump refrigerant cycle, there is an effect that the installation process and manufacturing cost of the system is reduced.
또한, 제상 운전이 수행되는 과정에서도 급탕이 원활하게 이루어지는 효과가 있다. In addition, there is an effect that the hot water is smoothly performed in the process of the defrosting operation.
이하에서는 본 발명의 사상이 구현되는 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 한다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described an embodiment in which the spirit of the present invention is implemented.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 보여주는 도면이고, 도 2는 상기 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 구성하는 실내기의 구성을 보여주는 사시도이다. 1 is a view showing a heat pump interlocking hot water circulation system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing the configuration of the indoor unit constituting the heat pump interlocking hot water circulation system.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템이 난방 모드로 운전되는 것으로 한정하여 설명하도록 한다. Hereinafter, the heat pump interlocked hot water circulation system according to an embodiment of the present invention will be described as being limited to operating in the heating mode.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템(1)에는, 히트 펌프 냉매 사이클이 포함되는 실외기(2)와, 상기 히트 펌프 냉매 사이클을 따라 상변화되는 냉매와 열교환하여 물이 가열되도록 하는 실내기(3)와, 상기 실내기(3)의 어느 부분에서 열교환 가능하게 연결되어 온수를 공급하는 급탕 유니트(hot water supply part)(4)와, 상기 실내기(3)로부터 연장되는 수배관(water pipe)으로 구성되는 난방 유니트(5)가 포함된다. 1 and 2, a heat pump interlocked hot
상세히, 상기 히트펌프 냉매 사이클은, 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기(21)와, 상기 압축기(21)로부터 토출되는 냉매의 흐름 방향을 조절하는 사방 밸브(four-way valve)(22)와, 상기 사방 밸브(22)를 통과한 고온 고압의 냉매가 상기 실내기(3)의 수배관을 따라 흐르는 물과 열교환하는 수냉매 열교환기(water-refrigerant heat exchanger)(31)와, 상기 수냉매 열교환기(31)를 통과한 냉매가 저온 저압으로 팽창되도록 하는 팽창부(expansion part)(24) 및 상기 팽창부(24)를 통과한 냉매가 실외 공기와 열교환하도록 하는 실외 열교환기(23)로 이루어진다. 그리고, 상기 실외 열교환기(23)에는 온도 센서(미도시)가 부착되어, 실외 열교환기(23)의 배관 표면 온도를 감지하도록 할 수 있다. 즉, 상기 온도 센서에 의하여 감지되는 배관 온도값에 따라 제상 동작이 필요한지 여부가 판단되도록 한다. In detail, the heat pump refrigerant cycle includes a
또한, 상기 압축기(21)의 토출측에는 바이패스 밸브(26)가 장착되어, 제상 동작이 필요한 시점에서 상기 압축기(21)로부터 토출되는 냉매의 일부가 상기 실외 열교환기(23)의 입구측으로 바이패스되도록 할 수 있다. In addition, a
상세히, 상기 유로 전환 밸브(26)로부터 바이패스 배관(27)이 연장되어 상기 실외 열교환기(23)의 입구측에 연결된다. 그리고, 상기 바이패스 배관(27)의 어느 일측에는 감압장치(28)가 제공되어, 바이패스되는 냉매의 압력이 상기 실외 열교환기(23) 입구측 압력으로 강하되록 한다. In detail, the
또한, 상기 실외 열교환기(23) 외측에는 자기장에 의한 유도 전류를 이용하여 열을 발생시키는 인덕션 히터(60)가 장착될 수 있다. In addition, an induction heater 60 may be mounted outside the
상세히, 인덕션 히터(60)에는, 전류가 흘러 자기장이 생성되도록 하는 코일(62)과, 상기 코일(62)의 상측에 절연을 위하여 제공되는 세라믹 판(61)이 포함된다.In detail, the induction heater 60 includes a coil 62 through which electric current flows to generate a magnetic field, and a ceramic plate 61 provided for insulation on the coil 62.
일반적으로, 인덕션 히터(60)는 자기장에 의하여 발생되는 유도전류를 열원으로 이용한 가열기로서, 고주파 교류전류가 통과할 수 있는 전자석으로 구성된다. 그리고, 상기 전자석은 도체에 상기 코일(62)이 감긴 형태로 이루어진다. In general, the induction heater 60 is a heater using an induction current generated by a magnetic field as a heat source, and is composed of an electromagnet through which a high frequency alternating current can pass. The electromagnet has a shape in which the coil 62 is wound around a conductor.
이하에서는 상기 인덕션 히터(60)의 발열 작용에 대하여 설명한다.Hereinafter, the heat generating action of the induction heater 60 will be described.
상기 코일(62)에 교류 전류를 통과시키면, 상기 코일(62)에 시간에 따라 방 향이 변하는 교류 자기장이 형성된다. 그리고, 상기 코일(62)에 감긴 도체에 교류자력이 가해지게 되며, 전자기유도 현상에 의해 소용돌이 전류(와전류)가 발생한다. 그리고, 상기 소용돌이 전류로 인해 발생되는 줄(Joule) 열에 의하여 상기 실외 열교환기(23)가 가열된다. 상세히, 상기 인덕션 히터(60)가 상기 실외 열교환기(23)의 외측에 설치된 상태에서, 상기 코일(62)에 고주파 전류가 흐르면, 자력선(122)이 상기 세라믹 판(61)과 상기 실외 열교환기(23)를 통과하게 된다. 그러면 상기 실외 열교환기(23)로 유도 전류가 발생되며, 그에 따라 소정의 열이 발생된다. 따라서, 상기 실외 열교환기(23)의 표면에 형성된 성에 또는 얼음이 녹게 된다.When an alternating current passes through the coil 62, an alternating magnetic field is formed in the coil 62 which changes in direction with time. Then, an alternating magnetic force is applied to the conductor wound on the coil 62, and a eddy current (eddy current) is generated by the electromagnetic induction phenomenon. The
상기 인덕션 히터(60)는 유도 전류에 의하여 열이 공급되도록 하는 히터로서, 열손실이 적고 효율이 좋다는 장점이 있다.The induction heater 60 is a heater that heat is supplied by the induction current, has the advantage of low heat loss and good efficiency.
예를 들어, 공기 조화기는 상기 인덕션 히터(60)에 의하여 증발기의 온도가 -8℃인 경우까지 제상이 가능하다. 종래의 제상 방식에서 증발기의 온도가 -1℃인 경우까지만 제상이 가능하였던 것에 비하여 제상 능력이 훨씬 뛰어남을 알 수 있다.For example, the air conditioner can be defrosted until the temperature of the evaporator is -8 ° C by the induction heater 60. In the conventional defrosting method it can be seen that the defrosting ability is much superior to the defrosting was possible only when the temperature of the evaporator is -1 ℃.
한편, 상기 부품들은 냉매 배관(25)에 의하여 연결되어 폐회로를 구성한다. 그리고, 상기 실외기(2)에는, 상기 압축기(21), 사방 밸브(22), 팽창부(24) 및 실외 열교환기(23)가 포함된다. 그리고, 상기 실외기(2)가 냉방 모드로 운전되는 경우에는 상기 실외 열교환기(23)가 응축기의 기능을 수행하고, 난방 모드로 운전되는 경우에는 증발기의 기능을 수행하게 된다. 그리고, 상기 수냉매 열교환기(31)의 입구측 냉매 배관과 출구측 냉매 배관에는 각각 온도 센서(TH1,TH2)가 장착될 수 있다.On the other hand, the parts are connected by the
또한, 상기 실내기(3)에는, 상기 수냉매 열교환기(31)와, 상기 수냉매 열교환기(31)의 출구측에 연장되는 수배관에 장착되어, 물의 흐름을 감지하는 플로우 스위치(flow switch)(32)와, 상기 플로우 스위치(32)로부터 물이 흐르는 방향으로 이격된 어느 지점에서 분지되는 팽창 탱크(expansion tank)(33)와, 상기 수냉매 열교환기(31)의 출구측으로부터 연장되는 수배관의 단부가 삽입되며, 내부에 보조 히터(35)가 제공되는 집수 탱크(34)와, 상기 집수 탱크(34)의 출구측 수배관의 어느 지점에 제공되는 워터 펌프(water pump)(36)가 포함된다. In addition, the
상세히, 상기 수냉매 열교환기(31)는 상기 히트 펌프 냉매 사이클을 따라 흐르는 냉매와 상기 수배관을 따라 흐르는 물이 열교환하는 부분으로서, 판형 열교환기가 적용 가능하다. 상기 수냉매 열교환기(31)에서는, 상기 압축기(21)를 통과한 고온 고압의 기체 냉매로부터 상기 수배관을 따라 흐르는 물로 열(QH)이 전달된다. 상기 수냉매 열교환기(31)로 유입되는 물은 급탕 과정 또는 난방 과정을 통하여 미지근하게 식은 상태이다. 그리고, 상기 수냉매 열교환기(31)의 입구측 수배관과 출구측 수배관에도 온도 센서(TH3,TH4)가 각각 장착될 수 있다. In detail, the water
또한, 상기 팽창 탱크(33)는, 상기 수냉매 열교환기(31)를 통과하면서 가열된 물의 부피가 적정 수준 이상으로 팽창될 때 이를 흡수하는 완충 기능을 수행한다. 상기 팽창 탱크(33) 내부에는 다이아프램이 들어 있어 수배관 내부의 물의 부피 변화에 대응하여 움직이게 된다. 그리고, 상기 팽창 탱크(33) 내부에는 질소 가 스가 충전되어 있다. In addition, the
또한, 상기 집수 탱크(34)는, 상기 수냉매 열교환기(31)를 통과한 물이 집수되는 용기이다. 그리고, 상기 집수 탱크(34) 내부에는 보조 히터(35)가 장착되어, 제상 운전 과정 또는 수냉매 열교환기(31)를 통한 흡입 열량이 요구되는 열량에 미치지 못하는 경우 선택적으로 동작하게 된다. 그리고, 상기 집수 탱크(34)의 상측에는 에어 벤트(air vent)(343)가 형성되어, 상기 집수 탱크(34) 내에 존재하는 과열 상태의 공기가 배출되도록 한다. 그리고, 상기 집수 탱크(35)의 어느 일측에는 압력 게이지(341)와 릴리프 밸브(342)가 제공되어, 상기 집수 탱크(35) 내부의 압력이 적절하게 조절되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 압력 게이지(341)를 통해서 표시되는 상기 집수 탱크(35) 내부 수압이 과도하게 높을 때에는, 상기 릴리프 밸브(342)가 개방되도록 하여 탱크 내 압력이 적절하게 조절되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 집수 탱크(34)의 일측에도 물의 온도를 측정하는 온도 센서(TH5)가 장착될 수 있다. In addition, the
또한, 상기 워터 펌프(36)는, 상기 집수 탱크(34)의 출구측에서 연장되는 수배관을 통해서 토출되는 물을 펌핑하여, 급탕 유니트(4)와 난방 유니트(5)로 공급되도록 한다. In addition, the
또한, 상기 실내기(3)의 내부 일측에는 각종 전장 부품이 저장되는 컨트롤 박스(38)가 장착되고, 상기 실내기(3)의 전면에는 컨트롤 패널(37)이 제공된다. 상세히, 상기 컨트롤 패널(37)에는 LCD 패널과 같은 디스플레이부와, 각종 입력 버튼이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 디스플레이부를 통해서 상기 실내기(3)의 운전 상태 또는 실내기(3)를 통과하는 물의 온도 등과 같은 운전 정보와 기타 메뉴 등을 확인할 수 있다. In addition, a
한편, 상기 급탕 유니트(4)는, 사용자가 세면 또는 설거지 등과 같은 작업에 필요한 물을 데워서 공급하는 부분이다. On the other hand, the hot
상세히, 상기 워터 펌프(36)로부터 물의 흐름 방향으로 이격된 어느 지점에는 물의 흐름 방향을 제어하는 유로 전환 밸브(71)가 제공된다. 상기 유로 전환 밸브(71)는, 상기 워터 펌프(36)에 의하여 펌핑된 물이 상기 급탕 유니트(4) 또는 상기 난방 유니트(5)로 흐르도록 하는 삼방 밸브(three-way valve)일 수 있다. 따라서, 상기 유로 전환 밸브(71)의 출구측에는 급탕 유니트로 연장되는 급탕 배관(48)과, 상기 난방 유니트(5)로 연장되는 난방 배관(53)이 각각 연결된다. 그리고, 상기 워터 펌프(36)에 의하여 펌핑되는 물은 상기 유로 전환 밸브(71)의 제어에 따라 상기 급탕 배관(48) 또는 난방 배관(53) 중 어느 한 쪽으로 선택적으로 흐르게 된다. In detail, at some point spaced apart from the
상기 급탕 유니트(4)에는, 외부로부터 공급되는 물을 저장하고, 저장된 물이 데워지도록 하는 급탕 탱크(41)와, 상기 급탕 탱크(41)의 내부에 제공되는 보조 히터(42)가 포함된다. 그리고, 설치 형태에 따라 상기 급탕 탱크(41)에 열을 공급하는 보조 열원이 더 추가될 수 있다. 그리고, 제시 가능한 보조 열원으로서는 태양전지 패널을 이용한 축열조(43)가 가능하다. 그리고, 상기 급탕 유니트(4)의 일측면에는 냉수가 유입되기 위한 입수부(411)와, 가열된 물이 토출되는 출수부(412)가 구비된다. The hot
상세히, 상기 유로 전환 밸브(71)로부터 연장되는 급탕 배관의 일부는 상기 급탕 탱크(41)로 인입되어, 상기 급탕 탱크(41) 내부에 저장된 물을 가열한다. 즉, 상기 급탕 배관(48) 내부를 따라 흐르는 고온의 물로부터 상기 급탕 탱크(41)에 저장된 물로 열이 전달된다. 그리고, 특정한 경우에는 상기 보조 히터(42)와 상기 보조 열원이 동작하여 추가적인 열을 더 공급할 수도 있다. 예를 들어, 사용자가 목욕을 하기 위하여 온수를 많이 필요로 하는 경우와 같이, 단시간에 물이 데워져야 하는 경우에 동작할 수 있다. 그리고, 상기 급탕 탱크(41)의 일측에는 물의 온도를 감지하는 온도 센서(TH6)가 장착될 수 있다. In detail, a part of the hot water supply pipe extending from the flow
실시예에 따라, 상기 출수부(412)에는 샤워기(45)와 같은 온수 토출 장치 또는 가습기(46)와 같은 가전 장치가 연결될 수도 있을 것이다. 그리고, 상기 보조 열원으로서 태양열을 이용한 축열조(43)가 사용되는 경우, 상기 축열조(43)로부터 연장되는 축열 배관(47)이 상기 급탕 탱크(41) 내부로 삽입될 수도 있을 것이다. 그리고, 상기 축열 배관(47) 상에는 축열 배관 폐회로 내부의 유속을 제어하는 보조 펌프(44)가 장착되고, 상기 축열 배관(47) 내부의 물의 흐름 방향을 제어하기 위한 방향 절환 밸브(VA)가 장착될 수 있다. 그리고, 상기 축열 배관(47)의 어느 일측에도 물의 온도를 측정하는 온도 센서(TH7)가 장착될 수 있다. According to an embodiment, the
상기에서 제시된 태양열을 이용한 축열부와 같은 보조 열원 구조는 제시된 실시예에 제한되지 아니하고, 다양한 형태를 가지고 다른 위치에 장착 가능함을 밝혀 둔다. The auxiliary heat source structure, such as the heat storage unit using the solar heat as shown above, is not limited to the embodiments shown, it will be found that it can be mounted in different positions in various forms.
한편, 상기 난방 유니트(5)에는, 상기 난방 배관(53)의 일부가 실내 바닥에 매설되어 형성되는 바닥 난방 유니트(51)와, 상기 난방 배관(53)의 어느 지점으로부터 분지되어 상기 바닥 난방 유니트(51)와 병렬 연결되는 공기 난방 유니트(52)가 포함된다. On the other hand, in the
상세히, 상기 바닥 난방 유니트(51)는 도시된 바와 같이 실내 바닥에 미앤더 라인(meander line) 형태로 매설될 수 있다. 그리고, 상기 공기 난방 유니트(52)는 팬 코일 유닛(Fan Coil Unit) 또는 라디에이터(Radiator)등이 될 수 있다. 그리고, 상기 공기 난방 유니트(52)에는 상기 난방 배관(53)으로부터 분지되는 공기 난방 배관(54) 일부가 열교환 수단으로 제공된다. 그리고, 상기 공기 난방 배관(54)이 분지되는 지점에는 삼방 밸브와 같은 유로 전환 밸브(55,56)가 설치되어, 상기 난방 배관(53)을 따라 흐르는 냉매가 상기 바닥 난방 유니트(51)와 공기 난방 유니트(52)로 나뉘어 흐르거나 어느 한 쪽으로만 흐르도록 할 수 있다.In detail, the
또한, 상기 유로 전환 밸브(71)로부터 연장되는 상기 급탕 배관(48)의 단부는 상기 공기 난방 배관(54)의 출구단으로부터 물의 흐름 방향으로 이격되는 지점에서 합지된다. 따라서, 급탕 모드에서는 상기 급탕 배관(48)을 따라 흐르는 냉매는 상기 난방 배관(53)으로 다시 합쳐진 후에 상기 수냉매 열교환기(31)로 유입된다. In addition, an end portion of the hot
여기서, 상기 급탕 배관(48)이 상기 난방 배관(53)과 합쳐지는 지점과 같이, 역류 차단을 필요로 하는 지점에는 역지 밸브(V)가 설치되어, 물의 역류가 방지되도록 할 수 있다. 같은 맥락으로, 상기 유로 전환 밸브(56)가 설치되는 방법 외에, 상기 공기 난방 배관(54)의 출구단과 상기 바닥 난방 유니트(51)의 출구단에 역지 밸브가 각각 설치되는 것도 가능할 것이다.Here, the check valve (V) is installed at the point requiring the back flow block, such as the point where the hot
이하에서는 상기 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템에서 일어나는 물의 흐름에 대하여 운전 모드 별로 나누어 설명하도록 한다. Hereinafter, the flow of water occurring in the heat pump linked hot water circulation system will be described by dividing the operation mode.
먼저 급탕 모드가 선택되는 경우에는, 상기 유로 전환 밸브(71)에 의하여 물의 흐름이 상기 급탕 배관(48)으로 흐르도록 제어된다. 따라서, 수냉매 열교환기(31), 집수 탱크(34), 워터 펌프(36), 유로 전환 밸브(71) 및 급탕 배관(48)을 연결하는 폐회로(B)를 따라서 물이 순환하게 된다. 이러한 순환 과정에서 상기 급탕 탱크(41)의 입수부(411)로 유입되는 냉수가 가열된 다음 상기 출수부(412)를 통하여 외부로 토출되어 사용자에게 공급된다. When the hot water supply mode is selected first, the flow
또한, 난방 모드에서는, 상기 유로 전환 밸브(71)에 의하여 물의 흐름이 상기 난방 배관(53)으로 흐르도록 제어된다. 따라서, 수냉매 열교환기(31), 집수 탱크(34), 워터 펌프(36), 유로 전환 밸브(71) 및 난방 배관(53)을 연결하는 폐회로(A)를 따라서 물이 순환하게 된다. 그리고, 상기 난방 배관(53)을 따라 흐르는 물은 상기 공기 난방 유니트(52) 또는 바닥 난방 유니트(51)로 흐르게 된다. In the heating mode, the flow
상기와 같은 구성을 이루는 시스템에서, 상기 실외기(2)가 장시간 히트 펌프 냉매 사이클을 수행하게 되면, 상기 실외 열교환기(23)의 표면이 결빙되어 외부 공기와의 열교환이 원활하게 이루어지지 못하게 된다. 따라서, 상기 실외 열교환기(23)의 온도가 설정 온도 이하로 되면 제상 운전이 수행되도록 하여, 실외 열교환기(23) 표면에 생성된 얼음이 제거되도록 하여야 한다. In the system having the above configuration, when the
이러한 목적 하에서, 상기 실외기(2))에서 제상 운전이 시작되면, 상기 유로 전환 밸브(71)가 동작하여, 상기 워터 펌프(36)를 통과한 물이 상기 급탕 배관(48) 쪽으로 흐르도록 하여, 상기 난방 유니트(5)를 통과하지 않고 상기 수냉매 열교환기(31)로 돌아가도록 할 수 있다. 즉, 수냉매 열교환기(31), 집수 탱크(34), 워터 펌프(36) 및 급탕 배관(48)으로 이어지는 폐회로(B)를 따라 물이 흐르게 된다. 그러면, 적어도 상기 난방 유니트(5) 쪽으로는 물이 흐르지 않게 되므로, 바닥 난방 효율이 급격히 감소하는 현상이 제거되는 장점이 있다. 물론, 제상 운전이 수행되는 과정에서 사용자가 온수를 사용하고자 하면, 상기 급탕 탱크(41)에 설치된 보조 히터(42)가 동작하도록 할 수 있다. Under this purpose, when the defrosting operation is started in the
또한, 제상 운전 시간을 최소화하기 위해서 상기 집수 탱크(34)에 설치된 보조 히터(35)가 작동하여, 상기 수냉매 열교환기(31)에서 냉매와 물의 열교환량이 증가되도록 할 수 있다. In addition, in order to minimize the defrosting operation time, the
본 발명의 실시예에 따른 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템(1)은, 실외 열교환기(23)의 온도가 제상 필요 온도 이하로 떨어지기 전에 압축기(21)를 통과한 냉매의 일부가 실외 열교환기(23)로 바이패스되도록 하는 것을 특징으로 한다. 즉, 실외 열교환기(23)가 제상 필요 온도 이하로 떨어지기 전에 고온의 냉매 일부가 공급되도록 하여, 제상 운전의 필요성을 사전에 차단하는 것이다. In the heat pump interlocking hot
상세히, 상기 실외기(2)가 히트펌프 냉매 사이클을 수행하면 상기 실외기(23)는 증발기로 작용하게 되어, 상기 실외 열교환기(23)의 표면 온도가 저온 상태가 된다. 그리고, 상기 실외 열교환기(23)의 표면 온도가 외부 온도보다 낮아지면 표면에 응축수가 맺히게 된다. 그리고, 외부 온도가 결빙 온도 이하인 경우에는 상기 응축수가 상기 실외 열교환기(23)의 표면에서 얼어붙게 된다. 이러한 상태가 장시간 진행되면서, 상기 실외 열교환기(23)는 결빙 현상에 의하여 외부 공기와의 열교환 성능이 저하되고, 종국에는 제상 운전을 수행하여 표면에 얼어붙은 얼음을 제거하여야 한다. In detail, when the
이때, 제상 운전을 수행하지 않고, 제상 운전이 필요한 온도가 되면 상기 압축기(21)로부터 토출되는 고온 고압의 냉매 일부가 상기 증발기(23)로 유입되도록 한다. 그러면, 상기 증발기(23)의 표면 온도가 증가하게 되어 표면에 형성된 얼음이 녹아내리게 된다. At this time, without performing the defrosting operation, when the temperature required for the defrosting operation is reached, a portion of the high temperature and high pressure refrigerant discharged from the
이러한 바이패스 기능이 수행되도록 하기 위해서, 상기 바이패스 밸브(26)가 작동하여, 상기 압축기(21)로부터 토출되는 냉매의 일부가 상기 바이패스 배관(27)으로 흐르도록 한다. 그러면, 상기 바이패스 배관(27)을 따라 분지되는 냉매는 상기 감압장치(28)를 통과하면서 상기 실외 열교환기(23) 입구측 압력으로 강하된다. 그리고, 분지된 냉매가 상기 실외 열교환기(23)로 유입되어, 상기 실외 열교환기(23)의 온도가 증가하게 된다. 그 결과, 상기 실외 열교환기(23) 표면에 응결된 수분이 녹게 된다. In order to perform the bypass function, the
여기서, 상기 바이패스 밸브(26)가 작동하여 제상 동작이 수행되더라도, 상기 워터 펌프(36)는 계속해서 작동하여, 온수가 순환하도록 한다. 따라서, 제상 동작이 수행되는 과정에서도 급탕 및 난방이 원활하게 수행된다. 그리고, 상기 실외 열교환기(23)의 결빙 정도에 따라서 상기 바이패스 밸브(26)의 개도가 조절되도록 제어할 수 있다. Here, even if the
한편, 상기 바이패스 밸브(26)의 동작, 즉 바이패스 밸브(26)의 개도 조절만으로는 상기 실외 열교환기(23)의 제상이 완전히 이루어지지 않는 경우에는, 상기 인덕션 히터(60)가 작동하도록 할 수 있다. 다시 말하면, 냉매 바이패스를 통한 제상과 인덕션 히터(60)를 이용한 제상이 동시에 이루어지도록 할 수도 있다. 다른 방법으로서, 냉매 바이패스 이전에 인덕션 히터(60)를 먼저 구동시키고, 제상 효과에 따라 선택적으로 냉매 바이패스가 이루어지도록 할 수도 있을 것이다. On the other hand, when the defrosting of the
또한, 상기 압축기(21)를 통과한 냉매의 일부가 상기 실외 열교환기(23)로 바이패스되면, 상기 수냉매 열교환기(31)에서의 열교환량이 감소될 수 있다. 이 경우에는, In addition, when a part of the refrigerant passing through the
상기와 같은 구성에 의하면, 상기 실내기(3)와, 급탕 유니트(5) 또는 난방 유니트(5)를 순환하는 물이 상기 수냉매 배관(31)에서 열을 빼앗겨 냉각되는 현상이 발생하지 않게 된다. 즉, 제상 운전을 수행하지 않고도 제상의 효과를 얻을 수 있으며, 온수 순환 시스템의 동작을 중단하지 않아도 되는 장점이 있다. 따라서, 사용자에게 온수 공급이 지속적으로 이루어질 수 있으며, 바닥 난방이 일정하게 유지된다. According to the above configuration, the water circulating in the
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 보여주는 도면.1 is a view showing a heat pump interlocking hot water circulation system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 상기 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 구성하는 실내기의 구성을 보여주는 사시도.Figure 2 is a perspective view showing the configuration of the indoor unit constituting the heat pump linked hot water circulation system.
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