KR101262927B1 - Apparatus for dual heat pump - Google Patents
Apparatus for dual heat pump Download PDFInfo
- Publication number
- KR101262927B1 KR101262927B1 KR1020130031838A KR20130031838A KR101262927B1 KR 101262927 B1 KR101262927 B1 KR 101262927B1 KR 1020130031838 A KR1020130031838 A KR 1020130031838A KR 20130031838 A KR20130031838 A KR 20130031838A KR 101262927 B1 KR101262927 B1 KR 101262927B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- heat exchanger
- temperature side
- low temperature
- heat
- low
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
- F25B47/02—Defrosting cycles
- F25B47/022—Defrosting cycles hot gas defrosting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
- F25B2313/021—Indoor unit or outdoor unit with auxiliary heat exchanger not forming part of the indoor or outdoor unit
- F25B2313/0211—Indoor unit or outdoor unit with auxiliary heat exchanger not forming part of the indoor or outdoor unit the auxiliary heat exchanger being only used during defrosting
Abstract
Description
본 발명은 히트펌프장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이원냉동사이클에서 저온측과 고온측 압축기의 압축용량 비율을 조절하여 제품의 안정성 및 가열 효율성이 향상된 이원 히트펌프장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump apparatus, and more particularly, to a binary heat pump apparatus which improves the stability and heating efficiency of a product by adjusting the compression capacity ratio of the low temperature side and the high temperature side compressors in a binary refrigeration cycle.
일반적으로, 이원냉동사이클이란 비등점이 다른 냉매를 사용하는 냉동시스템이다. 여기서, 상기 냉매는 비등점의 전후에서 액체에서 기체로 혹은 기체에서 액체로 상이 변화하게 된다. In general, a binary refrigeration cycle is a refrigeration system using refrigerants having different boiling points. Here, the refrigerant changes phase from liquid to gas or gas to liquid before and after the boiling point.
이때, 저온에서 비등하는 저온 냉매를 사용하는 저온측과 비교적 고온에서 원활히 비등하는 고온 냉매를 사용하는 고온측으로 구분되며, 상기 고온측 냉매의 증발과 상기 저온측 냉매의 응축이 하나의 케스케이드 열교환기에서 일어나도록 구비된다. 따라서, 겨울철 외기온도가 낮더라도 고온측의 냉매 토출가스 온도를 100℃ 이상 일정하게 고온으로 유지시킬 수 있으므로 온수생산에 효과적이다. At this time, it is divided into a low temperature side using a low temperature refrigerant to boil at low temperature and a high temperature side using a high temperature refrigerant to boil smoothly at a relatively high temperature, the evaporation of the high temperature refrigerant and the condensation of the low temperature refrigerant in one cascade heat exchanger It is provided to wake up. Therefore, even when the outside air temperature is low in winter, the refrigerant discharge gas temperature at the high temperature side can be maintained at a constant high temperature over 100 ° C., which is effective for producing hot water.
한편, 종래의 히트펌프장치는 저온측과 고온측의 압축기 용량을 달리 구성하되, 저온측 압축기 용량과 고온측 압축기 용량을 0.7 : 1의 비율로 고정된 방식이었다. 이에 따라, 겨울철 -15℃ 이하의 혹한기에는 저온측 압축기의 용량이 작음으로 인해 상기 케스케이드 열교환기에서 증발 효율이 감소되어 고온측 온수생산 효율이 감소되는 문제점이 있었다.On the other hand, the conventional heat pump device is configured to vary the compressor capacity of the low temperature side and the high temperature side, the low temperature side compressor capacity and the high temperature side compressor capacity was fixed in a ratio of 0.7: 1. Accordingly, in the cold season of less than -15 ℃ in winter, there is a problem that the evaporation efficiency is reduced in the cascade heat exchanger due to the low capacity of the low-temperature compressor to reduce the hot water production efficiency.
반면, 저온측과 고온측의 압축기 용량을 동일하게 구성할 경우에는 환절기에 기온이 영상으로 상승하면, 저온측 저온냉매의 높은 팽창온도로 인하여 과대한 응축부하 및 압력이 발생하고 압축기에 과부하가 걸려 파손되거나 내구성이 현저히 감소되는 문제점이 있었다.On the other hand, if the compressor capacity of the low temperature side and the high temperature side is configured identically, if the temperature rises to the image during the transition season, the high expansion temperature of the low temperature side low temperature refrigerant causes excessive condensation load and pressure and overloads the compressor. There was a problem that breakage or durability is significantly reduced.
또한, 종래의 공기열교환기는 냉방이나 제상모드에서 응축기의 역할을 하기 때문에 냉난방 동시모드에서는 사용하지 않아도 냉동사이클이 형성되지만, 상기 공기열교환기에 저온냉매의 순환 파이프가 배관되어, 저온냉매의 순환량을 감소시켜 사이클이 불안정해짐으로 인해 과압축이나 과열이 발생되고, 냉매 순환관의 용접부위 파손되는 심각한 문제점이 있었다.In addition, since the conventional air heat exchanger acts as a condenser in the cooling or defrosting mode, a refrigeration cycle is formed even when not used in the simultaneous heating and cooling mode, but the circulation pipe of the low temperature refrigerant is piped to the air heat exchanger, thereby reducing the circulation amount of the low temperature refrigerant. Due to the unstable cycle, overcompression or overheating occurs and there is a serious problem that the welded portion of the refrigerant circulation pipe is broken.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 이원냉동사이클에서 저온측과 고온측 압축기의 압축용량 비율을 조절하여 제품의 안정성 및 가열 효율성이 향상된 이원 히트펌프장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.In order to solve the above problems, it is a problem to provide a binary heat pump device that improves the stability and heating efficiency of the product by adjusting the compression capacity ratio of the low-temperature and high-temperature compressor in the binary refrigeration cycle.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 저온측 냉동사이클과 고온측 냉동사이클로 구성되되, 저온측 응축기와 고온측 증발기가 상호 열교환하도록 결합된 이원열교환기를 포함하는 이원 히트펌프장치에 있어서, 고온측 압축기 토출단은 온수탱크의 온수를 가열하도록 배치된 온수열교환기 유입단 및 제상을 위하여 저온측 증발기와 열교환하도록 배치된 핫가스 제상열교환기의 유입단과 전자밸브제어에 의해 상호 교번하여 연결되도록 구비되며, 상기 이원열교환기의 저온측 토출단은 저온측 증발기 유입단 및 냉수와 열교환하도록 배치된 제상보상열교환기 유입단과 전자밸브제어에 의해 상호 교번하여 연결되도록 구비되며, 제상을 위하여 상기 고온측 압축기 토출단이 상기 핫가스 제상열교환기의 유입단과 연결시 상기 이원열교환기의 저온측 토출단은 상기 제상보상열교환기 유입단과 연결되도록 전자밸브제어됨을 특징으로 하는 이원 히트펌프장치를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention comprises a low temperature side refrigeration cycle and a high temperature side refrigeration cycle, the low temperature side condenser and the high temperature side evaporator comprising a dual heat exchanger coupled to heat exchange with each other, the high temperature side Compressor discharge end is provided to be alternately connected by inlet end of hot water defrost heat exchanger arranged to heat hot water in hot water tank and inlet end of hot gas defrost heat exchanger arranged to exchange heat with low temperature side evaporator for defrost. The low temperature side discharge end of the binary heat exchanger is alternately connected to the low temperature side evaporator inlet end and the defrost compensation heat exchanger inlet end arranged to exchange heat with cold water by the solenoid valve control, and the high temperature side compressor discharge end for defrosting. The low temperature of the binary heat exchanger when connected to the inlet of the hot gas defrost heat exchanger The side discharge end is provided with a dual heat pump apparatus characterized in that the solenoid valve is controlled to be connected to the inlet end of the defrost compensation heat exchanger.
여기서, 상기 이원열교환기의 저온측 토출단과 연결되는 상기 저온측 증발기 유입단 및 상기 제상보상열교환기 유입단 중 어느 하나로 유입되는 냉매 중 일부는 상기 이원열교환기의 저온측 토출단과 연결되는 열회수용 열교환기로 공급됨이 바람직하다.Here, some of the refrigerant flowing into any one of the low temperature side evaporator inlet end and the defrosting compensation heat exchanger inlet end connected to the low temperature side discharge end of the binary heat exchanger is supplied to a heat recovery heat exchanger connected to the low temperature side discharge end of the binary heat exchanger. Is preferred.
그리고, 상기 고온측 압축기 토출단과 상기 온수열교환기 유입단이 연결되도록 구비되는 제1전자밸브가 개방되면, 상기 이원열교환기 저온측 토출단과 난방팽창변이 연결되도록 구비되는 제3전자밸브가 연동되어 개방되도록 전자밸브제어됨이 바람직하다.Then, when the first solenoid valve provided to connect the high temperature side compressor discharge end and the hot water heat exchanger inlet end is opened, the third solenoid valve provided to connect the low temperature side discharge end of the binary heat exchanger to the heating expansion side is interlocked to open. Preferably, the solenoid valve is controlled.
이때, 상기 고온측 압축기 토출단과 상기 핫가스 제상열교환기의 유입단이 연결되도록 구비되는 제2전자밸브가 개방되면, 상기 이원열교환기 저온측 토출단과 제상팽창변이 연결되도록 구비되는 제4전자밸브가 연동되어 개방되도록 전자밸브제어됨이 바람직하다.At this time, when the second solenoid valve provided to connect the high temperature side compressor discharge end and the inlet end of the hot gas defrost heat exchanger is opened, the fourth solenoid valve provided to connect the low temperature side discharge end of the binary heat exchanger and the defrost expansion side is interlocked. Preferably, the solenoid valve is controlled to open.
한편, 상기 저온측 및 고온측 냉동사이클의 저온측 압축기 및 고온측 압축기 용량은 1.4 ~ 1.6 : 1의 비율로 구성되되, 외부 온도를 감지하여, 감지된 외부 온도가 기설정된 온도 이상이면 상기 저온냉매의 비등점을 낮춰 상기 저온측 압축기의 과압축을 방지하도록 상기 저온측 증발기를 제어함이 바람직하다.On the other hand, the low-temperature and high-temperature compressor capacity of the low-temperature and high-temperature side refrigeration cycle is composed of a ratio of 1.4 ~ 1.6: 1, by detecting the external temperature, if the detected external temperature is above the predetermined temperature the low temperature refrigerant It is preferable to control the low temperature side evaporator to lower the boiling point of the low temperature side compressor to prevent overcompression of the low temperature side compressor.
상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명에 따른 이원 히트펌프장치는 다음과 같은 효과를 제공한다. Through the above solution, the binary heat pump apparatus according to the present invention provides the following effects.
첫째, 상기 고온축 압축기에서 토출된 상기 고온냉매가 상기 온수열교환기 및 핫가스 제상열교환기로 상호 교번되어 순환되되 상기 고온냉매가 상기 핫가스 제상열교환기로 순환될 때 상기 저온냉매가 상기 제상보상열교환기로 순환되도록 상호 연동제어되어, 상기 고온냉매로 상기 저온측 증발기를 제상하되 상기 이원열교환기에서 상기 고온냉매의 증발열을 보상하도록 상기 저온냉매가 순환하므로 상기 고온냉매의 열원이 원할하게 공급되어 빠른 제상으로 통해 난방 정지 시간이 절감되므로 제품의 가열효율성이 향상될 수 있다.First, the high temperature refrigerant discharged from the high temperature shaft compressor is circulated alternately with the hot water heat exchanger and the hot gas defrost heat exchanger, and the low temperature refrigerant is compensated for the defrost when the high temperature refrigerant is circulated to the hot gas defrost heat exchanger. Interlocked control to circulate to the heat exchanger, defrost the low-temperature side evaporator with the high-temperature refrigerant, but the low-temperature refrigerant is circulated to compensate for the heat of evaporation of the high-temperature refrigerant in the two-way heat exchanger, so that the heat source of the high-temperature refrigerant is supplied smoothly defrost As a result, the heating down time is reduced, thereby improving the heating efficiency of the product.
둘째, 상기 저온냉매는 상기 이원열교환기에서 응축되어 토출되되, 상기 열회수팽창변에서 팽창되어 지열 내지 폐수열의이 순환되도록 구비된 상기 열회수교환기에서 증발될 수 있어, 상기 저온측 증발기의 전력소모를 절감하므로 제품의 효율성이 향상될 수 있다.Second, the low temperature refrigerant is condensed and discharged in the binary heat exchanger, it is expanded in the heat recovery expansion can be evaporated in the heat recovery exchanger provided to circulate geothermal to waste water heat, thereby reducing the power consumption of the low temperature side evaporator of the product Efficiency can be improved.
셋째, 상기 저온측 압축기와 상기 고온측 압축기 용량비를 1.4 ~ 1.6 : 1의 비율로 구성하여 겨울철 혹한기에서 상기 이원열교환기에서 상기 고온냉매의 증발을 위한 열원을 충분하게 공급하여 제품의 가열 효율성이 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 외부 온도에 따라 상기 저온측 압축기의 과압축을 방지하도록 상기 저온측 증발기를 제어하여 상기 저온측 압축기의 과부하를 방지할 수 있어 제품의 안전성이 향상될 수 있다.Third, the temperature ratio of the low temperature side compressor and the high temperature side compressor is 1.4 to 1.6: 1, so that a sufficient heat source for evaporation of the high temperature refrigerant is supplied from the binary heat exchanger in a cold winter season to improve the heating efficiency of the product. In addition, by controlling the low temperature side evaporator to prevent overcompression of the low temperature side compressor according to an external temperature, it is possible to prevent the overload of the low temperature side compressor to improve the safety of the product.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이원 히트펌프장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이원 히트펌프장치의 제상운전을 나타낸 흐름도.
도 3는 본 발명의 제2실시예에 따른 이원 히트펌프장치의 블록도.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 이원 히트펌프장치의 블록도.1 is a block diagram of a binary heat pump apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart showing the defrosting operation of the binary heat pump apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram of a binary heat pump apparatus according to a second embodiment of the present invention.
Figure 4 is a block diagram of a binary heat pump apparatus according to a third embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이원 히트펌프장치를 상세히 설명한다. 여기서, 이원 히트펌프장치는 목욕탕이나 찜질방, 온수수영장 등에서 다량의 온수 및 냉수를 공급하여 난방과 냉방이 동시에 가능하되 높은 열효율로 유지비를 절감할 수 있는 냉난방장치이다.Hereinafter, a binary heat pump apparatus according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail. Here, the dual heat pump device is a heating and cooling device capable of simultaneously heating and cooling by supplying a large amount of hot water and cold water in a bathroom, a jjimjilbang, a hot water swimming pool, etc., but with high thermal efficiency.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이원 히트펌프장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a binary heat pump apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 이원 히트펌프장치(100)는 저온측 압축기(10), 이원열교환기(11), 저온측 증발기(17), 제상보상열교환기(15), 고온측 압축기(20), 온수열교환기(22), 그리고 핫가스 제상열교환기(24)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1, the binary
여기서, 이원 히트펌프장치(100)는 비교적 저온에서 비등하는 저온 냉매를 사용하는 저온측 냉동사이클과 비교적 고온에서 원활히 비등하는 고온 냉매를 사용하는 고온측 냉동사이클로 구성된다. 예를 들면, 상기 저온 냉매로는 R-32와 R-125를 50:50의 조성비로 혼합한 HFC계열의 혼합 냉매인 R-410a를 사용할 수 있으며, 상기 R-410a는 1기압에서 -51℃의 비등점을 가진다. 그리고, 상기 고온 냉매로는 HFC계열의 R-134a를 사용할 수 있으며, 상기 R-134a는 1기압에서 -26℃의 비등점을 가진다.Here, the binary
한편, 상기 저온측 압축기(10)는 상기 저온측 냉동사이클에서 상기 저온측 증발기(17)에서 유입된 저온저압의 상기 저온냉매를 고온고압의 기체로 압축하여 응측기로 보내 냉매를 순환시켜주는 역할을 하게 된다.Meanwhile, the low temperature side compressor (10) serves to circulate the refrigerant by compressing the low temperature refrigerant of low temperature and low pressure introduced from the low temperature side evaporator (17) in the low temperature side refrigeration cycle into a gas of high temperature and high pressure. Will be
그리고, 상기 이원열교환기(11)는 상기 저온측 냉동사이클에서의 응측기와 상기 저온측 냉동사이클에서의 증발기가 상호 열교환하도록 결합된다. 이때, 상기 저온측 압축기(10)에서 고온고압으로 압축된 상기 저온냉매는 상기 이원열교환기(11)에서 상기 고온측 냉동사이클의 상기 고온냉매로 열을 공급하며 액체로 응축된다. In addition, the
또한, 상기 저온측 증발기(17)는 난방팽창변(16)를 통과하여 압력과 온도가 내려간 상기 저온냉매에 주변 열을 공급하여 기화시킴에 따라 주변을 냉각시킨다.In addition, the low
한편, 냉방을 위한 냉각수를 만드는 냉방운전이나 상기 저온측 증발기(17)의 서리를 제거하는 제상운전시에는 상기 이원열교환기(11)에서 응축된 상기 저온냉매는 상기 제상보상열교환기(15)로 유입된다. 이때, 상기 제상보상열교환기(15)에서는 급수된 물의 열을 빼앗아 상기 저온냉매가 증발하게 된다.On the other hand, during the cooling operation to create the cooling water for cooling or defrost operation to remove the frost of the low-
또한, 상기 고온측 압축기(20)는 상기 고온냉매를 고온고압의 기체로 압축한다. 여기서, 상기 고온측 냉동사이클에서 상기 이원열교환기(11)에서 증발된 저온저압의 상기 고온냉매는 상기 고온축 압축기(20)에서 고온고압의 기체로 압축되어 상기 온수열교환기(22)나 상기 핫가스 제상열교환기(24)로 순환된다.In addition, the high
한편, 난방이나 온수생성시에는 상기 고온측 압축기(20)에서 압축된 상기 고온냉매는 상기 온수열교환기(22)로 유입된다. 이때, 온수탱크(23)에서 상기 온수열교환기(22)의 내부로 순환되는 온수에 상기 고온냉매의 응축으로 발생하는 열을 공급한다. On the other hand, during heating or hot water generation, the high temperature refrigerant compressed by the high
그리고, 제상운전시에는 상기 고온측 압축기(20)에서 압축된 상기 고온냉매는 제상용 핫가스 공급라인(109)을 통해 상기 핫가스 제상열교환기(24)로 공급되어 상기 저온측 증발기(17)의 형성된 성에나 서리 등을 제거하게 된다.In the defrosting operation, the high temperature refrigerant compressed by the high
한편, 상기 고온측 압축기(20)에서 압축된 상기 고온냉매가 토출되는 토출단은 온수탱크(23)의 온수를 가열하도록 배치된 상기 온수열교환기(22) 유입단 및 제상을 위하여 저온측 증발기(17)와 열교환하도록 배치된 핫가스 제상열교환기(24)의 유입단과 전자밸브제어에 의해 상호 교번하여 연결되도록 구비된다.On the other hand, the discharge end of the high-temperature refrigerant compressed by the high-
여기서, 온수탱크(23)의 온수를 가열할 때는 상기 고온측 압축기(20) 토출단과 상기 온수열교환기(22) 유입단 간의 배관을 개폐하도록 구비되는 제1전자밸브(21)가 개방되며, 제상 운전시에는 상기 고온축 압축기(20) 토출단과 상기 핫가스 제상열교환기(24)의 유입단 간의 배관을 개폐하도록 구비되는 제2전자밸브(21a)가 개방된다.Here, when the hot water of the
이때, 상호 교번하여 연결된다는 말은 상기 제1전자밸브(21)가 개방되면 상기 제2전자밸브(21a)는 폐쇄되고, 상기 제2전자밸브(21a)가 개방되면 상기 제1전자밸브(21)가 폐쇄된다는 의미로 이해하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 고온냉매의 배관이 일방향으로 개방되어 상기 고온측 압축기(20)의 압축으로 인한 냉매순환이 원활히 이루어질 수 있다.In this case, when the
또한, 상기 전자밸브제어는 사용자의 입력에 따라 난방 혹은 온수 가열이 필요한 경우에 구동되어 상기 제1전자밸브(21)를 개방하는 동작을 수행하며, 외부 온도와 난방 운전 시간에 따른 제상 필요상태를 판단하여 상기 제1전자밸브(21)를 폐쇄하고 상기 제2전자밸브(21a)를 개방하는 동작을 자동으로 수행함이 바람직하다.In addition, the solenoid valve control is driven when heating or hot water heating is required according to a user's input to perform the operation of opening the
이때, 전자벨브제어는 상기 고온측 압축기(20) 토출단과 상기 온수열교환기 유입단(22)이 연결되도록 구비되는 제1전자밸브(21)가 개방되면, 상기 이원열교환기(11) 저온측 토출단과 난방팽창변(16)이 연결되도록 구비되는 제3전자밸브가 연동되어 개방되도록 이루어진다.At this time, the solenoid valve control is performed when the
상세히, 난방 혹은 온수 가열 운전을 수행하면, 상기 저온측 냉동사이클은 저온측 압축기(10), 유분리기(10a), 이원열교환기(11), 수액기(12), 난방팽창변(16), 저온측 증발기(17), 액분리기(19)로 구성되는 순환구조를 갖는다.In detail, when the heating or hot water heating operation is performed, the low temperature side refrigeration cycle includes a low temperature side compressor (10), an oil separator (10a), a binary heat exchanger (11), a receiver (12), a heating expansion valve (16), and a low temperature side. It has a circulation structure consisting of an
그리고, 상기 고온측 냉동사이클은 고온측 압축기(20), 유분리기(20a), 온수열교환기(22), 수액기(25), 고온팽창변(27), 이원열교환기(11), 액분리기(29)로 구성되는 순환구조를 갖는다.The high temperature side refrigeration cycle includes a high temperature side compressor (20), an oil separator (20a), a hot water heat exchanger (22), a fluid receiver (25), a high temperature expansion valve (27), a binary heat exchanger (11), and a liquid separator (29). It has a circulation structure composed of).
이때, 상기 고온축 압축기(20)에서 압축된 상기 고온냉매는 상기 고온축 압축기(20) 토출단에서 유분리기(20a)를 거쳐 상기 온수열교환기(22) 유입단으로 이동한다. 그리고, 상기 온수열교환기(22) 내에는 상기 고온냉매가 흐르는 배관과 가열될 온수가 흐르는 배관이 서로 인접하게 배치되어 상기 고온냉매는 응축되고, 응축에 따라 발생되는 열은 상기 온수로 전달되어 온수가 가열된다.At this time, the high temperature refrigerant compressed by the high
또한, 상기 온수로 열을 전달하고 응축된 상기 고온냉매는 수액기(25)를 거쳐 상기 이원열교환기(11)의 유입단으로 이동한다. 여기서, 상기 고온냉매는 상기 고온팽창변(27)에서 팽창하여 저온저압의 액체상태가 되며, 상기 이원열교환기(11) 내에서 상기 저온냉매의 열을 흡수하여 기체상태로 증발하게 된다. In addition, the heat transfer to the hot water and the condensed high-temperature refrigerant is moved to the inlet end of the
이때, 상기 온수열교환기(22) 토출단 및 상기 핫가스 제상열교환기(24)의 토출단에서 고온팽창변으로 연결된 배관에 구비되는 제6전자밸브(26)는 상기 고온측 압축기(20)의 작동에 따라 자동으로 개방되는 것이 바람직하다.At this time, the
그리고, 상기 이원열교환기(11) 내에서 증발된 상기 고온냉매는 액분리기(29)를 거쳐 상기 고온측 압축기(20)로 유입되어 순환하게 된다.The high temperature refrigerant evaporated in the
여기서, 상기 이원열교환기(11) 내에서 상기 고온냉매로 열을 전달한 상기 저온냉매의 순환을 살펴보면, 상기 저온냉매는 상기 이원열교환기(11) 내에서 응축되며 열을 발산하게 된다. 이때, 상기 저온냉매가 흐르는 배관과 상기 고온냉매가 흐르는 배관은 서로 열교환이 이루어지기 쉽도록 인접하게 배치되되 열전도성이 높은 구리 등의 소재로 형성되는 것이 바람직하다.Here, looking at the circulation of the low temperature refrigerant that transfers heat to the high temperature refrigerant in the binary heat exchanger (11), the low temperature refrigerant is condensed in the binary heat exchanger (11) to dissipate heat. In this case, the pipe through which the low temperature refrigerant flows and the pipe through which the high temperature refrigerant flows are preferably disposed adjacent to each other to facilitate heat exchange, and are formed of a material such as copper having high thermal conductivity.
그리고, 응축된 상기 저온냉매는 상기 이원열교환기(11)의 저온측 토출단에서 수액기(12)를 거쳐 상기 저온측 증발기(17)로 유입된다. 여기서, 상기 이원열교환기(11) 토출단과 난방팽창변(16) 간의 배관을 개폐하도록 구비되는 제3전자밸브(13)는 개방되며, 상기 이원열교환기(11) 토출단과 상기 제상팽창변(14) 간의 배관을 개폐하도록 구비되는 제4전자밸브(13a)는 폐쇄되는 것이 바람직하다.The low temperature refrigerant condensed is introduced into the low temperature side evaporator 17 through the
따라서, 응축된 상기 저온냉매는 상기 난방팽창변(16)에서 저온저압으로 팽창되고, 상기 저온측 증발기(17)로 유입되어 기화됨에 따라 주변 열을 흡수하게 된다.Thus, the condensed low temperature refrigerant expands to low temperature and low pressure at the
그리고, 일정수준으로 온도가 상승된 상기 저온냉매는 액분리기(19)를 거쳐 상기 저온축 압축기(10)로 유입되어 순환된다.In addition, the low temperature refrigerant having a temperature rise to a predetermined level is introduced into the
여기서, 상기 이원열교환기(11) 토출단과 상기 저온측 증발기(17) 유입단 사이에 구비된 제3전자밸브(13)와 상기 이원열교환기(11) 토출단과 상기 제상보상열교환기(15) 유입단 사이에 구비된 제4전자밸브(13a)는 상호 교번하여 개폐됨이 바람직하나, 필요에 따라 동시에 개방될 수 있다.Here, the
즉, 난방 혹은 온수 가열 시에는 상기 제3전자밸브(13)가 개방되어 상기 저온냉매는 상기 저온측 증발기(17)에서 증발하여 외부열을 흡수하게 되고, 상기 저온측 증발기(17)에 생성된 서리나 성에를 제거하기 위한 제상운전 시에는 상기 제상보상열교환기(15)로 유입되어 증발된다. 이때, 상기 제상보상열교환기(15)에서는 상기 저온냉매가 냉수와 열교환하여 흡열을 통해 기화된다.That is, during heating or hot water heating, the
그리고, 냉방 시에는 상기 제상보상열교환(15)를 냉각수 생성을 위해 사용할 수 있다. 이때, 냉각수 생성이 과다한 경우 상기 이원열교환기(11)와 상기 저온측 증발기(17) 사이의 배관을 개폐하는 제3전자밸브(13)를 개방하여 냉매 순환량을 조절하는 것이 바람직하다.In addition, during cooling, the defrost
물론, 상기 제3전자밸브(13)와 상기 제4전자밸브(13a)는 전자밸브제어되어 난방 혹은 옥수 가열 시에는 상기 제3전자밸브(13)를 개방하고 상기 제4전자밸브(13a)를 폐쇄하며, 제상운전시에는 상기 제4전자밸브(13a)를 개방하고 상기 제3전자밸브(13)는 폐쇄되도록 자동제어됨이 바람직하다.Of course, the
한편, 상기 저온측 및 고온측 냉동사이클의 저온측 압축기(10) 및 고온측 압축기(20) 용량은 1.4 ~ 1.6 : 1의 비율로 구성되는 것이 바람직하다.Meanwhile, the low
겨울철 외부 온도가 -15℃ 이하의 혹한기일 경우에는 상기 난방팽창변(16)을 통과한 상기 저온냉매는 외기와의 증발온도차 7℃를 유지하기 위해 -22℃로 토출되는데, -51℃에서 증발하는 냉매이므로 상기 저온측 증발기(17)에서 외부 공기열을 충분히 흡열하여 냉매가 전부 증발된다. When the cold outside temperature is -15 ° C or lower during winter, the low temperature refrigerant passing through the
그리고, 상기 저온측 압축기(10)는 상기 고온측 압축기(20)와의 용량비가 1.4 ~ 1.6 : 1이 되도록 구성되어, 증발된 냉매를 충분히 압축한 뒤 상기 이원열교환기(11)로 보내므로 상기 고온측 냉동사이클에서 충분히 흡열하여 상기 온수탱크(23)에 저수된 온수의 온도를 높일 수 있다.In addition, the low
상세히, 상기 온수열교환기(22)에서 열교환된 상기 고온냉매의 증발이 원활하게 이루어지기 위해서는 상기 이원열교환기(11)에서 상기 고온냉매와 열교환되는 상기 저온냉매의 온도가 매우 중요하다. In detail, in order to facilitate the evaporation of the high temperature refrigerant exchanged in the hot
겨울철 고온측 냉동사이클에서의 상기 이원열교환기(11)는 상기 고온팽창변(27)을 통과한 상기 고온냉매가 5℃정도로 증발하게 되는데, 증발이 끝난 상기 고온냉매는 약 10℃정도의 온도로 상기 고온측 압축기(20)로 흡입되고 압축되어 상기 온수열교환기(22)에서 상기 온수탱크(23)의 온수와 열교환되며 응축된 후 수액기(25)를 거쳐 교축장치인 고온팽창변(27)을 통해 팽창되면 압력이 낮아져 상기 이원열교환기(11)에서 증발과정을 거쳐 고온측 압축기(20)로 다시 흡입되는 연속 사이클이 형성된다. 이에 따라, 상기 온수는 65℃ ~ 70℃로 가열되어 상기 온수탱크(23)에 저장될 수 있다.The
여기서, 상기 저온측 압축기(10)의 압축용량이 부족한 경우에 상기 저온냉매를 통한 상기 고온냉매의 증발이 원활히 이루어지지 못해 가열효율이 낮아지게 된다. 이는, 저온측 압축기와 고온측 압축기의 용량비를 1:1로 한 경우에 냉동기의 성능을 나타내는 COP(coefficient of performance)가 2.52로 나타났으며, 저온측 압축기와 고온측 압축기의 용량비를 1.5:1로 한 경우에 COP가 2.75이상으로 나타난 실험결과를 통해 알 수 있다.In this case, when the compression capacity of the low
한편, 외부 온도를 감지하여 감지된 외부 온도가 기설정된 온도 이상이면 상기 저온냉매의 비등점을 낮춰 상기 저온측 압축기(10)의 과압축을 방지하도록 상기 저온측 증발기(17)를 제어한다. 예컨데, 환절기의 10℃ 이상의 외부 온도에서 상기 저온냉매는 높은 온도차로 인하여 상기 저온측 증발기(17)에서 많은 열을 흡수하게 된다. On the other hand, if the detected external temperature is greater than a predetermined temperature by detecting the external temperature to control the low-temperature side evaporator 17 to lower the boiling point of the low-temperature refrigerant to prevent over-compression of the low-temperature compressor (10). For example, at an external temperature of 10 ° C. or higher of the season, the low temperature refrigerant absorbs a lot of heat in the low temperature side evaporator 17 due to the high temperature difference.
이때, 상기 저온냉매는 낮은 열량을 가지고 있을 때에 비해 압축에 많은 힘이 필요하게 되고, 상기 저온축 압축기(10)의 과부하가 발생할 수 있다. 따라서, 외부 온도가 기절정된 온도 이상인 경우에는 상기 저온축 증발기(17)의 펜의 회전수를 제한하여 상기 저온냉매가 적당한 열을 흡수하도록 제어하게 된다.In this case, the low temperature refrigerant requires a lot of force for compression as compared to when it has a low heat amount, the overload of the
(℃)Outside temperature
(℃)
(℃)Evaporation temperature
(℃)
(Kw)Evaporative heat
(Kw)
(Kw)Power
(Kw)
(%)Refrigerant volume
(%)
(Kcal/h)Discharge heat before improvement
(Kcal / h)
(Kcal/h)Discharge heat after improvement
(Kcal / h)
상기 표 1은 겨울철 난방사이클의 실제 사용열량을 나타낸 것으로서, 저온측과 고온측의 압축기 용량을 1.5 :1 로 동일하게 구성한 뒤 상기 저온측 증발기(17)의 펜 회전 수를 외기온도에 변화하였을 때의 운전특성을 나타낸 것이다.Table 1 shows the actual calorific value of the heating cycle in winter, when the compressor capacity of the low temperature side and the high temperature side is equally configured to 1.5: 1, and the number of rotations of the pen of the low
상기 표 1에서 알 수 있듯이 개선전 종래에는 외부 온도에 관계없이 상기 저온측 증발기(17)의 회전 수를 동일하게 유지시킬 경우 토출열량이 상온으로 갈수록 급격하게 감소되어 효율이 떨어지는데 반하여, 상기 저온측 증발기(10)의 회전 수를 조절하여 상기 저온냉매의 비등점을 조절하는 경우에는 외부 온도 변화와 관계없이 토출열량이 동일하게 유지되는 것을 알 수 있다.As can be seen in Table 1, prior to improvement, the discharge heat is rapidly reduced toward room temperature when the number of rotations of the low
또한, 상온으로 갈수록 상기 저온측 증발기(17)의 회전 수를 감소시켜 소요동력은 낮아지는데 반하여 토출열량은 겨울철과 동일한 열량이 나오므로 환절기에 전력소모를 줄이면서 열량을 높일 수 있는 이점이 있다.In addition, since the required power decreases as the number of rotations of the low-temperature side evaporator 17 decreases toward room temperature, the discharge heat is the same as that of winter, and thus the heat can be increased while reducing power consumption during the season.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이원 히트펌프장치의 제상운전을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a defrosting operation of a binary heat pump apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2에서 보는 바와 같이, 상기 이원 히트펌프장치(100)는 상기 저온측 증발기(17)에 서리나 성에가 발생되면 이를 제거하는 제상운전을 실시하도록 구비된다.As shown in FIG. 2, the binary
여기서, 제상을 위하여 상기 고온측 압축기(20) 토출단이 상기 핫가스 제상열교환기(24)의 유입단과 연결되면, 상기 이원열교환기(11)의 저온측 토출단은 상기 제상보상열교환기(15) 유입단과 연결되도록 전자밸브제어된다. Here, when the high
겨울철 난방 운전 시에 상기 저온측 증발기(17)에 서리나 성에가 발생하면, 상기 저온측 증발기(17)의 펜 회전을 방해하거나 상기 저온냉매의 흡열을 방해하여 난방효율이 저감하게 되므로, 상기 저온측 증발기(17)의 서리를 제거하도록 일련의 동작을 수행한다.When frost or frost occurs in the low temperature side evaporator 17 during the heating operation in winter, the low
난방 운전이나 온수 가열을 위해 상기 고온측 압축기(20)가 구동되면(s10), 상기 제6전자밸브(26) 및 상기 제1전자밸브(21)는 개방되며, 상기 제2전자밸브(21a)는 폐쇄되어 상기 고온냉매가 상기 온수열교환기(22)로 순환될 수 있다.When the high
한편, 상기 저온측 압축기(10)는 상기 이원열교환기(11)에서 상기 고온냉매로 열을 전달하도록 상기 저온냉매를 압축하여 토출한다. 이때, 상기 저온측 증발기(17)에서 상기 저온냉매가 증발되도록 제3전자밸브(13)는 개방되고 제4전자밸브(13a)는 폐쇄된다.Meanwhile, the low
이에 따라, 상기 고온냉매 및 상기 저온냉매는 압축, 응축, 팽창, 증발 단계를 거치도록 순환되되, 상기 고온냉매의 응축단계에서 발생하는 발열은 상기 온수열교환기(22) 내에서 상기 온수로 전달된다. 그리고, 상기 저온냉매의 응축단계에 발생하는 발열은 상기 이원열교환기(11)에서 상기 고온냉매의 증발에 필요한 열원으로 사용된다.Accordingly, the high temperature refrigerant and the low temperature refrigerant are circulated through the compression, condensation, expansion, and evaporation steps, and the heat generated in the condensation of the high temperature refrigerant is transferred to the hot water in the hot
한편, 외부 온도가 기설정된 제상온도 이하인 경우(s20)에 난방운전시간이 기설정된 제상필요시간 이상인지 비교하여(s30) 제상운전 필요여부를 판단하게 된다. 예를 들면, 상기 기설정된 제상온도는 겨울철 혹한기에서 서리나 성에가 발생되는 시점을 시험 운전 결과에서 산출하고, 산출된 결과에 따라 제상운전 자동제어 알고리즘을 생성하여 자동설정되는 것이 바람직하다.On the other hand, when the external temperature is less than the predetermined defrost temperature (s20) by comparing whether the heating operation time is more than the predetermined defrost required time (s30) it is determined whether defrost operation is necessary. For example, the predetermined defrost temperature is preferably set by automatically calculating the time of occurrence of frost or frost in the cold operation in the test operation result, and generating an automatic defrost operation control algorithm according to the calculated result.
시험운전결과 0℃에서 영상 7℃ 사이에 습도가 많으며, 적상이 많이 발생하여 상기 저온측 증발기의 작동 효율이 떨어지고, -1℃ 이하에서는 습도가 40% 미만으로 적상 발생이 낮아 난방이 90분 이상 가동되어야 제상이 필요한 것으로 나타나고 있다. As a result of the test operation, there is much humidity between 0 ° C and 7 ° C, and there is a lot of dropping, so that the operation efficiency of the low-temperature side evaporator is lowered. It has been shown that defrosting is required to operate.
이에 따라, 상기 제상운전 자동제어 알고리즘은 외부 온도가 9℃이하인 경우, 상기 저온측 증발기 출구 온도가 -1℃이하인 경우, 증발전 냉매온도와 증발후 냉매온도의 편차가 3℃ 이상인 경우에 제상운전을 가동하도록 구비될 수 있다. 그리고, 외부 습도에 대응하여 난방운전에 시간에 따라 제상운전이 가동되는 것이 바람직하다. Accordingly, the automatic defrosting control algorithm performs the defrosting operation when the external temperature is 9 ° C. or lower, when the low temperature side evaporator outlet temperature is −1 ° C. or lower, and the deviation between the refrigerant temperature before evaporation and the refrigerant temperature after evaporation is 3 ° C. or higher. It can be provided to operate. In addition, it is preferable that the defrosting operation is operated in accordance with time during the heating operation corresponding to the external humidity.
이때, 외부 습도가 35%이상이면 난방운전 90분마다, 외부 습도가 45%이상이면 난방운전 70분마다, 외부 습도가 55%이상이면 난방운전 50분마다, 외부 습도가 65%이상이면 난방운전 45분마다, 외부 습도가 70%이상이면 난방운전 38분마다, 외부 습도가 75%이상이면 난방운전 33분마다, 외부 습도가 80%이상이면 난방운전 25분마다, 외부 습도가 85%이상이면 난방운전 22분마다, 외부 습도가 90%이상이면 난방운전 20분마다 제상운전이 가동되도록 설정될 수 있다.At this time, if the external humidity is more than 35%, every 90 minutes of heating operation, if the external humidity is more than 45%, every 70 minutes of heating operation, if the external humidity is more than 55%, every 50 minutes of heating operation, if the external humidity is more than 65%, heating operation Every 45 minutes, if the external humidity is 70% or higher, every 38 minutes of heating operation, if the external humidity is 75% or higher, every 33 minutes of the heating operation, if the external humidity is 80% or higher, every 25 minutes of the heating operation, if the external humidity is 85% or higher, Every 22 minutes of the heating operation, if the external humidity is 90% or more, the defrosting operation may be set to operate every 20 minutes of the heating operation.
이와 같은, 상기 제상운전 자동제어 알고리즘에 따라 상기 저온측 증발기에 발생되는 적상으로 인해 상기 저온측 압축기가 과부하되어 난방운전이 멈추는 것을 방지할 수 있어 제품의 안전성이 향상될 수 있다.According to the automatic defrosting operation control algorithm, the low temperature side evaporator can prevent the low temperature side compressor from being overloaded and stop the heating operation due to a drop in the low temperature side evaporator, thereby improving the safety of the product.
즉, 겨울철 혹한기에서 외부온도가 8℃이하이면, 난방운전 시간과 외부 습도가 측정되면 대응되는 상기 제상운전 자동제어 알고리즘에 따라 제상운전이 필요한 것으로 판단하게 된다.That is, when the outside temperature is 8 ° C. or less in the cold weather in winter, when the heating operation time and the external humidity are measured, it is determined that the defrosting operation is necessary according to the corresponding defrosting automatic control algorithm.
그리고, 제상운전이 필요하다고 판단되면(s40), 상기 이원 히트펌프장치(100)는 난방운전을 정지하고 제상운전을 위한 일련의 동작을 수행하게 된다. And, if it is determined that defrosting operation is necessary (s40), the binary
먼저, 제상운전은 기설정된 설정치에 따라 160초로 수행될 수 있다. 이때, 상기 저온측 증발기(17)의 펜과 상기 저온측 압축기(10)는 40초 동안 정지하게 된다. 이는, 상기 저온냉매가 순환하는 경우에, 상기 저온측 증발기(17)에서 외부 열을 흡수하게 되므로 효율적인 제상운전을 위해 상기 저온냉매의 순환을 방지하기 위함이다. First, the defrosting operation may be performed in 160 seconds according to a preset setting value. At this time, the pen of the low
그리고, 상기 저온측 압축기(10)는 40초 후 가동되면서 상기 저온냉매는 상기 제상보상열교환기(15)로 순환하여 상기 고온측 압축기(20)와 상기 핫가스 제상열교환기(24)로 순환하는 상기 고온냉매에 고온을 공급한다. Then, the low
이에 따라, 상기 고온냉매는 지속적인 열을 공급받으므로, 제상운전은 기설정된 설정치에 따라 160초만 진행되면 제상이 완료되며, 모든 기기는 정상 가동되어 온수를 생산할 수 있다. 따라서, 고온의 상기 고온냉매로 인한 제상운전은 제상시간을 단축하여 에너지 손실을 방지할 수 있다.Accordingly, since the high temperature refrigerant is supplied with continuous heat, the defrosting operation is completed in only 160 seconds according to a predetermined set value, and the defrosting is completed, and all the devices are normally operated to produce hot water. Therefore, the defrosting operation due to the high temperature refrigerant at high temperature can shorten the defrost time and prevent energy loss.
상세히, 상기와 같은 제상운전 시 전자밸브제어는 다음과 같다.In detail, the solenoid valve control in the defrosting operation as described above is as follows.
상기 고온냉매를 상기 저온측 증발기에 구비된 상기 핫가스 제상열교환기(24)로 순환하기 위해 상기 제1전자밸브(21)를 폐쇄하고, 제2전자밸브(21a)를 개방한다(s50). 이에 따라, 상기 고온측 압축기(20)에서 압축된 고온의 냉매는 상기 핫가스 제상열교환기(24)로 유입되어 상기 저온측 증발기(17)에 열을 공급하여 제상이 가능하다. 이때, 상기 핫가스 제상열교환기(24)와 상기 저온측 증발기(17)는 일체로 혹은 인접하게 구비되는 것이 바람직하다.In order to circulate the high temperature refrigerant to the hot gas
즉, 상기 고온측 압축기(20) 토출단과 상기 핫가스 제상열교환기(24)의 유입단이 연결되도록 구비되는 제2전자밸브(21a)가 개방되면, 상기 이원열교환기(11) 저온측 토출단과 제상팽창변(14)이 연결되도록 구비되는 제4전자밸브(13a)가 개방되도록 전자밸브제어된다.That is, when the
그리고, 상기 핫가스 제상열교환기(24)와 상기 저온측 증발기(17)는 나관코일로 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 핫가스 제상열교환기(24)의 나관코일로 순환되는 상기 고온냉매의 열은 상기 저온측 증발기(17)의 나관코일로 간접전달되는 것이 바람직하다.The hot gas
한편, 제상운전 가동시간이 기설정된 제상보상시간 이상이면(s60), 상기 저온측 압축기(10)를 구동하고, 상기 제3전자밸브(13)를 잠그고 상기 제4전자밸브(13a)를 개방하도록 구동된다. On the other hand, if the defrosting operation time is more than the preset defrosting compensation time (s60), the low-temperature compressor (10) is driven to lock the
상세히, 상기 기설정된 제상보상시간은 120초 정도로 설정됨이 바람직하다. 상기 고온냉매가 상기 이원열교환기(11)에서 상기 저온냉매의 응축열을 공급받지 못하고 40초 정도 순환하게 되면 상기 고온냉매의 기화로 인해 상기 이원열교환기(11) 내의 열원이 부족하게 된다.In detail, the preset defrosting compensation time is preferably set to about 120 seconds. When the high temperature refrigerant is circulated for about 40 seconds without receiving the condensation heat of the low temperature refrigerant from the
따라서, 빠른 제상을 위해 상기 이원열교환기(11)에 열원을 공급하여 상기 고온냉매의 증발과 흡열을 원활히 하기 위해 상기 저온냉매를 순환시킨다. 이때, 상기 저온냉매가 상기 저온측 증발기(17)에서 증발하게 되면 상기 저온측 증발기(17)의 지속적인 온도 저하로 제상이 어려워지기 때문에, 상기 제3전자밸브(13)를 잠그고 상기 제4전자밸브(13a)를 개방하여, 상기 저온냉매가 제상보상열교환기(15)로 순환되도록 구비된다.Therefore, the low-temperature refrigerant is circulated to supply the heat source to the
여기서, 상기 저온냉매는 상기 제상팽창변(14)에서 팽창되어 상기 제상보상열교환기(15)에서 흡열하여 증발하게 되며, 상기 제상보상열교환기(15)에는 급수 배관이 연결되어 상기 저온냉매의 증발 열원을 공급한다.Here, the low temperature refrigerant is expanded at the
한편, 제상운전 시간이 기설정된 제상운전시간 이상이 되면(s80), 상기 이원 히트펌프장치는 제상운전을 완료하고 난방 혹은 온수 생성을 위한 구동을 하게 된다(s90). 이때, 상기 기설정된 제상운전시간은 160초 정도로 설정되는 것이 바람직하다.On the other hand, when the defrosting operation time is more than the predetermined defrosting operation time (s80), the binary heat pump device completes the defrosting operation and drives to generate heating or hot water (s90). At this time, the predetermined defrosting operation time is preferably set to about 160 seconds.
이처럼, 상기 고온측 압축기(20)에서 압축된 상기 고온냉매를 상기 제상용 핫가스 공급라인(109)을 통해 상기 핫가스 제상열교환기(24)로 공급하여, 상기 저온측 증발기(17)를 제상하되 상기 고온냉매의 증발을 위한 열원을 지속적으로 공급하여 제상운전이 빠르고 효율적으로 이루어지므로 제품의 가열 효율성이 향상될 수 있다.As such, the high temperature refrigerant compressed by the high
도 3는 본 발명의 제2실시예에 따른 이원 히트펌프장치의 블록도이다.3 is a block diagram of a binary heat pump apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 3에서 보는 바와 같이, 제2실시예에서는 열회수용 열교환기(233)를 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.As shown in FIG. 3, in the second embodiment, since the basic configuration except for the heat
여기서, 상기 열회수용 열교환기(233)는 지열 혹은 폐수열을 이용하여 상기 저온냉매의 증발열을 공급하도록 구비되되, 상기 지열을 이용하는 경우에는 상기 열회수용 열교환기(233)를 지하에 매설하며 상기 폐수열을 이용하는 경우에는 목욕탕의 하수가 순환되는 배관을 상기 열회수용 열교환기(233) 내부에 구비하여 상기 저온냉매의 증발열을 공급하는 것이 바람직하다.Here, the heat
이때, 상기 이원열교환기(211)의 저온측 유출단과 연결되는 상기 저온측 증발기(217) 유입단 및 상기 제상보상열교환기(도 1의 15) 유입단 중 어느 하나로 유입되는 냉매 중 일부는 상기 이원열교환기(211)의 저온측 유출단과 연결되는 열회수용 열교환기(233)로 공급된다.At this time, some of the refrigerant introduced into any one of the inlet end of the low-
상세히, 상기 저온냉매는 상기 이원열교환기(211)에서 응축되어 상기 고온냉매로 열을 전달하고, 상기 이원열교환기(211) 저온측 토출단으로 토출된다. 그리고, 상기 저온냉매는 수액기(212)를 거쳐 증발을 위해 상기 저온측 증발기(217)로 순환된다.In detail, the low temperature refrigerant is condensed in the
여기서, 전자밸브제어에 의해 상기 제3전자밸브(213)를 폐쇄하고, 상기 이원열교환기(211)의 저온측 토출단과 열회수팽창변(232)을 연결하는 배관에 구비된 제5전자밸브(231)를 개방하여 상기 저온냉매는 상기 열회수용 열교환기(233)로 순환될 수 있다.Here, the
이를 통해, 상기 저온냉매의 증발열을 지열이나 폐수열을 통하여 공급할 수 있으므로, 상기 저온측 증발기(217)의 전력을 절감할 수 있어 제품의 효율성이 향상될 수 있다. 물론, 상기 제3전자밸브(213)와 상기 제5전자밸브(231)는 교번하여 개폐될 수 있으나, 지열 혹은 폐수열의 공급량에 따라 증발 열원이 부족한 경우에는 상기 저온측 증발기(217)를 통해 상기 저온냉매에 열을 공급할 수 있도록 동시에 개방하거나 주기적으로 교번하여 개폐하는 것이 바람직하다.Through this, since the evaporative heat of the low temperature refrigerant can be supplied through geothermal heat or waste water heat, the power of the low
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 이원 히트펌프장치의 블록도이다.4 is a block diagram of a binary heat pump apparatus according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도 4에서 보는 바와 같이, 제3실시예에서는 열회수용 열교환기(333)와 상기 제상보상열교환기(315)를 통한 냉수 생산을 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.As shown in FIG. 4, in the third embodiment, the basic configuration except for the production of cold water through the heat
여기서, 상기 저온냉매는 상기 이원열교환기(311)에서 응축되어 상기 고온냉매로 열을 전달하고, 상기 이원열교환기(311)의 저온측 토출단로 토출되어 수액기(312)를 통과한다.Here, the low temperature refrigerant is condensed in the
이때, 상기 제3전자밸브(313)는 상기 저온냉매가 상기 저온측 증발기(317)로 순환되도록 구비되며, 상기 제4전자밸브(313a)는 상기 저온냉매가 상기 제상보상열교환기(315)로 순환되도록 구비되되, 상기 제5전자밸브(331)는 상기 저온냉매가 상기 열회수용 열교환기(333)로 순환되도록 구비된다.At this time, the
그리고, 상기 제상보상열교환기(315)에는 냉방을 위한 냉수가 저장되는 냉수탱크(330)에서 상기 제상보상열교환기(315) 내로 순환되는 배관과 상기 이원열교환기(311)의 저온측 토출관에서 토출된 상기 저온냉매가 순환되는 배관이 구비된다.The defrosting compensating
상세히, 여름철에는 온수 사용량이 줄기 때문에 상기 고온측 냉동사이클은 상기 온수탱크(323)의 온수가 유지되도록 간헐적으로 가동하거나 가동정지 시키는데 반하여 상기 저온측 냉동사이클은 냉방으로 전환되어 적극적으로 가동될 수 있다.In detail, the hot water refrigeration cycle is intermittently operated or stopped so that hot water in the
냉방운전을 위한 냉수를 생산하기 위해, 상기 저온측 압축기(310)에서 압축된 상기 저온냉매는 상기 이원열교환기(311)에서 응축된다. 이때, 응축열은 상기 고온냉매로 전달되어 온수 생산에 사용될 수 있다.In order to produce cold water for a cooling operation, the low temperature refrigerant compressed by the low
그리고, 상기 저온냉매는 수액기(312)를 거쳐 상기 저온측 증발기(317) 혹은 상기 열회수용 열교환기(333), 상기 제상보상열교환기(315)로 연결되는 배관을 순환하게 되는데 냉수 생산을 위해서 상기 제3전자밸브(313)와 상기 제5전자밸브(331)는 폐쇄되고, 상기 제4전자밸브(313a)가 개방된다.The low temperature refrigerant circulates through the
또한, 상기 제4전자밸브(313a)가 개방됨에 따라 상기 저온냉매는 제상팽창변(314)에서 팽창되어 상기 제상보상열교환기(315)를 순환하여 상기 냉수탱크(330)에서 순환되는 냉수의 열을 빼앗아 냉수를 냉각시키고 기화된다.In addition, as the
이와 같은, 상기 저온냉매의 순환으로 상기 냉수탱크(330)에는 냉각된 냉수가 저장되어 냉방을 위해 사용된다. 이때, 상기 고온냉매는 상기 온수열교환기(322)나 상기 핫가스 제상열교환기(324)로 순환될 수 있다.As such, the cold water is stored in the
온수가 필요한 경우에는 상기 온수열교환기(322)로 순환되도록 제1전자밸브(321)가 개방되며, 온수가 필요하지 않은 경우에는 제2전자밸브(321a)가 개방되어 상기 핫가스 제상열교환기(324)로 순환되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 핫가스 제상열교환기(324) 내의 펜에서 공급되는 외부공기에 의해 상기 고온냉매는 열을 빼앗기고 응축되며, 수액기(325)를 거쳐 상기 고온팽창변(326)에서 팽창되어 상기 이원열교환기(311)로 순환되고 증발하게 된다.When hot water is required, the
이처럼, 냉방을 위한 냉수와 난방을 위한 온수를 동시에 생산할 수 있어, 환절기 등 냉방과 온수가 동시에 필요한 시기에 제품의 과부하를 방지하고 전력소모를 절감하여 제품의 효율성이 향상될 수 있다.As such, it is possible to produce cold water for cooling and hot water for heating at the same time, to prevent overload of the product at the same time when cooling and hot water, such as a season, can improve the efficiency of the product by reducing power consumption.
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 변형실시는 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.
100, 200, 300: 이원 히트펌프장치 10,210,310: 저온측 압축기
20,220,320: 고온측 압축기 11,211,311: 이원열교환기
16,216,316: 난방팽창변 13,213,313: 제3전자밸브
13a,213a,313a: 제4전자밸브 14,214,314: 제상팽창변
15,215,315: 제상보상열교환기 17,217,317: 저온측 증발기
21,221,321: 제1전자밸브 21a,221a,321a: 제2전자밸브
22,222,322: 온수열교환기 23,223,323: 온수탱크
109,209,309: 제상용 핫가스 공급라인 330: 냉수탱크
24,224,324: 핫가스 제상용열교환기 233,333: 열회수용 열교환기100, 200, 300: binary heat pump device 10,210,310: low temperature side compressor
20,220,320: high temperature side compressor 11,211,311: binary heat exchanger
16,216,316: heating expansion valve 13,213,313: third solenoid valve
13a, 213a, 313a: Fourth solenoid valve 14,214,314: Defrost expansion valve
15,215,315 Defrost compensation heat exchanger 17,217,317 Low temperature side evaporator
21,221,321:
22,222,322: hot water heat exchanger 23,223,323: hot water tank
109,209,309: Defrost hot gas supply line 330: Cold water tank
24,224,324: hot gas defrost heat exchanger 233,333: heat recovery heat exchanger
Claims (5)
고온측 압축기 토출단은 온수탱크의 온수를 가열하도록 배치된 온수열교환기 유입단 및 제상을 위하여 저온측 증발기와 열교환하도록 배치된 핫가스 제상열교환기의 유입단과 전자밸브제어에 의해 상호 교번하여 연결되도록 구비되며,
상기 이원열교환기의 저온측 토출단은 저온측 증발기 유입단 및 냉수와 열교환하도록 배치된 제상보상열교환기 유입단과 전자밸브제어에 의해 상호 교번하여 연결되도록 구비되며,
제상을 위하여 상기 고온측 압축기 토출단이 상기 핫가스 제상열교환기의 유입단과 연결시 상기 이원열교환기의 저온측 토출단은 상기 제상보상열교환기 유입단과 연결되도록 전자밸브제어됨을 특징으로 하는 이원 히트펌프장치. In the two-sided heat pump device comprising a low-temperature side refrigeration cycle and a high-temperature side refrigeration cycle, the low-temperature side condenser and the high-temperature side evaporator coupled to each other heat exchange.
The high temperature compressor discharge end is alternately connected to the inlet end of the hot water heat exchanger arranged to heat the hot water of the hot water tank and the inlet end of the hot gas defrost heat exchanger arranged to exchange heat with the low temperature side evaporator for defrosting. Equipped,
The low temperature side discharge end of the binary heat exchanger is alternately connected to the low temperature side evaporator inlet end and the defrost compensation heat exchanger inlet end arranged to exchange heat with cold water by an electromagnetic valve control.
Binary heat pump device characterized in that the solenoid valve is controlled to be connected to the inlet end of the defrost compensation heat exchanger when the high temperature side compressor discharge end is connected to the inlet end of the hot gas defrost heat exchanger for defrosting .
상기 이원열교환기의 저온측 토출단과 연결되는 상기 저온측 증발기 유입단 및 상기 제상보상열교환기 유입단 중 어느 하나로 유입되는 냉매 중 일부는 상기 이원열교환기의 저온측 토출단과 연결되는 열회수용 열교환기로 공급됨을 특징으로 하는 이원 히트펌프장치.The method of claim 1,
Some of the refrigerant introduced into any one of the low temperature side evaporator inlet end and the defrosting compensation heat exchange inlet end connected to the low temperature side discharge end of the binary heat exchanger is supplied to a heat recovery heat exchanger connected to the low temperature side discharge end of the binary heat exchanger. Dual heat pump device.
상기 고온측 압축기 토출단과 상기 온수열교환기 유입단이 연결되도록 구비되는 제1전자밸브가 개방되면, 상기 이원열교환기 저온측 토출단과 난방팽창변이 연결되도록 구비되는 제3전자밸브가 연동하여 개방되도록 전자밸브제어됨을 특징으로 하는 이원 히트펌프장치.The method of claim 1,
When the first solenoid valve provided to connect the high temperature side compressor discharge end and the hot water heat exchanger inlet end is opened, the solenoid valve is opened so that a third solenoid valve provided to connect the low temperature side discharge end of the binary heat exchanger and the heating expansion valve is interlocked. Dual heat pump device characterized in that the controlled.
상기 고온측 압축기 토출단과 상기 핫가스 제상열교환기의 유입단이 연결되도록 구비되는 제2전자밸브가 개방되면, 상기 이원열교환기 저온측 토출단과 제상팽창변이 연결되도록 구비되는 제4전자밸브가 연동하여 개방되도록 전자밸브제어됨을 특징으로 하는 이원 히트펌프장치.The method of claim 1,
When the second solenoid valve provided to connect the high temperature compressor discharge end and the inlet end of the hot gas defrost heat exchanger is opened, the fourth solenoid valve provided to connect the low temperature side discharge end of the binary heat exchanger and the defrost expansion side is interlocked to open. Dual heat pump device characterized in that the solenoid valve controlled.
상기 저온측 및 고온측 냉동사이클의 저온측 압축기 및 고온측 압축기 용량은 1.4 ~ 1.6 : 1의 비율로 구성되되,
외부 온도를 감지하여, 감지된 외부 온도가 기설정된 온도 이상이면 저온냉매의 비등점을 낮춰 상기 저온측 압축기의 과압축을 방지하도록 상기 저온측 증발기를 제어함을 특징으로 하는 이원 히트펌프장치.The method of claim 1,
The low-temperature and high-temperature compressor capacity of the low-temperature and high-temperature side refrigeration cycle is composed of 1.4 ~ 1.6: 1 ratio,
And sensing the external temperature and controlling the low temperature side evaporator to lower the boiling point of the low temperature refrigerant to prevent overcompression of the low temperature side compressor when the detected external temperature is greater than or equal to a predetermined temperature.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130031838A KR101262927B1 (en) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | Apparatus for dual heat pump |
CN201310600966.4A CN104075486B (en) | 2013-03-26 | 2013-11-25 | Binary heat pump assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130031838A KR101262927B1 (en) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | Apparatus for dual heat pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101262927B1 true KR101262927B1 (en) | 2013-05-13 |
Family
ID=48665936
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020130031838A KR101262927B1 (en) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | Apparatus for dual heat pump |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101262927B1 (en) |
CN (1) | CN104075486B (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101657664B1 (en) * | 2016-04-15 | 2016-09-19 | 주식회사 신우종합에너지 | air conditioning apparatus for dual heat pump |
KR101835786B1 (en) | 2017-05-17 | 2018-04-19 | (주)대호냉각기 | Driving Transfer System of Air Heat-Binary Cycle Heat Pump |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105180536B (en) * | 2015-08-27 | 2018-02-06 | 广东美的暖通设备有限公司 | A kind of heat pump water-heating machine defroster and the method for application device defrosting |
CN106152645B (en) * | 2016-07-27 | 2019-03-29 | 山东华旗新能源科技有限公司 | The defrosting control system and method for heat sink |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0737867B2 (en) * | 1989-07-26 | 1995-04-26 | 株式会社西日本精機製作所 | Defroster for dual cryogenic refrigerator |
FR2825143B1 (en) * | 2001-05-28 | 2003-09-19 | Energie Transfert Thermique | MONOBLOCK SYSTEM AND INSTALLATION FOR THE ALTERNATIVE OR SIMULTANEOUS PRODUCTION OF HOT WATER OR CHILLED WATER BY THERMAL TRANSFER |
KR100639104B1 (en) * | 2003-08-01 | 2006-10-27 | 오원길 | Heat pump system of cooling, heating and hot water using binary refrigerating machine with two stage cascade refrigeration |
JP4599910B2 (en) * | 2004-07-01 | 2010-12-15 | ダイキン工業株式会社 | Water heater |
CN201508074U (en) * | 2009-02-19 | 2010-06-16 | 薛天鹏 | Air source combined cycle refrigeration low-temperature heat pump machine set |
KR101202287B1 (en) * | 2010-05-27 | 2012-11-16 | 김종석 | The heat pump system have to double pipe type evaporater for of cooling and heating water production to very stability the same time driving mode heat pump cycle |
KR20120136854A (en) * | 2011-06-10 | 2012-12-20 | 삼성전자주식회사 | Water supply apparatus |
-
2013
- 2013-03-26 KR KR1020130031838A patent/KR101262927B1/en active IP Right Grant
- 2013-11-25 CN CN201310600966.4A patent/CN104075486B/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101657664B1 (en) * | 2016-04-15 | 2016-09-19 | 주식회사 신우종합에너지 | air conditioning apparatus for dual heat pump |
WO2017179949A1 (en) * | 2016-04-15 | 2017-10-19 | 주식회사 신우종합에너지 | Dual heat pump heating and cooling apparatus |
KR101835786B1 (en) | 2017-05-17 | 2018-04-19 | (주)대호냉각기 | Driving Transfer System of Air Heat-Binary Cycle Heat Pump |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104075486A (en) | 2014-10-01 |
CN104075486B (en) | 2018-02-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Byrne et al. | Experimental study of an air-source heat pump for simultaneous heating and cooling–part 2: dynamic behaviour and two-phase thermosiphon defrosting technique | |
Bertsch et al. | Two-stage air-source heat pump for residential heating and cooling applications in northern US climates | |
JP6125000B2 (en) | Dual refrigeration equipment | |
KR101502378B1 (en) | Heat pump electric boiler for air conditioning and heating system having automatic defrosting function and method for defrosting | |
EP3128257B1 (en) | Method for operating a refrigeration cycle device | |
US9217574B2 (en) | Hot water supply apparatus associated with heat pump | |
EP3121532B1 (en) | Refrigeration cycle apparatus | |
JP2004190917A (en) | Refrigeration device | |
KR101202287B1 (en) | The heat pump system have to double pipe type evaporater for of cooling and heating water production to very stability the same time driving mode heat pump cycle | |
WO2010064923A1 (en) | Heat pump/air conditioning apparatus with sequential operation | |
Sawalha | Carbon dioxide in supermarket refrigeration | |
KR101262927B1 (en) | Apparatus for dual heat pump | |
KR101139341B1 (en) | Heat pump apparatus | |
KR101334058B1 (en) | Apparatus of hot water supplying and heating room using two stage refrigerating cycle | |
KR101196505B1 (en) | Heat pump using two stage compressors | |
KR100990073B1 (en) | Refrigerating apparatus | |
KR101593481B1 (en) | Economic cooling system utilzing free cooling and refrigerating cycle | |
KR101209511B1 (en) | Refrigerant circuits system of the heat pump | |
CN106766310A (en) | Refrigeration system, refrigeration control method and refrigeration control device | |
KR101402160B1 (en) | Cascaded heat pump boiler for nonstop water heating | |
KR101212684B1 (en) | Hot water supply device associated with heat pump and control method thereof | |
CN108105907A (en) | A kind of hot water, air-conditioning, heating combined supply system | |
KR101434097B1 (en) | Controling defrosting mode heat pump system | |
JP6455752B2 (en) | Refrigeration system | |
KR101657664B1 (en) | air conditioning apparatus for dual heat pump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
A302 | Request for accelerated examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160502 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170502 Year of fee payment: 5 |