KR101264471B1 - 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 실시 예는 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템에 관한 것이다. 일 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템은, 제 1 냉매가 유동하는 냉매 사이클을 형성하며, 제 1 압축기와, 공기와 상기 제 1 냉매가 열교환되도록 하는 제 1 열교환기가 구비되는 제 1 냉매 시스템; 제 2 냉매가 유동하는 냉매 사이클을 형성하며, 제 2 압축기가 구비되는 제 2 냉매 시스템; 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매가 유동하는 과정에서 열교환되도록 하는 중간 열교환기; 및 물 순환 사이클을 형성하여 실내 급수 또는 실내 냉난방을 수행하고, 물이 순환되는 과정에서 상기 제 2 냉매와 열교환되는 물 순환 유닛이 포함되고, 상기 물 순환 유닛에는, 물이 유동하는 수배관과, 상기 수배관에서 분지되어 상기 중간 열교환기를 통과한 후에 상기 수배관과 합지되는 분지 배관과, 상기 분지 배관에 구비되어 물의 유동을 조절하는 밸브가 포함되고, 상기 제 1 및 제 2 냉매 시스템이 난방 모드로 운전되는 중에, 상기 제 1 열교환기의 제상을 위한 제상 운전 조건이 만족되면, 상기 제 1 냉매 시스템은 냉방 모드로 운전되고, 상기 분지 배관의 물은 상기 중간 열교환기를 유동하는 하나 이상의 냉매와 열교환되는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020090123571
냉매

Description

냉매 시스템 연동 물 순환 시스템{Water circulation system associated with refrigerant system}
본 실시 예는 냉매 시스템과 연동하여 온수 공급 및 냉난방 기능을 수행하는 시스템에 관한 것이다.
냉매 시스템과 연동하는 온수 공급 및 냉난방 장치는, 냉매 사이클과 물 순환 사이클이 결합된 장치로서, 냉매 배관을 흐르는 냉매와 수배관을 흐르는 물이 열교환하도록 하여 온수 공급 및 실내 냉난방이 이루어지도록 하는 장치이다.
종래의 시스템의 경우, 실외 온도가 극히 낮은 경우에는 운전 성능이 저하되고, 고온의 물을 취수하기 어려운 문제가 있다.
또한, 냉매 시스템이 난방 모드로 운전 중에 열교환기의 제상이 요구되는 경우, 제상을 위하여 냉매 시스템이 냉방 모드로 운전되므로, 냉매 시스템이 냉방 운전되는 중에는 실내 난방이 수행되지 못하고, 고온의 물을 얻지 못하는 문제가 있다.
본 실시 예의 목적은, 운전 성능이 향상되고, 고온의 물을 취수할 수 있는 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 실시 예의 다른 목적은, 냉매 시스템이 제상 모드로 운전되는 중에도 실내 난방이 가능하고, 고온의 물의 취수가 가능한 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템을 제공하는 것에 있다.
일 측면에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템은, 제 1 냉매가 유동하는 냉매 사이클을 형성하며, 제 1 압축기와, 공기와 상기 제 1 냉매가 열교환되도록 하는 제 1 열교환기가 구비되는 제 1 냉매 시스템; 제 2 냉매가 유동하는 냉매 사이클을 형성하며, 제 2 압축기가 구비되는 제 2 냉매 시스템; 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매가 유동하는 과정에서 열교환되도록 하는 중간 열교환기; 및 물 순환 사이클을 형성하여 실내 급수 또는 실내 냉난방을 수행하고, 물이 순환되는 과정에서 상기 제 2 냉매와 열교환되는 물 순환 유닛이 포함되고, 상기 물 순환 유닛에는, 물이 유동하는 수배관과, 상기 수배관에서 분지되어 상기 중간 열교환기를 통과한 후에 상기 수배관과 합지되는 분지 배관과, 상기 분지 배관에 구비되어 물의 유동을 조절하는 밸브가 포함되고, 상기 제 1 및 제 2 냉매 시스템이 난방 모드로 운전되는 중에, 상기 제 1 열교환기의 제상을 위한 제상 운전 조건이 만족되면, 상기 제 1 냉매 시스템은 냉방 모드로 운전되고, 상기 분지 배관의 물은 상기 중간 열교환 기를 유동하는 하나 이상의 냉매와 열교환되는 것을 특징으로 한다.
다른 측면에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템은, 제 1 냉매가 유동하는 냉매 사이클을 형성하며, 제 1 압축기와, 공기와 상기 제 1 냉매가 열교환되도록 하는 제 1 열교환기가 구비되는 제 1 냉매 시스템; 제 2 냉매가 유동하는 냉매 사이클을 형성하며, 제 2 압축기가 구비되는 제 2 냉매 시스템; 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매가 유동하는 과정에서 열교환되도록, 제 1 냉매 유로와 제 2 냉매 유로가 구비되는 중간 열교환기; 물 순환 사이클을 형성하여 실내 급수 또는 실내 냉난방을 수행하고, 물이 순환되는 과정에서 상기 제 2 냉매와 열교환되는 물 순환 유닛이 포함되고, 상기 제 1 압축기 또는 상기 제 2 압축기의 토출 측에는 상기 중간 열교환기로 제 1 냉매 또는 제 2 냉매가 바이패스되도록 하는 바이패스 배관이 구비되고, 상기 바이패스 배관에는 냉매의 유량을 조절하는 바이패스 밸브가 구비되며, 상기 제 1 및 제 2 냉매 시스템이 난방 모드로 운전되는 중에, 상기 제 1 열교환기의 제상을 위한 제상 운전 조건이 만족되면, 상기 제 1 냉매 시스템은 냉방 모드로 동작되고, 상기 바이패스 밸브가 개방되는 것을 특징으로 한다.
제안되는 실시 예에 의하면, 제 1 냉매 시스템의 제 1 냉매와 열교환된 제 2 냉매와 물이 열교환되도록 구성됨에 따라 보다 높은 온도의 물을 취수할 수 있게 된다.
또한, 실외 온도가 극히 낮은 경우에도, 냉매 시스템이 안정적으로 동작될 수 있고, 고온의 물을 취수할 수 있는 장점이 있다.
또한, 제 1 냉매 시스템이 제상 모드로 운전되는 중에도, 상기 제 2 냉매 시스템이 난방 모드로 운전될 수 있어, 고온의 물을 취수할 수 있고, 실내 난방이 가능하게 되는 장점이 있다.
또한, 제 1 냉매 시스템이 제상 모드로 운전되는 경우, 온수 또는 압축기에서 토출되는 고온의 냉매로부터 제 1 냉매 또는 제 2 냉매가 열을 흡수하므로, 각 냉매의 온도가 상승하게 되어 각 냉매 시스템의 증발압이 저하되는 것이 최소화될 수 있게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시 예 들에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 제 1 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템(S)에는, 제 1 냉매가 순환되는 제 1 냉매 사이클을 형성하는 제 1 냉매 시스템(1)과, 제 2 냉매와 상기 제 1 냉매가 열교환되도록 하고, 상기 제 2 냉매와 물이 열교환되도록 하는 제 2 냉매 시스템(2)과, 상기 제 2 냉매 시스템(2)과 연결되어 온수를 공급하는 급탕부(Hot water supply part: 4)와, 상기 제 2 냉매 시스템(2)과 연결되어 실내 냉난방을 수행하는 냉난방부(5)가 포함된다.
그리고, 상기 제 2 냉매 시스템(2)은 제 2 냉매가 순환되는 제 2 냉매 사이클을 형성한다.
상세히, 상기 제 1 냉매 시스템(1)에는 제 1 냉매를 압축하는 제 1 압축기(11)와, 상기 제 1 압축기(11)로부터 토출되는 제 1 냉매의 유동 방향을 조절하는 제 1 사방 밸브(four-way valve: 12)와, 상기 제 1 냉매와 상기 제 2 냉매가 열교환되도록 하는 중간 열교환기(25)와, 상기 제 1 냉매를 팽창시키는 제 1 팽창부(14)와, 상기 제 1 냉매와 실외 공기가 열교환되도록 하는 제 1 열교환기(13)가 포함된다.
상기 제 1 압축기(11), 상기 제 1 사방 밸브(12), 상기 중간 열교환기(25), 상기 제 1 팽창부(14) 및 상기 제 1 열교환기(13)는 제 1 냉매 배관(15)에 의해서 연결된다.
상기 제 2 냉매 시스템(2)에는, 제 2 냉매를 압축하는 제 2 압축기(21)와, 상기 제 2 압축기(21)로부터 토출되는 제 2 냉매의 유동 방향을 조절하는 제 2 사방 밸브(four-way valve: 22)와, 상기 제 2 냉매와 물이 열교환되도록 하는 제 2 열교환기(23)와, 상기 제 2 냉매를 팽창시키는 제 2 팽창부(24)와, 상기 제 1 냉매와 상기 제 2 냉매가 열교환되도록 하는 상기 중간 열교환기(25)가 포함된다.
그리고, 상기 제 2 압축기(21), 상기 제 2 사방 밸브(22), 상기 제 2 열교환기(23), 상기 제 2 팽창부(24) 및 상기 중간 열교환기(25)는 제 2 냉매 배관(26)에 의해서 연결된다.
본 실시 예에서, 상기 제 2 열교환기(23)는 제 2 냉매와 물이 열교환되도록 하므로, 상기 제 2 열교환기(23)를 수냉매 열교환기로 이름할 수도 있다.
상기 중간 열교환기(25)에는 상기 제 1 냉매가 유동하는 제 1 유로(251)와 상기 제 2 냉매가 유동하는 제 2 유로(252)가 포함된다. 상기 제 1 유로(251) 및 상기 제 2 유로(252)는 각각 상기 제 1 냉매 배관(15) 및 상기 제 2 냉매 배관(26)에 의해서 형성될 수 있다.
이와 달리 상기 중간 열교환기(25)에 상기 제 1 유로(251)와 상기 제 2 유로(252)가 별도로 형성되고, 상기 제 1 유로(251)에 상기 제 1 냉매 배관(15)이 연결되고, 상기 제 2 유로(252)에 상기 제 2 냉매 배관(26)이 연결될 수도 있다.
상기 제 2 열교환기(23)에는 제 2 냉매가 유동하는 냉매 유로(231)와 물이 유동하는 물 유로(232)가 형성된다. 상기 냉매 유로(231) 및 상기 물 유로(232)는 각각 상기 제 2 냉매 배관(26) 및 제 1 수배관(30)에 의해서 형성될 수 있다.
이와 달리 상기 제 2 열교환기(23)에 상기 냉매 유로(231)와 상기 물 유로(232)가 별도로 형성되고, 상기 냉매 유로(231)에 상기 제 2 냉매 배관(26)이 연결되고, 상기 제 2 유로(232)에 상기 제 1 수배관(30)이 연결될 수도 있다.
상기 중간 열교환기(25) 및 상기 제 2 열교환기(23)로는 일 례로 판형 열교환기가 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 중간 열교환기(25)는 상기 제 1 냉매 시스템(1)을 포함하는 제 1 케이스 내부에 위치되거나, 상기 제 2 냉매 시스템(2)을 포함하는 제 2 케이스 내부에 위치될 수 있다. 본 실시 예에서는 상기 제 2 케이스 내부에 상기 중간 열교환기(25)가 위치하는 것을 예를 들어 설명한다.
본 실시 예에서 상기 제 1 냉매는 일 례로, R410a가 사용될 수 있고, 상기 제 2 냉매는, 일 례로 R134a가 사용될 수 있다. 즉, 상기 제 1 냉매 시스템(1)의 제 1 냉매와 상기 제 2 냉매 시스템(2)의 제 2 냉매는 다른 종류가 사용될 수 있다.
상기 제 1 냉매 시스템(1)이 난방 모드로 운전되는 경우, 상기 제 1 압축기(11)에서 압축된 제 1 냉매는 상기 제 1 사방 밸브(12)의 유로 조절에 의해서 상기 중간 열교환기(25)로 유동된다. 상기 중간 열교환기(25)로 유동한 제 1 냉매는 상기 제 2 냉매와 열교환된 후에 상기 제 1 팽창부(14)로 이동하게 된다. 그 다음 상기 제 1 냉매는 상기 제 1 팽창부(14)에 의해서 팽창된 후, 상기 제 1 열교환기(13)를 유동하면서 증발된다. 그리고, 증발된 제 1 냉매는 상기 제 1 압축기(11)로 흡입된다. 즉, 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 난방 모드로 운전되는 경우에는 상기 중간 열교환기(25)는 상기 제 1 냉매 시스템(1)에 대해서 응축기로 작용한다.
그리고, 상기 제 2 냉매 시스템(2)이 난방 모드로 운전되는 경우, 상기 제 2 압축기(21)에서 압축된 제 2 냉매는 상기 제 2 사방 밸브(22)의 유로 조절에 의해서 상기 제 2 열교환기(23)로 유동된다. 상기 제 2 열교환기(23)로 유동한 제 2 냉매는 물과 열교환된 후에 상기 제 2 팽창부(24)로 이동하게 된다. 그 다음 상기 제 2 냉매는 상기 제 2 팽창부(24)에 의해서 팽창된 후, 상기 중간 열교환기(25)를 유동하면서 상기 제 1 냉매와 열교환되어 증발된다. 그리고, 증발된 제 2 냉매는 상기 제 2 압축기(21)로 흡입된다. 즉, 상기 제 2 냉매 시스템(2)이 난방 모드로 운전되는 경우에는 상기 중간 열교환기는 상기 제 2 냉매 시스템(2)에 대해서 증발기 로 작용한다.
도 1에서, 실선은 상기 각 냉매 시스템이 난방 모드로 운전될 때의 냉매의 유동을 보여주고, 점선은 상기 각 냉매 시스템이 냉방 모드로 운전될 때의 냉매의 유동을 보여준다.
정리하면, 상기 중간 열교환기(25)는 상기 각 냉매 시스템(1, 2)이 난방 모드로 운전되는 경우, 상기 제 1 냉매 시스템(1)에 대해서는 응축기로 작용하고, 상기 제 2 냉매 시스템(2)에 대해서는 증발기로 작용한다.
따라서, 만약 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 냉방 모드로 운전되고, 상기 제 2 냉매 시스템(2)이 난방 모드로 운전되면, 상기 중간 열교환기(25)는 상기 각 냉매 시스템(1, 2)에 대해서 증발기로 작용하게 된다.
도 1에서는 상기 각 냉매 시스템이 난방 모드로 운전될 때, 상기 중간 열교환기(25)에서 제 1 냉매와 제 2 냉매의 유동 방향이 나란한 것이 도시되나, 이와 달리 배관 연결 위치를 달리하여, 상기 제 1 냉매와 제 2 냉매의 유동 방향이 반대가 될 수도 있다.
한편, 상기 제 2 냉매 시스템(2)에는 물이 유동하기 위한 물 유동 시스템이 더 포함된다. 상기 물 유동 시스템은, 물이 유동하는 제 1 수배관(30)과, 상기 제 1 수배관(30)에 장착되어 물의 흐름을 감지하는 플로우 스위치(flow switch: 32)와, 상기 플로우 스위치(32)로부터 물이 흐르는 방향으로 이격된 어느 지점에서 분지되는 팽창 탱크(33)와, 상기 제 1 수배관(30)의 일부가 삽입되며, 내부에 보조 히터(35)가 구비되는 집수 탱크(34)와, 상기 집수 탱크(34)의 출구 측 제 2 수배관(61)의 어느 지점에 제공되는 워터 펌프(36)가 포함된다.
상기 제 1 수배관(30)은 상기 제 2 열교환기(23)의 입구 측에 구비되는 입구 배관(301)과, 상기 제 2 열교환기(23)의 출구 측에 구비되는 출구 배관(302)과, 상기 입구 배관(301)에서 분지되어 상기 출구 배관(302)에서 합쳐지는 분지 배관(303)이 포함된다. 그리고, 상기 출구 배관(302)이 상기 집수 탱크(34)에 연결된다. 그리고, 상기 입구 배관(301)에는 물을 펌핑하기 위한 워터 펌프(310)가 구비된다.
본 실시 예에서, 상기 워터 펌프(36, 310)는 펌핑되는 물의 양을 조절 가능한 인버터 펌프(Inverter pump)가 사용될 수 있다.
상기 중간 열교환기(25)에는 상기 입구 배관(301)에서 분지된 물이 유동하는 물 유로(253)가 더 포함된다. 즉, 상기 중간 열교환기(25)에는, 제 1 냉매 유로(251)와 상기 제 2 냉매 유로(252) 및 상기 물 유로(253)가 포함된다.
그리고, 상기 제 1 냉매 유로(251)의 제 1 냉매는 상기 제 2 냉매 유로(252)의 제 2 냉매와 열교환되고, 상기 물 유로(253)의 물은 상기 제 1 냉매 유로(251)의 제 1 냉매와 열교환된다.
이와 달리 상기 물 유로(253)의 물이 상기 제 2 냉매 유로의 제 2 냉매와 열교환되거나, 상기 물 유로의 물이 상기 제 1 냉매 및 제 2 냉매 각각과 열교환될 수도 있다. 다만, 상기 물 유로(253)의 물이 가열되기 위해서는 상기 물과 상기 제 1 냉매의 열교환 량이 크도록 유로가 배치되는 것이 바람직할 것이다.
이 때, 상기 입구 배관(301)에서 상기 제 2 열교환기(23)를 통과하여 상기 출구 배관(302)에 이르는 유로를 메인 유로라 할 수 있고, 상기 입구 배관(301)에서 분지되어 상기 중간 열교환기(25)를 거쳐 상기 출구 배관(302)에 이르는 유로를 서브 유로라 이름할 수 있다.
본 실시 예에서는 상기 분지 배관(303)이 상기 출구 배관(302)에 연결되는 것이 설명되나, 이와 달리 상기 분지 배관(303)이 상기 출구 배관(302)에 연결되지 않고, 상기 집수 탱크(34)에 직접 연결되는 것도 가능하다.
상기 분지 배관(303)의 상기 중간 열교환기(25)의 입구 측 배관 및 출구 측 배관에는 각각 물의 유량을 조절하는 밸브(304, 305)가 구비된다.
상기 제 2 냉매 시스템(2)이 난방 모드로 운전되면, 상기 제 2 압축기(21)에서 토출된 제 2 냉매로부터 상기 물 유로(232)를 따라 흐르는 물로 열(QH)이 전달된다. 상기 물 유로(232)로 공급되는 물은 급탕 과정 또는 실내 난방 과정을 통하여 미지근하게 식은 상태이며, 상기 제 2 냉매의 열 전달에 의해서 상기 물 유로(232)의 물의 온도가 상승하게 된다.
한편, 상기 팽창 탱크(33)는 상기 제 2 열교환기(23)를 통과하면서 가열된 물의 부피가 적정 수준 이상으로 팽창될 때, 이를 흡수하는 완충 기능을 수행한다. 상기 팽창 탱크(33) 내부에는 도시되지 않은 다이어프램이 구비되어 상기 출구 배관(302)의 물의 부피 변화에 대응하여 움직인다. 그리고, 상기 팽창 탱크(33) 내부에는 질소 가스가 충전되어 있다.
상기 집수 탱크(34)는, 상기 출구 배관(302)에서 공급된 물이 저장된다. 상기 집수 탱크(34) 내부에는 물의 온도가 요구되는 온도에 미치지 못한 경우 동작되는 보조 히터(35)가 구비된다.
그리고, 상기 집수 탱크(34)에는, 상기 집수 탱크(34) 내에 존재하는 과열상 태의 공기가 배출되도록 하기 위한 에어 벤트(343)가 구비된다. 또한 상기 집수 탱크(34)에는 압력 게이지(341)와 릴리프 밸브(342)가 제공되어, 상기 집수 탱크(35) 내부의 압력이 적절히 조절된다. 예를 들어, 상기 압력 게이지(341)에 의해서 감지되는 상기 집수 탱크(34)의 수압이 과도하게 높을 경우, 상기 릴리프 밸브(342)가 개방되어 상기 집수 탱크(34) 내 압력이 조절될 수 있다.
상기 워터 펌프(36)는, 상기 집수 탱크(34)의 물을 펌핑하여 상기 제 2 수배관(61)으로 유동되도록 한다. 상기 제 2 수배관(61)으로 펌핑된 물은 상기 급탕부(4) 또는 상기 냉난방부(5)로 공급될 수 있다.
한편, 상기 급탕부(4)는, 사용자가 세면 또는 설거지 등과 같은 작업에 필요한 물을 데워서 공급한다.
상세히, 상기 제 2 수배관(61)에는 물의 유동 방향을 조절하는 삼방 밸브(three-way valve)(71)가 제공된다. 상기 삼방 밸브(71)는, 상기 워터 펌프(36)에 의하여 펌핑된 물이 상기 급탕부(4) 및/또는 상기 냉난방부(5)로 흐르도록 하는 방향 전환 밸브이다.
따라서, 상기 삼방 밸브(71)의 출구측에는 상기 급탕부(4)로 연장되는 급탕 배관(62)과, 상기 냉난방부(5)로 연장되는 냉난방 배관(63)이 각각 연결된다. 그리고, 상기 워터 펌프(36)에 의하여 펌핑되는 물은 상기 삼방 밸브(71)의 제어에 따라 상기 급탕 배관(62) 및/또는 상기 냉난방 배관(63)으로 흐르게 된다.
상기 급탕부(4)에는, 외부로부터 공급되는 물을 저장하고, 저장된 물이 가열되도록 하는 급탕 탱크(41)와, 상기 급탕 탱크(41)의 내부에 제공되는 보조 히 터(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 태양열을 이용한 축열조(43)가 가능하다. 그리고, 상기 급탕부(4)의 일측면에는 물이 유입되기 위한 입수부(411)와, 가열된 물이 토출되는 출수부(412)가 구비된다.
상세히, 상기 삼방 밸브(71)로부터 연장되는 상기 급탕 배관(62)의 일부는 상기 급탕 탱크(41)로 인입되어, 상기 급탕 탱크(41) 내부에 저장된 물을 가열한다. 즉, 상기 급탕 배관(62) 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 상기 보조 히터(42) 또는 보조 열원이 동작할 수 있다. 그리고, 상기 급탕 탱크(41)의 일측에는 물의 온도를 감지하는 온도 센서(414)가 장착될 수 있다.
실시 예에 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(471)가 장착될 수 있다.
상기에서 제시된 태양열을 이용한 축열부와 같은 보조 열원 구조는 제시된 실시 예에 제한되지 아니하고, 다양한 형태를 가지고 다른 위치에 장착 가능함을 밝혀 둔다.
한편, 상기 냉난방부(5)에는, 상기 냉난방 배관(63)의 일부가 실내 바닥에 매설되어 형성되는 바닥 냉난방부(51)와, 상기 냉난방 배관(63)의 어느 지점으로부터 분지되어 상기 바닥 냉난방부(51)와 병렬 연결되는 공기 냉난방부(52)가 포함된다.
상세히, 상기 바닥 냉난방부(51)는 도시된 바와 같이 실내 바닥에 미앤더 라인(meander line) 형태로 매설될 수 있다. 그리고, 상기 공기 냉난방부(52)는 팬 코일 유닛(Fan Coil Unit) 또는 라디에이터(Radiator) 등이 될 수 있다. 그리고, 상기 공기 냉난방부(52)에는 상기 냉난방 배관(63)으로부터 분지되는 공기 냉난방 배관(54) 일부가 열교환 수단으로 제공된다. 그리고, 상기 공기 냉난방 배관(54)이 분지되는 지점에는 삼방 밸브와 같은 유로 전환 밸브(55, 56)가 설치되어, 상기 냉난방 배관(63)을 따라 흐르는 물이 상기 바닥 냉난방부(51)와 공기 냉난방부(52)로 나뉘어 흐르거나 어느 한 쪽으로만 흐르도록 할 수 있다.
그리고, 상기 급탕 탱크를 통과한 급탕 배관(62) 및 상기 냉난방부(5)를 거친 냉난방 배관(63)은 상기 입구 배관(301)에 연결된다.
여기서, 상기 급탕 배관(62)과 상기 냉난방 배관(63) 각각에는 어느 한 배관의 물이 다른 배관으로 역류되는 것이 방지되도록 하는 체크 밸브(V)가 설치될 수 있다.
본 실시 예에서, 상기 제 2 냉매 시스템(2)에 구비되는 물 유동 시스템과, 상기 급탕부(4) 및 상기 냉난방부(5)는 물이 순환되는 물 순환 사이클을 형성하므로, 이를 합쳐서 물 순환 유닛이라고 이름하기로 한다.
이하에서는 상기 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템에서 일어나는 물의 흐름에 대하여 운전 모드 별로 나누어 설명하도록 한다.
본 실시 예에서 각 냉매 시스템의 운전 모드는, 냉방 모드, 난방 모드 및 제상 모드가 포함되고, 상기 급탕부는 급탕 모드가 포함되며, 상기 냉난방부는 냉방 모드 및 난방 모드가 포함된다.
본 실시 예에서는 상기 급탕부의 급탕 모드와 상기 냉난방부의 난방 모드에 주된 관심이 있으므로, 이하에서는 위의 두 가지 모드와 관련한 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 급탕 모드 또는 상기 냉난방부의 난방 모드에서는 상기 각 냉매 시스템이 난방 모드로 운전된다.
상기 각 냉매 시스템(1, 2)이 난방 운전되면, 상술한 바와 같이 상기 중간 열교환기(25)는 상기 제 1 냉매 시스템(1)에 대해서 응축기로 작용하고, 상기 제 2 냉매 시스템(2)에 대해서 증발기로 작용하게 된다.
그러면, 상기 중간 열교환기(25)를 유동하는 제 2 냉매가 상기 제 1 냉매로부터 열을 공급받아 온도가 상승하게 된다. 이와 같이 상기 제 2 냉매의 온도가 상승하는 경우 상기 제 2 압축기(21)로 흡입되는 제 2 냉매의 온도가 상승하게 된다. 상기 제 2 압축기(21)로 흡입되는 제 2 냉매의 온도가 상승하게 되면, 상기 제 2 압축기(21)에서 토출되는 제 2 냉매의 온도가 상승하게 되어 결국 상기 제 2 열교환기(23)로 유동하는 냉매의 온도가 상승하게 된다.
따라서, 상기 제 2 열교환기(23)를 유동하는 제 2 냉매에서 보다 높은 열량이 상기 제 2 열교환기(23)를 유동하는 물로 전달되어, 물의 온도 상승폭이 커지게 된다.
이 때, 상기 각 냉매의 특성에 의해서, 상기 제 2 냉매의 응축 온도(또는 제 2 압축기 출구 온도)는 상기 제 1 냉매의 응축 온도(또는 제 1 압축기 출구 온도) 보다 높다.
기존의 시스템의 경우, 상기 물이 단일의 냉매 시스템의 냉매와 열교환하도록 구성되므로, 본 시스템에 따른 물의 온도 상승폭은 기존 시스템의 물의 온도 상승폭 보다 커짐은 용이하게 확인할 수 있을 것이다.
상기 제 2 열교환기(23)에서 열교환된 물의 온도가 증가되는 것은 결국 상기 집수 탱크(34)에 저장된 물의 온도가 기존 시스템의 물의 온도 보다 증가되는 것을 의미하고, 이는 보다 높은 온도의 물을 취수하거나, 보다 높은 온도의 물로 실내 난방을 수행할 수 있는 것을 의미한다.
따라서, 본 실시 예에 의하면, 보다 높은 온도의 물을 취수할 수 있고, 실외 온도가 극히 낮은 경우에도, 냉매 시스템이 안정적으로 동작될 수 있고, 고온의 물을 취수할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 급탕 모드가 선택되면, 상기 삼방 밸브(71)에 의하여 물이 상기 급탕 배관(62)으로 흐른다. 따라서, 상기 제 2 열교환기(23), 집수 탱크(34), 워터 펌프(36), 삼방 밸브(71) 및 급탕 배관(62)을 연결하는 폐회로를 따라서 물이 순환하게 된다. 이러한 순환 과정에서 상기 급탕 탱크(41)의 입수부(411)로 유입되는 물이 가열된 다음 상기 출수부(412)를 통하여 외부로 토출되어 사용자에게 공급된다.
또한, 상기 냉난방부의 난방 모드가 선택되면, 상기 삼방 밸브(71)에 의하여 물이 상기 냉난방 배관(63)으로 흐른다. 따라서, 상기 제 2 열교환기(23), 집수 탱크(34), 워터 펌프(36), 삼방 밸브(71) 및 냉난방 배관(63)을 연결하는 폐회로를 따라서 물이 순환하게 된다. 그리고, 상기 냉난방 배관(63)을 따라 흐르는 물은 상기 공기 냉난방부(52) 또는 바닥 냉난방부(51)로 흐르게 된다.
물론, 상기 급탕 모드와 상기 냉난방부의 난방 모드가 동시에 선택될 수도 있으며, 이러한 경우에는 상기 삼방 밸브(71)에 의해서 물이 상기 급탕 배관(62) 및 상기 냉난방 배관(63)으로 흐르게 된다.
상기와 같이 상기 각 냉매 시스템이 난방 모드로 운전될 때, 상기 제 1 냉매 시스템(1)의 제 1 열교환기(13)는 증발기로 동작하게 된다. 따라서, 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 난방 모드로 지속적으로 동작되면, 상기 제 1 열교환기(13)에는 착상이 생겨 제상이 요구된다.
이하에서는 상기 제 1 열교환기(13)의 제상 방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 2는 제 1 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템의 제상 운전 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템은 사용자의 선택에 의한 설정된 모드로 운전된다(S1). 본 실시 예에서는 제상 운전에 주된 관심이 있으므로, 상기 각 냉매 시스템(1, 2)이 난방 모드로 운전되는 경우에 대해서 설명하기로 한다.
상기 각 냉매 시스템(1, 2)이 난방 운전되는 중에는, 상기 분지 배관(303)의 분지 밸브(304, 305)가 개방된다. 그러면, 상기 입구 배관(301)을 유동하는 물의 일부는 상기 분지 배관(303)으로 분지되어 유동하게 된다.
그리고, 상기 입구 배관(301)에서 상기 제 2 열교환기(25)로 유동하는 물은 상기 제 2 냉매와 열교환되고, 상기 분지 배관(303)으로 분지된 물은 상기 중간 열교환기(25)에서 상기 제 1 냉매와 열교환된다.
이 때, 상기 제 2 냉매와 열교환된 물의 온도는 상기 제 1 냉매와 열교환된 물의 온도 보다 높음은 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
상기 물 순환 시스템이 설정된 모드로 운전되는 중에 제상 운전 조건이 만족되었는지 여부가 판단된다(S2). 상기 제상 운전 조건의 만족 여부는 일 례로 상기 제 1 열교환기(13)의 배관 출구 온도와 실외 온도의 비교에 의해서 판단될 수 있다. 그러나, 본 실시 예에서 상기 제상 운전 조건 만족 여부 판단는 다양한 방법으로 수행될 수 있으며, 본 실시 예에서 상기 제상 운전 조건 만족 여부 판단을 위한 방법에는 제한이 없음을 밝혀둔다.
단계 S2에서 판단 결과, 상기 제상 운전 조건이 만족되었으면, 상기 제 1 냉매 시스템(1)은 제상 모드로 운전하게 되고(S3), 상기 제 2 냉매 시스템(2)은 원래 의 운전 모드(난방 모드)를 유지하게 된다.
본 실시 예에서 상기 제 1 냉매 시스템(1)의 제상 모드로 운전된다는 것은 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 냉방 모드로 운전하는 것을 의미한다.
상기 제 1 냉매 시스템(1)이 제상 모드로 운전되면, 상기 중간 열교환기(25)는 상기 각 냉매 시스템(1, 2)에 대해서 증발기의 역할을 하게 되고, 상기 제 1 열교환기(25)는 응축기 역을 하게 된다. 따라서, 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 제상 모드로 운전되는 중에는 상기 제 1 열교환기(13)를 유동하는 고온 냉매에 의해서 제상이 수행된다.
이 때, 상기 중간 열교환기(25)는 상기 각 냉매 시스템에 대해서 증발기의 역할을 하게 되므로, 상기 각 냉매 시스템(1, 2)의 증발압이 작아지게 되어 상기 각 냉매 시스템(1, 2)의 사이클 성능이 저하되거나, 상기 각 압축기가 손상될 수 있다.
따라서, 본 실시 예에서는 상기 중간 열교환기(25)에서 증발압이 저하되는 것을 줄이기 위하여, 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 제상 모드로 운전되는 동안 상기 분지 밸브(304, 305)가 폐쇄되도록 한다(S4). 그러면, 상기 분지 배관에서의 물 유동이 정지되고, 상기 제 1 냉매와 상기 분지 배관 내부의 온수가 열교환된다. 그리고, 온수와 열교환된 제 1 냉매와 상기 제 2 냉매가 열교환되므로, 결국 상기 각 냉매의 온도가 증가되어, 상기 각 냉매 시스템의 증발압이 줄어드는 것이 최소화될 수 있다.
그 다음, 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 제상 모드로 운전되는 중에 제상이 종 료되었는지 여부가 판단된다(S5).
그리고, 제상이 종료되었다고 판단되면, 폐쇄된 상기 분지 밸브(304, 305)가 개방된다(S6). 그리고, 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 이전 모드로 운전하게 된다(S7). 본 실시 예에서는 상기 제 1 냉매 시스템이 난방 모드로 운전하게 될 것이다.
이와 같은 본 실시 예에 의하면, 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 제상 모드로 운전되는 중에도, 상기 제 2 냉매 시스템(2)이 난방 모드로 운전되므로, 고온수 취출 및/또는 실내 난방이 가능한 장점이 있다.
또한, 온수가 상기 중간 열교환기(25)로 유동하는 제 1 냉매와 열교환되어 상기 제 1 냉매의 온도가 상승하므로, 상기 각 냉매 시스템의 증발압이 줄어드는 것이 최소화되어, 각 냉매 시스템의 성능이 저하되는 것이 최소화될 수 있다.
도 3은 제 2 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템의 제상 운전 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 실시 예는 다른 부분에 있어서는, 제 1 실시 예와 동일하고, 다만, 분지 밸브의 작동에 있어서 차이가 있다. 따라서 이하에서는 본 실시 예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하기로 하고, 제 1 실시 예와 동일한 내용은 이를 원용하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템은 사용자의 선택에 의한 설정된 모드로 운전된다(S11). 본 실시 예에서는 제상 운전에 주된 관심이 있으므로, 상기 각 냉매 시스템(1, 2)이 난방 모드로 운전되는 경우에 대해서 설명하기로 한다.
상기 각 냉매 시스템(1, 2)이 난방 모드로 운전되는 중에는, 상기 분지 배관(303)의 분지 밸브(304, 305)는 폐쇄된 상태를 유지한다.
그러면, 상기 입구 배관(301)을 유동하는 물은 전부 상기 제 2 열교환기(23) 측으로 유동하여 제 2 냉매와 열교환된다.
상기 제 2 냉매 시스템(2)이 난방 모드로 운전되는 중에는, 상기 입구 배관(301)을 유동하는 물의 온도 및 상기 출구 배관(303)을 유동하는 물의 온도는 지속적으로 상승하게 된다.
상기 물 순환 시스템이 설정된 모드로 운전되는 중에 제상 운전 조건이 만족되었는지 여부가 판단된다(S12).
단계 S12에서 판단 결과, 상기 제상 운전 조건이 만족되었으면, 상기 제 1 냉매 시스템(1)은 제상 모드로 운전하게 되고, 상기 제 2 냉매 시스템(2)은 원래의 운전 모드(난방 모드)를 유지하게 된다.
상기 제 1 냉매 시스템(1)이 제상 모드로 운전되면, 상기 중간 열교환기(25)는 상기 각 냉매 시스템(1, 2)에 대해서 증발기의 역할을 하게 되고, 상기 제 1 열교환기는 응축기 역할을 하게 된다. 따라서, 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 제상 모드로 운전되는 중에는 상기 제 1 열교환기(13)를 유동하는 고온 냉매에 의해서 상기 제 1 열교환기(13)의 제상이 수행된다.
그리고, 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 제상 모드로 운전되면, 상기 분지 밸브(304, 305)는 개방된다(S14).
그러면, 상기 분지 밸브(304, 305)가 개방되면, 상기 입구 배관(301)을 유동하는 물의 일부가 상기 중간 열교환기(25)를 유동하게 되어, 온수와 상기 제 1 냉매가 열교환된다. 그리고, 상기 온수와 열교환된 제 1 냉매와 상기 제 2 냉매가 열교환되어 결국 상기 각 냉매의 온도가 증가되어 상기 각 냉매 시스템의 증발압이 줄어드는 것이 최소화될 수 있다.
그 다음, 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 제상 모드로 운전되는 중에 제상이 종료되었는지 여부가 판단된다(S15).
그리고, 제상이 종료되었다고 판단되면, 상기 분지 밸브(304, 305)가 닫힌다(S16). 그리고, 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 이전 모드로 운전하게 된다(S17). 본 실시 예에서는 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 난방 모드로 운전하게 될 것이다.
위의 두가지 실시 예에 더하여 다음의 실시 예를 더 생각할 수 있다.
상기 각 냉매 시스템(1, 2)이 난방 모드로 운전되는 중에 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 제상 모드로 운전되는 경우, 만약, 상기 분지 밸브(304, 305)가 폐쇄된 상태이면 상기 분지 밸브(304, 305)가 개방되도록 하고, 제상이 종료되면 상기 분지 밸브(304, 305)가 폐쇄되도록 할 수 있다. 반면, 상기 분지 밸브(304, 305)가 개방된 상태이면, 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 제상 모드로 운전하는 중에도 상기 분지 밸브(304, 305)가 개방된 상태가 유지되도록 할 수 있다.
도 4는 제 3 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템의 제상 운전 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 실시 예는 이전 실시 예 들과 다른 부분은 동일하고, 상기 제 1 냉매 시 스템이 제상 모드로 운전될 때, 상기 제 2 냉매 시스템 또한 제상 모드로 운전하는 것에 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 본 실시 예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템은 사용자의 선택에 의한 설정된 모드로 운전된다(S21). 본 실시 예에서는 제상 운전에 주된 관심이 있으므로, 상기 각 냉매 시스템(1, 2)이 난방 모드로 운전되는 경우에 대해서 설명하기로 한다.
상기 물 순환 시스템이 설정된 모드로 운전되는 중에 제상 운전 조건이 만족되었는지 여부가 판단된다(S22).
단계 S22에서 판단 결과, 상기 제상 운전 조건이 만족되었으면, 상기 제 1 냉매 시스템(1) 및 상기 제 2 냉매 시스템(2)은 제상 모드로 운전하게 된다(S23).
본 실시 예에서, 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 제상 모드로 운전되는 것은 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 냉방 모드로 운전되는 것을 의미한다.
상기 제 2 냉매 시스템(2)이 제상 모드로 운전되는 것은 다음의 두 가지 경우를 의미한다. 첫 번째는 상기 제 2 냉매 시스템(2)의 동작이 정지되는 것을 의미하고, 두 번째는 상기 제 2 냉매 시스템(2)이 기본적으로 난방 모드로 운전되면서, 상기 제 2 압축기(21)가 이전 모드에서의 제 2 압축기의 운전 주파수 보다 낮은 주파수(일 례로 최소 주파수)로 구동되는 것을 의미한다.
첫 번째의 경우에서, 상기 제 2 냉매 시스템(2)이 난방 모드로 운전될 때에 상기 분지 밸브(304, 305)가 개방된 상태였으면, 상기 분지 밸브(304, 305)는 폐쇄 된다. 상기 분지 밸브(304, 305)가 폐쇄되면, 제 1 실시 예에서 설명한 바와 같이 상기 분지 배관 내부의 온수와 상기 제 1 냉매가 열교환된다.
두 번째의 경우에서, 상기 제 2 냉매 시스템(2)이 난방 모드로 운전될 때에 상기 분지 밸브(304, 305)는 폐쇄된 상태이거나 개방된 상태일 수 있으며, 상기 제 1 냉매 시스템(1, 2)이 제상 모드로 운전될 때의 상기 분지 밸브의 개방 또는 폐쇄는 이전 실시 예 들에서 설명한 방법으로 조절될 수 있다.
위 두가지 경우에 의하면, 상기 각 냉매 시스템(1, 2)의 증발압이 감소되는 것이 최소화될 수 있음은 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
그 다음, 상기 각 냉매 시스템이 제상 모드로 운전되는 중에 제상이 종료되었는지 여부가 판단된다(S24).
그리고, 제상이 종료되었다고 판단되면, 상기 각 냉매 시스템은 이전 모드로 운전하게 된다(S25). 본 실시 예에서는 상기 각 냉매 시스템이 난방 모드로 운전하게 될 것이다.
도 5는 제 4 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템의 제상 운전 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 실시 예는 다른 부분에 있어서는, 제 1 실시 예 또는 제 2 실시 예와 동일하고, 다만, 상기 제 1 냉매 시스템의 제상 모드 운전 시, 제 2 수배관을 유동하는 물의 양이 감소되는 것에 있어서 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 본 실시 예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템은 사 용자의 선택에 의한 설정된 모드로 운전된다(S31). 본 실시 예에서는 제상 운전에 주된 관심이 있으므로, 상기 각 냉매 시스템(1, 2)이 난방 모드로 운전되는 경우에 대해서 설명하기로 한다.
상기 물 순환 시스템이 설정된 모드로 운전되는 중에 제상 운전 조건이 만족되었는지 여부가 판단된다(S32).
단계 S32에서 판단 결과, 상기 제상 운전 조건이 만족되었으면, 상기 제 1 냉매 시스템(1)은 제상 모드로 운전하게 되고, 상기 제 2 냉매 시스템(2)은 원래의 운전 모드(난방 모드)를 유지하게 된다.
상기 제 1 냉매 시스템(1)이 제상 모드로 운전되면, 상기 중간 열교환기(25)는 상기 각 냉매 시스템(1, 2)에 대해서 증발기의 역할을 하게 된다.
상기 중간 열교환기(25)가 상기 각 냉매 시스템에 대해서 증발기의 역할을 하게 되면, 상술한 바와 같이 상기 각 냉매 시스템의 증발압이 작아지게 되어 결국 상기 제 2 열교환기(23)의 응축 온도가 낮아지게 된다. 상기 제 2 열교환기(23)의 응축 온도가 낮아지면, 상기 집수 탱크(34)에 저장되는 물의 온도가 낮아지게 된다.
상기 집수 탱크(34)에 저장되는 물의 온도가 낮아지게 되면, 상기 냉난방부(5)의 냉난방 배관(63)을 유동하는 물의 온도가 낮아져 실내의 온도가 낮아질 수 있다.
따라서, 본 실시 예에서는 상기 제 1 냉매 시스템이 제상 모드로 운전되면, 펌핑되는 물의 양이 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 난방 모드로 운전될 때보다 줄어 들도록 상기 워터 펌프(36)의 작동이 변경된다. 이러한 경우 상기 냉난방부(5)의 냉난방 배관(63)을 유동하는 물의 양이 줄어드므로, 실내의 온도가 낮아지는 것이 최소화될 수 있다.
그 다음, 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 제상 모드로 운전되는 중에 제상이 종료되었는지 여부가 판단된다(S35).
그리고, 제상이 종료되었다고 판단되면, 상기 워터 펌프(36)가 이전의 상태로 동작되어, 상기 냉난방 배관(63)의 유량이 이전 상태로 복귀된다(S36). 그리고, 상기 제 1 냉매 시스템은 이전 모드로 운전하게 된다(S37).
도 6은 제 5 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
본 실시 예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시 예와 동일하고, 다만, 중간 열교환기의 구조와, 각 냉매 배관에 바이패스 배관이 형성되는 것에 있어서 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 본 실시 예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하고 제 1 실시 예와 동일한 부분은 제 1 실시 예의 설명을 원용하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 실시 예의 중간 열교환기(27)에는 상기 제 1 냉매가 유동하는 제 1 냉매 유로(271)와, 상기 제 2 냉매가 유동하는 제 2 냉매 유로(272)가 형성된다.
그리고, 상기 제 1 냉매 시스템(1)이 냉방 모드로 운전될 때를 기준으로, 상기 제 1 압축기(11)의 토출 측 배관(151)과 상기 중간 열교환기(27)의 제 1 냉매 유로(271)의 입구 측 배관(152)에는 상기 제 1 압축기(11)에서 토출된 고온의 제 1 냉매가 바이패스되기 위한 제 1 바이패스 배관(16)이 연결된다.
상기 제 1 바이패스 배관(16)에는 제 1 냉매의 유량을 조절할 수 있는 제 1 바이패스 밸브(17)가 구비된다.
또한, 상기 제 2 냉매 시스템(2)이 난방 모드로 운전될 때를 기준으로, 상기 제 2 압축기(21)의 토출 측 배관(261)과 상기 중간 열교환기(27)의 제 2 냉매 유로(272)의 입구 측 배관(262)에는 상기 제 2 압축기(21)에서 토출된 고온의 제 2 냉매가 바이패스되기 위한 제 2 바이패스 배관(28)이 연결된다.
상기 제 2 바이패스 배관(28)에는 제 2 냉매의 유량을 조절할 수 있는 제 2 바이패스 밸브(29)가 구비된다.
상기 각 바이패스 밸브(17, 29)는 상기 제 1 냉매 시스템의 제상 모드 운전 시 개방될 수 있다.
도 6에서, 실선은 각 냉매 시스템이 난방 모드로 운전될 때의 냉매의 유동을 보여주고, 점선은 상기 각 냉매 시스템이 냉방 모드로 운전될 때의 냉매의 유동을 보여주고, 1점 쇄선은 제 1 냉매 시스템이 제상 모드로 운전될 때의 각 냉매의 유동을 보여준다.
도 7은 제 5 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템의 제상 운전 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템은 사용자의 선택에 의한 설정된 모드로 운전된다(S41). 본 실시 예에서는 제상 운전에 주된 관심이 있으므로, 상기 각 냉매 시스템(1, 2)이 난방 모드로 운전 되는 경우에 대해서 설명하기로 한다.
상기 물 순환 시스템이 설정된 모드로 운전되는 중에 제상 운전 조건이 만족되었는지 여부가 판단된다(S42).
단계 S42에서 판단 결과, 상기 제상 운전 조건이 만족되었으면, 상기 제 1 냉매 시스템은 제상 모드로 운전하게 되고, 상기 제 2 냉매 시스템은 원래의 운전 모드(난방 모드)를 유지하게 된다(S43).
본 실시 예에서 상기 제 1 냉매 시스템의 제상 운전은 상기 제 1 냉매 시스템이 냉방 모드로 운전하는 것을 의미한다.
상기 제 1 냉매 시스템(1)이 제상 모드로 운전되면, 상기 중간 열교환기(27)는 상기 각 냉매 시스템에 대해서 증발기의 역할을 하게 되고, 상기 제 1 열교환기(13)는 응축기 역할을 하게 된다. 따라서, 상기 제 1 냉매 시스템이 제상 모드로 운전되는 중에는 상기 제 1 열교환기(13)를 유동하는 고온 냉매에 의해서 상기 제 1 열교환기(13)의 제상이 수행된다.
이 때, 상기 중간 열교환기(27)는 상기 각 냉매 시스템에 대해서 증발기의 역할을 하게 되므로, 상기 각 냉매 시스템(1, 2)의 증발압이 작아지게 되어 상기 각 냉매 시스템의 사이클 성능이 저하되거나, 상기 각 압축기가 손상될 수 있다.
따라서, 본 실시 예에서는 상기 중간 열교환기(27)에서 증발압이 저하되는 것을 줄이기 위하여, 상기 제 1 냉매 시스템(1, 2)이 제상 모드로 운전되는 동안, 실외 온도에 따라서 상기 각 바이패스 밸브(17, 29) 중 하나 이상이 개방되도록 한다.
우선, 도시되지 않은 실외 온도 센서에서 감지된 실외 온도가 제 1 기준 온도를 초과하는지 여부가 판단된다(S44). 상기 제 1 기준 온도는 일 례로 5℃일 수 있다.
만약, 실외 온도가 제 1 기준 온도를 초과하는 경우에는, 상기 제 1 바이패스 밸브(17)가 작동하여 상기 제 1 바이패스 배관(16)으로 고온의 제 1 냉매가 유동되도록 한다(S45).
반면, 감지된 실외 온도가 제 1 기준 온도를 초과하지 않는 경우, 다음으로 감지된 실외 온도가 상기 제 1 기준 온도 보다 낮은 제 2 기준 온도와 상기 제 1 기준 온도 사이 온도인지 여부가 판단된다(S46). 상기 제 2 기준 온도는 일 례로 -5℃일 수 있다.
만약, 감지된 실외 온도가 제 2 기준 온도와 제 1 기준 온도 사이 온도인 경우 상기 제 2 바이패스 밸브(29)가 작동하여 상기 제 2 바이패스 배관(28)으로 고온의 제 2 냉매가 유동되도록 한다(S47).
반면, 감지된 실외 온도가 제 2 기준 온도 미만인 경우에는 상기 제 1 및 제 2 바이패스 밸브(17, 29)가 작동하여, 상기 제 1 바이패스 배관(16)으로 고온의 제 1 냉매가 유동하고, 상기 제 2 바이패스 배관(28)으로 고온의 제 2 냉매가 유동하게 된다(S48).
상기 바이패스 배관(16, 28) 중 하나 이상의 배관으로 고온의 냉매가 바이패스되는 경우 상기 제 1 냉매 및/또는 상기 제 2 냉매의 온도가 상승하므로, 상기 각 냉매 시스템(1, 2)의 증발압이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
그 다음, 상기 제 1 냉매 시스템이 제상 모드로 운전되는 중에 제상이 종료되었는지 여부가 판단된다(S49).
그리고, 제상이 종료되었다고 판단되면, 개방된 상기 바이패스 밸브가 폐쇄된다(S50). 그리고, 상기 제 1 냉매 시스템이 이전 모드로 운전하게 된다(S51). 본 실시 예에서는 상기 제 1 냉매 시스템이 난방 모드로 운전하게 될 것이다.
본 실시 예에서 설명한 상기 제 1 냉매 시스템의 제상 모드 운전 중에 추가적으로 제 3 및 제 4 실시 예에서 언급한 바와 같이, 상기 제 2 냉매 시스템이 제상 모드로 운전되거나 상기 냉난방 배관(63)을 유동하는 물의 양이 줄어들도록 할수 있다.
다만, 상기 제 2 냉매 시스템이 정지하는 경우에는, 제상 운전 조건 만족 시, 항상 제 1 바이패스 밸브(17)가 작동하여 제 1 냉매가 상기 제 1 바이패스 배관(16)으로 유동하도록 할 수 있다.
도 1은 제 1 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 제 1 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템의 제상 운전 방법을 설명하는 흐름도.
도 3은 제 2 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템의 제상 운전 방법을 설명하는 흐름도.
도 4는 제 3 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템의 제상 운전 방법을 설명하는 흐름도
도 5는 제 4 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템의 제상 운전 방법을 설명하는 흐름도.
도 6은 제 5 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템을 개략적으로 보여주는 도면.
도 7은 제 5 실시 예에 따른 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템의 제상 운전 방법을 설명하는 흐름도.

Claims (14)

  1. 제 1 냉매가 유동하는 냉매 사이클을 형성하며, 제 1 압축기와, 공기와 상기 제 1 냉매가 열교환되도록 하는 제 1 열교환기가 구비되는 제 1 냉매 시스템;
    제 2 냉매가 유동하는 냉매 사이클을 형성하며, 제 2 압축기가 구비되는 제 2 냉매 시스템;
    상기 제 1 냉매와 제 2 냉매가 유동하는 과정에서 열교환되도록 하는 중간 열교환기; 및
    물 순환 사이클을 형성하여 실내 급수 또는 실내 냉난방을 수행하고, 물이 순환되는 과정에서 상기 제 2 냉매와 열교환되는 물 순환 유닛이 포함되고,
    상기 물 순환 유닛에는, 물이 유동하는 수배관과, 상기 수배관에서 분지되어 상기 중간 열교환기를 통과한 후에 상기 수배관과 합지되는 분지 배관과, 상기 분지 배관에 구비되어 물의 유동을 조절하는 밸브가 포함되고,
    상기 제 1 및 제 2 냉매 시스템이 난방 모드로 운전되는 중에, 상기 제 1 열교환기의 제상을 위한 제상 운전 조건이 만족되면,
    상기 제 1 냉매 시스템은 냉방 모드로 운전되고,
    상기 분지 배관의 물은 상기 중간 열교환기를 유동하는 하나 이상의 냉매와 열교환되는 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 냉매 시스템이 난방 모드로 운전되는 중에 상기 밸브는 개방되고, 제상 조건이 만족하면 상기 밸브는 폐쇄되는 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제상 운전 조건이 만족되면, 상기 제 2 냉매 시스템은 정지되는 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 냉매 시스템이 난방 모드로 운전되는 중에 상기 밸브는 폐쇄되고, 제상 조건이 만족하면 상기 밸브는 개방되는 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 냉매 시스템의 운전 모드와 무관하게 상기 밸브는 개방된 상태를 유지하는 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제상 운전 조건이 만족되면, 상기 제 2 냉매 시스템은, 난방 모드 시의 제 2 압축기의 운전 주파수 보다 낮은 주파수로 제 2 압축기가 동작되는 제상 모드 로 운전하는 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 물 순환 유닛에는 펌핑되는 물의 유량 조절이 가능한 인버터 펌프가 포함되고,
    상기 제상 운전 조건이 만족되면, 상기 수배관의 유량이 난방 모드에서의 수배관의 유량 보다 감소되도록 상기 인버터 펌프가 동작되는 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템.
  8. 제 1 냉매가 유동하는 냉매 사이클을 형성하며, 제 1 압축기와, 공기와 상기 제 1 냉매가 열교환되도록 하는 제 1 열교환기가 구비되는 제 1 냉매 시스템;
    제 2 냉매가 유동하는 냉매 사이클을 형성하며, 제 2 압축기가 구비되는 제 2 냉매 시스템;
    상기 제 1 냉매와 제 2 냉매가 유동하는 과정에서 열교환되도록, 제 1 냉매 유로와 제 2 냉매 유로가 구비되는 중간 열교환기;
    물 순환 사이클을 형성하여 실내 급수 또는 실내 냉난방을 수행하고, 물이 순환되는 과정에서 상기 제 2 냉매와 열교환되는 물 순환 유닛이 포함되고,
    상기 제 1 압축기 또는 상기 제 2 압축기의 토출 측에는 상기 중간 열교환기로 제 1 냉매 또는 제 2 냉매가 바이패스되도록 하는 바이패스 배관이 구비되고,
    상기 바이패스 배관에는 냉매의 유량을 조절하는 바이패스 밸브가 구비되며,
    상기 제 1 및 제 2 냉매 시스템이 난방 모드로 운전되는 중에, 상기 제 1 열교환기의 제상을 위한 제상 운전 조건이 만족되면,
    상기 제 1 냉매 시스템은 냉방 모드로 동작되고, 상기 바이패스 밸브가 개방되는 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 압축기에서 토출된 냉매가 상기 제 1 냉매 유로의 입구 측으로 바이패스되도록 하기 위한 제 1 바이패스 배관과,
    상기 제 2 압축기에서 토출된 냉매가 상기 제 2 냉매 유로의 입구 측으로 바이패스되도록 하기 위한 제 2 바이패스 배관과,
    상기 각 바이패스 배관에 구비되는 제 1 바이패스 밸브 및 제 2 바이패스 밸브가 포함되고,
    상기 제상 운전 조건이 만족되면, 실외 온도에 따라 개방되는 바이패스 밸브의 수가 가변되는 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    실외 온도가 제 1 기준 온도 이상인 경우, 상기 제 1 바이패스 밸브가 개방되고,
    실외 온도가 제 1 기준 온도 보다 낮은 제 2 기준 온도가 제 1 기준 온도 사이 온도인 경우 상기 제 2 바이패스 밸브가 개방되며,
    실외 온도가 제 2 기준 온도 보다 낮은 경우, 상기 제 1 및 제 2 바이패스 밸브가 개방되는 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제상 운전 조건이 만족되면, 상기 제 2 냉매 시스템은, 난방 모드 시의 제 2 압축기의 운전 주파수 보다 낮은 주파수로 제 2 압축기가 동작되는 제상 모드로 운전하는 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 물 순환 시스템에는 물이 유동되기 위한 수배관과, 펌핑되는 물의 유량조절이 가능한 인버터 펌프가 포함되고,
    상기 제상 운전 조건이 만족되면, 상기 수배관의 유량이 난방 모드에서의 수배관의 유량 보다 감소되도록 상기 인버터 펌프가 동작되는 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템.
  13. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 냉매는 R410a이고,
    상기 제 2 냉매는 R134a인 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템.
  14. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 각 냉매 시스템이 난방 모드로 운전되면, 상기 중간 열교환기는 상기 제 1 냉매 시스템에 대해서 응축기로 작용하고, 상기 제 2 냉매 시스템에 대해서 증발기로 작용하며,
    상기 제 1 냉매 시스템이 제상 모드로 운전되면, 상기 중간 열교환기는 상기 각 냉매 시스템에 대해서 증발기로 작용하는 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템.
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