KR101281187B1 - 냉매 시스템 및 이를 구비한 폐수열 회수형 냉난방 장치 - Google Patents

냉매 시스템 및 이를 구비한 폐수열 회수형 냉난방 장치 Download PDF

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Abstract

냉매 시스템 및 이를 구비하는 냉난방 장치를 제공한다. 상기 냉매 시스템은 증발기가 응축기와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 갖는다.

Description

냉매 시스템 및 이를 구비한 폐수열 회수형 냉난방 장치{Refrigerants System, and Heating and Cooling Apparatus having the same for recovering a heat of waste water}
본 발명은 냉매 시스템 및 이를 구비한 폐수열 회수형 냉난방 장치에 관한 것이다.
일반적으로 냉난방 장치는 일반 가정 또는 공공 건물과 같은 일정 영역의 난방 또는 냉방을 수행하기 위한 장치이다. 상기 냉난방 장치는 사용자의 요청에 따라 선택적으로 난방 또는 냉방을 수행할 수 있는 장치뿐만 아니라, 난방 및 냉방 중 어느 하나만을 수행하는 장치도 포함할 수 있다. 상기 일정 영역은 양어장과 같이, 일정량의 물을 저장하는 수조일 수 있다. 이 경우, 상기 냉난방 장치는 상기 일정 영역으로 온수 또는 냉수를 공급하는 장치일 수 있다.
상기 냉난방 장치는 냉매 시스템을 이용하여 상기 일정 영역의 난방 또는 냉방을 수행하거나, 상기 일정 영역으로 온수 또는 냉수를 공급할 수 있다. 상기 냉매 시스템은 일정 경로를 따라 순환하는 냉매의 상변화를 이용하여 상기 일정 영역으로 공급되는 용수와 같은 유체를 가열 또는 냉각할 수 있다. 상기 냉매 시스템은 통상적으로 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기 및 이들을 연결하는 다수의 냉매 배관을 포함할 수 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 일정 영역으로부터 배출되는 용수를 이용하여 상기 일정 영역으로 유입되는 용수를 보다 효율적으로 가열 또는 냉각할 수 있는 냉매 시스템 및 이를 구비하는 냉난방 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 앞서 언급된 과제로 한정되지 않는다. 여기서 언급되지 않은 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 것이다.
상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 냉매 시스템은 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기 및 이들을 연결하는 다수의 냉매 배관을 포함하는 냉매 시스템에 있어서, 상기 증발기는 상기 응축기와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 가진다.
상기 증발기의 용량은 상기 응축기의 용량과 비교하여 1.5배 내지 2배일 수 있다.
상기 냉매 시스템은 상기 팽창기로 유입되는 냉매와 상기 압축기로 유입되는 냉매를 열교환하는 액열기 및 상기 응축기와 상기 액열기 사이에 위치하는 수액기를 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 냉매 배관은 상기 압축기와 상기 응축기를 연결하는 제 1 냉매 배관, 상기 응축기와 상기 수액기를 연결하는 제 2 냉매 배관, 상기 수액기와 상기 액열기를 연결하는 제 3 냉매 배관, 상기 액열기와 상기 팽창기를 연결하는 제 4 냉매 배관, 상기 팽창기와 상기 증발기를 연결하는 제 5 냉매 배관, 상기 증발기와 상기 액열기를 연결하는 제 6 냉매 배관, 상기 액열기와 상기 압축기를 연결하는 제 7 냉매 배관을 포함할 수 있다.
상기 다수의 냉매 배관은 상기 제 1 냉매 배관과 상기 제 7 냉매 배관을 연결하며, 제 1 유량 제어 밸브가 위치하는 제 8 냉매 배관을 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 냉매 배관은 상기 제 6 냉매 배관과 상기 제 7 냉매 배관을 연결하며, 제 2 유량 제어 밸브가 위치하는 제 9 냉매 배관을 더 포함할 수 있다.
상기 냉매 시스템은 상기 압축기와 상기 응축기 사이에 연결되는 유분리기 및 상기 유분리기와 상기 압축기를 연결하는 유관을 더 포함할 수 있다.
상기 해결하려는 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 냉난방 장치는 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기 및 이들을 연결하는 다수의 냉매 배관을 포함하는 냉매 시스템; 제 1 열교환기; 상기 응축기와 상기 제 1 열교환기를 연결하는 제 1 순환 시스템; 제 2 열교환기; 상기 증발기와 상기 제 2 열교환기를 연결하는 제 2 순환 시스템; 제 1 외부 영역으로부터 상기 제 1 열교환기로 유입되는 용수와 일정 영역으로부터 상기 제 2 열교환기로 유입되는 용수를 연결하는 폐수열 회수 열교환기; 및 상기 제 1 외부 영역, 상기 일정 영역, 제 2 외부 영역, 상기 제 1 열교환기, 상기 제 2 열교환기 및 상기 폐수열 회수 열교환기를 연결하는 다수의 용수 배관을 포함한다. 상기 증발기는 상기 응축기와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 가진다.
상기 제 2 열교환기는 상기 제 1 열교환기와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 가질 수 있다.
상기 폐수열 회수 열교환기의 용량은 상기 제 2 열교환기의 용량과 비교하여 상대적으로 클 수 있다.
상기 냉난방 장치는 상기 제 1 외부 영역과 상기 폐수열 회수 열교환기 사이에 위치하는 제 1 용수 탱크 및 상기 일정 영역과 상기 폐수열 회수 열교환기 사이에 위치하는 제 2 용수 탱크를 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 용수 배관은 상기 제 1 외부 영역과 상기 제 1 용수 탱크를 연결하는 제 1 용수 배관, 상기 제 1 용수 탱크와 상기 폐수열 회수 열교환기를 연결하는 제 2 용수 배관, 상기 폐수열 회수 열교환기와 상기 제 1 열교환기를 연결하는 제 3 용수 배관, 상기 제 1 열교환기와 상기 일정 영역을 연결하는 제 4 용수 배관, 상기 일정 영역과 상기 제 2 용수 탱크를 연결하는 제 5 용수 배관, 상기 제 2 용수 탱크와 상기 폐수열 회수 열교환기를 연결하는 제 6 용수 배관, 상기 폐수열 회수 열교환기와 상기 제 2 열교환기를 연결하는 제 7 용수 배관 및 상기 제 2 열교환기와 상기 제 2 외부 영역을 연결하는 제 8 용수 배관을 포함할 수 있다.
상기 제 1 용수 배관 및 상기 제 5 용수 배관은 각각 용수 펌프를 포함할 수 있다.
상기 다수의 용수 배관은 상기 제 1 외부 영역과 제 1 용수 탱크를 연결하는 제 9 용수 배관, 상기 제 1 용수 탱크와 상기 폐수열 회수 열교환기를 연결하는 제 10 용수 배관, 상기 폐수열 회수 열교환기와 상기 제 2 열교환기를 연결하는 제 11 용수 배관, 상기 제 2 열교환기와 상기 일정 영역을 연결하는 제 12 용수 배관, 상기 일정 영역과 상기 제 2 용수 탱크를 연결하는 제 13 용수 배관, 상기 제 2 용수 탱크와 상기 폐수열 회수 열교환기를 연결하는 제 14 용수 배관, 상기 폐수열 회수 열교환기와 상기 제 1 열교환기를 연결하는 제 15 용수 배관 및 상기 제 1 열교환기와 상기 제 2 외부 영역을 연결하는 제 16 용수 배관을 포함할 수 있다.
상기 제 9 용수 배관 및 상기 제 13 용수 배관은 각각 용수 펌프를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 냉매 시스템은 증발기가 응축기와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 갖도록 하여 일정 영역으로부터 배출되는 용수로부터 종래와 비교하여 상대적으로 많은 양의 열량을 흡수할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 기술적 사상에 따른 냉매 시스템 및 이를 구비하는 냉난방 장치는 일정 영역으로 공급되는 용수의 보다 효율적으로 가열할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치 및 이에 따른 냉매와 용수의 흐름을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 냉난방 장치 및 이에 따른 냉매와 용수의 흐름을 나타낸 블록도이다.
도 3a는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 냉난방 장치 및 이에 따른 냉매와 용수의 흐름을 나타낸 블록도이다.
도 3b는 도 3a의 S영역을 확대한 블록도이다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 이에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해될 것이다. 여기서, 본 발명의 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이므로, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않도록 다른 형태로 구체화될 수 있다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호로 표시된 부분들은 동일한 구성 요소들을 의미하며, 도면들에 있어서 층 또는 영역의 길이와 두께는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 덧붙여, 제 1 구성 요소가 제 2 구성 요소 “상”에 있다고 기재되는 경우, 상기 제 1 구성 요소가 상기 제 2 구성 요소와 직접 접촉하는 상측에 위치하는 것뿐만 아니라, 상기 제 1 구성 요소와 상기 제 2 구성 요소 사이에 제 3 구성 요소가 위치하는 경우도 포함한다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소를 설명하기 위한 것으로, 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 다만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서는 제 1 구성 요소와 제 2 구성 요소는 당업자의 편의에 따라 임의로 명명될 수 있다.
본 발명의 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 예를 들어, 단수로 표현된 구성 요소는 문맥상 명백하게 단수만을 의미하지 않는다면 복수의 구성 요소를 포함한다. 또한, 본 발명의 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다”등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
덧붙여, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
(제 1 실시 예)
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치 및 이에 따른 냉매와 용수의 흐름을 나타낸 블록도이다. 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 시스템은 일정 영역(PA)의 난방 또는 상기 일정 영역(PA)으로 온수를 공급하기 위한 장치일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치는 냉매 시스템(100), 폐수열 회수 열교환기(310), 제 1 열교환기(320), 상기 냉매 시스템(100)과 상기 제 1 열교환기(310)를 연결하는 제 1 순환 시스템(200a), 제 2 열교환기(330), 상기 냉매 시스템(100)과 상기 제 2 열교환기(320)를 연결하는 제 2 순환 시스템(200b) 및 다수의 용수 배관(31 ~ 38)을 포함할 수 있다.
상기 냉매 시스템(100)은 압축기(110), 응축기(120), 팽창기(130), 증발기(140) 및 다수의 냉매 배관(11 ~ 19)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 증발기(140)의 용량은 상기 응축기(120)의 용량과 비교하여 상대적으로 클 수 있다. 예를 들어, 상기 증발기(140)의 용량은 상기 응축기(120)의 용량과 비교하여 1.5배 내지 2배일 수 있다.
상기 압축기(110)는 유입되는 냉매를 단열 상태에서 압축할 수 있다. 상기 응축기(120)는 유입되는 냉매와 상기 제 1 순환 시스템(200a)의 유체를 열교환할 수 있다. 상기 팽창기(130)는 유입되는 냉매를 단열 상태에서 팽창할 수 있다. 상기 증발기(140)는 유입되는 냉매와 상기 제 2 순환 시스템(200b)의 유체를 열교환할 수 있다.
상기 냉매 시스템(100)은 상기 팽창기(130)로 유입되는 냉매와 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매를 열교환하는 액열기(135) 및 상기 응축기(120)와 상기 액열기(135) 사이에 위치하는 수액기(125)를 더 포함할 수 있다. 상기 수액기(125)는 상기 응축기(120)로부터 상기 액열기(135)로 유입되는 냉매의 유량을 조절할 수 있다.
또한, 상기 냉매 시스템(100)은 상기 압축기(110)와 상기 응축기(120) 사이에 위치하는 유분리기(105) 및 상기 유분리기(105)와 상기 압축기(110)를 연결하는 유관(RP)을 더 포함할 수 있다. 상기 유분리기(105)는 상기 압축기(110)로부터 상기 제 1 냉매 배관(11)으로 배출되는 냉매에 함유된 기름 성분을 제거 및 포집할 수 있다. 상기 유분리기(105)는 상기 유관(RP)을 통해 상기 포집된 기름 성분을 상기 압축기(110)로 자동 유입할 수 있다.
상기 다수의 냉매 배관(11 ~ 19)은 상기 압축기(110)와 상기 응축기(120) 사이에 연결하는 제 1 냉매 배관(11), 상기 응축기(120)와 상기 수액기(125)를 연결하는 제 2 냉매 배관(12), 상기 수액기(125)와 상기 액열기(135)를 연결하는 제 3 냉매 배관(13), 상기 액열기(135)와 상기 팽창기(130)를 연결하는 제 4 냉매 배관(14), 상기 팽창기(130)와 상기 증발기(140)를 연결하는 제 5 냉매 배관(15), 상기 증발기(140)와 상기 액열기(135)를 연결하는 제 6 냉매 배관(16) 및 상기 액열기(135)와 상기 압축기(110)를 연결하는 제 7 냉매 배관(17)을 포함할 수 있다.
상기 액열기(135)는 상기 제 3 냉매 배관(13)과 연결되는 제 1 냉매 입구(미도시), 상기 제 4 냉매 배관(14)과 연결되는 제 1 냉매 출구(미도시), 상기 제 6 냉매 배관(16)과 연결되는 제 2 냉매 입구(미도시) 및 상기 제 7 냉매 배관(17)과 연결되는 제 2 냉매 출구(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 냉매 입구는 상기 제 1 냉매 출구와 연결되고, 상기 제 2 냉매 입구는 상기 제 2 냉매 출구와 연결될 수 있다. 즉, 상기 제 3 냉매 배관(13)을 통해 상기 액열기(135)로 유입된 냉매는 상기 제 4 냉매 배관(14)으로 배출되고, 상기 제 6 냉매 배관(16)을 통해 상기 액열기(135)로 유입된 냉매는 상기 제 7 냉매 배관(17)으로 배출될 수 있다.
상기 다수의 냉매 배관(11 ~ 19)은 상기 제 1 냉매 배관(11)과 상기 제 7 냉매 배관(17)을 연결하며 제 1 유량 제어 밸브(101)를 포함하는 제 8 냉매 배관(18)을 더 포함할 수 있다. 상기 제 8 냉매 배관(18)은 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매가 일정 이상의 온도를 갖도록 할 수 있다. 이에 따라 상기 제 7 냉매 배관(17)을 통해 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매의 낮은 온도에 따라 상기 압축기(110)의 구성 요소가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제 1 유량 제어 밸브(101)는 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매의 온도가 과도하게 상승되는 것을 방지할 수 있다.
상기 다수의 냉매 배관(11 ~ 19)은 상기 제 1 냉매 배관(11)과 상기 제 8 냉매 배관(18)이 연결되는 제 1 배관 분기점(P1) 및 상기 제 7 냉매 배관(17)과 상기 제 8 냉매 배관(18)이 연결되는 제 2 배관 분기점(P2)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 다수의 냉매 배관(11 ~ 19)은 상기 제 6 냉매 배관(16)과 상기 제 7 냉매 배관(17)을 연결하며 제 2 유량 제어 밸브(102)를 포함하는 제 9 냉매 배관(19)을 더 포함할 수 있다. 상기 제 9 냉매 배관(19) 및 상기 제 2 유량 제어 밸브(102)는 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매의 온도를 보다 세밀하게 조절할 수 있다.
상기 다수의 냉매 배관(11 ~ 19)은 상기 제 7 냉매 배관(17)과 상기 제 9 냉매 배관(19)이 연결되는 제 3 배관 분기점(P3) 및 상기 제 6 냉매 배관(16)과 상기 제 9 냉매 배관(19)이 연결되는 제 4 배관 분기점(P4)을 포함할 수 있다. 상기 제 4 배관 분기점(P4)은 상기 제 2 분기점(P2)과 비교하여 상대적으로 상기 압축기(110) 측에 위치할 수 있다.
상기 제 1 순환 시스템(200a)은 상기 냉매 시스템(100)의 상기 응축기(120)와 상기 제 1 열교환기(320) 사이를 연결할 수 있다. 상기 제 1 순환 시스템(200a)은 제 1 유체 탱크(210), 상기 제 1 유체 탱크(210)와 상기 응축기(120)를 연결하는 제 1 유체 배관(21), 상기 응축기(120)와 상기 제 1 열교환기(320)를 연결하는 제 2 유체 배관(22) 및 상기 제 1 열교환기(320)와 상기 제 1 유체 탱크(210)를 연결하는 제 3 유체 배관(23)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 유체 탱크(210)는 상기 제 1 내지 제 3 유체 배관(21 ~ 23)을 통해 흐르는 제 1 유체를 저장할 수 있다. 상기 제 1 유체는 부동액일 수 있다. 상기 제 1 유체 배관(21)은 제 1 유체 펌프(410)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 순환 시스템(200b)은 상기 냉매 시스템(100)의 상기 증발기(140)와 상기 제 2 열교환기(330)를 연결할 수 있다. 상기 제 2 순환 시스템(200b)은 제 2 유체 탱크(220), 상기 제 2 유체 탱크와 상기 증발기(140)를 연결하는 제 4 유체 배관(24), 상기 증발기(140)와 상기 제 2 열교환기(330)를 연결하는 제 5 유체 배관(25) 및 상기 제 2 열교환기(330)와 상기 제 2 유체 탱크(220)를 연결하는 제 6 유체 배관(26)을 포함할 수 있다.
상기 제 2 유체 탱크(220)는 상기 제 4 내지 제 6 유체 배관(24 ~ 26)을 통해 흐르는 제 2 유체를 저장할 수 있다. 상기 제 2 유체는 부동액일 수 있다. 상기 제 2 유체는 상기 제 1 유체와 동일할 수 있다. 상기 제 4 유체 배관(24)은 제 2 유체 펌프(420)를 포함할 수 있다.
상기 폐수열 회수 열교환기(310)는 상기 제 1 외부 영역(OA1)으로부터 상기 제 1 열교환기(320)로 유입되는 용수와 상기 일정 영역(OA2)으로부터 상기 제 2 열교환기(330)로 유입되는 용수(用水)를 열교환할 수 있다. 상기 제 1 외부 영역(OA1)은 상기 용수가 지속적으로 공급될 수 있는 영역일 수 있다. 예를 들어 상기 제 1 영역(OA1)은 바다일 수 있다. 이에 따라 상기 용수는 해수(海水)일 수 있다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치는 상기 제 1 외부 영역(OA1)과 상기 폐수열 회수 열교환기(310) 사이에 위치하는 제 1 용수 탱크(341) 및 상기 일정 영역(PA)과 상기 폐수열 회수 열교환기(310) 사이에 위치하는 제 2 용수 탱크(342)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 열교환기(320)는 상기 제 1 외부 영역(OA1)으로부터 상기 폐수열 회수 열교환기(310)를 통과하여 유입된 용수와 상기 제 1 순환 시스템(200a)의 유체를 열교환할 수 있다. 상기 제 2 열교환기(330)는 상기 일정 영역(PA)으로부터 상기 폐수열 회수 열교환기(310)를 통과하여 유입된 용수와 상기 제 2 순환 시스템(200b)의 유체를 열교환할 수 있다.
상기 제 2 열교환기(330)의 용량은 상기 제 1 열교환기(320)의 용량과 비교하여 1.5배 내지 2배일 수 있다. 상기 폐수열 회수 열교환기(310)의 용량은 상기 제 1 열교환기(320)의 용량과 비교하여 2배 내지 4배일 수 있다. 상기 제 1 열교환기(320), 상기 제 2 열교환기(330) 및 상기 폐수열 회수 열교환기(310)의 용량비는 2:3:6일 수 있다.
상기 다수의 용수 배관(31 ~ 38)은 상기 제 1 외부 영역(OA1)과 상기 제 1 용수 탱크(341)를 연결하는 제 1 용수 배관(31), 상기 제 1 용수 탱크(341)와 상기 폐수열 회수 열교환기(310)를 연결하는 제 2 용수 배관(32), 상기 폐수열 회수 열교환기(310)와 상기 제 1 열교환기(320)를 연결하는 제 3 용수 배관(33), 상기 제 1 열교환기(320)와 상기 일정 영역(PA)을 연결하는 제 4 용수 배관(34), 상기 일정 영역(PA)과 상기 제 2 용수 탱크(342)를 연결하는 제 5 용수 배관(35), 상기 제 2 용수 탱크(342)와 상기 폐수열 회수 열교환기(310)를 연결하는 제 6 용수 배관(36), 상기 폐수열 회수 열교환기(310)와 상기 제 2 열교환기(330)를 연결하는 제 7 용수 배관(37) 및 상기 제 2 열교환기(330)와 상기 제 2 외부 영역(OA2)를 연결하는 제 8 용수 배관(38)을 포함할 수 있다.
상기 폐수열 회수 열교환기(310)는 상기 제 2 용수 배관(32)과 연결되는 제 1 용수 입구(미도시), 상기 제 3 용수 배관(33)과 연결되는 제 1 용수 출구(미도시), 상기 제 6 용수 배관(36)과 연결되는 제 2 용수 입구(미도시) 및 상기 제 7 용수 배관(37)과 연결되는 제 2 용수 출구(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 용수 입구는 상기 제 1 용수 출구와 연결되고, 상기 제 2 용수 입구는 상기 제 2 용수 출구와 연결될 수 있다. 즉, 상기 제 2 용수 배관(32)을 통해 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입된 용수는 상기 제 3 용수 배관(33)으로 배출되고, 상기 제 6 용수 배관(36)을 통해 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입된 용수는 상기 제 7 용수 배관(37)으로 배출될 수 있다.
상기 제 1 용수 배관(31)은 제 1 용수 펌프(430)를 포함할 수 있다. 상기 제 5 용수 배관(35)은 제 2 용수 펌프(440)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 영역(OA2)은 용수를 지속적으로 배출할 수 있는 영역일 수 있다. 예를 들어 상기 제 2 영역(OA2)은 바다일 수 있다. 상기 제 2 영역(OA2)은 상기 제 1 영역(OA1)과 동일 영역일 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 영역(OA2)은 상기 제 1 영역(OA1)과 비교하여 상대적으로 하류(下流)일 수 있다.
이하에서는 도 1을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치에 의해 상기 일정 영역(PA)의 난방이 수행되는 과정을 설명한다.
먼저, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치의 냉매 시스템(100)에 의한 냉매의 흐름을 설명한다. 상기 압축기(110)로 유입된 냉매는 단열 상태에서 압축되어 상기 제 1 냉매 배관(11)으로 배출될 수 있다. 이에 따라 상기 제 1 냉매 배관(11)을 통해 흐르는 냉매는 고온고압의 기상 냉매일 수 있다.
상기 제 1 냉매 배관(11)으로 배출된 냉매는 상기 유분리기(105)를 통과하여 상기 응축기(120)로 유입될 수 있다. 상기 유분리기(105)는 상기 제 1 냉매 배관(11)을 통해 흐르는 냉매에 함유된 기름 성분을 제거 및 포집할 수 있다. 이에 따라, 상기 유분리기(105)는 기름 성분에 의해 상기 다수의 냉매 배관(11 ~ 19)의 폭이 감소하거나, 상기 냉매의 흐름이 변화되는 것을 방지할 수 있다. 상기 유분리기(105)는 포집된 기름 성분을 상기 유관(RP)을 통해 상기 압축기(110)로 배출할 수 있다.
상기 제 1 냉매 배관(11)을 통해 상기 응축기(120)로 유입된 냉매는 상기 제 1 순환 시스템(200a)의 유체와 열교환될 수 있다. 상기 제 1 냉매 배관(11)을 통해 흐르는 냉매는 고온고압의 기상 냉매일 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 냉매 배관(11)을 통해 상기 응축기(120)로 유입된 냉매는 상기 제 1 순환 시스템(200a)의 유체에게 열을 방출한 후, 상기 제 2 냉매 배관(12)으로 배출될 수 있다. 상기 제 2 냉매 배관(12)을 통해 흐르는 냉매는 열 방출에 의해 상변화된 고온고압의 액상 냉매일 수 있다.
상기 제 2 냉매 배관(12)으로 배출된 냉매는 상기 수액기(125)로 유입될 수 있다. 상기 수액기(125)는 상기 제 2 냉매 배관(12)을 통해 유입된 냉매를 일시 저장한 후, 상기 제 3 냉매 배관(13)으로 배출할 수 있다. 이에 따라 상기 수액기(125)는 상기 제 2 냉매 배관(12)을 통해 유입되는 냉매의 저장 시간을 통해 상기 제 3 냉매 배관(13)으로 배출되는 냉매의 유량을 조절할 수 있다.
상기 제 3 냉매 배관(13)으로 배출된 냉매는 상기 액열기(135)로 유입될 수 있다. 상기 액열기(135)는 상기 제 3 냉매 배관(13)을 통해 유입된 냉매와 상기 제 6 냉매 배관(16)을 통해 유입된 냉매를 열교환할 수 있다. 상기 제 6 냉매 배관(16)을 통해 상기 액열기(135)로 유입된 냉매는 상기 증발기(140)로부터 배출된 냉매이므로, 상기 제 3 냉매 배관(13)을 통해 상기 액열기(135)로 유입된 냉매와 비교하여 상대적으로 낮은 온도를 가질 수 있다.
즉, 상기 제 3 냉매 배관(13)을 통해 상기 액열기(135)로 유입된 냉매는 상기 제 6 냉매 배관(16)을 통해 상기 액열기(135)로 유입된 냉매에게 열을 방출할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 3 냉매 배관(13)을 통해 상기 액열기(135)로 유입된 냉매는 중온고압 또는 저온고압의 액상 냉매가 되어 상기 제 4 냉매 배관(14)으로 배출될 수 있다.
상기 제 4 냉매 배관(14)으로 배출된 냉매는 상기 팽창기(130)로 유입될 수 있다. 상기 팽창기(130)는 상기 제 4 냉매 배관(14)을 통해 유입된 냉매를 단열 상태에서 팽창한 후, 상기 제 5 냉매 배관(15)으로 배출할 수 있다. 이에 따라 상기 제 5 냉매 배관(15)을 통해 흐르는 냉매는 저온저압의 액상 냉매일 수 있다.
상기 팽창기(130)는 유입되는 냉매가 일정 이상의 유량을 갖거나, 일정 이상의 온도를 갖는 경우 충분히 팽창시키지 못할 수 있다. 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치의 상기 냉매 시스템(100)은 상기 수액기(125) 및 상기 액열기(135)를 이용하여 상기 팽창기(130)로 유입되는 냉매의 유량 및 온도를 조절할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치의 상기 냉매 시스템(100)은 상기 제 4 냉매 배관(14)을 통해 상기 팽창기(130)로 유입된 냉매가 충분히 팽창되어 상기 제 5 냉매 배관(15)으로 배출될 수 있다.
상기 제 5 냉매 배관(15)으로 배출된 냉매는 상기 증발기(140)로 유입될 수 있다. 상기 증발기(140)는 상기 제 5 냉매 배관(15)을 통해 유입된 냉매와 상기 제 2 순환 시스템(200b)의 유체를 열교환할 수 있다. 상기 제 5 냉매 배관(15)을 통해 상기 증발기(140)로 유입된 냉매는 저온저압의 액상 냉매일 수 있다. 이에 따라, 상기 제 5 냉매 배관(15)을 통해 상기 증발기(140)로 유입된 냉매는 상기 제 2 순환 시스템(200b)의 유체로부터 열을 흡수한 후, 상기 제 6 냉매 배관(16)으로 배출될 수 있다. 상기 제 6 냉매 배관(16)을 통해 흐르는 냉매는 저온저압의 기상 냉매일 수 있다.
여기서, 상기 증발기(140)는 상기 응축기(120)와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 가질 수 있다. 통상적으로 열교환을 통해 일정 열량을 방출하는데 소요되는 시간은 열교환을 통해 일정 열량을 흡수하는데 소요되는 시간과 비교하여 상대적으로 짧다. 또한, 상기 증발기(140)의 용량은 열교환의 상대적 시간과 비례한다. 즉, 열교환을 통해 열을 방출하는 상기 응축기(120)와 열교환을 통해 열을 흡수하는 상기 증발기(140)의 용량이 동일한 경우, 상기 응축기(120)에 의해 방출되는 열량이 상기 증발기(140)에 의해 흡수되는 열량과 비교하여 상대적으로 크게 된다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치의 상기 냉매 시스템(100)은 상기 증발기(140)가 상기 응축기(120)와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 갖도록 할 수 있다. 이에 따라, 상기 증발기(140)는 충분한 열량을 상기 제 2 순환 시스템(200b)으로부터 흡수할 수 있다.
상기 증발기(140)의 용량은 상기 응축기(120)의 용량과 비교하여 1.5배 내지 2배일 수 있다. 상기 증발기(140)의 용량이 상기 응축기(120)의 용량과 비교하여 1.5배 미만인 경우, 상기 제 6 냉매 배관(16)으로 배출되는 냉매가 충분히 열을 흡수하지 못할 수 있다. 또한, 상기 증발기(140)의 용량이 상기 응축기(120)의 용량과 비교하여 2배를 초과하는 경우, 상기 증발기(140)는 상기 제 6 냉매 배관(16)으로 배출되는 냉매가 흡수할 수 있는 열량과 비교하여 과도한 용량을 가지게 될 수 있다.
상기 제 6 냉매 배관(16)으로 배출된 냉매는 상기 액열기(135)로 유입될 수 있다. 상기 제 6 냉매 배관(16)을 통해 상기 액열기(135)로 유입된 냉매는 상기 제 3 냉매 배관(13)을 통해 상기 액열기(135)로 유입된 냉매와 열교환될 수 있다. 상기 제 3 냉매 배관(13)을 통해 상기 액열기(135)로 유입된 냉매는 고온고압의 액상 냉매일 수 있다. 이에 따라, 상기 제 6 냉매 배관(16)을 통해 상기 액열기(135)로 유입된 냉매는 상기 제 3 냉매 배관(13)을 통해 상기 액열기(135)로 유입된 냉매로부터 열을 흡수하여 상기 제 7 냉매 배관(17)으로 배출될 수 있다.
상기 제 7 냉매 배관(17)으로 배출된 냉매는 상기 압축기(110)로 유입될 수 있다. 상기 압축기(110)는 상기 제 7 냉매 배관(17)을 통해 유입된 냉매를 단열 상태에서 압축한 후, 상기 제 1 냉매 배관(11)으로 배출함으로써, 상기 냉매를 순환시킬 수 있다.
상기 압축기(110)는 상기 제 7 냉매 배관(17)을 통해 유입되는 냉매가 충분히 기화되지 않은 경우, 상기 제 1 냉매 배관(11)으로 배출되는 냉매를 충분히 압축할 수 없다. 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치의 상기 냉매 시스템(100)은 상기 증발기(140)가 상기 응축기(120)와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 갖도록 하여, 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매가 충분히 열을 흡수하고 기화될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치의 상기 냉매 시스템(100)은 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매를 상기 팽창기(130)로 유입되는 냉매와 열교환시켜, 상기 제 7 냉매 배관(17)을 통해 흐르는 냉매가 보다 확실하게 기화되도록 할 수 있다.
상기 압축기(110)는 상기 제 7 냉매 배관(17)을 통해 유입되는 냉매가 일정 이하의 온도를 갖는 경우, 상기 제 7 냉매 배관(17)을 통해 유입되는 냉매에 의해 상기 압축기(110)의 구성 요소가 냉각되어 손상되거나, 효율이 저하될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치의 상기 냉매 시스템(100)은 상기 제 7 냉매 배관(17)과 상기 제 1 냉매 배관(11)을 연결하며, 제 1 유량 제어 밸브(101)를 포함하는 제 8 냉매 배관(18)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 냉매 배관(11)을 통해 흐르는 냉매는 상기 압축기(110)에 의해 단열 상태에서 압축된 고온고압의 기상 냉매일 수 있다. 이에 따라 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치의 상기 냉매 시스템(100)은 상기 제 7 냉매 배관(17)을 통해 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매의 온도를 일정 이상으로 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치의 상기 냉매 시스템(100)은 상기 제 7 냉매 배관(17)과 상기 제 6 냉매 배관(16)을 연결하며, 제 2 유량 제어 밸브(102)를 포함하는 제 9 냉매 배관(19)을 포함할 수 있다. 상기 제 6 냉매 배관(16)을 통해 흐르는 냉매는 상기 증발기(140)로부터 배출된 저온저압의 기상 냉매일 수 있다. 이에 따라 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치의 상기 냉매 시스템(100)은 상기 제 7 냉매 배관(17)을 통해 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매의 온도를 보다 세밀하게 조절할 수 있다.
이어서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치의 제 1 순환 시스템(200a)에 의한 유체의 흐름을 설명한다. 상기 제 1 순환 시스템(200a)은 상기 제 1 유체 탱크(210)에 저장된 유체를 상기 제 1 유체 배관(21)으로 배출할 수 있다. 상기 제 1 유체 배관(21)은 상기 제 1 순환 시스템(200a)의 유체가 원활히 순환할 수 있도록, 상기 제 1 유체 펌프(410)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 유체 배관(21)으로 배출된 유체는 상기 냉매 시스템(100)의 상기 응축기(120)로 유입될 수 있다. 상기 응축기(120)는 상기 제 1 유체 배관(21)을 통해 유입된 유체를 상기 제 1 냉매 배관(11)을 통해 유입된 고온고압의 기상 냉매와 열교환할 수 있다. 이에 따라 상기 제 1 유체 배관(21)을 통해 상기 응축기(120)로 유입된 유체는 상기 제 1 냉매 배관(11)을 통해 상기 응축기(120)로 유입된 냉매에 의해 가열된 후, 상기 제 2 유체 배관(22)으로 배출될 수 있다.
상기 제 2 유체 배관(22)으로 배출된 유체는 상기 제 1 열교환기(320)로 유입될 수 있다. 상기 제 1 열교환기(320)는 상기 제 2 유체 배관(22)을 통해 유입된 유체와 상기 제 3 용수 배관(33)을 통해 유입된 용수를 열교환할 수 있다. 상기 제 3 용수 배관(33)을 통해 상기 제 1 열교환기(320)로 유입된 용수는 상기 제 1 외부 영역(OA1)으로부터 상기 폐수열 회수 열교환기(310)를 통과하여 유입될 수 있다. 이에 따라 상기 제 2 유체 배관(22)을 통해 상기 제 1 열교환기(320)로 유입된 유체는 상기 제 3 용수 배관(33)을 통해 상기 제 1 열교환기(320)로 유입된 용수에게 열을 방출한 후, 상기 제 3 유체 배관(23)으로 배출될 수 있다.
상기 제 3 유체 배관(23)으로 배출된 유체는 상기 제 1 유체 탱크(210)로 유입될 수 있다. 상기 제 1 유체 탱크(210)는 상기 제 3 유체 배관(23)을 통해 유입된 유체를 저장함으로써, 상기 유체를 순환시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치의 제 2 순환 시스템(200b)에 의한 유체의 흐름을 설명한다. 상기 제 2 순환 시스템(200b)은 상기 제 2 유체 탱크(220)에 저장된 유체를 상기 제 4 유체 배관(24)으로 배출할 수 있다. 상기 제 4 유체 배관(24)은 상기 제 2 순환 시스템(200b)의 유체가 원활히 순환할 수 있도록, 상기 제 2 유체 펌프(420)를 포함할 수 있다.
상기 제 4 유체 배관(24)으로 배출된 유체는 상기 냉매 시스템(100)의 상기 증발기(140)로 유입될 수 있다. 상기 증발기(140)는 상기 제 4 유체 배관(24)을 통해 유입된 유체를 상기 제 5 냉매 배관(15)을 통해 유입된 저온저압의 액상 냉매와 열교환할 수 있다. 이에 따라 상기 제 4 유체 배관(24)을 통해 상기 증발기(140)로 유입된 유체는 상기 제 5 냉매 배관(15)을 통해 상기 증발기(140)로 유입된 냉매에게 열을 방출한 후, 상기 제 5 유체 배관(25)으로 배출될 수 있다.
상기 제 5 유체 배관(25)으로 배출된 유체는 상기 제 2 열교환기(330)로 유입될 수 있다. 상기 제 2 열교환기(330)는 상기 제 5 유체 배관(25)을 통해 유입된 유체와 상기 제 7 용수 배관(37)을 통해 유입된 용수를 열교환할 수 있다. 상기 제 7 용수 배관(37)을 통해 상기 제 2 열교환기(330)로 유입된 용수는 상기 일정 영역(PA)으로부터 상기 폐수열 회수 열교환기(310)를 통과하여 유입될 수 있다. 이에 따라 상기 제 5 유체 배관(25)을 통해 상기 제 2 열교환기(330)로 유입된 유체는 상기 제 7 용수 배관(37)을 통해 상기 제 2 열교환기(330)로 유입된 용수로부터 열을 흡수한 후, 상기 제 6 유체 배관(26)으로 배출될 수 있다.
상기 제 6 유체 배관(26)으로 배출된 유체는 상기 제 2 유체 탱크(220)로 유입될 수 있다. 상기 제 2 유체 탱크(220)는 상기 제 6 유체 배관(26)을 통해 유입된 유체를 저장함으로써, 상기 유체를 순환시킬 수 있다.
계속해서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치의 용수 흐름을 설명한다. 상기 제 1 외부 영역(OA1)으로부터 상기 제 1 용수 배관(31)을 통해 상기 제 1 용수 탱크(341)로 용수가 유입될 수 있다. 상기 제 1 용수 배관(31)은 상기 제 1 용수 탱크(341)로 원활히 용수를 유입할 수 있도록, 제 1 용수 펌프(430)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 용수 배관(31)을 통해 상기 제 1 용수 탱크(341)로 유입된 용수는 사용자의 난방 요청에 따라 상기 제 2 용수 배관(32)으로 배출될 수 있다.
상기 제 2 용수 배관(32)으로 배출된 용수는 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입될 수 있다. 상기 폐수열 회수 열교환기(310)는 상기 제 2 용수 배관(32)을 통해 유입된 용수를 상기 제 6 용수 배관(36)을 통해 유입된 용수와 열교환할 수 있다. 상기 제 6 용수 배관(36)을 통해 유입된 용수는 상기 일정 영역(PA)으로부터 배출된 용수일 수 있다. 이에 따라 상기 제 2 용수 배관(32)을 통해 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입된 용수는 상기 제 6 용수 배관(36)을 통해 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입된 용수로부터 열을 흡수한 후, 상기 제 3 용수 배관(33)으로 배출될 수 있다. 즉, 상기 제 3 용수 배관(33)을 통해 흐르는 용수는 상기 일정 영역(PA)으로부터 배출되는 용수에 의해 일차 가열된 용수일 수 있다.
상기 제 3 용수 배관(33)으로 배출된 용수는 상기 제 1 열교환기(320)로 유입될 수 있다. 상기 제 1 열교환기(320)는 상기 제 3 용수 배관(33)을 통해 유입된 용수와 상기 제 1 순환 시스템(200a)의 유체를 열교환할 수 있다. 상기 제 2 유체 배관(22)을 통해 상기 제 1 열교환기(320)로 유입된 유체는 상기 응축기(120)에 의해 가열된 유체일 수 있다. 이에 따라, 상기 제 3 용수 배관(33)을 통해 상기 제 1 열교환기(320)로 유입된 용수는 상기 제 2 유체 배관(22)을 통해 상기 제 1 열교환기(320)로 유입된 유체로부터 열을 흡수한 후, 상기 제 4 용수 배관(34)으로 배출될 수 있다. 즉, 상기 제 4 용수 배관(34)을 통해 흐르는 용수는 상기 냉매 시스템(100) 및 상기 제 1 순환 시스템(200a)에 의해 이차 가열된 용수일 수 있다.
상기 제 4 용수 배관(34)으로 배출된 용수는 상기 일정 영역(PA)으로 유입될 수 있다. 상기 일정 영역(PA)은 상기 제 4 용수 배관(34)을 통해 유입된 용수를 이용하여 난방을 수행하고, 상기 제 5 용수 배관(35)으로 배출할 수 있다. 여기서, 상기 일정 영역(PA)이 양어장과 같이, 일정량의 용수를 저장하는 수조일 수 있다. 이에 따라, 상기 제 5 용수 배관(35)은 상기 일정 영역(PA)으로부터 원활히 용수가 배출될 수 있도록 제 2 용수 펌프(440)를 포함할 수 있다.
상기 제 5 용수 배관(35)으로 배출된 용수는 상기 제 2 용수 탱크(342)에 저장될 수 있다. 상기 제 2 용수 탱크(342)는 상기 제 5 용수 배관(35)으로 배출되는 용수를 일시 저장한 후, 상기 제 6 용수 배관(36)으로 배출할 수 있다. 이에 따라 상기 제 2 용수 탱크(342)는 상기 제 6 용수 배관(36)을 통해 흐르는 용수의 유량을 상기 제 1 용수 배관(31)을 통해 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입되는 용수의 유량과 동일하게 조절할 수 있다.
상기 제 6 용수 배관(36)으로 배출된 용수는 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입될 수 있다. 상기 폐수열 회수 열교환기(310)는 상기 제 6 용수 배관(36)을 통해 유입된 용수와 상기 제 2 용수 배관(32)을 통해 유입된 용수를 열교환할 수 있다. 상기 제 2 용수 배관(32)을 통해 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입된 용수는 상기 제 1 외부 영역(OA1)으로부터 유입된 용수일 수 있다. 이에 따라, 상기 제 6 용수 배관(36)을 통해 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입된 용수는 상기 제 2 용수 배관(32)을 통해 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입된 용수에게 열을 방출한 후, 상기 제 7 용수 배관(37)으로 배출될 수 있다.
상기 제 7 용수 배관(37)으로 배출된 용수는 상기 제 2 열교환기(330)로 유입될 수 있다. 상기 제 2 열교환기(330)는 상기 제 7 용수 배관(37)을 통해 유입된 용수와 상기 제 2 순환 시스템(200b)의 유체를 열교환할 수 있다. 상기 제 5 유체 배관(25)을 통해 상기 제 2 열교환기(330)로 유입된 유체는 상기 증발기(140)에 의해 열을 방출한 유체일 수 있다. 이에 따라, 상기 제 7 용수 배관(37)을 통해 상기 제 2 열교환기(330)로 유입된 용수는 상기 제 5 유체 배관(25)을 통해 상기 제 2 열교환기(330)로 유입된 유체에게 열을 방출한 후, 상기 제 8 용수 배관(38)으로 배출될 수 있다. 상기 제 8 용수 배관(38)으로 배출된 용수는 상기 제 2 외부 영역(OA2)으로 유입될 수 있다.
여기서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치의 상기 냉매 시스템(100)은 상기 증발기(140)가 상기 응축기(120)와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 가질 수 있다. 이에 따라 상기 제 2 순환 시스템(200b)의 상기 제 5 유체 배관(25)을 통해 상기 제 2 열교환기(330)로 유입되는 유체는 매우 낮은 온도를 가질 수 있다. 즉, 상기 제 7 용수 배관(37)을 통해 상기 제 2 열교환기(330)로 유입된 용수는 상기 제 5 유체 배관(25)을 통해 상기 제 2 열교환기(330)로 유입된 유체에게 상대적으로 많은 양의 열을 방출할 수 있다.
또한, 앞서 설명한 상기 증발기(140)와 동일한 이유로, 상기 제 2 열교환기(330)는 상기 제 1 열교환기(320)와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 열교환기(330)의 용량은 상기 제 1 열교환기(320)의 용량과 비교하여 1.5배 내지 2배일 수 있다.
덧붙여, 상기 폐수열 회수 열교환기는 상기 제 1 열교환기(320) 및 상기 제 2 열교환기(330)와 비교하여, 온도차가 적은 용수들 사이의 열교환을 할 수 있다. 이에 따라 상기 폐수열 회수 열교환기는 상기 제 1 열교환기(320) 및 상기 제 2 열교환기(330)와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 열교환기(320), 상기 제 2 열교환기 및 상기 폐수열 회수 열교환기(330) 사이의 용량비는 2:3:6일 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치는 상기 냉매 시스템(100)의 상기 증발기(140)가 상기 응축기(120)와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 갖도록 함으로써, 상기 증발기(140)로 유입된 냉매가 충분한 열량을 흡수할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치는 상기 폐수열 회수 열교환기(310)가 상기 제 1 열교환기(320) 및 상기 제 2 열교환기(330)와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 갖도록 함으로써, 상기 일정 영역(PA)으로부터 배출되는 용수에 의한 상기 일정 영역(PA)으로 유입되는 용수의 일차 가열 효율을 최대화할 수 있도록 할 수 있다.
덧붙여, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치는 상기 제 2 열교환기(330)가 상기 제 1 열교환기(320)와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 갖도록 함으로써, 상기 일정 영역(PA)으로부터 배출되는 용수로부터 가능한 한 많은 열량이 상기 냉매 시스템(100)으로 전달될 수 있도록 한다.
(제 2 실시 예)
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 냉난방 장치 및 이에 따른 냉매와 용수의 흐름을 나타낸 블록도이다. 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 냉난방 장치는 일정 영역(PA)의 냉방을 위한 장치일 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치와 상이한 점을 중심으로 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 냉난방 장치를 설명한다. 이에 따라, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치와 동일 또는 유사한 구성 요소에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 냉난방 장치는 냉매 시스템(100), 폐수열 회수 열교환기(310), 제 1 열교환기(320), 제 1 순환 시스템(200a), 제 2 열교환기(330), 제 2 순환 시스템(200b) 및 다수의 용수 배관(41 ~ 48)을 포함할 수 있다.
상기 냉매 시스템(100)은 압축기(110), 응축기(120), 팽창기(130), 증발기(140) 및 다수의 냉매 배관(11 ~ 19)을 포함할 수 있다. 상기 냉매 시스템(100)은 액열기(135) 및 수액기(125)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 냉매 시스템(100)은 유분리기(105) 및 유관(RP)을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 순환 시스템(200a)은 제 1 유체 탱크(210), 제 1 유체 배관(21), 제 2 유체 배관(22) 및 제 3 유체 배관(23)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 유체 배관(21)은 제 1 유체 펌프(410)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 순환 시스템(200b)은 제 2 유체 탱크(220), 제 4 유체 배관(24), 제 5 유체 배관(25) 및 제 6 유체 배관(26)을 포함할 수 있다. 상기 제 4 유체 배관(24)은 제 2 유체 펌프(420)를 포함할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 냉난방 장치는 상기 제 1 외부 영역(OA1)과 상기 폐수열 회수 열교환기(310) 사이에 위치하는 제 1 용수 탱크(341) 및 상기 일정 영역(PA)과 상기 폐수열 회수 열교환기(310) 사이에 위치하는 제 2 용수 탱크(342)를 포함할 수 있다.
상기 다수의 용수 배관(41 ~ 48)은 상기 제 1 외부 영역(OA1)과 상기 제 1 용수 탱크(341)를 연결하는 제 9 용수 배관(41), 상기 제 1 용수 탱크(341)와 상기 폐수열 회수 열교환기(310)를 연결하는 제 10 용수 배관(42), 상기 폐수열 회수 열교환기(310)와 상기 제 2 열교환기(330)를 연결하는 제 11 용수 배관(43), 상기 제 2 열교환기(330)와 상기 일정 영역(PA)을 연결하는 제 12 용수 배관(44), 상기 일정 영역(PA)과 상기 제 2 용수 탱크(342)를 연결하는 제 13 용수 배관(45), 상기 제 2 용수 탱크(342)와 상기 폐수열 회수 열교환기(310)를 연결하는 제 14 용수 배관(46), 상기 폐수열 회수 열교환기(310)와 상기 제 1 열교환기(320)를 연결하는 제 15 용수 배관(47) 및 상기 제 1 열교환기(320)와 상기 제 2 외부 영역(OA2)를 연결하는 제 16 용수 배관(48)을 포함할 수 있다.
상기 제 9 용수 배관(41)은 제 1 용수 펌프(430)를 포함할 수 있다. 상기 제 13 용수 배관(45)은 제 2 용수 펌프(440)를 포함할 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 냉난방 장치의 용수 흐름을 설명한다. 상기 제 1 외부 영역(OA1)으로부터 상기 제 9 용수 배관(41)을 통해 상기 제 1 용수 탱크(341)로 용수가 유입될 수 있다. 상기 제 9 용수 배관(41)을 통해 상기 제 1 용수 탱크(341)로 유입된 용수는 상기 제 10 용수 배관(42)으로 배출될 수 있다.
상기 제 10 용수 배관(42)으로 배출된 용수는 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입될 수 있다. 상기 제 10 용수 배관(42)을 통해 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입된 용수는 상기 제 14 용수 배관(46)을 통해 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입된 용수로부터 열을 흡수한 후, 상기 제 11 용수 배관(43)으로 배출될 수 있다. 즉, 상기 제 11 용수 배관(43)을 통해 흐르는 용수는 상기 일정 영역(PA)으로부터 배출되는 용수에 의해 일차 냉각된 용수일 수 있다.
상기 제 11 용수 배관(43)으로 배출된 용수는 상기 제 2 열교환기(330)로 유입될 수 있다. 상기 제 2 열교환기(330)는 상기 제 11 용수 배관(43)을 통해 유입된 용수와 상기 제 2 순환 시스템(200b)의 유체를 열교환할 수 있다. 상기 제 5 유체 배관(25)을 통해 상기 제 2 열교환기(330)로 유입된 유체는 상기 증발기(140)에 의해 냉각된 유체일 수 있다. 이에 따라, 상기 제 11 용수 배관(43)을 통해 상기 제 2 열교환기(330)로 유입된 용수는 상기 제 5 유체 배관(25)을 통해 상기 제 2 열교환기(330)로 유입된 유체에게 열을 방출한 후, 상기 제 12 용수 배관(44)으로 배출될 수 있다. 즉, 상기 제 12 용수 배관(44)을 통해 흐르는 용수는 상기 냉매 시스템(100) 및 상기 제 2 순환 시스템(200b)에 의해 이차 냉각된 용수일 수 있다.
상기 제 12 용수 배관(44)으로 배출된 용수는 상기 일정 영역(PA)으로 유입될 수 있다. 상기 일정 영역(PA)은 상기 제 12 용수 배관(44)을 통해 유입된 용수를 이용하여 냉방을 수행한 후, 상기 제 13 용수 배관(45)으로 용수를 배출할 수 있다.
상기 제 13 용수 배관(45)으로 배출된 용수는 상기 제 2 용수 탱크(342)에 저장될 수 있다. 상기 제 2 용수 탱크(342)는 상기 제 13 용수 배관(45)으로 배출되는 용수를 일시 저장한 후, 상기 제 14 용수 배관(46)으로 배출할 수 있다. 이에 따라 상기 제 2 용수 탱크(342)는 상기 제 14 용수 배관(46)을 통해 흐르는 용수의 유량을 상기 제 9 용수 배관(41)을 통해 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입되는 용수의 유량과 동일하게 조절할 수 있다.
상기 제 14 용수 배관(46)으로 배출된 용수는 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입될 수 있다. 상기 폐수열 회수 열교환기(310)는 상기 제 14 용수 배관(46)을 통해 유입된 용수와 상기 제 10 용수 배관(42)을 통해 유입된 용수를 열교환할 수 있다. 상기 제 10 용수 배관(42)을 통해 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입된 용수는 상기 제 1 외부 영역(OA1)으로부터 유입된 용수일 수 있다. 이에 따라, 상기 제 14 용수 배관(46)을 통해 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입된 용수는 상기 제 10 용수 배관(42)을 통해 상기 폐수열 회수 열교환기(310)로 유입된 용수로부터 열을 흡수한 후, 상기 제 15 용수 배관(47)으로 배출될 수 있다.
상기 제 15 용수 배관(47)으로 배출된 용수는 상기 제 1 열교환기(320)로 유입될 수 있다. 상기 제 1 열교환기(320)는 상기 제 15 용수 배관(47)을 통해 유입된 용수와 상기 제 1 순환 시스템(200a)의 유체를 열교환할 수 있다. 상기 제 2 유체 배관(22)을 통해 상기 제 1 열교환기(320)로 유입된 유체는 상기 응축기(120)에 의해 가열된 유체일 수 있다. 이에 따라, 상기 제 15 용수 배관(47)을 통해 상기 제 1 열교환기(320)로 유입된 용수는 상기 제 2 유체 배관(22)을 통해 상기 제 1 열교환기(320)로 유입된 유체로부터 열을 흡수한 후, 상기 제 16 용수 배관(48)으로 배출될 수 있다. 상기 제 16 용수 배관(48)으로 배출된 용수는 상기 제 2 외부 영역(OA2)으로 유입될 수 있다.
(제 3 실시 예)
도 3a는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 냉난방 장치 및 이에 따른 냉매와 용수의 흐름을 나타낸 블록도이다. 도 3b는 도 3a의 S영역을 확대한 블록도이다. 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 냉난방 장치는 일정 영역(PA)의 난방을 위한 장치일 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치와 상이한 점을 중심으로 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 냉난방 장치를 설명한다. 이에 따라, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치와 동일 또는 유사한 구성 요소에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 냉난방 장치는 냉매 시스템(100), 폐수열 회수 열교환기(310), 제 1 열교환기(320), 제 1 순환 시스템(200a), 제 2 열교환기(330), 제 2 순환 시스템(200b) 및 다수의 용수 배관(31 ~ 38)을 포함할 수 있다.
상기 냉매 시스템(100)은 압축기(110), 응축기(120), 팽창기(130), 증발기(140) 및 다수의 냉매 배관(11 ~ 19)을 포함할 수 있다. 상기 증발기(140)는 제 1 증발기(141) 및 제 2 증발기(142)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 증발기(141) 및 상기 제 2 증발기(142)는 동일 용량을 가질 수 있다. 상기 제 1 증발기(141) 및 상기 제 2 증발기(142)는 상기 응축기(120)와 동일한 용량일 수 있다.
상기 냉매 시스템(100)은 유분리기(105), 유관(RP), 액열기(135) 및 수액기(125)를 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 냉매 배관(11 ~ 19)은 상기 압축기(110)와 상기 응축기(120) 사이에 연결하는 제 1 냉매 배관(11), 상기 응축기(120)와 상기 수액기(125)를 연결하는 제 2 냉매 배관(12), 상기 수액기(125)와 상기 액열기(135)를 연결하는 제 3 냉매 배관(13), 상기 액열기(135)와 상기 팽창기(130)를 연결하는 제 4 냉매 배관(14), 상기 팽창기(130)와 상기 증발기(140)를 연결하는 제 5 냉매 배관(15), 상기 증발기(140)와 상기 액열기(135)를 연결하는 제 6 냉매 배관(16), 상기 액열기(135)와 상기 압축기(110)를 연결하는 제 7 냉매 배관(17), 상기 제 1 냉매 배관(11)과 상기 제 7 냉매 배관(17)을 연결하며 제 1 유량 제어 밸브(101)를 포함하는 제 8 냉매 배관(18) 및 상기 제 6 냉매 배관(16)과 상기 제 7 냉매 배관(17)을 연결하며 제 2 유량 제어 밸브(102)를 포함하는 제 9 냉매 배관(19)을 포함할 수 있다.
상기 제 5 냉매 배관(15)은 상기 제 1 증발기(141)와 연결되는 제 17 냉매 배관(15a) 및 상기 제 2 증발기(142)와 연결되는 제 18 냉매 배관(15b)을 포함할 수 있다. 상기 제 5 냉매 배관(15)은 상기 제 17 냉매 배관(15a)과 상기 제 18 냉매 배관(15b)이 분리되는 제 1 냉매 분기점(F1)을 포함할 수 있다.
상기 제 6 냉매 배관(16)은 상기 제 1 증발기(141)와 연결되는 제 19 냉매 배관(16a) 및 상기 제 2 증발기(142)와 연결되는 제 20 냉매 배관(16b)을 포함할 수 있다. 상기 제 6 냉매 배관(15)은 상기 제 19 냉매 배관(16a)과 상기 제 20 냉매 배관(16b)이 결합되는 제 2 냉매 분기점(F2)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 순환 시스템(200a)은 제 1 유체 탱크(210), 제 1 유체 배관(21), 제 2 유체 배관(22) 및 제 3 유체 배관(23)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 유체 배관(21)은 제 1 유체 펌프(410)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 순환 시스템(200b)은 제 2 유체 탱크(220), 제 4 유체 배관(24), 제 5 유체 배관(25) 및 제 6 유체 배관(26)을 포함할 수 있다. 상기 제 4 유체 배관(24)은 제 2 유체 펌프(420)를 포함할 수 있다.
상기 제 4 유체 배관(24)은 상기 제 1 증발기(141)와 연결되는 제 7 유체 배관(24a) 및 상기 제 2 증발기(142)와 연결되는 제 8 유체 배관(24b)을 포함할 수 있다. 상기 제 4 유체 배관(24)은 상기 제 7 유체 배관(24a)과 상기 제 8 유체 배관(24b)이 분리되는 제 1 유체 분기점(C1)을 포함할 수 있다.
상기 제 5 유체 배관(25)은 상기 제 1 증발기(141)와 연결되는 제 9 유체 배관(25a) 및 상기 제 2 증발기(142)와 연결되는 제 10 유체 배관(25b)을 포함할 수 있다. 상기 제 5 유체 배관(25)은 상기 제 9 유체 배관(25a)과 상기 제 10 유체 배관(25b)이 결합되는 제 2 유체 분기점(C2)을 포함할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 냉난방 장치는 상기 제 1 외부 영역(OA1)과 상기 폐수열 회수 열교환기(310) 사이에 위치하는 제 1 용수 탱크(341) 및 상기 일정 영역(PA)과 상기 폐수열 회수 열교환기(310) 사이에 위치하는 제 2 용수 탱크(342)를 포함할 수 있다.
상기 다수의 용수 배관(31 ~ 38)은 상기 제 1 외부 영역(OA1)과 상기 제 1 용수 탱크(341)를 연결하는 제 1 용수 배관(31), 상기 제 1 용수 탱크(341)와 상기 폐수열 회수 열교환기(310)를 연결하는 제 2 용수 배관(32), 상기 폐수열 회수 열교환기(310)와 상기 제 1 열교환기(320)를 연결하는 제 3 용수 배관(33), 상기 제 1 열교환기(320)와 상기 일정 영역(PA)을 연결하는 제 4 용수 배관(34), 상기 일정 영역(PA)과 상기 제 2 용수 탱크(342)를 연결하는 제 5 용수 배관(35), 상기 제 2 용수 탱크(342)와 상기 폐수열 회수 열교환기(310)를 연결하는 제 6 용수 배관(36), 상기 폐수열 회수 열교환기(310)와 상기 제 2 열교환기(330)를 연결하는 제 7 용수 배관(37) 및 상기 제 2 열교환기(330)와 상기 제 2 외부 영역(OA2)를 연결하는 제 8 용수 배관(38)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 용수 배관(31)은 제 1 용수 펌프(430)를 포함할 수 있다. 상기 제 5 용수 배관(35)은 제 2 용수 펌프(440)를 포함할 수 있다.
100 : 냉매 시스템 110 : 압축기
120 : 응축기 130 : 팽창기
140 : 증발기 310 : 폐수열 회수 열교환기
320 : 제 1 열교환기 330 : 제 2 열교환기
PA : 일정 영역

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기 및 이들을 연결하는 다수의 냉매 배관을 포함하는 냉매 시스템;
    제 1 열교환기;
    상기 응축기와 상기 제 1 열교환기를 연결하는 제 1 순환 시스템;
    제 2 열교환기;
    상기 증발기와 상기 제 2 열교환기를 연결하는 제 2 순환 시스템;
    제 1 외부 영역으로부터 상기 제 1 열교환기로 유입되는 용수와 일정 영역으로부터 상기 제 2 열교환기로 유입되는 용수를 연결하는 폐수열 회수 열교환기; 및
    상기 제 1 외부 영역, 상기 일정 영역, 제 2 외부 영역, 상기 제 1 열교환기, 상기 제 2 열교환기 및 상기 폐수열 회수 열교환기를 연결하는 다수의 용수 배관을 포함하되,
    상기 증발기는 상기 응축기와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 갖는 냉난방 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 열교환기는 상기 제 1 열교환기와 비교하여 상대적으로 큰 용량을 갖는 냉난방 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 폐수열 회수 열교환기의 용량은 상기 제 2 열교환기의 용량과 비교하여 상대적으로 큰 냉난방 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 외부 영역과 상기 폐수열 회수 열교환기 사이에 위치하는 제 1 용수 탱크 및 상기 일정 영역과 상기 폐수열 회수 열교환기 사이에 위치하는 제 2 용수 탱크를 더 포함하는 냉난방 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 다수의 용수 배관은 상기 제 1 외부 영역과 상기 제 1 용수 탱크를 연결하는 제 1 용수 배관, 상기 제 1 용수 탱크와 상기 폐수열 회수 열교환기를 연결하는 제 2 용수 배관, 상기 폐수열 회수 열교환기와 상기 제 1 열교환기를 연결하는 제 3 용수 배관, 상기 제 1 열교환기와 상기 일정 영역을 연결하는 제 4 용수 배관, 상기 일정 영역과 상기 제 2 용수 탱크를 연결하는 제 5 용수 배관, 상기 제 2 용수 탱크와 상기 폐수열 회수 열교환기를 연결하는 제 6 용수 배관, 상기 폐수열 회수 열교환기와 상기 제 2 열교환기를 연결하는 제 7 용수 배관 및 상기 제 2 열교환기와 상기 제 2 외부 영역을 연결하는 제 8 용수 배관을 포함하는 냉난방 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 용수 배관 및 상기 제 5 용수 배관은 각각 용수 펌프를 포함하는 냉난방 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 다수의 용수 배관은 상기 제 1 외부 영역과 제 1 용수 탱크를 연결하는 제 9 용수 배관, 상기 제 1 용수 탱크와 상기 폐수열 회수 열교환기를 연결하는 제 10 용수 배관, 상기 폐수열 회수 열교환기와 상기 제 2 열교환기를 연결하는 제 11 용수 배관, 상기 제 2 열교환기와 상기 일정 영역을 연결하는 제 12 용수 배관, 상기 일정 영역과 상기 제 2 용수 탱크를 연결하는 제 13 용수 배관, 상기 제 2 용수 탱크와 상기 폐수열 회수 열교환기를 연결하는 제 14 용수 배관, 상기 폐수열 회수 열교환기와 상기 제 1 열교환기를 연결하는 제 15 용수 배관 및 상기 제 1 열교환기와 상기 제 2 외부 영역을 연결하는 제 16 용수 배관을 포함하는 냉난방 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 9 용수 배관 및 상기 제 13 용수 배관은 각각 용수 펌프를 포함하는 냉난방 장치.
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