KR101289828B1 - Warm water system of cascade cycle heat pump - Google Patents

Warm water system of cascade cycle heat pump Download PDF

Info

Publication number
KR101289828B1
KR101289828B1 KR1020120144350A KR20120144350A KR101289828B1 KR 101289828 B1 KR101289828 B1 KR 101289828B1 KR 1020120144350 A KR1020120144350 A KR 1020120144350A KR 20120144350 A KR20120144350 A KR 20120144350A KR 101289828 B1 KR101289828 B1 KR 101289828B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hot water
heat exchanger
water system
heat
heat pump
Prior art date
Application number
KR1020120144350A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김근배
Original Assignee
하이에어코리아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 하이에어코리아 주식회사 filed Critical 하이에어코리아 주식회사
Priority to KR1020120144350A priority Critical patent/KR101289828B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101289828B1 publication Critical patent/KR101289828B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02—Water heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1051—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water
    • F24D19/1054—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water the system uses a heat pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • 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
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/04—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in series
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12—Hot water central heating systems using heat pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

PURPOSE: A hot water system of a dualistic freeze cycle heat pump is provided to stably produce high temperature hot water by simultaneously operating a low gear side and a high gear side or selectively operating the lower gear side. CONSTITUTION: A hot water system of a dualistic freeze cycle heat pump comprises a low gear side freeze cycle heat pump hot water system (100) and a high gear side freeze cycle heat pump hot water system (200). The low gear side freeze cycle heat pump hot water system delivers heat from a heat exchanger (221) for a dualistic cycle of a double dualistic heat exchanger (220). The high gear side freeze cycle heat pump hot water system delivers heat in a high temperature hot water heat exchanger (250) with a refrigerant compressed in a high gear side compressor (240). A refrigerant collected in a high gear side liquid tank (210) expands in a high gear side electric expansion valve (217). The refrigerant absorbs the heat in the heat exchanger for the dualistic cycle and returns to the high gear side compressor passing through a high gear side accumulator (230). The double dualistic heat exchanger is installed by being divided to the heat exchanger for the dualistic cycle and a single hot water heat exchanger (222). [Reference numerals] (AA) Low gear side; (BB) High gear side

Description

이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템{warm water system of cascade cycle heat pump}Warm water system of cascade cycle heat pump

본발명은 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히트펌프 온수 시스템에 의한 고온의 온수를 저렴한 경비와 안정적으로 생산할 수 있는 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a binary refrigeration cycle heat pump hot water system, and more particularly, to a dual refrigeration cycle heat pump hot water system capable of stably producing high temperature hot water by a heat pump hot water system.

종래 심야전력 요금이 낮은 이유로 심야전력을 이용하여 전기보일러 등 축열식 전기기기를 이용하여 전기를 열형태로 저장하여 난방에 이용하고 있다.Conventional late night electricity charges are used for heating by storing electricity in the form of heat using a regenerative electric device such as an electric boiler using a late night power.

그러나 현재 90만호에 달하는 심야전기보일러가 보급되었으며, 이에 따라 오히려 겨울철에 심야에 전기부하가 급증하는 기현상이 나타나게 되었다. 그리고 전체적인 발전용 연료비는 증가된 반면, 전기요금의 인상은 제한되어 전기회사로서는 적자가 누적되는 것이다.However, the 900,000 late-night electric boilers have been widely distributed, and as a result, the phenomenon of a sudden increase in the electric load in the middle of the night in winter appears. And while overall fuel costs for power generation have increased, the increase in electricity bills has been limited, causing a deficit for electric companies.

그래서 상기 심야전기보일러를 히트펌프로 대체하려는 동향이 있으며, 상기 히트펌프에 의한 온수공급에 대해서는 종래기술인 등록실용신안공보 등록번호 20-0191303호(공고일자 2000년08월16일)에는 히트펌프 부착형 냉난방 장치에 있어서, 저압상태의 냉매를 압축하여 고압상태로 변화시키는 압축기와, 냉매라인의 응축기에 연결되어 냉매로부터 토출되는 열을 이용하여 물을 가열시키기 위한 온수통, 온수통에 연결되어 온수의 열을 방출시키기 위한 방열기, 온수통을 거친 냉매라인의 증발기에 설치되는 냉수통, 증발기의 팽창밸브 전에 설치되어 냉수통을 가열시키기 위한 과냉각기 및, 온수통과 냉수통에 연결설치되어 온수와 냉각수를 유통시키기 위한 온,냉수유통라인과 각 라인에 설치되는 순환펌프로 이루어진수냉식 히트펌프를 이용한 냉난방장치가 공개되어 있다.Therefore, there is a trend to replace the late-night electric boiler with a heat pump, and the heat pump is attached to the conventional utility model registration No. 20-0191303 (announcement date August 16, 2000) for the hot water supply by the heat pump In the air conditioning system, a compressor for compressing a refrigerant at a low pressure state to be changed to a high pressure state, a hot water tank connected to a condenser of a refrigerant line to heat water using heat discharged from the refrigerant, and a hot water tank connected to a hot water tank Radiator to dissipate heat, cold water tank installed in the evaporator of the refrigerant line through the hot water tank, subcooler installed before the expansion valve of the evaporator to heat the cold water tank, and connected to the hot water tank and the cold water tank Heating and cooling using a water-cooled heat pump composed of hot and cold water distribution lines and circulation pumps installed in each line Value is disclosed.

또한, 히트펌프에 복합 열펌프 시스템에 관해서는 종래기술인 공개실용신안공보 공개번호 20-2010-0005734호(공개일자 2010년06월07일)에는 히트펌프 시스템은, 냉매 가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각물체와 열 교환에 의하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온저압의 기상의 냉매가스를 압축기로 복귀시키는 증발기 및 냉, 난방 절환을 위한 사방변을 포함하여 이루어지는 히트펌프 시스템이 공개되어 있다. 이는 히트펌프 사이클에 의한 냉열축열(빙축열 또는 냉수)의 냉방시스템과 역사이클에 의한 수축열 난방시스템을 결합하여 계절에 따라 냉방 또는 난방을 할 수 있도록 전환가능하게 구성되고, 사계절 급탕 열원을 축열 하여 공급 할 수 있도록 하는 복합 열펌프 시스템을 제공하는 것이다.In addition, in the related art heat pump system, a heat pump system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 20-2010-0005734 (published June 7, 2010) discloses a heat pump system in a state of high temperature and high pressure. A compressor for compressing and discharging, a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor into a liquid phase, an expansion valve for expanding a high temperature and high pressure liquid refrigerant condensed in the condenser into a low pressure liquid refrigerant, and an expansion valve in the expansion valve. While evaporating the refrigerant, using the latent heat of evaporation of the refrigerant to achieve the freezing effect by heat exchange with the object to be cooled, the evaporator for returning the refrigerant gas of low-temperature and low-pressure gaseous phase to the compressor and the four sides for cooling and heating switching. The heat pump system which consists of is disclosed. It combines the cooling system of cooling heat storage (ice heat storage or cold water) by heat pump cycle and the contraction heat heating system by reverse cycle so that it can be switched to cooling or heating according to the season. To provide a complex heat pump system that can be supplied.

그러나 상기와 같은 종래의 심야보일러를 대체할 수 있는 히트펌프 시스템은 모두 동일한 냉매를 사용하므로 열효율이 낮으며, 또한 저압측과 고압측을 선택하여 운전하는 방법이 정확하지 않고, 비효율적인 문제점이 남아 있었다.However, since the heat pump system that can replace the conventional late-night boilers all use the same refrigerant, the thermal efficiency is low, and the operation method of selecting the low pressure side and the high pressure side is not accurate, and inefficient problems remain. there was.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 종래의 심야보일러를 대체하여 저압용 냉매를 사용한 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템과 고압용 냉매를 사용한 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템을 병행설치하고, 저단측과 고단측을 동시에 운전하거나 또는 저단측만 선택적으로 운전함으로써, 고온의 온수를 저렴한 경비와 안정적으로 생산할 수 있는 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems as described above, the low-stage refrigeration cycle heat pump hot water system using a low-pressure refrigerant and a high-stage refrigeration cycle heat pump hot water system using a high-pressure refrigerant to replace the conventional midnight boiler By installing and parallel operation of the low end side and the high end side or only the low end side, to provide a two-way refrigeration cycle heat pump hot water system that can produce hot water at a low cost and stable.

본발명은 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템에 관한 것으로, 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템에 있어서, 상기 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템은 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)과 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)으로 나누어지며, 냉매가 서로 다른 것을 사용하되,The present invention relates to a binary refrigeration cycle heat pump hot water system, wherein in the dual refrigeration cycle heat pump hot water system, the binary refrigeration cycle heat pump hot water system includes a low stage refrigeration cycle heat pump hot water system (100) and a high stage refrigeration cycle heat. Pump is divided into hot water system 200, using a different refrigerant,

상기 저단 측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템은 저단측 냉매가 저단측 압축기에서 사방변을 거친 후 이중이원 열교환기의 이원사이클용 열교환기에서 열교환을 하여 열을 전달하고, 저단측 액채탱크에 냉매가 모인 후 저단측 팽창밸브에서 팽창하여 실외 열교환기에서 열을 획득하여 저단측 어큐물레이터를 거친후 다시 저단측 압축기로 복귀되며,In the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system, the low stage refrigerant flows in a double cycle heat exchanger of a dual binary heat exchanger after the refrigerant flows in the low stage compressor in all directions, and the refrigerant is transferred to the low stage liquid tank. After gathering, it expands in the low stage expansion valve, obtains heat from the outdoor heat exchanger, passes through the low stage accumulator, and then returns to the low stage compressor.

상기 고단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템은 고단측 압축기에서 압축된 냉매가고온수 열교환기에서 물과 열교환하여 열을 전달하고, 고단측 액체 탱크에 냉매가 모인 후 저단측 팽창밸브에서 팽창하여 이중이원 열교환기의 이원사이클용 열교환기에서 열을 흡수 한뒤 어큐뮬레이터를 거쳐 다시 고단측 압축기로 복귀하되,In the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system, the refrigerant compressed in the high stage compressor exchanges heat with water in a high temperature water heat exchanger to transfer heat, and after the refrigerant is collected in the high stage liquid tank, the double stage expands in the low stage expansion valve. After absorbing heat from the heat exchanger's dual cycle heat exchanger, it returns to the high stage compressor through the accumulator,

상기 이중이원 열교환기(220)는 이원사이클용 열교환기(221) 및 싱글운전용 온수 열교환기(222)두 개로 분리되어 설치되어 있다.The dual binary heat exchanger 220 is separated into two binary cycle heat exchanger 221 and a single operation hot water heat exchanger 222.

상기 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)과 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)이 모두 가동시에는, 온수는 이중이원 열교환기(220)로 유입되되, 열교환하지 않고, 고온수 열교환기(250)로 유입된 후 열교환되어 열을 받은 후 바로 유출되는 것이며,When both the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 and the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 are operated, hot water flows into the dual binary heat exchanger 220, but does not exchange heat. After being introduced into the heat exchanger 250, the heat is exchanged and then immediately flowed out.

상기 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않고 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)만 난방모드로 가동될 경우에는, 상기 저단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(100)은 저단측 냉매가 저단측 압축기(150)에서 사방변(130)을 거친 후 이중이원 열교환기(220)의 싱글운전용 온수 열교환기(222)에서 열교환을 하여 열을 전달하고, 저단측 액채탱크(110)에 냉매가 모인 후 저단측 전자식 팽창밸브(117)에서 팽창하여 실외 열교환기(120)에서 열을 획득하여 저단측 어큐물레이터(140)를 거친후 다시 저단측 압축기(150)로 복귀되며,  When the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is not operated and only the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is operated in a heating mode, the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is low stage. After the refrigerant passes through the four sides 130 at the low stage compressor 150, heat exchanges in the single-use hot water heat exchanger 222 of the dual binary heat exchanger 220 to transfer heat, and the low stage liquid tank ( After the refrigerant is collected in the 110, the low stage electronic expansion valve 117 expands to obtain heat from the outdoor heat exchanger 120, passes through the low stage accumulator 140, and then returns to the low stage compressor 150. ,

온수는 이중이원 열교환기(220)의 싱글운전용 온수 열교환기(222)로 유입되어 열교환되어 열을 받아 예열되며, 다시 고온수 열교환기(250)를 거치되, 상기 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않으므로, 열교환 없이 바로 유출되는 것을 특징으로 한다.The hot water flows into the single operation hot water heat exchanger 222 of the dual binary heat exchanger 220 and is heat-exchanged to receive preheated heat, and then passes through the high temperature water heat exchanger 250 again. Since the hot water system 200 does not operate, the hot water system 200 is immediately discharged without heat exchange.

본발명은 저압용 냉매를 사용한 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템과 고압용 냉매를 사용한 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템을 병행설치하고 저단측과 고단측을 동시에 운전하거나 또는 저단측만 선택적으로 운전함으로써, 고온의 온수를 저렴한 경비와 안정적으로 생산할 수 있는 현저한 효과가 있다.According to the present invention, a low stage refrigeration cycle heat pump hot water system using a low pressure refrigerant and a high stage refrigeration cycle heat pump hot water system using a high pressure refrigerant are installed in parallel, and the low stage side and the high stage side are operated simultaneously or the low stage side is selectively operated. , There is a remarkable effect that can produce hot water of high temperature at low cost and stable.

도 1은 본발명 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템 설명도
도 2는 본발명에서 케스케이드운전 난방 계통도
도 3은 본발명에서 싱글운전 난방 계통도
도 4는 본발명에서 싱글운전 냉방 계통도
도 5는 본발명에서 케스케이드운전 제상 계통도
도 6은 본발명에서 케스케이드운전 난방 온도조건 설명도
도 7은 본발명에서 싱글운전 난방 온도조건 설명도
도 8은 본발명에서 싱글운전 냉방 온도조건 설명도
도 9는 본발명에서 케스케이드운전 제상 온도조건 설명도1 is a schematic view of the present invention binary refrigeration cycle heat pump hot water system
Figure 2 is a cascade driving heating system diagram in the present invention
Figure 3 is a single operation heating system diagram in the present invention
Figure 4 is a single operation cooling system diagram in the present invention
5 is a cascade operation defrost system diagram in the present invention
6 is an explanatory view of the cascade operation heating temperature conditions in the present invention
Figure 7 is a diagram illustrating a single operation heating temperature conditions in the present invention
8 is a diagram illustrating a single operation cooling temperature condition according to the present invention.
9 is an explanatory diagram of the defrost temperature condition of the cascade operation in the present invention

본발명은 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템에 관한 것으로, 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템에 있어서, 상기 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템은 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)과 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)으로 나누어지며, 냉매가 서로 다른 것을 사용하되,The present invention relates to a binary refrigeration cycle heat pump hot water system, wherein in the dual refrigeration cycle heat pump hot water system, the binary refrigeration cycle heat pump hot water system includes a low stage refrigeration cycle heat pump hot water system (100) and a high stage refrigeration cycle heat. Pump is divided into hot water system 200, using a different refrigerant,

상기 저단 측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(100)은 저단측 냉매가 저단측 압축기(150)에서 사방변(130)을 거친 후 이중이원 열교환기(220)의 이원사이클용 열교환기(221)에서 열교환을 하여 열을 전달하고, 저단측 액채탱크(110)에 냉매가 모인 후 저단측 전자식 팽창밸브(117)에서 팽창하여 실외 열교환기(120)에서 열을 획득하여 저단측 어큐물레이터(140)를 거친후 다시 저단측 압축기(150)로 복귀되며,The low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 has a low stage refrigerant in the dual cycle heat exchanger 220 of the dual-sided heat exchanger 220 after the refrigerant flows through the four sides 130 in the low-stage compressor 150. Heat is transferred to transfer heat, and refrigerant is collected in the low stage side liquid tank 110, and then expands in the low stage side electronic expansion valve 117 to obtain heat from the outdoor heat exchanger 120 to obtain the low stage accumulator 140. After going back to the low stage compressor 150,

상기 고단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 고단측 압축기(240)에서 압축된 냉매가 고온수 열교환기(250)에서 물과 열교환하여 열을 전달하고, 고단측 액체 탱크(210)에 냉매가 모인 후 고단측 전자식 팽창밸브(217)에서 팽창하여 이중이원 열교환기(220)의 이원사이클용 열교환기(221)에서 열을 흡수 한 뒤 고단측 어큐뮬레이터(230)를 거쳐 다시 고단측 압축기(240)로 복귀하되,The high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 transfers heat by the refrigerant compressed in the high stage compressor 240 to exchange heat with water in the high temperature water heat exchanger 250, and the refrigerant to the high stage liquid tank 210. After the high pressure is expanded in the high stage electronic expansion valve 217 and absorbs heat from the dual cycle heat exchanger 221 of the dual binary heat exchanger 220, and then passes through the high stage accumulator 230 again the high stage compressor ( Return to 240)

상기 이중이원 열교환기(220)는 이원사이클용 열교환기(221) 및 싱글운전용 온수 열교환기(222)두 개로 분리되어 설치되어 있어서, 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)과 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)이 모두 가동되는 이원냉동 운전때와, 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않고 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)만 가동되는 싱글운전때에 이원사이클용 열교환기(221) 및 싱글운전용 온수 열교환기(222)간에 상호 열교환이 되지 않는 것을 특징으로 한다.The dual binary heat exchanger 220 is installed in two separate cycle heat exchanger 221 and a single operation hot water heat exchanger 222, the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 and the high stage side When the refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is operated in two-way refrigeration operation, and the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is not operated, the single stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is operated only single operation When the two-cycle heat exchanger 221 and the single operation hot water heat exchanger 222 is characterized in that the mutual heat exchange.

또한, 상기 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)과 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)이 모두 가동시에는, 온수는 이중이원 열교환기(220)로 유입되되, 열교환하지 않고, 고온수 열교환기(250)로 유입된 후 열교환되어 열을 받은 후 바로 유출된다.In addition, when both the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 and the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 are operated, hot water is introduced into the dual binary heat exchanger 220, but without heat exchange. After flowing into the hot water heat exchanger (250), the heat exchanger immediately receives heat and then flows out.

또한, 상기 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않고 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)만 난방모드로 가동될 경우에는, In addition, when the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is not operated and only the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is operated in a heating mode,

상기 저단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(100)은 저단측 냉매가 저단측 압축기(150)에서 사방변(130)을 거친 후 이중이원 열교환기(220)의 싱글운전용 온수 열교환기(222)에서 열교환을 하여 열을 전달하고, 저단측 액채탱크(110)에 냉매가 모인 후 저단측 전자식 팽창밸브(117)에서 팽창하여 실외 열교환기(120)에서 열을 획득하여 저단측 어큐물레이터(140)를 거친후 다시 저단측 압축기(150)로 복귀되며,The low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is a single stage hot water heat exchanger 222 of the dual binary heat exchanger 220 after the low stage refrigerant passes through the four sides 130 in the low stage compressor 150. Heat transfer in the heat transfer, and the refrigerant is collected in the low-end side liquid tank (110) and expanded in the low-end electronic expansion valve 117 to obtain heat from the outdoor heat exchanger 120 to obtain a low-end accumulator (140) After returning to the low stage compressor 150 again,

온수는 이중이원 열교환기(220)의 싱글운전용 온수 열교환기(222)로 유입되어 열교환되어 열을 받아 예열되며, 다시 고온수 열교환기(250)를 거치되, 열교환 없이 바로 유출되는 것을 특징으로 한다.The hot water is introduced into the single operation hot water heat exchanger 222 of the dual binary heat exchanger 220 and is heat-exchanged to receive the heat, and is again subjected to the high temperature water heat exchanger 250, which is immediately discharged without heat exchange. It is done.

또한, 상기 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않고 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)만 냉방모드로 가동될 경우에는, In addition, when the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is not operated and only the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is operated in a cooling mode,

상기 저단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(100)의 저단측 압축기(150)에서 냉매가 압축되어 사방변(130)을 거친 후 실외열교환기(120)에서 열교환하여 열을 버린 후 저단측 액채탱크(110)에 냉매가 모인 후 저단측 전자식 팽창밸브(117)에서 팽창하여 이중이원 열교환기(220)의 싱글 운전용 온수 열교환기(222)에서 열교환되어 냉수를 생산하고,After the refrigerant is compressed in the low stage compressor 150 of the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 and passes through the four sides 130, the heat exchanger in the outdoor heat exchanger 120 discards the heat and then the low stage liquid tank ( After the refrigerant is collected in the 110, it is expanded in the low stage electronic expansion valve 117 and heat-exchanged in the single operation hot water heat exchanger 222 of the dual binary heat exchanger 220 to produce cold water.

다시 고온수 열교환기(250)를 거치되, 상기 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않으므로, 열교환 없이 바로 유출되는 것을 특징으로 한다.The high-temperature water heat exchanger 250 again, but the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is not operated, it is characterized in that it flows out immediately without heat exchange.

또한, 상기 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않고 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)만 제상모드로 가동될 경우에는,In addition, when the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is not operated and only the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is operated in the defrost mode,

상기 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)은 저단측 압축기(150)에서 압축된 냉매가 사방변(130)을 거친 후 실외열교환기(120)의 성애를 녹이고 저단측 액체탱크(110)에 냉매가 모인 후 저단측 전자식 팽창밸브(117)에서 팽창하여 이중이원열교환기(220)의 이원사이클용 열교환기(221)통과한 뒤 저단측 어큐뮬레이터(140)를 거친 후 다시 저단측 압축기(150)로 복귀 되는 것을 특징으로 한다.The low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 dissolves the frost of the outdoor heat exchanger 120 after the refrigerant compressed in the low stage compressor 150 passes through the four sides 130, and the low stage liquid tank 110 After the refrigerant is collected, it expands in the low stage electronic expansion valve 117, passes through the dual cycle heat exchanger 221 of the dual binary heat exchanger 220, and then passes through the low stage accumulator 140 to the low stage compressor 150 again. Characterized in that the return.

또한, 상기 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)의 냉매는 R-410A냉매를 사용하고, 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)의 냉매는 R-134a를 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the refrigerant of the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 uses R-410A refrigerant, and the refrigerant of the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 uses R-134a.

본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본발명 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템 설명도, 도 2는 본발명에서 케스케이드운전 난방 계통도, 도 3은 본발명에서 싱글운전 난방 계통도, 도 4는 본발명에서 싱글운전 냉방 계통도, 도 5는 본발명에서 케스케이드운전 제상 계통도, 도 6은 본발명에서 케스케이드운전 난방 온도조건 설명도, 도 7은 본발명에서 싱글운전 난방 온도조건 설명도, 도 8은 본발명에서 싱글운전 냉방 온도조건 설명도, 도 9는 본발명에서 케스케이드운전 제상 온도조건 설명도이다.
The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a schematic diagram of a dual-cooling cycle heat pump hot water system of the present invention, Figure 2 is a cascade operation heating system diagram in the present invention, Figure 3 is a single operation heating system diagram in the present invention, Figure 4 is a single operation cooling system diagram in the present invention, Figure 5 Figure 6 is a schematic diagram of the defrosting cascade operation in the present invention, Figure 6 is an explanatory diagram of the cascade operation heating temperature conditions in the present invention, Figure 7 is an explanatory diagram of the single operation heating temperature conditions in the present invention, Figure 8 is a diagram of the single operation cooling temperature conditions in the present invention 9 is an explanatory diagram of a cascade operation defrost temperature condition in the present invention.

본발명 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템은 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)과 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)으로 나누어지며, 냉매가 서로 다른 것을 사용한다.The present invention, the two-way refrigeration cycle heat pump hot water system is divided into a low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 and a high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200, and uses different refrigerants.

본 발명의 상기 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)은 저단측 압축기(150)에서 고온 고압의 냉매가스가 사방변(130)을 통과한 후 이중이원 열교환기(220)와 열교환 하여 고압의 냉매 액으로 상변화(phase change) 하면서 온수를 생산하고, 저단측 액체 탱크(110)에 모인 후 저단측 전자식 팽창밸브(117)에서 저온 저압의 액냉매로 변화하여 실외 열교환기(120)에서 저온 저압의 가스 냉매로 변화 후 저단측 어큐물레이터(140)를 거친 후 다시 저단측 압축기(150)로 유입된다.The low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 of the present invention is a high pressure by heat exchange with the dual binary heat exchanger 220 after the refrigerant gas of the high temperature and high pressure in the low stage compressor 150 passes through the four sides (130). The hot water is produced by phase change with the refrigerant liquid of the liquid crystal, collected in the low stage side liquid tank 110, and then changed into the low temperature low pressure liquid refrigerant from the low stage side electronic expansion valve 117 to the outdoor heat exchanger 120. After the low temperature low pressure gas refrigerant is changed, it passes through the low stage accumulator 140 and then flows back into the low stage compressor 150.

그리고 상기 고단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 고단측 압축기(240)에서 고온 고압의 냉매가스가 고온수 열교환기(250)와 열교환하여 고압의 냉매 액으로 상변화 하면서 고온수를 생산하고, 고단측 액체탱크(210)에 모인 후 고단측 전자식 팽창밸브(217)에서 저온 저압의 액냉매로 변화하여 이중 이원 열교환기(220)에서 저온 저압의 가스 냉매로 변화 후 고단측 어큐레이터(230)를 거친 후 다시 고단측 압축기(240)로 유입된다.The high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 produces high temperature water while the high temperature and high pressure refrigerant gas is heat-exchanged with the high temperature water heat exchanger 250 in the high stage compressor 240 to phase change into a high pressure refrigerant liquid. , After gathered in the high stage liquid tank 210, the high stage electronic expansion valve 217 is changed into a low temperature low pressure liquid refrigerant, and the dual binary heat exchanger 220 is converted into a low temperature low pressure gas refrigerant, and then the high stage side accumulator 230. After passing through) it is introduced into the high stage compressor 240 again.

본발명의 상기 이중 이원 열교환기(220)는 이원사이클용 열교환기(221) 및 싱글운전용 온수 열교환기(222)두 개로 분리되어 설치되어 있어서, 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)과 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)이 모두 가동되는 이원냉동 운전때와, 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않고 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)만 가동되는 싱글운전때에 이원사이클용 열교환기(221) 및 싱글운전용 온수 열교환기(222)간에 상호 열교환이 되지 않게 된다.The dual binary heat exchanger 220 of the present invention is installed in two separate cycle heat exchanger 221 and a single operation hot water heat exchanger 222, the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 and In the case of binary refrigeration operation in which the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is all operated, the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is not operated and only the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is operated. In a single operation, mutual heat exchange is not performed between the dual cycle heat exchanger 221 and the single operation hot water heat exchanger 222.

본발명에서 상기 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)의 냉매는 R-410A냉매를 사용하고, 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)의 냉매는 R-134a를 사용한다.In the present invention, the refrigerant of the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 uses R-410A refrigerant, and the refrigerant of the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 uses R-134a.

그리고, 본발명에서 상기 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)과 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)이 모두 가동시에는, 상기 온수는 이중 이원 열교환기(220)에서는 열교환을 하지 않고, 고온수 열교환기(250)로 유입된 후 열교환되어 열을 받은 후 바로 유출된다.In the present invention, when both of the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 and the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 are operated, the hot water does not undergo heat exchange in the dual binary heat exchanger 220. After the heat is introduced into the hot water heat exchanger 250 and receives heat, it immediately flows out.

그리고, 상기 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않고 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)만 난방모드로 가동될 경우에는, 상기 온수는 이중이원 열교환기(220)의 싱글 운전용 온수 열교환기(222)로 유입되어 열교환되어 열을 받아 온수를 생산하고, 고단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템이 가동되지 않으므로 고온수 열교환기(250)를 거치되, 열교환 없이 바로 유출되게 된다.In addition, when the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is not operated and only the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is operated in a heating mode, the hot water is the dual binary heat exchanger 220. The hot water heat exchanger 222 is introduced into a single operation and receives heat and receives heat to produce hot water, and the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system is not operated. do.

본발명의 이원냉동사이클 히트펌프 온수 시스템에 관해 구체적으로 기재하면, 다음과 같다. 본발명 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템은 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)과 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)으로 나누어진다.Referring to the binary refrigeration cycle heat pump hot water system of the present invention in detail. The present invention, the dual refrigeration cycle heat pump hot water system is divided into a low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 and a high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200.

그리고 냉매가 서로 다른 것을 특징으로 하는 것으로, 상기 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)의 냉매는 R-410A냉매를 사용하고, 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)의 냉매는 R-134a를 사용한다.The refrigerant of the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 uses R-410A refrigerant, and the refrigerant of the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is R-. Use 134a.

본발명은 저압측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)과 고압(단)측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)을 동시에 가동할 수 있고, 난방시 외기온도가 7℃ 이상으로 높고 요구되는 온수의 출수온도가 50℃ 정도로 낮은 경우 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)만을 가동할 수도 있다.The present invention can operate the low pressure side refrigeration cycle heat pump hot water system 100 and the high pressure (single side) refrigeration cycle heat pump hot water system 200 simultaneously, and when the outside air temperature is higher than 7 ° C. If the outlet temperature is as low as 50 ℃ only low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 may be operated.

먼저, 본발명에서 저단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템과 고단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템이 모두 가동 시에 대하여 설명한다.First, in the present invention, both the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system and the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system will be described for operation.

본발명의 상기 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)은 저단측 압축기에서 65℃ 정도의 고온 고압의 냉매가스가 사방변을 통과한 후(싱글 운전용 전자 밸브(122)는 닫히고, 이원냉동용 전자 밸브(121)만 열려) 이원 사이클용 열교환기(221)에서 고단측 냉매 사이클(고단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템)과 열교환 하여 22℃ 정도의 고압의 냉매 액으로 상변화(phase change) 하여, 저단측 액체 탱크(110)에 모인 후 저단측 전자식 팽창밸브(117)에서 -22℃ 정도의 저온 저압의 액냉매로 변화하여 실외 열교환기(120)에서 열교환하여 -17℃ 정도의 저온 저압의 가스 냉매로 변화 한다. 이때 실외측의 온도는 약 -15℃정도이다. 실외 열교환기(120)에서 열교환한 저온 저압의 냉매가스는 저단측 어큐물레이터(140)에서 -7℃정도까지 가열된 후 저단측 압축기로 유입된다. 여기서 저단측 어큐물레이터(140)는 과냉기(액냉매 입장에서 보면), 또는 과열기(가스냉매 입장에서 보면) 역할을 하며, 액냉매를 충분히 응축+과냉 시켜 주고, 가스냉매는 충분히 과열 시켜 주는 역할을 하게 된다. 그리고 저단측 액가스 열교환기(260)는 충분히 과냉된 액냉매의 일부를 팽창 시켜 액냉매를 더욱 과냉 시키고, 가스냉매는 약 12℃ 까지 가열 시켜 저단측 압축기에 넣어 압축되는 가스냉매량을 증가 시켜 난방능력을 극대화하게 한다. 이상이 본발명의 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)의 냉매 흐름도이다.In the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 of the present invention, after the refrigerant gas of high temperature and high pressure of about 65 ° C. passes through the four sides in the low stage compressor (single operation solenoid valve 122 is closed, binary refrigeration is performed). Only the solenoid valve 121 is opened. The two-cycle heat exchanger 221 exchanges heat with the high stage refrigerant cycle (high stage refrigeration cycle heat pump hot water system) to phase change into a refrigerant liquid having a high pressure of about 22 ° C. After gathering in the low stage side liquid tank 110, the low stage side electronic expansion valve 117 is changed into a liquid refrigerant having a low temperature and low pressure of about -22 ° C, and heat exchanged in the outdoor heat exchanger 120 to perform a low temperature low pressure of about -17 ° C. Changes to the gas refrigerant. At this time, the temperature of the outdoor side is about -15 ℃. The low temperature low pressure refrigerant gas heat exchanged by the outdoor heat exchanger 120 is heated to about -7 ° C. in the low stage accumulator 140 and then flows into the low stage compressor. Here, the low stage accumulator 140 serves as a supercooler (as viewed from the liquid refrigerant position) or a superheater (as seen from the gas refrigerant position), and sufficiently condenses the liquid refrigerant and overcools the gas refrigerant. It will play a role. The low stage liquid gas heat exchanger 260 expands a portion of the sufficiently subcooled liquid refrigerant to further subcool the liquid refrigerant, and the gas refrigerant is heated to about 12 ° C. to increase the amount of gas refrigerant compressed into the low stage compressor and heated. Maximize your skills. The above is the flowchart of the refrigerant | coolant of the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 of this invention.

그리고 본 발명의 고단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(200)의 냉매 흐름도에 대해 설명하면, 본발명의 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 고단측 압축기(240)에서 100℃ 정도의 고온 고압의 냉매가스가 고온수 열교환기(250)에서 물과 열교환하여 70℃ 정도의 고압의 냉매 액으로 상변화(phase change)하여 고단측 액체 탱크(210)에 모인 후 고단측 (전자식)팽챙밸브(217)에서 12℃정도의 저온 저압의 액 냉매로 변화하여 이원사이클용 열교환기(221)에서 약 17℃정도까지 저온 저압의 가스냉매로 가열된다. 그리고 저온 저압의 가스냉매는 고단측 어큐물레이터(230)를 거쳐 약 17℃정도로 고단측 압축기(240)로 유입된다. 여기서 고단측 어큐물레이터(230)는 이원사이클용 열교환기에서 충분히 증발하지 못한 저온저압의 액 냉매 가스를 걸러 주는 역할을 하게 된다. 그리고, 고단측 액가스 열교환기(270)는 고단측 액체탱크에서 고압의 액냉매의 일부를 팽창시켜 액냉매를 더욱 과냉시키고, 가스냉매는 약 60℃까지 가열 시켜 고단측 압축기(240)에 넣어 압축되는 가스량을 증가 시켜 난방 능력을 극대화 하게 한다.
And the refrigerant flow chart of the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 of the present invention, the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 of the present invention is a high temperature of about 100 ℃ in the high stage compressor 240 The high pressure refrigerant gas is heat-exchanged with water in the high temperature water heat exchanger 250 to phase change into a high pressure refrigerant liquid of about 70 ° C., collects in the high stage liquid tank 210, and then the high stage side (electronic) swelling valve. A low temperature low pressure liquid refrigerant of about 12 ° C. is heated at 217 and is heated by a low temperature low pressure gas refrigerant to about 17 ° C. in a binary cycle heat exchanger 221. The low temperature and low pressure gas refrigerant flows into the high stage compressor 240 at about 17 ° C. via the high stage accumulator 230. Here, the high stage accumulator 230 filters the low temperature low pressure liquid refrigerant gas that has not sufficiently evaporated in the dual cycle heat exchanger. In addition, the high stage liquid gas heat exchanger 270 expands a part of the high pressure liquid refrigerant in the high stage liquid tank to further supercool the liquid refrigerant, and heats the gas refrigerant to about 60 ° C. into the high stage compressor 240. Increase the amount of compressed gas to maximize heating capacity.

한편, 본발명은 상기 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)과 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)이 모두 가동시에는, 상기 온수는 이중이원 열교환기(220)로 유입되지만 열교환 하지 않고, 고온수 열교환기(250)로 유입된 후 열교환되어 열을 받은 후 바로 유출되게 된다. 이때 온수의 인입온도는 70℃ 정도이며, 고온수 열교환기(250)를 거친 후의 온도는 80℃ 정도로 상승된다.On the other hand, the present invention, when both the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 and the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 are operated, the hot water flows into the dual binary heat exchanger 220, but the heat exchange. Instead of being introduced into the hot water heat exchanger 250, the heat exchanger is immediately discharged after receiving heat. At this time, the inlet temperature of the hot water is about 70 ℃, the temperature after passing the hot water heat exchanger 250 is raised to about 80 ℃.

다음으로, 본 발명에서 상기 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않고 저단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(100)만 가동될 경우 상기 저단 측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(100)은 저단측 냉매가 저단측 압축기(150)에서 사방변(130)을 거친 후 (싱글운전용 전자밸브(122)만 열리고, 이원 냉동용 전자밸브(121)는 닫혀) 이중이원 열교환기(220)의 싱글운전용 온수 열교환기(222)에서 열교환을 하여 열을 전달하고, 저단측 액채탱크(110)에 냉매가 모인 후 저단측(전자식)팽창밸브(117)에서 팽창하여 실외 열교환기(120)에서 열을 획득하여 저단측 어큐물레이터(140)를 거친후 다시 저단측 압축기(150)로 복귀된다.
Next, when the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is not operated and only the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is operated, the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is operated. After the low stage refrigerant passes through the four sides 130 at the low stage compressor 150 (only the solenoid valve 122 for single operation is opened and the solenoid valve 121 for binary refrigeration is closed), the dual binary heat exchanger 220 Heat exchange in the single operation hot water heat exchanger 222 of the heat transfer, and the refrigerant is collected in the low stage side liquid tank (110) and then expanded in the low stage side (electronic) expansion valve 117 to the outdoor heat exchanger (120) After the heat is obtained, the low stage side accumulator 140 passes through and is returned to the low stage side compressor 150.

본 발명에서 상기 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않고 저단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(100)만 가동될 경우의 온도조건에 대해 설명한다. The high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 in the present invention will be described with respect to the temperature conditions when only the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is operated.

본 발명에서 상기 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 안하고 저단측 냉동 사이클 온수 시스템(100)만 가동될 경우 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)의 냉매 흐름도는 앞서 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)의 냉매 흐름도와 동일하나 단지 온도 조건이 다르게 되는 것으로 저단측 압축기(150)에서 90℃정도의 고온고압의 냉매 가스가 사방변(130)을 거친 후 (싱글운전용 전자밸브(122))는 열리고, 이원 냉동용 전자밸브(121)는 닫혀) 싱글운전용 온수 열교환기(222)에서 물과 열교환하여 40℃정도의 고압의 냉매 액으로 상변화(phase change) 하여, 저단측 액체 탱크(110)에 모인 후 저단측(전자식) 팽창밸브(117)에서 -1℃ 정도의 저온 저압의 액냉매로 변화하여 실외 열교환기(120)에서 열교환하여 3℃ 정도의 저온 저압의 가스 냉매로 변화 한다. 이때 실외측의 온도는 약 7℃정도이다. 실외 열교환기(120)에서 열교환한 저온 저압의 냉매가스는 저단측 어큐물레이터(140)에서 15℃정도까지 가열된 후 저단측 압축기(150)로 유입된다. 여기서 저단측 어큐물레이터(140)는 과냉기(액냉매 입장에서 보면), 또는 과열기(가스냉매 입장에서 보면) 역할을 하며, 액냉매를 충분히 응축+과냉 시켜 주고, 가스냉매는 충분히 과열 시켜 주는 역할을 하게 된다. 그리고 저단측 액가스 열교환기(260)는 충분히 과냉된 액냉매의 일부를 팽창(118) 시켜 액냉매를 더욱 과냉 시키고, 가스냉매는 약 25℃ 까지 가열 시켜 저단측 압축기(150)에 넣어 압축되는 가스냉매량을 증가 시켜 난방능력을 극대화하게 한다.In the present invention, when the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is not operated and only the low stage refrigeration cycle hot water system 100 is operated, the refrigerant flow chart of the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is low stage side. The refrigerant flow chart of the refrigerating cycle heat pump hot water system 100 is the same as the flow chart of the refrigerant, but only the temperature conditions are different. The solenoid valve 122 is opened, and the binary refrigeration solenoid valve 121 is closed. The single phase hot water heat exchanger 222 exchanges water with water to change the phase into a refrigerant liquid having a high pressure of about 40 ° C. After gathering in the low stage side liquid tank 110, the low stage side (electronic) expansion valve 117 is changed into a low temperature low pressure liquid refrigerant of about -1 ° C and heat exchanged in the outdoor heat exchanger 120 to a low temperature of about 3 ° C Low pressure The change in the refrigerant. At this time, the temperature of the outdoor side is about 7 ℃. The low temperature low pressure refrigerant gas heat exchanged by the outdoor heat exchanger 120 is heated to about 15 ° C. in the low stage accumulator 140 and then flows into the low stage compressor 150. Here, the low stage accumulator 140 serves as a supercooler (as viewed from the liquid refrigerant position) or a superheater (as seen from the gas refrigerant position), and sufficiently condenses the liquid refrigerant and overcools the gas refrigerant. It will play a role. The low stage liquid gas heat exchanger 260 expands a portion of the sufficiently cooled liquid refrigerant 118 to further cool the liquid refrigerant, and the gas refrigerant is heated to about 25 ° C. to be compressed into the low stage compressor 150. Increase gas refrigerant to maximize heating capacity.

한편, 본발명에서 상기 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않고 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)만 가동될 경우에는, 온수는 싱글운전용 온수 열교환기(222)로 유입되어 열교환되어 열을 받아 예열되며, 다시 온수 열교환기(250)를 거치되, 열교환(열수수) 없이 바로 유출되게 된다. 이때 온수의 인입온도는 40℃ 정도이며, 싱글운전용 열교환기를 거친 후의 온도는 50℃ 정도로 상승된다.
Meanwhile, in the present invention, when the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is not operated and only the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is operated, hot water is supplied to the single operation hot water heat exchanger 222. It is introduced and heat exchanged to receive heat and is preheated, and then again passes through a hot water heat exchanger 250, and is immediately discharged without heat exchange (thermal water). At this time, the inlet temperature of the hot water is about 40 ℃, the temperature after passing through the single operation heat exchanger is raised to about 50 ℃.

한편, 본발명의 다른 경우로서 상기 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않고 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)만 냉방모드로 가동될 경우에는 상기 저단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시트(스)템(100)의 저단측 압축기(150)에서 냉매가 압축되어 사방변(130)을 거친 후 실외열교환기(120)에서 열교환하여 열을 버린 후 저단측 액채탱크(110)에 냉매가 모인 후 저단측 전자식 팽창밸브(117)에서 팽창하여 이중이원 열교환기(220)의 싱글 운전용 온수 열교환기(222)에서 열교환되어 냉수를 생산한다. 그리고 다시 고온수 열교환기(250)를 거치되, 열교환 없이 바로 유출되는 것이다.
On the other hand, in another case of the present invention, when the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is not operated and only the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is operated in a cooling mode, the low stage refrigeration cycle heat pump is operated. After the refrigerant is compressed in the low stage compressor 150 of the hot water sheet system 100 and passes through the four sides 130, the refrigerant is heat-exchanged in the outdoor heat exchanger 120 and the heat is discarded to the low stage liquid tank 110. After the refrigerant is collected, it expands in the low stage electronic expansion valve 117 and heat exchanges in the single operation hot water heat exchanger 222 of the dual binary heat exchanger 220 to produce cold water. And again through the hot water heat exchanger 250, it will flow out immediately without heat exchange.

한편 본발명의 또다른 경우로서 상기 고단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않고 저단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(100)만 제상모드로 가동될 경우에는, 상기 저단 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(100)은 저단측 압축기(150)에서 약 50℃고온 고압의 냉매가스가 사방변(130)을 거친후 실외열교환기(120)에서 공기와 열교환하여 실외열교환기(120)에 착상된 성애를 녹이는 기능을 한다. 실외열교환기에서 고압의 냉매 액으로 상변화(phase change)한 냉매는 약 5℃정도로 저단측 액채 탱크(110)에 모인 냉매액은 저단측 전자식 팽창밸브에서 약 -10℃ 저온저압의 냉매 액으로 이원 사이클용 열교환기(221)에서 열교환 없이 저단측 어큐물레이터(140)를 거쳐 -20℃정도로 다시 저단측 압축기(150)로 복귀 하게 된다. 상기50℃의 온수는 이중이원 열교환기(220)로 유입되되, 열교환 없이 바로 유출되며, 다시 고온수 열교환기(250)를 거치되 열교환 없이 바로 50℃온수 그대로 유출되게 된다. On the other hand, as another case of the present invention, when the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is not operated and only the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is operated in the defrost mode, the low stage refrigeration cycle heat pump The hot water system 100 has a refrigerant gas of about 50 ° C. high temperature and high pressure in the low stage compressor 150 passed through the four sides 130, and then heat-exchanges with air in the outdoor heat exchanger 120 to be implanted in the outdoor heat exchanger 120. It acts to melt sexuality. Refrigerant liquid phase changed into a high pressure refrigerant liquid in the outdoor heat exchanger is about 5 ° C. The refrigerant liquid collected in the low stage liquid tank 110 is converted into a refrigerant liquid of about -10 ° C low temperature and low pressure from the low stage electronic expansion valve. In the binary cycle heat exchanger 221, the low stage side accumulator 140 is returned to the low stage side compressor 150 at about −20 ° C. without the heat exchange. The hot water at 50 ° C. is introduced into the dual binary heat exchanger 220, and is immediately discharged without heat exchange. The hot water is directly passed through the hot water heat exchanger 250 and is immediately discharged as it is at 50 ° C. without heat exchange.

본발명은 저압용 냉매를 사용한 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)과 고압용 냉매를 사용한 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)을 병행설치하고 저단측과 고단측을 동시에 운전하거나 또는 저단측만 선택적으로 운전함으로써, 고온의 온수를 저렴한 경비와 안정적으로 생산할 수 있는 현저한 효과가 있다.According to the present invention, the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 using the low pressure refrigerant and the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 using the high pressure refrigerant are installed in parallel, and the low stage side and the high stage side are operated simultaneously or By selectively operating only the low stage side, there is a remarkable effect that can produce hot water of high temperature at low cost and stable.

221 : 이원 사이클용 열교환기
222 : 싱글 운전용 온수 열교환기
113, 213 : 모세관 114, 214 : 냉매필터
115, 215 : 압력센서 116, 216 : 온도센서
117 : 저단측 전자식 팽창밸브 217 : 고단측 전자식 팽창밸브
118 :저단측 액가스 팽창밸브 218:고단측 액가스 팽창밸브
121 : 이원냉동용 전자밸브
122 : 싱글운전용 전자밸브
100 : 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템
110 : 저단측 액체탱크 120 : 실외 열교환기
130 : 사방변 140 : 저단측 어큐물레이터
150 : 저단측 압축기
200 : 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템
210 : 고단측 액체탱크 220 : 이중 이원 열교환기
230 : 고단측 어큐물레이터 240 : 고단측 압축기
250 : 고온수 열교환기
260 : 저단측 액가스 열교환기(Vapor Injection)
270 : 고단측 액가스 열교환기(Vapor Injection)221: dual cycle heat exchanger
222: Hot Water Heat Exchanger for Single Operation
113, 213: capillary 114, 214: refrigerant filter
115, 215: pressure sensor 116, 216: temperature sensor
117: low stage electronic expansion valve 217: high stage electronic expansion valve
118: low stage liquid gas expansion valve 218: high stage liquid gas expansion valve
121: solenoid valve for binary refrigeration
122: single operation solenoid valve
100: low stage refrigeration cycle heat pump hot water system
110: low stage liquid tank 120: outdoor heat exchanger
130: four sides 140: low-end accumulator
150: low stage compressor
200: high stage refrigeration cycle heat pump hot water system
210: high stage liquid tank 220: dual binary heat exchanger
230: high stage accumulator 240: high stage compressor
250: high temperature water heat exchanger
260: low stage liquid gas heat exchanger (Vapor Injection)
270: high stage liquid gas heat exchanger (Vapor Injection)

Claims (4)

저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)과 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)으로 나누어지며, 냉매가 서로 다른 것을 사용하는 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템에 있어서,
상기 저단 측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(100)은 저단측 냉매가 저단측 압축기(150)에서 사방변(130)을 거친 후 이중이원 열교환기(220)의 이원사이클용 열교환기(221)에서 열교환을 하여 열을 전달하고, 저단측 액채탱크(110)에 냉매가 모인 후 저단측 전자식 팽창밸브(117)에서 팽창하여 실외 열교환기(120)에서 열을 획득하여 저단측 어큐물레이터(140)를 거친후 다시 저단측 압축기(150)로 복귀되며,
상기 고단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 고단측 압축기(240)에서 압축된 냉매가 고온수 열교환기(250)에서 물과 열교환하여 열을 전달하고, 고단측 액체 탱크(210)에 냉매가 모인 후 고단측 전자식 팽창밸브(217)에서 팽창하여 이중이원 열교환기(220)의 이원사이클용 열교환기(221)에서 열을 흡수 한뒤 고단측어큐뮬레이터(230)를 거쳐 다시 고단측 압축기(240)로 복귀하되,
상기 이중이원 열교환기(220)는 이원사이클용 열교환기(221) 및 싱글운전용 온수 열교환기(222)두 개로 분리되어 설치되어 있는 것으로,
상기 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)과 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)이 모두 가동시에는, 온수는 이중이원 열교환기(220)로 유입되되, 열교환하지 않고, 고온수 열교환기(250)로 유입된 후 열교환되어 열을 받은 후 바로 유출되는 것이며,
상기 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않고 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)만 난방모드로 가동될 경우에는, 상기 저단측 냉동사이클 히트펌프 온수 시스템(100)은 저단측 냉매가 저단측 압축기(150)에서 사방변(130)을 거친 후 이중이원 열교환기(220)의 싱글운전용 온수 열교환기(222)에서 열교환을 하여 열을 전달하고, 저단측 액채탱크(110)에 냉매가 모인 후 저단측 전자식 팽창밸브(117)에서 팽창하여 실외 열교환기(120)에서 열을 획득하여 저단측 어큐물레이터(140)를 거친후 다시 저단측 압축기(150)로 복귀되며, 온수는 이중이원 열교환기(220)의 싱글운전용 온수 열교환기(222)로 유입되어 열교환되어 열을 받아 예열되며, 다시 고온수 열교환기(250)를 거치되, 상기 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)은 가동되지 않으므로, 열교환 없이 바로 유출되는 것을 특징으로 하는 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템In the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 and the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200, the two-way refrigeration cycle heat pump hot water system using different refrigerants,
The low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 has a low stage refrigerant in the dual cycle heat exchanger 220 of the dual-sided heat exchanger 220 after the refrigerant flows through the four sides 130 in the low-stage compressor 150. Heat is transferred to transfer heat, and refrigerant is collected in the low stage side liquid tank 110, and then expands in the low stage side electronic expansion valve 117 to obtain heat from the outdoor heat exchanger 120 to obtain the low stage accumulator 140. After going back to the low stage compressor 150,
The high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 transfers heat by the refrigerant compressed in the high stage compressor 240 to exchange heat with water in the high temperature water heat exchanger 250, and the refrigerant to the high stage liquid tank 210. After the heat is collected in the high stage electronic expansion valve 217 to absorb heat from the dual cycle heat exchanger 221 of the dual-duplex heat exchanger 220, and then through the high stage accumulator 230, the high stage compressor 240 again. Return to)
The dual binary heat exchanger 220 is to be separated into two two-cycle heat exchanger 221 and a single operation hot water heat exchanger 222,
When both the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 and the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 are operated, hot water flows into the dual binary heat exchanger 220, but does not exchange heat. After being introduced into the heat exchanger 250, the heat is exchanged and then immediately flowed out.
When the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 is not operated and only the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is operated in a heating mode, the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 is low stage. After the refrigerant passes through the four sides 130 at the low stage compressor 150, heat exchanges in the single-use hot water heat exchanger 222 of the dual binary heat exchanger 220 to transfer heat, and the low stage liquid tank ( After the refrigerant is collected in the 110, the low stage electronic expansion valve 117 expands to obtain heat from the outdoor heat exchanger 120, passes through the low stage accumulator 140, and then returns to the low stage compressor 150. , The hot water is introduced into the single-use hot water heat exchanger 222 of the dual binary heat exchanger 220 is heat-exchanged and preheated by receiving the heat, and again subjected to the hot water heat exchanger 250, the high stage refrigeration cycle heat Pump hot water system 200 is up and running If so, binary refrigeration cycle of heat pump hot water system characterized in that the outlet immediately without heat 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 저단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(100)의 냉매는 R-410A냉매를 사용하고, 고단측 냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템(200)의 냉매는 R-134a를 사용하는 것을 특징으로 하는 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템The refrigerant of the low stage refrigeration cycle heat pump hot water system 100 uses R-410A refrigerant, and the refrigerant of the high stage refrigeration cycle heat pump hot water system 200 uses R-134a. Two-way refrigeration cycle heat pump hot water system
KR1020120144350A 2012-12-12 2012-12-12 Warm water system of cascade cycle heat pump KR101289828B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120144350A KR101289828B1 (en) 2012-12-12 2012-12-12 Warm water system of cascade cycle heat pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120144350A KR101289828B1 (en) 2012-12-12 2012-12-12 Warm water system of cascade cycle heat pump

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101289828B1 true KR101289828B1 (en) 2013-07-24

Family

ID=48998066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120144350A KR101289828B1 (en) 2012-12-12 2012-12-12 Warm water system of cascade cycle heat pump

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101289828B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104819569A (en) * 2015-05-12 2015-08-05 广东今泉节能设备有限公司 Air source heat pump heating type water heater device
CN111981695A (en) * 2020-07-22 2020-11-24 华帝股份有限公司 Low-air-pressure identification and control method for gas water heater

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62112075U (en) * 1986-01-06 1987-07-16
KR20120077389A (en) * 2010-12-30 2012-07-10 엘지전자 주식회사 Hot water supply device associated with heat pump and control method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62112075U (en) * 1986-01-06 1987-07-16
KR20120077389A (en) * 2010-12-30 2012-07-10 엘지전자 주식회사 Hot water supply device associated with heat pump and control method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104819569A (en) * 2015-05-12 2015-08-05 广东今泉节能设备有限公司 Air source heat pump heating type water heater device
CN111981695A (en) * 2020-07-22 2020-11-24 华帝股份有限公司 Low-air-pressure identification and control method for gas water heater

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007010288A (en) Cooling and heating capacity enhancement method of existing heat pump type air conditioner, thermal storage unit device and heat pump type air conditioner using the device
CN109883082B (en) Frostless air source energy storage type heat pump system and use method thereof
CN106369721A (en) Household small-sized energy storage air conditioner system
JPH0634169A (en) Air conditioning device
CN2906415Y (en) Double-stage cold-accumulation system
CN210345955U (en) Frostless air source energy storage type heat pump system
KR101325887B1 (en) warm water system of cascade cycle heat pump
KR101289828B1 (en) Warm water system of cascade cycle heat pump
CN207146975U (en) Heat-reclamation multi-compressors air-conditioning system
KR101289831B1 (en) Operating method of warm water system of cascade cycle heat pump
CN113654132A (en) Heat pump set
KR100965114B1 (en) Heating and cooling system
CN209877242U (en) Cascade type ice storage system adopting supercooling method
JP5517333B2 (en) Refrigeration apparatus and operation method thereof
JP4270803B2 (en) Cold generation system
CN112066588A (en) Reverse recovery type hot defrosting refrigeration system
KR101280442B1 (en) Duality cold cycle heat pump system of control method
KR101118137B1 (en) Air cooling type heat pump system
KR20030082822A (en) The Combined Cooling and Heating Ice Regenerative System
CN2298457Y (en) Cold storage air conditioner using refrigerant supercooling internal melting ice releasing cold way
KR20190120115A (en) Refrigeration system of refrigerator vehicle for low-temperature transportation
KR100500954B1 (en) Ice thermal storage heat pump unit
CN216522045U (en) Multifunctional air conditioner
KR100951685B1 (en) Apparatus for supplying cold-hot water or air for air-conditioning of hybrid heat-pump type
CN212431389U (en) Reverse recovery type hot defrosting refrigeration system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170710

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180718

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190430

Year of fee payment: 7