KR101382493B1 - 냉난방 시스템 - Google Patents

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KR101382493B1
KR101382493B1 KR1020130120876A KR20130120876A KR101382493B1 KR 101382493 B1 KR101382493 B1 KR 101382493B1 KR 1020130120876 A KR1020130120876 A KR 1020130120876A KR 20130120876 A KR20130120876 A KR 20130120876A KR 101382493 B1 KR101382493 B1 KR 101382493B1
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heat exchanger
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신석호
배재영
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주식회사에이멕스
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Abstract

적어도 하나의 히트펌프 유닛을 포함하고, 상기 히트펌프 유닛은, 제1매체를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에 연결되고 상기 제1매체 및 상기 제1매체와 다른 제2매체가 열교환하도록 구비된 제1열교환기와, 상기 제1열교환기에 연결되고 상기 제1매체가 순환하는 제2열교환기와, 상기 제1열교환기에 연결되고 상기 제2매체가 순환하는 팬코일유닛과, 상기 제1열교환기와 상기 팬코일유닛 사이에 개재되고 상기 제2매체를 저장하는 제1저장조와, 상기 제1열교환기와 제2열교환기의 사이에 개재되는 제1팽창밸브를 포함하는 냉난방 시스템을 개시한다.

Description

냉난방 시스템 {Cooling and heating system}
냉난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세히는 히트펌프를 포함하는 냉난방 시스템에 관한 것이다.
히트펌프를 이용한 냉난방 시스템은 하나의 시스템으로 냉방과 난방 모두를 할 수 있다는 장점이 있어, 폭넓게 이용되고 있다.
그러나 종래의 히트펌프를 이용한 냉난방 시스템은 냉매 순환 회로를 갖는 히트펌프를 가동하여야만 냉난방을 이용할 수 있기 때문에 전력사용량이 많은 피크 시간대에 냉난방 시스템을 가동할 경우 전기 사용에 따른 비용 증대가 높은 한계가 있었다.
또한 실외기에 대한 제상 문제가 항상 과제로 남아 있었는 데, 이를 해소하기 위해 실외기에 전기 히터를 사용하거나 압축기를 2대 이용한 2원 사이클을 적용하는 방법 등이 사용되었다. 그러나 이러한 방법은 비용을 증대시키는 문제가 있었다.
그리고 냉난방기로 사용하는 열교환기가 시간이 지남에 따라 효율이 저하되는 한계가 있었다.
에너지 효율 및/또는 전력사용 효율이 높은 냉난방 시스템을 제공하고자 한다.
일 측면에 따르면, 적어도 하나의 히트펌프 유닛을 포함하고, 상기 히트펌프 유닛은, 제1매체를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에 연결되고 상기 제1매체 및 상기 제1매체와 다른 제2매체가 열교환하도록 구비된 제1열교환기와, 상기 제1열교환기에 연결되고 상기 제1매체가 순환하는 제2열교환기와, 상기 제1열교환기에 연결되고 상기 제2매체가 순환하는 팬코일유닛과, 상기 제1열교환기와 상기 팬코일유닛 사이에 개재되고 상기 제2매체를 저장하는 제1저장조와, 상기 제1열교환기와 제2열교환기의 사이에 개재되는 제1팽창밸브를 포함하는 냉난방 시스템이 제공된다.
상기 압축기에 연결되고 상기 제1매체와 상기 제2매체가 열교환하도록 구비된 제3열교환기와, 상기 제3열교환기에 연결되고 상기 제2매체를 저장하는 제2저장조를 더 포함할 수 있다.
일단이 상기 제1열교환기와 상기 제1팽창밸브의 사이 유로에 연결되고 타단이 상기 압축기에 연결된 제1바이패스로와, 상기 제1열교환기와 상기 제1팽창밸브의 사이 유로와 상기 제1바이패스로에 연결된 제4열교환기와, 상기 제1바이패스로의 일단과 상기 제4열교환기 사이에 위치한 제2팽창밸브를 더 포함할 수 있다.
일단이 상기 압축기에 연결되고 타단이 상기 제2열교환기에 연결되어 선택적으로 개폐되는 제2바이패스로를 더 포함할 수 있다.
일단이 상기 제1열교환기와 상기 제1저장조의 사이 유로에 연결되고 타단이 상기 제1열교환기에 연결된 제3바이패스로와, 상기 제3바이패스로에 위치한 순환펌프를 더 포함할 수 있다.
일단이 상기 제3열교환기와 상기 제2저장조의 사이 유로에 연결되고 타단이 상기 제3열교환기에 연결된 제4바이패스로와, 상기 제4바이패스로에 위치한 순환펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 히트펌프 유닛에 전기적으로 연결된 호스트 유닛과, 상기 호스트 유닛과 통신 가능하도록 구비된 서버 유닛을 더 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 제1저장조가 냉기 또는 열기를 저장하도록 구비됨으로, 전력수요가 낮은 시간대에 히트펌프를 가동하여 제1저장조에 차가운 또는 뜨거운 제2매체를 저장하고, 전력수요가 높은 시간대에 제2매체의 냉기 또는 열기를 팬코일유닛을 이용하여 실내로 전달하는 방식을 취할 수 있다. 따라서 에너지 효율을 높일 수 있다. 또한 각 개별장소의 냉난방 사용 전력량을 실시간 검침하여 각 장소의 에너지 사용량을 효율적으로 관리할 수 있으며, 개별 냉난방을 제2매체의 유량공급을 효율적으로 관리하여, 에너지를 절감할 수 있다.
사용자는 히트펌프가 가동되는 한 어느 때라도 손쉽게 온수를 사용할 수 있다.
상기 제4열교환기는 이코노마이저의 기능을 하게 되는 데, 제1팽창밸브를 통과할 제1매체에 대하여 미리 열교환을 시켜 줌으로써 냉난방효율을 약 20~30% 증가시킬 수 있다.
압축기에서 나온 고온 고압의 제1매체를 선택적으로 제2열교환기로 곧바로 공급함으로써, 제2열교환기에 서리 및 결빙 문제가 발생하는 것을 해소할 수 있다.
제1열교환기 내부의 세척 작업을 할 수 있다. 이에 따라 냉난방을 겸용으로 사용하는 제1열교환기의 효율증대와 수명 연장을 기할 수 있다.
상기 서버 유닛이 호스트 유닛과 통신하여 복수의 히트펌프 유닛의 운전상태, 에러상태 및/또는 전력상태 등을 관리할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 냉난방 시스템의 구성도이다.
도 2는 히트펌프 유닛의 일 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 3은 히트펌프의 일 실시예의 구성을 보다 상세하게 도시한 구성도이다.
도 4는 히트펌프의 다른 일 실시예의 일부를 도시한 구성도이다.
도 5는 히트펌프의 또 다른 일 실시예의 일부를 도시한 구성도이다.
도 6은 히트펌프의 또 다른 일 실시예의 일부를 도시한 구성도이다.
도 7은 히트펌프의 또 다른 일 실시예의 일부를 도시한 구성도이다.
실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 실시예들의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 내용들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 실시예들은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 냉난방 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 상기 실시예에 따른 냉난방 시스템은 적어도 하나 이상의 히트펌프 유닛(1)과, 호스트 유닛과(2)과, 서버 유닛(3)을 포함할 수 있다.
상기 히트펌프 유닛(1)은 복수 개 구비될 수 있는 데, 각각 호스트 유닛(2)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 호스트 유닛(2)은 복수의 히트펌프 유닛(1)의 제어가 가능한 컴퓨터 장치가 사용될 수 있다. 상기 호스트 유닛(2)을 통해 운전자가 상기 복수의 히트펌프 유닛(1)의 운전을 제어할 수 있다.
상기 호스트 유닛(2)은 제1통신부(21)를 포함하며, 이에 따라 서버 유닛(3)의 제2통신부(31)와 통신할 수 있다. 상기 제1통신부(21)와 제2통신부(31)는 무선 통신 수단이 될 수 있다.
상기 서버 유닛(3)은 도 1에서 볼 수 있듯이 상기 호스트 유닛(2)과 통신하여 히트펌프 유닛(1)의 운전상태, 에러상태 및/또는 전력상태 등을 관리할 수 있다.
도 1에 따른 실시예는 서버 유닛(3)이 하나의 호스트 유닛(2)과 통신하는 것을 나타내었으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 복수의 호스트 유닛과 이에 연결된 복수의 히트펌프 유닛의 관리를 하도록 할 수 있다.
도 2는 상기 히트펌프 유닛(1)의 일 실시예를 나타낸 구성도이다.
상기 히트펌프 유닛(1)의 일 실시예는, 히트펌프(11)와, 상기 히트펌프(11)에 연결된 제1제어부(12)와, 상기 제1제어부(12)에 연결된 제2제어부(13) 및 상기 제2제어부(13)에 연결된 조작부(14)를 포함할 수 있다.
상기 히트펌프(11)의 보다 상세한 설명은 후술한다.
상기 제1제어부(12)는 상기 히트펌프(11)의 다양한 구성요소, 예컨대 온도 센서, 압력 센서, 압축기, 펌프, 팬, 밸브 등과 전기적으로 연결되어 해당 구성요소를 제어할 수 있다.
상기 제2제어부(13)는 상기 제1제어부(12)와 전기적으로 연결된 것으로 제1제어부(12)를 동작시키는 제어부의 기능을 할 수 있다. 상기 제2제어부(13)는 상기 제1제어부(12)를 스위칭할 수 있다.
상기 조작부(14)는 상기 제2제어부(13)에 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 상기 조작부(14)는 상기 제1제어부(12)에 직접 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 조작부(14)는 도면에 도시하지는 않았지만 디스플레이를 포함할 수 있으며, 상기 디스플레이는 냉매의 온도를 표시할 수 있다. 냉방운전, 난방운전, 제상 등의 동작을 스위칭하는 스위치를 포함할 수 있다.
도 3은 상기 히트펌프(11)의 일 실시예의 구성을 보다 상세하게 도시한 구성도이다.
상기 히트펌프(11)는 압축기(111), 제1열교환기(121), 제2열교환기(122), 제3열교환기(123), 팬코일유닛(133), 제1저장조(131), 제2저장조(132) 및 제1팽창밸브(141)을 포함할 수 있다.
보다 상세히는, 상기 압축기(111)는 제1매체를 고온 고압의 핫가스로 압축한다. 상기 제1매체는 냉매가 될 수 있다.
상기 압축기(111)로부터 전환밸브(163)까지 상기 제1매체가 흐르는 제1유로(181)가 형성될 수 있다. 상기 제1유로(181) 중에는 제3열교환기(123)가 배치된다.
한편, 상기 제3열교환기(123)와 이격되어 제2저장조(132)가 위치하고, 제3열교환기(123)와 제2저장조(132)와의 사이에 상기 제1매체와는 다른 제2매체가 흐르는 제2순환로(192)가 형성될 수 있다. 상기 제2저장조(132)는 상기 제2매체를 저장하고, 외부로 토출되도록 구비될 수 있다. 상기 제2매체는 물이 될 수 있다. 상기 제2순환로(192) 중에는 제2순환펌프(152)가 배치되어 제2매체의 제2순환로(192) 내에서의 순환이 원활하게 이뤄지도록 할 수 있다.
상기 제2순환로(192)는 제3열교환기(123)를 관통하는 데, 제3열교환기(123) 내에서 제1유로(181)와 열교환 가능하도록 배치된다. 따라서 제3열교환기(123) 내에서 제1유로(181)의 고온 고압의 제1매체와 제2순환로(191)의 제2매체가 열교환되어 고온의 제2매체가 제2저장조(132)로 공급될 수 있도록 할 수 있다. 상기 제2매체가 물일 경우, 상기 제2저장조(132)는 온수 공급용 급탕 탱크가 될 수 있다. 따라서 사용자는 히트펌프(11)가 가동되는 한 어느 때라도 손쉽게 온수를 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 제3열교환기(123), 제2순환로(192), 제2저장조(132)의 구성은 상기 히트펌프(11)에 반드시 포함되어야 하는 것은 아니며, 제1유로(181)가 제3열교환기(123)를 거치지 않고 곧바로 전환밸브(163)에 연결될 수 있다.
상기 전환밸브(163)로부터 수액기(135)까지 제1매체가 흐르는 제2유로(182)가 형성될 수 있다. 이 제2유로(182) 중에는 제1열교환기(121)와 액분리기(134)가 더 배치될 수 있다. 즉, 상기 제2유로(182)는 제1열교환기(121) 및 액분리기(134)를 관통하도록 설치될 수 있다.
한편, 상기 제1열교환기(121)와 이격되어 제1저장조(131)가 위치하고, 제1열교환기(121)와 제1저장조(131)와의 사이에 상기 제2매체가 흐르는 제1순환로(191)가 형성될 수 있다. 상기 제1저장조(131)는 상기 제2매체를 저장하도록 구비될 수 있다. 상기 제1순환로(191) 중에는 제1순환펌프(151)가 배치되어 제2매체의 제1순환로(191) 내에서의 순환이 원활하게 이뤄지도록 할 수 있다.
상기 제1순환로(191)는 제1열교환기(121)를 관통하는 데, 제1열교환기(121) 내에서 제2유로(182)와 열교환 가능하도록 배치된다. 따라서 제1열교환기(121) 내에서 제2유로(182) 내를 흐르는 제1매체와 제1순환로(191)의 제2매체가 열교환될 수 잇다. 제1열교환기(121) 내에서 열교환이 완료된 제2매체는 제1저장조(131)로 공급될 수 있다.
상기 제1저장조(131)와 이격되어 팬코일유닛(133)이 배치되고, 제1저장조(131)와 팬코일유닛(133)과의 사이에 상기 제2매체가 흐르는 제3순환로(193)가 형성될 수 있다. 상기 제3순환로(193) 중에는 제3순환펌프(153)가 배치되어 제2매체의 제3순환로(193) 내에서의 순환이 원활하게 이뤄지도록 할 수 있다.
상기 제3순환로(193)는 팬코일유닛(133)을 관통하는 데, 팬을 가동함으로써 제3순환로(193)를 흐르는 제2매체의 냉기 또는 열기를 실내로 공급할 수 있다. 도 3에는 하나의 제3순환로(193) 및 팬코일유닛(133)을 도시하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 복수의 제3순환로(193) 및 팬코일유닛(133)이 제1저장조(131)에 연결되도록 해, 복수의 장소를 냉난방할 수 있다.
상기 실시예는 이처럼 제1열교환기(121)를 흐르는 제1매체의 냉기 또는 열기를 그대로 실내로 전달하는 것이 아니라, 먼저 제2매체와 열교환하고, 열교환된 제2매체를 제1저장조(131)에 저장한 후, 제2매체의 냉기 또는 열기를 팬코일유닛(133)을 이용하여 실내로 전달한다. 따라서 상기 제1저장조(131)는 히트펌프(11)의 냉기 또는 열기를 일정 시간 저장할 수 있도록 단열 처리되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 실시예는 이처럼 제1저장조(131)가 냉기 또는 열기를 저장하도록 구비됨으로, 전력수요가 낮은 시간대에 히트펌프(11)를 가동하여 제1저장조(131)에 차가운 또는 뜨거운 제2매체를 저장하고, 전력수요가 높은 시간대에 제2매체의 냉기 또는 열기를 팬코일유닛(133)을 이용하여 실내로 전달하는 방식을 취할 수 있다. 따라서 에너지 효율을 높일 수 있다. 또한 각 개별장소의 냉난방 사용 전력량을 실시간 검침하여 각 장소의 에너지 사용량을 효율적으로 관리할 수 있으며, 개별 냉난방을 제2매체의 유량공급을 효율적으로 관리하여, 에너지를 절감할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 제2유로(182)는 제1열교환기(121)를 거치고, 액분리기(134)를 지나 수액기(135)까지 연장될 수 있다. 제1열교환기(121)와 액분리기(134) 사이의 제2유로(182) 중에는 체크밸브(161)를 설치하여 제1매체의 제2유로(182) 내에서의 역류를 방지할 수 있다.
상기 수액기(135)에서 제1팽창밸브(141)까지 제1매체가 흐르는 제3유로(183)가 형성된다. 도면에 도시하지는 않았지만 상기 제3유로(183) 중에는 액라인필터 드라이어 및/또는 사이트그라스 등이 더 설치될 수 있다.
상기 제1팽창밸브(141)에서 제1매체는 감압된다.
상기 제1팽창밸브(141)에 이격되어 제2열교환기(122)가 위치하고, 상기 제1팽창밸브(141)과 제2열교환기(122)의 사이에는 제1매체가 흐르는 제4유로(184)가 형성된다. 상기 제4유로(184) 중에는 체크밸브(161)를 설치하여 제1매체의 제4유로(184) 내에서의 역류를 방지할 수 있다.
상기 제2열교환기(122)는 실외기가 될 수 있고, 이에 따라 제1매체가 외기와 열교환되도록 할 수 있다. 이 외에도 상기 제2열교환기(122)는 지하에 매설되어 지열과 제1매체가 열교환되도록 하거나, 폐열과 열교환되는 것일 수 있다.
상기 제2열교환기(122)에서 전환밸브(163)까지 제1매체가 흐르는 제5유로(185)가 형성되고, 전환밸브(163)에서 압축기(111)까지 제1매체가 흐르는 제6유로(186)가 형성될 수 있다. 상기 제6유로(186)는 액분리기(134)를 관통하도록 하여 압축기(111)로 유입되는 제1매체에 액체 성분이 포함되지 않도록 할 수 있다. 제6유로(186)에는, 예컨대 액분리기(134)와 압축기(111)와의 사이에 석션 스트레이너가 더 설치되어 압축기(111)로 유입되는 제1매체 중의 불순물 등을 걸러 낼 수 있다.
한편, 도 3에서 볼 수 있듯이, 제4유로(184)에서 제7유로(187)가 분기되어 제2유로(182)에 연결될 수 있다. 즉, 제7유로(187)의 일단이 제4유로(184)의 제1팽창밸브(141)과 체크밸브(161)의 사이에 연결되고, 제7유로(187)의 타단이 제2유로(182)의 제1열교환기(121)와 체크밸브(161) 사이 위치에 연결 될 수 있다.
또, 제4유로(184)에서 제8유로(188)가 분기되어 제2유로(182)에 연결될 수 있다. 즉, 제8유로(188)의 일단이 제4유로(184)의 체크밸브(161)와 제2열교환기(122)의 사이에 연결되고, 제8유로(188)의 타단이 제2유로(182)의 체크밸브(161)와 액분리기(134) 사이 위치에 연결 될 수 있다.
상기 제7유로(187) 중에 체크밸브(161)를 설치하여 제1매체가 제1열교환기(121)의 방향으로만 흐르도록 유도한다. 상기 제8유로(188) 중에 체크밸브(161)를 설치하여 제1매체가 액분리기(134)의 방향으로 흐르도록 유도한다. 상기 제7유로(187)와 제8유로(188)는 난방 모드에서는 제1매체가 흐르지 않고, 냉방 모드에서만 제1매체가 흐르도록 할 수 있다.
이상 설명한 실시예에 따른 히트펌프에는 다양한 센서들이 설치될 수 있다.
예컨대, 제1순환유로(191)의 제1열교환기(121)에의 입출구 및 제2순환유로(192)의 제3열교환기(123)에의 입출구에 각각 온도 센서(171)가 설치될 수 있다. 온도센서는 이 외에도 제1저장조(131) 및 제2저장조(132) 내에 설치되어 제2매체의 온도를 측정할 수 있다. 또, 압축기(171)의 출구에 설치되어 압축기(171)를 나오는 제1매체의 온도를 측정할 수 있다. 제4유로(184) 및 제5유로(185)의 제2열교환기(122) 인접 부위에 설치될 수 있고, 제2열교환기(122) 내에도 설치될 수 있다.
제1순환유로(191)에는 플로스우치(172)가 설치되어 제2매체의 제1순환유로(191) 내에서의 흐름을 조절하거나 확인할 수 있다.
또 압축기(111)의 출구 및 입구에는 압력 센서(173)를 설치하여 압축기(111)를 유출입하는 제1매체의 압력을 체크할 수 있다.
그리고 제2열교환기(122) 내에는 차압센서(174)를 설치하여 제2열교환기(122)로 유입 및 유출되는 제1매체의 압력 차이를 체크할 수 있다.
다음으로 상기 실시예에 따른 히트펌프의 동작을 설명한다.
먼저, 난방 모드를 설명한다.
압축기(111)로부터 토출된 고온고압의 기체인 제1매체는 제1유로(181)를 통해 제3열교환기(123)로 흐르고, 제3열교환기(123)에서 제2저장조(132)에서 나온 제2매체와 열교환해 제2매체를 뜨겁게 만든다. 이 제2매체는 제2저장조(132)에 저장된 후, 사용자에 의해 사용되어질 수 있다.
제3열교환기(123)에서 나온 제1매체는 전환밸브(163)를 거쳐 제2유로(182)를 통해 제1열교환기(121)로 흐른다. 제1열교환기(121)에서 제1저장조(131)에서 나온 제2매체와 열교환해 제2매체를 뜨겁게 만든다. 이 뜨거운 제2매체는 제3순환 유로(193)를 거쳐 팬코일유닛(133)을 통해 사용자에게 열기를 제공한다.
제1열교환기(121)에서 나온 제1매체는 제2유로(182)의 체크밸브(161)를 거쳐 액분리기(134)로 유입되고, 액분리기(134)에서 나와 수액기(135)로 유입된다.
수액기(135)에서 나온 제1매체는 제3유로(183)를 통해 제1팽창밸브(141)을 거친 후 제4유로(184)의 체크밸브(161)를 지나 제2열교환기(122)로 유입된다.
제2열교환기(122)에서 제1매체는 외부와 열교환한 후 제5유로(185)를 통해 전환밸브(163)로 유입되고, 전환밸브(163)로부터 제6유로(186)의 액분리기(134)를 거쳐 다시 압축기(11)로 유입된다.
이러한 난방 모드 운전 시에, 실외기가 되는 제2열교환기(122)의 제1매체 입출구, 예컨대 제4유로(184)와 제5유로(185)의 온도차를 체크하고, 차압센서(174)를 통해 제1매체의 제2열교환기(122)의 입출구에서의 압력차를 체크함으로써, 제2열교환기(122)에 발생할 수 있는 서리 및 결빙 문제를 사전에 감지할 수 있다. 제2열교환기(122)에 일정 정도 이상의 서리 및 결빙 문제가 발생할 경우 서버 유닛(3) 또는 호스트 유닛(2) 또는 조작부(14)에서 제1매체를 압축기(111)로부터 역사이클로 운전시켜 고온의 제1매체 가스를 제2열교환기(122)에 공급하여 제상할 수 있다. 이에 따라 히트펌프의 난방효율을 최대한 효율적으로 관리할 수 있다. 이러한 관리는 제1제어부(12)에서 자동으로 관리되도록 할 수 있다.
상기 제1제어부(12)는 압축기(111) 입구측 냉매온도를 관리하여, 히트펌프(111)에 설치된 팬들의 동작과 멈춤을 자동적으로 제어하고, 불필요한 팬의 가동시간을 관리하여 전기사용량을 효율적으로 관리할 수 있다.
다음으로 냉방 모드를 설명한다.
압축기(111)로부터 토출된 고온고압의 기체인 제1매체는 제1유로(181)를 통해 제3열교환기(123)로 흐르고, 제3열교환기(123)에서 제2저장조(132)에서 나온 제2매체와 열교환해 제2매체를 뜨겁게 만든다. 이 제2매체는 제2저장조(132)에 저장된 후, 사용자에 의해 사용 되어질 수 있다.
제3열교환기(123)에서 나온 제1매체는 전환밸브(163)를 거쳐 제5유로(185)를 통해 제2열교환기(122)로 흐른다.
제2열교환기(122)에서 제1매체는 외부와 열교환한 후 제4유로(184)를 거쳐 제8유로(188)로 유입된다. 제8유로(188)의 체크밸브(161)를 거친 후 제2유로(182)에 합류하여 액분리기(134)를 통과한다. 액분리기(134)에서 나온 제1매체는 제2유로(182)를 통해 수액기(135)로 유입되고, 제1팽창밸브(141)을 지나 제7유로(187)르 거쳐 제1열교환기(121)로 유입된다.
제1열교환기(121)에서 제1저장조(131)에서 나온 제2매체와 열교환해 제2매체를 차갑게 만든다. 이 차가운 제2매체는 제3순환 유로(193)를 거쳐 팬코일유닛(133)을 통해 사용자에게 냉기를 제공한다.
제1열교환기(121)에서 나온 제1매체는 제2유로(182)를 거쳐 전환밸브(163)로 유입되고, 전환밸브(163)로부터 제6유로(186)의 액분리기(134)를 거쳐 다시 압축기(11)로 유입된다.
도 4는 상기 히트펌프의 다른 일 실시예의 일부를 도시한 구성도이다.
도 4에 도시된 실시예는 제1바이패스로(201)를 더 포함한다. 상기 제1바이패스로(201)는 일단이 제3유로(183)에 연결되고, 타단이 제6유로(186)의 압축기(111)에 인접한 위치(예컨대 제6유로(186)의 압축기(111)와 액분리기(134) 사이 위치)에 연결될 수 있다.
이 제1바이패스로(201)에는 제4열교환기(124)가 설치된다. 상기 제4열교환기(124)에는 제3유로(183)도 관통하도록 한다.
제1바이패스로(201)의 상기 제3유로(183)와 연결된 일단과 상기 제4열교환기(124)의 사이에는 제2팽창밸브(142)가 설치된다.
따라서 제1바이패스로(201)를 흐르는 제1매체는 제2팽창밸브(142)를 거쳐 제4열교환기(124)에서 제3유로(183)의 제1매체가 서로 열교환할 수 있다.
제3유로(183)를 흐르는 제1매체는 제4열교환기(124)에서 열교환된 후, 제1팽창밸브(141)로 유입된다.
상기 제4열교환기(124)는 이코노마이저의 기능을 하게 되는 데, 제1팽창밸브(141)를 통과할 제1매체에 대하여 미리 열교환을 시켜 줌으로써 냉난방효율을 약 20~30% 증가시킬 수 있다.
도 5는 상기 히트펌프의 또 다른 일 실시예의 일부를 도시한 구성도이다.
도 5에 도시된 실시예는 제2바이패스로(202)를 더 포함한다. 상기 제2바이패스로(202)는 일단이 제1유로(181)에 연결되고, 타단이 제4유로(184)에 연결될 수 있다. 제2바이패스로(202)에는 전자밸브(162)와 체크밸브(161)가 설치되어 선택적으로 개폐되도록 하고, 역류를 방지할 수 있다.
이는 압축기(111)에서 나온 고온 고압의 제1매체를 선택적으로 제2열교환기(122)로 공급함으로써, 제2열교환기(122)에 서리 및 결빙 문제가 발생하는 것을 해소할 수 있다.
도 6은 상기 히트펌프의 또 다른 일 실시예의 일부를 도시한 구성도이다.
도 6에 도시된 실시예는 제3바이패스로(203)를 더 포함한다. 상기 제3바이패스로(203)는 일단이 제1순환유로(191)의 제1저장조(131)에 가까운 위치에 연결되고, 타단이 제1순환유로(191)의 제1열교환기(121)에 가까운 위치에 연결된다. 상기 제3바이패스로(203)에는 제4순환펌프(154)가 설치되고, 체크밸브(161)가 설치될 수 있다. 상기 제1순환유로(191)의 상기 제3바이패스로(203) 사이의 위치에는 전자밸브(162)가 설치되어 제2매체가 제1순환유로(191)를 흐르는 것을 차단할 수 있다.
제3바이패스로(203)가 설치된 반대측 제1순환유로(191)에는 제1배수로(204)를 연결하고, 이 제1배수로(204) 및 제1배수로(204)에 인접한 제1순환유로(191)에는 전자밸브(162)를 각각 설치할 수 있다.
상기 제3바이패스로(203) 및 제1배수로(204)는 히트펌프의 운전 정지 중에 동작시키는 데, 제4순환펌프(154)에 의해 제2매체가 제1순환유로(191) 내의 흐름과 반대 방향으로 제1열교환기(121) 내를 통과하도록 함으로써 제1열교환기(121) 내부의 세척 작업을 할 수 있다. 이에 따라 냉난방을 겸용으로 사용하는 제1열교환기(121)의 효율증대와 수명 연장을 기할 수 있다.
도 7은 상기 히트펌프의 또 다른 일 실시예의 일부를 도시한 구성도이다.
도 7에 도시된 실시예는 제4바이패스로(205)를 더 포함한다. 상기 제4바이패스로(205)는 일단이 제2순환유로(192)의 제2저장조(132)에 가까운 위치에 연결되고, 타단이 제2순환유로(192)의 제3열교환기(123)에 가까운 위치에 연결된다. 상기 제4바이패스로(205)에는 제5순환펌프(155)가 설치되고, 체크밸브(161)가 설치될 수 있다. 상기 제2순환유로(192)의 상기 제4바이패스로(205) 사이의 위치에는 전자밸브(162)가 설치되어 제2매체가 제2순환유로(192)를 흐르는 것을 차단할 수 있다.
제4바이패스로(205)가 설치된 반대측 제2순환유로(192)에는 제2배수로(206)를 연결하고, 이 제2배수로(206) 및 제2배수로(206)에 인접한 제2순환유로(192)에는 전자밸브(162)를 각각 설치할 수 있다.
상기 제4바이패스로(205) 및 제2배수로(206)는 히트펌프의 운전 정지 중에 동작시키는 데, 제5순환펌프(155)에 의해 제2매체가 제2순환유로(192) 내의 흐름과 반대 방향으로 제3열교환기(123) 내를 통과하도록 함으로써 제3열교환기(123) 내부의 세척 작업을 할 수 있다. 이에 따라 제3열교환기(123)의 효율증대와 수명 연장을 기할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
1: 히트펌프 유닛 2: 호스트 유닛
3: 서버 유닛 11: 히트펌프
12: 제1제어부 13: 제2제어부
14: 조작부 111: 압축기
121: 제1열교환기 122: 제2열교환기
123: 제3열교환기 124: 제4열교환기
131: 제1저장조 132: 제2저장조
133: 팬코일유닛 141: 제1팽창밸브
142: 제2팽창밸브 151: 제1순환펌프
152: 제2순환펌프 153: 제3순환펌프
154: 제4순환펌프 155: 제5순환펌프
181~188: 제1유로~제8유로
191, 192: 제1 및 제2순환유로
201, 202, 203, 205: 제1, 제2, 제3 및 제4바이패스로

Claims (7)

  1. 적어도 하나의 히트펌프 유닛을 포함하고, 상기 히트펌프 유닛은,
    제1매체를 압축하는 압축기;
    상기 압축기에 연결되고 상기 제1매체 및 상기 제1매체와 다른 제2매체가 열교환하도록 구비된 제1열교환기;
    상기 제1열교환기에 연결되고 상기 제1매체가 순환하는 제2열교환기;
    상기 제1열교환기에 연결되고 상기 제2매체가 순환하는 팬코일유닛;
    상기 제1열교환기와 상기 팬코일유닛 사이에 개재되고 상기 제2매체를 저장하는 제1저장조;
    상기 제1열교환기와 제2열교환기의 사이에 개재되는 제1팽창밸브;
    일단이 상기 제1열교환기와 상기 제1팽창밸브의 사이 유로에 연결되고 타단이 상기 압축기에 연결된 제1바이패스로;
    상기 제1열교환기와 상기 제1팽창밸브의 사이 유로와 상기 제1바이패스로에 연결된 제4열교환기; 및
    상기 제1바이패스로의 일단과 상기 제4열교환기 사이에 위치한 제2팽창밸브;를 포함하는 냉난방 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축기에 연결되고 상기 제1매체와 상기 제2매체가 열교환하도록 구비된 제3열교환기; 및
    상기 제3열교환기에 연결되고 상기 제2매체를 저장하는 제2저장조;를 더 포함하는 냉난방 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    일단이 상기 제3열교환기와 상기 제2저장조의 사이 유로에 연결되고 타단이 상기 제3열교환기에 연결된 제4바이패스로; 및
    상기 제4바이패스로에 위치한 순환펌프;를 더 포함하는 냉난방 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    일단이 상기 압축기에 연결되고 타단이 상기 제2열교환기에 연결되어 선택적으로 개폐되는 제2바이패스로를 더 포함하는 냉난방 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    일단이 상기 제1열교환기와 상기 제1저장조의 사이 유로에 연결되고 타단이 상기 제1열교환기에 연결된 제3바이패스로; 및
    상기 제3바이패스로에 위치한 순환펌프;를 더 포함하는 냉난방 시스템.
  6. 적어도 하나의 히트펌프 유닛을 포함하고, 상기 히트펌프 유닛은,
    제1매체를 압축하는 압축기;
    상기 압축기에 연결되고 상기 제1매체 및 상기 제1매체와 다른 제2매체가 열교환하도록 구비된 제1열교환기;
    상기 제1열교환기에 연결되고 상기 제1매체가 순환하는 제2열교환기;
    상기 제1열교환기에 연결되고 상기 제2매체가 순환하는 팬코일유닛;
    상기 제1열교환기와 상기 팬코일유닛 사이에 개재되고 상기 제2매체를 저장하는 제1저장조;
    상기 제1열교환기와 제2열교환기의 사이에 개재되는 제1팽창밸브;
    상기 압축기에 연결되고 상기 제1매체와 상기 제2매체가 열교환하도록 구비된 제3열교환기;
    상기 제3열교환기에 연결되고 상기 제2매체를 저장하는 제2저장조;
    일단이 상기 제3열교환기와 상기 제2저장조의 사이 유로에 연결되고 타단이 상기 제3열교환기에 연결된 제4바이패스로; 및
    상기 제4바이패스로에 위치한 순환펌프;를 더 포함하는 냉난방 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히트펌프 유닛에 전기적으로 연결된 호스트 유닛;
    상기 호스트 유닛과 통신 가능하도록 구비된 서버 유닛;을 더 포함하는 냉난방 시스템.
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