KR101405521B1 - Thermal storage tank of cooling and heating system using heating pump and optimal control method of thermal storage energy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 히트펌프식 냉·난방 시스템의 축열조와 축열에너지의 최적화 운전 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 계절별 시간대별로 변동하는 외기온도, 냉·난방 부하 등에 따라 냉·온수 축열조를 가변 전환시켜 운전하는 히트펌프식 냉·난방 시스템의 축열조와 축열에너지의 최적화 운전 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat storage tank of a heat pump type cooling / heating system and a method of controlling the operation of optimizing heat storage energy, and more particularly, to a variable heat / The present invention relates to a heat storage tank of a heat pump type cooling / heating system and an operation control method of optimizing heat storage energy.
일반적으로 히트펌프식 냉·난방 시스템은 저온상태의 공기열, 수열, 지열등의 낮은 온도의 열원에서 열을 흡수하여 사용가능한 높은 온도의 열을 발생시킨다. 히트펌프를 가동하는 과정에서 응축기에서 발생하는 고온의 열을 난방 및 급탕에 이용하며, 증발기에서 냉각된 냉열을 냉방에 이용한다.Generally, a heat pump type cooling and heating system absorbs heat at a low temperature heat source such as air heat, hydrothermal, geothermal, etc. at a low temperature and generates high temperature heat which can be used. In the process of operating the heat pump, the high temperature heat generated by the condenser is used for heating and hot water supply, and the cold heat cooled by the evaporator is used for cooling.
또한, 히트펌프는 전력가격이 저렴한 심야전력 요금이 적용되는 심야시간대에 가동시키고, 이때 생성된 온수와 냉수를 축열조에 따로 저장하여 두었다가 주간 냉·난방 부하측에 공급하는 시스템으로, 주간 피크 전력부하를 심야시간대로 분산시켜 피크전력 억제 및 심야전력 수용증대로 전력부하 평준화를 이루는 시스템이다.In addition, the heat pump is operated in the middle of the night when the low-end electric power charge is applied, and the generated hot water and cold water are separately stored in the heat storage tank and then supplied to the daytime cooling / heating load side. This is a system that distributes power in the night time zone and suppresses peak power and improves the power load level by increasing the reception capacity of the nighttime power.
종래의 히트펌프식 냉·난방 시스템의 축열조는 냉·온수 구분하여, 난방부하에 따라 수톤에서부터 수백톤까지 저장하고 있으며, 냉수 축열조와 온수 축열조는 시공 이후에는 그 용량이 불변으로 고정된다.The conventional heat pump type heat and cold water storage system is divided into cold and hot water according to the heating load, and several tons to several hundred tons are stored depending on the heating load. The capacity of the cold water heat storage tank and the hot water storage tank is fixed after construction.
그래서, 여름철과 겨울철의 최대 냉·난방부하를 감당하기 위해서는 불가피하게 대용량의 냉·온수 축열조를 각기 설치해야 하고, 이러한 대용량의 축열조를 각기 따로 설치하는 데에는 막대한 설비비용과 공간, 그리고 유지비용이 소요되는 문제점이 있다.Therefore, in order to cope with the maximum cooling and heating load during the summer and winter, inevitably large-capacity hot and cold water storage tanks need to be installed separately. To install such large capacity heat storage tanks separately, enormous equipment cost, space, and maintenance cost .
이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 한국 등록특허 제10-1080287호에는 수축열조의 내부 공간이 온도 분리판에 의해 분리되고, 온도 분리판은 동력 구동 없이동 가변될 수 있도록 한 히트펌프용 수축열조 시스템을 개시하고 있으며, 미국등록특허 6907923 B2는 저온 축열조와 고온 축열조 사이에 이동이 자유로운 기계적 경계판을 설치하고, 고온수 또는 저온수 배수모드에 따라 기계적 경계판을 부동(浮動)시키는 고온수 시스템용 축열조(Storage Tank for Hot Water System)를 개시하고 있다.In order to solve such a problem, Korean Patent No. 10-1080287 discloses a heat pump water storage system for a heat pump in which the inner space of the water storage tank is separated by a temperature separation plate and the temperature separation plate can be changed without power driving United States Patent No. 6907923 B2 discloses a system for installing a mechanical boundary plate between a low temperature storage tank and a high temperature storage tank and a heat storage tank for a high temperature water system which floats the mechanical boundary plate in accordance with the high temperature water or low temperature water drainage mode. (Storage Tank for Hot Water System).
도 1(a)에는 한국 등록특허 제10-1080287호의 대표도면을 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이, 수축열조의 내부 공간의 온도 분리판은 제1공간과 제2공간의 수위차 A에 의해 이동하는 것으로 개시되어 있으나, 수십 내지 수백톤을 저장하는 대형 축열조에 적용하는 것은 수축열조와 온도분리판의 실링문제, 마찰저항 문제 등으로 사실상 적용이 어렵다. FIG. 1 (a) is a representative drawing of Korean Patent No. 10-1080287. As shown in the drawing, the temperature dividing plate of the internal space of the water storage tank is moved by the height difference A between the first space and the second space However, it is difficult to apply the present invention to a large-sized thermal storage tank storing tens to hundreds of tones due to sealing problems of the water storage tank and the temperature separator, and frictional resistance problems.
또한, 도 1(b)에는 미국 등록특허 6907923 B2의 대표도면을 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이, 저온수와 고온수의 밀도차에 의하여 기계적 경계판이 부동(浮動)하는 것으로 개시되어 있으나, 고온수와 저온수를 분리하는 기계적 경계판의 내부 열전달과 혼합손실로 인하여 히트펌프의 유효효율이 감소되는 문제점이 있다.
1 (b) is a representative drawing of U.S. Patent No. 6907923 B2. As shown in the figure, the mechanical boundary plate floats due to the density difference between the low temperature water and the high temperature water. However, The efficiency of the heat pump is reduced due to the internal heat transfer and the mixing loss of the mechanical boundary plate for separating the low temperature water and the low temperature water.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 히트펌프식 냉·난방 시스템에 있어서 최소 용량의 축열조만으로, 계절별 및 시간대별 냉·난방 부하변동에 탄력적으로 대응할 수 있는 축열조 시스템 및 축열조 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a heat storage tank system and a heat storage tank control method capable of flexibly responding to fluctuations of cooling / heating load by season and time by using only a minimum capacity storage tank in a heat pump type cooling / And to provide the above objects.
상술한 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 히트펌프식 냉·난방 시스템의 축열조는, 냉수 및 온수를 구분하여 따로 저장할 수 있는 3개 이상의 축열조와, 히트펌프에서 생성된 냉온 축열수를 축열조에 공급 및 회수시키기 위한 공급수 라인 및 회수 라인과, 축열조에 저장된 냉온 축열수를 냉·난방 부하설비에 배출 및 순환시키기 위한 공급수 라인 및 순환수 라인과, 공급수 라인 및 회수 라인 그리고 공급수 라인 및 순환수 라인에 적어도 하나 이상 설치되는 개폐밸브와, 개폐밸브의 개폐와 유로 방향전환의 조합으로 축열조의 온수 또는 냉수 축열조를 전환 가변시키는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a heat pump type cooling / heating system comprising: three or more heat storage tanks for separately storing cold water and hot water; A supply water line and a recovery water line for discharging and circulating the cold storage water stored in the storage tank to the cooling / heating load facility, a supply water line and a recovery water line, and a supply water line And a controller for changing over the hot water or cold water storage tank of the storage tank by a combination of opening and closing of the opening / closing valve and switching of the flow direction.
또한, 축열조 내의 온도 편차를 줄이기 위해 축열조에 침지되는 공급수 라인 및 회수 라인의 단부에는 분산 배출 또는 흡입하는 디스트리뷰터를 장착시키는 것이 바람직하다. In order to reduce the temperature fluctuation in the heat storage tank, it is preferable that a distributor for discharging or sucking the dispersion is installed at the end of the supply water line and the recovery line immersed in the heat storage tank.
또한, 무인 자동화를 실현하기 위해 공급수 라인 및 회수 라인에 설치되는 개폐밸브는 유·무선으로 원격제어가 가능한 가동부가 일체로 구비된 것이 바람직하다.In order to realize unattended automation, it is preferable that the open / close valve installed in the supply water line and the recovery line is integrally provided with a movable part capable of remotely controlling by wire or wireless.
또한, 축열조의 열량을 감시 제어하기 위해 공급수 라인 및 순환수 라인에는 냉·난방부하측의 열량을 측정하는 열량계와 온도를 측정하는 온도 감지부가 구비된 센서부가 설치되는 것이 바람직하다.In addition, in order to monitor and control the amount of heat of the heat storage tank, it is preferable that a sensor unit having a temperature sensor for measuring the temperature and a calorimeter for measuring the heat amount of the cooling / heating load side is provided in the supply water line and the circulation water line.
또한, 시스템의 자동화를 구현하기 위해 제어부는 상기 히트펌프의 최대 냉·난방 열량 데이터와, 계절별 및 시간대별 전력요금 데이터와, 각 축열조의 냉·온수의 축열 열량과, 기상예측 데이터를 입력하는 입력부, 상기 센서부의 측정 데이터를 수신하는 인터페이스, 상기 입력된 데이터와 측정 테이터를 저장하는 기억부, 기억부에 저장된 테이터와 미리 설정 입력된 제어식에 의해 최적 개수의 냉수 및 온수 축열조를 배치하기 위해 상기 개폐밸브의 유로를 조합하는 연산을 수행하는 연산부, 상기 연산부의 수행결과를 유·무선 통신수단으로 상기 개폐밸브에 전송하는 출력부로 구성되는 것이 바람직하다.In order to realize the automation of the system, the control unit includes an input unit for inputting the maximum cooling / heating heat quantity data of the heat pump, the seasonal and hourly electric power charge data, the heat quantity of heat of cold / hot water of each heat storage tank, An interface for receiving the measurement data of the sensor unit, a storage unit for storing the input data and the measurement data, and a control unit for inputting the optimum number of cold water and hot water storage tank in accordance with the control formula pre- And an output unit for transmitting the result of the operation of the operation unit to the opening / closing valve by wire / wireless communication means.
그리고, 상술한 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 히트펌프식 냉·난방 시스템의 축열조 제어방법은, 히트펌프가 생산할 수 있는 최대 냉·온수 열량 데이터를 입력하는 히트펌프 열량 입력단계와, 계절별 및 시간대별 전력요금 데이터를 입력하는 전력요금 입력단계와, 각 축열조의 냉·온수의 축열 열량을 산출하는 축열조 열량 산출단계와, 소정의 시간 간격으로 외기온도와 냉·난방 부하측의 공급 및 회수되는 수온을 측정하여 냉·난방부하를 예측하는 냉·난방부하 예측단계와, 히트펌프의 최대 냉·난방 열량 데이터와, 계절별 및 시간대별 전력요금 데이터와, 각 축열조의 냉·온수의 축열 열량과, 기상예측 자료와 외기온도, 냉·난방 조건으로부터 예측 계산된 난방부하 등으로부터, 최적 개수의 냉·온수 축열조를 배치하는 축열조 배치 연산단계와, 최적 개수의 냉·온수 축열조 배치에 따라 해당 축열조의 개폐밸브를 조절하여 상기 냉·온수의 축열조 용량을 가변하는 축열조 전환 배치단계를 포함한다.
In order to accomplish the above object, the present invention provides a heat pump control method for a heat pump type cooling / heating system, comprising: a heat pump heat quantity input step for inputting maximum heat / cold water data that can be produced by a heat pump; A power charge input step of inputting power rate data by time and a power rate data input step of inputting power rate data by time, a heat storage tank heat calculation step of calculating heat storage heat of cold / hot water of each heat storage tank, Heating / heating load prediction step of predicting the cooling / heating load by measuring the heat / cold / heat load of the heat pump, the maximum cooling / heating calorific value data of the heat pump, the seasonal and hourly power rate data, From the predicted data, the outside temperature, the heating load predicted and calculated from the cooling and heating conditions, etc., the optimum number of hot and cold water storage tanks is arranged. Step and, according to the cooling and hot water storage tank disposed in the optimum number of the heat storage tank by controlling the on-off valve and a heat storage tank conversion arrangement comprising: a variable-capacity storage tank for the cooling and hot water.
본 발명의 히트펌프식 냉·난방 시스템의 축열조는 히트펌프로부터 각 축열조에 연결되는 공급수 라인 및 회수 라인 상에 설치된 개폐밸브의 개폐 및 유로방향 전환으로 냉수 및 온수 축열조를 계절별 및 시간대별로 가변시킬 수 있어 냉·난방부하에 탄력적으로 대응할 수 있다. 이에 의해, 최소 용량의 축열조를 설치 및 운용할 수 있어 비용과 공간이 절약되는 효과가 있다.
In the heat storage tank of the heat pump type cooling / heating system of the present invention, the cold water and the hot water storage tank are changed by season and time zone by opening / closing of the supply water line connected to the respective storage tank and the opening / So that it can flexibly cope with the cooling / heating load. As a result, it is possible to install and operate a minimum capacity heat storage tank, thereby saving cost and space.
도 1은 종래의 특허문헌에 개시된 축열조 가변 시스템의 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 히트펌프식 냉·난방 시스템을 나타낸 개략도.
도 3은 도 2의 축열조 가변상태를 예시한 확대 평면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 히트펌프식 냉·난방 시스템의 제어방법 순서를 나타낸 흐름도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a heat storage tank variable system disclosed in the prior art. FIG.
FIG. 2 is a schematic view illustrating a heat pump type cooling / heating system according to an embodiment of the present invention; FIG.
3 is an enlarged plan view illustrating a variable-temperature state of the storage tank of Fig. 2;
4 is a flowchart illustrating a control method of a heat pump type cooling / heating system according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 히트펌프식 냉·난방 시스템을 나타낸 개략도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 히트펌프식 냉·난방 시스템은 지열원이나 공기열원, 수열원, 또는 적어도 이들 다양한 열원의 하나를 이용하여 냉수 및 온수를 생산하는 히트펌프와, 히트펌프 가동으로 생성된 냉수 및 온수를 저장하는 축열조(10), 축열조(10)에 저장된 또는, 히트펌프에서 생성되고 있는 냉수 및 온수를 이용하는 냉·난방설비로 구성된다.2 is a schematic view illustrating a heat pump type cooling / heating system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the heat pump type cooling / heating system of the present invention includes a geothermal or air heat source, A
본 발명의 실시예에서 축열조(10)는 냉수와 온수를 따로 저장하기 위하여 격벽으로 구분된 제1, 제2, 제3 축열조(10a, 10b, 10c)로 구성된다. 그러나, 저장 용량이 적은 경우에는 격벽으로 구분된 축열조(10a, 10b, 10c) 대신에 독립된 용기로 된 축열조(10a, 10b, 10c)를 이용할 수도 있다. 이들 축열조(10a, 10b, 10c)는 열량손실을 최소화하기 위하여 방열구조로 시공하는 것이 바람직하다.In the embodiment of the present invention, the
히트펌프와 축열조(10) 사이, 그리고 격벽으로 구분된 축열조(10a, 10b, 10c)에는 히트펌프에서 생성된 온수를 공급하는 온수 공급수 라인(20)과, 축열조(10)에 저장된 온수를 히트펌프로 회수시키는 온수 회수 라인(22)으로 배관 연결된다. 또한, 히트펌프에서 생성된 냉수를 공급하는 냉수 공급수 라인(24)과, 축열조(10)에 저장된 냉수를 히트펌프로 회수시키는 냉수 회수 라인(26)으로 배관 연결된다. A hot
그리고, 축열조(10a, 10b, 10c) 내의 온도 편차를 줄이기 위해 축열조(10a, 10b, 10c)에 침지되는 공급수 라인(20) 및 회수 라인(22)의 단부에는 다공관의 디스트리뷰터(12)를 장착시키는 것이 바람직하다. 축열조(10a, 10b, 10c)에 공급 또는 회수되는 온수와 냉수는 다공관의 디스트리뷰터(12)를 통하여 분산 배출 또는 흡입되어 온도편차가 최소화가 된다. The
그리고 축열조(10a, 10b, 10c) 사이에 연결 배관된 공급수 라인(20, 24) 및 회수 라인(22, 26)에는 축열조(10a, 10b, 10c)를 냉수 또는 온수 저장조로 전환하기 위한 개폐밸브(V1~V12)가 설치된다. 개폐밸브(V1~V12)는 무인 자동화를 실현하기 위해 유·무선으로 원격제어가 가능한 가동부가 일체로 구비된 것이 바람직하다.The
도 2의 축열조(10)는 제1 축열조(10a)를 온수 저장조, 제2, 제3 축열조(10b, 10c)를 냉수 저장조로 전환시킨 상태를 나타낸 것이다. 이때, 제1 축열조(10a)를 온수 저장조로 전환시키기 위해서는 온수 공급수 라인(20)과 온수 회수라인(22)에 설치된 개폐밸브(V6, V8)를 닫는다. 그리고, 제2, 제3 축열조(10b, 10c)를 냉수 저장조로 전환시키기 위해서 냉수 공급수 라인(24)에 설치된 개폐밸브(V1, V2)를 열어 히트펌프에서 생산된 냉수가 공급되도록 한다. 2 shows a state in which the
도 3은 축열조(10a, 10b, 10c)의 가변상태를 예시한 확대 평면도로서, 도 3(a)는 제1, 제2 축열조(10a, 10b)를 온수 저장조, 제3 축열조(10c)를 냉수 저장조로 전환시킨 상태를 나타낸 것이다. 이때, 제1, 제2 축열조(10a, 10b)를 온수 저장조로 전환시키기 위해서는 온수 공급수 라인(20)과 온수 회수라인(22)에 설치된 개폐밸브(V6, V8)를 열고, 개폐밸브(V2, V4)를 닫는다. 그리고, 제3 축열조(10c)를 냉수 저장조로 전환시키기 위해서 냉수 공급수 라인(24)에 설치된 개폐밸브(V1)과 냉수 회수라인(26)에 설치된 개폐밸브(V3)를 열고, 제2 축열조(10b)에 연결된 배관에 설치된 개폐밸브(V5, V7)을 닫는다.3 (a) shows the first and second
도 3(b)는 축열조(10a, 10b, 10c) 전체를 냉수 저장조로 전환시킨 상태를 나타낸 것이다. 축열조(10a, 10b, 10c) 전체를 냉수 저장조로 전환시키기 위해서는, 제2, 제3 축열조(10b, 10c)로 배관에 설치되어 냉수 공급수 라인(24)과 냉수 회수라인(26)을 연결하는 개폐밸브(V5, V7)만 닫고, 다른 개폐밸브(V1~V4, V6, V8)를 모두 열어 히트펌프에서 생성된 냉수만 공급 저장 및 회수되도록 한다. Fig. 3 (b) shows a state in which the entire
도 3(c)는 도 3(b)와 반대로 축열조(10a, 10b, 10c) 전체를 온수 저장조로 전환시킨 상태를 나타낸 것이다. 이때, 축열조(10a, 10b, 10c) 전체를 냉수 저장조로 전환시키기 위해서는, 제2, 제3 축열조(10b, 10c)로 배관에 설치되어 냉수 공급수 라인(24)과 냉수 회수라인(26)을 연결하는 개폐밸브(V5, V7)만 닫고, 다른 개폐밸브(V1~V4, V6, V8)를 모두 열어 히트펌프에서 생성된 온수만 공급 저장되고 회수되도록 한다. 3 (c) shows a state in which the whole of the
그리고 축열조(10)와 냉·난방설비 사이에는 축열조(10)에 저장된 온수를 냉·난방설비의 난방장치에 공급시키는 온수 공급수 라인(30)과 난방장치로부터 온수가 되돌아 나오는 온수 순환수 라인(32)이 배관 연결되어 있다. 또한, 축열조(10)와 냉·난방설비 사이에는 축열조(10)에 저장된 냉수를 냉·난방설비의 냉방장치에 공급시키는 냉수 공급수 라인(34)과 냉방장치로부터 냉수가 되돌아 나오는 냉수 순환수 라인(36)이 배관 연결되어 있다. A hot
심야 전력요금이 적용되는 시간대에 냉·난방을 하는 경우에는 히트펌프와 냉·난방설비 사이에는 냉·온 공급수 라인(30, 34)과 순환수 라인(32, 36)에 설치된 계폐밸브(V9~V12)를 열어 히트펌프에서 생성된 냉·온수가 직접 냉·난방설비에 공급되게 한다.In the case of cooling and heating in the time zone in which the nighttime power charge is applied, there is provided a cold / hot
또한, 축열조(10)에 인접한 냉·온 공급수 라인(30, 34)과 순환수 라인(32, 36)에는 열량계, 온도 감지부로 구성된 센서부(34)가 설치된다. 센서부(34)에서 계측된 신호는 제어부(40)에 유·무선으로 송신된다.A
도 2의 하단부에 블록으로 나타된 제어부(40)는 히트펌프의 최대 냉·난방 열량 데이터와, 계절별 및 시간대별 전력요금 데이터와, 각 축열조의 냉·온수의 축열 열량과, 기상예측 데이터를 입력하는 입력부(42), 센서부(34)의 측정 신호를 수신하는 인터페이스(44), 입력된 데이터와 측정 테이터를 저장하는 기억부, 기억부에 저장된 테이터와 미리 설정 입력된 제어식에 의해 최적 냉수 및 온수 축열조를 배치하기 위해 개폐밸브(V1~V12)의 개폐를 조합하는 연산을 수행하는 연산부, 연산부의 수행결과를 유·무선 통신수단으로 개폐밸브(V1~V12)의 가동부에 전송하는 출력부(46)로 구성된다.The
제어부(40)는 입력부(42), 인터페이스(44), 출력부(46)가 구비된 PLC나 컴퓨터 시스템으로 구성될 수 있다. 입력부(42)는 관계자가 개폐밸브(V1~V12)의 제어식이나 시간대별 전력요금 등을 입력할 수 있는 키보드나 키패드로 구성된다. 또한, 인터페이스(44)는 주로 센서부(34)의 신호를 제어부(40)가 인식할 수 있도록 변환시키거나 통신 프로토콜을 제공한다.The
그리고, 출력부(46)는 개폐밸브(V1~V12)의 제어식 연산결과를 릴레이 접점신호나 ON/OFF 신호로 변환하여 유·무선 통신수단으로 전송하여 개폐밸브(V1~V12)를 동작시킨다.The
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 히트펌프식 냉·난방 시스템의 제어방법 순서를 나타낸 흐름도를 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명의 히트펌프식 냉·난방 시스템의 축열조 제어방법은, 히트펌프가 생산할 수 있는 최대 냉·온수 열량 데이터를 입력하는 히트펌프 열량 입력단계(S10)와, 계절별 및 시간대별 전력요금 데이터를 입력하는 전력요금 입력단계(S20)와, 각 축열조의 냉·온수의 축열 열량을 산출하는 축열조 열량 산출단계(S30)와, 소정의 시간 간격으로 외기온도와 냉·난방 부하측의 공급 및 회수되는 수온을 측정하여 냉·난방부하를 예측하는 냉·난방부하 예측단계(S40)와, 히트펌프의 최대 냉·난방 열량 데이터와, 계절별 및 시간대별 전력요금 데이터와, 각 축열조의 냉·온수의 축열 열량과, 기상예측 자료와 외기온도, 냉·난방 조건으로부터 예측 계산된 난방부하 등으로부터, 최적 개수의 냉·온수 축열조를 배치하는 개폐밸브 조합 연산단계(S50)와, 최적 개수의 냉·온수 축열조 배치에 따라 해당 축열조의 개폐밸브를 조절하여 상기 냉·온수의 축열조 용량을 가변하는 축열조 전환 배치단계(S60)를 포함한다.4 is a flowchart schematically illustrating a control method of a heat pump type cooling / heating system according to an embodiment of the present invention. In the method of controlling a heat pump of a heat pump type cooling / heating system of the present invention, (S10) for inputting the maximum amount of cold / hot water heat quantity that can be produced, a power rate inputting step (S20) for inputting the electricity rate data for each season and time period, A cooling / heating load prediction step (S40) of estimating the cooling / heating load by measuring the outside temperature and the water temperature supplied and recovered at the cooling / heating load side at a predetermined time interval, The data of maximum heat and heat of the heat pump, the electricity rate data by season and time, the heat and heat of the heat of hot and cold water of each heat storage tank, the weather forecast data and the outside temperature, (S50) for arranging the optimum number of cold / hot water storage tanks from the calculated heating load or the like, and adjusting the open / close valve of the corresponding storage tank according to the optimum number of hot / And a heat storage tank switching arrangement step (S60) for varying the storage tank capacity of the hot water.
히트펌프 열량 입력단계(S10)는 히트펌프의 냉·온수 단위 시간당 생산능력을 열량단위로 입력시키는 단계이다. 냉·온수 단위 시간당 생산능력은 이용하는 열원과 축열조에서 회수되는 냉수에 따라 크게 달라지므로, 히트펌프가 심야전력시간에 생산할 수 있는 냉·온수 열량을 산출할 수 있는 기초자료를 제공한다.The heat pump calorie input step S10 is a step of inputting the production capacity per unit time of the cold / hot water of the heat pump in units of calories. The production capacity per hour of cold / hot water varies greatly according to the cold water that is recovered from the heat source and the heat storage tank to be used. Therefore, it provides basic data that can be used to calculate the amount of cold / hot water heat that the heat pump can produce at midnight power time.
전력요금 입력단계(S20)는 심야전력이 적용되는 시간대와 이때 전력요금을 입력하여 히트펌프 가동시간과 축열조의 최적배치를 하는 기초자료가 된다.The power charge input step (S20) is a basic data for performing the optimal arrangement of the heat pump operation time and the heat storage tank by inputting the nighttime power and the electric power charge at that time.
축열조 열량 산출단계(S30)는 축열조 크기와 냉·온수 축열조의 배치와 히트펌프로부터 공급되는 냉·온수 온도에 따른 축열량을 산출하는 단계이다.The heat storage calorie calorie calculating step S30 is a step of calculating the heat storage amount according to the size of the heat storage tank, the arrangement of the cold / hot water storage tank, and the cool / hot water temperature supplied from the heat pump.
냉·난방부하 예측단계(S40)는 냉·난방시의 외기온도, 일간 기상예측 데이터, 냉·난방설비에 공급 및 순환되는 온도와 유량을 계측하여 냉·난방부하의 단위 시간당 열교환 손실 열량을 예측하여 히트펌프 가동시간을 정한다.The cooling / heating load prediction step (S40) estimates the amount of heat exchange loss per unit time of the cooling / heating load by measuring the outside temperature at the time of cooling / heating, the daily weather forecast data, and the temperature and flow rate supplied / circulated to the heating / And determines the heat pump operation time.
개폐밸브 조합 연산단계(S50)는 히트펌프 열량 입력단계(S10)에서 입력된 냉·온수 단위 시간당 생산능력, 전력요금 입력단계(S20)에서 입력된 심야전력 적용시간과 전력요금, 축열조 열량 산출단계(S30)에서 산출된 냉·온수 축열량, 냉·난방부하 예측단계(S40)에서 얻은 냉·난방부하의 단위 시간당 열교환 손실 열량 등을 기초자료로 하여, 설정된 모델식에 의해 연산을 실시하여 최적 개수의 냉·온수 저장이 되도록 축열조의 개폐밸브 조합을 연산한다.The opening / closing valve combination calculation step S50 includes a production capacity per hour unit of cold / hot water inputted in the heat pump heat quantity input step S10, a midnight power application time and a power charge inputted in the electric power rate input step S20, And the heat quantity of heat exchange loss per unit time of the cooling / heating load obtained in the cooling / heating load predicting step (S40), which are calculated in step S30, The combination of the opening and closing valves of the heat storage tank is calculated so that the number of the hot and cold water storage becomes.
축열조 전환 배치단계(S60)에서는 개폐밸브 조합 연산단계(S50)에서 얻어진 결과에 따라 개폐밸브를 조절하여 냉·온수 저장이 되도록 축열조를 배치 전환시킨다.
In the heat storage tank switching arrangement step (S60), the open / close valve is adjusted according to the result obtained in the opening / closing valve combination calculation step (S50), and the storage tank is arranged so as to be stored in the cold / hot water.
10: 축열조 10a~10c: 제1~제3 축열조
12: 디스트리뷰터
20: 공급수 라인 22: 회수 라인
30: 공급수 라인 32: 순환수 라인
34: 센서부 V1~V12: 개폐 밸브
40: 제어부 42: 입력부
44: 인터페이스 46: 출력부10:
12: Distributor
20: supply water line 22: recovery line
30: feed water line 32: circulation water line
34: Sensor part V1 to V12: Opening and closing valve
40: control unit 42:
44: interface 46: output section
Claims (6)
냉수 및 온수를 구분하여 따로 저장할 수 있는 3개 이상의 축열조와,
상기 히트펌프에서 생성된 냉온 축열수를 상기 각각의 축열조에 공급 회수 시키기 위한 공급수 라인 및 회수 라인과,
상기 축열조에 저장된 냉온 축열수를 냉·난방 부하설비에 배출시키기 위한 공급수 라인 및 순환수 라인과,
상기 공급수 라인 및 회수 라인 그리고 공급수 라인 및 순환수 라인에 적어도 하나 이상 설치되는 개폐밸브와,
상기 축열조에 침지되는 공급수 라인 및 회수 라인의 단부에는 분산 배출 또는 흡입하기 위해 설치되는 디스트리뷰터와,
상기 공급수 라인 및 회수 라인에 설치되는 것으로서 유·무선으로 원격제어가 가능한 가동부가 일체로 구비된 개폐밸브와,
상기 공급수 라인 및 순환수 라인에 냉·난방 부하측의 열량을 측정하기 위해 설치되는 열량계와 온도를 측정하기 위해 설치되는 온도 감지부가 구비된 센서부와,
상기 개폐밸브의 개폐와 유로 방향전환의 조합으로 상기 축열조의 온수 또는 냉수 축열조를 전환 가변시키는 제어부를 포함하는 히트펌프식 냉·난방 시스템의 축열조.In heat storage tank of heat pump type cooling and heating system.
Three or more heat storage tanks which can separate cold water and hot water separately,
A supply water line and a recovery line for supplying cold storage water generated in the heat pump to the respective heat storage tanks,
A supply water line and a circulation water line for discharging the cold storage water stored in the storage tank to the cooling / heating load facility,
An open / close valve provided at least one of the supply water line and the recovery line, the supply water line and the circulation water line,
A distributor installed to disperse or suck in the end of the supply water line and the recovery line immersed in the thermal storage tank,
An open / close valve installed in the supply water line and the recovery line and integrally provided with a movable part capable of remotely controlling by wire or wireless,
A sensor unit having a calorimeter installed to measure the amount of heat of the cooling / heating load side and a temperature sensing unit installed to measure the temperature,
And a controller for changing the hot water or cold water storage tank of the heat storage tank by a combination of opening and closing of the opening / closing valve and switching of the flow direction of the refrigerant.
상기 제어부는 상기 히트펌프의 최대 냉·난방 열량 데이터와, 계절별 및 시간대별 전력요금 데이터와, 각 축열조의 냉·온수의 축열 열량과, 기상예측 데이터를 입력하는 입력부, 상기 센서부의 측정 데이터를 수신하는 인터페이스, 상기 입력된 데이터와 측정 테이터를 저장하는 기억부, 기억부에 저장된 테이터와 미리 설정 입력된 제어식에 의해 최적 개수의 냉수 및 온수 축열조를 배치하고 상기 개폐밸브의 개폐유로를 조합하는 연산을 수행하는 연산부, 상기 연산부의 수행결과를 유·무선 통신수단으로 상기 개폐밸브에 전송하는 출력부로 구성되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉·난방 시스템의 축열조.The method according to claim 1,
Wherein the control unit receives an input unit for inputting maximum heat / cooling heat quantity data of the heat pump, electricity / charge data for each season and time period, heat and heat quantity of heat of cold / hot water of each heat storage tank and weather prediction data, An optimum number of cold water and hot water storage tanks are arranged in accordance with the control data entered in advance and the data stored in the storage unit, and an operation of combining the open / close flow paths of the open / close valves And an output unit for transmitting the result of the operation of the operation unit to the on-off valve by wire / wireless communication means.
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