KR101458021B1 - Efficient heat pump systems with preventing adhesion of scale - Google Patents

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KR101458021B1
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Abstract

The present invention relates to a heat pump system operated in a cooling, cooling and heating, or heating mode in accordance with an outside air temperature or a seasonal change. The heat pump system includes a four-way valve diverting a flow channel of refrigerant gas; a flow channel diversion valve formed of a three-way valve connected to the four-way valve to change the flow channel of the refrigerant gas; a check valve group consisting of four check valves allowing the flow of liquefied high-pressure refrigerant toward a receiver tank, a second heat exchanger, an evaporator, and an expansion valve; a system control sensor group having at least one among a pressure gauge, a pressure sensor, a temperature sensor, a high-pressure switch, and a flow switch installed at front and rear pipes close to a compressor and a side of an inlet pipe of first and second heat exchangers; a surrounding environment measurement sensor group installed at surroundings or a building of a cooling and heating target region and consisting of an outside air temperature sensor, a humidity sensor, a solar radiation amount sensor, and a thermal storage tank temperature sensor; an input unit receiving data of measurement signals and operation mode conversion equations of the system control sensor group and the environment measurement sensor group; a central processing device processing the input data of the input unit by a given control equation; and an output unit outputting the processed result of the central processing device, wherein an output signal of the output unit includes a control unit controlling the flow channel diversion valve to convert the operation mode.

Description

스케일 부착 방지기능을 가지는 고효율 히트펌프 시스템{EFFICIENT HEAT PUMP SYSTEMS WITH PREVENTING ADHESION OF SCALE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a high-efficiency heat pump system,

본 발명은 히트펌프를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것으로, 특히, 외기 온도가 내려가는 동절기에 히트펌프의 과부하를 방지하고, 또한, 열교환기 및 냉난방 설비의 스케일 부착을 방지하여 고효율을 유지할 할 수 있는 고효율 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a cooling / heating system using a heat pump, and more particularly, to a high-efficiency heat pump capable of preventing an overload of a heat pump during a winter season when the outdoor air temperature is lowered and preventing scale attachment of a heat exchanger and an air- Pump system.

히트펌프 냉방 시스템은 기존 냉방기와 같이 시스템 내에서 냉매를 순환시키기 위한 압축기, 냉수를 냉각하기 위한 열교환기, 응축된 냉매를 냉각시키기 위한 증발기, 그리고 냉방 공간에 냉기를 공급하기 위한 실내기로 이루어져 있다. 이와 같이, 기존 히트펌프 냉방 시스템은 실내기에서 냉기가 나오고 증발기에서 열기가 나오도록 되어 있지만, 히트펌프 냉난방 시스템은 실내기와 증발기의 역할을 정반대로 역전시켜 난방까지 할 수 있다.The heat pump cooling system consists of a compressor for circulating refrigerant in the system, a heat exchanger for cooling cold water, an evaporator for cooling the condensed refrigerant, and an indoor unit for supplying cool air to the cooling space. As described above, the conventional heat pump cooling system is designed to cool air out of the indoor unit and to generate heat from the evaporator. However, the heat pump cooling and heating system can also reverse the role of the indoor unit and the evaporator.

따라서, 실내기와 증발기의 역할을 정반대로 역전시키기 위하여 히트펌프 냉난방 시스템에는 냉매의 흐름을 제어할 수 있는 4-방밸브(4-Way Valve)가 더 구성되고, 4-방밸브 제어에 의하여 냉매 흐름이 역전됨에 따라 난방 또는 냉방을 선택적으로 할 수 있으며, 이때 냉난방수와 열교환 작용을 하는 열교환기가 별도로 필요하다.Accordingly, in order to reversely reverse the role of the indoor unit and the evaporator, the heat pump cooling and heating system further includes a 4-way valve that can control the flow of the refrigerant, and the refrigerant flow It is possible to selectively perform heating or cooling. At this time, a heat exchanger that performs heat exchange with the cooling / heating water is separately required.

히트펌프 냉난방 시스템은 열을 운반하는 냉매가 사용되는데, 냉매는 압축기에서 고온 고압으로 단열압축되고, 단열압축된 고온 고압 상태의 냉매는 열교환기에서 난방수와 열교환되어 난방에 이용되고, 열교환기에서 열교환되면서 냉각되고 액상화된 고압 액상 냉매는 팽창밸브에서 단열팽창 기화되고, 단열팽창된 저온 저압의 가스상태 냉매는 열교환기에서 냉방수와 열교환되어 냉방에 이용된다.In the heat pump cooling and heating system, a refrigerant for carrying heat is used. The refrigerant is adiabatically compressed from a compressor to a high temperature and a high pressure. The refrigerant in a high temperature and high pressure state adiabatically compressed is used for heating by heat exchange with heating water in a heat exchanger, The high-pressure liquid refrigerant cooled and liquefied under heat exchange is mono-thermal expansion-expanded in the expansion valve, and the gaseous refrigerant of low temperature and low pressure which is thermally expanded is heat-exchanged with the cooling water in the heat exchanger and used for cooling.

즉, 냉난방 히트펌프의 열교환기는 응축기 및 증발기와 연결되어 냉매의 흐름을 제어하여 방향을 전환해주는 4-방밸브에 의해 고온 고압의 액화된 냉매 또는 저온 저압의 기체상태 냉매를 공급받게 되며, 고온 고압의 액화된 냉매 또는 저온 저압의 기체상태 냉매를 공급하는 냉매공급관이 열교환기 내를 통과하면, 열교환기의 내부에서 냉매공급관과 접촉하면서 통과되는 관로 내로 공급되는 냉난방수가 고온 고압의 액화된 냉매 또는 저온 저압의 기체상태 냉매에 의한 열교환에 의해 고온으로 되거나 저온으로 되어 난방과 온수 또는 냉방에 이용하게 된다.That is, the heat exchanger of the heating / cooling heat pump is connected to the condenser and the evaporator to receive the liquid refrigerant of high temperature and high pressure or the gaseous state refrigerant of low temperature and low pressure by the four-way valve that controls the flow of the refrigerant, When the refrigerant supply pipe for supplying the gaseous refrigerant of low temperature or low pressure passes through the inside of the heat exchanger, the cooling / heating water supplied into the duct passing through the inside of the heat exchanger in contact with the refrigerant supply pipe is cooled to a high- Temperature or low-temperature by heat exchange by the low-pressure gaseous refrigerant, and is used for heating, hot water or cooling.

그러나, 냉난방 히트펌프는 4계절 모두 냉난방으로 사용할 수는 있는 것이 바람직하지만, 종래의 냉난방 히프펌프는 겨울철에 외기 온도가 5℃ 이하로 내려가면 실외 열교환기가 과냉되어 동파의 우려가 있고, 이로 인해 냉매, 윤활작용에 무리가 따라 압축기에 과부하가 발생하고 냉동사이클의 효율이 크게 저하되어 사실상 겨울철에 난방사용이 어려운 문제가 있었다.However, it is preferable that the cooling / heating heat pump can be used for cooling and heating in all four seasons. However, if the outdoor air temperature falls below 5 ° C in the winter, the conventional cooling / heating biped pump may be undercooled due to subcooling, , The compressor is overloaded due to the lubrication effect, and the efficiency of the refrigeration cycle is significantly lowered, so that it is practically difficult to use the heating in winter.

그리고, 종래의 냉난방 히트펌프 시스템은 고온의 냉매와 온수에 의해 운전시간이 지남에 따라 히트 펌프의 열교환기 및 냉난방 설비의 배관에 물때나 스케일이 끼어 열효율이 나빠지는 문제가 있다.
In the conventional heat and air-heating heat pump system, water and scale are applied to the heat exchanger of the heat pump and the piping of the heating / cooling system due to the high temperature of the refrigerant and the hot water, and the heat efficiency is deteriorated.

1. 한국 공개특허 10-2013-0055790(2013.05.29)1. Korean Patent Publication No. 10-2013-0055790 (May 31, 2013) 2. 한국 등록특허 10-1177474(2012.08.21)2. Korean Patent Registration No. 10-1177474 (Aug. 21, 2012) 3. 한국 등록특허 10-0874229(2008.12.09)3. Korean Patent No. 10-0874229 (December, 2008) 4. 한국 등록특허 10-1166135(2012.07.10)4. Korean Patent No. 10-1166135 (Jul. 10, 2012) 5. 한국 공개특허 10-2013-013-0134740(2013.12.10)5. Korean Patent Publication No. 10-2013-013-0134740 (Dec. 10, 2013) 6. 한국 등록특허 10-0793266(2008.01.03)6. Korean Registered Patent No. 10-0793266 (Jan. 3, 2008) 7. 한국 등록특허 10-0496376(2005.06.10)7. Korean Registered Patent No. 10-0496376 (June 10, 2005) 8. 한국 등록특허 10-1042742(2011.06.10)8. Korean Patent No. 10-1042742 (Jun. 10, 2011)

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외기온도가 내려가는 겨울철에도 히트펌프의 높은 효율을 유지할 수 있는 냉난방 히트펌프 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an air conditioning heat pump system capable of maintaining a high efficiency of a heat pump even in winter when the outside air temperature is lowered.

본 발명의 다른 목적은 냉난방 히트펌프의 열교환기 및 냉난방 설비의 배관의 물때나 스케일을 방지하여 열효율을 유지하는 냉난방 히트펌프 시스템을 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide an air conditioner heat pump system that prevents water scaling and scale of a heat exchanger of an air conditioner heat pump and a piping of an air conditioner to maintain thermal efficiency.

상술한 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 냉매가스를 흡입하여 고온 고압 냉매가스로 압축시키는 압축기와, 압축기에서 고온 고압으로 압축된 고압 냉매가스와 열교환하여 온수를 생산하는 제1 열교환기와, 고온 고압 냉매가스를 액상 고압냉매로 응축시키는 증발기와, 제1 및 제2 열교환기 또는 증발기에서 응축된 액상 고압냉매를 일시 저장하는 리시버 탱크와, 리시버 탱크에 저장된 액상 고압냉매를 팽창 기화시키는 팽창밸브와, 압축기로 액상 냉매가 인입되는 것을 방지하는 어큐믈레이터와, 팽창밸브에서 팽창 기화한 기화 냉매가스와 열교환하여 냉수를 생산하는 제2 열교환기가 기본으로 구성된다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a refrigerator comprising: a compressor for sucking a refrigerant gas and compressing the refrigerant gas into a high temperature and high pressure refrigerant gas; a first heat exchanger for producing hot water by heat exchange with high pressure refrigerant gas, A high-temperature high-pressure refrigerant gas which is condensed in the first and second heat exchangers or evaporators, a receiver tank for temporarily storing the liquid high-pressure refrigerant condensed in the first and second heat exchangers or evaporators, an expansion valve for expanding the liquid high-pressure refrigerant stored in the receiver tank, An accumulator for preventing the liquid refrigerant from being drawn into the compressor, and a second heat exchanger for producing cold water by heat exchange with vaporized refrigerant gas expanded in the expansion valve.

여기에 운전 모드에 따라 고압 또는 저압 냉매가스의 유로를 전환 변경시키기 위하여 압축기에서 고압으로 압축된 고압 냉매가스 및 저압 냉매가스의 유로를 전환하는 4-방밸브와, 4-방밸브에 연결되어 고압 냉매가스 또는 저압 냉매가스의 유로를 변경시키는 3-방밸브로 이루어지는 유로 전환밸브와, 액상 고압냉매를 리시버 탱크쪽 흐름만 허용하는 제1 역지변과, 팽창밸브의 저압 냉매액을 제2 열교환기쪽 흐름만 허용하는 제2 역지변과, 팽창밸브의 저압 냉매액을 증발기쪽 흐름만 허용하는 제3 역지밸브와, 제2 열교환기를 통과한 고압 냉매가스를 팽창 밸브쪽 흐름만 허용하는 제4 역지밸브로 구성되는 역지 밸브군이 더 포함된다.A four-way valve for switching the flow path of the high-pressure refrigerant gas and the low-pressure refrigerant gas compressed at the high pressure in the compressor so as to switch the flow path of the high- or low-pressure refrigerant gas according to the operation mode; A first switching valve for allowing the liquid high-pressure refrigerant to flow only in the receiver tank side, and a second switching valve for switching the low-pressure refrigerant liquid in the expansion valve to the second heat exchanger A third check valve for allowing only the flow of the low-pressure refrigerant of the expansion valve to flow to the evaporator; and a third check valve for allowing the high-pressure refrigerant gas passing through the second heat exchanger to flow only to the expansion- And a check valve group including a check valve.

그리고, 외기 상태나 운전설정 조건에 따라 운전모드를 전환 변경시키기 위하여 압축기 근방의 전후단 배관 및 제1 및 제2 열교환기의 입출 배관측에 압력 게이지 및 압력 센서, 온도 센서, 고압 스위치, 플로우 스위치 중 적어도 어느 하나가 설치되는 시스템 제어 센서군과, 냉난방 대상지역의 주변 또는 건물에 설치되어 외기 온도, 습도, 일사량 센서 및 축열조 온도 센서로 이루어지는 주변 환경측정 센서군과, 시스템 제어 센서군과 환경측정 센서군의 측정신호 및 운전모드 전환 조건식의 데이터를 입력받는 입력부와, 입력부의 입력 데이터를 주어진 제어식에 의해 연산 처리하는 중앙 처리장치와, 중앙 처리장치의 연산 결과를 출력하는 출력부로 이루어지고, 출력부 출력신호는 유로 전환밸브를 제어하여 운전모드를 전환시키는 제어부를 포함한다.In order to change over the operation mode according to the outside air condition or the operation setting condition, a pressure gauge and pressure sensor, a temperature sensor, a high-pressure switch, and a flow switch are connected to the upstream and downstream piping in the vicinity of the compressor and to the inlet and outlet of the first and second heat exchangers. An ambient temperature measurement sensor group which is installed in the vicinity of a heating / cooling target area or in a building and is composed of an ambient temperature, a humidity, a radiation amount sensor and a heat storage tank temperature sensor, and a system control sensor group and environment measurement A central processing unit for calculating input data of the input unit by a given control formula and an output unit for outputting a result of the calculation of the central processing unit, And the sub output signal includes a control section for switching the operation mode by controlling the flow path switching valve .

운전모드에 따라 냉매의 유로를 변경시키는 역지 밸브군은 제1 및 제4 역지밸브는 흐름방향이 상호 마주보게 직열로 배관 연결되며, 제2 및 제3 역지밸브는 흐름방향이 양쪽 방향으로 흐를 수 있도록 직열로 배관 연결되며, 제1 및 제4 역지밸브가 배관 연결된 중심부는 리시버 탱크로 배관 연결되고, 제2 및 제3 역지밸브의 배관 연결된 중심부는 팽창밸브의 후단에 배관 연결된다.The first and fourth check valves are connected to each other in a straight line so that the flow directions thereof are opposite to each other, and the second and third check valves can flow in both directions The central portion of the first and fourth check valves is connected to the receiver tank and the central portion of the second and third check valves is connected to the rear end of the expansion valve.

그리고 냉난방용 냉수나 온수를 생산하는 제1 및 제2 열교환기는 설치가 용이하고, 열교환 효율이 높은 판형 열교환기가 바람직하며, 열교환 효율과 냉난방 효율을 높이기 위하여 제1 및 제2 열교환기의 입수측 배관에는 스케일 방지수단을 더 포함하며, 스케일 방지수단은 설치 관리의 용이성과, 신뢰성이 확보된 난류-제트와 갈바닉 전류에 의한 하전효과에 의해 정전기장을 형성하여 배관의 녹 및 스케일을 억제 제거하는 것이 바람직하다.The first and second heat exchangers for producing cooling water for cooling and heating or hot water are preferably plate type heat exchangers which are easy to install and have high heat exchange efficiency. In order to increase the heat exchange efficiency and the cooling and heating efficiency, And the scale preventing means is provided for suppressing the rust and scale of the piping by forming an electrostatic field by the ease of installation and management and the charging effect by the reliable turbulence-jet and galvanic current desirable.

냉방 운전모드는 압축기에서 압축시킨 고온 고압 가스냉매를 유로 전환 밸브의 4-방밸브 및 3-방 밸브로 유로 전환시켜 증발기를 통과시켜 고압 액상냉매로 응축시키며, 고압 액상냉매는 역지 밸브군의 제1 역지밸브를 통과시켜 리시버 탱크로 인입시켜 팽창 밸브에서 기화시켜 1~5℃의 저온 냉매가스로 상변화시키고, 저온 냉매가스는 제2 열교환기와 열교환시켜 제2 열교환기의 출수측 온도가 5~9℃ 범위의 냉수를 생산하며, 제2 열교환기를 통과하여 승온된 저온 냉매가스는 4-방 밸브에서 유로 전환되어 어큐믈레이터를 거쳐 압축기에 인입시킨다.In the cooling operation mode, the high-temperature high-pressure gas refrigerant compressed in the compressor is converted to the four-way valve and the three-way valve of the flow path switching valve and is passed through the evaporator to condense it into the high pressure liquid phase refrigerant. 1 check valve to the receiver tank and vaporized by the expansion valve to phase-change the refrigerant gas to a low-temperature refrigerant gas at 1 to 5 DEG C, and the low-temperature refrigerant gas is heat-exchanged with the second heat exchanger, 9 < 0 > C, and the low-temperature refrigerant gas that has risen through the second heat exchanger is converted into a four-way valve and introduced into the compressor through the accumulator.

냉난방 운전모드는 압축기에서 압축시킨 고온 고압 가스냉매를 유로 전환 밸브의 4-방밸브 및 3-방 밸브로 유로 전환시켜 제1 열교환기에서 열교환시켜, 제1 열교환기의 출수측 온도가 50~60℃ 범위의 온수를 생산하며, 제1 열교환기를 거친 고온 고압 가스냉매는 역지 밸브군의 제1 역지변을 통하여 리시버 탱크로 인입되어 팽창 밸브에서 기화되어 1~5℃의 저온 냉매가스로 상변화시키며, 저온 냉매가스는 제2 열교환기를 통과하면서 열교환되어 제2 열교환기의 출수측 온도가 5~9℃ 범위의 냉수를 생산하며, 제2 열교환기를 통과하여 승온된 저온 냉매가스는 4-방 밸브에서 유로 전환되어 어큐믈레이터를 거쳐 압축기에 인입시킨다.In the cooling / heating operation mode, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed in the compressor is converted into the four-way valve and the three-way valve of the flow path switching valve and the heat exchanged in the first heat exchanger, Temperature high-pressure gas refrigerant that has passed through the first heat exchanger is introduced into the receiver tank through the first reverse passage of the check valve group, is vaporized in the expansion valve, and is phase-changed into low-temperature refrigerant gas at 1 to 5 ° C And the low-temperature refrigerant gas is heat-exchanged while passing through the second heat exchanger to produce cold water having a temperature on the outgoing side of the second heat exchanger in the range of 5 to 9 DEG C, And then introduced into the compressor through the accumulator.

난방 운전모드는 압축기에서 압축된 고온 고압 가스냉매는 유로 전환 밸브의 4-방밸브에서 유로 전환되어 제2 열교환기를 통과하여 열교환되어 제2 열교환기의 출수측 온도가 50~60℃ 범위의 온수를 생산하며, 제2 열교환기에서 열교환된 고압 냉매가스는 역지 밸브군의 제4 역지밸브를 거쳐 리시버 탱크에 인입되어 팽창밸브에서 저압 냉매가스로 기화되고, 기화된 저압 냉매가스는 증발기에 인입되며, 증발기에서 열교환된 저압 냉매가스는 3-방밸브 및 4-방밸브에서 유로 전환되어 어큐믈레이터를 거쳐 압축기에 인입시킨다.
In the heating operation mode, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed in the compressor is converted into a flow path in the four-way valve of the flow path switching valve, passes through the second heat exchanger and is heat-exchanged so that the temperature at the outgoing side of the second heat exchanger is in the range of 50-60 The high pressure refrigerant gas heat exchanged in the second heat exchanger is introduced into the receiver tank through the fourth check valve of the check valve group and is vaporized into low pressure refrigerant gas from the expansion valve. The vaporized low pressure refrigerant gas is introduced into the evaporator, The low-pressure refrigerant gas heat-exchanged in the evaporator is converted into a three-way valve and a four-way valve, and flows into the compressor through the accumulator.

본 발명은 상술한 바와 같이 3-방 및 4-방 밸브로 이루어지는 유로전환 밸브와 냉매를 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 복수의 역지밸브군에 의해 운전모드에 따라 고압 가스 냉매 및 저압 가스냉매 등의 유로를 제1, 제2 열교환기 및 증발기를 통과하도록 선택적으로 전환하는 과제 해결수단에 의해 겨울철에 외기 온도가 5℃ 이하로 내려가는 겨울철뿐만 아니라 4계절 냉난방을 높은 효율로 냉난방 운전을 할 수 있다.As described above, according to the present invention, the flow path switching valve composed of the three-way valve and the four-way valve and the plurality of check valve groups allowing the refrigerant to flow only in one direction, The cooling and heating operation can be performed with high efficiency in the four seasons cooling and heating as well as in the winter when the outside air temperature falls below 5 캜 in winter by the task solution means for selectively switching the air to pass through the first and second heat exchangers and the evaporator.

또한, 난류-제트와 갈바닉 전류에 의한 하전효과에 의해 정전기장을 형성하여 배관의 녹 및 스케일을 억제 제거하는 스케일 방지수단을 열교환기 입수단에 설치함로써 열교환기 및 난방설비 배관의 스케일이 방지되어 열효율이 높게 유지된다.
In addition, by installing a scale preventing means for suppressing and removing rust and scale of a pipe by forming an electrostatic field by charging effect by turbulence-jet and galvanic current, it is possible to prevent scale of heat exchanger and heating pipe And the thermal efficiency is maintained at a high level.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사계절 고효율 히트펌프 시스템의 냉방 운전모드의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사계절 고효율 히트펌프 시스템의 냉난방 운전모드의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사계절 고효율 히트펌프 시스템의 난방 운전모드의 구성도.
1 is a configuration diagram of a cooling operation mode of a four-seater high efficiency heat pump system according to an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram of a heating / cooling operation mode of a four-seater high efficiency heat pump system according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of a heating operation mode of a four-seggy high-efficiency heat pump system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 사계절 고효율 히트펌프 시스템(HP)은 모두 동일한 구성을 갖지만 냉방, 냉난방, 난방 운전모드에 따라 유로 전환밸브(300)에 의해 냉매의 유로가 전환 변경되거나, 제1 열교환기(100)나 증발기(VP) 등의 구성설비는 운전모드 선택에 따라 유휴상태에 놓인다.As shown in FIGS. 1 to 3, the four-seater high efficiency heat pump system HP of the present invention has the same configuration, but the refrigerant flow path is switched by the flow path switching valve 300 according to the cooling, Or the constituent facilities such as the first heat exchanger 100 and the evaporator VP are put in the idle state according to the operation mode selection.

본 발명의 사계절 고효율 히트펌프 시스템(HP)의 기본구성은 저압 냉매가스를 고온 고압으로 압축하는 압축기(CP)와, 압축기(CP)에서 고온 고압으로 압축된 고압 냉매가스와 열교환하여 온수를 생산하는 제1 열교환기(100)와, 고온 고압 냉매가스를 액상 고압냉매로 응축시키는 증발기(VP)와, 증발기(VP)에서 응축된 액상 고압냉매를 일시 저장하는 리시버 탱크(RV)와, 리시버 탱크(RV)에 저장된 액상 고압냉매를 팽창 기화시키는 팽창밸브(EV)와, 압축기(CP)로 액상 냉매가 인입되는 것을 방지하는 어큐믈레이터(AC)와, 팽창밸브(EV)에서 팽창 기화한 기화 냉매가스와 열교환하여 냉수를 생산하는 제2 열교환기(200)로 이루어진다.The basic structure of the four seasons high efficiency heat pump system (HP) of the present invention is a system for producing a high-efficiency heat pump system (HP), which comprises a compressor (CP) for compressing a low-pressure refrigerant gas to high temperature and high pressure, (RV) for temporarily storing the liquid high-pressure refrigerant condensed in the evaporator (VP), and a receiver tank (RV) for temporarily storing the liquid high-pressure refrigerant condensed in the evaporator (VP) An accumulator (AC) that prevents the liquid refrigerant from being drawn into the compressor (CP), an expansion valve (EV) that inflates the liquid high pressure refrigerant stored in the expansion valve And a second heat exchanger (200) for producing cold water by heat exchange with gas.

이와 같은 기본적인 구성에, 압축기(CP)에서 고압으로 압축된 고압 냉매가스 및 순환된 저압 냉매가스의 유로를 운전 모드에 따라서 냉매의 유로를 전환 변경시키기 위하여 전환하는 4-방밸브(4-Way)와, 4-방밸브(4-Way)에 연결되어 고압 냉매가스 또는 저압 냉매가스의 유로를 변경시키는 3-방밸브(3-Way)로 이루어지는 유로 전환밸브(300)와, In this basic configuration, a four-way valve (4-Way) for switching the flow path of the high-pressure refrigerant gas compressed by the compressor (CP) to the high pressure and the circulating low- And a three-way valve (3-Way) connected to the four-way valve (4-Way) for changing the flow path of the high-pressure refrigerant gas or the low-pressure refrigerant gas,

액상 고압냉매를 리시버 탱크(RV)쪽 흐름만 허용하는 제1 역지변(#1)과, 팽창밸브(EV)의 저압 냉매액을 제2 열교환기(200)쪽 흐름만 허용하는 제2 역지변(#2)과, 팽창밸브(EV)의 저압 냉매액을 증발기(VP)쪽 흐름만 허용하는 제3 역지밸브(#3)와, 제2 열교환기(200)를 통과한 고압 냉매가스를 팽창 밸브(EV)쪽 흐름만 허용하는 제4 역지밸브(#4)로 구성되는 역지 밸브군(400)이 추가로 구성된다.(# 1) allowing the liquid high-pressure refrigerant to flow only to the receiver tank (RV) side and a second reversing valve (# 1) allowing the low-pressure refrigerant liquid of the expansion valve (EV) to flow only to the second heat exchanger A third check valve (# 3) for allowing the low pressure refrigerant liquid of the expansion valve (EV) to flow only to the evaporator (VP) side, a second check valve And a fourth check valve (# 4) permitting only the flow toward the valve (EV) side.

그리고 압축기(CP) 근방의 전후단 배관 및 제1 및 제2 열교환기(100, 200)의 입출수 배관측에 압력 게이지(PG) 및 압력 센서(PS), 온도 센서(TS), 고압 스위치HP SW), 플로우 스위치(FS) 중 적어도 어느 하나가 설치되는 시스템 제어 센서군(500)과, 냉난방 대상지역의 주변 또는 건물에 설치되어 외기 온도(T), 습도(H), 일사량 센서(RS) 및 축열조 온도 센서(Tn)들로 이루어지는 주변 환경측정 센서군(600)이 장착 또는 설치된다. A pressure gauge (PG) and a pressure sensor (PS), a temperature sensor (TS), a high-pressure switch (HP), and a high-pressure switch (HP) are connected to the inlet and outlet pipes of the first and second heat exchangers (100, 200) SW, and a flow switch FS, and a system control sensor group 500 installed in the vicinity of a heating / cooling target area or in a building to measure the outside air temperature T, the humidity H, the irradiation amount sensor RS, And the ambient temperature measurement sensors Tn are mounted or installed.

또한, 시스템 제어 센서군(500)과 환경측정 센서군(600)의 측정신호 및 운전모드 전환 조건식의 데이터를 입력받는 입력부와, 입력부의 입력 데이터를 주어진 제어식에 의해 연산 처리하는 중앙 처리장치와, 중앙 처리장치의 연산 결과를 출력하는 출력부로 이루어지고, 출력부 출력신호는 유로 전환밸브를 제어하여 운전모드를 전환시키는 제어부(700)가 포함된다.In addition, an input unit that receives data of measurement signals and operation mode switching conditional expressions of the system control sensor group 500 and the environment measurement sensor group 600, a central processing unit that performs calculation processing of input data of the input unit by a given control formula, And an output unit for outputting an operation result of the central processing unit, and the output unit output signal includes a control unit 700 for switching the operation mode by controlling the flow path switching valve.

제어부(700)는 키패드 또는 키보드를 통하여 프로그램 입력, 운전 제어 변수 등을 입력하고, 센서군(500, 600)의 아날로그 또는 디지털 신호를 송수신하는 입력부를 가지며, 이와 같이 입력된 데이터를 기억 연산하는 기억장치 및 중앙처리 연산장치를 갖추고, 연산 결과를 출력하는 출력부를 갖춘 PLC(Programmable Logic Controller)가 바람직하다.The control unit 700 has an input unit for inputting program inputs, operation control parameters, and the like through a keypad or a keyboard and transmitting and receiving analog or digital signals of the sensor groups 500 and 600, A PLC (Programmable Logic Controller) having an apparatus and a central processing unit and an output unit for outputting the calculation result is preferable.

또한, 출력부는 유선 또는 무선 인터넷 망과 통신 가능하도록 구성하고, 제어 변수, 운전 조건, 제어식 등을 인터넷을 통하여 원격입력, 변경할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The output unit may be configured to be capable of communicating with a wired or wireless Internet network, and to be able to remotely input and change control variables, operating conditions, and control types through the Internet.

역지 밸브군(400)의 제1 및 제4 역지밸브(#1, #4)는 흐름방향이 상호 마주보게 직열로 배관 연결되며, 제2 및 제3 역지밸브(#2, #3)는 흐름방향이 양쪽 방향으로 흐를 수 있도록 직열로 배관 연결되며, 제1 및 제4 역지밸브(#1, #4)가 배관 연결된 중심부는 리시버 탱크(RV)로 배관 연결되고, 제2 및 제3 역지밸브(#2, #3)의 배관 연결된 중심부는 팽창밸브(EV)의 후단에 배관 연결된다.The first and fourth check valves # 1 and # 4 of the check valve group 400 are connected to each other in a straight line so that the flow directions thereof are opposite to each other, and the second and third check valves # 2 and # And the central portion to which the first and fourth check valves (# 1, # 4) are piped is piped to the receiver tank (RV), and the second and third check valves (# 2, # 3) are piped to the rear end of the expansion valve (EV).

이와 같이, 흐름 방향이 마주보도록 직열로 배관 연결된 제1 및 제4 역지밸브(#1, #4)는 양단부의 어느 한쪽에서 들어오는 냉매의 흐름만 허용하여 제1 및 제4 역지밸브(#1, #4)의 중심부의 배관을 통하여 리시버 탱크(RV)로 흐르게 한다.In this way, the first and fourth check valves (# 1, # 4) connected in a straight piping so as to face the flow direction allow only the flow of the refrigerant coming from either end of the first and the fourth check valves (# # 4) to the receiver tank (RV).

그리고 흐름방향이 양쪽 방향으로 흐를 수 있도록 직열로 배관 연결된 제2 및 제3 역지밸브(#2, #3)의 배관 중심부는 팽창밸브(EV) 후단에 배관 연결되어, 팽창 기화된 냉매가스를 제2 열교환기(200) 쪽으로 흐르게 하거나, 증발기(VP) 쪽으로 흐르게 한다.The piping central portions of the second and third check valves (# 2, # 3) connected to the piping in the straight piping so that the flow direction can flow in both directions are connected to the rear end of the expansion valve (EV) 2 heat exchanger 200, or toward the evaporator VP.

또한, 제1 및 제2 열교환기(100, 200)는 판형 열교환기이며, 제1 및 제2 열교환기(100, 200)의 입수측 배관에는 스케일 방지수단(SC)을 더 포함하는 데, 스케일 방지수단(SC)은 설치 관리의 용이성, 신뢰성이 확보된 난류-제트와 갈바닉 전류에 의한 하전효과에 의해 정전기장을 형성하여 배관의 녹 및 스케일을 억제 제거하는 방식이 바람직하다.The first and second heat exchangers 100 and 200 are plate type heat exchangers and the piping on the inlet side of the first and second heat exchangers 100 and 200 further includes a scale preventing means SC, The prevention means SC is preferably a method of suppressing the rust and scale of the pipe by forming an electrostatic field by the ease of installation and maintenance, and the charging effect by the turbulence-jet and the galvanic current securing the reliability.

판형 열교환기는 다관식에 비해 소형, 경량인 반면, 그 효율은 3~5배에 달하며, 측면에는 배관 연결구가 마련되어 있어 제1 및 제2 열교환기(100, 200)에 적합하다.The plate type heat exchanger is smaller and lighter than the multi-tube type, while its efficiency is 3 to 5 times and the pipe connection end is provided on the side, which is suitable for the first and second heat exchangers 100 and 200.

그리고, 열교환기(100, 200)와 열교환기(100, 200)에 배관 연결된 냉난방수 배관은 사용기간이 경과할 수록 내부에 물때나 스케일이 고착되어 열교환기(100, 200)와 냉난방수 배관의 열교환 효율을 나쁘게 하여 전체적으로 히트펌프의 효율을 저하시킨다. 따라서, 물때나 스케일이 고착되기 전의 효율을 유지시키기 위하여 스케일 방지수단(SC)을 열교환기(100, 200)의 입수측 배관에 설치하는 것이 바람직하다.The cooling and heating water pipes connected to the heat exchangers 100 and 200 and the heat exchangers 100 and 200 are fixed to the inside of the heat exchangers 100 and 200 and the cooling and heating water pipes The heat exchange efficiency is deteriorated and the efficiency of the heat pump as a whole is lowered. Therefore, in order to maintain the efficiency before the scale or the scale is fixed, it is preferable to provide the scale preventing means SC on the inlet side pipe of the heat exchanger 100, 200.

스케일 방지수단(SC)에는 여러가지 방식이 있지만, 그 중에서도 난류-제트와 갈바닉 전류에 의한 하전효과에 의해 정전기장을 형성하여 배관의 녹 및 스케일을 억제하는 무동력으로 작동하는 스케일 방지수단이 바람직하다
There are various schemes for the scale preventing means SC, and among them, a scale preventing means which operates by a non-dynamic force which suppresses the rust and scale of the pipe by forming an electrostatic field by the charging effect by turbulence-jet and galvanic current is preferable

(냉방 운전모드)(Cooling operation mode)

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사계절 고효율 히트펌프 시스템의 냉방 운전모드의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a cooling operation mode of a four-seater high efficiency heat pump system according to an embodiment of the present invention.

냉방 운전모드는 외기 온도가 통상 약 20℃ 이상인 경우에 실시되며, 냉방을 실시하기 위하여 제2 열교환기(200)의 출수측에서 5℃~9℃의 냉수만을 생산한다.The cooling operation mode is performed when the outside air temperature is usually about 20 ° C or more, and only cold water of 5 ° C to 9 ° C is produced from the water outlet side of the second heat exchanger 200 for cooling.

냉방 운전모드에서도 압축기(CP)에서 단열 압축시킨 저온 냉매가스는 외기 온도에 따라서 60℃ 이상으로 온도가 상승되는 고압 가스냉매로 변한다. 이와 같이, 고온 고압으로 상승된 고압 가스냉매는 유로 전환 밸브(300)의 4-방밸브(4-Way)와 3-방밸브에서 유로 전환되어 증발기(VP)를 통과하면서 열교환되어 고압의 액상냉매로 변한다.Even in the cooling operation mode, the low-temperature refrigerant gas adiabatically compressed by the compressor (CP) changes into a high-pressure gas refrigerant whose temperature rises to 60 ° C or more in accordance with the ambient temperature. As described above, the high-pressure gas refrigerant raised to a high temperature and a high pressure is converted into a refrigerant by the four-way valve (4-Way) and the three-way valve of the refrigerant line switching valve 300 and is heat-exchanged while passing through the evaporator VP, .

고압의 액상냉매는 역지 밸브군(400)의 제1 역지밸브(#1)를 거쳐 리시버 탱크(RV)에 인입되어 팽창밸브(EV)에서 저압 냉매가스로 기화되고, 이때 단열 기화 냉각된 저압 냉매가스는 역지 밸브군의 제2 역지밸브(#2)에서 제2 열교환기(200)측 방향으로 흐른다. 이때, 기화된 냉매가스는 외기 온도에 따라서 1℃~5℃ 까지 냉각되어 제2 열교환기(200)에서 입수되는 냉방수와 열교환하여, 제2 열교환기(200)에서 출수되는 냉수 온도를 5℃~9℃까지 냉각시킨다. The high pressure liquid refrigerant is drawn into the receiver tank RV through the first check valve # 1 of the check valve group 400 and is vaporized into low pressure refrigerant gas from the expansion valve EV, Gas flows from the second check valve # 2 of the check valve group toward the second heat exchanger 200 side. At this time, the vaporized refrigerant gas is cooled to 1 ° C to 5 ° C according to the outside air temperature, exchanges heat with the cooling water obtained from the second heat exchanger 200, and the temperature of the cold water exiting from the second heat exchanger 200 is reduced to 5 ° C Cool to ~ 9 ° C.

제2 열교환기(200)에서 열교환되어 온도가 다소 상승된 저압 냉매가스는 3-방밸브(3-Way)에서 유로 전환되어 어큐믈레이터(AC)에 인입되고, 어큐믈레이터(AC)에 인입된 저압 냉매가스는 기액 분리되어 다시 압축기(CP)에 인입 순환된다.
The low-pressure refrigerant gas whose temperature has been slightly elevated by the heat exchange in the second heat exchanger 200 is changed to a flow path in the 3-way valve (3-Way) and is introduced into the accumulator (AC) The low-pressure refrigerant gas is separated into gas and liquid, and is then recycled to the compressor CP.

(냉난방 운전모드)(Cooling / heating operation mode)

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사계절 고효율 히트펌프 시스템의 냉난방 운전모드의 구성도를 나타낸 것이다.FIG. 2 is a block diagram of a cooling / heating operation mode of a four-seggy high-efficiency heat pump system according to an embodiment of the present invention.

냉난방 운전모드는 통상 외기 온도가 20~35℃인 경우에 실시되어 50~60℃ 범위의 온수와 5℃~9℃의 냉수를 동시에 생산하는 운전모드이다. The heating / cooling operation mode is usually performed when the outside air temperature is in the range of 20 to 35 degrees Celsius, so that hot water in the range of 50 to 60 degrees Celsius and cold water of 5 to 9 degrees Celsius are simultaneously produced.

압축기(CP)에서 단열 압축시킨 고온 고압 가스냉매는 외기 온도에 따라서 54~64℃까지 상승한다. 고온 고압으로 상승된 고압 가스냉매는 유로 전환 밸브(300)의 4-방밸브(4-Way) 및 3-방 밸브(3-Way)에서 유로 전환되어 제1 열교환기(100)에서 열교환되며, 제1 열교환기(100)는 출수측 온도가 50~60℃ 범위의 온수를 생산한다.The high-temperature, high-pressure gas refrigerant adiabatically compressed in the compressor (CP) rises to 54-64 ° C depending on the ambient temperature. The high-pressure gas refrigerant raised to a high temperature and a high pressure is converted into a flow in the four-way valve (4-Way) and the three-way valve (3-Way) of the flow path switching valve (300) The first heat exchanger (100) produces hot water having an outflow side temperature in the range of 50 to 60 占 폚.

제1 열교환기(100)를 거친 고온 고압 가스냉매는 역지 밸브군(400)의 제1 역지변(#1)을 통하여 리시버 탱크(RV)로 인입되어 팽창 밸브(EV)에서 기화되어 1~5℃의 저온 냉매가스로 상변화되며, 저온 냉매가스는 제2 열교환기(200)를 통과하면서 열교환되어 제2 열교환기(200)는 출수측 온도가 5~9℃ 범위의 냉수를 생산한다.The high temperature and high pressure gas refrigerant that has passed through the first heat exchanger 100 is drawn into the receiver tank RV through the first return line # 1 of the check valve group 400 and is vaporized in the expansion valve EV, ° C., and the low-temperature refrigerant gas is heat-exchanged while passing through the second heat exchanger (200), and the second heat exchanger (200) produces cold water having an outgoing temperature in the range of 5 to 9 ° C.

제2 열교환기(200)를 통과하여 승온된 저온 냉매가스는 4-방 밸브(4-Way)에서 유로 전환되어 어큐믈레이터(AC)를 거쳐 압축기(CP)에 인입된다.
The low-temperature refrigerant gas that has risen through the second heat exchanger 200 is converted into a refrigerant in a four-way valve (4-Way), and is introduced into the compressor (CP) through the accumulator (AC).

(난방 운전모드)(Heating operation mode)

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사계절 고효율 히트펌프 시스템의 난방 운전모드의 구성도이다.FIG. 3 is a configuration diagram of a heating operation mode of a four-seasons high-efficiency heat pump system according to an embodiment of the present invention.

난방 운전모드는 통상 외기온도가 15℃ 이하인 경우에 실시되며, 난방을 실시하기 위하여 50~60℃ 범위의 온수만을 생산한다. The heating operation mode is usually performed when the outdoor temperature is 15 ° C or less, and only hot water within the range of 50 to 60 ° C is produced to perform heating.

압축기(CP)에서 단열 압축시킨 저온 냉매가스는 외기 온도에 따라서 54~64℃까지 온도가 상승되는 고압 가스냉매로 변한다. 예를 들면, 압축기(CP)에서 단열 압축되는 고압 가스냉매는 외기온도가 15℃ 이상인 경우에는 약 64℃ 까지 단열 상승하며, 외기온도가 -15℃ 이하인 경우에도 약 54℃ 정도 상승한다. 이와 같이, 단열 압축으로 고온 고압으로 상승된 고압 가스냉매는 유로 전환 밸브(300)의 4-방밸브(4-Way)에서 유로 전환되어 제2 열교환기(200)를 통과하면서 열교환되어 출수측 온도가 50~60℃ 범위의 온수를 생산한다.The low-temperature refrigerant gas adiabatically compressed by the compressor (CP) changes into a high-pressure gas refrigerant whose temperature rises to 54-64 ° C according to the ambient temperature. For example, the high-pressure gas refrigerant adiabatically compressed in the compressor (CP) rises adiabatically to about 64 캜 when the outside air temperature is 15 캜 or higher, and about 54 캜 even when the outside air temperature is -15 캜 or lower. As described above, the high-pressure gas refrigerant raised to a high temperature and a high pressure by the adiabatic compression is changed in flow path from the four-way valve (4-Way) of the flow path switching valve 300 and exchanges heat while passing through the second heat exchanger 200, Produces hot water in the range of 50 to 60 ° C.

제2 열교환기(200)에서 열교환된 고압 냉매가스는 역지 밸브군(400)의 제4 역지밸브(#4)를 거쳐 리시버 탱크(RV)에 인입되어 팽창밸브(EV)에서 저압 냉매가스로 기화되고, 이때 기화 냉각된 저압 냉매가스는 증발기(VP)에 인입되고, 증발기(VP)에서 열교환되어 온도가 상승된 저압 냉매가스는 3-방밸브(3-Way) 및 4-방밸브(4-Way)의 유로 전환 밸브(300)에서 유로 전환되어 어큐믈레이터(AC)에 인입되고, 어큐믈레이터(AC)에 인입된 저압 냉매가스는 기액 분리되어 다시 압축기(CP)에 인입 순환된다.
The high-pressure refrigerant gas heat-exchanged in the second heat exchanger 200 is introduced into the receiver tank RV through the fourth check valve # 4 of the check valve group 400 to be vaporized from the expansion valve EV into low- The low pressure refrigerant gas which is vaporized and cooled at this time is introduced into the evaporator VP and the low pressure refrigerant gas whose temperature is increased by heat exchange in the evaporator VP is supplied to the three- Way switching valve 300 to be introduced into the accumulator AC so that the low-pressure refrigerant gas drawn into the accumulator AC is separated into gas and liquid and is then recycled to the compressor CP.

HP: 히트펌프 시스템
CP: 압축기 VP: 증발기
RV: 리시버 탱크 EV: 팽창 밸브
AC: 어큐믈레이터 SC: 스케일 방지수단
100: 제1 열교환기
200: 제2 열교환기
300: 유로 전환 밸브 4-Way: 4-방 밸브
3-Way: 3-방 밸브
400: 역지 밸브군 #1: 제1 역지 밸브
#2: 제2 역지 밸브 #3: 제3 역지 밸브
#4: 제4 역지 밸브
500: 시스템 제어 센서군
600: 환경측정 센서군
700: 제어부
HP: Heat Pump System
CP: Compressor VP: Evaporator
RV: Receiver tank EV: Expansion valve
AC: Accumulator SC: Scale prevention means
100: first heat exchanger
200: second heat exchanger
300: Flow switching valve 4-Way: 4-way valve
3-Way: 3-way valve
400: Check valve group # 1: First check valve
# 2: Second check valve # 3: Third check valve
# 4: Fourth check valve
500: System control sensor group
600: environmental measurement sensor group
700:

Claims (7)

냉매가스를 흡입하여 고온 고압 냉매가스로 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 고온 고압으로 압축된 고온 고압 냉매가스와 열교환하여 온수를 생산하는 제1 열교환기와, 상기 고온 고압 냉매가스를 액상 고압 냉매로 응축시키는 증발기와, 증발기에서 응축된 액상 고압 냉매를 일시 저장하는 리시버 탱크와, 상기 리시버 탱크에 저장된 액상 고압 냉매를 팽창 기화시키는 팽창밸브와, 상기 압축기로 액상 냉매가 인입되는 것을 방지하는 어큐믈레이터와, 상기 팽창밸브에서 팽창 기화한 기화 냉매가스와 열교환하여 냉수를 생산하는 제2 열교환기로 구성되는 히트펌프 시스템에 있어서,
상기 압축기에서 고압으로 압축된 고압 냉매가스 및 저압 냉매가스의 유로를 전환하는 4-방밸브와, 상기 4-방밸브에 연결되어 상기 고압 냉매가스 또는 저압 냉매가스의 유로를 변경시키는 3-방밸브로 이루어지는 유로 전환밸브와,
상기 액상 고압냉매를 상기 리시버 탱크쪽 흐름만 허용하는 제1 역지변과, 상기 팽창밸브의 저압 냉매액을 제2 열교환기쪽 흐름만 허용하는 제2 역지변과, 상기 팽창밸브의 저압 냉매액을 증발기쪽 흐름만 허용하는 제3 역지밸브와, 상기 제2 열교환기를 통과한 고압 냉매가스를 팽창 밸브쪽 흐름만 허용하는 제4 역지밸브로 구성되는 역지 밸브군과,
상기 압축기 근방의 전후단 배관 및 상기 제1 및 제2 열교환기의 입출 배관측에 압력 게이지 및 압력 센서, 온도 센서, 고압 스위치, 플로우 스위치 중 적어도 어느 하나가 설치되는 시스템 제어 센서군과,
냉난방 대상지역의 주변 또는 건물에 설치되어 외기 온도, 습도, 일사량 센서 및 축열조 온도 센서로 이루어지는 주변 환경측정 센서군과,
상기 시스템 제어 센서군과 상기 환경측정 센서군의 측정신호 및 운전모드 전환 조건식의 데이터를 입력받는 입력부와, 상기 입력부의 입력 데이터를 주어진 제어식에 의해 연산 처리하는 중앙 처리장치와, 상기 중앙 처리장치의 연산 결과를 출력하는 출력부로 이루어지고, 상기 출력부 출력신호는 상기 유로 전환밸브를 제어하여 운전모드를 전환시키는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는 키패드 또는 키보드를 통하여 프로그램 및 운전 제어 변수 등을 입력하고 센서군의 아날로그 또는 디지털 신호를 송수신하는 입력부, 입력된 데이터를 기억하는 기억장치, 데이터를 연산하는 중앙처리 연산장치 및 연산결과를 출력하는 출력부로 구성된 PLC(Programmable Logic Controller)가 이용되며,
상기 출력부는 제어변수, 운전조건, 제어식 등을 인터넷을 통해 원격 입력 또는 변경할 수 있도록 유선 또는 무선 인터넷 망과 통신 가능하도록 구성되며,
상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기는 판형 열교환기이며,
상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 입수측 배관에는 난류-제트와 갈바닉 전류에 의한 하전효과에 의해 정전기장을 형성하여 배관의 녹 및 스케일을 억제 제거하는 스케일 방지수단을 설치하며,
상기 역지 밸브군은 상기 제1 및 제4 역지밸브는 흐름 방향이 상호 마주보게 직열로 배관 연결되고, 상기 제2 및 제3 역지밸브는 흐름 방향이 양쪽 방향으로 흐를 수 있도록 직열로 배관 연결되며, 상기 제1 및 제4 역지밸브가 배관 연결된 중심부는 상기 리시버 탱크로 배관 연결되고, 상기 제2 및 제3 역지밸브의 배관 연결된 중심부는 상기 팽창밸브의 후단에 배관 연결되며,
외기 온도나 계절변화에 따라 냉방 운전 모드, 냉난방 운전 모드 또는 난방 운전 모드로 전환하여 운전되도록 하는 것을 특징으로 하는 스케일 부착 방지기능을 가지는 고효율 히트펌프 시스템.
A first heat exchanger for producing hot water by heat-exchanging with a high-temperature high-pressure refrigerant gas compressed at a high temperature and a high pressure in the compressor, a first heat exchanger for condensing the high-temperature and high-pressure refrigerant gas into liquid high- An expansion valve for expanding the liquid high pressure refrigerant stored in the receiver tank, an accumulator for preventing the liquid refrigerant from being introduced into the compressor, And a second heat exchanger for producing cold water by heat exchange with vaporized refrigerant gas expanded in the expansion valve,
A three-way valve connected to the four-way valve for changing the flow path of the high-pressure refrigerant gas or the low-pressure refrigerant gas; a four-way valve for switching the flow path of the high-pressure refrigerant gas and the low- And a flow control valve
Pressure refrigerant of the expansion valve to the receiver tank side, a second backflow allowing only the flow of the liquid high-pressure refrigerant to the receiver tank, a second backflow allowing the low-pressure refrigerant liquid of the expansion valve to flow only to the second heat exchanger, And a fourth check valve that allows the high-pressure refrigerant gas passing through the second heat exchanger to flow only through the expansion valve;
A system control sensor group in which at least one of a pressure gauge, a pressure sensor, a temperature sensor, a high-pressure switch, and a flow switch is provided at the upstream and downstream piping in the vicinity of the compressor and at the inlet / outlet side of the first and second heat exchangers,
A surrounding environment measurement sensor group which is installed in the vicinity of the heating / cooling target area or in a building and is composed of an outside air temperature, a humidity, a radiation amount sensor and a storage tank temperature sensor,
An input unit for receiving data of a measurement signal and an operation mode switching conditional expression of the system control sensor group and the environment measurement sensor group; a central processing unit for calculating input data of the input unit by a given control formula; And an output section for outputting an operation result, wherein the output section output signal includes a control section for switching the operation mode by controlling the flow path switching valve,
The control unit may include an input unit for inputting program and operation control parameters through a keypad or a keyboard and transmitting and receiving analog or digital signals of the sensor group, a storage device for storing input data, a central processing unit for computing data, A PLC (Programmable Logic Controller) composed of an output unit for outputting is used,
The output unit is configured to be capable of communicating with a wired or wireless Internet network so as to remotely input or change control variables, operating conditions,
Wherein the first heat exchanger and the second heat exchanger are plate heat exchangers,
Scale preventing means for suppressing rust and scale of the pipe by forming an electrostatic field by the charging effect by turbulent-jet and galvanic current is installed in the inlet-side pipe of the first heat exchanger and the second heat exchanger,
Wherein the first and fourth check valves are connected to each other in a straight line so that the flow directions thereof are opposite to each other, and the second and third check valves are piped in a straight line so that the flow direction can flow in both directions, Wherein the central portion of the first and fourth check valves is connected to the receiver tank and the central portion of the second and third check valves is connected to the rear end of the expansion valve,
Cooling operation mode, the heating / cooling operation mode, or the heating operation mode according to the outside air temperature or the seasonal change, so as to operate the high-efficiency heat pump system.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 냉방 운전모드는 상기 압축기에서 압축시킨 고온 고압 가스냉매를 상기 유로 전환 밸브의 4-방밸브 및 3-방 밸브로 유로 전환시켜 상기 증발기를 통과시켜 고압 액상냉매로 응축시키며,
상기 고압 액상냉매는 상기 역지 밸브군의 제1 역지밸브를 통과시켜 상기 리시버 탱크로 인입시켜 상기 팽창 밸브에서 기화시켜 1~5℃의 저온 냉매가스로 상변화시키고,
상기 저온 냉매가스는 상기 제2 열교환기와 열교환시켜 상기 제2 열교환기의 출수측 온도가 5~9℃ 범위의 냉수를 생산하며,
상기 제2 열교환기를 통과하여 승온된 저온 냉매가스는 4-방 밸브에서 유로 전환되어 상기 어큐믈레이터를 거쳐 상기 압축기에 인입시키는 것을 특징으로 하는 스케일 부착 방지기능을 가지는 고효율 히트펌프 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the cooling operation mode is a mode in which the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed in the compressor is converted into a four-way valve and a three-way valve of the flow path switching valve and is passed through the evaporator,
The high-pressure liquid refrigerant passes through a first check valve of the check valve group, is drawn into the receiver tank, is vaporized by the expansion valve, and is phase-changed into low-temperature refrigerant gas at 1 to 5 ° C,
Wherein the low-temperature refrigerant gas undergoes heat exchange with the second heat exchanger to produce cold water having a temperature on the outflow side of the second heat exchanger in a range of 5 to 9 DEG C,
And the low-temperature refrigerant gas that has been heated by passing through the second heat exchanger is converted into a flow path through a four-way valve, and is introduced into the compressor through the accumulator.
청구항 1에 있어서,
상기 냉난방 운전모드는 상기 압축기에서 압축시킨 고온 고압 가스냉매를 상기 유로 전환 밸브의 4-방밸브 및 3-방 밸브로 유로 전환시켜 상기 제1 열교환기에서 열교환시켜, 상기 제1 열교환기의 출수측 온도가 50~60℃ 범위의 온수를 생산하며,
상기 제1 열교환기를 거친 고온 고압 가스냉매는 상기 역지 밸브군의 제1 역지변을 통하여 상기 리시버 탱크로 인입되어 상기 팽창 밸브에서 기화되어 1~5℃의 저온 냉매가스로 상변화시키며,
상기 저온 냉매가스는 상기 제2 열교환기를 통과하면서 열교환되어 상기 제2 열교환기의 출수측 온도가 5~9℃ 범위의 냉수를 생산하며,
상기 제2 열교환기를 통과하여 승온된 저온 냉매가스는 4-방 밸브에서 유로 전환되어 상기 어큐믈레이터를 거쳐 상기 압축기에 인입시키는 것을 특징으로 하는 스케일 부착 방지기능을 가지는 고효율 히트펌프 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the cooling / heating operation mode is a mode in which the high-temperature high-pressure gas refrigerant compressed in the compressor is converted into a four-way valve and a three-way valve of the flow path switching valve to perform heat exchange in the first heat exchanger, Produces hot water in the temperature range of 50-60 < 0 > C,
The high-temperature high-pressure gas refrigerant passing through the first heat exchanger is introduced into the receiver tank through the first reverse passage of the check valve group, is vaporized in the expansion valve, and is phase-changed into low-temperature refrigerant gas of 1 to 5 ° C,
Wherein the low-temperature refrigerant gas is heat-exchanged while passing through the second heat exchanger to produce cold water having a temperature on the outflow side of the second heat exchanger in a range of 5 to 9 DEG C,
And the low-temperature refrigerant gas that has been heated by passing through the second heat exchanger is converted into a flow path through a four-way valve, and is introduced into the compressor through the accumulator.
청구항 1에 있어서,
상기 난방 운전모드는 상기 압축기에서 압축된 고온 고압 가스냉매는 상기 유로 전환 밸브의 4-방밸브에서 유로 전환되어 상기 제2 열교환기를 통과하여 열교환되어 상기 제2 열교환기의 출수측 온도가 50~60℃ 범위의 온수를 생산하며,
상기 제2 열교환기에서 열교환된 고압 냉매가스는 역지 밸브군의 제4 역지밸브를 거쳐 상기 리시버 탱크에 인입되어 상기 팽창밸브에서 저압 냉매가스로 기화되고, 기화된 저압 냉매가스는 상기 증발기에 인입되며,
상기 증발기에서 열교환된 저압 냉매가스는 상기 3-방밸브 및 4-방밸브에서 유로 전환되어 상기 어큐믈레이터를 거쳐 상기 압축기에 인입시키는 것을 특징으로 하는 스케일 부착 방지기능을 가지는 고효율 히트펌프 시스템.

The method according to claim 1,
Wherein the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed in the compressor is flown in the four-way valve of the flow path switching valve, passes through the second heat exchanger, and is heat-exchanged, so that the temperature at the outlet side of the second heat exchanger is 50 to 60 Lt; / RTI >< RTI ID = 0.0 &
The high-pressure refrigerant gas heat-exchanged in the second heat exchanger is introduced into the receiver tank through the fourth check valve of the check valve group, is vaporized into low-pressure refrigerant gas in the expansion valve, and the vaporized low-pressure refrigerant gas is introduced into the evaporator ,
And the low-pressure refrigerant gas heat-exchanged in the evaporator is flowed through the three-way valve and the four-way valve, and is introduced into the compressor through the accumulator.

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KR20190113305A (en) 2018-03-28 2019-10-08 정몽석 Heating water supply structure of district heating system

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