KR101472336B1

KR101472336B1 - 삼중관 열교환기를 가진 다기능 히트펌프 시스템과 그 운전 방법

Info

Publication number: KR101472336B1
Application number: KR20140126532A
Authority: KR
Inventors: 김점태
Original assignee: 에이치티씨시스템 주식회사
Priority date: 2014-09-23
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2014-12-16

Abstract

본 발명은 히트펌프 시스템과 그 운전 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저온수, 중온수, 고온수를 얻기 위한 히트펌프 시스템으로써 대체 냉매인 제1 냉매를 열매체로 하는 제1 냉동사이클, 대체 냉매인 제2 냉매를 열매체로 하는 제2 냉동사이클, 제1 냉동사이클의 제1 냉매, 제2 냉동사이클의 제2 냉매 및 제1축열조의 열매체가 서로 열교환할 수 있는 삼중관이 채택된 삼중관 열교환기로 구성된 다기능 히트펌프 시스템과 그 운전방법에 관한 것이다.

Description

삼중관 열교환기를 가진 다기능 히트펌프 시스템과 그 운전 방법 {Heat Pump System Using Triple Tube Heat Exchanger and its Control Method}

일반적으로 히트 펌프란 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하는 냉난방장치를 의미한다.

히트펌프는 압축기 및 실외 열교환기를 구비하는 실외기 및 팽창밸브 및 실내 열교환기를 포함하는 실내기를 포함할 수 있다.

히트펌프는, 난방용의 경우, 압축기에서 고온·고압으로 압축된 냉매를 기화시킨 다음 응축기로 보내 높은 온도의 열을 온도가 낮은 바깥 쪽으로 내뿜는 사이클을 반복하도록 구성되어 있다. 냉방용은 이와 반대로 응축기는 증발기로, 증발기는 응축기로 작용하도록 만들어 응축된 냉매가 더운 바깥 공기와 열교환됨으로써 냉방을 하고자 하는 대상 지점을 차갑게 만들도록 시스템이 구성된다.

히트펌프 시스템은 난방에 사용하는 경우, 실외 공기의 온도가 낮아지는 동절기인 경우, 착상문제로 난방효율이 급격히 저하되거나 충분한 난방 또는 급탕 운전을 제공할 수 없는 경우가 대부분이다.

또한 종래의 냉난방 시스템은 저온수, 중온수, 고온수 용도에 맞는 제품을 여러 대 설치함으로써 초기 투자비용이 상승하며, 설치장소가 넓어야 하는 문제점이 있다.

이러한 히트펌프 시스템의 문제점을 해결하기 위해서 급탕이 제공되는 냉난방 시스템이 제안되었다.

종래의 급탕이 공급되는 냉난방 히트펌프는 냉난방과 더불어 급탕을 추가적으로 공급하도록 함으로써 사용성이 크게 향상되도록 한 것이지만, 급탕의 공급이 원활하게 이루어지지 않고 급탕시에 냉방 효율이 저하되거나 또는 하나의 냉동사이클로 공급하다보니 냉방시에 급탕효율이 저하되는 등의 문제점이 발생하였다.

따라서 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본발명에 따른 히트펌프시스템은 태양열, 지열등의 신재생 에너지원 이용한 집열 시스템, 히트펌프를 하나의 시스템으로 구성하되, 세가지의 열원이 하나의 열교환기에서 열교환이 이루어지게 하는 삼중관 열교환기를 통해 저온수, 중온수, 고온수를 하나의 히트펌프 시스템에서 생산하여 초기 투자비용을 저감하고 상대적으로 좁은 장소에서도 설치가능하게 한다.

또한 본 발명에 따른 히트펌프시스템은 급탕 공급의 경우에 하나의 시스템내에 존재하는 두 개의 냉동사이클이 연결되도록 하여 열교환하는 삼중관 열교환기를 통해 이원냉동사이클로 운용할 수 있도록 되는 결과 급탕효율을 비약적으로 높일 수 있다.

이외에 본 발명에 따른 히트펌프시스템은 보조적인 열원으로써 신재생 에너지원을 활용하여 에너지효율을 극대화하도록 한다.

이를 위해 본 발명에 따른 히트펌프 시스템은 제1 팽창기구(14), 제1 열교환기(11), 모터팬(15), 사방밸브(12) 및 제1 압축기(13)를 포함하되 제1 냉매를 매체로 하는 제1냉동사이클(10);

제2 팽창기구(32), 제2 열교환기(31) 및 제2 압축기(33)를 포함하되 제2 냉매를 매체로 하는 제2 냉동사이클(30);

제1 냉동사이클의 제1 냉매와 제2 냉동사이클의 제2 냉매가 서로 열교환을 하게 하는 삼중관 열교환기(20);

태양열 집열장치 및 지열 열교환장치를 포함하는 복수의 열매체와 연결되어 저온수와 중온수를 생산하는 제1 축열조(40); 및

상기 제2 열교환기와 연결되어 고온수를 생산하는 제2 축열조(50);로 구성된다.

상기 제1 냉매는 냉·난방 냉매로써 R410a를 포함하는 대체냉매를 사용하며, 상기 제2 냉매는 난방 냉매로써 R134a를 포함하는 대체냉매를 사용한다.

상기 제1 냉동사이클의 운전모드는 난방운전 모드 또는 냉방운전 모드로 동작한다.

상기 제1냉동사이클의 운전모드 중 난방운전 모드는 제1 열교환기(11)를 통과한 제1 냉매가 제1 압축기(13)에서 고온으로 압축되는 과정, 고온 압축된 제1 냉매가 사방밸브(12)를 지나 삼중관 열교환기(20)에서 저온의 열매체에 열을 전달하면서 응축되는 과정, 응축된 제1 냉매가 제1팽창기구(14)를 통과한 후 실외에 설치된 제1 열교환기(11)에서 모터팬(15)에 의해 실외 공기와 열교환을 통해 기화되는 과정으로 구성되어 반복되는 사이클을 가진다.

상기 제1냉동사이클의 운전모드 중 냉방운전 모드는 삼중관 열교환기(20)를 통과한 제1 냉매가 제1 압축기(13)에서 고온으로 압축되는 과정, 고온 압축된 제1 냉매가 사방밸브(12)를 통해 실외에 설치된 제1 열교환기(13)에서 모터팬(15)에 의해 실외 공기와 열교환을 통해 응축되는 과정, 응축된 제1 냉매가 제1 팽창기구(14)를 통과하면서 저온이 되는 과정, 저온의 제1 냉매가 삼중관 열교환기(20)에서 제1 축열조(40)의 열매체로부터 열교환하여 고온이 되는 과정으로 구성되어 반복되는 사이클을 가진다.

상기 제2 냉동사이클은 난방운전 모드로만 동작하되, 제2 냉매가 삼중관 열교환기(20)에서 열교환을 통해 고온의 냉매가 되는 과정, 고온의 제2 냉매가 제2 압축기(33)에서 고온으로 압축되는 과정, 고온 압축된 제2 냉매가 제2 열교환기(31)에서 제2 축열조(50)의 열매체에 열을 전달하는 과정으로 구성되어 반복되는 사이클을 가진다.

상기 삼중관 열교환기(20)의 삼중관(70)은 내부 원형 동관(71), 주름 동관(72) 및 외부 원형 동관(73)으로 구성되며, 상기 주름 동관(72)은 내부 원형 동관(71), 외부 원형 동관(73)사이에 배치되며, 열교환 매체간에 열전달율을 높이도록 접촉면적을 증가시킨 물결모양의 단면 형상을 가지되 열교환매체가 흐르는 각각의 인접 구획간에 서로 세어나가지 않을 정도의 밀한 구조를 형성하며, 상기 내부 원형 동관(71) 내부에는 제1 축열조(40)의 열매체가 유동하며, 상기 내부 원형 동관(71)과 주름 동관(72) 사이에는 제1 냉매가 유동하며, 상기 주름 동관(72)과 외부 원형 동관(73) 사이에는 제2 냉매가 유동하면서 제1 냉매와 제2 냉매와의 열교환, 제1 냉매와 열매체와의 열교환, 제2 냉매와 열매체와의 열교환이 하나의 열교환기에서 이루어지도록 하는 일체형 구조로 구성된다.

상기 히트펌프 시스템은 사용자가 냉방모드, 난방모드, 급탕모드 중 어느 하나가 선택할 때 대응되는 제어신호를 송수신하며, 사용자로 하여금 저온수, 중온수, 고온수 각각에 대해 온도범위 상한치 및 하한치를 정하여 입력하게 하며 급탕 모드에 있어서 급탕 동시운전 경계 온도를 입력하게 하는 초기설정부를 가지며 운전방법이 프로그래밍 된 MCU를 포함하는 중앙제어기(60); 상기 중앙제어기(60)로부터 제어신호를 수신하여 제1 냉동사이클(10)을 제어하도록 프로그래밍 된 MCU를 포함하는 제1 냉동사이클 제어기(61); 상기 중앙제어기(60)로부터 제어신호를 수신하여 제2 냉동사이클(30)을 제어하도록 프로그래밍 된 MCU를 포함하는 제2 냉동사이클 제어기(62); 및 제1 축열조(40)의 온도를 센싱하여 그 정보를 중앙제어기(60)에 전달하고 제1 축열조(40)와 연결된 태양열 집열장치 및 지열 열교환 장치등을 포함하는 복수의 열매체의 흐름을 제어하도록 프로그래밍 된 MCU를 포함하는 제1 축열조 제어기(63)를 추가적으로 포함하여 구성한다.

상기 히트펌프 시스템에서 제어신호를 송수신하는 통신방법은 지그비(Zigbee), CAN 통신을 포함한 무선통신방법을 이용하는 것을 특징으로 한다.

내부 원형 동관, 주름 동관 및 외부 원형 동관으로 구성된 삼중관을 채용한 삼중관 열교환기로 이루어진 히트펌프 시스템의 운전 방법에 있어서 난방 모드로써 중온수를 생산하는 방법은

제1 축열조 내부 센서에 의한 제1 축열조 내부 온도 센싱 단계(S101);

제1 축열조 내부 온도가 중온수 온도범위 하한치 미만일 때 중앙제어기의 제어신호 송신에 의해 제1 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계로 이동시키는 제1 축열조 내부온도의 중온수 온도범위 하한치 이상 만족 여부 판단 단계(S102);

중앙제어기로부터 제어신호를 수신받아 제1 냉동사이클 제어기에 의해 가동되는 제1 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계(S104);

중앙제어기로부터 제어신호를 수신받아 제1 축열조 제어기에 의한 난방부하 공급 시작 또는 유지 단계(S103);

제1 축열조의 내부온도가 중온수의 온도범위 상한치에 도달하면 중앙제어기의 제어신호 송신에 의해 제1 냉동사이클 난방운전 모드 가동 종료 단계로 이동시키는 제1 냉동사이클 난방운전 종료조건 만족 여부 판단 단계(S105);

제1 냉동사이클 제어기에 의한 제1 냉동사이클 난방운전 모드 가동 종료 단계(S107);

난방부하 공급 종료 조건 만족시 중앙제어기의 제어신호에 의해 다음 단계로 이동시키는 난방부하 공급 종료 조건 만족 여부 판단 단계(S106); 및

중앙제어기로부터 제어신호를 수신받은 제1 축열조 제어기에 의한 난방부하 공급 종료 단계(S108);로 구성된다.

내부 원형 동관, 주름 동관 및 외부 원형 동관으로 구성된 삼중관을 채용한 삼중관 열교환기로 이루어진 히트펌프 시스템의 운전 방법에 있어서 저온수를 생산하는 방법은

제1 축열조 내부 센서에 의한 제1 축열조의 내부 온도 센싱 단계(S201);

제1 축열조 내부 온도가 저온수 온도범위 하한치 미만일때 중앙제어기의 제어신호 송신에 의해 태양열 집열 장치 가동 단계로 이동시키는 제1 축열조 내부온도 의 저온수 온도범위 하한치 이상 만족 여부 판단 단계(S202);

제1 축열조 제어기에 의한 태양열 집열장치 가동 단계(S203);

제1 축열조 내부 온도가 저온수 온도범위 상한치를 초과하면 중앙제어기로부터 제어신호에 의해 제1 냉동사이클 냉방운전 모드 가동 및 지열 집열장치 가동 시작 단계로 이동시키는 제1 축열조 내부온도 저온수의 온도범위 상한치 이하 만족 여부 판단 단계(S204);

각각 제1 냉동사이클 제어기 및 제1 축열조 제어기에 의한 제1 냉동사이클 냉방운전 모드 가동 및 지열 집열장치 가동 시작 단계(S205);

제1 축열조 제어기에 의한 냉방부하 공급 시작 또는 유지 단계(S206);

저온수의 온도범위 하한치 미만이면 중앙제어기의 제어신호에 의해 제1 냉동사이클 냉방운전 모드 가동 및 지열 집열 장치 가동 종료 단계로 이동시키는 제1 냉동사이클 냉방운전 및 지열 집열장치 가동 종료조건 만족 여부 판단 단계(S209);

각각 제1 냉동사이클 제어기 및 제1 축열조제어기에 의한 제1 냉동사이클 냉방운전 모드 가동 및 지열 집열 장치 가동 종료 단계(S207);

냉방부하 공급 종료 조건 만족시 중앙제어기에 의해 다음 단계로 이동시키는 냉방부하 공급종료 조건 만족 여부 판단 단계(S208); 및

제1 축열조 제어기에 의한 냉방부하 공급 종료 단계(S210);로 구성된다.

내부 원형 동관, 주름 동관 및 외부 원형 동관으로 구성된 삼중관을 채용한 삼중관 열교환기로 이루어진 히트펌프 시스템의 운전 방법에 있어서 급탕모드로써 고온수를 생산하는 방법은

제1 축열조 내부 센서에 의한 제1 축열조 내부 온도 센싱 단계(S301);

중앙제어기의 제어신호에 의해 제1 축열조의 내부온도가 급탕 동시운전 경계온도 이상이면 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계로 이동시키며, 그 미만이면 제1 냉동사이클 및 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계로 이동시키는 제1 축열조내부온도의 급탕 동시 운전 경계 온도 미만 만족 여부 판단 단계(S302);

각각 제1 냉동사이클 제어기 및 제2 냉동사이클 제어기에 의한 제1 냉동사이클 및 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계(S303a);

제2 냉동사이클 제어기에 의한 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계(S303b);

제2 축열조 내부 센서에 의한 제2 축열조 내부온도 센싱 단계(S304);

중앙제어기에 의해 제2 축열조 내부온도가 고온수의 온도범위 하한치 이상이면 다음 단계로 이동시키는 제2 축열조 내부온도 고온수의 온도범위 하한치 이상 만족 여부 판단 단계(S305);

제2 냉동사이클 제어기에 의한 급탕 부하 공급 시작 또는 유지 단계(S306);

중앙제어기에 의해 제2 축열조내부온도 고온수의 온도범위 상한치 이상이면 제1 냉동사이클 및 제2 냉동사이클 난방 운전 모드 가동 종료 단계로 이동시키는 제2 축열조 내부온도 고온수의 온도범위 상한치 이상 만족 여부 판단 단계(S307);

각각 제1 냉동사이클 제어기 및 제2 냉동사이클 제어기에 의한 제1 냉동사이클 및 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 종료 단계(S308);

중앙제어기에 의해 제2 축열조 내부온도 고온수의 온도범위 하한치 미만이면 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 또는 유지 단계로 이동시키는 제2 축열조 내부온도의 고온수 온도범위 하한치 미만 만족 여부 판단 단계(S309);

제2 냉동사이클 제어기에 의한 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 또는 유지 단계(S310);

중앙제어기에 의한 급탕부하 공급 종료 조건 만족 시 다음 단계로 이동시키는 급탕부하 공급 종료조건 만족 여부 판단 단계(S311); 및

제2 냉동사이클 제어기에 의한 급탕 부하 공급 종료 단계(S312);로 구성된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 삼중관 열교환기를 가진 다기능 히트펌프 보일러 시스템과 그 운전 방법은 하나의 다기능 히트펌프 보일러 시스템에 의해 생산되는 저온수, 중온수, 고온수를 건물의 냉방과 난방 및 급탕 등에 사용함으로써 결국 각각의 용도에 맞는 제품을 여러 대 설치할 필요가 없게 됨에 따라 초기 투자비용을 대폭 저감시킨다.

또한 본 발명에 의한 삼중관 열교환기를 가진 다기능 히트펌프 보일러 시스템은 설치 장소의 축소로 인해 공간의 효율을 높이고 비용을 저감시킨다.

또한 본 발명에 의한 삼중관 열교환기를 가진 다기능 히트펌프 보일러 시스템과 그 운전 방법은 부하에 대한 급탕 공급에 있어서는 두개의 냉동사이클을 결합하여 운용하는 이른바 이원냉동사이클에 의함으로써 보다 빠르면서 에너지 효율적인 급탕공급을 실현한다.

또한 본 발명에 의한 삼중관 열교환기를 가진 다기능 히트펌프 보일러 시스템과 그 운전 방법은 열원으로써 친환경 신재생 에너지를 사용함에 따라 에너지 이용효율 극대화를 통한 유지비 절감등의 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 전체 시스템에 대한 개략도이다.
도 2는 난방모드 운전(중온수 공급)에 대한 시스템 개략도이다.
도 3은 난방모드(중온수 공급) 운전방법에 대한 순서도이다.
도 4는 냉방모드 운전(저온수 공급)에 대한 시스템 개략도이다.
도 5는 냉방모드(저온수 공급) 운전방법에 대한 순서도이다.
도 6은 급탕모드 운전(고온수 공급)에 대한 시스템 개략도이다.
도 7은 급탕모드(저온수 공급) 운전방법에 대한 순서도이다.
도 8은 삼중관을 표현한 사시도이다.

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라 질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "삼중관 열교환기를 가진 다기능 히트펌프 시스템과 그 운전 방법 "을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 "삼중관 열교환기를 가진 다기능 히트펌프 시스템과 그 운전 방법 "에 관한 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 다음의 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 전체 시스템에 대한 개략도이다.

도 1을 참조하면 히트펌프 시스템은 제1 팽창기구(14), 제1 열교환기(11), 모터팬(15), 사방밸브(12) 및 제1 압축기(13)를 포함하되 제1 냉매를 매체로 하는 제1 냉동사이클(10);

태양열 집열 장치 및 지열 열교환 장치를 포함하는 복수의 열매체와 연결되어 저온수와 중온수를 생산하는 제1 축열조(40); 및

상기의 복수의 열매체는 태양열 집열 장치와 지열 열교환 장치가 있을 수 있는데 신재생 에너지원으로써 열에너지화 할 수 있는 것이면 어떤 것이든지 연결될 수 있다.

태양열 집열 장치는 난방이나 급탕모드에 있어서는 항시 운전되어야 하지만 냉방모드에서 저온수를 생산해야 할 경우에는 제1 축열조 제어기에 의해 그 운전을 정지해야 할 경우도 발생할 수 있다.

지열 열교환 장치는 그 특성상 냉방이든 난방이든 항시 활용되는 것이 바람직할 것이다.

상기 제1 냉매는 냉·난방 냉매로써 R410a와 같은 대체 냉매를 사용하며, 상기 제2 냉매는 난방 냉매로써 R134a와 같은 대체 냉매를 사용함이 바람직하다.

대체 냉매라 함은 오존층을 파괴하는 기존의 프레온가스로 불리는 염화불화탄소(CFC)계열의 냉매를 대체하는 것으로서 환경파괴를 최소화할 수 있는 냉매를 말한다.

상기 제1 냉동사이클의 운전 모드는 난방운전 모드 또는 냉방운전 모드로 동작한다.

상기 제1 냉동사이클의 운전모드 중 난방운전 모드는 제1 열교환기(11)를 통과한 제1 냉매가 제1 압축기(13)에서 고온으로 압축되는 과정, 고온 압축된 제1 냉매가 사방밸브(12)를 지나 삼중관 열교환기(20)에서 저온의 열매체에 열을 전달하면서 응축되는 과정, 응축된 제1 냉매가 제1 팽창기구(14)를 통과한 후 실외에 설치된 제1 열교환기(11)에서 모터팬(15)에 의해 실외 공기와 열교환을 통해 기화되는 과정으로 구성되어 반복되는 사이클을 가진다.

상기 제1 냉동사이클의 운전 모드 중 냉방운전 모드는 삼중관 열교환기(20)를 통과한 제1 냉매가 제1 압축기(13)에서 고온으로 압축되는 과정, 고온 압축된 제1 냉매가 사방밸브(12)를 통해 실외에 설치된 제1 열교환기(13)에서 모터팬(15)에 의해 실외 공기와 열교환을 통해 응축되는 과정, 응축된 제1 냉매가 제1 팽창기구(14)를 통과하면서 저온이 되는 과정, 저온의 제1 냉매가 삼중관 열교환기(20)에서 제1 축열조(40)의 열매체로부터 열교환하여 고온이 되는 과정으로 구성되어 반복되는 사이클을 가진다.

상기 히트펌프 시스템은 냉방 모드, 난방 모드, 급탕 모드 중 어느 하나를 선택하여 제어신호를 송수신하며, 사용자로 하여금 저온수, 중온수, 고온수 각각에 대해 온도범위 상한치 및 하한치를 정하여 입력하게 하며 급탕 모드에 있어서 급탕 동시운전 경계 온도를 입력하게 하는 초기설정부를 가지는 중앙제어기(60)를 갖는다. 예를 들면, 저온수의 온도범위 상한치와 하한치를 20℃와 5℃로 설정할 수 있으며, 중온수의 경우 온도범위 상한치와 하한치는 60℃와 40℃, 고온수의 경우 온도범위 상한치와 하한치는 80℃와 60℃로 설정할 수 있는 것이다. 설정할 수 있는 방법은 범위를 수치화할 수 있는 방법이면 어떤 방법이든 허용된다.

설정된 상한치 온도와 하한치 온도는 하기에서 설명하는 냉방 모드, 난방 모드, 급탕 모드에 있어서 중요한 변수로 활용되는데 예를 들면 냉방 모드의 경우 저온수를 생산하게 되는데 저온수를 부하에 공급할 수 있는 온도 최대치는 상한치가 되어 그 이상이면 저온수를 생산할 수 있도록 제1냉매사이클이 운전되어야 하며, 그 하한치는 생활환경에 공급되기에는 너무 낮은 온도가 되어 오히려 태양열 집열 장치등이 운전되어 저온수 온도범위 하한치 이상으로 만들어야 한다는 것이다.

급탕 모드에 있어서 온도범위 하한치는 급탕 온도로써 최소한으로 요구되는 온도가 되므로 그에 도달할 때까지 빠르게 온도를 상승할 수 있도록 냉매사이클을 운전할 수 있도록 하는 것이며 그 상한치는 너무 뜨거운 것이므로 냉매사이클의 운전을 정지해야 하는 시점의 온도인 것이다.

또한 급탕 모드에 있어서는 급탕 동시운전 경계 온도라는 것을 설정하게 되는데 그 의미는 급탕부하에 빠르게 공급해야 하는데 현재 축열조의 물이 너무 낮은 온도에 있으므로 현재 가용할 수 있는 두 개의 냉매사이클을 동시에 난방운전으로 돌려 빠르게 급탕수의 온도를 상승시키려는 것을 의미한다. 가령 급탕 동시운전 경계 온도를 10℃로 설정되어 있는 상태에서 급탕 모드 운전이 요구될 경우 현재 축열조 물의 온도가 8℃에 불과하다면 제1 냉매사이클과 제2 냉매사이클을 동시에 난방운전하도록 하고, 현재 축열조 물의 온도가 15℃ 라면 제2 냉매사이클만 난방운전하도록 하는 것인데 결국 급탕 부하에서 요구하는 물 온도의 빠른 상승과 온도를 높히는 것에 따른 에너지 소비량의 관계에서 매우 중요한 변수가 된다고 하겠다. 이 온도를 낮게 설정하면 할수록 물 온도의 상승은 늦어지게 되지만 에너지 소비량은 줄어들 것이고, 높게 설정하면 할수록 물 온도의 상승이 빨라져 쾌적하게 급탕부하로써 활용할 수 있는 반면 에너지 소비량은 많아지게 된다.

냉방 모드에서는 저온수가 생산되어 냉방 부하에 사용되며, 난방 모드에서는 중온수가 생산되어 주로 바닥 난방용도로 사용되고, 급탕 모드에서는 고온수가 생산되어 샤워수나 라디에이터의 열매체로 사용된다.

상기 삼중관 열교환기(20)의 삼중관(70)은 내부 원형 동관(71), 주름 동관(72) 및 외부 원형 동관(73)으로 구성되며, 상기 주름 동관(72)은 내부 원형 동관(71), 외부 원형 동관(73)사이에 배치되며, 열교환 매체간에 열전달율을 높이도록 접촉면적을 증가시킨 물결모양의 단면 형상을 가지되 열교환매체가 흐르는 각각의 인접 구획간에 서로 세어나가지 않을 정도의 밀한 구조를 형성하며, 상기 내부 원형 동관(71) 내부에는 제1 축열조(40)의 열매체가 유동하며, 상기 내부 원형 동관(71)과 주름 동관(72) 사이에는 제1 냉매가 유동하며, 상기 주름 동관(72)과 외부 원형 동관(73) 사이에는 제2 냉매가 유동하면서 제1 냉매와 제2 냉매와의 열교환, 제1 냉매와 열매체와의 열교환, 제2 냉매와 열매체와의 열교환이 하나의 열교환기에서 이루어지도록 하는 일체형 구조로 함이 바람직하다.

상기 히트펌프 시스템은 냉방 모드, 난방 모드, 급탕 모드 중 어느 하나를 선택하여 제어신호를 송수신하며, 사용자로 하여금 저온수, 중온수, 고온수 각각에 대해 온도범위 상한치 및 하한치를 정하여 입력하게 하는 초기설정부를 가지며 운전방법이 프로그래밍 된 MCU를 포함하는 중앙제어기(60);

상기 중앙제어기(60)로부터 제어신호를 수신하여 제1 냉동사이클(10)을 제어하도록 프로그래밍 된 MCU를 포함하는 제1 냉동사이클 제어기(61);

상기 중앙제어기(60)로부터 제어신호를 수신하여 제2 냉동사이클(30)을 제어하도록 프로그래밍 된 MCU를 포함하는 제2 냉동사이클 제어기(62); 및

제1 축열조(40)의 온도를 센싱하여 그 정보를 중앙제어기(60)에 전달하고 제 1축열조(40)와 연결된 태양열 집열 장치 및 지열 열교환 장치등을 포함하는 복수의 열매체의 흐름을 제어하도록 프로그래밍 된 MCU를 포함하는 제1 축열조 제어기(63)를 추가적으로 포함하여 구성한다.

상기 히트펌프 시스템에서 제어신호를 송수신하는 통신방법은 지그비(Zigbee), CAN 통신를 포함하는 무선통신 방법을 이용하는 것을 특징으로 한다.

각각의 제어 대상이 비교적 멀리 떨어져 있는 경우에 배선이 필요 없는 무선통신 방법을 활용하면 제어신호의 송수신이 간단하게 이뤄져 불필요하게 설비비용이 확장됨을 방지할 뿐만 아니라 제어신호의 완결성이 더욱 더 보장될 것이다.

중앙제어기는 본 발명에 따른 전반적인 히트펌프 시스템을 제어하고, 그 제어신호를 송신하여 각 제어기의 MCU유닛으로 하여금 제어신호를 최종적으로 발하게 한다.

중앙제어기 외에 제1 냉동사이클 제어기, 제2 냉동사이클 제어기, 제1 축열조제어기와 같은 지역제어기를 두어 통신에 의해 중앙제어기의 제어신호를 수신하여 최종적으로 제어대상이 되는 곳에 제어명령을 내리게 하는 이유는 제1 냉동사이클, 제2 냉동사이클, 제1 축열조가 중앙제어기의 제어신호를 받기에 멀리 떨어져 있어 제어신호의 무결성을 보장할 수 없는 경우에 유효하다.

상용 유·무선 통신유닛은 그 자체적으로 MCU를 갖추고 있음이 보통이고 그 MCU는 각각 프로그램을 다운로드할 수 있는 포트를 갖추고 있음이 일반적이다.

또한 사용자가 직접 유·무선 통신 포트와 제어신호를 출력하는 포트, 프로그래밍 다운로드 포트등을 구성하여 제어기 유닛을 제작할 수도 있다.

도 2는 난방 모드 운전(중온수 공급)에 대한 시스템 개략도이며, 도 3은 난방 모드(중온수 공급) 운전방법에 대한 순서도이다.

도 2와 도 3을 참조하면 히트펌프 시스템에서 난방 모드로써 중온수를 생산하는 방법은

중앙제어기로부터 제어신호를 수신받아 제1 축열조제어기에 의한 난방부하 공급 시작 또는 유지 단계(S103);

난방부하 공급 종료 조건 만족시 중앙제어기의 제어신호에 의해 다음 단계로 이동시키는 난방부하 공급종료 조건 만족 여부 판단 단계(S106); 및

중앙제어기로부터 제어신호를 수신받은 제1 축열조 제어기에 의한 난방부하 공급 종료 단계(S108); 로 구성된다.

상기 각 단계 설명에서의 모든 제어신호는 중앙제어기로부터 송신되는 것이며, 제1 냉동사이클 제어기, 제2 냉동사이클 제어기, 제1 축열조 제어기는 이를 유무선 통신방법에 의해 수신받아 최종적으로 제어유닛에 명령한다는 점에 유의해야 한다.

만약 사용자가 중앙제어기의 초기설정부에서 중온수의 온도범위 상한치와 하한치를 각각 60℃와 40℃로 설정한다면 상기 히트펌프 시스템은 제1 축열조제어기(63)에서 제1축열조(40) 내부온도를 센싱하여 태양열 집열장치 및 지열 열교환장치등과 같은 가동중인 복수의 열매체에 의해 40℃ 이상인가를 판단하여 40℃ 이상이면 제1 축열조(40)의 물을 부하(load)에 공급하고, 40℃ 미만이면 제1 냉동사이클 제어기(61)에 의해 제1 냉동사이클(10)을 난방운전 모드로 운전하여 제1 축열조(40)의 물을 40℃ 이상으로 만들어 제1 축열조(40)의 물을 부하에 공급하게 된다.

난방부하 공급 종료 조건이라 함은 사용자가 설정한 타이머에 따른 것으로써 설정에 의해 정해진 시간을 종료하면 조건을 충족하게 되는 것이다. 이하 냉방 부하 공급 종료 조건도 마찬가지이다.

도 4는 냉방모드 운전(저온수 공급)에 대한 시스템 개략도이며, 도 5는 냉방모드(저온수 공급) 운전방법에 대한 순서도이다.

도 4와 도 5를 참조하면 히트펌프 시스템에서 냉방모드로써 저온수를 생산하는 방법은

제1 축열조 내부 센서에 의한 제1 축열조의 내부 온도를 센싱하는 단계(S201);

제1 축열조 내부 온도가 저온수 온도범위 하한치 미만일때 중앙제어기의 제어신호 송신에 의해 태양열 집열 장치 가동 단계로 이동시키는 제1 축열조 내부온도의 저온수 온도범위 하한치 이상 만족 여부 판단 단계(S202);

제1 축열조제어기에 의한 태양열 집열 장치 가동 단계(S203);

각각 제1 냉동사이클 제어기 및 제1 축열조 제어기에 의한 제1 냉동사이클 냉방운전 모드 가동 및 지열 집열 장치 가동 시작 단계(S205);

저온수의 온도범위 하한치 미만이면 중앙제어기의 제어신호에 의해 제1 냉동사이클 냉방운전 모드 가동 및 지열 집열 장치 가동 종료 단계로 이동시키는 제1 냉동사이클 냉방운전 및 지열 집열 장치 가동 종료조건 만족 여부 판단 단계(S209);

각각 제1 냉동사이클 제어기 및 제1 축열조 제어기에 의한 제1 냉동사이클 냉방운전 모드 가동 및 지열 집열 장치 가동 종료 단계(S207);

냉방부하 공급 종료 조건 만족시 중앙제어기에 의해 다음 단계로 이동시키는 냉방부하 공급 종료 조건 만족 여부 판단 단계(S208); 및

만약 사용자가 중앙제어기의 초기설정부에서 저온수의 온도범위 상한치와 하한치를 각각 20℃와 5℃로 설정한다면 제1 축열조 제어기(63)에서 제1 축열조(40) 내부온도를 센싱하여 20 ℃를 초과하면 지열 열교환장치를 가동시키면서 동시에 제1 냉동사이클 제어기(63)에서 제1 냉동사이클(10)을 냉방운전 모드로 운전하여 제1 축열조(40)의 물을 20℃ 이하로 만들어 공급하되, 그 운전은 제1 축열조(40)의 내부온도가 5 ℃가 될 때까지 계속하며, 제1 축열조(40)의 내부온도가 5 ℃ 미만이면 태양열 집열 장치를 가동하여 5 ℃ 이상이 될 때까지 가동하게 될 것이다.

도 6은 급탕모드 운전(고온수 공급)에 대한 시스템 개략도이며, 도 7은 급탕모드(고온수 공급) 운전방법에 대한 순서도이다.

도 6과 도 7을 참조하면 히트펌프 시스템에서 급탕 모드로써 고온수를 생산하는 방법은

중앙제어기의 제어신호에 의해 제1 축열조의 내부온도가 급탕 동시운전 경계온도 이상이면 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계로 이동시키며, 그 미만이면 제1 냉동사이클 및 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계로 이동시키는 제1 축열조 내부온도의 급탕 동시 운전 경계 온도 미만 만족 여부 판단 단계(S302);

중앙제어기에 의해 제2 축열조 내부온도 고온수의 온도범위 상한치 이상이면 제1 냉동사이클 및 제2 냉동사이클 난방 운전 모드 가동 종료 단계로 이동시키는 제2 축열조 내부온도 고온수의 온도범위 상한치 이상 만족 여부 판단 단계(S307);

만약 사용자가 중앙제어기의 초기설정부에서 고온수의 온도범위 상한치와 하한치를 각각 80℃와 60℃로 설정한다면 제1 축열조제어기(63)에서 제1 축열조(40) 내부온도를 센싱하여 태양열 집열 장치 및 지열 열교환 장치등과 같은 가동중인 복수의 열매체에 의해 10℃ 이상인가를 판단하여 제1축열조(40)의 물의 온도가 10℃ 이상이면 제2 냉동사이클 제어기(62)에 의해 제2 냉동사이클(30)을 난방운전모드로 운전하여 제2 축열조(50)의 물을 60℃ 이상으로 만들어 공급하되, 그 운전은 제2 축열조(50)의 내부온도가 80℃ 되면 가동중지하며, 제1 축열조(40)의 물의 온도가 10℃ 미만이면 제1 냉동사이클(10)과 제2 냉동사이클(30)이 결합된 이원 냉동사이클 방식으로써 제1 냉동사이클(10)의 난방운전 모드와 제2 냉동사이클(30)의 난방운전 모드를 동시에 가동시키되 삼중관 열교환기(20)에서 제1 냉매로부터 제2 냉매로 열이 전달되도록 하여 제2 축열조(50)의 물을 60℃ 이상으로 만들어 공급하게 될 것이다.

상기에서 급탕부하 공급 종료 조건이라 함은 사용자가 실제 급수장치에서 온수사용을 실제 중지하는 것을 의미한다.

이상에서 본 발명에 따른 히트펌프 보일러 시스템이 저온수, 중온수, 고온수를 각각 생산하는 방법에 대해서 서술하였지만 각각의 용도에 맞는 온수를 동시에 생산할 수도 있다.

즉 저온수를 생산하는 냉방 모드 중에도 급탕용도의 고온수를 생산할 수 있다. 제1 냉동사이클에 의해 제1 축열조에서는 저온수를 생산할 수 있는 동시에 제2 냉동사이클에 의해 급탕에 필요한 고온수를 제2 축열조에서 공급할 수 있는 것이다.

또한 중온수를 생산하는 난방 모드 중에도 급탕 용도의 고온수를 생산할 수 있음은 물론이다. 제1 냉동사이클에 의해 제1 축열조에서 바닥 난방 용도의 중온수를 생산할 수 있고 또한 동시에 제2 냉동사이클에 의해 급탕에 필요한 고온수를 생산할 수 있다.

도 8은 삼중관을 표현한 사시도이다.

상기 삼중관 열교환기(20)의 삼중관(70)은 내부 원형 동관(71), 주름 동관(72) 및 외부 원형 동관(73)으로 구성되며, 외부 원형 동관(73)사이에 배치되며, 열교환 매체간에 열전달율을 높이도록 접촉면적을 증가시킨 물결모양의 단면 형상을 가지되 열교환매체가 흐르는 각각의 인접 구획간에 서로 세어나가지 않을 정도의 밀한 구조를 형성하며, 상기 내부 원형 동관(71) 내부에는 제1 축열조(40)의 열매체가 유동하며, 상기 내부 원형 동관(71)과 주름 동관(72) 사이에는 제1 냉매가 유동하며, 상기 주름 동관(72)과 외부 원형 동관(73) 사이에는 제2 냉매가 유동하면서 제1 냉매와 제2 냉매와의 열교환, 제1 냉매와 열매체와의 열교환, 제2 냉매와 열매체와의 열교환이 하나의 열교환기에서 이루어지도록 하는 일체형 구조로 구성됨이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 삼중관 열교환기를 가진 다기능 히트펌프 보일러 시스템과 그 운전 방법은 하나의 다기능 히트펌프 보일러 시스템에 의해 생산되는 저온수, 중온수, 고온수를 건물의 냉방과 난방 및 급탕등에 사용함으로써 결국 각각의 용도에 맞는 제품을 여러대 설치할 필요가 없게 됨에 따라 초기 투자비용을 대폭 저감시킨다.

10 : 제1 냉동사이클
11 : 제1 열교환기 12 : 사방밸브
13 : 제1 압축기 14 : 제1 팽창기구
15 : 모터팬
20 : 삼중관 열교환기
30 : 제2 냉동사이클
31 : 제2 열교환기 32 : 제2 팽창기구
33 : 제2 압축기
40 : 제1 축열조 41 : 순환모터
50 : 제2 축열조
60 : 중앙제어기
61 : 제1 냉동사이클 제어기 62 : 제2 냉동사이클 제어기
63 : 제1 축열조제어기
70 : 삼중관
71 : 내부 원형 동관 72 : 주름 동관
73 : 외부 원형 동관
S101 : 제1 축열조 내부온도 센싱 단계
S102 : 제1 축열조 내부온도의 중온수 온도범위 하한치 이상 만족 여부 판단 단계
S103 : 난방 부하 공급 시작 또는 유지 단계
S104 : 제1 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계
S105 : 제1 냉동사이클 난방운전 종료 조건 만족 여부 판단 단계
S106 : 난방 부하 공급 종료 조건 만족 여부 판단 단계
S107 : 제1 냉동사이클 난방 운전 모드 가동 종료 단계
S108 : 난방 부하 공급 종료 단계
S201 : 제1 축열조내부온도 센싱 단계
S202 : 제1 축열조내부온도의 저온수 온도범위 하한치 이상 만족 여부 판단 단계
S203 : 태양열 집열장치 가동 단계
S204 : 제1 축열조 내부온도의 저온수 온도범위 상한치 이하 만족 여부 판단 단계
S205 : 제1 냉동사이클 냉방운전 모드 가동 및 지열 집열 장치 가동 시작 단계
S206 : 냉방부하 공급 시작 또는 유지 단계
S207 : 제1 냉동사이클 냉방운전 및 지열 집열장치 가동 종료 조건 만족 여부 판단 단계
S208 : 냉방부하 공급 종료조건 만족 여부 판단 단계
S209 : 제1 냉동사이클 냉방운전 모드 가동 및 지열 집열장치 가동 종료 단계
S210 : 냉방부하 공급 종료 단계
S301 : 제1 축열조 내부온도 센싱 단계
S302 : 제1 축열조 내부온도의 급탕 동시 운전 경계온도 미만 만족 여부 판단 단계
S303a : 제1 냉동사이클 및 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계
S303b : 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계
S304 : 제2 축열조내부온도 센싱 단계
S305 : 제2 축열조내부온도 고온수 온도범위 하한치 이상 만족 여부 판단 단계
S306 : 급탕부하 공급 시작/유지 단계
S307 : 제2 축열조내부온도 고온수 온도범위 상한치 이상 만족 여부 판단 단계
S308 : 제1 냉동사이클 및 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 종료 단계
S309 : 제2 축열조내부온도 고온수 온도범위 하한치 이상 만족 여부 판단 단계
S310 : 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작/유지 단계
S311 : 급탕부하 공급 종료 조건 만족 여부 판단 단계
S312 : 급탕부하 공급 종료 단계

Claims

히트펌프 시스템에 있어서,
제1 팽창기구, 제1 열교환기, 모터팬, 사방밸브 및 제1 압축기를 포함하되 제1 냉매를 매체로 하는 제1냉동사이클;
제2 팽창기구, 제2 열교환기 및 제2 압축기를 포함하되 제2 냉매를 매체로 하는 제2 냉동사이클;
제1 냉동사이클의 제1 냉매와 제2 냉동사이클의 제2 냉매가 서로 열교환을 하는 삼중관 열교환기;
태양열 집열 장치 및 지열 열교환 장치를 포함하는 복수의 열매체와 연결되어 저온수 또는 중온수를 생산하는 제1 축열조; 및
상기 제2 열교환기와 연결되어 고온수를 생산하는 제2 축열조;로 구성되며,
상기 제1 냉매는 냉·난방 냉매로써 R410a와 같은 대체냉매를 사용하며,
상기 제2 냉매는 난방 냉매로써 R134a와 같은 대체냉매를 사용하며,
상기 제1 냉동사이클의 운전 모드는 난방운전 모드 또는 냉방운전 모드로 동작하되,
상기 제1 냉동사이클의 운전모드 중 난방운전 모드는 제1 열교환기를 통과한 제1 냉매가 제1 압축기에서 고온으로 압축되는 과정, 고온 압축된 제1 냉매가 사방밸브를 지나 삼중관 열교환기에서 저온의 열매체에 열을 전달하면서 응축되는 과정, 응축된 제1 냉매가 제1 팽창기구를 통과한 후 실외에 설치된 제1 열교환기에서 모터팬에 의해 실외 공기와 열교환을 통해 기화되는 과정으로 구성되어 반복되는 사이클을 가지며,
상기 제1 냉동사이클의 운전모드 중 냉방운전 모드는 삼중관 열교환기를 통과한 제1 냉매가 제1 압축기에서 고온으로 압축되는 과정, 고온 압축된 제1 냉매가 사방밸브를 통해 실외에 설치된 제1 열교환기에서 모터팬에 의해 실외 공기와 열교환을 통해 응축되는 과정, 응축된 제1 냉매가 제1 팽창기구를 통과하면서 저온이 되는 과정, 저온의 제1 냉매가 삼중관 열교환기에서 제1 축열조의 열매체로부터 열교환하여 고온이 되는 과정으로 구성되어 반복되는 사이클을 가지며,
상기 제2 냉동사이클은 난방운전 모드로만 동작하되, 제2 냉매가 삼중관 열교환기에서 열교환을 통해 고온의 냉매가 되는 과정, 고온의 제2 냉매가 제2 압축기에서 고온으로 압축되는 과정, 고온 압축된 제2 냉매가 제2 열교환기에서 제2 축열조의 열매체에 열을 전달하는 과정으로 구성되어 반복되는 사이클을 가지는 것을 특징으로 하는 삼중관 열교환기를 가진 다기능 히트펌프 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 삼중관 열교환기를 구성하는 삼중관은 내부 원형 동관, 주름 동관 및 외부 원형 동관으로 구성되며,
상기 주름 동관은 내부 원형 동관과 외부 원형 동관 사이에 배치되며, 열교환 매체간에 열전달율을 높이기 위해 접촉면적을 증가시킨 물결모양의 단면 형상을 가지되 열교환 매체가 흐르는 각각의 인접 구획간에 서로 세어나가지 않을 정도로 밀한 구조를 형성하며,
상기 내부 원형 동관 내부에는 제1 축열조의 열매체가 유동하며, 상기 내부 원형 동관과 주름 동관 사이에는 제1 냉매가 유동하며, 상기 주름 동관과 외부 원형 동관 사이에는 제2 냉매가 유동하면서 제1 냉매와 제2 냉매와의 열교환, 제1 냉매와 열매체와의 열교환, 제2 냉매와 열매체와의 열교환이 하나의 열교환기에서 이루어지도록 하는 일체형 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 삼중관 열교환기를 가진 다기능 히트펌프 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 히트펌프 시스템은 사용자에 의해 냉방 모드, 난방 모드, 급탕 모드 중 어느 하나가 선택되면 그에 대응되는 제어 입출력 신호를 송수신하며, 사용자로 하여금 저온수, 중온수, 고온수 각각에 대해 상한치 및 하한치를 정하여 입력하게 하며 급탕 모드에 있어서 급탕 동시운전 경계 온도를 입력하게 하는 초기설정부를 가지며 운전방법이 프로그래밍 된 MCU를 포함하는 중앙제어기; 상기 중앙제어기로부터 제어신호를 수신하여 제1 냉동사이클을 제어하도록 프로그래밍 된 MCU를 포함하는 제1냉동사이클제어기; 상기 중앙제어기로부터 제어신호를 수신하여 제2 냉동사이클을 제어하도록 프로그래밍 된 MCU를 포함하는 제2 냉동사이클제어기; 및 제1 축열조의 온도를 센싱하여 그 정보를 중앙제어기에 전달하고 제1 축열조와 연결된 태양열 집열 장치 및 지열 열교환 장치를 포함하는 복수의 열매체의 흐름을 제어하도록 프로그래밍 된 MCU를 포함하는 제1 축열조제어기;를 추가적으로 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 삼중관 열교환기를 가진 다기능 히트펌프 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 히트펌프 시스템에서 각각의 제어기간에 제어신호를 송수신하는 통신방법은 지그비(Zigbee), CAN 통신을 포함하는 무선통신방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 삼중관 열교환기를 가진 다기능 히트펌프 시스템.
내부 원형 동관, 주름 동관 및 외부 원형 동관으로 구성된 삼중관을 채용한 삼중관 열교환기로 이루어진 히트펌프 시스템의 운전 방법에 있어서,
제1 축열조 내부 센서에 의한 제1 축열조 내부 온도 센싱 단계;
제1 축열조 내부 온도가 중온수 온도범위 하한치 미만일 때 중앙제어기의 제어신호 송신에 의해 제1 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계로 이동시키는 제1 축열조 내부온도의 중온수 온도범위 하한치 이상 만족 여부 판단 단계;
중앙제어기로부터 제어신호를 수신받아 제1 냉동사이클 제어기에 의해 가동되는 제1 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계;
중앙제어기로부터 제어신호를 수신받아 제1 축열조제어기에 의한 난방부하 공급 시작 또는 유지 단계;
제1 축열조의 내부온도가 중온수의 온도범위 상한치에 도달하면 중앙제어기의 제어신호 송신에 의해 제1 냉동사이클 난방운전 모드 가동 종료 단계로 이동시키는 제1 냉동사이클 난방운전 종료 조건 만족 여부 판단 단계;
제1 냉동사이클 제어기에 의한 제1 냉동사이클 난방운전 모드 가동 종료 단계;
난방부하 공급 종료 조건 만족시 중앙제어기의 제어신호에 의해 다음 단계로 이동시키는 난방부하 공급종료 조건 만족 여부 판단 단계; 및
중앙제어기로부터 제어신호를 수신받은 제1 축열조제어기에 의한 난방부하 공급 종료 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉방 모드로써 중온수를 생산하는 히트펌프 시스템 운전방법.
내부 원형 동관, 주름 동관 및 외부 원형 동관으로 구성된 삼중관을 채용한 삼중관 열교환기로 이루어진 히트펌프 시스템의 운전 방법에 있어서,
제1 축열조 내부 센서에 의한 제1 축열조의 내부 온도를 센싱하는 단계;
제1 축열조 내부 온도가 저온수 온도범위 하한치 미만일때 중앙제어기의 제어신호 송신에 의해 태양열 집열장치 가동 단계로 이동시키는 제1 축열조 내부온도 의 저온수 온도범위 하한치 이상 만족 여부 판단 단계;
제1 축열조제어기에 의한 태양열 집열장치 가동 단계;
제1 축열조 내부 온도가 저온수 온도범위 상한치를 초과하면 중앙제어기로부터 제어신호에 의해 제1 냉동사이클 냉방운전 모드 가동 및 지열 집열장치 가동 시작 단계로 이동시키는 제1 축열조 내부온도 저온수의 온도범위 상한치 이하 만족 여부 판단 단계;
각각 제1 냉동사이클 제어기 및 제1 축열조제어기에 의한 제1 냉동사이클 냉방운전 모드 가동 및 지열 집열 장치 가동 시작 단계;
제1축열조 제어기에 의한 냉방부하 공급 시작 또는 유지 단계;
저온수의 온도범위 하한치 미만이면 중앙제어기의 제어신호에 의해 제1 냉동사이클 냉방운전 모드 가동 및 지열집열 장치 가동 종료 단계로 이동시키는 제1 냉동사이클 냉방운전 및 지열 집열장치 가동 종료조건 만족 여부 판단 단계;
각각 제1 냉동사이클 제어기 및 제1 축열조 제어기에 의한 제1 냉동사이클 냉방운전 모드 가동 및 지열집열 장치 가동 종료 단계;
냉방부하 공급 종료 조건 만족시 중앙제어기에 의해 다음 단계로 이동시키는 냉방부하 공급종료 조건 만족 여부 판단 단계; 및
제1 축열조 제어기에 의한 냉방부하 공급 종료 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉방 모드로 저온수를 생산하는 히트펌프 시스템 운전방법.
내부 원형 동관, 주름 동관 및 외부 원형 동관으로 구성된 삼중관을 채용한 삼중관 열교환기로 이루어진 히트펌프 시스템의 운전 방법에 있어서,
제1 축열조 내부 센서에 의한 제1 축열조 내부 온도 센싱 단계;
중앙제어기의 제어신호에 의해 제1 축열조의 내부온도가 급탕 동시운전 경계온도 이상이면 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계로 이동시키며, 그 미만이면 제1 냉동사이클 및 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계로 이동시키는 제1 축열조 내부온도의 급탕 동시 운전 경계 온도 미만 만족 여부 판단 단계;
각각 제1 냉동사이클 제어기 및 제2 냉동사이클 제어기에 의한 제1 냉동사이클 및 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계;
제2 냉동사이클 제어기에 의한 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 단계;
제2 축열조 내부 센서에 의한 제2 축열조 내부온도 센싱 단계;
중앙제어기에 의해 제2 축열조 내부온도가 고온수의 온도범위 하한치 이상이면 다음 단계로 이동시키는 제2 축열조 내부온도 고온수의 온도범위 하한치 이상 만족 여부 판단 단계;
제2 냉동사이클제어기에 의한 급탕 부하 공급 시작 또는 유지 단계;
중앙제어기에 의해 제2 축열조 내부온도 고온수의 온도범위 상한치 이상이면 제1 냉동사이클 및 제2 냉동사이클 난방 운전 모드 가동 종료 단계로 이동시키는 제2 축열조 내부온도 고온수의 온도범위 상한치 이상 만족 여부 판단 단계;
각각 제1 냉동사이클 제어기 및 제2 냉동사이클 제어기에 의한 제1 냉동사이클 및 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 종료 단계;
중앙제어기에 의해 제2 축열조 내부온도 고온수의 온도범위 하한치 미만이면 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 또는 유지 단계로 이동시키는 제2 축열조 내부온도 고온수의 온도범위 하한치 미만 만족 여부 판단 단계;
제2 냉동사이클제어기에 의한 제2 냉동사이클 난방운전 모드 가동 시작 또는 유지 단계;
중앙제어기에 의한 급탕부하 공급 종료 조건 만족 시 다음 단계로 이동시키는 급탕부하 공급 종료조건 만족 여부 판단 단계; 및
제2 냉동사이클 제어기에 의한 급탕 부하 공급 종료 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 급탕 모드로 저온수를 생산하는 히트펌프 시스템 운전방법.