KR101516863B1 - Heating system - Google Patents
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Abstract
다양한 상황에 따라서 열교환기를 통과하는 열매체의 유량을 적절하게 변경할 수 있는 난방 시스템을 제공한다. 급탕 난방 시스템(2)은 히트 펌프(50), 탱크(10), 탱크수 순환로(20), 3유체 열교환기(58), 난방용수 순환로(71), 버너 가열장치(82), 및 난방기(76)를 구비한다. 난방용수 순환로(71)는 난방용 바이패스로(94)와 조정밸브(90)를 구비한다. 난방용 바이패스로(94)는 3유체 열교환기(58)의 상류측과 하류측을 접속한다. 조정밸브(90)는 개방도를 변화시킴으로써 3유체 열교환기(58)를 통과하는 물의 유량과 난방용 바이패스로(94)를 통과하는 물의 유량의 비율을 변화시킨다.The present invention provides a heating system capable of appropriately changing the flow rate of a heating medium passing through a heat exchanger according to various situations. The hot water heating system 2 includes a heat pump 50, a tank 10, a tank water circulation path 20, a three-fluid heat exchanger 58, a water circulation path 71 for heating, a burner heating device 82, 76). The heating water circulation path 71 has a heating bypass path 94 and a regulating valve 90. The heating bypass line 94 connects the upstream side and the downstream side of the three-fluid heat exchanger 58. The adjustment valve 90 changes the ratio of the flow rate of the water passing through the three-fluid heat exchanger 58 to the flow rate of the water passing through the heating bypass path 94 by changing the opening degree.
Description
본 명세서에서 개시하는 기술은 난방 시스템에 관한 것이다.
The technique disclosed herein relates to a heating system.
일본국 특개2009-299941호 공보에는 제 1 열매체(熱媒體)를 순환시키는 히트 펌프와, 제 2 열매체를 순환시키는 제 2 열매체 순환로와, 제 1 열매체와의 열교환에 의해 제 2 열매체를 가열하는 열교환기와, 히트 펌프보다 가열능력이 높고, 제 2 열매체를 가열하는 가열장치와, 제 2 열매체의 열을 이용하여 난방하는 난방기를 구비하는 온수 공급 시스템이 개시되어 있다. 일본국 특개2009-299941호 공보의 시스템은 제 2 열매체 순환로에, 열교환기를 바이패스하는 바이패스로를 마련함과 동시에 바이패스로를 개폐하는 개폐밸브를 마련하고 있다.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-299941 discloses a heat pump that circulates a first heat medium, a second heat medium circulation path that circulates a second heat medium, and a heat exchange device that heats the second heat medium by heat exchange between the first heat medium A hot water supply system including a heater for heating the second heat medium and a heater for heating by using the heat of the second heat medium, the hot water supply system being higher in heating ability than the tile and the heat pump. In the system of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-299941, a bypass path for bypassing the heat exchanger is provided in the second heat medium circulation path, and at the same time, an on-off valve for opening and closing the bypass path is provided.
일본국 특개2009-299941호 공보의 기술에서는 개폐밸브는 바이패스로를 여는 상태와 바이패스로를 닫는 상태의 2가지 상태만 전환할 수 있다. 그렇기 때문에 다양한 상황에 따라서 열교환기를 통과하는 열매체의 유량을 적절히 변경할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 본 명세서는 다양한 상황에 따라서 열교환기를 통과하는 열매체의 유량을 적절히 변경할 수 있는 난방 시스템을 제공한다.
In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-299941, the opening / closing valve can switch only two states, that is, a state in which the bypass line is opened and a state in which the bypass line is closed. Therefore, a technique for appropriately changing the flow rate of the heat medium passing through the heat exchanger according to various situations is required. The present disclosure provides a heating system capable of appropriately changing the flow rate of a heating medium passing through a heat exchanger according to various situations.
본 명세서가 개시하는 난방 시스템은 히트 펌프, 탱크, 탱크수(水) 순환로, 제 1 열교환기, 제 2 열매체 순환로, 제 2 열교환기, 가열장치, 난방기, 제 1 바이패스로, 및 조정밸브를 구비한다. 히트 펌프는 제 1 열매체를 순환시키는 제 1 열매체 순환로를 구비한다. 탱크는 온수 이용부분에 공급하는 물을 저장한다. 탱크수 순환로는 탱크 내의 물을 도입하고, 도입한 물을 탱크로 되돌린다. 제 1 열교환기는 제 1 열매체와의 열교환에 의해 탱크수 순환로 내의 물을 가열한다. 제 2 열매체 순환로는 제 2 열매체를 순환시킨다. 제 2 열교환기는 제 1 열매체와의 열교환에 의해 제 2 열매체를 가열한다. 가열장치는 히트 펌프에 비해 가열능력이 높고, 제 2 열매체를 가열한다. 난방기는 제 2 열매체의 열을 이용하여 난방한다. 제 1 바이패스로는 제 2 열매체 순환로에 마련되고, 제 2 열교환기의 상류측과 하류측을 접속한다. 조정밸브는 제 1 바이패스로에 마련되고, 개방도를 변화시킴으로써, 제 2 열교환기를 통과하는 제 2 열매체의 유량과 제 1 바이패스로를 통과하는 제 2 열매체의 유량의 비율을 변화시킨다.The heating system disclosed in this specification includes a heat pump, a tank, a tank water circulation passage, a first heat exchanger, a second heat medium circulation passage, a second heat exchanger, a heating device, a heater, a first bypass, Respectively. The heat pump has a first heat medium circulation path for circulating the first heat medium. The tank stores the water to be supplied to the hot water use part. The tank water circulation path introduces water in the tank and returns the introduced water to the tank. The first heat exchanger heats the water in the tank water circulation path by heat exchange with the first heat medium. And the second heat medium circulation path circulates the second heat medium. The second heat exchanger heats the second heat medium by heat exchange with the first heat medium. The heating device has a higher heating capability than the heat pump and heats the second heat medium. The radiator uses the heat of the second heat medium to heat it. The first bypass is provided in the second heat medium circulation passage and connects the upstream side and the downstream side of the second heat exchanger. The adjustment valve is provided in the first bypass passage and changes the ratio of the flow rate of the second heat medium passing through the second heat exchanger and the flow rate of the second heat medium passing through the first bypass path by changing the opening degree.
제 1 열교환기와 제 2 열교환기는 각각 별개의 열교환기이어도 된다. 또한 제 1 열교환기와 제 2 열교환기가 제 1 열매체 순환로와 탱크수 순환로 사이, 및 제 1 열매체 순환로와 제 2 열매체 순환로 사이에서 열교환 가능한 1개의 3유체 열교환기로서 구성되어 있어도 된다.
The first heat exchanger and the second heat exchanger may be separate heat exchangers. The first heat exchanger and the second heat exchanger may be configured as one three-fluid heat exchanger capable of heat exchange between the first heat medium circulation path and the tank water circulation path, and between the first heat medium circulation path and the second heat medium circulation path.
상기 난방 시스템에서는 조정밸브의 개방도를 변화시킴으로써, 제 2 열교환기를 통과하는 제 2 열매체의 유량과 제 1 바이패스로를 통과하는 제 2 열매체의 유량의 비율을 변화시킬 수 있다. 따라서 이 난방 시스템에서는 조정밸브의 개방도를 조정함으로써 예를 들어 제 2 열교환기에서 제 2 열매체를 가열해야 하는 상황, 제 2 열교환기에서 제 2 열매체 순환로를 흐르는 제 2 열매체 중 일부만을 가열해야 하는 상황, 제 2 열교환기에서 제 2 열매체를 가열하지 않아야 하는 상황 등 다양한 상황에 따라서 제 2 열교환기를 통과하는 제 2 열매체의 유량을 적절히 변경할 수 있다.
In the heating system, the ratio of the flow rate of the second heat medium passing through the second heat exchanger and the flow rate of the second heat medium passing through the first bypass path can be changed by changing the degree of opening of the regulating valve. Therefore, in this heating system, for example, it is necessary to heat the second heating medium in the second heat exchanger by adjusting the opening degree of the adjusting valve, and only a part of the second heating medium flowing in the second heat medium circulation path in the second heat exchanger The flow rate of the second heat medium passing through the second heat exchanger can be appropriately changed according to various situations such as a situation where the second heat medium is not heated by the second heat exchanger.
도 1은 축열(蓄熱)운전시 및 급탕운전시의 제 1 실시예의 급탕 난방 시스템의 동작을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 급탕 난방 시스템이 난방운전시에 실행하는 처리를 도시하는 플로우차트이다.
도 3은 제 1 난방운전시의 급탕 난방 시스템의 동작을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 제 2 난방운전시의 급탕 난방 시스템의 동작을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 제 3 난방운전시의 급탕 난방 시스템의 동작을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 제 4 난방운전시의 급탕 난방 시스템의 동작을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 동결방지운전시의 급탕 난방 시스템의 동작을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 제상(除霜)운전시의 급탕 난방 시스템의 동작을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 9는 제 2 실시예의 급탕 난방 시스템의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 10은 제 3 실시예의 급탕 난방 시스템의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.Fig. 1 is a diagram schematically showing the operation of the hot water heating system in the first embodiment at the time of heat accumulation (heat accumulation) operation and hot water operation.
2 is a flowchart showing a process executed by the hot water supply heating system at the time of the heating operation.
3 is a diagram schematically showing the operation of the hot water heating system during the first heating operation.
4 is a diagram schematically showing the operation of the hot water heating system during the second heating operation.
5 is a diagram schematically showing the operation of the hot water heating system during the third heating operation.
6 is a diagram schematically showing the operation of the hot water heating system during the fourth heating operation.
7 is a diagram schematically showing the operation of the hot water heating system during freeze prevention operation.
8 is a diagram schematically showing the operation of the hot water heating system during the defrosting operation.
9 is a diagram schematically showing a configuration of a hot water heating system according to the second embodiment.
10 is a diagram schematically showing the configuration of the hot water heating system of the third embodiment.
이하에 설명하는 실시예의 주요한 특징을 열기해둔다. 또한 이하에 기재하는 기술요소는 각각 독립된 기술요소로서, 단독으로 혹은 각종 조합에 의해 기술적 유용성을 발휘하는 것이며, 출원시 청구항에 기재한 조합에 한정되는 것이 아니다.The main features of the embodiments described below will be described. Further, the technical elements described below are independent technical elements, and each of them exhibits technical usefulness alone or in various combinations, and is not limited to the combinations described in the claims at the time of filing.
(특징 1) 난방 시스템은 제 1 난방운전, 제 2 난방운전, 제 3 난방운전, 제 4 난방운전을 실행 가능한 것이 바람직하다. 제 1 난방운전에서는 조정밸브의 개방도를, 제 2 열매체 순환로 내를 순환하는 제 2 열매체 전부가 제 2 열교환기를 통과하도록 조정한 상태에서 히트 펌프 및 가열장치에 의해 제 2 열매체를 가열하여 난방기를 작동시키는 것이 바람직하다. 제 2 난방운전에서는 조정밸브의 개방도를, 제 2 열매체 순환로 내를 순환하는 제 2 열매체의 일부가 제 2 열교환기를 통과하고, 다른 일부가 제 1 바이패스로를 통과하도록 조정한 상태에서 히트 펌프 및 가열장치에 의해 제 2 열매체를 가열하여 난방기를 작동시키는 것이 바람직하다. 제 3 난방운전에서는 조정밸브의 개방도를, 제 2 열매체 순환로 내를 순환하는 제 2 열매체 전부가 제 1 바이패스로를 통과하도록 조정한 상태에서 가열장치에 의해 제 2 열매체를 가열하여 난방기를 작동시키는 것이 바람직하다. 제 4 난방운전에서는 조정밸브의 개방도를, 제 2 열매체 순환로 내를 순환하는 제 2 열매체의 적어도 일부가 제 2 열교환기를 통과하도록 조정한 상태에서 히트 펌프에 의해 제 2 열매체를 가열하여 난방기를 작동시키는 것이 바람직하다.(Feature 1) It is preferable that the heating system is capable of executing the first heating operation, the second heating operation, the third heating operation, and the fourth heating operation. In the first heating operation, the opening degree of the regulating valve is adjusted so that the entire second heat medium circulating in the second heat medium circulation path is passed through the second heat exchanger, the second heat medium is heated by the heat pump and the heating device, . In the second heating operation, the degree of opening of the regulating valve is controlled such that a part of the second heat medium circulating in the second heat medium circulation path passes through the second heat exchanger and the other part passes through the first bypass path, And the second heating medium is heated by the heating device to operate the heater. In the third heating operation, the opening degree of the regulating valve is controlled so that all of the second heating medium circulating in the second heating medium circulation path is adjusted to pass through the first bypass path, and the second heating medium is heated by the heating device to operate the heater . In the fourth heating operation, the degree of opening of the regulating valve is adjusted so that at least a part of the second heat medium circulating in the second heat medium circulation path passes through the second heat exchanger, the second heat medium is heated by the heat pump, .
이러한 구성에 의하면, 난방 시스템은 제 1 난방운전, 제 2 난방운전, 또는 제 3 난방운전을 실행하는 경우에 히트 펌프에 비해서 가열능력이 높은 가열장치에서 제 2 열매체를 가열 가능하다. 여기서 가열장치의 "가열능력이 히트 펌프에 비해 높다"는 것은 히트 펌프의 단위시간당 가열량보다 가열장치의 단위시간당 가열량이 큰 것을 포함한다. 히트 펌프는 물을 고효율로 가열할 수 있는 반면, 가열능력(단위시간당 가열량)은 그다지 높지 않다. 그렇기 때문에 제 1 난방운전, 제 2 난방운전, 또는 제 3 난방운전을 실행하는 경우 제 2 열매체를 급속히 가열하거나, 고온까지 가열할 수 있다. 따라서 난방기를 급속히 기동시키거나, 고출력으로 운전시킬 수 있다. 또한 제 1 난방운전 또는 제 2 난방운전을 실행하는 경우에는 히트 펌프와 가열장치를 병용하여 제 2 열매체를 가열 가능하다. 그렇기 때문에 제 1 난방운전 또는 제 2 난방운전을 실행하는 경우 제 2 열매체를 급속히 가열하거나, 고온까지 가열함과 동시에 제 2 열매체를 효율 좋게 가열할 수 있다. 또한 제 4 난방운전을 실행하는 경우에는 히트 펌프만을 이용하여 제 2 열매체를 가열 가능하다. 그렇기 때문에 제 4 난방운전을 실행하는 경우에는 제 2 열매체를 효율 좋게 가열 가능하다. 상기와 같이, 난방 시스템은 상황에 따라서 제 1 난방운전에서 제 4 난방운전까지의 각 운전을 전환하여 실행할 수 있다. 따라서 난방 시스템은 상황에 따른 적절한 운전을 실행할 수 있다.According to this configuration, when the first heating operation, the second heating operation, or the third heating operation is performed in the heating system, the second heating medium can be heated in the heating apparatus having a higher heating ability than the heat pump. Here, the "heating capability of the heating apparatus is higher than that of the heat pump" includes that the heating amount per unit time of the heating apparatus is larger than the heating amount per unit time of the heat pump. The heat pump is capable of heating water with high efficiency, while the heating capacity (amount of heating per unit time) is not so high. Therefore, when the first heating operation, the second heating operation, or the third heating operation is performed, the second heating medium can be rapidly heated or heated to a high temperature. Therefore, the heater can be operated rapidly or can be operated with high output. When the first heating operation or the second heating operation is performed, the second heat medium can be heated by using the heat pump and the heating device in combination. Therefore, when the first heating operation or the second heating operation is performed, the second heating medium is rapidly heated or heated to a high temperature, and the second heating medium can be efficiently heated. When the fourth heating operation is performed, the second heat medium can be heated using only the heat pump. Therefore, when the fourth heating operation is performed, the second heating medium can be efficiently heated. As described above, the heating system can be switched between the first heating operation and the fourth heating operation, depending on the situation, and can be executed. Therefore, the heating system can perform proper operation according to the situation.
(특징 2) 난방 시스템은 난방기의 작동개시 직후에는 제 1 난방운전을 실행하고, 그 후 제 2 난방운전을 실행하고, 그 후 제 3 난방운전을 실행하고, 그 후 제 4 난방운전을 실행하는 것이 바람직하다.(Feature 2) In the heating system, the first heating operation is performed immediately after the start of the operation of the heater, the second heating operation is performed thereafter, the third heating operation is then performed, and then the fourth heating operation is performed .
이러한 구성에 의하면, 난방 시스템은 난방기의 작동개시 직후에는 제 1 난방운전을 실행한다. 난방기의 개시 직후에는 제 2 열매체의 온도가 비교적 낮기 때문에 히트 펌프에 의해 제 2 열매체를 효율 좋게 가열할 수 있다. 반면에 히트 펌프의 가열능력은 가열장치의 가열능력에 비해 낮기 때문에 히트 펌프에 의해 제 2 열매체를 급속히 가열할 수 없다. 그러나 제 1 난방운전에서는 히트 펌프와 가열장치를 병용하여 제 2 열매체를 가열 가능하다. 그렇기 때문에 제 1 난방운전에서는 제 2 열매체를 급속히 가열할 수 있음과 동시에 제 2 열매체를 효율 좋게 가열할 수 있다. 그렇기 때문에 난방기를 급속히 기동시키거나, 고출력으로 운전시킬 수 있다.According to this configuration, the heating system executes the first heating operation immediately after the operation of the heater is started. Since the temperature of the second heating medium is comparatively low immediately after the start of the heater, the second heating medium can be efficiently heated by the heat pump. On the other hand, since the heating capacity of the heat pump is lower than the heating capacity of the heating apparatus, the second heating medium can not be rapidly heated by the heat pump. However, in the first heating operation, the second heating medium can be heated by using the heat pump and the heating device in combination. Therefore, in the first heating operation, the second heat medium can be rapidly heated and the second heat medium can be efficiently heated. Therefore, the heater can be operated rapidly or can be operated with high output.
제 1 난방운전을 계속해서 실행하면, 제 2 열매체 순환로를 순환하는 제 2 열매체의 온도가 상승된다. 제 2 열매체의 온도가 상승되면 히트 펌프에 의한 제 2 열매체의 가열효율이 낮아진다. 상기 구성에 의하면, 난방 시스템은 제 1 난방운전을 실행한 후에 제 2 난방운전을 실행한다. 제 2 난방운전에서는 제 2 열매체 순환로 내를 순환하는 제 2 열매체의 일부가 제 2 열교환기를 통과하고, 다른 일부가 제 1 바이패스로를 통과한다. 그렇기 때문에 제 2 난방운전을 개시하면 히트 펌프에 의한 가열량이 줄기 때문에 제 2 열매체 순환로를 순환하는 제 2 열매체의 온도 상승을 억제할 수 있다. 이 경우 다시 히트 펌프에 의해 제 2 열매체를 효율 좋게 가열할 수 있다. 또한 병용하는 가열장치에 의해 계속해서 제 2 열매체를 가열할 수 있다. 그렇기 때문에 계속해서 난방기를 고출력으로 운전시킬 수 있다.When the first heating operation is continuously executed, the temperature of the second heat medium circulating in the second heat medium circulation path rises. When the temperature of the second heat medium is raised, the heating efficiency of the second heat medium by the heat pump is lowered. According to the above arrangement, the heating system executes the second heating operation after executing the first heating operation. In the second heating operation, a part of the second heat medium circulating in the second heat medium circulation path passes through the second heat exchanger and the other part passes through the first bypass path. Therefore, when the second heating operation is started, the heating amount by the heat pump is reduced, so that the temperature rise of the second heat medium circulating through the second heat medium circulation path can be suppressed. In this case, the second heat medium can be efficiently heated again by the heat pump. Further, the second heating medium can be continuously heated by the heating device which is used in combination. That is why you can continue to operate the heater with high power.
제 2 난방운전을 계속해서 실행하면, 제 2 열매체 순환로를 순환하는 제 2 열매체의 온도가 다시 상승된다. 상기와 같이, 제 2 열매체의 온도가 상승되면 히트 펌프에 의한 제 2 열매체의 가열효율이 낮아진다. 상기 구성에 의하면, 난방 시스템은 제 2 난방운전을 실행한 후 제 3 난방운전을 실행한다. 제 3 난방운전에서는 제 2 열매체 순환로 내를 순환하는 제 2 열매체 전부를 제 1 바이패스로에 공급함과 동시에 제 2 열매체를 가열장치에 의해 가열한다. 제 3 난방운전에서는 제 2 열매체를 히트 펌프에 의해 가열하지 않는다. 제 3 난방운전을 실행함으로써 제 2 열매체를 더 급속히 고온까지 가열할 수 있다. 그렇기 때문에 계속해서 난방기를 고출력으로 운전시킬 수 있다.When the second heating operation is continuously executed, the temperature of the second heat medium circulating in the second heat medium circulation path is raised again. As described above, when the temperature of the second heat medium is raised, the heating efficiency of the second heat medium by the heat pump is lowered. According to the above arrangement, the heating system executes the third heating operation after executing the second heating operation. In the third heating operation, the entire second heat medium circulating in the second heat medium circulation path is supplied to the first bypass path, and the second heat medium is heated by the heating device. In the third heating operation, the second heat medium is not heated by the heat pump. By performing the third heating operation, the second heating medium can be heated more rapidly to a high temperature. That is why you can continue to operate the heater with high power.
제 3 난방운전을 계속해서 실행함으로써 난방기를 고출력으로 안정적으로 운전시킬 수 있다. 이 상태를 "난방기가 기동된 상태"라고도 부른다. 상기 구성에 의하면, 난방 시스템은 제 3 난방운전을 실행한 후 제 4 난방운전을 실행한다. 즉 난방기가 기동된 후에 제 4 난방운전을 실행할 수 있다. 제 4 난방운전에서는 제 2 열매체를 히트 펌프에 의해서만 가열할 수 있다. 이 경우 고효율의 난방운전을 실현할 수 있다.By continuously executing the third heating operation, the heater can be stably operated with high output. This state is also referred to as "state in which the radiator is activated ". According to the above arrangement, the heating system executes the fourth heating operation after executing the third heating operation. That is, the fourth heating operation can be executed after the heater is started. In the fourth heating operation, the second heat medium can be heated only by the heat pump. In this case, high-efficiency heating operation can be realized.
(특징 3) 난방 시스템은 외기온도를 계측하는 외기온도센서를 더 구비하는 것이 바람직하다. 난방 시스템은 외기온도센서가 계측하는 외기온도가 제 1 소정 온도보다 낮은 경우에 제 2 열매체를 순환시킴과 동시에 탱크수 순환로 내의 물을 순환시키는 동결방지운전을 실행하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 난방 시스템은 외기온도가 제 1 소정 온도보다 낮은 경우에 동결방지운전을 실행하고, 제 2 열매체 순환로 내의 제 2 열매체, 및 탱크수 순환로 내의 물을 순환시킨다. 그 결과 제 2 열매체 및 물이 동결되고, 제 2 열매체 순환로 및 탱크수 순환로가 파손되는 것을 억제할 수 있다.(Feature 3) It is preferable that the heating system further includes an outside temperature sensor for measuring the outside temperature. It is preferable that the heating system circulates the second heating medium and circulates the water in the tank water circulation path when the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor is lower than the first predetermined temperature. According to this configuration, the heating system performs the freeze prevention operation when the outside air temperature is lower than the first predetermined temperature, and circulates the water in the second heating medium in the second heating medium circulation path and the tank water circulation path. As a result, the second heat medium and the water are frozen, and the second heat medium circulation passage and the tank water circulation passage are prevented from being damaged.
(특징 4) 난방 시스템은 제 1 열매체 순환로에 마련되는 제 1 열교환기의 상류측과 하류측을 접속하는 제 2 바이패스로와, 제 2 바이패스로를 개폐하는 개폐밸브와, 외기온도를 계측하는 외기온도센서를 더 구비하는 것이 바람직하다. 난방 시스템은 외기온도센서가 계측하는 외기온도가 제 2 소정 온도보다 낮은 경우에 개폐밸브를 연 상태에서 제 1 열매체를 순환시키는 제상(除霜)운전을 실행하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 난방 시스템은 외기온도가 제 2 소정 온도보다 낮은 경우에 제상운전을 실행하고, 제 1 열매체를 제 1 열교환기를 통과시키지 않고 순환시킨다. 그 결과, 효율 좋게 제 1 열매체 순환로 내의 제 1 열매체의 온도를 상승시킬 수 있다. 그렇기 때문에 제 1 열매체 순환로에 서리가 부착되는 것을 억제할 수 있다.(4) The heating system includes a second bypass path connecting the upstream side and the downstream side of the first heat exchanger provided in the first heat medium circulation path, an open / close valve for opening / closing the second bypass path, It is preferable to further include an outside temperature sensor. The heating system preferably performs a defrosting operation for circulating the first heat medium in a state where the open / close valve is opened when the outside temperature measured by the outside temperature sensor is lower than the second predetermined temperature. According to this configuration, when the outside air temperature is lower than the second predetermined temperature, the heating system executes the defrosting operation and circulates the first heat medium without passing through the first heat exchanger. As a result, the temperature of the first heat medium in the first heat medium circulation path can be increased efficiently. Therefore, it is possible to prevent the frost from adhering to the first heat medium circulation path.
(특징 5) 난방 시스템은 히트 펌프, 제 1 열교환기, 및 제 2 열교환기를 수용하는 케이스를 구비하는 히트 펌프 유닛과, 가열장치를 수용하는 케이스를 구비하는 가열장치 유닛과, 탱크를 수용하는 케이스를 구비하는 탱크 유닛을 가지고 있는 것이 바람직하다. 탱크수 순환로는 탱크 유닛과 히트 펌프 유닛에 걸쳐서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 제 2 열매체 순환로는 제 2 열매체를 가열장치 유닛, 탱크 유닛, 히트 펌프 유닛, 탱크 유닛, 가열장치 유닛의 순서로 순환시키도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 제 1 바이패스로 및 조정밸브는 제 2 열매체 순환로 중 탱크 유닛용 케이스 내에 배치된 부분에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 히트 펌프 유닛과 가열장치 유닛 사이에 제 2 열매체의 순환을 위한 경로를 마련하지 않아도 되기 때문에 각 유닛의 설치 자유도가 향상된다. 시공성이 우수한 난방 시스템을 실현할 수 있다.(Feature 5) The heating system includes a heat pump unit having a heat pump, a first heat exchanger and a case for housing the second heat exchanger, a heating device unit having a case for housing the heating device, And a tank unit including the tank unit. It is preferable that the tank water circulation passage is formed across the tank unit and the heat pump unit. And the second heat medium circulation path is formed so as to circulate the second heat medium in the order of the heating device unit, the tank unit, the heat pump unit, the tank unit, and the heating device unit. It is preferable that the first bypass path and the regulating valve are provided in a portion disposed in the case for the tank unit of the second heat medium circulation path. According to this configuration, since there is no need to provide a path for circulating the second heat medium between the heat pump unit and the heating device unit, the installation degree of each unit is improved. A heating system having excellent workability can be realized.
(특징 6) 난방 시스템은 상기 히트 펌프 유닛, 가열장치 유닛, 및 탱크 유닛을 가지고 있으며, 탱크수 순환로는 탱크 유닛과 히트 펌프 유닛에 걸쳐서 형성되어 있으며, 제 2 열매체 순환로는 제 2 열매체를 가열장치 유닛, 히트 펌프 유닛, 가열장치 유닛의 순서로 순환시키도록 형성되어 있으며, 제 1 바이패스로 및 조정밸브는 제 2 열매체 순환로 중 히트 펌프 유닛용 케이스 내에 배치된 부분에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하는 경우, 가열장치 유닛과 탱크 유닛 사이에 제 2 열매체의 순환을 위한 경로를 마련하지 않아도 되므로 각 유닛의 설치 자유도가 향상된다. 시공성이 우수한 난방 시스템을 실현할 수 있다.(6) The heating system has the heat pump unit, the heating device unit, and the tank unit. The tank water circulation path is formed across the tank unit and the heat pump unit. The second heat medium circulation path connects the second heat medium to the heating device The first bypass path and the regulating valve are preferably provided in a portion disposed in the case of the heat pump unit in the second heat medium circulation path. With such a configuration, it is not necessary to provide a path for circulating the second heating medium between the heating device unit and the tank unit, so that the degree of freedom of installation of each unit is improved. A heating system having excellent workability can be realized.
(특징 7) 상기 히트 펌프 유닛, 가열장치 유닛, 및 탱크 유닛을 가지고 있으며, 탱크수 순환로는 탱크 유닛과 히트 펌프 유닛에 걸쳐서 형성되어 있으며, 제 2 열매체 순환로는 제 2 열매체를 가열장치 유닛, 히트 펌프 유닛, 가열장치 유닛의 순서로 순환시키도록 형성되어 있으며, 제 1 바이패스로 및 조정밸브는 제 2 열매체 순환로 중 가열장치 유닛용 케이스 내에 배치된 부분에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하는 경우에도 가열장치 유닛과 탱크 유닛 사이에 제 2 열매체의 순환을 위한 경로를 마련하지 않아도 되기 때문에 각 유닛의 설치 자유도가 향상된다. 시공이 우수한 난방 시스템을 실현할 수 있다.(Feature 7) The heat pump unit, the heating device unit, and the tank unit are formed, the tank water circulation path is formed over the tank unit and the heat pump unit, and the second heat medium circulation path is formed by connecting the second heat medium to the heating device unit, The pump unit, and the heating device unit, and the first bypass path and the adjustment valve are preferably provided in a portion disposed in the case of the heating unit of the second heating medium circulation path. Even in such a configuration, since there is no need to provide a path for circulating the second heat medium between the heating device unit and the tank unit, the degree of freedom of installation of each unit is improved. It is possible to realize an excellent heating system.
(제 1 실시예)(Embodiment 1)
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 따른 급탕 난방 시스템(2)은 급탕 계통(104), 히트 펌프 계통(106), 난방 계통(108), 외기온도센서(40), 및 제어장치(100)을 구비하고 있다.1, the hot
히트 펌프 계통(106)은 히트 펌프(50)와 3유체 열교환기(58)를 구비한다. 히트 펌프(50)는 열매체(예를 들어 CO2 등)를 순환시키기 위한 열매체 순환로(52), 열교환기(증발기)(54), 팬(56), 압축기(62), 팽창밸브(60), 열매체 바이패스로(64), 및 개폐밸브(66)를 구비하고 있다. 열매체 순환로(52)는 3유체 열교환기(58) 내를 통과하고 있다. 또한 열교환기(54), 팬(56), 압축기(62), 및 팽창밸브(60)는 열매체 순환로(52) 내에 설치되어 있다.The
열교환기(54)는 팬(56)에 의해 송풍된 외기와 열매체 순환로(52) 내의 열매체 사이에서 열교환시킨다. 추후에 설명하는 바와 같이, 열교환기(54)에는 팽창밸브(60)를 통과한 후의 저압 저온의 액체상태인 열매체가 공급된다. 열교환기(54)는 열매체와 외기를 열교환시킴으로써 열매체를 가열한다. 열매체는 가열됨으로써 기화되고, 비교적 고온으로 저압의 기체상태가 된다.The
압축기(62)는 열매체 순환로(52) 내의 열매체를 압축하여 3유체 열교환기(58)측으로 내보낸다. 압축기(62)에는 열교환기(54)를 통과한 후의 열매체가 공급된다. 즉 압축기(62)에는 비교적 고온으로 저압의 기체상태의 열매체가 공급된다. 압축기(62)에 의해 열매체가 압축됨으로써 열매체는 고온 고압의 기체상태가 된다. 압축기(62)는 압축 후의 고온 고압의 기체상태의 열매체를 3유체 열교환기(58)측으로 내보낸다. 이에 의해, 열매체 순환로(52) 내의 열매체는 열교환기(54), 압축기(62), 3유체 열교환기(58), 팽창밸브(60)의 순서로 순환한다.The
3유체 열교환기(58)의 열매체 순환로(52)에는 압축기(62)로부터 내보내진 고온 고압의 기체상태의 열매체가 공급된다. 3유체 열교환기(58)는 열매체 순환로(52) 내의 열매체와 후술하는 탱크수 순환로(20) 내의 물 사이에서 열교환을 행할 수 있다. 또한 3유체 열교환기(58)는 열매체 순환로(52) 내의 열매체와 후술하는 열 회수로(88) 내의 물 사이에서 열교환을 행할 수 있다. 즉 3유체 열교환기(58)는 탱크수 순환로(20) 내의 물을 가열하는 제 1 열교환기, 및 열 회수로(88) 내의 물을 가열하는 제 2 열교환기로서 기능한다. 열매체는 열교환의 결과 열을 뺏겨서 응축된다. 이에 의해, 열매체는 비교적 저온으로 고압의 액체상태가 된다.The high-temperature, high-pressure gaseous heat medium sent out from the
팽창밸브(60)에는 3유체 열교환기(58)를 통과한 후의 비교적 저온으로 고압의 액체상태의 열매체가 공급된다. 열매체는 팽창밸브(60)를 통과함으로써 감압되고, 저온 저압의 액체상태가 된다. 팽창밸브(60)를 통과한 열매체는 상기와 같이 열교환기(54)에 공급된다.The
열매체 바이패스로(64)는 일단이 열매체 순환로(52) 중 3유체 열교환기(58)의 상류측에 접속되고, 타단이 열매체 순환로(52) 중 팽창밸브(60)의 하류측에 접속되어 있다. 즉 열매체 바이패스로(64)는 3유체 열교환기(58) 및 팽창밸브(60)의 상류측과 하류측을 접속한다. 열매체 바이패스로(64) 내에는 열매체 바이패스로(64)를 개폐하는 개폐밸브(66)가 구비되어 있다.One end of the heat
따라서 개폐밸브(66)를 닫은 상태에서 압축기(62)를 작동시키면, 열매체 순환로(52) 내의 열매체는 열매체 바이패스로(64) 내를 흐르지 않고, 열교환기(54), 압축기(62), 3유체 열교환기(58), 팽창밸브(60)의 순서로 순환한다. 이 경우 3유체 열교환기(58)에서 탱크수 순환로(20) 내의 물, 또는 열 회수로(88) 내의 물이 가열된다. 그 반면 개폐밸브(66)를 연 상태에서 압축기(62)를 작동시키면, 열매체 순환로(52) 내의 열매체는 열교환기(54), 압축기(62), 열매체 바이패스로(64)의 순서로 순환하고, 3유체 열교환기(58), 팽창밸브(60)에 흐르지 않는다. 이 경우 3유체 열교환기(58)에서 탱크수 순환로(20) 내의 물, 또는 열 회수로(88) 내의 물이 가열되지 않는다.Therefore, when the
급탕 계통(104)은 탱크(10), 탱크수 순환로(20), 수도수 도입로(24), 공급로(36), 및 버너 가열장치(81)를 구비한다.The hot
탱크(10)는 히트 펌프(50)에 의해 가열된 온수를 저장한다. 탱크(10)는 밀폐형으로서, 단열재에 의해 외측이 덮여져 있다. 탱크(10) 내에는 만수가 될 때까지 물이 저장되어 있다. 탱크(10)에는 서미스터(12, 14, 16, 18)가 탱크(10)의 높이방향으로 대략 균등한 간격으로 설치되어 있다. 각 서미스터(12, 14, 16, 18)는 그 설치위치의 물의 온도를 측정한다.The
탱크수 순환로(20)는 상류단이 탱크(10)의 하부에 접속되어 있으며, 하류단이 탱크(10)의 상부에 접속되어 있다. 탱크수 순환로(20)에는 순환 펌프(22)가 개재되어 있다. 순환 펌프(22)는 탱크수 순환로(20) 내의 물을 상류측으로부터 하류측으로 내보낸다. 또한 상술한 바와 같이, 탱크수 순환로(20)는 3유체 열교환기(58)를 통과하고 있다. 그렇기 때문에 히트 펌프(50)를 작동시키면, 탱크수 순환로(20) 내의 물이 3유체 열교환기(58)에서 가열된다. 따라서 순환 펌프(22)와 히트 펌프(50)를 작동시키면, 탱크(10)의 하부의 물이 3유체 열교환기(58)에 보내져서 가열되고, 가열된 물이 탱크(10)의 상부로 되돌려진다. 탱크수 순환로(20)는 탱크(10)에 열을 축적하기 위한 수로이다.The tank
수도수 도입로(24)는 상류단이 수도수 공급원(32)에 접속되어 있다. 수도수 도입로(24)의 하류측은 제 1 도입로(24a)와 제 2 도입로(24b)로 분기되어 있다. 제 1 도입로(24a)의 하류단은 탱크(10)의 하부에 접속되어 있다. 제 2 도입로(24b)의 하류단은 공급로(36)의 도중에 접속되어 있다. 제 1 도입로(24a)에는 역지밸브(26)가 개재되어 있다. 제 2 도입로(24b)에는 역지밸브(28)와 유량 조정밸브(30)가 개재되어 있다. 유량 조정밸브(30)는 제 2 도입로(24b) 내를 흐르는 수도수의 유량을 조정한다.An upstream end of the
공급로(36)는 상류단이 탱크(10)의 상부에 접속되어 있다. 상술한 바와 같이, 공급로(36)의 도중에는 수도수 도입로(24)의 제 2 도입로(24b)가 접속되어 있다. 제 2 도입로(24b)와의 접속부보다 상류측의 공급로(36)에는 유량 조정밸브(34)가 개재되어 있다. 유량 조정밸브(34)는 공급로(36) 내를 흐르는 물의 유량을 조정한다. 제 2 도입로(24b)와의 접속부보다 하류측의 공급로(36)에는 버너 가열장치(81)가 개재되어 있다. 버너 가열장치(81)는 공급로(36) 내의 물을 가열한다. 공급로(36)의 하류단은 급탕전(38)에 접속되어 있다.The
난방 계통(108)은 시스턴(70), 난방용수 순환로(71), 버너 가열장치(82), 및 난방기(76)를 구비하고 있다. 난방용수 순환로(71)는 난방 왕로(往路)(72), 난방 복로(復路)(84), 조정밸브(90), 열 회수로(88), 난방용 바이패스로(94), 및 순환 유로(96)를 구비하고 있다. 난방용수 순환로(71)는 시스턴(70) 내의 물을 순환시키기 위한 수로이다. 난방용수 순환로(71) 내의 물은 버너 가열장치(82), 3유체 열교환기(58)에 의해 가열된다.The
시스턴(70)은 상부가 개방되어 있는 용기로서, 내부에 물을 저장하고 있다. 시스턴(70)에는 순환 유로(96)의 하류단과 난방 왕로(72)의 상류단이 접속되어 있다. 시스턴(70) 내에는 순환 유로(96)로부터 물이 유입된다. 시스턴(70) 내의 물은 난방 왕로(72)에 도입된다.The cistern (70) is a container having an open top, and stores water therein. The downstream end of the
난방 왕로(72)는 상류단이 시스턴(70)에 접속되고, 하류단이 난방기(76)의 공급구에 접속되어 있다. 난방 왕로(72)에는 순환 펌프(74)가 개재되어 있다. 순환 펌프(74)는 난방 왕로(72) 내의 물을 하류측으로 내보낸다. 난방기(76)보다 상류측의 난방 왕로(72)에는 버너 가열장치(82)가 개재되어 있다. 버너 가열장치(82)는 난방 왕로(72) 내의 물을 가열한다. 버너 가열장치(82)가 작동되는 모습은 도 3 내지 도 5에 도시하고 있다. 버너 가열장치(82)는 히트 펌프(50)보다 난방용수 순환로(71) 내를 순환하는 물을 가열하는 능력이 높다. 다시 말하자면, 버너 가열장치(82)는 히트 펌프(50)보다 단위시간당 가열량이 높다. 버너 가열장치(82)에서 가열된 물은 난방기(76)로 공급된다.The
난방기(76)는 난방 왕로(72)로부터 공급되는 물의 열을 이용하여 거실을 난방한다. 난방 왕로(72)로부터 공급되는 물은 난방에 이용되면 열을 뺏겨서 비교적 저온의 물이 된다. 난방에 이용된 후의 비교적 저온의 물은 난방 복로(84)에 도입된다.The radiator (76) heats the living room using the heat of water supplied from the heating radiator (72). When the water supplied from the
난방 복로(84)는 상단류가 난방기(76)의 복귀구에 접속되고, 하류단이 난방용 바이패스로(94)의 상류단 및 열 회수로(88)의 상류단에 접속되어 있다. 난방 복로(84)에는 서미스터(86)가 개재되어 있다. 서미스터(86)는 난방 복로(84) 내의 물의 온도를 측정한다.The upper end of the
열 회수로(88)는 상류단이 난방용 바이패스로(94)의 상류단 및 난방 복로(84)의 하류단에 접속되고, 하류단이 난방용 바이패스로(94)의 하류단 및 순환 유로(96)의 상류단에 접속되어 있다. 열 회수로(88)는 3유체 열교환기(58)를 통과하고 있다. 그렇기 때문에 히트 펌프(50)를 작동시키면 열 회수로(88) 내의 물이 3유체 열교환기(58)에서 가열된다. 열 회수로(88)의 3유체 열교환기(58)의 상류측에는 서미스터(92)가 개재되어 있다. 서미스터(92)는 3유체 열교환기(58)를 통과하기 전의 열 회수로(88) 내의 물의 온도를 측정한다.The
난방용 바이패스로(94)는 상류단이 난방 복로(84)의 하류단 및 열 회수로(88)의 상류단에 접속되고, 하류단이 열 회수로(88)의 하류단 및 순환 유로(96)의 상류단에 접속되어 있다. 즉 난방용 바이패스로(94)는 3유체 열교환기(58)의 상류측과 하류측을 바이패스한다.The
조정밸브(90)는 난방 복로(84)의 하류단과, 열 회수로(88)의 상류단과, 난방용 바이패스로(94)의 상류단과의 접속부분에 설치되어 있다. 조정밸브(90)는 그 개방도를 변화시킴으로써, 열 회수로(94)를 통과하는 물의 유량(3유체 열교환기(58)를 통과하는 물의 유량)과 난방용 바이패스로(88)를 통과하는 물의 유량의 비율을 변화시킬 수 있다. 본 실시예의 조정밸브(90)에는 예를 들어 삼방밸브가 이용된다.The
순환 유로(96)는 상류단이 열 회수로(88)의 하류단 및 난방용 바이패스로(94)의 하류단에 접속되고, 하류단이 시스턴(70)에 접속되어 있다.The upstream end of the
외기온도센서(40)는 급탕 계통(104)의 탱크(10) 부근에 구비되어 있으며, 외기온도를 측정 가능하다.The outside temperature sensor (40) is provided near the tank (10) of the hot water supply system (104), and the outside temperature can be measured.
제어장치(100)는 급탕 계통(104), 히트 펌프 계통(106), 난방 계통(108), 및 외기온도센서(40)와 전기적으로 접속되어 있으며, 각 구성요소의 동작을 제어한다.The
이상으로 급탕 계통(104), 히트 펌프 계통(106), 난방 계통(108), 외기온도센서(40) 및 제어장치(100)에 대해서 설명했다. 단 본 실시예에서는 상기 각 계통(104, 106, 108)을 구비하는 급탕 난방 시스템(2)은 케이스(4a, 6a, 8a)에 의해 각각 탱크 유닛(4)과 히트 펌프 유닛(6)과 버너 유닛(8)으로 구획되어 있다. 즉 본 실시예의 급탕 난방 시스템(2)은 탱크 유닛(4)과 히트 펌프 유닛(6)과 버너 유닛(8)을 조합시켜서 형성되어 있다. 본 실시예에서는 각 유닛(4, 6, 8)은 모두 옥외에 설치되어 있다.The hot
탱크 유닛(4)은 급탕 계통(104) 중 탱크(10), 탱크수 순환로(20)의 일부(순환 펌프(22)를 포함한다), 수도수 도입로(24), 및 공급로(36)의 일부를 포함한다. 또한 탱크 유닛(4)은 난방 계통(108) 중 난방 복로(84)의 일부, 난방용 바이패스로(94), 열 회수로(88)의 일부, 순환 유로(96)의 일부, 및 조정밸브(90)를 포함한다. 또한 탱크 유닛(4)은 외기온도센서(40)를 포함한다. 탱크 유닛(4)은 상기 각 구성요소를 케이스(4a) 내에 수용하고 있다.The
히트 펌프 유닛(6)은 히트 펌프 계통(106) 전체(즉 히트 펌프(50) 및 3유체 열교환기(58))를 포함한다. 또한 히트 펌프 유닛(6)은 3유체 열교환기(58)를 통과하는 탱크수 순환로(20)의 일부와 열 회수로(88)의 일부를 포함한다. 히트 펌프 유닛(6)은 상기 각 구성요소를 케이스(6a) 내에 수용하고 있다.The
버너 유닛(8)은 난방 계통(108) 중 시스턴(70), 난방 왕로(72)(순환 펌프(74)를 포함한다), 버너 가열장치(82), 난방 복로(84)의 일부, 및 순환 유로(96)의 일부를 포함한다. 또한 버너 유닛(8)은 급탕 계통(104) 중 공급로(36)의 일부, 및 버너 가열장치(81)를 포함한다. 버너 유닛(8)은 상기 각 구성요소를 케이스(8a) 내에 수용하고 있다. 또한 난방기(76)의 본체 부분은 케이스(8a) 외(거실 내)에 배치되어 있다. 케이스(8a) 내에는 난방기(76) 중 물의 공급구와 복귀구만이 수용되어 있다.The burner unit 8 includes a cen-
따라서 상기와 같이, 본 실시예에서는 탱크수 순환로(20)는 탱크 유닛(4)과 히트 펌프 유닛(6)에 걸쳐서 형성되어 있다. 또한 난방용수 순환로(71)는 탱크 유닛(4)과 히트 펌프 유닛(6)과 버너 유닛(8)에 걸쳐서 형성되어 있다. 즉 난방용수 순환로(71)는 시스턴(70) 내의 물을 버너 유닛(8), 탱크 유닛(4), 히트 펌프 유닛(6), 탱크 유닛(4), 버너 유닛(8)의 순서로 순환시키도록 형성되어 있다. 따라서 본 실시예에서는 히트 펌프 유닛(6)과 버너 유닛(8) 사이에 시스턴(70) 내의 물의 순환을 위한 경로를 마련하지 않아도 된다. 그렇기 때문에 각 유닛(4, 6, 8)의 설치 자유도가 향상된다. 따라서 시공성이 우수한 급탕 난방 시스템을 실현할 수 있다. 또한 본 실시예에서는 제어장치(100)는 어느 유닛 내에도 포함되어 있지 않으나, 변형례에서는 제어장치(100)는 어느 하나의 유닛에 포함되어 있어도 된다.Thus, as described above, in this embodiment, the
(급탕 난방 시스템의 동작)(Operation of hot water heating system)
이어서, 본 실시예의 급탕 난방 시스템(2)의 동작에 대해서 설명한다. 급탕 난방 시스템(2)은 축열운전, 급탕운전, 난방운전, 동결방지운전, 및 제상운전을 실행할 수 있다. 이하 각 운전에 대해서 설명한다.Next, the operation of the hot
(축열(蓄熱)운전)(Heat storage operation)
축열운전은 히트 펌프(50)에서 생성한 열에 의해 탱크(10) 내의 물을 가열하는 운전이다. 도 1의 실선 화살표는 축열운전 중의 히트 펌프(50)의 열매체의 흐름, 및 탱크(10)의 물의 흐름을 도시하고 있다. 제어장치(100)에 의해 축열운전의 실행이 지시되면, 히트 펌프(50)가 작동됨과 동시에 순환 펌프(22)가 회전된다. 이때 히트 펌프(50)에서는 개폐밸브(66)를 닫은 상태에서 압축기(62)가 작동된다.The heat storage operation is an operation for heating the water in the
개폐밸브(66)를 닫은 상태에서 히트 펌프(50)가 작동됨으로써, 열매체 순환로(52) 내의 열매체는 열교환기(54), 압축기(62), 3유체 열교환기(58), 팽창밸브(60)의 순서로 순환한다. 이 경우 3유체 열교환기(58)를 통과하는 열매체 순환로(52) 내의 열매체는 고온 고압의 기체상태이다. 또한 순환 펌프(22)가 회전하면, 탱크수 순환로(20) 내를 탱크(10) 내의 물이 순환한다. 즉 탱크(10)의 하부에 존재하는 물이 탱크수 순환로(52) 내에 도입되고, 도입된 물이 3유체 열교환기(58)를 통과할 때에 열매체 순환로(52) 내의 열매체의 열에 의해 가열되고, 가열된 물이 탱크(10)의 상부로 되돌려진다. 이에 의해 탱크(10)에 고온의 물이 저장된다. 탱크(10)의 상부에는 고온의 물의 층이 형성되고, 하부에는 저온의 물의 층이 형성된다.The heat medium in the heat
또한 제어장치(100)는 축열운전을 개시할 때의 외기온도센서(40)의 검출온도(즉 외기온도)가 소정 임계값(T0)보다 낮은 경우에는 히트 펌프(50)를 작동시키지 않고, 축열운전을 실행하지 않는다. 임계값(T0)은 미리 결정되어 있다. 본 실시예에서는 임계값(T0)은 히트 펌프(50)를 작동시킨 경우에도 히트 펌프(50)가 외기로부터 효과적으로 열을 흡수할 수 없을 정도의 온도로 설정되어 있다. 임계값(T0)은 예를 들어 5℃ 정도이다. 따라서 외기온도센서(40)의 검출온도가 소정 임계값(T0)보다 낮은 경우 히트 펌프(50)에 의해 효율적으로 물을 가열할 수 없다. 이 경우, 제어장치(100)는 히트 펌프(50)를 작동시키지 않고 축열운전을 종료한다.The
(급탕운전)(Hot water operation)
급탕운전은 탱크(10) 내의 물을 급탕전(38)으로 공급하는 운전이다. 도 1 중의 파선 화살표는 급탕운전 중의 탱크(10)의 물의 흐름을 도시하고 있다. 급탕운전은 상기 축열운전 중에도 실행할 수 있다. 급탕전(38)이 열리면, 제어장치(100)는 유량 조정밸브(34)를 연다. 그렇게 하면, 수도수 공급원(32)으로부터의 수압에 의해 수도수 도입로(24)(제 1 도입로(24a))로부터 탱크(10)의 하부에 수도수가 유입된다. 동시에 탱크(10) 상부의 온수가 공급로(36)를 통해서 급탕전(38)으로 공급된다.The hot water supply operation is an operation for supplying water in the
제어장치(100)는 탱크(10)로부터 공급로(36)로 공급되는 물의 온도(즉 서미스터(12)의 검출온도)가 급탕 설정온도보다 높은 경우에는 유량 조정밸브(30)를 열어서 제 2 도입로(24b)로부터 공급로(36)에 수도수를 도입한다. 따라서 탱크(10)로부터 공급된 물과 제 2 도입로(24b)로부터 공급된 수도수가 공급로(36) 내에서 혼합된다. 제어장치(100)는 급탕전(38)에 공급되는 물의 온도가 급탕 설정온도와 일치하도록 유량 조정밸브(30)의 개방도를 조정한다. 그 반면, 제어장치(100)는 탱크(10)로부터 공급로(36)에 공급되는 물의 온도가 급탕 설정온도보다 낮은 경우에는 버너 가열장치(81)를 작동시킨다. 따라서 공급로(36)를 통과하는 물이 버너 가열장치(81)에 의해 가열된다. 제어장치(100)는 급탕전(38)에 공급되는 물의 온도가 급탕 설정온도와 일치하도록 버너 가열장치(81)의 출력을 제어한다.When the temperature of the water supplied from the
(난방운전)(Heating operation)
난방운전은 난방기(76)를 작동시켜서 거실을 난방하는 운전이다. 도 2는 난방운전시에 제어장치(100)가 실행하는 처리를 도시하는 플로우차트이다. 도 3 내지 도 6은 도 2의 난방운전 중의 각 상황에 따라서 제어장치(100)가 실행하는 제 1 내지 제 4 난방운전시의 각 구성요소의 동작을 도시한다. 도 3 내지 도 6 중의 실선 화살표는 히트 펌프(50)의 열매체의 흐름, 및 난방용수 순환로(71) 내의 물의 흐름을 도시하고 있다.The heating operation is operation in which the
유저에 의해 난방운전의 실행이 지시되면, S10에서는 제어장치(100)는 우선 외기온도센서(40)의 검출온도(즉 외기온도)가 소정 임계값(T1) 이상인지 여부를 판단한다. 임계값(T1)은 미리 결정되어 있다. 본 실시예에서는 임계값(T1)은 히트 펌프(50)를 작동시킨 경우에도 히트 펌프(50)가 외기로부터 효과적으로 열을 흡수할 수 없을 정도의 온도로 설정되어 있다. 임계값(T1)은 예를 들어 5℃ 정도이다. 외기온도센서(40)의 검출온도가 소정 임계값(T1) 이상인 경우 제어장치(100)는 S10에서 YES라고 판단하여 S12로 나아간다. 그 반면, 외기온도센서(40)의 검출온도가 소정 임계값(T1)보다 낮은 경우 제어장치(100)는 S10에서 NO라고 판단하여 S30으로 나아간다.If the user instructs the execution of the heating operation, the
S12에서는 제어장치(100)는 제 1 난방운전을 실행한다. 도 3은 제 1 난방운전시의 각 구성요소의 동작을 도시한다. 즉 S12에서는 제어장치(100)는 조정밸브(90)의 개방도를 난방용수 순환로(71) 내의 물의 전부가 3유체 열교환기(58)를 통과하도록 조정하고(열 회수로(88)측으로 전개(全開)), 순환 펌프(74)를 회전시킨다. 이에 의해, 난방 복로(84)로부터 도입되는 물의 전부가 3유체 열교환기(58)를 통과한다. 동시에 제어장치(100)는 버너 가열장치(82)를 작동시킨다. 이에 의해, 도 3에 도시하는 바와 같이, 시스턴(70) 내의 물이 시스턴(70)으로부터 난방 왕로(72), 난방기(76), 난방 복로(84), 열 회수로(88), 및 순환 유로(96)를 순서로 통과하여 시스턴(70)으로 되돌아가는 경로가 형성된다. 또한 동시에 제어장치(100)는 개폐밸브(66)를 닫은 상태에서 히트 펌프(50)를 작동시킨다. 이에 의해, 3유체 열교환기(58)를 통과하는 열매체 순환로(52) 내의 열매체의 온도가 고온이 된다(도 3 참조). 그렇기 때문에 상기 경로를 순환하는 물은 난방 왕로(72)를 통과할 때에 버너 가열장치(82)에 의해 가열됨과 동시에, 열 회수로(88)를 통과할 때에 3유체 열교환기(58) 내에서 열매체 순환로(52) 내의 열매체의 열에 의해 가열된다. 그 결과, 난방기(76)에는 버너 가열장치(82)와 히트 펌프(50) 양쪽을 이용하여 가열된 물이 공급된다. 또한 S12에서는 제어장치(100)는 난방기(76)를 작동시킨다. 난방기(76)는 공급된 물의 열을 이용하여 거실을 난방한다.In S12, the
S12에서 제 1 난방운전이 실행되는 타이밍은 난방운전이 개시된 직후이기 때문에 난방용수 순환로(71) 내의 각 부의 물의 온도가 비교적 낮다. 그렇기 때문에, 3유체 열교환기(58)를 통과하는 열매체 순환로(52) 내의 열매체의 온도와 3유체 열교환기(58)를 통과하는 열 회수로(88) 내의 물의 온도의 차이가 비교적 크다. 상기와 같이, 제 1 난방운전에서는 히트 펌프(50)를 작동시킴과 동시에, 조정밸브(90)의 개방도를 난방 복로(84)로부터 도입되는 물의 전부가 열 회수로(88)를 통과하도록 조정한다. 그렇기 때문에, 히트 펌프(50)에 의해 열 회수로(88) 내의 물을 효율 좋게 가열할 수 있다.Since the timing at which the first heating operation is performed in S12 is immediately after the start of the heating operation, the temperature of water in each part in the heating
한편 히트 펌프(50)의 가열능력은 버너 가열장치(82)에 비해 낮기 때문에 난방용수 순환로(71) 내의 물을 급속히 가열할 수 없다. 그러나 상기와 같이 제 1 난방운전에서는 히트 펌프(50)보다 가열능력이 높은 버너 가열장치(82)에 의해 난방 왕로(72)를 통과하는 물을 가열한다. 그렇기 때문에 난방용수 순환로(71) 내의 물을 급속히 가열할 수 있다. 따라서 제 1 난방운전을 실행함으로써 난방용수 순환로(71) 내의 물을 급속히 가열할 수 있음과 동시에 효율 좋게 가열할 수 있다. 그렇기 때문에 난방기(76)를 급속히 기동시키거나, 고출력으로 운전시킬 수 있다.On the other hand, since the heating capacity of the
S12를 종료하면, S14에서는 제어장치(100)는 서미스터(92)의 검출온도가 소정 임계값(T2) 이상이 되는 것을 감시한다. 즉 S14에서는 제어장치(100)는 난방기(76)를 통과한 후의 물이며, 3유체 열교환기(58)를 통과하기 전의 물의 온도가 소정 임계값(T2) 이상이 되는 것을 감시한다. 임계값(T2)은 미리 결정되어 있다.When S12 ends, in S14, the
S12의 제 1 난방운전을 계속해서 실행하면, 3유체 열교환기(58)를 통과하는 열 회수로(88) 내의 물의 온도가 상승된다. 열 회수로(88) 내의 물의 온도가 상승되면, 3유체 열교환기(58)를 통과하는 열매체 순환로(52) 내의 열매체의 온도와 3유체 열교환기(58)를 통과하는 열 회수로(88) 내의 물의 온도의 차이가 작아지고, 히트 펌프(50)에 의한 가열효율이 저하된다.When the first heating operation of S12 is continuously executed, the temperature of the water in the
따라서, 본 실시예에서는 임계값(T2)은 히트 펌프(50)에 의해 물을 효율적으로 가열할 수 없어질 정도의 온도로 설정되어 있다. 임계값(T2)은 예를 들어 50℃ 정도이다. 서미스터(92)의 검출온도가 소정 임계값(T2) 이상인 경우 제어장치(100)는 S14에서 YES라고 판단하여 S16으로 나아간다.Therefore, in the present embodiment, the threshold value T2 is set to a temperature at which the
S16에서는 제어장치(100)는 제 2 난방운전을 실행한다. 도 4는 제 2 난방운전시의 각 구성요소의 동작을 도시한다. S16에서는 제어장치(100)는 제 1 난방운전시와 마찬가지로, 히트 펌프(50), 버너 가열장치(82), 및 순환 펌프(74)의 동작을 계속함과 동시에, 조정밸브(90)를 난방용 바이패스로(94)측으로 소정 량만큼 연다. 즉 제어장치(100)는 조정밸브(90)의 개방도를 난방 복로(84)로부터 도입되는 물의 일부가 3유체 열교환기(58)를 통과하고, 다른 일부가 난방용 바이패스로(94)를 통과하도록 조정한다. S16의 처리에서 조정밸브(90)를 한번에 여는 양은 미리 결정되어 있다. 이에 의해, 난방 복로(84)로부터 도입되는 물이 열 회수로(88)와 난방용 바이패스로(94)로 나뉘어져서 흐른다. 이에 의해, 히트 펌프(50)에서 가열되는 물의 양이 감소되기 때문에 히트 펌프(50)로부터의 가열량이 감소된다. 그렇기 때문에 난방용수 순환로(71) 내의 물의 온도 상승이 억제된다. 이 경우, 다시 히트 펌프(50)에 의해 3유체 열교환기(58)를 통과하는 물을 효율 좋게 가열할 수 있게 된다. 또한 버너 가열장치(82)를 계속해서 작동시킴으로써 난방 왕로(72)를 통과하는 물을 가열할 수도 있다. 그렇기 때문에 계속해서 난방기(76)를 고출력으로 운전시킬 수 있다.In S16, the
S16을 종료하면, S18에서는 제어장치(100)는 조정밸브(90)의 개방도가 난방용수 순환로(71) 내의 물의 전부가 난방용 바이패스로(94)를 통과하는 상태(난방용 바이패스로(94)측으로 전개)인지 여부를 판단한다. 조정밸브(90)의 개방도가 난방용수 순환로(71) 내의 물의 전부가 난방용 바이패스로(94)를 통과하는 상태가 아닌 경우 제어장치(100)는 S18에서 NO라고 판단하여 S14로 되돌아간다.The
S18에서 NO라고 판단되는 경우, S14에서는 제어장치(100)는 서미스터(92)의 검출온도가 다시 임계값(T2) 이상이 되는 것을 감시한다. 제 2 난방운전을 계속해서 실행하는 경우에도 3유체 열교환기(58)를 통과하는 열 회수로(88) 내의 물의 온도가 다시 상승된다. S14에서 다시 YES라고 판단되면, 제어장치(100)는 조정밸브(90)를 난방용 바이패스로(94)측으로 소정 량만큼 더 연다. 제어장치(100)는 S18에서 YES라고 판단될 때까지 S14~S18의 처리를 소정 회수 반복하여 실행한다.If NO in S18, the
한편 조정밸브(90)의 개방도가 난방용수 순환로(71) 내의 물의 전부가 난방용 바이패스로(94)를 통과하는 상태(난방용 바이패스로(94)측으로 전개)인 경우 제어장치(100)는 S18에서 YSE라고 판단하여 S20으로 나아간다.On the other hand, when the degree of opening of the
S20에서는 제어장치(100)는 제 3 난방운전을 실행한다. 도 5는 제 3 난방운전시의 각 구성요소의 동작을 도시한다. S20의 시점에서는 조정밸브(90)의 개방도가 난방용수 순환로(71) 내의 물의 전부가 난방용 바이패스로(94)를 통과하는 상태(난방용 바이패스로(94)측으로 전개)이다. S20에서는 제어장치(100)는 히트 펌프(50)를 정지시킨다. 제어장치(100)는 버너 가열장치(82) 및 순환 펌프(74)의 동작을 계속한다. 따라서, 난방용수 순환로(71) 내의 물의 전부가 버너 가열장치(82)에 의해 가열되고, 히트 펌프(50)에 의해 가열되지 않는다. 난방용수 순환로(71) 내의 물을 더 급속히 고온까지 가열할 수 있다. 그렇기 때문에 계속해서 난방기(76)를 고출력으로 운전시킬 수 있다.In S20, the
S20을 종료하면, S22에서는 제어장치(100)는 서미스터(86)의 검출온도가 소정 임계값(T3) 이상이 되는 것을 감시한다. 즉 S22에서는 제어장치(100)는 난방기(76)를 통과한 후의 물의 온도가 소정 임계값(T3) 이상이 되는 것을 감시한다. 임계값(T3)은 미리 결정되어 있다.Upon completion of S20, in S22, the
S20의 제 3 난방운전을 계속해서 실행하면, 난방용수 순환로(71) 내의 물의 온도가 상승된다. 난방용수 순환로(71) 내의 물의 온도가 충분히 상승되면 난방기(76)를 고출력으로 안정적으로 운전시킬 수 있다. 이 상태를 "난방기(76)가 기동된 상태"라고도 부른다. 난방기(76)가 충분히 기동된 상태가 되면 난방용수 순환로(71) 내의 물을 버너 가열장치(82)에 의해 급속히 가열할 필요가 없어진다.When the third heating operation of S20 is continuously executed, the temperature of the water in the water heating
따라서 본 실시예에서는 임계값(T3)은 난방용수 순환로(71) 내의 물의 온도가 충분히 높다고 판단할 수 있을 정도의 온도로 설정되어 있다. 임계값(T3)은 예를 들어 65℃ 정도이다. 서미스터(86)의 검출온도가 소정 임계값(T3) 이상인 경우 제어장치(100)는 S22에서 YES라고 판단하여 S24로 나아간다.Therefore, in the present embodiment, the threshold value T3 is set to a temperature at which the temperature of the water in the water heating
S24에서는 제어장치(100)는 버너 가열장치(82)를 정지시킨다. 제어장치(100)는 순환 펌프(74)를 계속해서 회전시킨다. 이에 의해, 난방용수 순환로(71) 내의 물이 더 이상 가열되지 않게 된다. 난방기(76)에는 이미 임계값(T3) 이상의 온도까지 가열된 난방용수 순환로(71) 내의 물의 열이 공급된다.In S24, the
S24를 종료하면, S26에서는 제어장치(100)는 서미스터(86)의 검출온도가 소정 임계값(T4) 이상이 되는 것을 감시한다. 즉 S26에서는 제어장치(100)는 난방기(76)를 통과한 후의 물의 온도가 소정 임계값(T4) 이상이 되는 것을 감시한다. 임계값(T4)은 미리 결정되어 있다.When S24 ends, the
S24에서 버너 가열장치(82)를 정지시킨 상태에서 순환 펌프(74)를 계속해서 회전시키면, 난방용수 순환로(71) 내의 물의 온도는 내려간다. 본 실시예에서는 임계값(T4)은 다시 히트 펌프(50)에 의해 난방용수 순환로(71) 내의 물을 효율 좋게 가열할 수 있을 정도의 온도로 설정되어 있다. 임계값(T4)의 일례로서는 45℃ 정도를 들 수 있다. 서미스터(86)의 검출온도가 소정 임계값(T4) 이상인 경우 제어장치(100)는 S26에서 YES라고 판단하여 S28로 나아간다.When the
S28에서는 제어장치(100)는 제 4 난방운전을 실행한다. 도 6은 제 4 난방운전시의 각 구성요소의 동작을 도시한다. S28에서는 제어장치(100)는 히트 펌프(50)를 다시 작동시킴과 동시에, 조정밸브(90)를 3유체 열교환기(58)측으로 소정 량만큼 연다. 즉 제어장치(100)는 조정밸브(90)의 개방도를, 난방용수 순환로(71) 내의 물의 일부가 3유체 열교환기(58)를 통과하고, 다른 일부가 난방용 바이패스로(94)를 통과하도록 조정한다. 조정밸브(90)를 여는 양은 미리 결정되어 있다. 이에 의해 난방 복로(84)로부터 도입되는 물이 열 회수로(88)와 난방용 바이패스로(94)로 나뉘어져서 통과한다. 이에 의해, 일부의 물이 히트 펌프(50)에서 가열되기 때문에 난방용수 순환로(71) 내의 물이 상승된다. 제 4 난방운전에서는 난방용수 순환로(71) 내의 물을 히트 펌프(50)에 의해서만 가열할 수 있다. 이 경우 고효율의 난방운전을 실현할 수 있다.In S28, the
S28에서 제 4 난방운전을 개시하면, 유저가 난방운전의 종료를 지시할 때까지 제어장치(100)는 제 4 난방운전을 계속한다. 또한 제어장치(100)는 서미스터(92)의 검출온도에 따라서 조정밸브(90)의 개방도를 조정하면서 제 4 난방운전을 계속한다.When the fourth heating operation is started in S28, the
한편 유저에 의해 난방운전의 실행이 지시되었을 때에 외기온도센서(40)의 검출온도가 소정 임계값(T1)보다 낮은 경우(S10에서 NO), S30에서는 제어장치(100)는 도 5의 제 3 난방운전과 동일한 운전을 행한다. 즉 제어장치(100)는 조정밸브(90)의 개방도를, 난방용수 순환로(71) 내의 물의 전부가 난방용 바이패스로(94)를 통과하도록 조정하고(난방용 바이패스로(94)측으로 전개), 순환 펌프(74)를 회전시킨다. 또한 제어장치(100)는 히트 펌프(50)를 작동시키지 않고, 버너 가열장치(82)만을 작동시킨다. 이에 의해, 난방용수 순환로(71) 내의 물은 버너 가열장치(82)에 의해서만 가열된다. 그 결과, 난방기(76)에는 버너 가열장치(82)를 이용하여 가열된 물이 공급된다. 제어장치(100)는 난방기(76)를 작동시킨다. 난방기(76)는 공급된 물의 열을 이용하여 거실을 난방한다.On the other hand, when the detection temperature of the
상기와 같이, 외기온도센서(40)의 검출온도가 소정 임계값(T1)보다 낮은 경우(S10에서 NO) 히트 펌프(50)에 의해 효율적으로 물을 가열할 수 없다. 이와 같은 경우, S30의 운전을 실행함으로써 외기온도가 낮은 상황에서도 난방기(76)를 급속히 기동시킬 수 있음과 동시에, 난방기(76)를 고출력으로 운전시킬 수 있다. S30의 운전을 개시하면, 유저가 난방운전의 종료를 지시할 때까지 제어장치(100)는 S30의 운전을 계속한다.As described above, when the detected temperature of the outside
(동결방지운전)(Freezing prevention operation)
동결방지운전은 외기온도가 낮은 상황에서 탱크수 순환로(20) 내의 물, 및 난방용수 순환로(71) 내의 물이 동결되고, 배관이 동결 파손되는 것을 방지하기 위한 운전이다. 도 7은 동결방지운전시의 각 구성요소의 동작을 도시한다.The freeze prevention operation is an operation for preventing the water in the water
제어장치(100)는 외기온도센서(40)가 검출하는 온도(외기온도)가 소정 임계값(T5)보다 낮아지는 경우에 정기적으로 동결방지운전을 실행한다. 소정 임계값(T5)은 예를 들어 0℃이다. 제어장치(100)는 동결방지운전을 개시하면, 도 7에 도시하는 바와 같이 순환 펌프(22)를 회전시켜서, 탱크수 순환로(20) 내의 물을 순환시킨다. 동시에 제어장치(100)는 순환 펌프(74)를 회전시켜서, 난방용수 순환로(71) 내의 물을 순환시킨다. 이 때의 조정밸브(90)의 개방도는 도 7의 예에서는 난방용수 순환로(71) 내의 물의 전부가 3유체 열교환기(58)를 통과하도록 조정하고 있다(열 회수로(88)측으로 전개). 단 다른 예에서는, 조정밸브(90)의 개방도는 난방용수 순환로(71) 내의 물의 일부가 3유체 열교환기(58)를 통과하고, 다른 일부가 난방용 바이패스로(94)를 통과하도록 조정해도 된다. 또한 동결방지운전에서는 제어장치(100)는 외기온도에 따라서 버너 가열장치(82)를 작동시킬 수도 있다. 본 실시예에서는 정기적으로 동결방지운전을 행함으로써 탱크수 순환로(20) 내의 물, 및 난방용수 순환로(71) 내의 물이 동결되고, 배관이 동결 파손되는 것을 방지할 수 있다.The
(제상운전)(Defrost operation)
제상운전은 외기온도가 낮은 상황에서 히트 펌프(50)의 열교환기(54)에 부착되는 서리를 제거하기 위한 운전이다. 히트 펌프(50)의 열교환기(54)는 외기와 열매체 사이에서 열교환을 행하여 열매체를 가열한다. 따라서 외기온도가 낮은 상황에서는 열교환기(54)의 온도가 낮아지기 쉽기 때문에 열교환기(54)의 표면에 서리가 부착되기 쉬워진다.The defrosting operation is an operation for removing the frost attached to the heat exchanger (54) of the heat pump (50) in a state where the outside air temperature is low. The heat exchanger (54) of the heat pump (50) performs heat exchange between the outside air and the heat medium to heat the heat medium. Therefore, the temperature of the heat exchanger (54) tends to be lowered in a situation where the outside air temperature is low, so that the frost easily attaches to the surface of the heat exchanger (54).
제어장치(100)는 외기온도센서(40)가 검출하는 온도(외기온도)가 소정 임계값(T6)보다 낮아지는 경우에 정기적으로 제상운전을 실행한다. 소정 임계값(T6)은 예를 들어 0℃이다. 제어장치(100)는 제상운전을 개시하면, 도 8에 도시하는 바와 같이 개폐밸브(66)를 열어서 압축기(62)를 작동시킨다. 즉 개폐밸브(66)를 연 상태에서 압축기(62)를 작동시키면, 열매체 순환로(52) 내의 열매체는 열교환기(54), 압축기(62), 열매체 바이패스로(64)의 순서로 순환하고, 3유체 열교환기(58), 팽창밸브(60)로 흐르지 않는다. 이 경우, 열매체 순환로(52) 내의 열매체는 3유체 열교환기(58)나 팽창밸브(60)를 통과함으로써 온도가 저하되지 않기 때문에 고온 고압의 상태에서 순환한다. 그 결과, 열교환기(54)를 통과하는 열매체의 온도도 높아지고, 열교환기(54)의 표면에 부착되는 서리를 제거할 수 있다.The
이상으로 본 실시예의 급탕 난방 시스템(2)의 구성 및 동작에 대해서 설명했다. 상기와 같이, 본 실시예의 급탕 난방 시스템(2)에서는 조정밸브(90)의 개방도를 변화시킴으로써, 3유체 열교환기(58)를 통과하는 물의 유량과 난방용 바이패스로(94)를 통과하는 물의 유량의 비율을 변화시킬 수 있다. 따라서 이 급탕 난방 시스템(2)에서는 조정밸브(90)의 개방도를 조정함으로써, 예를 들어 3유체 열교환기(58)에서 난방용수 순환로(71) 내의 물을 가열해야 하는 상황, 3유체 열교환기(58)에서 난방용수 순환로(71) 내의 물 중 일부만을 가열해야 하는 상황, 3유체 열교환기(58)에서 난방용수 순환로(71) 내의 물을 가열하지 않아야 하는 상황 등 다양한 상황에 따라서 3유체 열교환기(58)를 통과하는 난방용수 순환로(71) 내의 물의 유량을 적절히 변경할 수 있다.The configuration and operation of the hot
본 실시예의 급탕 난방 시스템(2)이 "난방 시스템"의 일례이다. 열매체 순환로(52), 난방용수 순환로(71)가 각각 "제 1 열매체 순환로", "제 2 열매체 순환로"의 일례이다. 3유체 열교환기(58)가 "제 1 열교환기" 및 "제 2 열교환기"의 일례이다. 난방용 바이패스로(94), 열매체 바이패스로(64)가 각각 "제 1 바이패스로", "제 2 바이패스로"의 일례이다. 임계값(T5)의 온도, 임계값(T6)의 온도가 각각 "제 1 소정 온도", "제 2 소정 온도"의 일례이다.The hot
(제 2 실시예)(Second Embodiment)
제 2 실시예에 대해서 제 1 실시예와 다른 점을 설명한다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서는 탱크 유닛(4)은 급탕 계통(104) 중 탱크(10), 탱크수 순환로(20)의 일부(순환 펌프(22)를 포함한다), 수도수 도입로(24)의 일부, 및 공급로(36)의 일부를 포함한다. 또한 탱크 유닛(4)은 외기온도센서(40)를 포함한다. 탱크 유닛(4)은 상기 각 구성요소를 케이스(4a) 내에 수용하고 있다.The difference between the second embodiment and the first embodiment will be described. 9, in this embodiment, the
히트 펌프 유닛(6)은 히트 펌프 계통(106) 전체(즉 히트 펌프(50) 및 3유체 열교환기(58))를 포함한다. 또한 히트 펌프 유닛(6)은 3유체 열교환기(58)를 통과하는 탱크수 순환로(20)의 일부, 난방 복로(84)의 일부, 난방용 바이패스로(94), 열 회수로(88), 순환 유로(96)의 일부, 및 조정밸브(90)를 포함한다. 히트 펌프 유닛(6)은 상기 각 구성요소를 케이스(6a) 내에 수용하고 있다.The
버너 유닛(8)은 난방 계통(108) 중 시스턴(70), 난방 왕로(72)(순환 펌프(74)를 포함한다), 버너 가열장치(82), 난방 복로(84)의 일부, 및 순환 유로(96)의 일부를 포함한다. 또한 버너 유닛(8)은 급탕 계통(104) 중 공급로(36)의 일부와 버너 가열장치(81)를 포함한다. 버너 유닛(8)은 상기 각 구성요소를 케이스(8a) 내에 수용하고 있다.The burner unit 8 includes a cen-
상기와 같이, 본 실시예에서는 탱크수 순환로(20)는 탱크 유닛(4)과 히트 펌프 유닛(6)에 걸쳐서 형성되어 있다. 또한 난방용수 순환로(71)는 히트 펌프 유닛(6)과 버너 유닛(8)에 걸쳐서 형성되어 있다. 즉 난방용수 순환로(71)는 시스턴(70) 내의 물을 버너 유닛(8), 히트 펌프 유닛(6), 버너 유닛(8)의 순서로 순환시키도록 형성되어 있다. 따라서 본 실시예에서는 탱크 유닛(4)과 버너 유닛(8) 사이에 시스턴(70) 내의 물의 순환을 위한 경로를 마련하지 않아도 된다. 그렇기 때문에 각 유닛(4, 6, 8)의 설치 자유도가 향상된다. 따라서 시공성이 우수한 급탕 난방 시스템을 실현할 수 있다.As described above, in this embodiment, the tank
(제 3 실시예)(Third Embodiment)
제 3 실시예에 대해서 제 1 실시예와 다른 점을 설명한다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서는 탱크 유닛(4)은 급탕 계통(104) 중 탱크, 탱크수 순환로(20)의 일부(순환 펌프(22)를 포함한다), 수도수 도입로(24)의 일부, 및 공급로(36)의 일부를 포함한다. 또한 탱크 유닛(4)은 외기온도센서(40)를 포함한다. 탱크 유닛(4)은 상기 각 구성요소를 케이스(4a) 내에 수용하고 있다.The third embodiment is different from the first embodiment. 10, in this embodiment, the
히트 펌프 유닛(6)은 히트 펌프 계통(106) 전체(즉 히트 펌프(50) 및 3유체 열교환기(58))를 포함한다. 또한 히트 펌프 유닛(6)은 3유체 열교환기(58)를 통과하는 탱크수 순환로(20)의 일부, 난방 복로(84)의 일부, 및 열 회수로(88)의 일부를 포함한다. 히트 펌프 유닛(6)은 상기 각 구성요소를 케이스(6a) 내에 수용하고 있다.The
버너 유닛(8)은 난방 계통(108) 중 시스턴(70), 난방 왕로(72)(순환 펌프(74)를 포함한다), 버너 가열장치(82), 난방 복로(84), 난방용 바이패스로(94), 열 회수로(88)의 일부, 순환 유로(96), 및 조정밸브(90)를 포함한다. 또한 버너 유닛(8)은 급탕 계통(104) 중 공급로(36)의 일부와 버너 가열장치(81)를 포함한다.The burner unit 8 includes a cen-
상기와 같이, 본 실시예에서는 탱크수 순환로(20)는 탱크 유닛(4)과 히트 펌프 유닛(6)에 걸쳐서 형성되어 있다. 또한 난방용수 순환로(71)는 히트 펌프 유닛(6)과 버너 유닛(8)에 걸쳐서 형성되어 있다. 즉 본 실시예에서도 난방용수 순환로(71)는 시스턴(70) 내의 물을 버너 유닛(8), 히트 펌프 유닛(6), 버너 유닛(8)의 순서로 순환시키도록 형성되어 있다. 따라서 본 실시예에서는 탱크 유닛(4)과 버너 유닛(8) 사이에 시스턴(70) 내의 물의 순환을 위한 경로를 마련하지 않아도 된다. 그렇기 때문에 각 유닛(4, 6, 8)의 설치 자유도가 향상된다. 따라서 시공성이 우수한 급탕 난방 시스템을 실현할 수 있다.As described above, in this embodiment, the tank
이상으로 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 설명했으나, 이들은 예시에 지나지 않고, 특허청구범위를 한정하는 것이 아니다. 특허청구범위에 기재한 기술에는 이상에 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to these embodiments. The techniques described in the claims include various modifications and changes to the embodiments described above.
(변형례 1) 상기 실시예에서는 난방 복로(84)의 하류단과, 열 회수로(88)의 상류단과, 난방용 바이패스로(94)의 상류단과의 접속부분에 조정 밸브(90)를 구비하고 있다. 또한 조정밸브(90)에는 삼방밸브가 이용되고 있다. 이 조정밸브(90) 대신에 난방용 바이패스로(94) 내에 유량 조정밸브를 구비해도 된다.(Modification 1) In the above embodiment, the
(변형례 2) 상기 실시예에서는 3유체 열교환기(58)는 탱크수 순환로(20) 내의 물을 가열하는 제 1 열교환기와, 열 회수로(88) 내의 물을 가열하는 제 2 열교환기로서 기능한다. 그 대신에, 탱크수 순환로(20) 내의 물을 가열하는 제 1 열교환기와, 열 회수로(88) 내의 물을 가열하는 제 2 열교환기가 각각 별개의 열교환기로서 구성되어 있어도 된다.(Alternative Example 2) In the above embodiment, the three-
(변형례 3) 상기 실시예에서는 임계값(T0, T1)은 히트 펌프(50)를 작동시킨 경우에도 히트 펌프(50)가 외기로부터 효과적으로 열을 흡수할 수 없을 정도의 온도로 설정되어 있다. 그 대신에, 임계값(T0, T1)은 히트 펌프(50)를 작동시키면 히트 펌프(50)의 구성요소(압축기(62) 등)가 고장날 정도의 온도(예를 들어 -10℃ 정도)로 설정해도 된다.
(Variation 3) In the above embodiment, the threshold values T0 and T1 are set to such a temperature that the
2 : 급탕 난방 시스템 4 : 탱크 유닛
4a : 케이스 6 : 히트 펌프 유닛
6a : 케이스 8 : 버너 유닛
8a : 케이스 10 : 탱크
12,14,16,18 : 서미스터 20 : 탱크수(水) 순환로
22 : 순환 펌프 24 : 수도수 도입로
24a : 제 1 도입로 24b : 제 2 도입로
26 : 역지밸브 28 : 역지밸브
30 : 유량 조정밸브 32 : 수도수 공급원
34 : 유량 조정밸브 36 : 공급로
38 : 급탕전 40 : 외기온도센서
50 : 히트 펌프 52 : 열매체 순환로
54 : 열교환기 56 : 팬
58 : 3유체 열교환기 60 : 팽창밸브
62 : 압축기 64 : 열매체 바이패스로
66 : 개폐밸브 70 : 시스턴
71 : 난방용수 순환로 72 : 난방 왕로
74 : 순환 펌프 76 : 난방기
81 : 버너 가열장치 82 : 버너 가열장치
84 : 난방 복로 86 : 서미스터
88 : 열 회수로 90 : 조정밸브
92 : 서미스터 94 : 난방용 바이패스로
96 : 순환 유로 100 : 제어장치
104 : 급탕 계통 106 : 히트 펌프 계통
108 : 난방 계통2: Hot water heating system 4: Tank unit
4a: Case 6: Heat pump unit
6a: Case 8: Burner Unit
8a: Case 10: tank
12, 14, 16, 18: Thermistor 20: Tank water circuit
22: Circulation pump 24: Water supply introduction path
24a:
26: check valve 28: check valve
30: Flow control valve 32: Water supply source
34: Flow control valve 36: Supply path
38: Hot water supply 40: Outside temperature sensor
50: heat pump 52: heat medium circulation path
54: heat exchanger 56: fan
58: 3 fluid heat exchanger 60: expansion valve
62: compressor 64: heat medium bypassed
66: opening / closing valve 70:
71: Heating water circulation path 72:
74: circulation pump 76: radiator
81: Burner heating device 82: Burner heating device
84: Heating return 86: Thermistor
88: Heat recovery furnace 90: Regulating valve
92: Thermistor 94: Bypass for heating
96: Circulating flow path 100: Control device
104: Hot water supply system 106: Heat pump system
108: Heating system
Claims (8)
제 1 열매체를 순환시키는 제 1 열매체 순환로를 구비한 히트 펌프와,
온수 이용부분에 공급하는 물을 저장하는 탱크와,
탱크 내의 물을 도입하고, 도입한 물을 탱크에 되돌리는 탱크수 순환로와,
제 1 열매체와의 열교환에 의해 탱크수 순환로 내의 물을 가열하는 제 1 열교환기와,
제 2 열매체를 순환시키는 제 2 열매체 순환로와,
제 1 열매체와의 열교환에 의해 제 2 열매체를 가열하는 제 2 열교환기와,
히트 펌프에 비해 가열능력이 높고, 제 2 열매체를 가열하는 가열장치와,
제 2 열매체의 열을 이용하여 난방하는 난방기와,
제 2 열매체 순환로에 마련되어, 제 2 열교환기의 상류측과 하류측을 접속하는 제 1 바이패스로와,
제 1 바이패스로에 마련되어, 개방도를 변화시킴으로써 제 2 열교환기를 통과하는 제 2 열매체의 유량과 제 1 바이패스로를 통과하는 제 2 열매체의 유량의 비율을 변화시키는 조정밸브를 구비하고,
조정밸브의 개방도를, 제 2 열매체 순환로 내를 순환하는 제 2 열매체 전부가 제 2 열교환기를 통과하도록 조정한 상태에서 히트 펌프 및 가열장치에 의해 제 2 열매체를 가열하여 난방기를 작동시키는 제 1 난방운전과,
조정밸브의 개방도를, 제 2 열매체 순환로 내를 순환하는 제 2 열매체의 일부가 제 2 열교환기를 통과하고, 다른 일부가 제 1 바이패스로를 통과하도록 조정한 상태에서 히트 펌프 및 가열장치에 의해 제 2 열매체를 가열하여 난방기를 작동시키는 제 2 난방운전과,
조정밸브의 개방도를, 제 2 열매체 순환로 내를 순환하는 제 2 열매체 전부가 제 1 바이패스로를 통과하도록 조정한 상태에서 가열장치에 의해 제 2 열매체를 가열하여 난방기를 작동시키는 제 3 난방운전과,
조정밸브의 개방도를, 제 2 열매체 순환로 내를 순환하는 제 2 열매체의 적어도 일부가 제 2 열교환기를 통과하도록 조정한 상태에서 히트 펌프에 의해 제 2 열매체를 가열하여 난방기를 작동시키는 제 4 난방운전을 실행 가능한 것을 특징으로 하는 난방 시스템.
As a heating system,
A heat pump having a first heat medium circulation path for circulating the first heat medium,
A tank for storing water to be supplied to the hot water use portion,
A tank water circuit for introducing water in the tank and returning the introduced water to the tank,
A first heat exchanger for heating water in the tank water circulation path by heat exchange with the first heat medium,
A second heat medium circulation path for circulating the second heat medium,
A second heat exchanger for heating the second heat medium by heat exchange with the first heat medium,
A heating device that has a higher heating capability than the heat pump and heats the second heat medium,
A heater for heating by using the heat of the second heat medium,
A first bypass provided in the second heat medium circulation passage for connecting the upstream side and the downstream side of the second heat exchanger,
And a regulating valve which is provided in the first bypass passage and changes the ratio of the flow rate of the second heat medium passing through the second heat exchanger to the flow rate of the second heat medium passing through the first bypass passage by changing the opening degree,
The degree of opening of the regulating valve is controlled so that all of the second heat medium circulating in the second heat medium circulation passage passes through the second heat exchanger and the first heat medium is heated by the heat pump and the heating device, Driving,
The degree of opening of the regulating valve is controlled by a heat pump and a heating device in a state in which a part of the second heat medium circulating in the second heat medium circulation path passes through the second heat exchanger and the other part passes through the first bypass path A second heating operation for heating the second heating medium to operate the heater,
The third heating operation for operating the heater by heating the second heating medium by the heating device in a state in which the opening degree of the adjustment valve is adjusted so that all of the second heating medium circulating in the second heating medium circulation path passes through the first bypass path and,
The fourth heating operation for operating the heater by heating the second heating medium by the heat pump while adjusting the opening degree of the adjustment valve such that at least a part of the second heating medium circulating in the second heating medium circulation path passes through the second heat exchanger Is capable of executing the heating system.
난방기의 작동개시 직후에는 제 1 난방운전을 실행하고,
그 후 제 2 난방운전을 실행하고,
그 후 제 3 난방운전을 실행하고,
그 후 제 4 난방운전을 실행하는 것을 특징으로 하는 난방 시스템.
The method according to claim 1,
Immediately after the start of operation of the radiator, the first heating operation is executed,
Then, the second heating operation is performed,
Thereafter, the third heating operation is performed,
And then the fourth heating operation is performed.
외기온도를 계측하는 외기온도센서를 더 구비하고,
외기온도센서가 계측하는 외기온도가 제 1 소정 온도보다 낮은 경우에 제 2 열매체를 순환시킴과 동시에 탱크수 순환로 내의 물을 순환시키는 동결방지운전을 실행하는 것을 특징으로 하는 난방 시스템.
The method according to claim 1,
An outdoor temperature sensor for measuring an outdoor temperature,
And the second heating medium is circulated when the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor is lower than the first predetermined temperature, and at the same time, the water in the tank water circulation path is circulated.
제 1 열매체 순환로에 마련되는 제 1 열교환기의 상류측과 하류측을 접속하는 제 2 바이패스로와,
제 2 바이패스로를 개폐하는 개폐밸브와,
외기온도를 계측하는 외기온도센서를 더 구비하고,
외기온도센서가 계측하는 외기온도가 제 2 소정 온도보다 낮은 경우에 개폐밸브를 연 상태에서 제 1 열매체를 순환시키는 제상운전을 실행하는 것을 특징으로 하는 난방 시스템.
The method according to claim 1,
A second bypass path connecting the upstream side and the downstream side of the first heat exchanger provided in the first heat medium circulation path,
An on-off valve for opening / closing the second bypass passage,
An outdoor temperature sensor for measuring an outdoor temperature,
And when the outdoor temperature measured by the outdoor temperature sensor is lower than the second predetermined temperature, performs a defrosting operation for circulating the first heat medium in a state in which the open / close valve is opened.
상기 난방 시스템은
히트 펌프와 제 1 열교환기와 제 2 열교환기를 수용하는 히트 펌프 유닛용 케이스를 구비하는 히트 펌프 유닛과,
가열장치를 수용하는 가열장치용 케이스를 구비하는 가열장치 유닛과,
탱크를 수용하는 탱크 유닛용 케이스를 구비하는 탱크 유닛을 가지고 있으며,
탱크수 순환로는 탱크 유닛과 히트 펌프 유닛에 걸쳐서 형성되어 있으며,
제 2 열매체 순환로는 제 2 열매체를 가열장치 유닛, 탱크 유닛, 히트 펌프 유닛, 탱크 유닛, 가열장치 유닛의 순서로 순환시키도록 형성되어 있으며,
제 1 바이패스로 및 조정밸브는 제 2 열매체 순환로 중 탱크 유닛용 케이스 내에 배치된 부분에 마련되어 있는 난방 시스템.
The method of claim 1, claim 3, claim 4 or claim 5,
The heating system
A heat pump unit having a case for a heat pump unit that houses a heat pump, a first heat exchanger and a second heat exchanger;
A heating device unit having a case for a heating device accommodating the heating device;
And a tank unit having a case for a tank unit for containing the tank,
The tank water circulation passage is formed across the tank unit and the heat pump unit,
The second heat medium circulation path is formed so as to circulate the second heat medium in the order of the heating device unit, the tank unit, the heat pump unit, the tank unit, and the heating device unit,
Wherein the first bypass path and the regulating valve are provided in a portion of the second heat medium circulation path disposed in the case for the tank unit.
상기 난방 시스템은
히트 펌프와 제 1 열교환기와 제 2 열교환기를 수용하는 히트 펌프 유닛용 케이스를 구비하는 히트 펌프 유닛과,
가열장치를 수용하는 가열장치용 케이스를 구비하는 가열장치 유닛과,
탱크를 수용하는 탱크 유닛용 케이스를 구비하는 탱크 유닛을 가지고 있으며,
탱크수 순환로는 탱크 유닛과 히트 펌프 유닛에 걸쳐서 형성되어 있으며,
제 2 열매체 순환로는 제 2 열매체를 가열장치 유닛, 히트 펌프 유닛, 가열장치 유닛의 순서로 순환시키도록 형성되어 있으며,
제 1 바이패스로 및 조정밸브는 제 2 열매체 순환로 중 히트 펌프 유닛용 케이스 내에 배치된 부분에 마련되어 있는 난방 시스템.
The method of claim 1, claim 3, claim 4 or claim 5,
The heating system
A heat pump unit having a case for a heat pump unit that houses a heat pump, a first heat exchanger and a second heat exchanger;
A heating device unit having a case for a heating device accommodating the heating device;
And a tank unit having a case for a tank unit for containing the tank,
The tank water circulation passage is formed across the tank unit and the heat pump unit,
The second heat medium circulation path is formed so as to circulate the second heat medium in the order of the heating device unit, the heat pump unit, and the heating device unit,
Wherein the first bypass path and the regulating valve are provided in a portion of the second heat medium circulation path disposed in the case for the heat pump unit.
상기 난방 시스템은
히트 펌프와 제 1 열교환기와 제 2 열교환기를 수용하는 히트 펌프 유닛용 케이스를 구비하는 히트 펌프 유닛과,
가열장치를 수용하는 가열장치 유닛용 케이스를 구비하는 가열장치 유닛과,
탱크를 수용하는 탱크 유닛용 케이스를 구비하는 탱크 유닛을 가지고 있으며,
탱크수 순환로는 탱크 유닛과 히트 펌프 유닛에 걸쳐서 형성되어 있으며,
제 2 열매체 순환로는 제 2 열매체를 가열장치 유닛, 히트 펌프 유닛, 가열장치 유닛의 순서로 순환시키도록 형성되어 있으며,
제 1 바이패스로 및 조정밸브는 제 2 열매체 순환로 중 가열장치 유닛용 케이스 내에 배치된 부분에 마련되어 있는 난방 시스템.The method of claim 1, claim 3, claim 4 or claim 5,
The heating system
A heat pump unit having a case for a heat pump unit that houses a heat pump, a first heat exchanger and a second heat exchanger;
A heating device unit including a case for a heating device unit which houses the heating device;
And a tank unit having a case for a tank unit for containing the tank,
The tank water circulation passage is formed across the tank unit and the heat pump unit,
The second heat medium circulation path is formed so as to circulate the second heat medium in the order of the heating device unit, the heat pump unit, and the heating device unit,
Wherein the first bypass path and the regulating valve are provided at a portion disposed in the case of the heating unit unit of the second heating medium circulation path.
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