KR101591290B1 - Heat pump system having binary refrigeration cycle and control porcess of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 난방열량 분배 장치를 이용하여, 히트 펌프에 의해 가열된 열매체를 소비자가 원하는 소비처로 바로 공급할 수 있도록 하는 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템 및 그 운전 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 제1냉매가 실외 열교환기에서 흡수한 공기열을 제1압축기에서 고온으로 압축한 다음 냉매측 케스케이드 열교환기와 제1팽창기구를 순환하는 제1냉동 사이클과, 상기 냉매측 케스케이드 열교환기에서 전달받은 열량을 제2압축기가 다시 고온으로 압축한 다음 축열측 케스케이드 열교환기와 제2팽창기구를 순환하는 제2냉동 사이클을 갖는 히트 펌프; 상기 축열측 케스케이드 열교환기와 열매체 유로로 연결되어, 상기 축열측 케스케이드 열교환기에서 유출되는 열매체를 유입받는 난방열량 분배 장치; 상기 난방열량 분배 장치와 열매체 유로로 연결되어, 상기 난방열량 분배 장치로부터 열매체를 유입받는 축열조; 상기 난방열량 분배 장치 및 상기 축열조와 열매체 유로로 연결되어, 상기 난방열량 분배 장치로부터 열매체를 유입받아 상기 축열측 케스케이드 열교환기 측으로 유출하거나, 상기 축열조로부터 열매체를 유입받아 상기 난방열량 분배 장치로 유출하는 난방부하; 및 사용자로부터 입력받은 명령에 따라 상기 난방열량 분배 장치를 제어하여 상기 히트 펌프에 의해 가열된 열매체를 사용자가 원하는 소비처로 바로 공급하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명은 히트 펌프에 의해 가열된 열매체를 소비자가 원하는 소비처로 바로 공급할 수 있게 됨에 따라, 에너지 사용 효율을 높일 수 있게 되고, 이로 인해 에너지 절감을 도모할 수 있어 소비자의 전기요금을 줄일 수 있게 된다.The present invention relates to a heat pump system having a two-way refrigeration cycle that enables a heating medium heated by a heat pump to be supplied directly to a consumer's desired place, and a method of operating the same.
To this end, the present invention is characterized in that the first refrigerant circulates the refrigerant-side cascade heat exchanger and the first expansion device after compressing the air heat absorbed by the outdoor heat exchanger at a high temperature in the first compressor, A heat pump having a second refrigeration cycle in which the second compressor compresses the heat received from the compressor to a higher temperature and then circulates the heat storage side cascade heat exchanger and the second expansion mechanism; A heating calorie distribution device connected to the heat storage side cascade heat exchanger and a heating medium flow path and to which a heating medium flowing out from the heat storage side cascade heat exchanger flows; A heat storage tank connected to the heating heat quantity distribution device through a heating medium flow path to receive a heating medium from the heating heat energy distribution device; The heating heat quantity distribution device and the heat storage tank and the heating medium flow path to flow the heating medium from the heating heat quantity distribution device to the side of the heat storage side cascade heat exchanger or to flow the heating medium from the heat storage tank to the heating heat quantity distribution device Heating load; And a controller for controlling the heating calorie distribution device in accordance with a command received from a user to directly supply the heating medium heated by the heat pump to a user desired by the user.
Accordingly, since the heating medium heated by the heat pump can be supplied directly to the consumer, the energy efficiency can be increased, thereby reducing the energy consumption of the consumer, .
Description
본 발명은 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템 및 그 운전 방법에 관한 것으로서, 특히 난방열량 분배 장치를 이용하여, 히트 펌프에 의해 가열된 열매체를 소비자가 원하는 소비처로 바로 공급할 수 있도록 하는 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템 및 그 운전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system having a dual refrigeration cycle and a method of operating the same. More particularly, the present invention relates to a dual-refrigerating cycle in which a heating medium heated by a heat pump is directly supplied to a consumer's desired destination And a method of operating the same.
이원 냉동 사이클이란 비등점이 다른 냉매를 사용하는 냉동 시스템으로, 냉매는 비등점의 전후에서 액체에서 기체로 혹은 기체에서 액체로 상이 변화하게 된다.The two-way refrigeration cycle is a refrigeration system using refrigerants with different boiling points. The refrigerant changes phase from liquid to gas or from gas to liquid before and after the boiling point.
이때, 저온에서 비등하는 저온 냉매를 사용하는 저온측 냉동 사이클과 비교적 고온에서 원활히 비등하는 고온 냉매를 사용하는 고온측 냉동 사이클로 구분되며, 고온측 냉매의 증발과 저온측 냉매의 응축이 하나의 케스케이드 열교환기에서 일어나도록 구비된다.At this time, the refrigerant cycle is divided into a low temperature side refrigeration cycle using low temperature refrigerant at a low temperature and a high temperature side refrigeration cycle using a high temperature refrigerant that boils at a relatively high temperature. The evaporation of the high temperature side refrigerant and the condensation of the low temperature side refrigerant are performed by a single cascade heat exchange And the like.
따라서, 겨울철 외기온도가 낮더라도 고온측의 냉매 토출가스 온도를 100℃ 이상 일정하게 고온으로 유지시킬 수 있으므로 온수생산에 효과적이다.Therefore, even if the outside air temperature in winter is low, the temperature of the refrigerant discharge gas on the high temperature side can be maintained at a constant high temperature of 100 DEG C or more, which is effective for hot water production.
도 1은 종래 기술에 따른 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템의 구성을 예시적으로 보인 도면으로, 종래에는 사용자로부터 난방부하(5) 측에 열량 공급을 하라는 명령을 입력받으면, 제어부(6)는 히트 펌프(1)를 운전시켜 고온의 응축수를 생성시키고, 이렇게 얻은 난방열량을 축열측 케스케이드 열교환기(2)를 통해 열매체를 이용하여 축열조(3)로 보낸다. 그리고, 축열조(3)에 축열된 열매체를 난방부하(5) 측에 보내기 위해 열매체 유로 절환 밸브(4)를 이용하여 난방부하(5) 측과 열매체 유로를 형성하고, 축열조(3) 열매체가 축열측 케스케이드 열교환기(2) 측으로 다시 환수되도록 한다.FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a heat pump system having a two-way refrigeration cycle according to the related art. In the related art, when the user inputs a command to supply the heat load to the
이와 같이, 종래에는 히트 펌프(1)에서 생성된 난방열량을 난방부하(5) 측으로 바로 보내지 않고, 축열조(3)에 축열하는 과정을 거치기 때문에 축열조 용량에 따른 난방열량 손실이 발생하며, 축열조(3)가 축열되는 시간이 필요하기 때문에 난방부하(5) 측에 난방열량 공급시간이 지연되는 결과를 초래한다.In this way, conventionally, the amount of heating heat generated by the
결과적으로 소비자는 실내온도 상승을 위하여 난방부하(5) 측에 난방열량 공급 시간을 필요 이상 많이 가지게 되고, 이는 결국 과다한 에너지 소비를 초래하여 소비자의 전기요금을 상승시키게 된다.As a result, the consumer has to supply a heating calorie supply time more than necessary to the
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 축열측 케스케이드 열교환기와 난방열량 소비처인 축열조와 난방부하 사이에 난방열량 분배 장치를 두고, 이 난방열량 분배 장치를 이용하여, 히트 펌프에 의해 가열된 열매체를 소비자가 원하는 소비처로 바로 공급할 수 있도록 하는 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템 및 그 운전 방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a heating calorie distribution device between a heat storage side cascade heat exchanger and a heat storage tank as a heating heat consumption consumer, The present invention provides a heat pump system and a method of operating the heat pump system.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템은, 제1냉매가 실외 열교환기에서 흡수한 공기열을 제1압축기에서 고온으로 압축한 다음 냉매측 케스케이드 열교환기와 제1팽창기구를 순환하는 제1냉동 사이클과, 상기 냉매측 케스케이드 열교환기에서 전달받은 열량을 제2압축기가 다시 고온으로 압축한 다음 축열측 케스케이드 열교환기와 제2팽창기구를 순환하는 제2냉동 사이클을 갖는 히트 펌프; 상기 축열측 케스케이드 열교환기와 열매체 유로로 연결되어, 상기 축열측 케스케이드 열교환기에서 유출되는 열매체를 유입받는 난방열량 분배 장치; 상기 난방열량 분배 장치와 열매체 유로로 연결되어, 상기 난방열량 분배 장치로부터 열매체를 유입받는 축열조; 상기 난방열량 분배 장치 및 상기 축열조와 열매체 유로로 연결되어, 상기 난방열량 분배 장치로부터 열매체를 유입받아 상기 축열측 케스케이드 열교환기 측으로 유출하거나, 상기 축열조로부터 열매체를 유입받아 상기 난방열량 분배 장치로 유출하는 난방부하; 및 사용자로부터 입력받은 명령에 따라 상기 난방열량 분배 장치를 제어하여 상기 히트 펌프에 의해 가열된 열매체를 사용자가 원하는 소비처로 바로 공급하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.In order to achieve the above-mentioned object, a heat pump system having a dual refrigeration cycle according to an embodiment of the present invention includes: a heat pump system in which a first refrigerant compresses the air heat absorbed by an outdoor heat exchanger to a high temperature in a first compressor, Side cascade heat exchanger and the second expansion mechanism; and a third refrigeration cycle for circulating the calorie transferred from the refrigerant-side cascade heat exchanger to the heat-storage-side cascade heat exchanger and the second expansion mechanism after the second compressor again compresses the high temperature, A heat pump having a cycle; A heating calorie distribution device connected to the heat storage side cascade heat exchanger and a heating medium flow path and to which a heating medium flowing out from the heat storage side cascade heat exchanger flows; A heat storage tank connected to the heating heat quantity distribution device through a heating medium flow path to receive a heating medium from the heating heat energy distribution device; The heating heat quantity distribution device and the heat storage tank and the heating medium flow path to flow the heating medium from the heating heat quantity distribution device to the side of the heat storage side cascade heat exchanger or to flow the heating medium from the heat storage tank to the heating heat quantity distribution device Heating load; And a controller for controlling the heating calorie distribution device in accordance with a command received from a user to directly supply the heating medium heated by the heat pump to a user desired by the user.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템의 운전 방법은, 제어부가 사용자로부터 입력받은 사용자 명령을 확인하는 과정; 상기 사용자 명령이 난방부하로만 난방열량을 공급하라는 명령으로 확인되면, 히트 펌프를 운전시켜 고온의 열매체를 생성시키고, 상기 열매체가 바로 난방부하로 유입된 후, 상기 난방부하를 순환한 열매체가 다시 상기 히트 펌프 측으로 회수되도록 난방열량 분배 장치에 구비된 솔레노이드 밸브의 개폐 및 삼방 밸브의 유로를 제어하는 과정; 및 상기 사용자 명령이 축열조로만 난방열량을 공급하라는 명령으로 확인되면, 히트 펌프를 운전시켜 고온의 열매체를 생성시키고, 상기 열매체가 바로 축열조로 공급되도록 상기 솔레노이드 밸브의 개폐 및 상기 삼방 밸브의 유로를 제어하는 과정을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.Meanwhile, a method of operating a heat pump system having a dual refrigeration cycle according to an embodiment of the present invention includes: checking a user command received from a user by a controller; If the user command is confirmed by an instruction to supply only the heating load, the heat pump is operated to generate a high-temperature heating medium. After the heating medium is immediately introduced into the heating load, the heating medium, Opening and closing a solenoid valve provided in the heating calorie distribution device and controlling the flow path of the three-way valve so as to be recovered to the heat pump side; And controlling the flow path of the three-way valve so that the heating medium is directly supplied to the heat storage tank and the solenoid valve is controlled so that the heating medium is directly supplied to the heat storage tank when the user command is confirmed by an instruction to supply only the heating heat quantity to the heat storage tank. And a process of performing the above process.
본 발명의 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템 및 그 운전 방법에 따르면, 히트 펌프에 의해 가열된 열매체를 소비자가 원하는 소비처로 바로 공급할 수 있게 됨에 따라, 에너지 사용 효율을 높일 수 있게 되고, 이로 인해 에너지 절감을 도모할 수 있어 소비자의 전기요금을 줄일 수 있게 된다.According to the heat pump system and the operation method thereof having the dual refrigeration cycle of the present invention, since the heating medium heated by the heat pump can be supplied directly to a consumer's desired destination, energy utilization efficiency can be increased, It is possible to reduce the electricity cost of the consumer.
도 1은 종래 기술에 따른 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템의 구성을 예시적으로 보인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템의 구성을 개략적으로 보인 도면.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템의 운전 방법을 설명하기 위한 처리도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is an exemplary illustration of the construction of a heat pump system having a dual refrigeration cycle according to the prior art; Fig.
Figure 2 schematically illustrates the construction of a heat pump system having a dual refrigeration cycle according to one embodiment of the present invention.
Figures 3 to 6 illustrate the operation of a heat pump system having a dual refrigeration cycle according to the present invention.
7 is a process chart for explaining a method of operating a heat pump system having a dual refrigeration cycle according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템 및 그 운전 방법에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a heat pump system having a dual refrigeration cycle according to a preferred embodiment of the present invention and a method of operating the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.FIG. 2 is a schematic view of a heat pump system having a dual refrigeration cycle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 2에서, 히트 펌프(10)는 제1냉매가 순환되는 제1냉동 사이클(11)과 제2냉매가 순환되는 제2냉동 사이클(12)을 포함하여 이루어진다.2, the
제1냉동 사이클(11)은 제1냉매가 실외 열교환기(13)에서 흡수한 공기열을 제1압축기(14)에서 고온으로 압축한 다음 냉매측 케스케이드 열교환기(15)와 제1팽창기구(16)를 순환하도록 이루어지고, 제2냉동 사이클(12)은 냉매측 케스케이드 열교환기(15)에서 열량을 전달받은 제2냉매를 제2압축기(17)가 다시 고온으로 압축한 다음 축열측 케스케이드 열교환기(18)와 제2팽창기구(19)를 순환하도록 이루어진다.The
난방열량 분배 장치(20)는 히트 펌프(10)에 의해 가열된 열매체(예를 들어, 부동액, 물 등)를 사용자가 원하는 소비처로 바로 공급할 수 있도록 하는 것으로, 축열측 케스케이드 열교환기(18)와 열매체 유로로 연결되어, 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 유출되는 열매체를 유입받는다.The heating
전술한, 난방열량 분배 장치(20)는 솔레노이드 밸브(21), 삼방 밸브(23), 제1, 2체크 밸브(25, 27)를 포함하여 이루어진다.The heating
솔레노이드 밸브(21)는 난방열량 분배 장치 제어부(80)의 제어하에 개폐되어, 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 유출되는 열매체를 축열조(40)로 공급한다.The
삼방 밸브(23)는 난방열량 분배 장치 제어부(80)의 제어하에, 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 유출되는 열매체가 난방부하(30)로 공급되도록 유로를 형성하거나, 난방부하(30)에서 유출되는 열매체를 유입받도록 유로를 형성한다.The three-
제1체크 밸브(25)는 축열측 케스케이드 열교환기(18)와 솔레노이드 밸브(21)를 연결하는 열매체 유로에 설치되어, 삼방 밸브(23)를 통해 난방부하(30)로부터 유입되는 열매체가 축열측 케스케이드 열교환기(18) 측으로 역류하는 것을 방지한다.The
제2체크 밸브(27)는 난방부하(30)에서 유출되는 열매체를 유입받아 솔레노이드 밸브 측으로 유출하는 삼방 밸브(23)와 난방부하(30)를 연결하는 열매체 유로에 설치되어, 축열측 케스케이드 열교환기(18)로부터 유입되는 열매체가 난방부하 측으로 유출되는 것을 방지한다.The
축열조(40)는 히트 펌프(10)에 의해 가열된 열매체의 열을 축열하는 곳으로, 난방열량 분배 장치(20)와 열매체 유로로 연결되어 있으며, 이 열매체 유로를 통해 난방열량 분배 장치(20)로부터 열매체를 유입받는다.The
난방부하(30)는 히트 펌프(10)에 의해 가열된 열매체의 열을 사용하는 곳으로, 난방열량 분배 장치(20) 및 축열조(40)와 열매체 유로로 각각 연결되어 있다.The
이러한, 난방부하(30)는 난방열량 분배 장치(20)로부터 열매체를 유입받아 축열측 케스케이드 열교환기(18) 측으로 유출하거나, 축열조(40)로부터 열매체를 유입받아 난방열량 분배 장치(20)로 유출한다.The
축열 펌프(50)는 축열조(40)에서 유출되는 열매체가 축열측 케스케이드 열교환기(18)로 유입되거나, 난방부하(30)에서 유출되는 열매체가 축열측 케스케이드 열교환기(18)로 유입되는 열매체 유로에 설치되는 것으로, 난방열량 분배 장치 제어부(80)의 제어하에 구동되어 축열조(40)에서 유출되는 열매체 또는 난방부하(30)에서 유출되는 열매체를 축열측 케스케이드 열교환기(18)로 펌핑한다.The
난방 펌프(60)는 난방부하(30)에서 유출되는 열매체가 상기 난방열량 분배 장치로 유입되는 열매체 유로에 설치되는 것으로, 난방열량 분배 장치 제어부(80)의 제어하에 구동되어 난방부하(30)에서 유출되는 열매체를 난방열량 분배 장치(20)로 펌핑한다.The
히트 펌프 제어부(70)는 리모컨(90)을 통해 사용자가 입력한 명령을 전달받으면, 전달받은 사용자 명령을 난방열량 분배 장치 제어부(80)로 전달하고, 전달받은 사용자 명령에 따라 히트 펌프(10)를 구동시킨다.The heat
난방열량 분배 장치 제어부(80)는 히트 펌프 제어부(70)로부터 사용자가 입력한 명령을 전달받으면, 사용자의 명령에 따라 난방열량 분배 장치(20)의 솔레노이드 밸브(21), 삼방 밸브(23), 축열 펌프(50), 난방 펌프(60)를 제어하여, 히트 펌프(10)에 의해 가열된 열매체를 사용자가 원하는 소비처로 바로 공급한다.The heating calorie distribution
즉, 난방열량 분배 장치 제어부(80)는 히트 펌프 제어부(70)를 통해 사용자로부터 난방부하(30) 측에만 난방열량을 공급하라는 명령을 입력받으면, 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 유출되는 열매체가 난방부하(30) 측으로만 공급되도록 난방열량 분배 장치(20)에 구비된 솔레노이드 밸브(21)의 개폐 및 삼방 밸브(23)의 유로를 제어하고, 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 생성되는 고온의 열매체를 지속적으로 난방부하(30) 측으로 순환시키기 위하여 축열 펌프(50)가 구동되도록 제어한다.That is, when the heating-heat-distribution-
그리고, 사용자로부터 축열조(40)로만 난방열량을 공급하라는 명령을 입력받으면, 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 유출되는 열매체가 축열조(40)로만 공급되도록 난방열량 분배 장치(20)에 구비된 솔레노이드 밸브(21)의 개폐 및 삼방 밸브(23)의 유로를 제어하고, 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 생성되는 고온의 열매체를 지속적으로 축열조(40) 측으로 순환시키기 위하여 축열 펌프(50)가 구동되도록 제어한다.When the user inputs a command to supply only the heating heat quantity to the
그리고, 사용자로부터 난방부하(30) 측과 축열조(40)에 모두 난방열량을 공급하라는 명령을 입력받으면, 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 유출되는 열매체가 축열조(40)로 공급되고, 축열조(40)의 열매체가 난방부하(30)로 공급되어 난방부하(30)를 순환한 후, 난방부하(30)에서 유출되는 열매체가 축열조(40)로 다시 회수되도록 난방열량 분배 장치(20)에 구비된 솔레노이드 밸브(21)의 개폐 및 삼방 밸브(23)의 유로를 제어하고, 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 생성되는 고온의 열매체를 지속적으로 축열조(40) 측과 난방부하(30) 측으로 순환시키기 위하여 난방 펌프(60)와 축열 펌프(50)가 모두 구동되도록 제어한다.When the user inputs a command to supply the heating heat amount to both the
그리고, 사용자로부터 축열조(40)의 난방열을 이용하여 난방부하(30) 측에 난방열량을 공급하라는 명령을 입력받으면, 축열조(40)의 열매체가 난방부하(30)로 공급되어 난방부하(30)를 순환한 후, 난방부하(30)에서 유출되는 열매체가 축열조(40)로 다시 회수되도록 난방열량 분배 장치(20)에 구비된 솔레노이드 밸브(21)의 개폐 및 삼방 밸브(23)의 유로를 제어하고, 난방 펌프(60)가 구동되도록 제어한다.The heating medium of the
본 발명의 실시예에서는 히트 펌프 제어부(70)와 난방열량 분배 장치 제어부(80)를 서로 독립적으로 구현하였으나, 히트 펌프 제어부(70)와 난방열량 분배 장치 제어부(80)는 하나의 제어부로 구현될 수도 있다.The heat
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.3 to 6 are views for explaining the operation of a heat pump system having a dual refrigeration cycle according to the present invention.
우선, 사용자가 리모컨(90)을 통해 난방부하(30) 측에만 난방열량을 공급하라는 명령을 입력하면, 히트 펌프 제어부(70)에서 이를 수신하여 난방열량 분배 장치 제어부(80)로 전달하고, 히트 펌프 제어부(70)는 히트 펌프(10)를 구동(운전)시켜 고온의 열매체를 생성시킨다.First, when the user inputs an instruction to supply the heating heat quantity to the
히트 펌프 제어부(70)로부터 난방부하(30) 측에만 난방열량을 공급하라는 사용자 명령을 입력받은 난방열량 분배 장치 제어부(80)는 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 유출되는 열매체가 바로 난방부하(30) 측으로 유입된 후, 난방부하(30)를 순환한 열매체가 다시 축열측 케스케이드 열교환기(18)로 회수될 수 있도록 삼방 밸브(23)의 유로를 도 3에 도시하는 바와 같이 제어하고, 축열 펌프(50)를 구동시켜 난방부하(30)에서 유출되는 열매체를 축열측 케스케이드 열교환기(18)로 펌핑하여, 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 생성되는 고온의 열매체를 지속적으로 난방부하(30) 측으로 순환시킨다. 이때, 난방열량 분배 장치 제어부(80)는 난방열량 분배 장치(20)에 구비된 솔레노이드 밸브(21)를 폐쇄시켜 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 유출되는 열매체가 축열조(40)로 유입되지 않도록 한다.The heating calorie distribution
한편, 사용자가 리모컨(90)을 통해 축열조(40)로만 난방열량을 공급하라는 명령을 입력하면, 히트 펌프 제어부(70)에서 이를 수신하여 난방열량 분배 장치 제어부(80)로 전달하고, 히트 펌프 제어부(70)는 히트 펌프(10)를 구동(운전)시켜 고온의 열매체를 생성시킨다.If the user inputs a command to supply heat to the
히트 펌프 제어부(70)로부터 축열조(40)로만 난방열량을 공급하라는 사용자 명령을 입력받은 난방열량 분배 장치 제어부(80)는 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 유출되는 열매체가 바로 축열조(40)로 공급되도록 난방열량 분배 장치(20)에 구비된 솔레노이드 밸브(21)를 개방시키고, 삼방 밸브(23)의 유로를 도 4에 도시하는 바와 같이 제어한다. 그리고, 축열 펌프(50)를 구동시켜 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 생성되는 고온의 열매체를 지속적으로 축열조(40) 측으로 순환시킨다. 이때, 삼방 밸브(23)의 유로가 도 4에 도시하는 바와 같이 형성되어 있어도, 삼방 밸브(23) 후단에 설치된 제2체크 밸브(27)에 의해 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 유출되는 열매체가 난방 펌프(60) 측으로 흐리지 않게 된다.The heating calorie distribution
한편, 사용자가 리모컨(90)을 통해 난방부하(30)와 축열조(40)에 모두 난방열량을 공급하라는 명령을 입력하면, 히트 펌프 제어부(70)에서 이를 수신하여 난방열량 분배 장치 제어부(80)로 전달하고, 히트 펌프 제어부(70)는 히트 펌프(10)를 구동(운전)시켜 고온의 열매체를 생성시킨다.When the user inputs a command to supply the heating heat amount to both the
히트 펌프 제어부(70)로부터 난방부하(30) 측과 축열조(40)에 모두 난방열량을 공급하라는 사용자 명령을 입력받은 난방열량 분배 장치 제어부(80)는 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 유출되는 열매체가 축열조(40)로 공급된 후, 축열조(40)의 열매체가 난방부하(30) 측으로 공급되어 난방부하(30)를 순환하고, 난방부하(30)에서 유출되는 열매체가 축열조(40)로 다시 회수되도록 난방열량 분배 장치(20)에 구비된 솔레노이드 밸브(21)를 개방시키고, 삼방 밸브의 유로를 도 5에 도시하는 바와 같이 제어한다. 그리고, 난방 펌프(60)와 축열 펌프(50)를 모두 구동시켜 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 생성되는 고온의 열매체를 지속적으로 축열조(40) 측과 난방부하(30) 측으로 순환시킨다.The heating calorie distribution
한편, 사용자가 리모컨(90)을 통해 축열조(40)의 난방열을 이용하여 난방부하(30) 측에 난방열량을 공급하라는 명령을 입력하면, 히트 펌프 제어부(70)에서 이를 수신하여 난방열량 분배 장치 제어부(80)로 전달한다.On the other hand, when the user inputs a command to supply the heating heat amount to the
히트 펌프 제어부(70)로부터 축열조(40)의 난방열을 이용하여 난방부하(30) 측에 난방열량을 공급하라는 사용자 명령을 입력받은 난방열량 분배 장치 제어부(80)는 축열조(40)의 열매체가 난방부하(30) 측으로 공급되어 난방부하(30)를 순환하고, 난방부하(30)에서 유출되는 열매체가 축열조(40)로 다시 회수되도록 난방열량 분배 장치(20)에 구비된 솔레노이드 밸브(21)를 개방시키고, 삼방 밸브의 유로를 도 6에 도시하는 바와 같이 제어한다. 그리고, 난방 펌프(60)를 구동시켜 축열조(40)의 열매체를 지속적으로 난방부하(30) 측으로 순환시킨다. 이때, 제1체크 밸브(25)에 의해 삼방 밸브(23)를 통해 난방부하(30)로부터 유입되는 열매체가 축열측 케스케이드 열교환기(18) 측으로 흐르지 않게 된다.The heating calorie distribution
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템의 운전 방법을 설명하기 위한 처리도이다.7 is a process chart for explaining a method of operating a heat pump system having a dual refrigeration cycle according to an embodiment of the present invention.
우선, 리모컨(90)을 통해 사용자로부터 사용자 명령을 입력받은 히트 펌프 제어부(70)는 사용자 명령이 난방부하(30) 측에만 난방열량을 공급하라는 명령인 지를 확인한다(S10, S12).First, the heat
상기한 과정 S12의 확인결과 사용자 명령이 난방부하(30) 측에만 난방열량을 공급하라는 명령인 경우, 히트 펌프 제어부(70)는 해당 사용자 명령을 난방열량 분배 장치 제어부(80)로 전달하고, 히트 펌프(10)를 운전시켜 고온의 열매체를 생성시킨다(S14).If it is determined in step S12 that the user command is to supply only the
상기한 과정 S14를 통해 히트 펌프 제어부(70)로부터 난방부하(30) 측에만 난방열량을 공급하라는 사용자 명령을 입력받은 난방열량 분배 장치 제어부(80)는 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 유출되는 열매체가 바로 난방부하(30) 측으로 유입된 후, 난방부하(30)를 순환한 열매체가 축열측 케스케이드 열교환기(18)로 다시 회수될 수 있도록 난방열량 분배 장치(20)에 구비된 솔레노이드 밸브(21)는 폐쇄시키고, 삼방 밸브(23)의 유로는 도 3에 도시하는 바와 같이 제어한다(S16). 그리고, 축열 펌프(50)를 구동시켜 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 생성되는 고온의 열매체를 지속적으로 난방부하(30) 측으로 순환시킨다(S18).The heating calorie distribution
한편, 상기한 과정 S12의 확인결과 사용자 명령이 난방부하(30) 측에만 난방열량을 공급하라는 명령이 아닌 경우, 히트 펌프 제어부(70)는 사용자 명령이 축열조(40)로만 난방열량을 공급하라는 명령인 지를 확인한다(S20).If it is determined in step S12 that the user command is not a command to supply only the
상기한 과정 S20의 확인결과 사용자 명령이 축열조(40)로만 난방열량을 공급하라는 명령인 경우, 히트 펌프 제어부(70)는 히트 펌프 제어부(70)는 해당 사용자 명령을 난방열량 분배 장치 제어부(80)로 전달하고, 히트 펌프(10)를 운전시켜 고온의 열매체를 생성시킨다(S22).If it is determined in step S20 that the user command is an instruction to supply only the heat quantity to the
상기한 과정 S22를 통해 히트 펌프 제어부(70)로부터 축열조(40)로만 난방열량을 공급하라는 사용자 명령을 입력받은 난방열량 분배 장치 제어부(80)는 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 유출되는 열매체가 바로 축열조(40)로 공급되도록 난방열량 분배 장치(20)에 구비된 솔레노이드 밸브(21)를 개방시키고, 삼방 밸브(23)의 유로를 도 4에 도시하는 바와 같이 제어한다(S24). 그리고, 축열 펌프(50)를 구동시켜 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 생성되는 고온의 열매체를 지속적으로 축열조(40) 측으로 순환시킨다(S26).The heating calorie
한편, 상기한 과정 S20의 확인결과 사용자 명령이 축열조(40)로만 난방열량을 공급하라는 명령이 아닌 경우, 히트 펌프 제어부(70)는 사용자 명령이 난방부하(30)와 축열조(40)에 모두 난방열량을 공급하라는 명령인 지를 확인한다(S28).If it is determined in step S20 that the user command is not an instruction to supply only the heat quantity to the
상기한 과정 S28의 확인결과 사용자 명령이 난방부하(30)와 축열조(40)에 모두 난방열량을 공급하라는 명령인 경우, 히트 펌프 제어부(70)는 해당 사용자 명령을 난방열량 분배 장치 제어부(80)로 전달하고, 히트 펌프(10)를 운전시켜 고온의 열매체를 생성시킨다(S30).If it is determined in step S28 that the user command is a command to supply the heating heat amount to the
상기한 과정 S30을 통해 히트 펌프 제어부(70)로부터 난방부하(30) 측과 축열조(40)에 모두 난방열량을 공급하라는 사용자 명령을 입력받은 난방열량 분배 장치 제어부(80)는 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 유출되는 열매체가 축열조(40)로 공급되고, 축열조(40)의 열매체가 난방부하(30) 측으로 공급되어 난방부하(30)를 순환한 후, 난방부하(30)에서 유출되는 열매체가 축열조(40)로 다시 회수되도록 난방열량 분배 장치(20)에 구비된 솔레노이드 밸브(21)를 개방시키고, 삼방 밸브의 유로를 도 5에 도시하는 바와 같이 제어한다(S32). 그리고, 난방 펌프(60)와 축열 펌프(50)를 모두 구동시켜 축열측 케스케이드 열교환기(18)에서 생성되는 고온의 열매체를 지속적으로 축열조(40) 측과 난방부하(30) 측으로 순환시킨다(S34).The heating calorie
한편, 상기한 과정 S28의 확인결과 사용자 명령이 난방부하(30)와 축열조(40)에 모두 난방열량을 공급하라는 명령이 아닌 경우, 히트 펌프 제어부(70)는 사용자 명령이 축열조(40)의 난방열을 이용하여 난방부하(30) 측에 난방열량을 공급하라는 명령인 지를 확인한다(S36).If it is determined in step S28 that the user command does not instruct the
상기한 과정 S36의 확인결과 사용자 명령이 축열조(40)의 난방열을 이용하여 난방부하(30) 측에 난방열량을 공급하라는 명령인 경우, 히트 펌프 제어부(70)는 해당 사용자 명령을 난방열량 분배 장치 제어부(80)로 전달한다(S38).If it is determined in step S36 that the user command is a command to supply the amount of heating heat to the side of the
상기한 과정 S38을 통해 히트 펌프 제어부(70)로부터 축열조(40)의 난방열을 이용하여 난방부하(30) 측에 난방열량을 공급하라는 사용자 명령을 입력받은 난방열량 분배 장치 제어부(80)는 축열조(40)의 열매체가 난방부하(30) 측으로 공급되어 난방부하(30)를 순환한 후, 난방부하(30)에서 유출되는 열매체가 축열조(40)로 다시 회수되도록 난방열량 분배 장치(20)에 구비된 솔레노이드 밸브(21)를 개방시키고, 삼방 밸브의 유로를 도 6에 도시하는 바와 같이 제어한다(S40). 그리고, 난방 펌프(60)를 구동시켜 축열조(40)의 열매체를 지속적으로 난방부하(30) 측으로 순환시킨다(S42).The heating calorie distribution
한편, 상기한 과정 S36의 확인결과 사용자 명령이 축열조(40)의 난방열을 이용하여 난방부하(30) 측에 난방열량을 공급하라는 명령이 아닌 경우에는, 사용자가 요청한 기능을 수행한다(S44).If it is determined in step S36 that the user command does not instruct the
본 발명의 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템 및 그 운전 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The heat pump system having the dual refrigeration cycle according to the present invention and the operation method thereof are not limited to the above-described embodiments and can be variously modified within the scope of the technical idea of the present invention.
10. 히트 펌프, 11. 제1냉동 사이클,
12. 제2냉동 사이클, 13. 실외 열교환기,
14. 제1압축기, 15. 냉매측 케스케이드 열교환기,
16. 제1팽창기구, 17. 제2압축기,
18. 축열측 케스케이드 열교환기, 19. 제2팽창기구,
20. 난방열량 분배 장치, 21. 솔레노이드 밸브,
23. 삼방 밸브, 25. 제1체크 밸브,
27. 제2체크 밸브, 30. 난방부하,
40. 축열조, 50. 축열 펌프,
60. 난방 펌프, 70. 히트 펌프 제어부,
80. 난방열량 분배 장치 제어부, 90. 리모컨10. Heat pump, 11. First refrigeration cycle,
12. Second refrigeration cycle, 13. Outdoor heat exchanger,
14. A compressor, 15. Refrigerant side cascade heat exchanger,
16. a first expansion mechanism, 17. a second compressor,
18. Heat storage side cascade heat exchanger, 19. Second expansion device,
20. Heating calorie distribution device, 21. Solenoid valve,
23. Three-way valve, 25. First check valve,
27. Second check valve, 30. Heating load,
40. Heat storage tank, 50. Heat storage pump,
60. Heating pump, 70. Heat pump control part,
80. The heating calorie dispensing apparatus control unit, 90. The remote control
Claims (12)
상기 축열측 케스케이드 열교환기와 열매체 유로로 연결되어, 상기 축열측 케스케이드 열교환기에서 유출되는 열매체를 유입받는 난방열량 분배 장치;
상기 난방열량 분배 장치와 열매체 유로로 연결되어, 상기 난방열량 분배 장치로부터 열매체를 유입받는 축열조;
상기 난방열량 분배 장치 및 상기 축열조와 열매체 유로로 연결되어, 상기 난방열량 분배 장치로부터 열매체를 유입받아 상기 축열측 케스케이드 열교환기 측으로 유출하거나, 상기 축열조로부터 열매체를 유입받아 상기 난방열량 분배 장치로 유출하는 난방부하; 및
사용자로부터 입력받은 명령에 따라 상기 난방열량 분배 장치를 제어하여 상기 히트 펌프에 의해 가열된 열매체를 사용자가 원하는 소비처로 바로 공급하는 제어부를 포함하여 이루어지되,
상기 난방열량 분배 장치는,
상기 제어부의 제어하에, 상기 축열측 케스케이드 열교환기에서 유출되는 열매체를 상기 축열조로 공급하는 솔레노이드 밸브; 및
상기 제어부의 제어하에, 상기 축열측 케스케이드 열교환기에서 유출되는 열매체를 상기 난방부하로 공급하거나, 상기 난방부하에서 유출되는 열매체를 유입받는 삼방 밸브를 포함하여 이루어지고,
상기 제어부는,
사용자로부터 난방부하로만 난방열량을 공급하라는 명령을 입력받으면, 상기 축열측 케스케이드 열교환기에서 유출되는 열매체가 상기 삼방 밸브를 통해 상기 난방부하 측으로 유입된 후, 상기 난방부하를 순환한 열매체가 다시 상기 히트 펌프 측으로 회수되도록 상기 삼방 밸브의 유로를 제어하는 한편 상기 솔레노이드 밸브는 폐쇄시키고,
사용자로부터 축열조로만 난방열량을 공급하라는 명령을 입력받으면, 상기 축열측 케스케이드 열교환기에서 유출되는 열매체가 상기 솔레노이드 밸브를 통해 상기 축열조로 공급되도록 상기 솔레노이드 밸브를 개방시키는 한편 상기 축열측 케스케이드 열교환기에서 유출되는 열매체가 상기 삼방 밸브를 통해 상기 난방부하 측으로 유입되지 않도록 삼방 밸브의 유로를 제어하는 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템.A first refrigeration cycle in which the first refrigerant compresses the air heat absorbed by the outdoor heat exchanger to a high temperature in the first compressor and then circulates the refrigerant side cascade heat exchanger and the first expansion mechanism, and a second refrigeration cycle in which the heat amount transferred from the refrigerant side cascade heat exchanger A heat pump having a second refrigeration cycle in which the second compressor compresses again to a high temperature and then circulates the heat storage side cascade heat exchanger and the second expansion mechanism;
A heating calorie distribution device connected to the heat storage side cascade heat exchanger and a heating medium flow path and to which a heating medium flowing out from the heat storage side cascade heat exchanger flows;
A heat storage tank connected to the heating heat quantity distribution device through a heating medium flow path to receive a heating medium from the heating heat energy distribution device;
The heating heat quantity distribution device and the heat storage tank and the heating medium flow path to flow the heating medium from the heating heat quantity distribution device to the side of the heat storage side cascade heat exchanger or to flow the heating medium from the heat storage tank to the heating heat quantity distribution device Heating load; And
And a controller for controlling the heating calorie distribution device in response to a command received from the user to directly supply the heating medium heated by the heat pump to a user desired by the user,
The heating calorie distribution apparatus includes:
A solenoid valve for supplying a heat medium discharged from the heat storage side cascade heat exchanger to the heat storage tank under the control of the control unit; And
And a three-way valve for supplying a heating medium flowing out of the heat storage side cascade heat exchanger under the control of the control unit to the heating load or for introducing a heating medium flowing out from the heating load,
Wherein,
The heating medium flowing out of the heat storage side cascade heat exchanger flows into the heating load side through the three-way valve, and then the heating medium circulated through the heating load is again supplied to the heat storage tank, Controls the flow path of the three-way valve so as to be recovered to the pump side, closes the solenoid valve,
When the user inputs a command to supply the heating heat only to the heat storage tank, the solenoid valve is opened so that the heating medium flowing out of the heat storage side cascade heat exchanger is supplied to the heat storage tank through the solenoid valve, Way valve so that the heat medium flowing through the three-way valve is prevented from flowing into the heating load side through the three-way valve.
상기 축열측 케스케이드 열교환기와 상기 솔레노이드 밸브를 연결하는 열매체 유로에 설치되어, 상기 삼방 밸브를 통해 상기 난방부하로부터 유입되는 열매체가 상기 축열측 케스케이드 열교환기 측으로 역류하는 것을 방지하는 제1체크 밸브; 및
상기 난방부하에서 유출되는 열매체를 유입받아 상기 솔레노이드 밸브 측으로 유출하는 상기 삼방 밸브와 상기 난방부하를 연결하는 열매체 유로에 설치되어, 상기 축열측 케스케이드 열교환기로부터 유입되는 열매체가 상기 난방부하 측으로 유출되는 것을 방지하는 제2체크 밸브를 더 포함하여 이루어지는 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템.The heating and heat distributing apparatus according to claim 1,
A first check valve installed in a heat medium flow path connecting the heat storage side cascade heat exchanger and the solenoid valve to prevent a heat medium flowing from the heating load through the three-way valve from flowing back to the heat storage side cascade heat exchanger side; And
And a heat medium flow path connected to the heating load for connecting the three-way valve to the solenoid valve, the heat medium flowing out of the heating cigarette heat exchanger flows out to the heating load side And a second check valve for preventing the refrigerant from flowing out of the heat exchanger.
사용자로부터 난방부하와 축열조에 모두 난방열량을 공급하라는 명령을 입력받으면, 상기 축열측 케스케이드 열교환기에서 유출되는 열매체가 상기 솔레노이드 밸브를 통해 상기 축열조로 공급되고, 상기 축열조의 열매체가 상기 난방부하로 공급되어 상기 난방부하를 순환한 후, 상기 축열조로 다시 회수되도록 상기 삼방 밸브의 유로를 제어하는 한편 상기 솔레뇌드 밸브를 개방시키는 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템.The apparatus of claim 1,
A heating medium flowing out from the heat storage side cascade heat exchanger is supplied to the heat storage tank through the solenoid valve and the heating medium of the heat storage tank is supplied to the heating load And a second refrigeration cycle for controlling the flow path of the three-way valve and opening the solenoid valve so as to be returned to the heat storage tank after circulating the heating load.
사용자로부터 축열조의 난방열을 이용하여 난방부하에 난방열량을 공급하라는 명령을 입력받으면, 상기 축열조의 열매체가 상기 난방부하로 공급되어 상기 난방부하를 순환한 후, 상기 솔레노이드 밸브를 통해 상기 축열조로 다시 회수되도록 상기 삼방 밸브의 유로를 제어하는 한편 상기 솔레노이드 밸브를 개방시키는 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템.The apparatus of claim 1,
When a command to supply the heating load to the heating load is input from the user using the heating heat of the heat storage tank, the heating medium of the storage tank is supplied to the heating load, circulates the heating load, and then is returned to the storage tank through the solenoid valve And a solenoid valve for controlling the flow path of the three-way valve so as to open the solenoid valve.
상기 사용자 명령이 난방부하로만 난방열량을 공급하라는 명령으로 확인되면, 히트 펌프를 운전시켜 고온의 열매체를 생성시키고, 상기 열매체가 난방열량 분배 장치에 구비된 삼방 밸브를 통해 바로 난방부하로 유입된 후, 상기 난방부하를 순환한 열매체가 다시 상기 히트 펌프 측으로 회수되도록 상기 삼방 밸브의 유로를 제어하는 한편 상기 난방열량 분배 장치에 구비된 솔레노이드 밸브는 폐쇄시키는 과정; 및
상기 사용자 명령이 축열조로만 난방열량을 공급하라는 명령으로 확인되면, 히트 펌프를 운전시켜 고온의 열매체를 생성시키고, 상기 열매체가 상기 솔레노이드 밸브를 통해 바로 축열조로 공급되도록 상기 솔레노이드 밸브를 개방시키는 한편 상기 열매체가 상기 삼방 밸브를 통해 상기 난방부하 측으로 유입되지 않도록 상기 삼방 밸브의 유로를 제어하는 과정을 포함하여 이루어지는 이원 냉동 사이클을 갖는 히트 펌프 시스템의 운전 방법.Checking the user command received from the user by the control unit;
When the user command is confirmed by an instruction to supply only the heating load, the heat pump is operated to generate a heating medium having a high temperature, and the heating medium is directly introduced into the heating load through the three-way valve included in the heating heat quantity distribution device Controlling the flow path of the three-way valve so that the heating medium circulated through the heating load is returned to the heat pump side, and closing the solenoid valve provided in the heating heat quantity distribution device; And
When the user command is confirmed by an instruction to supply only the heating heat quantity to the heat storage tank, the heat pump is operated to generate a high temperature heat medium, and the solenoid valve is opened so that the heating medium is directly supplied to the heat storage tank through the solenoid valve, And controlling the flow path of the three-way valve so that the refrigerant does not flow into the heating load side through the three-way valve.
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