KR101653567B1 - A Duality Cold Cycle Heatpump System Recovering Heat - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열회수가 가능한 이원냉동사이클 히트펌프 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉매를 이용하여 공간 냉,난방이 신속하게 가능하도록 하면서 고온수 출수 및 바닥난방과, 열회수를 통해 제 1사이클이 작동하지 않아도 실내 난방이 가능하도록 한 것이다.
The present invention relates to a two-way refrigeration cycle heat pump system capable of heat recovery, and more particularly, to a refrigeration cycle heat pump system capable of quickly cooling and heating a room using a refrigerant, It is possible to heat the room without heating.
일반적으로, 열을 이송하는 기기를 히트펌프라고 부르며, 이러한 히트펌프는 냉,난방을 동시에 행할 수 있다는 특징을 가지고 있다. 이러한 히트펌프의 기능을 간단히 냉동 사이클을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.Generally, a device for transferring heat is called a heat pump, and such a heat pump is characterized in that it can simultaneously perform cooling and heating. Hereinafter, the function of the heat pump will be described as an example of a refrigeration cycle.
냉동 사이클은 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 이루어져 증발기에서 냉매가 비등하면서 열을 외부에서 흡수하고, 비등한 냉매가스는 압축기에서 고온,고압의 가스로 압축되어 응축기로 보내어지며, 상기 응축기에서 외부로 열을 방출하여 고압의 냉매가스는 응축 액화되어 저온 고압의 액체상태로 이르게 된다. The refrigeration cycle comprises a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator. The refrigerant boils in the evaporator and absorbs heat from the outside. The refrigerant gas is compressed by the compressor into high temperature and high pressure gas and sent to the condenser. And the high-pressure refrigerant gas is condensed and liquefied to reach a low-temperature and high-pressure liquid state.
상기와 같이 응축된 냉매는 팽창밸브를 통하여 교축(Throttling) 팽창되면서 일부 냉매액은 증발을 하고, 이 잠열의 흡수를 통하여 냉매액은 더욱 차가워진 저온 저압의 액상, 기상이 공존하는 이상상태가 되어 증발기를 통하여 비등을 하게 된다.The refrigerant condensed as described above throttles and expands through the expansion valve, and a part of the refrigerant liquid evaporates. Through the absorption of the latent heat, the refrigerant liquid becomes an abnormal state in which the liquid phase and the vapor phase of the low temperature and low pressure coexist It boils through the evaporator.
히트펌프는 다시 그 방식에 따라 다양한 형태로 구분될 수 있으나, 공기열 히트펌프가 널리 이용되고 있다.The heat pump can be divided into various types according to the method again, but the air heat pump is widely used.
종래의 이원냉동사이클 히트펌프 시스템은, 고단측 증발기의 증발열로 공기를 이용하던 것을, 저단측 응축기의 냉매 고온가스와 열교환(캐스케이드형)시켜 저단측 냉매 고온가스의 응축열을 이용하여 증발시키고 있다.In the conventional two-way refrigeration cycle heat pump system, the evaporation heat of the high-stage evaporator is evaporated by heat exchange (cascade type) with the refrigerant high-temperature gas of the low-stage condenser and using the heat of condensation of the low-
종래의 이원냉동 사이클을 이용한 히트펌프 시스템은, 특허문헌 1에 개시된 히트펌프식 급탕장치를 살펴보면, 물을 고온으로 승온시켜서 난방을 하게 되는 방식으로서, 공간 난방을 위해 많은 양의 물을 고온으로 승온시켜야 하므로, 승온을 위한 에너지 소비가 많고, 승온 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
In the heat pump type hot water supply system disclosed in Patent Document 1, a conventional heat pump system using a two-way refrigeration cycle is a system in which water is heated to a high temperature for heating, and a large amount of water is heated Therefore, there is a problem that the energy consumption for the temperature increase is large and the time required for the temperature rise is large.
이에 본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 냉매를 이용하여 공간 냉,난방이 가능하도록 하면서 고온수 출수, 바닥난방 및 열회수에 의해 제 1사이클을 작동하지 않아도 실내 난방이 가능하도록 한 열회수가 가능한 이원냉동 사이클 히트펌프 시스템을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a refrigerator, a refrigerator, a refrigerator, Which is capable of heat recovery without heating the indoor heat exchanger.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 과제 해결 수단은, 제 1냉매가 순환되도록 하는 제 1사이클과; 제 2냉매가 순환되도록 하는 제 2사이클과; 내부에 물을 축열하는 축열조를 포함하는 축열조 유닛과; 상기 축열조로부터 온수를 공급받아 바닥 난방이 이루어지도록 연결되는 바닥 난방유닛과; 공간 냉,난방이 가능하도록 실내 열교환기를 구비하는 실내기 유닛을 포함하고, According to an aspect of the present invention, there is provided a refrigeration cycle comprising: a first cycle in which a first refrigerant is circulated; A second cycle in which the second refrigerant is circulated; A storage tank unit including a storage tank for storing water therein; A floor heating unit connected to the floor to receive the hot water from the thermal storage tank and to generate floor heating; And an indoor unit having an indoor heat exchanger to allow space cooling and heating,
상기 제 2사이클은, 상기 제 1사이클의 순환하는 제 1냉매와, 제 2사이클의 순환하는 제 2냉매가 열교환이 이루어지도록 하는 냉매측 열교환기와; 제 2압축기로부터 토출되는 고온,고압의 제 2냉매와 축열조로부터 나오는 물이 열교환되도록 하는 축열측 열교환기를 포함하며,Wherein the second cycle includes a refrigerant side heat exchanger for performing heat exchange between the circulating first refrigerant in the first cycle and the circulating second refrigerant in the second cycle; And a heat storage side heat exchanger for exchanging heat between the second refrigerant of high temperature and high pressure discharged from the second compressor and the water from the storage tank,
상기 실내 열교환기는, 제 2냉매가 제 2압축기와 축열측 열교환기 사이에 연결되는 연결배관으로부터 분기되어서 실내 열교환기를 통과하도록 하는 제 1분기배관과, 실내 열교환기를 거친 제 2냉매가 냉매측 열교환기를 통과하도록 제 2팽창밸브와 냉매측 열교환기상에 연결되는 연결배관과 합해지도록 연결되는 제 2분기배관을 포함하고, The indoor heat exchanger includes a first branch pipe for allowing the second refrigerant to branch off from a connection pipe connected between the second compressor and the heat storage side heat exchanger to pass through the indoor heat exchanger and a second branch pipe through which the second refrigerant passing through the indoor heat exchanger flows into the refrigerant side heat exchanger And a second branch pipe connected to be combined with a connection pipe connected to the second expansion valve and the refrigerant side heat exchanger to pass through,
상기 제 1분기배관상에는 운전모드에 따라 개폐되는 2방밸브가 구비되며, 상기 제 2분기배관상에는 제 3팽창밸브가 마련되는 것이다. A two-way valve is provided on the first branch pipe in accordance with an operation mode, and a third expansion valve is provided on the second branch pipe.
또한, 상기 축열측 열교환기와 제 3팽창밸브의 사이에 연결되는 연결배관상에는 체크밸브가 갖추어지는 것이다. In addition, a check valve is provided on a connection pipe connected between the heat storage side heat exchanger and the third expansion valve.
또한, 상기 축열조에는 상기 축열측 열교환기와 열교환이 이루어지도록 하는 순환배관이 형성되고, 축열조로부터 물이 나오도록 순환배관상에는 순환펌프가 갖추어지는 것이다.
In addition, a circulation pipe for allowing heat exchange with the heat storage side heat exchanger is formed in the heat storage tank, and a circulation pump is provided on the circulation pipe so that water is discharged from the heat storage tank.
이와 같이, 본 발명은 이원 냉동 사이클을 형성하면서 고온수 운전모드, 고온수 및 공간 난방 운전모드, 공간 난방 운전모드, 공간 냉방 운전모드가 구현 가능하며, 종래의 물을 통해 바닥 난방 및 공간 난방을 수행하는 시스템에 비해서 냉매를 통해 보다 신속하게 공간 냉,난방이 가능하고, 바닥 난방도 고온의 냉매를 통해 열교환이 이루어진 물을 활용하므로, 보다 신속한 바닥 난방이 이루어질 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention can realize a high temperature water operation mode, a high temperature water and space heating operation mode, a space heating operation mode, and a space cooling operation mode while forming a two-way refrigeration cycle. It is possible to cool and heat the space more quickly through the refrigerant than in the system to be operated and the floor heating can utilize the water that has been heat-exchanged through the high-temperature refrigerant.
또한, 본 발명은 냉방 운전모드시, 열회수 열교환기를 통해 열(응축열)을 회수하여 여름철 중온수의 물을 이용한 샤워 및 온수를 사용할 수 있으며, 겨울철 공간 난방을 위주로 가동시에는 축열조의 물을 이용하여 효율이 좋지 않은 온도 조건인 -15℃ ~ 20℃의 외기에도 공간 난방을 원활하게 할 수 있도록 한다. In addition, the present invention can recover heat (condensation heat) through a heat recovery heat exchanger in a cooling operation mode, and can use shower and hot water using water of mid-summer water in the summer. Allows space heating to be smooth even in unfavorable temperature conditions (-15 ℃ ~ 20 ℃).
따라서, 본 발명은 종래와 달리 보일러와 에어컨디셔너를 별도로 설치할 필요가 없이 사계절 냉,난방(공간 및 바닥)이 가능하며, 종래의 보일러(가스 또는 전기 보일러)보다 고효율의 시스템이 구현되는 효과가 있다.
Therefore, unlike the conventional art, the present invention is capable of cooling and heating (space and floor) for four seasons without the necessity of separately installing a boiler and an air conditioner, and achieving a system of higher efficiency than a conventional boiler (gas or electric boiler).
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템의 구성도로서, 고온수 운전모드 상태이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템의 구성도로서, 고온수 및 공간 난방 운전모드 상태이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템의 구성도로서, 공간 난방 운전모드 상태이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템의 구성도로서, 공간 냉방 운전모드 상태이다. FIG. 1 is a configuration diagram of a heat pump system according to an embodiment of the present invention, and is a high temperature water operation mode state.
FIG. 2 is a configuration diagram of a heat pump system according to an embodiment of the present invention, which is a high temperature water and space heating operation mode state.
FIG. 3 is a configuration diagram of a heat pump system according to an embodiment of the present invention, which is a state of a space heating operation mode.
4 is a configuration diagram of a heat pump system according to an embodiment of the present invention, which is a state of a space cooling operation mode.
이하. 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다. Below. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템을 나타낸 구성도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템(1)은, 제 1사이클(10) 및 제 2사이클(20)과, 축열조 유닛(30)과, 이 축열조 유닛(30)으로부터 온수를 공급받는 바닥 난방유닛(40)과, 제 2사이클(20)로부터 열원을 공급받아 공간 냉,난방이 이루어지도록 하는 실내기 유닛(50)을 포함하여 이원냉동사이클을 형성한다. FIG. 1 is a block diagram illustrating a heat pump system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a heat pump system 1 according to an embodiment of the present invention includes a
상기 제 1사이클(10)은, 제 1냉매를 고온,고압으로 압축하여 토출시키는 제 1압축기(11)와, 상기 제 1압축기(11)로부터 토출된 고온 고압의 제 1냉매를 통과시키는 제 1사방밸브(12)와, 제 1사방밸브(12)를 통과하는 제 1냉매가 감압 및 감온되도록 하는 제 1팽창밸브(13)와, 제 1팽창밸브(13)를 거치면서 감온된 저온의 제 1냉매가 통과하는 실외 열교환기(14)를 포함하고, 상기 실외 열교환기(14)를 거친 제 1냉매는 제 1사방밸브(12)를 거쳐서 다시 제 1압축기(11)로 회수된다. The first cycle (10) includes a first compressor (11) for compressing and discharging the first refrigerant at a high temperature and a high pressure, a first compressor (11) for passing the first refrigerant discharged from the first compressor A
또한, 제 2사이클(20)은, 제 1사이클(10)과 유사하게 제 2냉매를 고온,고압으로 압축하여 토출시키는 제 2압축기(21)와, 상기 제 2압축기(21)로부터 토출된 고온,고압의 제 2냉매를 통과시키는 제 2 사방밸브(22)와, 이 제 2사방밸브(22)를 통과하는 제 2냉매가 감압 및 감온되도록 하는 제 2팽창밸브(23)를 포함하고, 상기 제 2팽창밸브(23)를 거치면서 감온된 저온의 제 2냉매는 제 2사방밸브(22)를 거쳐서 다시 제 2압축기(21)로 회수된다.The
축열조 유닛(30)은 축열조(31)를 포함하고, 온수가 출수되도록 하는 온수관(32)이 연결된 구조이다. The heat
또한, 바닥 난방유닛(40)은 축열조(31)에서 온수를 공급받도록 하는 온수공급관(41)이 연결되고, 바닥 난방유닛(40)을 거친 물이 다시 축열조(31)로 회수되도록 하는 회수관(42)이 연결된 구조를 가진다. The
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제 2사이클(20)에는 상기 제 1사이클(10)의 제 1압축기(11)를 통해 토출되는 제 1냉매와, 제 2사이클(20)의 제 2압축기(21)를 통해 토출되는 제 2냉매와 열교환이 이루어지도록 하는 냉매측 열교환기(24)가 포함된다. According to an embodiment of the present invention, in the
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제 2사이클(20)에는, 제 2압축기(21)로부터 토출되는 고온,고압의 냉매와 축열조(31)로부터 나오는 물과 열교환이 이루어지도록 하는 축열측 열교환기(25)가 포함된다. According to an embodiment of the present invention, in the
상기 제 1냉매는 냉매측 열교환기(24)를 통과하면서 응축되고, 제 2냉매는 축열측 열교환기(25)를 통해 응축되며, 또한, 제 2냉매는 제 2팽창밸브(23)를 거치는 경우, 냉매측 열교환기(24)를 통해 증발하고, 증발된 제 2냉매는 열회수 열교환기(60)를 거친 다음, 제 2사방밸브(22)를 통과하여 제 2압축기(21)로 회수된다. The first refrigerant is condensed while passing through the refrigerant
또한, 상기 제 2압축기(21)로부터 나오는 고온,고압의 제 2냉매는, 축열측 열교환기(25)를 거치도록 하는 연결배관(26a)이 형성되고, 축열측 열교환기(25)를 통과한 제 2냉매가 제 2팽창밸브(23)를 통과하도록 하는 연결배관(26b)이 형성되며, 제 2팽창밸브(23)를 통과한 제 2냉매가 냉매측 열교환기(24)를 통과하도록 하는 연결배관(26c)이 형성되고, 냉매측 열교환기(24)를 거친 제 2냉매가 제 2사방밸브(22)를 거치도록 하는 연결배관(26d)이 형성된 구조를 가진다. The second refrigerant of a high temperature and a high pressure coming from the
또한, 연결배관(26b)상에는 제 2냉매의 역류를 방지하도록 하는 체크밸브(27)가 갖추어진다.A
상기 축열조(31)에는 상기 축열측 열교환기(25)와 열교환이 이루어지도록 하는 순환배관(31a)(31b)이 형성되고, 축열조(31)로부터 물이 나오는 순환배관(31a)상에는 순환펌프(33)가 갖추어진다. The circulation piping 31a and 31b for allowing the heat exchange with the heat storage
상기 냉매측 열교환기(24)와 축열측 열교환기(25)는, 예를 들어 판형 열교환기를 채용하여 사용할 수 있다. The refrigerant-side heat exchanger (24) and the heat storage side heat exchanger (25) can be used, for example, employing a plate heat exchanger.
상기 실내기 유닛(50)은, 실내 열교환기(51)와 팬(52)을 포함하는데, 제 2냉매가 연결배관(26a)으로부터 분기되어서 실내 열교환기(51)를 통과하도록 하는 제 1분기배관(28)이 연결되며, 실내 열교환기(51)를 거친 제 2냉매가 냉매측 열교환기(24)를 통과하도록 연결배관(26c)와 합해지도록 연결되는 제 2분기배관(29)이 형성되는 구조를 가진다.The
상기 제 1분기배관(28)상에는 2방밸브(28a)가 구비되고, 제 2분기배관(29)상에는 제 3팽창밸브(29a)가 갖추어진다. A two-
여기서, 본 발명은 제 2사이클(20)상에 열회수 열교환기(60)가 더 포함되는데, 상기 열회수 열교환기(60)는 순환펌프(33)에 의해 축열조(31)안의 물이 출수되어서 흐르는 순환배관(31a)으로부터 분기되는 제 1순환 분기배관(61)과, 열회수 열교환기(60)를 지나서 축열조(31)안으로 물이 유입되도록 하는 순환배관(31b)과 연결되는 제 2순환 분기배관(62)을 포함한다. The heat
상기 순환배관(31a)과 제 1순환 분기배관(61)과 만나는 지점에는 3방밸브(70)가 마련된다. A three-way valve (70) is provided at a point where the circulation pipe (31a) and the first circulation branch pipe (61) meet.
이러한 구조를 가지는 본 발명의 각 운전모드별로 구체적으로 동작 설명을 하면 다음과 같다.Operation of each operation mode of the present invention having such a structure will be described in detail as follows.
[고온수 운전 모드][High temperature operation mode]
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이원냉동 사이클을 이용한 히트펌프 시스템은, 80℃ 이상의 고온수를 생성하는 것으로서, 제 1,2사이클(10)(20)을 가동시키면, 제 1사이클(10)을 구성하는 제 1압축기(11)의 작동으로 제 1냉매가 고온,고압의 상태로 토출되면서 순환하게 되는데, 제 1압축기(11)에 의해 고온,고압으로 토출되는 제 1냉매는 제 1사방밸브(12)를 거쳐서 냉매측 열교환기(24)를 통과하고, 이어서 제 1팽창밸브(13)를 거치면서 감압,감온되며, 그런 다음에 실외 열교환기(14)를 거쳐서 다시 제 1사방밸브(12)를 지나 제 1압축기(11)로 다시 회수된다. As shown in FIG. 1, a heat pump system using a dual refrigeration cycle according to an embodiment of the present invention generates high temperature water of 80 ° C or higher. When the first and
이때, 제 2사이클(20)을 구성하는 제 2압축기(21)의 작동으로 제 2냉매가 고온,고압의 상태로 토출되어서 순환하게 되면서 냉매측 열교환기(24)에서 제 1,2냉매가 열교환 작용이 이루어진다. At this time, as the second refrigerant is discharged and circulated by the operation of the second compressor (21) constituting the second cycle (20) at a high temperature and a high pressure, the refrigerant in the refrigerant side heat exchanger (24) Action.
이때, 제 1압축기(11)를 통해 토출되는 제 1냉매는 바로 냉매측 열교환기(24)를 통과하므로 고온의 상태가 되고, 제 2압축기(21)를 통해 토출되는 제 2냉매는 곧바로 냉매측 열교환기(24)를 통과하는 것이 아니라, 축열측 열교환기(25)는 물론, 제 2팽창밸브(23)를 거치면서 감온되어서 냉매측 열교환기(24)를 통과하므로, 고온의 제 1냉매와 저온의 제 2냉매가 열교환되는 상태가 된다.At this time, the first refrigerant discharged through the first compressor (11) passes through the refrigerant side heat exchanger (24) and becomes a high temperature state, and the second refrigerant discharged through the second compressor (21) Not through the
이때, 상기 제 2압축기(21)를 통해 토출되는 제 2냉매가 유동하는 연결배관(26a)으로부터 분기되어서, 실내 열교환기(51)와 연결되는 제 1분기배관(28) 상에는 2방밸브(28a)가 마련되어서 있는데, 상기 2방밸브(28a)는 폐쇄된 상태로 있게된다. At this time, on the
여기서, 상기 축열측 열교환기(25)에서는 제 2압축기(21)를 통해 토출되는 제 2냉매가 연결배관(26a)을 통해 우선 통과하게 되므로, 순환배관(31a)상에 구비된 순환펌프(33)의 가동으로 축열조(31)안에서 나오는 물이 순환배관(31a)을 통해 축열측 열교환기(25)를 통과하여 순환배관(31b)을 통해 다시 축열조(31)안으로 회수되는 과정에서, 축열측 열교환기(25)를 거치면서 고온의 제 2냉매에 의해 열원을 얻어서 온수화된 상태로 축열조(31)안으로 유입된다. Since the second refrigerant discharged through the
상기 순환배관(31a)을 통해 이동하는 물은, 3방밸브(70)를 경유하여 축열측 열교환기(25)를 통과하여 열원을 얻어서 고온수화된 상태로 순환배관(31b)을 통해 축열조(31)안으로 회수된다. The water flowing through the
제 2냉매는 냉매측 열교환기(24)를 거치면서 제 1압축기(11)를 통해 토출되는 고온의 제 1냉매와 열교환되어 열원을 얻은 상태로 다시 제 2압축기(21)로 회수되므로, 다시 제 2압축기(21)를 통해 토출되는 고온의 제 2냉매가 더욱 고온화된 상태로 축열측 열교환기(25)를 거치므로 축열조(31)안의 물을 더욱 용이하게 고온화하도록 할 수 있다. The second refrigerant passes through the refrigerant side heat exchanger (24) and is heat-exchanged with the first refrigerant discharged through the first compressor (11), and is recovered to the second compressor (21) The second refrigerant discharged through the
축열조(31)안에 있는 고온수는 온수관(32)을 통해 출수하여 사용할 수 있다.
The hot water in the heat storage tank (31) can be used through the hot water pipe (32).
[고온수 및 난방 운전모드][High temperature water and heating operation mode]
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템에서 고온수 및 난방 운전모드(공간 및 바닥난방 운전모드)를 나타낸 구성도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 고온수 운전모드는 상기에서 설명한 바와 같고, 공간 난방 운전모드에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. FIG. 2 is a block diagram showing a high temperature water and heating operation mode (space and floor heating operation mode) in the heat pump system according to an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, And the space heating operation mode will be described in detail as follows.
고온수 및 난방 운전모드는 예를 들어 주로 겨울철에 가동되는 운전모드이다. The high temperature water and the heating operation mode are, for example, mainly operating in winter.
즉, 제 1사이클(10)과 제 2사이클(20)이 동시에 가동하는 상태에서, 제 2압축기(21)를 통해 토출되는 제 2냉매가 축열측 열교환기(25)를 통과할 때, 축열조(31)안의 물이 순환배관(31a)(32a)을 통해 상기 축열측 열교환기(25)내에서 고온의 제 2냉매에 의해 열원을 얻어서 고온수로 되어 축열조(31)안으로 다시 회수되는데, 순환배관(31a) 상에는 3방밸브(70)가 갖추어져 있어, 이 3방밸브(70)를 경유하여 축열측 열교환기(25)를 통과하여 순환배관(31b)를 통해 축열조(31)안으로 회수된다. That is, when the second refrigerant discharged through the
물론, 상기 순환배관(31b)로부터 분기되어 연결된 제 2순환 분기배관(62)쪽으로 온수가 이동하여 열회수 열교환기(60)을 지나 제 1순환 분기배관(61)까지 물이 차 있지만, 3방밸브(70)에서 차단되는 상태가 된다. Of course, the hot water moves to the second
이렇게 축열조(31)의 온수는 온수 공급관(41)을 통해 바닥 난방유닛(40)으로 보내져서, 다시 회수관(42)을 통해 축열조(31)안으로 회수되는 과정에서 바닥 난방이 이루어지도록 한다. The hot water in the
한편, 제 2압축기(21)를 통해 토출되는 제 2냉매가 흐르는 연결배관(26a)상에서 분기되는 제 1분기배관(28)상에는, 2방밸브(28a)가 구비되어 있어, 상기 2방밸브(28a)가 개방되면, 제 2냉매의 일부는 제 1분기배관(28)상으로 이동하여 실내 열교환기(51)를 거쳐서 제 2분기배관(29)을 통해 이동하게 된다. On the other hand, the two-
따라서, 실내 열교환기(51)를 고온의 제 2냉매가 통과하게 되므로, 팬(52)의 가동으로 응축열이 실내 공간 난방이 가능해질 수 있는 것이다.Therefore, since the high-temperature second refrigerant passes through the
또한, 제 2분기배관(29)내를 이동하는 제 2냉매는 제 3팽창밸브(29a)를 통과하면서 감온되어서 냉매측 열교환기(24)를 통과하게 되는데, 이때 제 2분기배관(29)은 연결배관(26c)과 합류되는 구조를 가지므로, 제 2냉매는 제 2분기배관(29)을 통과하면서 연결배관(26c)과 합류되어 냉매측 열교환기(24)를 통과하여 제 2사방밸브(22)를 거쳐서 제 2압축기(21)로 회수되는 것이다. The second refrigerant flowing through the
따라서, 종래와 같이 축열조의 물로 실내 공간을 난방하기 위해 축열조의 물온도를 높이는 것은 많은 열량이 필요하고, 또한 바닥 난방시 바닥으로 손실되는 열량이 크게 되는데, 본 발명에서는 고온의 제 2냉매로부터 열원을 얻어서 고온화된 물에 의해 실내 바닥 난방을 수행함과 동시에, 고온의 제 2냉매를 통해 실내 공간 난방을 수행하므로, 종래의 고온수에 의한 바닥 난방보다 빠르게 실내 난방이 가능하게 된다.
Therefore, increasing the water temperature of the heat storage tank in order to heat the indoor space with water of the heat storage tank as in the prior art requires a large amount of heat and also a large amount of heat lost to the floor at the time of floor heating. In the present invention, The indoor floor heating is performed by the heated water and the indoor space heating is performed through the second high-temperature refrigerant, so that indoor heating can be performed faster than the floor heating by the conventional hot water.
[공간 난방 운전모드][Space heating operation mode]
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템에서 공간 난방 운전모드를 나타낸 구성도로서, 도시된 바와 같이, 예를 들어 간절기에 공간 난방이 필요한 경우에 작동되는 운전모드이다.FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a space heating operation mode in the heat pump system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, for example, the operation mode is operated when space heating is required in the heat cycle.
우선 제 1사이클(10)이 가동함과 동시에, 제 2사이클(20)이 가동하는 상태에서 제 2팽창밸브(23)를 폐쇄하고. 제 1분기배관(28)상에 갖추어진 2방밸브(28a)를 개방한다.First, the
그러면, 제 2압축기(20)를 통해 토출되는 고온의 제 2냉매는, 제 1분기배관(28)을 통해 이동하여 실내 열교환기(51)를 통과하게 되면서 실내의 공간 난방이 이루어진다. Then, the high-temperature second refrigerant discharged through the second compressor (20) flows through the first branch pipe (28) and passes through the indoor heat exchanger (51), thereby heating the indoor space.
실내 열교환기(51)를 통과한 제 2냉매는, 제 2분기배관(29)을 거쳐서 제 3팽창밸브(29a)를 통과하면서 감온되어서 냉매측 열교환기(24)를 지나게 되고, 이때 연결배관(26c)과 합류되어서 제 2냉매가 냉매측 열교환기(24)를 통과하여 제 2사방밸브(22)를 지나 다시 제 2압축기(21)로 회수된다. The second refrigerant that has passed through the
이때, 축열조(31)안에 있는 물이 중온수로서 제 2냉매 사이클에 열량공급이 가능할 경우, 실외기는 작동을 멈추고, 순환펌프(33)의 가동으로 순환배관(31a)을 통해 축열조(31)안에 있던 물이 이동하여 3방밸브(70)를 거쳐서 제 1순환 분기배관(61)을 통해 열회수 열교환기(60)를 거치면서 제 2냉매의 열원을 회수하여 제 2순환 분기배관(62)을 통해 이동한 다음, 순환배관(31b)을 통해 축열조(31)안으로 유입되는데, 열회수 열교환기(60)에서, 제 3팽창밸브(29a) 및 냉매측 열교환기(24)를 거친 제 2냉매와 열교환하여 제 2냉매에 열원을 주게된다.At this time, when the water in the
따라서, 공간 난방 운전모드시에는 축열조 유닛(30) 및 바닥 난방유닛(40)은 가동하지 않는 상태로 있게 되는 것이다.
Therefore, in the space heating operation mode, the thermal
[공간 냉방 운전모드][Space cooling mode]
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템에서 공간 냉방 운전모드를 나타낸 구성도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 제 1,2사이클(10)(20)의 가동시 상기 공간 난방 운전모드시와 역 사이클 운전방식으로서, 먼저 제 1사이클(10)의 제 1압축기(11)를 통해 토출되는 고온,고압의 제 1냉매는 먼저 제 1사방밸브(12)를 통과하여 실외 열교환기(14)를 거치고, 이어서 제 1팽창밸브(13)를 지나서 감온된 상태로 냉매측 열교환기(24)를 통과하여 제 1사방밸브(12)를 거치면서 제 1압축기(11)로 회수된다.FIG. 4 is a view illustrating a space cooling mode in a heat pump system according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, when the first and
또한, 제 2사이클(20)을 이루는 제 2압축기(21)는 제 2사방밸브(22)를 지나서 냉매측 열교환기(24)를 통과하는데, 냉매측 열교환기(24)를 거치면서 저온화된 제 1냉매와 열교환한 상태로 통과한다.The
냉매측 열교환기(24)를 통과한 제 2냉매는 제 2분기배관(29)를 통해 제 3팽창밸브(29a)를 통과하면서 감온된 상태로 실내 열교환기(51)를 통과하여 제 1분기배관(28)를 통해 제 2사방밸브(22)를 거쳐서 다시 제 2압축기(21)로 회수된다. The second refrigerant that has passed through the refrigerant
상기 제 2냉매는 냉매측 열교환기(24)를 거쳐서 열원을 빼앗긴 상태에서 다시 제 3팽창밸브(29a)를 거치면서 감온되어서 실내 열교환기(51)를 통과하므로, 실내 공간 냉방이 효과적으로 이루어질 수 있다.The second refrigerant passes through the
실내 공간 냉방 운전모드시에, 순환펌프(33)를 가동하여 축열조(31)의 물이 이동하여 열회수 열교환기(60)를 통과하면서 제 2냉매 사이클의 제 2냉매 응축열을 회수할 수 있다(폐열회수 기능). The
또한, 실내 공간 냉방 운전모드시에는, 제 2냉매는 제 2분기배관(29)으로 이동하는 것과 동시에 연결배관(26c)를 통해 제 2팽창밸브(23)를 통과할 수 있는데, 이때 제 2팽창밸브(23)는 폐쇄된 상태에 있고, 더욱이 연결배관(26b)상에는 체크밸브(27)가 갖추어져 있어, 제 2냉매의 이동이 보다 확실하게 차단되므로 축열측 열교환기(25)로 이동하지 못하게 된다.
In the indoor space cooling mode, the second refrigerant can pass through the
이상에서는 첨부도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, But fall within the scope of the appended claims.
1 : 히트펌프 시스템
10 : 제 1사이클
11 : 제 1압축기
12 : 제 1사방밸브
13 : 제 1팽창밸브
14 : 실외 열교환기
20 : 제 2사이클
21 : 제 2압축기
22 : 제 2사방밸브
23 : 제 2팽창밸브
24 : 냉매측 열교환기
25 : 축열측 열교환기
26a,26b,26c,26d : 연결배관
27 ; 체크밸브
28 : 제 1분기배관
28a : 2방밸브
29 : 제 2분기배관
29a : 제 3팽창밸브
30 : 축열조 유닛
31 : 축열조
31a,31b : 순환배관
32 : 온수관
33 : 순환펌프
40 : 바닥 난방유닛
41 : 온수 공급관
42 : 회수관
50 : 실내기 유닛
51 : 실내 열교환기
52 : 팬
60 : 열회수 열교환기
61 : 제 1순환 분기배관
62 : 제 2순환 분기배관
70 : 3방밸브1: Heat pump system
10: First cycle
11: First compressor
12: First four-way valve
13: first expansion valve
14: outdoor heat exchanger
20: 2nd cycle
21: Second compressor
22: second four-way valve
23: a second expansion valve
24: Refrigerant side heat exchanger
25: Heat storage side heat exchanger
26a, 26b, 26c, 26d: connection piping
27; Check valve
28: 1st quarter piping
28a: Two-way valve
29: Second quarter piping
29a: third expansion valve
30: heat storage tank unit
31:
31a, 31b: Circulating piping
32: Hot water pipe
33: circulation pump
40: Floor heating unit
41: hot water supply pipe
42: Recovery pipe
50: indoor unit unit
51: Indoor heat exchanger
52: Fans
60: heat recovery heat exchanger
61: 1st circulation branch piping
62: Second circulation branch piping
70: Three-way valve
Claims (5)
제 2냉매가 순환되도록 하는 제 2사이클(20)과;
내부에 물을 축열하는 축열조(31)를 포함하는 축열조 유닛(30)과;
상기 축열조(31)로부터 온수를 공급받아 바닥 난방이 이루어지도록 연결되는 바닥 난방유닛(40)과;
공간 냉,난방이 가능하도록 실내 열교환기(51)를 구비하는 실내기 유닛(50);
을 포함하고,
상기 제 2사이클(20)은,
상기 제 1사이클(10)의 순환하는 제 1냉매와, 제 2사이클(20)의 순환하는 제 2냉매가 열교환이 이루어지도록 하는 냉매측 열교환기(24)와;
제 2압축기(21)로부터 토출되는 고온,고압의 제 2냉매와 축열조(31)로부터 나오는 물이 열교환되도록 하는 축열측 열교환기(25);
를 포함하며,
상기 실내 열교환기(51)는,
제 2냉매가 제 2압축기(21)와 축열측 열교환기(25) 사이에 연결되는 연결배관(26a)으로부터 분기되어서 실내 열교환기(51)를 통과하도록 하는 제 1분기배관(28)과, 실내 열교환기(51)를 거친 제 2냉매가 냉매측 열교환기(24)를 통과하도록 제 2팽창밸브(23)와 냉매측 열교환기(24) 상에 연결되는 연결배관(26c)과 합해지도록 연결되는 제 2분기배관(29)을 포함하고,
상기 제 1분기배관(28)상에는 운전모드에 따라 개폐되는 2방밸브(28a)가 구비되며, 상기 제 2분기배관(29)상에는 제 3팽창밸브(29a)가 마련되고,
축열조(31)의 열원을 통해 열을 회수하여 공간 난방이 가능하도록, 상기 축열조(31)에 연결된 순환배관(31a)으로부터 분기되는 제 1순환 분기배관(61)과, 축열조(31)에 연결되는 순환배관(31b)과 연결되는 제 2순환 분기배관(62)이 연결되는 열회수 열교환기(60);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이원냉동사이클을 이용한 히트펌프 시스템.
A first cycle (10) in which the first refrigerant is circulated;
A second cycle (20) in which the second refrigerant is circulated;
A storage tank unit (30) including a storage tank (31) for storing water inside;
A floor heating unit (40) connected to the floor to receive the hot water from the thermal storage tank (31) and to provide floor heating;
An indoor unit (50) having an indoor heat exchanger (51) so that the indoor space can be cooled and heated;
/ RTI >
The second cycle (20)
A refrigerant side heat exchanger (24) for exchanging heat between the circulating first refrigerant in the first cycle (10) and the circulating second refrigerant in the second cycle (20);
A heat storage side heat exchanger (25) for exchanging heat between the second refrigerant of high temperature and high pressure discharged from the second compressor (21) and the water from the storage tank (31);
/ RTI >
The indoor heat exchanger (51)
A first branch pipe 28 for branching from a connection pipe 26a connected between the second compressor 21 and the heat storage side heat exchanger 25 and allowing the second refrigerant to pass through the indoor heat exchanger 51, The second refrigerant passing through the heat exchanger 51 is connected to the connection pipe 26c connected to the second expansion valve 23 and the refrigerant side heat exchanger 24 so as to pass through the refrigerant side heat exchanger 24 A second branch piping 29,
A second expansion valve 29a is provided on the second branch piping 29 and a second expansion valve 29b is provided on the second branch piping 29,
A first circulation branch pipe 61 branched from a circulation pipe 31a connected to the storage tank 31 so as to recover heat through a heat source of the storage tank 31 and to allow space heating, A heat recovery heat exchanger (60) to which a second circulation branch pipe (62) connected to the circulation pipe (31b) is connected;
The heat pump system comprising:
상기 축열측 열교환기(25)와 제 3팽창밸브(29a)의 사이에 연결되는 연결배관(26b)상에는 체크밸브(27)가 갖추어지는 것을 특징으로 하는 이원냉동사이클을 이용한 히트펌프 시스템.
The method according to claim 1,
And a check valve (27) is provided on a connection pipe (26b) connected between the heat storage side heat exchanger (25) and the third expansion valve (29a).
상기 축열조(31)의 순환배관(31a)(31b)은 상기 축열측 열교환기(25)와 열교환이 이루어지도록 연결되고, 축열조(31)로부터 물이 나오도록 순환배관(31a)상에는 순환펌프(33)가 갖추어지는 것을 특징으로 하는 이원냉동사이클을 이용한 히트펌프 시스템.
The method according to claim 1,
The circulation pipes 31a and 31b of the heat storage tank 31 are connected to heat exchange with the heat storage side heat exchanger 25 and the circulation pipe 33a is connected to the circulation pipe 31a so that water is discharged from the heat storage tank 31. [ ) Is provided in the heat pump system (1).
축열조(31)로부터 나오는 물이 이송되도록 하는 순환배관(31a)에는,
열회수 열교환기(60)로 연결되는 제 1순환 분기배관(61)과 만나는 지점에 열회수 열교환기(60) 또는 축열측 열교환기(25)를 운전모드에 따라 선택적으로 물이 이동되도록 하는 3방밸브(70)가 마련되는 것을 특징으로 하는 이원냉동사이클을 이용한 히트펌프 시스템. The method according to claim 1,
In the circulation pipe 31a for transferring the water from the storage tank 31,
And a third circulation branch pipe (61) connected to the heat recovery heat exchanger (60) for selectively moving the water in the heat recovery heat exchanger (60) or the heat storage side heat exchanger (25) (70) is provided in the heat pump system.
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- 2015-04-30 KR KR1020150061514A patent/KR101653567B1/en active IP Right Grant
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