KR101700222B1

KR101700222B1 - 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 운전방법

Info

Publication number: KR101700222B1
Application number: KR1020160010923A
Authority: KR
Inventors: 전영권
Original assignee: 하이에어공조 주식회사
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2017-02-13

Abstract

본 발명 해수를 열원으로 하는 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 운전방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 본 발명의 히트펌프 시스템은 난방 또는 냉방운전의 조건에 따라 증발기와 응축기의 역할로 가변하는 만액식 열교환기가 열원 측과 부하 측에 모두 설치되어 있되, 압축기로부터 배출되는 고온고압의 냉매는 냉방운전조건에서는 열원측 열교환기와 부하측 열교환기의 순으로 냉매가 순환하고, 난방운전조건에서는 부하측 열교환기와 열원측 열교한기의 순으로 냉매가 순환하는 것이 특징인 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 운전방법에 관한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 매우 컴팩트하여 필요한 설치면적이 매우 적고, 이로 인해 기계실 내에 어떤 위치에도 설치가 가능하며, 수배관 설치가 용이하고, 설치비용이 적게 든다는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 운전방법{Operating method of heat pump system for sea-water heat source with shell and tube type heat exchager}

본 발명은 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 운전방법에 관한 것으로, 난방 또는 냉방운전의 조건에 따라 증발기와 응축기의 역할로 가변하는 열원측 열교환기와 부하측 열교환기가 설치되어 있되, 상기 열원측 열교환기와 부하측 열교환기는 만액식 열교환기로 사용되며, 냉방운전조건에서는 열원측 열교환기와 부하측 열교환기의 순으로 냉매가 순환하고, 난방운전조건에서는 부하측 열교환기와 열원측 열교한기의 순으로 냉매가 순환하는 것이다.

히트펌프 시스템은 등록특허공보 제0876207호에 기재된 바와 같이 냉매가스를 고온고압 상태로 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 압축된 냉매가스의 방향을 전환시키는 사방변과, 실내측 열교환기와 실외측 열교환기 그리고 냉매가스를 저압으로 교축시키는 팽창밸브로 이루어져 있는 것이 일반적이다.

그리고 히트펌프 시스템은 해수를 열원으로 이용하여 어패류를 양식하거나 저장하는 곳에서 온수 또는 냉수를 공급하여 수조 내의 온도를 일정하게 유지시키는 곳에 사용되며, 일반적으로 열교환기는 만액식(Shell & tube)과 이중관식이 많이 사용되고 있다.

상술한 바와 같은 해수를 열원으로 하는 히트펌프 시스템의 종래기술로는 등록실용신안공보 제0463863호에 해수열원을 이용한 히트펌프용 이중관 열교환기에 있어서, 이중관을 이루는 내측튜브 및 외측튜브; 상기 내측튜브와 상기 외측튜브 각각에 유체의 공급 내지 배출을 위해 연결되는 이중관용 금속소켓; 및 상기 이중관용 금속소켓에 연결되는 연결용 합성수지소켓을 포함하고, 상기 연결용 합성수지소켓은, 합성수지재로 이루어지는 중공부재; 상기 중공부재의 일측 내부에 형성되고, 상기 내측튜브와의 이음을 위한 상기 이중관용 금속소켓에 나사결합되는 나사결합부; 상기 중공부재의 타측에 형성되고, 상기 내측튜브에 유체의 공급 내지 배출을 위한 호스에 연결되는 연결부; 및 상기 중공부재의 일측 외주면에 상기 나사결합부의 크랙 발생을 방지하도록 끼워지는 금속재의 보강링을 포함하고, 상기 이중관용 금속소켓은, 금속재로 이루어지는 중공의 몸체; 상기 몸체의 일측 내부에 형성되고, 관통하도록 설치되는 상기 내측튜브와의 사이에 공간을 형성하며, 상기 외측튜브가 연결되는 연결공간부; 상기 연결공간부의 측부에 연결되는 연결튜브; 상기 연결공간부에 연결되어 상기 몸체의 내측을 관통하도록 형성되고, 상기 연결공간부를 통해서 삽입되는 상기 내측튜브가 기밀을 유지하도록 밀착되게 끼워지는 튜브밀착부; 상기 튜브밀착부에 삽입된 상기 내측튜브의 둘레에 위치하도록 상기 튜브밀착부의 내측면에 형성되는 확관홈; 및 상기 몸체의 타측 외주면에 형성되고, 상기 나사결합부에 나사결합되는 결합부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수열원을 이용한 히트펌프의 연결용 합성수지소켓을 가지는 이중관 열교환기가 등록공개되어 있다.

또 다른 종래기술로는 등록실용신안공보 제0428684호에 고온/고압의 가스로 압축한 후 유분리기를 통과시켜 가스에서 오일을 제거하여 열교환기로 핫가스(hot gas)를 공급하는 가스압축기, 가스 압축기로부터 공급된 고온/고압의 핫가스(hot gas)를 물탱크 또는 증류수 탱크와 열교환시켜 물 또는 증류수를 고온수로 생성하고, 해수 및 기타 기능성 물을 가열하기 위해 열교환기 및 해수 탱크(및 기타 기능성 물 탱크)와 연결된 물탱크 또는 증류수 탱크, 물 또는 증류수 탱크와 해수 탱크 사이에 설치되어 물 또는 증류수와 해수 및 기타 기능성 물과 열교환하는 열교환기, 해수 또는 기능성 물이 직수되고 증류수 탱크와 열교환되어 온도가 상승된 해수 또는 기능성 물을 저장 및 공급하는 해수 또는 기능성 물 탱크, 물 또는 증류수 탱크와 열교환되어 온도가 낮아진 고압가스를 증발기와 연결하는 열교환기, 열교환기와 증발기 사이에 설치된 드라이어 및 팽창밸브, 증발기와 연결되어 열교환이 이루어지고, 저온으로 냉각되어 외부로 방출되거나 냉수를 공급하는 냉수탱크 또는 방류탱크, 증발기와 가스 압축기를 연결하고 가스로부터 액(液)을 제거하여 압축기로 공급하는 액분리기,로 구성된 것을 특징으로 하는 해수 및 기능성 물용 히트펌프 온수가열시스템가 등록공개되어 있다.

그러나 종래의 해수를 열원으로 하는 히트펌프 시스템에는 열교환기로서 이중관 열교환기가 대부분 사용되고 있기 때문에 이중관의 단점으로 지적되는 사용수질에 제한이 많고, 관이 꺾여 있어서 약품으로만 청소가 가능하기에 청소가 용이하지 못하다는 점과 대부분 소형으로 사용하며 용량이 커지면 관의 지지문제가 발생한다는 등의 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 열교환기로서 이중관 타입을 사용하지 않고 만액식 셀앤튜브(Shell & tube) 타입을 사용함으로써 매우 컴팩터하게 제작될 수 있어 설치면적이 작고, 수배관이 용이하며, 또한 세척이 용이한 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 운용방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명 해수를 열원으로 하는 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 운전방법에 있어서, 상기 히트펌프 시스템은 난방 또는 냉방운전의 조건에 따라 증발기와 응축기의 역할로 가변하는 만액식 열교환기가 열원 측과 부하 측에 모두 설치되어 있되, 압축기로부터 배출되는 고온고압의 냉매는 냉방운전조건에서는 열원측 열교환기와 부하측 열교환기의 순으로 냉매가 순환하고, 난방운전조건에서는 부하측 열교환기와 열원측 열교한기의 순으로 냉매가 순환하는 것이 특징이다.

본 발명 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 운전방법은 만액식 열교환기가 설치됨으로써 매우 컴팩트하여 필요한 설치면적이 매우 적고, 이로 인해 기계실 내에 어떤 위치에도 설치가 가능하며, 수배관 설치가 용이하고, 설치비용이 적게 든다는 등의 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 난방운전시 흐름도.
도 3은 본 발명 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 냉방운전시 흐름도.
도 4는 본 발명 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 열교환기에 사용되는 큐브로니켈의 조성성분과 조성비를 나타낸 테이블.

본 발명 해수를 열원으로 하는 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 운전방법에 있어서, 상기 히트펌프 시스템은 난방 또는 냉방운전의 조건에 따라 증발기와 응축기의 역할로 가변하는 만액식 열교환기(1, 2)가 열원 측과 부하 측에 모두 설치되어 있되, 압축기(3)로부터 배출되는 고온고압의 냉매는 냉방운전조건에서는 열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2)의 순으로 냉매가 순환하고, 난방운전조건에서는 부하측 열교환기(2)와 열원측 열교한기(1)의 순으로 냉매가 순환하는 것이 특징이다.

상기 히트펌프 시스템은 난방운전조건에서는 상기 열원측 열교환기(1)가 증발기 역할을 하고, 부하측 열교환기(2)는 응축기 역할을 하며, 냉방운전조건에서는 상기 열원측 열교환기(1)가 응축기 역할을 하고, 부하측 열교환기(2)는 증발기 역할을 하는 것이 특징이다.

그리고 상기 열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2) 간에는 오일을 회수하기 위하여 별도의 제1연결관(L1)에 의해 서로 연결되고, 상기 제1연결관(L1)에는 판형 열교환기(6)로 연통되는 제2연결관(L2)이 연결되어 있되, 상기 판형 열교환기(6)는 응축기를 나온 고온고압의 냉매액과 증발기에서 나온 저온의 오일과 열교환 과정이 이루어지도록 하여 고온의 오일은 압축기(3)로 유입되도록 하고, 과냉된 냉매액은 팽창변(7)을 통해 증발기로 유입되도록 하는 것이 특징이다.

또한, 상기 열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2)에 사용되는 전열관은 티타늄 또는 구리와 니켈의 합금인 큐프로니켈, 구리와 알루미늄의 합금인 알브라스 중 택일하는 것이 특징이다.

또한, 상기 압축기(2)의 전단에는 사방밸브(4)가 설치되어, 상기 압축기(2)에서 배출되는 냉매를 난방 또는 냉방운전조건에 따라 열원측 열교환기(1) 또는 부하측 열교환기(2)로의 순환방향이 지정되는 것이 특징이다.

그리고 상기 히트펌프 시스템이 난방운전조건으로 설정되면, 상기 압축기(3)로부터 배출되는 고온고압의 냉매는 사방밸브(4)를 통해 부하측 열교환기(2)로 보내어지고, 상기 부하측 열교환기(2)에서 냉매는 응축되어 체크밸브의 조합으로 이루어진 브릿지(5)를 통해 판형 열교환기(6)로 이동되며, 상기 판형 열교환기(6)에서 다시 브릿지(5)를 통해 열원측 열교환기(1)와 사방밸브(4)를 거쳐 압축기(3)로 들어가는 순환과정이 되는 것이 특징이다.

또한, 상기 히트펌프 시스템이 냉방운전조건으로 설정되면, 상기 압축기(3)로부터 배출되는 고온고압의 냉매는 사방밸브(4)를 통해 열원측 열교환기(1)로 이동되고, 상기 열원측 열교환기(1)에서 냉매는 체크밸브의 조합으로 이루어진 브릿지(5)를 통해 판형 열교환기(6)로 이동되며, 상기 판형 열교환기(6)에서 다시 브릿지(5)를 통해 부하측 열교환기(2)와 사방밸브(4)를 거쳐 압축기(3)로 들어가는 순환과정이 되는 것이 특징이다.

또한, 상기 열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2) 사이에는 오일회수관이 설치되는 것이 특징이다.

또한, 상기 오일회수관은 냉매와 오일의 비중차이에 의해 냉매와 오일을 분리하는 것을 특징이다.

이하, 본 발명 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 운전방법을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 난방 또는 냉방운전의 조건에 따라 증발기와 응축기의 역할로 가변하는 열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2) 및 압축기(3), 사방밸브(4), 브릿지(5), 판형 열교환기(6) 등으로 이루어져 있다.

상기 브릿지(5)는 체크밸브의 조합으로 이루어져 유입되는 냉매의 위치에 따라 배출되는 방향이 지정되어 있는 것이다.

또한, 복수의 솔레이노 밸브로 이루어져 있다.

이에, 상기 압축기(3)로부터 배출되는 고온고압의 냉매는 냉방운전조건에서는 열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2)의 순으로 냉매가 순환하고, 난방운전조건에서는 부하측 열교환기(2)와 열원측 열교한기(1)의 순으로 냉매가 순환하게 된다.

한편, 상기 압축기(2)의 전단에는 사방밸브(4)가 설치되어 상기 압축기(2)에서 배출되는 냉매는 난방 또는 냉방운전조건에 따라 사방밸브(4)에 의해 열원측 열교환기(1) 또는 부하측 열교환기(2)로의 순환방향이 지정되는 것이다.

본 발명 해수열원용 만액식 열교환기 히트펌프 시스템에서는 열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2)는 만액식 열교환기를 사용하도록 한다.

도 2는 본 발명 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 난방운전시 흐름도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 난방운전조건으로 설정되면, 상기 압축기(3)로부터 배출되는 고온고압의 냉매는 사방밸브(4)를 통해 부하측 열교환기(2)로 보내어지게 된다.

그리고 상기 부하측 열교환기(2)에서 냉매는 응축되어 체크밸브의 조합으로 이루어진 브릿지(5)를 통해 판형 열교환기(6)로 이동되며, 상기 판형 열교환기(6)에서 다시 브릿지(5)를 통해 열원측 열교환기(1)와 사방밸브(4)를 거쳐 압축기(3)로 들어가는 순환과정을 가지게 된다.

이때, 난방운전조건에서는 상기 열원측 열교환기(1)가 증발기 역할을 하고, 부하측 열교환기(2)는 응축기 역할을 하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템은 부하 측에서 얻고자 하는 열원에 따라 냉방과 난방을 가변하는 구조로서, 부하측 열교환기(2)가 난방(온수)시는 응축기 역할을 하고, 열원측 열교환기(1)가 증발기 역할을 하는 것으로, 난방운전시 압축기(3)로부터 토출되는 고온고압의 냉매는 부하측 열교환기(2)에서 응축되고, 응축된 냉매는 팽창하여 열원측 열교환기(1)를 통해 저온저압의 냉매가 되어 다시 압축기(3)로 입수되는 과정을 거치게 되는 것이다.

즉, 응축기 역할을 하는 부하측 열교환기(2)에서 고온의 응축열이 열교환을 통해 온수가 생성되는 것이다.

도 3은 본 발명 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 냉방운전시 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 냉방운전조건으로 설정되면, 상기 압축기(3)로부터 배출되는 고온고압의 냉매는 사방밸브(4)를 통해 열원측 열교환기(1)로 이동하게 된다.

상기 열원측 열교환기(1)에서 냉매는 체크밸브의 조합으로 이루어진 브릿지(5)를 통해 판형 열교환기(6)로 이동되며, 상기 판형 열교환기(6)에서 냉매가 다시 브릿지(5)를 통해 부하측 열교환기(2)와 사방밸브(4)를 거쳐 압축기(3)로 들어가는 순환과정을 가지게 된다.

이때, 냉방운전조건에서는 상기 열원측 열교환기(1)가 응축기 역할을 하고, 부하측 열교환기(2)는 증발기 역할을 하는 것이 특징이다.

상술한 바와 같이 냉방운전시 열원측 열교환기(1)가 응축기 역할을 하고, 부하측 열교환기(2)가 증발기 역할을 하는 것으로, 냉방운전시 압축기(3)로부터 토출되는 고온고압의 냉매는 열원측 열교환기(1)에서 응축되고, 응축된 냉매는 팽창하여 부하측 열교환기(2)를 통해 저온저압의 냉매가 되어 다시 압축기(3)로 입수되는 과정을 거치게 되는 것이다.

즉, 증발기 역할을 하는 부하측 열교환기(2)에서 저온의 증발열이 열교환되어 냉수를 생성하는 것이다.

본 발명 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 운전방법을 다시 한번 정리하면, 난방사이클은 압축기(3)에서 고온고압으로 압축된 냉매를 응측기역할을 하는 부하측 열교환기(2)에서 높은 온도의 열을 온도가 낮은 바깥쪽으로 내뿜는 사이클을 반복하는 구성이며, 냉방사이클은 이와 반대로 응축기는 증발기로, 증발기는 응축기로 작용하도록 만들어 응축된 냉매가 열원 측과 열교환됨으로써 냉방을 하고자 하는 부하 측을 차갑게 만들도록 구성된 것이다.

한편, 상기 판형 열교환기(6)는 응축기를 나온 고온고압의 냉매액과 증발기에서 나온 저온의 오일(오일+냉매액)과 열교환 과정을 통해 고온의 오일은 압축기(3)로 유입되도록 하고, 과냉된 냉매액은 팽창변(7)을 거쳐 증발기로 유입되도록 하는 역할을 하고 있다.

즉, 냉·난방 운전시 판형 열교환기(6)를 통한 고온의 오일은 압축기(3)로 유입되는 것이다.

오일의 온도가 높을수록 압축기(3)의 원활한 운전이 가능하다.

상기 판형 열교환기(6)는 재생기 역할을 하는 것으로, 일반적인 히트펌프 사이클에 판형 열교환기(6)를 적용함으로써 사이클 안정화 가능하게 된다.

판형 열교환기(6)의 사이클 흐름은 응축기에서 나온 고온고압의 냉매액과 증발기에서 나온 저온의 오일(오일+냉매액)과 열교환 과정을 거치는 것으로, 고온의 오일은 압축기(1)로 회수되고, 과냉된 냉매액은 팽창변(7)을 거쳐 증발기로 유입되는 것이다.

증발기와 응축기의 역할은 상술한 바와 같이 냉방운전과 난방운전에 따라 열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2)가 서로 교번하여 하게 된다.

따라서, 상기 판형 열교환기(6)가 설치됨에 따라 고온고압의 냉매액이 저온의 오일과 열교환 과정을 통해 과냉 효과가 발생하게 되어, 팽창변의 증기 혼입 방지, 팽창제어 불균형 최소화, 핫(Hot)가스 발생을 최소화하여 배관 내의 마찰손실 감소하게 된다.

또한, 열교환을 통한 오일 온도 상승으로 원활한 압축기 구동 및 안정적인 오일 회수를 할 수 있게 된다.

그리고 본 발명 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템에는 액분리기의 구성은 없으며, 냉매액에 수분이 용해되는 것을 방지하기 위해 팽창변(7) 전에 필터드라이어(8)가 장착되어 있다.

상기 열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2) 사이에는 오일회수관이 설치되어 있으며, 상기 오일회수관은 냉매와 오일의 비중차이에 의해 냉매액과 오일을 분리하게 된다.

열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2) 간에는 별도의 제1연결관(L1)이 설치되고, 또한 제1연결관(L1)의 중간은 판형 열교환기(6)로 연통되는 제2연결관(L2)이 설치되어 있다.

또한, 판형 열교환기(6)로 연통되는 제2연결관을 기준으로 상기 열원측 열교환기(1) 측의 제1연결관(L1)에는 제1솔레노이드밸브(SV1)가 설치되어 있고, 부하측 열교환기(2) 측의 제1연결관(L1)에는 제2솔레노이드밸브(SV2)가 설치되어 있다.

이를 더욱 상세히 설명하면, 솔레노이드 밸브는 열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2)의 오일회수목적으로 설치되었고 냉·난방 사이클에 따라 오일회수의 방향을 결정짓는 밸브로서 구동방식은 다음과 같다.

냉방운전시는 제2솔레노이드밸브(SV2)를 개방시키고, 제1솔레노이드밸브(SV1)는 막으며, 난방운전시는 반대로 제2솔레노이드밸브(SV2)를 닫고, 제1솔레노이드밸브(SV1)는 개방시킴으로써 냉방운전과 난방운전시 냉매방향을 결정짓게 되는 것이다.

- 냉방사이클 구동시

· SV2번 솔레노이드 밸브 OPEN. SV1번 솔레노이드 밸브 CLOSE

- 난방사이클 구동시

SV1번 솔레노이드 밸브 OPEN, SV2번 솔레노이드 밸브 CLOSE

즉, 본 발명 해수열원용 히트펌프 시스템은 만액식 열교환기를 사용하는 사이클으로서 저압(증발기) 측에서 오일회수가 필요한 시스템으로, 증발기 내 많은 양의 오일 존재 시 비정상적인 오일 포밍 상태로 고압으로 회수됨에 따라 압축기 파손 및 수명을 단축시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2)에 사용되는 전열관은 티타늄 또는 구리와 니켈의 합금인 큐프로니켈, 구리와 알루미늄의 합금인 알브라스 중 택일하여 사용할 수 있다.

특히, 상기 열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2)는 사용환경에 따라 동일 재질 또는 서로 다른 재질로 제작할 수도 있다.

즉, ①열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2)에 모두 사용 ②열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기 모두 큐프로니켈 사용 ③열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2)에 각각 큐프로니켈과 티타늄으로 서로 다른 재질 사용 ④열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2)에 각각 큐프리니켈과 알브라스로서 서로 다른 재질 사용 ⑤열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2)에 각각 티타늄, 알브라서로서 서로 다른 재질 사용할 수 있다.

참고로 큐프로니켈은 고형이물질이 충돌에 약하고, 동이온의 살균력이 강하며, 생물의 관내 부착에 강한 특징이 있고, 티타늄은 고형이물질의 충돌에 강하고, 관내 오염에 취약하다는 특징이 있으며, 큐프로니켈과 티타늄 모두 최소 허용유속이 1.0m/s 이상이다.

도 4는 본 발명 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 열교환기에 사용되는 큐브로니켈의 조성성분과 조성비를 나타낸 테이블이다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명 큐브로니켈은 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 망간(Mn), 아연(Zn), 납(Pb)으로 이루어진 것으로, 중량%로 니켈은 10.5% 이하, 철이 1.67% 이하, 망간 0.63% 이하, 아연 0.03% 이하, 납 0.007% 이하, 그리고 잔부가 구리로 이루어져 있다.

이에, 도 4에 도시된 각 금속의 농도변화를 검토해보면 용용수 수질기준에는 모두 만족하고 있으며, 실질 제작시 내식성을 대폭 강화가능하므로 실제 수치는 더욱 낮아질 것으로 기대한다.

동관의 해수 침식량 기준 조건은 0.01mm/year로서, 전체 중량비에 니켈이 10% 정도 포함되면 내식성이 2배 향상되며, 30% 정도 포함되면 내식성이 5배 정도 향상되나 이는 경제적인 측면을 고려하면 비효율적일 수도 있어, 특수한 환경에 사용하여야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 매우 컴팩트하여 필요한 설치면적이 매우 적고, 이로 인해 기계실 내에 어떤 위치에도 설치가 가능하며, 수배관 설치가 용이하고, 설치비용이 적게 든다는 등의 현저한 효과가 있다.

1. 열원측 열교환기 2. 부하측 열교환기 3. 압축기
4. 사방밸브 5. 브릿지 6. 판형 열교환기
7. 팽창변 8. 필터드라이어
L1. 제1연결관 L2. 제2연결관
SV1. 제1솔레노이드밸브 SV2. 제2솔레노이드밸브

Claims

해수를 열원으로 하는 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템으로서, 상기 히트펌프 시스템은 난방 또는 냉방운전의 조건에 따라 증발기와 응축기의 역할로 가변하는 만액식 열교환기(1, 2)가 열원 측과 부하 측에 모두 설치되어 있되, 압축기(3)로부터 배출되는 고온고압의 냉매는 냉방운전조건에서는 열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2)의 순으로 냉매가 순환하고, 난방운전조건에서는 부하측 열교환기(2)와 열원측 열교환기(1)의 순으로 냉매가 순환하는 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 운전방법에 있어서,
상기 히트펌프 시스템은 난방운전조건에서는 상기 열원측 열교환기(1)가 증발기 역할을 하고, 부하측 열교환기(2)는 응축기 역할을 하며, 냉방운전조건에서는 상기 열원측 열교환기(1)는 응축기 역할을 하고, 부하측 열교환기(2)는 증발기 역할을 하는 것으로,
상기 열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2) 간에는 오일을 회수하기 위하여 별도의 제1연결관(L1)에 의해 서로 연결되고, 상기 제1연결관(L1)에는 판형 열교환기(6)로 연통되는 제2연결관(L2)이 연결되어 있되, 상기 판형 열교환기(6)는 응축기를 나온 고온고압의 냉매액과 증발기에서 나온 저온의 오일과 열교환 과정이 이루어지도록 하여 고온의 오일은 압축기(3)로 유입되도록 하고, 과냉된 냉매액은 팽창변(7)을 통해 증발기로 유입되도록 하는 것이며,
상기 열원측 열교환기(1)와 부하측 열교환기(2)에 사용되는 전열관은 티타늄 또는 구리와 니켈의 합금인 큐프로니켈, 구리와 알루미늄의 합금인 알브라스 중 택일하는 것이고,
또한, 상기 압축기(3)의 전단에는 사방밸브(4)가 설치되어, 상기 압축기(3)에서 배출되는 냉매를 난방 또는 냉방운전조건에 따라 열원측 열교환기(1) 또는 부하측 열교환기(2)로의 순환방향이 지정되는 것으로,
상기 히트펌프 시스템이 난방운전조건으로 설정되면, 상기 압축기(3)로부터 배출되는 고온고압의 냉매는 사방밸브(4)를 통해 부하측 열교환기(2)로 보내어지고, 상기 부하측 열교환기(2)에서 냉매는 응축되어 체크밸브의 조합으로 이루어진 브릿지(5)를 통해 판형 열교환기(6)로 이동되며, 상기 판형 열교환기(6)에서 다시 브릿지(5)를 통해 열원측 열교환기(1)와 사방밸브(4)를 거쳐 압축기(3)로 들어가는 순환과정이 되고,
상기 히트펌프 시스템이 냉방운전조건으로 설정되면, 상기 압축기(3)로부터 배출되는 고온고압의 냉매는 사방밸브(4)를 통해 열원측 열교환기(1)로 이동되고, 상기 열원측 열교환기(1)에서 냉매는 체크밸브의 조합으로 이루어진 브릿지(5)를 통해 판형 열교환기(6)로 이동되며, 상기 판형 열교환기(6)에서 다시 브릿지(5)를 통해 부하측 열교환기(2)와 사방밸브(4)를 거쳐 압축기(3)로 들어가는 순환과정이 되는 것이며,
냉매액에 수분이 용해되는 것을 방지하기 위해 팽창변(7) 전에 필터드라이어(8)가 장착되어 있는 것이 특징인 만액식 열교환기가 설치된 해수열원용 히트펌프 시스템의 운전방법.
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