KR102413701B1 - 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템 - Google Patents

수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키는 압축기(11), 냉매의 이동 경로가 변경되는 사방변(12), 상기 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 메인열교환기(13), 상기 압축기(11)의 성능을 개선시키기 위해, 상기 메인열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매와 서브팽창밸브(15)로부터 추출된 가스를 열교환시켜, 저온고압의 액체냉매로 변경시키는 서브열교환기(14), 상기 서브열교환기(14)에서 유입된 저온고압의 액체냉매에서 흡열능력이 없는 가스를 추출하여 상기 서브열교환기(14)에 재공급하는 서브팽창밸브(15), 상기 서브팽창밸브(15)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 기체냉매로 비체적을 팽창시키는 메인팽창밸브(16), 상기 메인팽창밸브(16)에서 유입된 저온저압의 기체냉매를 공기열원과 열교환시켜, 중온저압의 기체냉매로 변경시키는 핀코일열교환기(17), 상기 메인열교환기(13)의 일측에 구비되어, 상기 메인열교환기(13)로 유체를 유입시키는 부하펌프(18), 냉매의 압력 및 유체의 온도를 측정하는 센서부(25) 및 축열운전 시, 출수온도가 일정한 고온의 유체를 생산할 수 있도록 부하펌프(18)의 기동주파수를 가변시켜, 상기 메인열교환기(13)로 유입되는 유체의 수유량을 제어하는 컨트롤러(30)를 포함하고, 상기 메인열교환기(13)에서는 상기 메인열교환기(13)의 내부를 유동하는 저온의 유체가 고온고압의 냉매와 열교환되어, 고온의 유체로 변환되는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.

Description

수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템{Heat pump system using air as heat source that produces hot water with a constant water outlet temperature by varying the water flow rate}
본 발명은 공기열원 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 임의의 입수온도 대비 출수온도가 일정한 고온의 유체를 생산할 수 있도록 부하펌프의 기동주파수를 가변시켜, 상기 메인열교환기로 유입되는 유체의 수유량을 제어할 수 있는 공기열원 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 히트펌프는 저온의 열원을 냉동사이클을 이용하여 고온으로 이동시켜, 냉방, 난방 및 급탕을 수행하는 장치를 의미한다. 상기 히트펌프는 기존의 화석연료 장치에 비해 효율이 2~3배 이상 높으므로, 산업 전분야에서 에너지절감장치로 널리 적용되고 있다.
동계 온실의 경우, 새벽시간 대에는 실내의 습한 공기를 제습하기 위해 온수 축열조로부터 실내로 공급하는 열량이 집중되어, 상기 축열조 상층의 온도가 30℃로 급감한다.
상기 동계 온실에서, 기존의 정유량 온수 공급용 히트펌프 가동 시, 기존의 히트펌프의 메인열교환기로 유입되는 유체의 입수온도 및 상기 축열조로 배출되는 유체의 출수온도 간의 온도 차이가 5℃ 이하로 한정되는 문제점이 있으므로, 가온 시 상기 축열조 상층의 온도는 35℃ 정도로 유지될 수 밖에 없다.
따라서, 유체의 입수온도 25℃를 실내 공급을 위한 기준온도 60℃로 승온시키기 위해서는 별도의 화석연료 보일러가 필수적으로 설치된다. 이로 인해, 사용자는 전기요금 및 화석연료 운용비를 이중으로 부담해야 하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 히트펌프 단독으로 실내 공급을 위한 기준온도의 온수를 공급하여, 가온장치에 대한 운전비용을 획기적으로 감소시킬 수 있는 기술 개발이 시급한 실정이다.
KR 20-0428685 B1 KR 10-1456198 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이단압축 냉동사이클로 구성된 히트펌프에서 임의의 입수온도 대비 출수온도가 일정한 고온의 유체를 생산할 수 있도록 부하펌프의 기동주파수를 가변시켜, 상기 메인열교환기로 유입되는 유체의 수유량을 제어할 수 있는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 낮은 수유량에서 압축기의 고압측 냉매의 압력이 기준 압력 이상으로 상승하는 것을 방지하도록 제어하는 비상 제어 기능을 갖는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 초기 가동 시, 부하펌프가 기준주파수로 가동되도록 제어하는 초기 제어, 본 가동 시, 출수온도를 고정하여, 상기 부하펌프가 PID 제어에 의해 기동주파수가 가변되도록 제어하는 본 제어 및 가동 종료 시, 상기 부하펌프가 일정한 기동주파수로 가동되도록 제어하는 정지 제어 기능을 갖는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 기술적인 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템은 고온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키는 압축기(11), 냉매의 이동 경로가 변경되는 사방변(12), 상기 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 메인열교환기(13), 상기 압축기(11)의 성능을 개선시키기 위해, 상기 메인열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매와 서브팽창밸브(15)로부터 추출된 가스를 열교환시켜, 저온고압의 액체냉매로 변경시키는 서브열교환기(14), 상기 서브열교환기(14)에서 유입된 저온고압의 액체냉매에서 흡열능력이 없는 가스를 추출하여 상기 서브열교환기(14)에 재공급하는 서브팽창밸브(15), 상기 서브팽창밸브(15)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 기체냉매로 비체적을 팽창시키는 메인팽창밸브(16), 상기 메인팽창밸브(16)에서 유입된 저온저압의 기체냉매를 공기열원과 열교환시켜, 중온저압의 기체냉매로 변경시키는 핀코일열교환기(17), 상기 메인열교환기(13)의 일측에 구비되어, 상기 메인열교환기(13)로 유체를 유입시키는 부하펌프(18), 냉매의 압력 및 유체의 온도를 측정하는 센서부(25) 및 축열운전 시, 출수온도가 일정한 고온의 유체를 생산할 수 있도록 부하펌프(18)의 기동주파수를 가변시켜, 상기 메인열교환기(13)로 유입되는 유체의 수유량을 제어하는 컨트롤러(30)를 포함하고, 상기 메인열교환기(13)에서는 상기 메인열교환기(13)의 내부를 유동하는 저온의 유체가 고온고압의 냉매와 열교환되어, 고온의 유체로 변환되는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.
또한, 상기 센서부(25)는 상기 압축기(11)의 고압측에 구비되어, 상기 압축기(11)로부터 배출되는 고온고압의 기체냉매의 압력을 측정하는 고압센서(26), 상기 핀코일열교환기(17)의 일측에 구비되어, 외부 공기의 온도를 측정하는 외기온도센서(27), 상기 메인열교환기(13) 및 부하펌프(18)의 사이에 구비되어, 상기 메인열교환기(13)로 유입되는 저온의 유체의 실제입수온도를 측정하는 입수온도센서(28) 및 상기 메인열교환기(13)의 타측에 구비되어, 상기 메인열교환기(13)로부터 배출되는 고온의 유체의 실제출수온도를 측정하는 출수온도센서(29)를 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러(30)는 정속형 또는 가변형 중에서 상기 부하펌프(18)의 운전방식이 선택되는 선택부(31), 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 특정 주파수로 설정 및 입력되는 주파수설정부(32) 및 상기 선택부(31)에 상기 부하펌프(18)의 운전방식이 상기 정속형으로 입력된 경우, 상기 부하펌프(18)가 상기 정속형으로 가동되도록 제어하는 설정제어부(33)를 포함하고, 상기 설정제어부(33)는 상기 선택부(31)에 상기 부하펌프(18)의 운전방식이 상기 가변형으로 입력되고, 상기 주파수설정부(32)에 특정 주파수가 입력되지 않은 경우, 상기 부하펌프(18)가 상기 가변형으로 가동되도록 제어하고, 상기 선택부(31)에 상기 부하펌프(18)의 운전방식이 상기 가변형으로 입력되고, 상기 주파수설정부(32)에 특정 주파수가 입력된 경우, 상기 부하펌프(18)가 상기 특정 주파수로 가동되도록 제어하고, 상기 정속형은 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 일정하게 유지되는 운전방식이고, 상기 가변형은 출수온도가 고정되고, 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 가변되는 운전방식인 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러(30)는 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 사전에 설정된 주파수구간 내에서 가변되도록 제어하는 구간제어부(34)를 더 포함하고, 상기 주파수구간은 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 하한주파수 이상 상한주파수 이하인 구간이고, 상기 구간제어부(34)는 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 1일 2회 상기 하한주파수로 변환되도록 제어하고, 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 상기 하한주파수로 변환되는 구간은 각각 21시 이상 07시 미만 및 07시 이상 21시 미만으로 설정되는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러(30)는 고압센서(26)에 의해 측정된 상기 압축기(11)의 고압측 냉매의 압력이 사전에 설정된 상한압력 이상인 경우, 단위시간당 상기 부하펌프(18)의 기동주파수의 변화율이 사전에 설정된 기준비율로 증가하도록 제어하는 비상제어부(35)를 더 포함하고, 상기 비상제어부(35)는 상기 압축기(11)의 고압측 냉매의 압력이 사전에 설정된 연속시간 동안, 사전에 설정된 하한압력 이하인 경우, 상기 단위시간당 상기 부하펌프(18)의 기동주파수 변화율이 0이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러(30)는 축열운전 진입 시, 상기 부하펌프(18)가 사전에 설정된 축열초기주파수로 가동되도록 제어하는 주파수제어부(36)를 더 포함하고, 상기 주파수제어부(36)는 (수학식 1)을 이용하여, 상기 축열초기주파수(Ht_Start_Hz)를 산출하고, 상기 (수학식 1)은 (Ht_Start_Hz)=(954×(OAT_now)+102×(WIT_now)×39760)/((Rated_W_Flow)×(Spec_Heat)×((T_Ht_WOT)-(WIT_now)))+(Ht_Cali_Hz_Rate)이고, 상기 OAT_now는 외기온도센서(27)에 의해 측정된 외기온도이고, 상기 WIT_now는 입수온도센서(28)에 의해 측정된 실제입수온도이고, 상기 Rated_W_Flow 및 Spec_Heat는 각각 정격 수유량 및 유체의 비열이고, 상기 T_Ht_WOT는 축열운전 시, 사용자가 원하는 상기 출수목표온도이고, 상기 Ht_Cali_Hz_Rate는 축열주파수보정값인 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.
또한, 상기 주파수제어부(36)는 상기 축열운전 진입 완료 시, 입수온도가 변경되는 경우에도, 출수온도를 상기 출수목표온도로 일정하게 유지하기 위하여, PID 제어에 의해 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 제1 온도편차에 따라 가변되도록 제어하고, 상기 주파수제어부(36)는 (수학식 6)을 이용하여, 상기 제1 온도편차(ΔT1)를 산출하고, 상기 (수학식 6)은 ΔT1=Tc-(Ht_T_AWOT)-(Ht_SH_correct)-5이고, 상기 Tc는 상기 고압센서(26)에 의해 측정된 상기 압축기(11)의 고압측 냉매의 압력을 온도로 변환시킨 응축온도이고, 상기 Ht_T_AWOT는 상기 T_Ht_WOT와 동일한 상기 출수목표온도이고, 상기 Ht_SH_correct는 축열현열보정값이고, 상기 주파수제어부(36)는 (수학식 7)을 이용하여, 상기 축열현열보정값(Ht_SH_correct)을 산출하고, 상기 (수학식 7)은 Ht_SH_correct=[0.01*44*(Tc-WIT_now)]-4.89이고, 상기 Tc는 상기 압축기(11)의 고압측 냉매의 압력을 온도로 변환시킨 응축온도이고, 상기 WIT_now는 상기 입수온도센서(28)에 의해 측정된 실제입수온도이고, 상기 주파수제어부(36)는 상기 제1 온도편차가 사전에 설정된 제1 기준온도를 초과하는 경우, 상기 PID 제어에 의해 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 상기 상한주파수 이하의 범위 내에서 증가하도록 제어하고, 상기 제1 온도편차가 사전에 설정된 제2 기준온도 이상, 상기 제1 기준온도 이하인 경우, 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 일정하게 유지되도록 제어하고, 상기 제1 온도편차가 상기 제2 기준온도 미만인 경우, 상기 PID 제어에 의해 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 상기 하한주파수 이상의 범위 내에서 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.
또한, 상기 주파수제어부(36)는 상기 축열운전 정지 제어 진입 시, 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 사전에 설정된 기준주파수로 일정하게 유지되도록 제어하고, 상기 주파수제어부(36)는 상기 축열운전 시, 출수온도를 일정하게 유지하기 위해 제2 온도편차에 따라 상기 부하펌프(18)의 가동 여부를 제어하고, 상기 제2 온도편차는 상기 출수목표온도 및 실제입수온도 간의 온도편차이고, 상기 주파수제어부(36)는 상기 제2 온도편차가 사전에 설정된 제1 유지시간 이상의 기간 동안, 사전에 설정된 제1 기준온도 이하인 경우, 상기 부하펌프(18)가 정지되도록 제어하고, 상기 제2 온도편차가 사전에 설정된 제2 유지시간 이상의 기간 동안, 사전에 설정된 제2 기준온도 이상인 경우, 상기 부하펌프(18)가 가동되도록 제어하고, 상기 제2 유지시간 및 제2 기준온도는 각각 상기 제1 유지시간 및 제1 기준온도보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.
또한, 상기 주파수제어부(36)는 축열운전 시, 출수온도를 일정하게 유지하기 위해 실제출수온도 및 출수목표온도 간의 온도편차에 따라 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 가변되도록 제어하고, 상기 주파수제어부(36)는 실제출수온도가 상기 출수목표온도 이상인 경우, 상기 PID 제어에 의해 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 상기 상한주파수 이하의 범위 내에서 증가하도록 제어하고, 실제출수온도가 상기 출수목표온도 미만인 경우, 상기 PID 제어에 의해 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 하한주파수 이상의 범위 내에서 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.
본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템은 열부하 사용이 집중되는 새벽시간에도 실내에서 요구하는 사용온도를 일정하게 유지할 수 있으므로, 보조열원인 화석연료 장치를 구비할 필요가 없어, 운용비를 획기적으로 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템은 관공서, 교육시설, 운송시설, 체육시설, 근린시설 및 온실의 메인 난방 및 급탕장치로 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 시설 중 LPG, 도시가스, 펠렛, 경유 등 화석연료 보일러를 보조열원으로 설치해야 하는 현장에 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템은 수유량의 가변에 의해 메인열교환기로 유입되는 입수온도 및 축열조로 배출되는 출수온도 간의 온도 차이를 순간적으로 최대 30℃까지 증가시킬 수 있어, 기존 난방 및 급탕 시 적용하는 화석연료 보일러를 대체할 수 있어, 친환경적이고, 에너지를 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템의 구성도이다.
도 2는 컨트롤러의 구성도이다.
도 3은 선택부, 주파수설정부, 설정제어부 및 부하펌프 간의 데이터 흐름도이다.
도 4는 센서부, 비상제어부, 주파수제어부, 압축기 및 부하펌프 간의 데이터 흐름도이다.
도 5는 구간제어부가 기동주파수를 제어하는 과정에 대한 순서도이다.
도 6은 비상제어부가 단위시간당 기동주파수의 변화율을 제어하는 과정에 대한 순서도이다.
도 7은 주파수제어부가 초기 축열운전 시, 기동주파수를 제어하는 과정에 대한 순서도이다.
도 8은 주파수제어부가 본 축열운전 시, 제1 온도편차에 따라 기동주파수를 제어하는 과정에 대한 순서도이다.
도 9는 주파수제어부가 축열운전 완료 시, 기동주파수를 제어하는 과정에 대한 순서도이다.
도 10은 주파수제어부가 본 축열운전 시, 실제출수온도 및 출수목표온도에 따라 기동주파수를 제어하는 과정에 대한 순서도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로 이에 의해 본 발명의 권리범위가 축소되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템(10)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가변 수유량에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템(10)은 압축기(11), 사방변(12), 메인열교환기(13), 서브열교환기(14), 서브팽창밸브(15), 메인팽창밸브(16), 핀코일열교환기(17) 및 부하펌프(18)를 포함하여 구성된다.
먼저, 압축기(11)는 고온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시킨다. 압축기(11)에서 압축된 고온고압의 기체냉매는 메인열교환기(13)로 이동한다.
그리고, 사방변(12)에서는 운전모드에 따라 냉매의 이동 경로가 변경된다.
그리고, 메인열교환기(13)는 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 중온고압의 액체냉매로 응축시킨다. 이때, 메인열교환기(13)의 내부를 유동하는 저온의 유체는 고온고압의 냉매와 열교환되어, 고온의 유체로 변환된다. 이때, 유체는 물(Water)의 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 서브열교환기(14)는 압축기(11)의 성능을 개선시키기 위해, 메인열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매와 서브팽창밸브(15)로부터 추출된 가스를 열교환시켜, 저온고압의 액체냉매로 변경시킨다.
그리고, 서브팽창밸브(15)는 서브열교환기(14)에서 유입된 저온고압의 액체냉매에서 흡열능력이 없는 가스를 추출하여, 서브열교환기(14)에 재공급한다.
그리고, 메인팽창밸브(16)는 서브팽창밸브(15)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 기체냉매로 비체적을 팽창시킨다.
그리고, 핀코일열교환기(17)는 메인팽창밸브(16)에서 유입된 저온저압의 기체냉매를 공기열원과 열교환시켜, 중온저압의 기체냉매로 변경시킨다.
그리고, 부하펌프(18)는 메인열교환기(13)의 일측에 구비되어, 메인열교환기(13)로 유체를 유입시킨다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 부하펌프의 수유량을 가변시켜, 설정한 출수온도를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템(10)은 제1 체크밸브(C1), 제3 체크밸브(C3), 제2 체크밸브(C2) 및 제4 체크밸브(C4)를 더 포함하여 구성된다.
먼저, 제1 체크밸브(C1)는 메인팽창밸브(16)에서 유입된 저온고압의 냉매가 핀코일열교환기(17)로 이동 가능하게 구비된다.
그리고, 제3 체크밸브(C3)는 메인열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매가 서브열교환기(14)로 이동 가능하게 구비된다.
그리고, 제2 체크밸브(C2)는 메인팽창밸브(16)에서 유입된 냉매가 메인열교환기(13)로 이동 가능하게 구비된다.
그리고, 제4 체크밸브(C4)는 핀코일열교환기(17)에서 유입된 냉매가 서브열교환기(14)로 이동 가능하게 구비된다.
도 2는 컨트롤러(30)의 구성도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 부하펌프의 수유량을 가변시켜, 설정한 출수온도를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템(10)은 센서부(25) 및 컨트롤러(30)를 더 포함하여 구성된다.
먼저, 센서부(25)는 냉매의 압력 및 유체의 온도를 측정한다. 센서부(25)는 고압센서(26), 외기온도센서(27), 입수온도센서(28) 및 출수온도센서(29)를 포함하여 구성된다.
먼저, 고압센서(26)는 압축기(11)의 고압측에 구비되어, 압축기(11)로부터 배출되는 고온고압의 기체냉매의 압력을 측정한다.
그리고, 외기온도센서(27)는 핀코일열교환기(17)의 일측에 구비되어, 외부 공기의 온도를 측정한다.
그리고, 입수온도센서(28)는 메인열교환기(13) 및 부하펌프(18)의 사이에 구비되어, 메인열교환기(13)로 유입되는 저온의 유체의 실제입수온도를 측정한다.
그리고, 출수온도센서(29)는 메인열교환기(13)의 타측에 구비되어, 메인열교환기(13)로부터 배출되는 고온의 유체의 실제출수온도를 측정한다.
그리고, 컨트롤러(30)는 축열운전 시, 출수온도가 일정한 고온의 유체를 생산할 수 있도록 부하펌프(18)의 기동주파수를 가변시켜, 메인열교환기(13)로 유입되는 유체의 수유량을 제어한다.
도 2를 참조하면, 컨트롤러(30)는 선택부(31), 주파수설정부(32), 설정제어부(33), 구간제어부(34), 비상제어부(35) 및 주파수제어부(36)를 포함하여 구성된다.
도 3은 선택부(31), 주파수설정부(32), 설정제어부(33) 및 부하펌프(18) 간의 데이터 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 선택부(31)에서는 부하펌프(18)의 운전방식을 정속형 또는 가변형 중에서 하나로 선택할 수 있다.
여기서, 정속형은 부하펌프(18)의 기동주파수가 일정하게 유지되는 운전방식이고, 가변형은 출수온도가 고정되고, 부하펌프(18)의 기동주파수가 가변되는 운전방식을 의미한다.
그리고, 주파수설정부(32)에서는 부하펌프(18)의 기동주파수를 특정 주파수로 설정하여, 입력할 수 있다.
그리고, 설정제어부(33)는 선택부(31)에 부하펌프(18)의 운전방식이 정속형으로 입력된 경우, 부하펌프(18)가 정속형으로 가동되도록 제어한다.
그리고, 설정제어부(33)는 선택부(31)에 부하펌프(18)의 운전방식이 가변형으로 입력되고, 주파수설정부(32)에 특정 주파수가 입력되지 않은 경우, 부하펌프(18)가 가변형으로 가동되도록 제어한다.
그리고, 설정제어부(33)는 선택부(31)에 부하펌프(18)의 운전방식이 가변형으로 입력되고, 주파수설정부(32)에 특정 주파수가 입력된 경우, 부하펌프(18)가 특정 주파수로 가동되도록 제어한다.
도 4는 센서부(25), 비상제어부(35), 주파수제어부(36), 압축기(11) 및 부하펌프(18) 간의 데이터 흐름도이고, 도 5는 구간제어부(34)가 기동주파수를 제어하는 과정에 대한 순서도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 구간제어부(34)는 부하펌프(18)의 기동주파수가 사전에 설정된 주파수구간 내에서 가변되도록 제어한다.
여기서, 주파수구간은 부하펌프(18)의 기동주파수가 하한주파수 이상 상한주파수 이하인 구간을 의미하고, 하한주파수 및 상한주파수는 각각 10Hz 및 70Hz로 설정된다.
이때, 부하펌프(18)의 기동주파수가 상한주파수 이하로 제한되는 이유는 부하펌프(18)의 신뢰성을 확보하고, 유량스위치의 감지 불량을 최소화하기 위한 것이다.
그리고, 구간제어부(34)는 부하펌프(18)의 기동주파수가 1일 2회 하한주파수로 변환되도록 제어한다. 이때, 부하펌프(18)의 기동주파수가 하한주파수로 변환되는 구간은 각각 21시 이상 07시 미만 및 07시 이상 21시 미만으로 설정된다.
도 6은 비상제어부(35)가 단위시간당 기동주파수의 변화율을 제어하는 과정에 대한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 비상제어부(35)는 고압센서(26)에 의해 측정된 압축기(11)의 고압측 냉매의 압력이 사전에 설정된 상한압력 이상인 경우, 단위시간당 부하펌프(18)의 기동주파수의 변화율이 사전에 설정된 기준비율로 증가하도록 제어한다.
이때, 상한압력은 31Bar.G로 설정되고, 단위시간 및 부하펌프(18)의 기동주파수의 변화율은 각각 20초 및 3Hz로 설정된다.
그 이후, 비상제어부(35)는 압축기(11)의 고압측 냉매의 압력이 사전에 설정된 연속시간 동안, 사전에 설정된 하한압력 이하인 경우, 단위시간당 부하펌프(18)의 기동주파수 변화율이 0이 되도록 제어한다.
이때, 연속시간 및 하한압력은 각각 10초 이상 및 29Bar.G로 설정된다.
이 같은 과정을 통해, 비상제어부(35)는 압축기(11)에서 고압이 발생하는 것을 사전에 차단할 수 있다.
도 7은 주파수제어부(36)가 초기 축열운전 시, 기동주파수를 제어하는 과정에 대한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 주파수제어부(36)는 축열운전 진입 시, 부하펌프(18)가 사전에 설정된 축열초기주파수로 가동되도록 제어한다.
이를 통해, 주파수제어부(36)는 수유량의 불균형으로 인해 발생하는 사이클의 급변 또는 헌팅을 최소화할 수 있다. 여기서, 헌팅(Hunting)은 설정값에 대하여 출수온도가 일정하게 상하로 변동되는 현상을 의미한다.
먼저, 주파수제어부(36)는 (수학식 1)을 이용하여, 축열초기주파수(Ht_Start_Hz)를 산출한다.
(수학식 1)
Ht_Start_Hz=(954×(OAT_now)+102×(WIT_now)×39760)/((Rated_W_Flow)×(Spec_Heat)×((T_Ht_WOT)-(WIT_now)))+(Ht_Cali_Hz_Rate)
여기서, OAT_now(Out Air Temperature)는 외기온도센서(27)에 의해 측정된 외기온도(℃)이고, WIT_now(Water In Temperature)는 입수온도센서(28)에 의해 측정된 실제입수온도(℃)를 의미한다.
그리고, Rated_W_Flow(Rated Water Flow)는 정격 수유량이고, Spec_Heat (Specific heat)는 유체(온수)의 비열을 의미한다. 이때, Rated_W_Flow 및 Spec_Heat는 각각 180LPM 및 1kcal/kg.℃로 설정된다. 여기서, LPM은 Liter Per Minute을 의미한다.
그리고, T_Ht_WOT(Target heating Water Out Temperature)는 축열운전 시, 사용자가 원하는 출수목표온도이고, Ht_Cali_Hz_Rate(Heating Calibration Hz rate)는 축열주파수보정값으로, 10Hz로 설정된다.
그리고, 주파수제어부(36)는 축열운전 진입 완료 시, 입수온도가 변경되는 경우에도, 출수온도를 출수목표온도로 일정하게 유지하기 위하여, PID(Proportional Integral Derivation) 제어에 의해 부하펌프(18)의 기동주파수가 가변되도록 제어한다.
여기서, PID 제어는 기존의 온/오프 제어 방식과 달리, 비례 (Proportional), 적분(Integral) 및 미분(Derivation)을 조합하여 시스템을 제어하는 방식을 의미한다.
먼저, PID 제어의 제어 주기 및 지연시간은 각각 10초로 설정된다.
그리고, PID 제어의 히스테리시스 값, 과열도 및 목표 출력주파수는 각각 0.2, 3Hz 및 0Hz로 설정된다.
한편, 부하펌프(18)의 상한주파수는 70Hz로 설정되고, 부하펌프(18)의 하한주파수는 15Hz 또는 20Hz로 설정된다.
그리고, PID 제어에 따른 출력주파수(PID_Hz)는 (수학식 2)와 같다.
(수학식 2)
PID_Hz=(Kp_Hz+Ti_Hz+Td_Hz)*(Para1)/100
여기서, Kp_Hz는 비례제어 출력주파수이고, Ti_Hz는 적분제어 출력주파수이고, Td_Hz는 미분제어 출력주파수이고, Para1은 제1 상수를 의미한다.
를 의미한다.
그리고, 비례제어 출력주파수(Kp_Hz)는 (수학식 3)과 같다.
(수학식 3)
Kp_Hz=ΔT1*(Para2)
여기서, ΔT1은 축열운전 시 적용되는 제1 온도편차로써, (수학식 7)을 이용하여 구할 수 있다. 그리고, Para2는 제2 상수를 의미한다.
그리고, 적분제어 출력주파수(Ti_Hz)는 (수학식 4)와 같다.
(수학식 4)
Ti_Hz=[(Kp_Hz_0+Kp_Hz_1+Kp_Hz_2)*(Para3)]/[(Para4)*2]
여기서, Kp_Hz_0, Kp_Hz_1 및 Kp_Hz_2는 각각 최초 단계, 1단계 및 2단계의 비례제어 출력주파수이고, Para3 및 Para4는 각각 제3 상수 및 제4 상수를 의미한다. 이때, Para4는 10초로 설정된다.
그리고, 미분제어 출력주파수(Td_Hz)는 (수학식 5)와 같다.
(수학식 5)
Td_Hz=[Kp_Hz_0-Kp_Hz_1]*(Para5)
여기서, Kp_Hz_0, Kp_Hz_1는 각각 최초 단계 및 1단계의 비례제어 출력주파수이고, Para5는 제5 상수를 의미한다.
도 8은 주파수제어부(36)가 본 축열운전 시, 제1 온도편차에 따라 기동주파수를 제어하는 과정에 대한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 주파수제어부(36)는 축열운전 진입 완료 시, 입수온가 변경되는 경우에도, 출수온도를 출수목표온도로 일정하게 유지하기 위하여, PID 제어에 의해 부하펌프(18)의 기동주파수가 제1 온도편차에 따라 가변되도록 제어한다.
먼저, 주파수제어부(36)는 (수학식 6)을 이용하여 제1 온도편차(ΔT1)를 산출한다.
(수학식 6)
ΔT1=Tc-(Ht_T_AWOT)-(Ht_SH_correct)-5(℃)
여기서, Tc는 고압센서(26)에 의해 측정된 압축기(11)의 고압측 냉매의 압력을 냉매의 압력-온도 환산표를 이용하여 온도로 변환시킨 응축온도이고, Ht_T_AWOT는 상기 T_Ht_WOT와 동일한 상기 출수목표온도이고, Ht_SH_correct는 축열현열보정값을 의미한다. 예를 들어, R410A 냉매의 고압측 압력이 22bar인 경우, 냉매의 압력-온도 환산표에 의해 산출되는 응축온도는 37.96℃이다.
그리고, 주파수제어부(36)는 (수학식 7)을 이용하여, 축열현열보정값(Ht_SH_correct)을 산출한다.
(수학식 7)
Ht_SH_correct=[0.01*44*(Tc-WIT_now)]-4.89
여기서, Tc는 압축기(11)의 고압측 냉매의 압력을 온도로 변환시킨 응축온도이고, WIT_now(Water In Temperature)는 입수온도센서(28)에 의해 측정된 실제입수온도(℃)를 의미한다.
먼저, 주파수제어부(36)는 제1 온도편차가 제1 기준온도를 초과하는 경우, PID 제어에 의해 부하펌프(18)의 기동주파수가 상한주파수 이하의 범위 내에서 증가하도록 제어한다. 이때, 제1 기준온도는 0.2℃로 설정된다.
그리고, 주파수제어부(36)는 제1 온도편차가 제2 기준온도 이상, 제1 기준온도 이하인 경우, 부하펌프(18)의 기동주파수가 일정하게 유지되도록 제어한다. 이때, 제2 기준온도는 -0.2℃로 설정된다.
그리고, 주파수제어부(36)는 제1 온도편차가 제2 기준온도 미만인 경우, PID 제어에 의해 부하펌프(18)의 기동주파수가 하한주파수 이상의 범위 내에서 감소하도록 제어한다.
그리고, 주파수제어부(36)는 축열운전 정지 제어 진입 시, 부하펌프(18)의 기동주파수가 사전에 설정된 기준주파수로 일정하게 유지되도록 제어한다.
도 9는 주파수제어부(36)가 축열운전 완료 시, 기동주파수를 제어하는 과정에 대한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 주파수제어부(36)는 축열운전 시, 출수온도를 일정하게 유지하기 위해 제2 온도편차에 따라 부하펌프(18)의 가동 여부를 제어할 수 있다.
여기서, 제2 온도편차(ΔT2)는 출수목표온도(Ht_T_AWOT) 및 실제입수온도(WIT_now) 간의 온도편차를 의미한다.
구체적으로, 주파수제어부(36)는 제2 온도편차가 사전에 설정된 제1 유지시간 이상의 기간 동안, 사전에 설정된 제1 기준온도 이하인 경우, 부하펌프(18)가 정지되도록 제어한다. 이때, 제1 유지시간은 3초이고, 제1 기준온도는 4℃로 설정된다.
그리고, 주파수제어부(36)는 제2 온도편차가 사전에 설정된 제2 유지시간 이상의 기간 동안, 사전에 설정된 제2 기준온도 이상인 경우, 부하펌프(18)가 가동되도록 제어한다.
이때, 제2 유지시간 및 제2 기준온도는 각각 제1 유지시간 및 제1 기준온도보다 크게 설정된다. 구체적으로, 제2 유지시간은 5초이고, 제2 기준온도는 7℃로 설정된다.
도 10은 주파수제어부(36)가 본 축열운전 시, 실제출수온도 및 출수목표온도에 따라 기동주파수를 제어하는 과정에 대한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 주파수제어부(36)는 축열운전 시, 출수온도를 일정하게 유지하기 위해 실제출수온도 및 출수목표온도 간의 온도편차에 따라 부하펌프(18)의 기동주파수가 가변되도록 제어한다.
먼저, 주파수제어부(36)는 실제출수온도가 출수목표온도 이상인 경우, PID 제어에 의해 부하펌프(18)의 기동주파수가 상한주파수 이하의 범위 내에서 증가하도록 제어한다.
그리고, 주파수제어부(36)는 실제출수온도가 출수목표온도 미만인 경우, PID 제어에 의해 부하펌프(18)의 기동주파수가 하한주파수 이상의 범위 내에서 감소하도록 제어한다.
본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템은 열부하 사용이 집중되는 새벽시간에도 실내에서 요구하는 사용온도를 일정하게 유지할 수 있으므로, 보조열원인 화석연료 장치를 구비할 필요가 없어, 운용비를 획기적으로 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템은 관공서, 교육시설, 운송시설, 체육시설, 근린시설 및 온실의 메인 난방 및 급탕장치로 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 시설 중 LPG, 도시가스, 펠렛, 경유 등 화석연료 보일러를 보조열원으로 설치해야 하는 현장에 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템은 수유량의 가변에 의해 메인열교환기로 유입되는 입수온도 및 축열조로 배출되는 출수온도 간의 온도 차이를 순간적으로 최대 30℃까지 증가시킬 수 있어, 기존 난방 및 급탕 시 적용하는 화석연료 보일러를 대체할 수 있어, 친환경적이고, 에너지를 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명은 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템(10)을 제공하고자 하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시예는 단지 하나의 실시예에 불과하고, 본 발명의 진정한 권리 범위는 특허 청구범위를 기준으로 하되, 다양하게 존재할 수 있는 균등한 실시예에도 미친다 할 것이다.
10: 공기열원 히트펌프 시스템 11: 압축기
12: 사방변 13: 메인열교환기
14: 서브열교환기 15: 서브팽창밸브
16: 메인팽창밸브 17: 핀코일열교환기
18: 부하펌프 C1: 제1 체크밸브
C2: 제2 체크밸브 C3: 제3 체크밸브
C4: 제4 체크밸브 25: 센서부
26: 고압센서 27: 외기온도센서
28: 입수온도센서 29: 출수온도센서
30: 컨트롤러 31: 선택부
32: 주파수설정부 33: 설정제어부
34: 구간제어부 35: 비상제어부
36: 주파수제어부

Claims (9)

  1. 고온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키는 압축기(11);
    냉매의 이동 경로가 변경되는 사방변(12);
    상기 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 메인열교환기(13);
    상기 압축기(11)의 성능을 개선시키기 위해, 상기 메인열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매와 서브팽창밸브(15)로부터 추출된 가스를 열교환시켜, 저온고압의 액체냉매로 변경시키는 서브열교환기(14);
    상기 서브열교환기(14)에서 유입된 저온고압의 액체냉매에서 흡열능력이 없는 가스를 추출하여 상기 서브열교환기(14)에 재공급하는 서브팽창밸브(15);
    상기 서브팽창밸브(15)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 기체냉매로 비체적을 팽창시키는 메인팽창밸브(16);
    상기 메인팽창밸브(16)에서 유입된 저온저압의 기체냉매를 공기열원과 열교환시켜, 중온저압의 기체냉매로 변경시키는 핀코일열교환기(17);
    상기 메인열교환기(13)의 일측에 구비되어, 상기 메인열교환기(13)로 유체를 유입시키는 부하펌프(18);
    냉매의 압력 및 유체의 온도를 측정하는 센서부(25); 및
    축열운전 시, 출수온도가 일정한 고온의 유체를 생산할 수 있도록 부하펌프(18)의 기동주파수를 가변시켜, 상기 메인열교환기(13)로 유입되는 유체의 수유량을 제어하는 컨트롤러(30);를 포함하고,
    상기 메인열교환기(13)에서는
    상기 메인열교환기(13)의 내부를 유동하는 저온의 유체가 고온고압의 냉매와 열교환되어, 고온의 유체로 변환되고,
    상기 센서부(25)는
    상기 압축기(11)의 고압측에 구비되어, 상기 압축기(11)로부터 배출되는 고온고압의 기체냉매의 압력을 측정하는 고압센서(26);
    상기 핀코일열교환기(17)의 일측에 구비되어, 외부 공기의 온도를 측정하는 외기온도센서(27);
    상기 메인열교환기(13) 및 부하펌프(18)의 사이에 구비되어, 상기 메인열교환기(13)로 유입되는 저온의 유체의 실제입수온도를 측정하는 입수온도센서(28); 및
    상기 메인열교환기(13)의 타측에 구비되어, 상기 메인열교환기(13)로부터 배출되는 고온의 유체의 실제출수온도를 측정하는 출수온도센서(29);를 포함하고,
    상기 컨트롤러(30)는
    축열운전 진입 시, 상기 부하펌프(18)가 사전에 설정된 축열초기주파수로 가동되도록 제어하는 주파수제어부(36);를 포함하고,
    상기 주파수제어부(36)는
    (수학식 1)을 이용하여, 상기 축열초기주파수(Ht_Start_Hz)를 산출하고,
    상기 (수학식 1)은
    (Ht_Start_Hz)=(954×(OAT_now)+102×(WIT_now)×39760)/((Rated_W_Flow)×(Spec_Heat)×((T_Ht_WOT)-(WIT_now)))+(Ht_Cali_Hz_Rate)이고,
    상기 OAT_now는
    상기 외기온도센서(27)에 의해 측정된 외기온도이고,
    상기 WIT_now는
    상기 입수온도센서(28)에 의해 측정된 실제입수온도이고,
    상기 Rated_W_Flow 및 Spec_Heat는
    각각 정격 수유량 및 유체의 비열이고,
    상기 T_Ht_WOT는
    축열운전 시, 사용자가 원하는 출수목표온도이고,
    상기 Ht_Cali_Hz_Rate는
    축열주파수보정값인 것을 특징으로 하는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤러(30)는
    정속형 또는 가변형 중에서 상기 부하펌프(18)의 운전방식이 선택되는 선택부(31);
    상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 특정 주파수로 설정 및 입력되는 주파수설정부(32); 및
    상기 선택부(31)에 상기 부하펌프(18)의 운전방식이 상기 정속형으로 입력된 경우, 상기 부하펌프(18)가 상기 정속형으로 가동되도록 제어하는 설정제어부(33);를 포함하고,
    상기 설정제어부(33)는
    상기 선택부(31)에 상기 부하펌프(18)의 운전방식이 상기 가변형으로 입력되고, 상기 주파수설정부(32)에 특정 주파수가 입력되지 않은 경우, 상기 부하펌프(18)가 상기 가변형으로 가동되도록 제어하고,
    상기 선택부(31)에 상기 부하펌프(18)의 운전방식이 상기 가변형으로 입력되고, 상기 주파수설정부(32)에 특정 주파수가 입력된 경우, 상기 부하펌프(18)가 상기 특정 주파수로 가동되도록 제어하고,
    상기 정속형은
    상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 일정하게 유지되는 운전방식이고,
    상기 가변형은
    출수온도가 고정되고, 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 가변되는 운전방식인 것을 특징으로 하는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 컨트롤러(30)는
    상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 사전에 설정된 주파수구간 내에서 가변되도록 제어하는 구간제어부(34);를 더 포함하고,
    상기 주파수구간은
    상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 하한주파수 이상 상한주파수 이하인 구간이고,
    상기 구간제어부(34)는
    상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 1일 2회 상기 하한주파수로 변환되도록 제어하고,
    상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 상기 하한주파수로 변환되는 구간은
    각각 21시 이상 07시 미만 및 07시 이상 21시 미만으로 설정되는 것을 특징으로 하는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 컨트롤러(30)는
    고압센서(26)에 의해 측정된 상기 압축기(11)의 고압측 냉매의 압력이 사전에 설정된 상한압력 이상인 경우, 단위시간당 상기 부하펌프(18)의 기동주파수의 변화율이 사전에 설정된 기준비율로 증가하도록 제어하는 비상제어부(35);를 더 포함하고,
    상기 비상제어부(35)는
    상기 압축기(11)의 고압측 냉매의 압력이 사전에 설정된 연속시간 동안, 사전에 설정된 하한압력 이하인 경우, 상기 단위시간당 상기 부하펌프(18)의 기동주파수 변화율이 0이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 주파수제어부(36)는
    상기 축열운전 진입 완료 시, 입수온도가 변경되는 경우에도, 출수온도를 상기 출수목표온도로 일정하게 유지하기 위하여, PID 제어에 의해 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 제1 온도편차에 따라 가변되도록 제어하고,
    상기 주파수제어부(36)는
    (수학식 6)을 이용하여, 상기 제1 온도편차(ΔT1)를 산출하고,
    상기 (수학식 6)은
    ΔT1=Tc-(Ht_T_AWOT)-(Ht_SH_correct)-5이고,
    상기 Tc는
    상기 고압센서(26)에 의해 측정된 상기 압축기(11)의 고압측 냉매의 압력을 온도로 변환시킨 응축온도이고,
    상기 Ht_T_AWOT는
    상기 T_Ht_WOT와 동일한 상기 출수목표온도이고,
    상기 Ht_SH_correct는
    축열현열보정값이고,
    상기 주파수제어부(36)는
    (수학식 7)을 이용하여, 상기 축열현열보정값(Ht_SH_correct)을 산출하고,
    상기 (수학식 7)은
    Ht_SH_correct=[0.01*44*(Tc-WIT_now)]-4.89이고,
    상기 Tc는
    상기 압축기(11)의 고압측 냉매의 압력을 온도로 변환시킨 응축온도이고,
    상기 WIT_now는
    상기 입수온도센서(28)에 의해 측정된 실제입수온도이고,
    상기 주파수제어부(36)는
    상기 제1 온도편차가 사전에 설정된 제1 기준온도를 초과하는 경우, 상기 PID 제어에 의해 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 상한주파수 이하의 범위 내에서 증가하도록 제어하고,
    상기 제1 온도편차가 사전에 설정된 제2 기준온도 이상, 상기 제1 기준온도 이하인 경우, 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 일정하게 유지되도록 제어하고,
    상기 제1 온도편차가 상기 제2 기준온도 미만인 경우, 상기 PID 제어에 의해 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 하한주파수 이상의 범위 내에서 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 주파수제어부(36)는
    상기 축열운전 정지 제어 진입 시, 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 사전에 설정된 기준주파수로 일정하게 유지되도록 제어하고,
    상기 주파수제어부(36)는
    상기 축열운전 시, 출수온도를 일정하게 유지하기 위해 제2 온도편차에 따라 상기 부하펌프(18)의 가동 여부를 제어하고,
    상기 제2 온도편차는
    상기 출수목표온도 및 실제입수온도 간의 온도편차이고,
    상기 주파수제어부(36)는
    상기 제2 온도편차가 사전에 설정된 제1 유지시간 이상의 기간 동안, 사전에 설정된 제1 기준온도 이하인 경우, 상기 부하펌프(18)가 정지되도록 제어하고,
    상기 제2 온도편차가 사전에 설정된 제2 유지시간 이상의 기간 동안, 사전에 설정된 제2 기준온도 이상인 경우, 상기 부하펌프(18)가 가동되도록 제어하고,
    상기 제2 유지시간 및 제2 기준온도는
    각각 상기 제1 유지시간 및 제1 기준온도보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 주파수제어부(36)는
    축열운전 시, 출수온도를 일정하게 유지하기 위해 실제출수온도 및 출수목표온도 간의 온도편차에 따라 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 가변되도록 제어하고,
    상기 주파수제어부(36)는
    실제출수온도가 상기 출수목표온도 이상인 경우, 상기 PID 제어에 의해 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 상한주파수 이하의 범위 내에서 증가하도록 제어하고,
    실제출수온도가 상기 출수목표온도 미만인 경우, 상기 PID 제어에 의해 상기 부하펌프(18)의 기동주파수가 하한주파수 이상의 범위 내에서 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 히트펌프 시스템.
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