KR102466760B1 - 멀티형 공기조화 시스템 - Google Patents

멀티형 공기조화 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102466760B1
KR102466760B1 KR1020160113997A KR20160113997A KR102466760B1 KR 102466760 B1 KR102466760 B1 KR 102466760B1 KR 1020160113997 A KR1020160113997 A KR 1020160113997A KR 20160113997 A KR20160113997 A KR 20160113997A KR 102466760 B1 KR102466760 B1 KR 102466760B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat exchanger
passage
flow path
hot water
refrigerant
Prior art date
Application number
KR1020160113997A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180026986A (ko
Inventor
윤영진
이승준
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020160113997A priority Critical patent/KR102466760B1/ko
Publication of KR20180026986A publication Critical patent/KR20180026986A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102466760B1 publication Critical patent/KR102466760B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/06Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/83Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007Indoor units, e.g. fan coil units
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/72Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure
    • F24F11/74Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/83Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
    • F24F11/84Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers using valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/87Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling absorption or discharge of heat in outdoor units
    • F24F11/871Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling absorption or discharge of heat in outdoor units by controlling outdoor fans
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/001Compression cycle type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/02Heat pumps of the compression type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/22Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves between evaporator and compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/26Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves of fluid flow reversing valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40Fluid line arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2140/00Control inputs relating to system states
    • F24F2140/20Heat-exchange fluid temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2140/00Control inputs relating to system states
    • F24F2140/50Load
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2221/00Details or features not otherwise provided for
    • F24F2221/18Details or features not otherwise provided for combined with domestic apparatus
    • F24F2221/183Details or features not otherwise provided for combined with domestic apparatus combined with a hot-water boiler
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2221/00Details or features not otherwise provided for
    • F24F2221/54Heating and cooling, simultaneously or alternatively
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04Refrigeration circuit bypassing means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/11Fan speed control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2501Bypass valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2513Expansion valves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12Hot water central heating systems using heat pumps

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템은, 냉매를 압축하는 압축기; 압축기와 제1메인유로로 연결된 실외 열교환기; 실외 열교환기와 제2메인유로로 연결된 팽창기구; 팽창기구와 제3메인유로로 연결되고, 압축기와 제4메인유로로 연결되는 적어도 하나의 실내 열교환기; 제1메인유로에 연결되는 급탕유입유로를 통해 유입된 냉매가 급탕 열교환기를 통과하여 급탕 유출유로로 유출되는 급탕부; 제1메인유로와 제4메인유로를 연결하는 제1보조유로; 및 제2메인유로와 제3메인유로를 연결하는 제2보조유로를 포함하고, 급탕유출유로는, 제1메인유로에 연결되는 제1연결유로; 및 제2메인유로 중 제2보조유로의 연결부와 팽창기구의 사이에 연결되는 제2연결유로를 포함할 수 있다.

Description

멀티형 공기조화 시스템{Multi air-conditioning system}
본 발명은 멀티형 공기조화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공조와 급탕이 동시에 가능한 멀티형 공기조화 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기라 일컬어지는 공기조화 시스템은, 실내의 더운 공기를 흡입하여 저온의 냉매로 열교환 한 후 이를 실내로 토출하는 반복작용에 의해 실내를 냉방시키거나 또는 반대작용에 의해 실내를 난방시키는 냉/난방 시스템이다. 공기조화 시스템은 압축기-응축기-팽창밸브-증발기로 이루어져 일련의 사이클을 형성한다.
그리고 근래에는 냉난방 외에 실내의 오염된 공기를 흡입하여 필터링한 후 청정공기로 만들어 실내로 재투입하는 공기정화기능과, 다습한 공기를 건습공기로 만들어 실내로 재투입하는 제습기능 등 여러 가지 부가적인 기능을 겸하고 있다.
KR 10-2011-0117974 A (2011년 10월 28일) KR 10-2007-0119839 A (2007년 12월 21일)
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 공조를 이용한 냉방 운전과 급탕을 이용한 난방운전이 동시에 수행될 수 있는 공기조화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 냉방 공조 운전과 난방 급탕 운전을 동시에 수행시, 냉방부하와 급탕부하의 변동에 따라 실외 열교환기의 기능이 변경될 수 있는 공기조화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템은, 압축기; 압축기와 제1메인유로로 연결된 실외 열교환기; 실외 열교환기와 제2메인유로로 연결된 팽창기구; 팽창기구와 제3메인유로로 연결되고, 압축기와 제4메인유로로 연결되는 적어도 하나의 실내 열교환기; 제1메인유로에 연결되는 급탕유입유로를 통해 유입된 냉매가 급탕 열교환기를 통과하여 급탕 유출유로로 유출되는 급탕부를 포함할 수 있다. 이로써, 냉방 운전과 급탕을 이용한 난방운전이 동시에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템은, 제1메인유로와 제4메인유로를 연결하는 제1보조유로; 및 상기 제2메인유로와 상기 제3메인유로를 연결하는 제2보조유로를 포함하고, 급탕유출유로는, 제1메인유로에 연결되는 제1연결유로; 및 제2메인유로 중 제2보조유로의 연결부와 상기 팽창기구의 사이에 연결되는 제2연결유로를 포함할 수 있다. 이로써, 냉방부하와 급탕부하의 변동에 따라 냉매의 유동 경로가 변경될 수 있으므로, 실외 열교환기의 기능이 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템은, 제1메인유로와 급탕유입유로의 연결부에 제공되는 유로 가변기구; 및 제어부를 더 포함할 수 있다.
제어부는 급탕 기능 사용 시 상기 압축기에서 압축된 냉매가 급탕유입유로로 유동되도록 유로가변기구를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템은, 급탕 열교환기와 연결되는 공통 급탕유출유로와 제1,2연결유로의 연결부에 제공되는 급탕유출유로 가변기구; 제1연결유로와 상기 제1메인유로의 연결부에 제공되는 제1 유로가변기구; 제2연결유로와 상기 제2메인유로의 연결부에 제공되는 제2 유로가변기구; 제1보조유로와 상기 제1메인유로의 연결부에 제공되는 제1보조 유로가변기구; 및 제2보조유로와 상기 제2메인유로의 연결부에 제공되는 제2보조 유로가변기구을 더 포함할 수 있다.
제1보조유로 중 제1메인유로와의 연결부보다 제4메인유로와의 연결부에 더 가까운 부분에 제1개폐밸브가 설치되고, 제2보조유로 중 제2메인유로와의 연결부보다 제3메인유로와의 연결부에 더 가까운 부분에 제2개폐밸브가 설치될 수 있다.
적어도 하나의 실내 열교환기에서 요구되는 냉방부하가 급탕 열교환기에서 요구되는 급탕 부하보다 크고, 냉방부하와 급탕부하의 차이가 소정의 기준값보다 크면, 실외 열교환기는 응축기로 기능할 수 있다.
압축기에서 압축된 냉매는 급탕 열교환기에서 1차 응축되고 실외 열교환기에서 2차 응축될 수 있다.
제어부는, 급탕 열교환기에서 응축된 냉매가 제1연결유로로 유동되도록 급탕유출유로 가변기구를 제어하고, 제1연결유로로 유동된 냉매가 실외 열교환기로 유동되도록 제1 유로가변기구 및 제1보조 유로가변기구를 제어하고, 실외 열교환기에서 응축된 냉매가 팽창기구로 유동되도록 제2 유로가변기구 및 제2보조 유로가변기구를 제어할 수 있다.
급탕 열교환기에서 요구되는 급탕부하가 적어도 하나의 실내 열교환기에서 요구되는 냉방부하보다 크고, 급탕부하와 냉방부하의 차이가 소정의 기준값보다 크면, 실외 열교환기는 증발기로 기능할 수 있다.
팽창기구에서 교축된 냉매는 실외 열교환기와 실내 열교환기로 나뉘어 유동될 수 있다.
제어부는, 급탕 열교환기에서 응축된 냉매가 제2연결유로로 유동되도록 급탕유출유로 가변기구를 제어하고, 제2연결유로로 유동된 냉매가 팽창기구로 유동되도록 제2 유로가변기구를 제어하고, 팽창기구에서 팽창된 냉매의 일부가 실외 열교환기로 유동되도록 제2보조 유로가변기구를 제어하고, 실외 열교환기에서 증발된 냉매가 압축기로 유동되도록 제1보조 유로가변기구를 제어할 수 있다.
냉방부하와 급탕부하의 차이가, 기준값보다 큰 소정의 보조 기준값보다 작으면, 제어부는 실외 열교환기로 공기를 송풍하는 복수개의 실외팬 중 일부를 작동시킬 수 있다. 제어부는 실외 열교환기로 공기를 송풍하는 적어도 하나의 실외팬을 최대 회전속도보다 느린 회전속도로 회전시킬 수 있다.
냉방부하와 급탕부하의 차이가, 기준값보다 큰 소정의 보조 기준값보다 크면, 제어부는 실외 열교환기로 공기를 송풍하는 복수개의 실외팬 전부를 작동시킬 수 있다. 제어부는 실외 열교환기로 공기를 송풍하는 적어도 하나의 실외팬을 최대 회전속도로 회전시킬 수 있다.
급탕 열교환기에서 요구되는 급탕부하와 적어도 하나의 실내 열교환기에서 요구되는 냉방부하의 차이가 소정의 기준값보다 작으면, 급탕 열교환기에서 열교환된 냉매는 실외 열교환기를 바이패스하여 팽창기구로 유동될 수 있다.
제어부는, 급탕 열교환기에서 응축된 냉매가 제2연결유로로 유동되도록 급탕유출유로 가변기구를 제어하고, 제2연결유로로 유동된 냉매가 팽창기구로 유동되도록 제2 유로가변기구를 제어할 수 있다.
제어부는 실외 열교환기로 공기를 송풍하는 복수개의 실외팬을 작동 정지시킬 수 있다.
제어부는 상기 제1개폐밸브 및 상기 제2개폐밸브를 클로즈 시킬 수 있다.
제어부는 상기 제1개폐밸브 및 상기 제2개폐밸브를 개방시킬 수 있다.
급탕부는, 급수 온도센서가 설치되는 급수부; 및 출수 온도센서가 설치되는 출수부를 포함하고, 급수부에서 출수부로 유동되는 물은 급탕 열교환기에서 냉매와 열교환되고, 제어부는, 급수 온도센서 및 출수 온도센서에서 각각 감지된 온도차에 따라 급탕 열교환기에서 요구되는 급탕 부하를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 급탕부에서 냉매가 응축되고, 실내 열교환기에서 냉매가 증발됨으로써, 냉방 공조 운전과 급탕 난방 운전이 동시에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉매의 순환 경로의 변경에 따라 실외 열교환기가 증발기 또는 응축기로 기능함으로써, 부하 변동에 능동적으로 대응할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 실외팬을 제어하여 실외 열교환기에서 교환되는 열량을 조절함으로써, 응축열량과 증발열량의 균형을 맞출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템이 냉방 운전일 때의 냉매 흐름이 도시된 구성도이다.
도 4는 복수개의 실내 열교환기에서 요구되는 냉방부하가 급탕 열교환기에서 요구되는 급탕부하보다 크고, 냉방부하와 급탕부하의 차이가 소정의 기준값보다 클 때 냉매 흐름이 도시된 구성도이다.
도 5는 급탕 열교환기에서 요구되는 급탕부하가 복수개의 실내 열교환기에서 요구되는 냉방부하보다 크고, 급탕부하와 냉방부하의 차이가 소정의 기준값보다 클 때 냉매 흐름이 도시된 구성도이다.
도 6는 복수개의 실내 열교환기에서 요구되는 냉방부하가 급탕 열교환기에서 요구되는 급탕부하의 차이가 소정의 기준값보다 작을 때 냉매 흐름이 도시된 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템의 제어 블록도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 공기조화 시스템(1)은 실외기(10), 적어도 하나의 실내기(20), 급탕유닛(30)을 포함할 수 있다. 즉, 공기조화 시스템은 공조 사이클 회로(2)가 실외기(10)와 실내기(20)를 갖는 분리형 공기조화기를 구성할 수 있다. 이 때, 급탕유닛(30)이 실외기(10) 및 실내기(20)에 연결될 수 있다.
실외기(10)에는 압축기(11), 실외 열교환기(12) 및 적어도 하나의 실외팬(13)이 설치될 수 있다. 실내기(20)에는 실내 열교환기(22)가 설치될 수 있다. 또한, 급탕유닛(30)에는 급탕 열교환기(32), 급수부(34), 출수부(35)가 설치될 수 있다.
실내기(20)에 포함되는 실내 열교환기(22)는 사용자가 원하는 냉방온도를 만족시킬 수 있도록 실내 공기를 냉각시키는 역할을 한다. 실내기(20) 및 실내 열교환기(22)가 복수개인 경우, 일부 실내 열교환기(22)만이 구동될 수 있다. 실내 열교환기(22)에서는 구동중인 실내 열교환기(22)의 수 및 냉방 온도에 대응되는 냉방 부하가 요구될 수 있다. 실내 열교환기(22)에서 냉매와 열교환되는 증발열량에 의해 상기 냉방 부하를 만족시킬 수 있다.
급탕유닛(30)에 포함되는 급탕 열교환부(32)는 사용자가 원하는 난방온도 또는 온수온도를 만족시킬 수 있는 온도로 물을 가열하는 역할을 한다. 급탕 열교환부(32)에서는 물의 유량 및 가열 온도에 대응되는 급탕 부하가 요구될 수 있다. 급탕 열교환기(32)에서 냉매와 열교환되는 응축열량에 의해 상기 급탕 부하를 만족시킬 수 있다. 이에 대해서는 이후 자세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 공기조화 시스템(1)은, 공조 사이클 회로(2)와, 공조 사이클 회로(2)에 연결되는 급탕부(3)를 포함할 수 있다. 공조 사이클 회로(2)는 압축기(11)와, 실외 열교환기(12)와, 팽창기구(21)와, 적어도 하나의 실내 열교환기(22)를 포함한다.
압축기(11)는 냉매를 압축할 수 있다. 압축기(11)는 정속압축기 또는 인버터 압축기 일 수 있다.
실외 열교환기(12)는 냉매를 응축하거나 증발하는 것으로서, 실외 공기가 냉매와 열교환되는 공냉식 열교환기로 구성되는 것도 가능하고, 냉각수가 냉매와 열교환되는 수냉식 열교환기로 구성되는 것도 가능하다.
실외 열교환기(12)가 공냉식 열교환기로 구성될 경우, 실외팬(13)이 실외 열교환기(12)로 실외 공기를 송풍하도록 설치될 수 있다. 실외팬(13)은 실외 열교환기(12)를 바라보게 설치될 수 있다. 이 때, 실외팬(13)은 복수개일 수 있다. 실외 열교환기(12)에서 요구되는 응축열량 또는 증발열량에 따라, 복수의 실외팬(13) 전부가 구동될 수도 있고, 일부만 구동될 수 있다. 또한, 실외 열교환기(12)에서 요구되는 응축열량 또는 증발열량에 따라, 실외팬(13)의 회전속도가 달라질 수 있다. 따라서, 작동되는 실외팬(13)의 수와, 실외팬(13)의 구동속도를 조절하여, 실외 열교환기(13)에서 교환되는 응축열량 또는 증발열량을 제어할 수 있다.
팽창기구(21)는 유입되는 냉매를 교축하는 장치이다. 팽창기구(21)는 팽창밸브일 수 있다. 팽창기구(21)는 전자팽창밸브(EEV: Electronic Expansion Valve)임이 바람직하다.
실내 열교환기(22)는 실내 공기가 냉매와 열교환되면서 실내를 냉방 시키거나 난방시킬 수 있다. 실내 공기를 실내 열교환기(22)로 순환시키기 위해 실내팬(미도시)이 실내기(20) 내부에 설치될 수 있다.
실내 열교환기(22)는 복수개가 구비될 수 있고, 상기 복수개의 실내 열교환기(22) 중 일부만이 구동되는 것도 가능하다.
이하, 압축기(11), 실외 열교환기(12), 팽창기구(21), 실내 열교환기(22)를 연결하는 각 유로의 구성을 설명한다.
공조 사이클 회로(2)는 복수개의 메인유로(51, 52, 53, 54)를 포함할 수 있다.
공조 사이클 회로(2) 상에서, 압축기(11)와 실외 열교환기(12)는 제1 메인유로(51)로 연결될 수 있다. 실외 열교환기(12)와 팽창기구(21)는 제2 메인유로(52)로 연결될 수 있다. 팽창기구(21)와 실내 열교환기(22)는 제3 메인유로(53)로 연결될 수 있다. 실내 열교환기(22)와 압축기(11)는 제4 메인유로(54)로 연결될 수 있다.
제1메인유로(51)는 토출유로(511)와, 제1실외 열교환기 연결유로(512)와, 제1중계유로(513)를 포함할 수 있다. 토출유로(511)는 압축기(11)에 연결되고, 압축기(11)에서 압축된 냉매가 토출되는 유로이다. 토출유로(511)에는 압축기(11)에서 토출된 냉매와 오일 중 오일을 분리하여 압축기(11)로 회수하기 위한 오일 분리기(미도시)가 설치될 수 있다. 제1실외 열교환기 연결유로(512)는 실외 열교환기(12)에 연결되는 유로이다. 제1중계유로(513)는 토출유로(511)와 제1실외 열교환기 연결유로(512)를 연결할 수 있다.
제2메인유로(52)는 고압유로(521)와, 제2실외 열교환기 연결유로(522)와, 제2중계유로(523)을 포함할 수 있다. 고압유로(521)는 팽창기구(21)에 연결되며, 고압의 냉매가 유동되는 유로이다. 제2실외 열교환기 연결유로(522)는 제1실외 열교환기 연결유로(512)와는 별개로, 실외 열교환기(12)에 연결되는 유로이다. 제2중계유로(523)는 고압유로(521)와 제2실외 열교환기 연결유로(522)를 연결할 수 있다.
제3메인유로(53)는 저압유로(531)와, 실내 열교환기 유입유로(532)를 포함할 수 있다. 저압유로(531)는 팽창기구(21)에서 팽창되어 압력 및 온도가 하강한 저압의 냉매가 유동되는 유로이다. 실내 열교환기 유입유로(532)는 실내 열교환기(22)와 연결되는 유로이다. 저압유로(531)로 유동된 냉매는 실내 열교환기 유입유로(532)를 통해 실내 열교환기(22)로 유입될 수 있다.
실내 열교환기(22)가 복수개이면, 실내 열교환기 유입유로(532)는 공통유입유로(5320)와 분지유입유로(5321, 5322, 5323, 5324)를 포함할 수 있다. 분지유입유로(5321, 5322, 5323, 5324)는 공통유입유로(5320)에서 분지되고, 복수개의 실내 열교환기(22)에 각각 연결될 수 있다. 따라서, 공통유입유로(5320)로 유동된 냉매는 각 분지유입유로(5321, 5322, 5323, 5324)로 나뉘어 유동될 수 있고, 각 분지유입유로(5321, 5322, 5323, 5324)로 유동된 냉매는 각 실내 열교환기(22)로 유입될 수 있다. 예를 들어 실내 열교환기(22)가 4개일 경우, 제1분지 유입유로(5321)는 제1실내 열교환기(221)에 연결되고, 제2분지 유입유로(5322)는 제2실내 열교환기(222)에 연결되고, 제3분지 유입유로(5323)는 제3실내 열교환기(223)에 연결되고, 제4분지 유입유로(5324)는 제4실내 열교환기(224)에 연결될 수 있다.
각 분지유입유로(5321, 5322, 5323, 5324)에는 각 분지유입유로(5321, 5322, 5323, 5324)를 개폐할 수 있는 개폐밸브(미도시)가 설치될 수 있다. 이로써, 복수개의 실내 열교환기(22) 중 일부만 구동 시에, 작동하는 실내 열교환기(22)에만 냉매가 흐르도록 할 수 있다.
제4메인유로(54)는 흡입유로(541)와, 실내 열교환기 유출유로(542)를 포함할 수 있다. 흡입유로(541)는 압축기(11)에 연결되고, 실내 열교환기(22)에서 열교환된 냉매가 압축기(11)로 흡입되며 유동되는 유로이다. 흡입유로(541)에는, 압축기(11)로 액냉매가 유입되는 것을 막기 위한 어큐물레이터(미도시)가 설치될 수 있다. 실내 열교환기 유출유로(542)는 실내 열교환기 유입유로(532)와는 별개로 실내 열교환기(22)와 연결되는 유로이다. 실내 열교환기 유출유로(542)는 흡입유로(541)와 연결될 수 있다.
실내 열교환기(22)가 복수개이면, 실내 열교환기 유출유로(542)는 공통유출유로(5420)와 분지유출유로(5421, 5422, 5423, 5424)를 포함할 수 있다. 복수개의 실내 열교환기(22)에 각각 연결된 분지유출유로(5421, 5422, 5423, 5424)는 합지되어 공통유출유로(5420)와 연결된다. 따라서, 복수개의 실내 열교환기(22)에서 열교환된 냉매는 각 분지유출유로(5421, 5422, 5423, 5424)로 유동될 수 있다. 각 분지유출유로(5421, 5422, 5423, 5424)로 유동된 냉매는 합쳐져 공통유출유로(5420)로 유동될 수 있다. 예를 들어 실내 열교환기(22)가 4개일 경우, 제1분지 유출유로(5421)는 제1실내 열교환기(221)에 연결되고, 제2분지 유출유로(5422)는 제2실내 열교환기(222)에 연결되고, 제3분지 유출유로(5423)는 제3실내 열교환기(223)에 연결되고, 제4분지 유출유로(5424)는 제4실내 열교환기(224)에 연결될 수 있다.
각 분지유출유로(5421, 5422, 5423, 5424)에는 체크밸브(미도시)가 설치될 수 있다. 이로써, 작동되는 일부 실내 열교환기(22)를 통과한 냉매가, 작동하지 않는 나머지 일부 실내 열교환기(22) 쪽으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 공조 사이클 회로(2)는 제1보조유로(61)와 제2보조유로(62)를 더 포함할 수 있다.
제1보조유로(61)는 제1메인유로(51)와 제4메인유로(54)를 연결할 수 있다. 제1보조유로(61)와 제1메인유로(51)의 연결부에는 제1보조 유로가변기구(44)이 설치될 수 있다. 제1보조 유로가변기구(44)은 삼방밸브임이 바람직하다.
제1메인유로(51) 중 제1보조 유로가변기구(44)를 기준으로 실외 열교환기(12)와 가까운 부분에 제1실외 열교환기 연결유로(512)가 위치할 수 있다. 반대로, 제1메인유로(51) 중 제1보조 유로가변기구(44)를 기준으로 실외 열교환기(12)와 먼 부분에 제1중계유로(513)와 토출유로(511)가 위치할 수 있다.
제1보조 유로가변기구(44)은 제1메인유로(51)와 제1보조유로(61)를 연결할 수 있다. 좀 더 상세히, 제1보조 유로가변기구(44)은 제1실외 열교환기 연결유로(512)와, 제1중계유로(513)와, 제1보조유로(61)를 연결할 수 있다.
제1보조 유로가변기구(44)는 실내 열교환기(22)에서 발생하는 냉방부하와 급탕 열교환기(32)에서 발생하는 급탕부하를 비교하여 그 대소관계 및 차이에 따라 조절될 수 있다. 냉방부하는 실내 열교환기(22)에서 냉매와 실내공기 간에 교환되는 증발열량에 대응될 수 있다. 급탕부하는 급탕 열교환기(32)에서 냉매와 물 간에 교환되는 응축열량에 대응될 수 있다.
좀 더 상세히, 급탕 부하가 냉방 부하보다 크고, 급탕 부하와 냉방 부하의 차이가 소정의 기준값보다 크면, 제1보조 유로가변기구(44)는 실외 열교환기(12)에서 증발되어 제1실외 열교환기 연결유로(512)로 유출된 냉매가 제1보조유로(61)로 유동되도록 조절될 수 있다. 반면, 냉방 부하가 급탕 부하보다 크고, 냉방 부하와 급탕 부하의 차이가 소정의 기준값보다 크면, 제1보조 유로가변기구(44)는 제1중계유로(513)으로 유동된 냉매가 제1실외 열교환기 연결유로(512)로 유동되도록 조절될 수 있다.
제4메인유로(54) 중, 제1보조유로(61)와 제4메인유로(54)의 연결부를 기준으로 실내 열교환기(22)와 가까운 부분에는 실내 열교환기 유출유로(542)가 위치할 수 있고, 압축기(11)와 가까운 부분에는 흡입유로(541)가 위치할 수 있다.
제1보조유로(61)에는 제1밸브(46)가 설치될 수 있다. 제1밸브(46)는 실내 열교환기(22)를 통과한 냉매가 제1보조유로(61)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 제1밸브(46)는 제1보조유로(61) 중 제1보조유로(61)와 제4메인유로(54)의 연결부 근방에 설치되는 것이 바람직하다.
제1밸브(46)는 제1보조유로(61)를 개폐가능한 개폐밸브일 수 있다. 제1밸브(46)은 솔레노이드 밸브임이 바람직하다.
제1밸브(46)는 체크밸브일 수 있다. 이 때, 냉매는 제1보조유로(61)를 통해, 제1메인유로(51)에서 제4메인유로(54)로 유동될 수 있으나, 제4메인유로(54)에서 제1메인유로(51)로 유동될 수는 없다.
제2보조유로(62)는 제2메인유로(52)와 제3메인유로(53)를 연결할 수 있다. 제2보조유로(62)와 제2메인유로(52)의 연결부에는 제2보조 유로가변기구(45)이 설치될 수 있다. 제2보조 유로가변기구(45)은 삼방밸브임이 바람직하다.
제2메인유로(52) 중 제2보조 유로가변기구(45)를 기준으로 실외 열교환기(12)와 가까운 부분에 제2실외 열교환기 연결유로(522)가 위치할 수 있다. 반대로, 제2메인유로(52) 중 제2보조 유로가변기구(45)를 기준으로 실외 열교환기(12)와 먼 부분에 제2중계유로(523)와 고압유로(521)가 위치할 수 있다.
제2보조 유로가변기구(45)은 제2메인유로(52)와 제2보조유로(62)를 연결할 수 있다. 좀 더 상세히, 제2보조 유로가변기구(45)은 제2실외 열교환기 연결유로(522)와, 제2중계유로(523)와, 제2보조유로(62)를 연결할 수 있다.
제2보조 유로가변기구(45)는 실내 열교환기(22)에서 발생하는 냉방부하와 급탕 열교환기(32)에서 발생하는 급탕부하를 비교하여 그 대소관계 및 차이에 따라 조절될 수 있다.
좀 더 상세히, 급탕 부하가 냉방 부하보다 크고, 급탕 부하와 냉방 부하의 차이가 소정의 기준값보다 크면, 제2보조 유로가변기구(45)는 제2보조유로(62)로 유동된 냉매가 제2실외 열교환기 연결유로(522)로 유동되도록 조절될 수 있다. 반면, 냉방 부하가 급탕 부하보다 크고, 냉방 부하와 급탕 부하의 차이가 소정의 기준값보다 크면, 제2보조 유로가변기구(45)는 제2실외 열교환기 연결유로(522)로 유동된 냉매가 제2중계유로(513)로 유동되도록 조절될 수 있다.
제3메인유로(53) 중, 제2보조유로(62)와 제3메인유로(53)의 연결부를 기준으로 팽창기구(21)와 가까운 부분에는 저압유로(531)가 위치할 수 있고, 실내 열교환기(22)와 가까운 부분에는 실내 열교환기 유입유로(532)가 위치할 수 있다.
제2보조유로(62)에는 제2밸브(47)가 설치될 수 있다. 제2밸브(47)는 팽창기구(21)를 통과한 냉매가 제2보조유로(62)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 제2밸브(47)는 제2보조유로(62) 중 제2보조유로(62)와 제3메인유로(53)의 연결부 근방에 설치되는 것이 바람직하다.
제2밸브(47)는 제2보조유로(62)를 개폐가능한 개폐밸브일 수 있다. 제2밸브(47)은 솔레노이드 밸브임이 바람직하다.
제2밸브(47)는 체크밸브일 수 있다. 이 때, 냉매는 제2보조유로(62)를 통해, 제2메인유로(52)에서 제3메인유로(53)로 유동될 수 있으나, 제3메인유로(53)에서 제2메인유로(52)로 유동될 수는 없다.
이하, 급탕부(3)에 대해 설명한다.
급탕부(3)는 급탕유입유로(31), 급탕 열교환기(32), 급탕유출유로(32), 급수부(34), 출수부(35)를 포함할 수 있다.
급탕 열교환기(32)는 압축기(11)에서 과열된 냉매가 급탕에 이용되는 물과 열교환되면서 응축되는 일종의 디슈퍼히터(desuperheater)이다. 급탕 열교환기(32)는 고온고압의 냉매가 통과하는 냉매 유로(36)와, 급탕에 이용되는 물이 통과하는 물 유로(37)를 가질 수 있다. 급탕 열교환기(32)는 냉매 유로(36)와 물 유로(37)가 열전달부재를 사이에 두고 내외로 형성된 이중관 열교환기일 수 있다. 또는, 급탕 열교환기(32)는 냉매 유로(36)와 물 유로(37)가 열전달부재를 사이에 두고 교대로 형성된 판형 열교환기일 수 있다.
냉매 유로(36)는 급탕유입유로(31)와 급탕유출유로(32)에 연결될 수 있다. 물 유로(37)는 급수부(35)와 출수부(36)에 연결될 수 있다.
급탕유입유로(31)는 제1메인유로(51)와 급탕 열교환기(32)의 사이에 연결될 수 있다. 제1메인유로(51)와 급탕 열교환기(32)의 연결부에는 유로가변기구(40)가 설치될 수 있다. 유로가변기구(40)는 삼방밸브임이 바람직하다.
제1메인유로(51) 중 냉매의 흐름방향에 대해 유로가변기구(40)의 이전에 토출유로(511)가 위치할 수 있다. 즉, 제1메인유로(51) 중 유로가변기구(40)를 기준으로 압축기(11)와 가까운 부분에 토출유로(511)가 설치될 수 있다. 반대로, 제1메인유로(51) 중 냉매의 흐름방향에 대해 유로가변기구(40)의 이후에 제1중계유로(513)와 제1실외 열교환기 연결유로(512)가 위치할 수 있다. 즉, 제1메인유로(51) 중 유로가변기구(40)를 기준으로 압축기(11)와 먼 부분에 제1중계유로(513)와 제1실외 열교환기 연결유로(512)가 설치될 수 있다.
유로가변기구(40)는 제1메인유로(51)와 급탕유입유로(31)를 연결할 수 있다. 좀 더 상세히, 유로가변기구(40)는 토출유로(511)와, 급탕유입유로(31)와, 제1중계유로(513)를 연결할 수 있다.
유로가변기구(40)는 공기조화 시스템(1)의 운전 상태에 따라 토출유로(511)로 유동된 냉매가 급탕유입유로(31) 또는 제1중계유로(513)로 유동되도록 조절될 수 있다.
좀 더 상세히, 공기조화 시스템(1)이 급탕기능 없이 냉방기능만 수행할 경우, 급탕부하는 0이다. 이 때, 유로가변기구(40)는 압축기(11)에서 압축되어 토출유로(511)로 토출된 고온고압의 기상냉매가 제1중계유로(513)로 유동되도록 조절될 수 있다. 반면, 공기조화 시스템(1)이 냉방기능 및 급탕기능을 동시에 수행할 경우, 유로가변기구(40)는 압축기(11)에서 압축되어 토출유로(511)로 토출된 고온고압의 기상냉매가 급탕유입유로(31)로 유동되도록 조절될 수 있다.
급탕유출유로(33)는 급탕 열교환기(32)와 연결될 수 있다. 급탕 열교환기(32)에서 열교환되어 응축된 냉매는 급탕유출유로(33)로 유출될 수 있다. 급탕유출유로(33)는 공통 급탕유출유로(330)와, 제1연결유로(331)와, 제2연결유로(332)를 포함할 수 있다.
공통 급탕유출유로(330)는 급탕 열교환기(32)와 연결될 수 있다. 공통 급탕유출유로(330)는 제1연결유로(331) 및 제2연결유로(332)와 각각 연결될 수 있다. 또는, 공통 급탕유출유로(330)는 제1연결유로(331)와 제2연결유로(332)로 분지될 수 있다.
공통 급탕유출유로(330)와 제1연결유로(331)의 연결부와, 공통 급탕유출유로(330)와 제2연결유로(331)의 연결부가 서로 이격될 수도 있다. 이 경우에는, 상기 두 연결부에 각각 유로가변기구가 설치될 수 있다.
바람직하게는, 공통 급탕유출유로(330)와 제1연결유로(331) 및 제2연결유로(332)의 연결부는 일치할 수 있다. 공통 급탕유출유로(330)와 제1연결유로(331) 및 제2연결유로(332)의 연결부에는 급탕유출유로 가변기구(41)가 설치될 수 있다. 급탕유출유로 가변기구(41)는 삼방밸브일 수 있다. 이하에서는 본 구성을 기준으로 설명하도록 한다.
급탕유출유로 가변기구(41)는 급탕유출유로(33)에 설치될 수 있다. 좀 더 상세히, 급탕유출유로 가변기구(41)는 공통 급탕유출유로(330)와, 제1연결유로(331)와, 제2연결유로(332)를 연결할 수 있다.
급탕유출유로 가변기구(41)는, 실내 열교환기(22)에서 발생하는 냉방부하와 급탕 열교환기(32)에서 발생하는 급탕부하를 비교하여 그 대소관계 및 차이에 따라 조절될 수 있다.
좀 더 상세히, 냉방 부하가 급탕 부하보다 크고, 냉방 부하와 급탕 부하의 차이가 소정의 기준값보다 크면, 급탕유출유로 가변기구(41)는 급탕 열교환기(32)에서 응축되어 공통 급탕유출유로(330)로 유출된 냉매가 제1연결유로(331)로 유동되도록 조절될 수 있다. 반면, 냉방 부하가 급탕 부하보다 작거나, 냉방 부하와 급탕부하의 차이가 소정의 기준값보다 작으면, 급탕유출유로 가변기구(41)는 급탕 열교환기(32)에서 응축되어 공통 급탕유출유로(330)로 유출된 냉매가 제2연결유로(332)로 유동되도록 조절될 수 있다.
제1연결유로(331)는 공통 급탕유출유로(330)와 제1메인유로(51)를 연결할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1연결유로(331)와 공통 급탕유출유로(330) 사이에는 급탕유출유로 가변기구(41)가 설치 될 수 있다. 또한, 제1연결유로(331)와 제1메인유로(51)의 연결부에 제1유로가변기구(42)가 설치될 수 있다. 제1유로가변기구(42)는 삼방밸브임이 바람직하다.
제1연결유로(331)는 제1중계유로(513)에 연결될 수 있다. 제1유로가변기구(42)는 제1연결유로(331)와 제1중계유로(513)의 연결부에 설치될 수 있다.
제1유로가변기구(42)는 공기조화 시스템(1)의 운전 상태, 냉방부하와 급탕부하의 대소관계 및 차이에 따라 조절될 수 있다.
좀 더 상세히, 공기조화 시스템(1)이 급탕 기능 없이 냉방기능만을 수행할 경우, 제1유로가변기구(42)는 압축기(11)에서 압축되어 토출유로(511)로 토출되고, 제1중계유로(513)로 유입된 고온고압의 냉매가 제1실외 열교환기 연결유로(512)로 유동되도록 조절될 수 있다. 냉방 부하가 급탕 부하보다 크고, 냉방 부하와 급탕 부하의 차이가 소정의 기준값보다 크면, 제1유로가변기구(42)는 제1연결유로(331)를 통하여 제1중계유로(513)으로 유동된 냉매가 제1실외 열교환기 연결유로(512)로 유동되도록 조절될 수 있다.
제2연결유로(332)는 공통 급탕유출유로(330)와 제2메인유로(52)를 연결할 수 있다. 제2연결유로(332)는 제2메인유로(52) 중 제2보조유로(62)의 연결부와 팽창기구(21)의 사이에 연결될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제2연결유로(332)와 공통 급탕유출유로(330) 사이에는 급탕유출유로 가변기구(41)가 설치 될 수 있다. 또한, 제2연결유로(332)와 제2메인유로(52)의 연결부에는 제2유로가변기구(43)가 설치될 수 있다. 제2유로가변기구(43)는 삼방밸브임이 바람직하다.
제2메인유로(52) 중, 제2유로가변기구(43)를 기준으로 팽창기구(21)와 가까운 부분에는 고압유로(521)가 위치할 수 있고, 실외 열교환기(12)와 가까운 부분에는 제2중계유로(523)와 제2실외 열교환기 연결유로(522)가 위치할 수 있다.
제2유로가변기구(43)는 제2메인유로(52)와 제2연결유로(332)를 연결할 수 있다. 좀 더 상세히, 제2유로가변기구(43)는 제2중계유로(523)와, 고압유로(521)와, 제2연결유로(332)를 연결할 수 있다.
제2유로가변기구(43)는 실내 열교환기(22)에서 발생하는 냉방부하와 급탕 열교환기(32)에서 발생하는 급탕부하를 비교하여 그 대소관계 및 차이에 따라 조절될 수 있다.
좀 더 상세히, 냉방 부하가 급탕 부하보다 크고, 냉방 부하와 급탕 부하의 차이가 소정의 기준값보다 크면, 제2유로가변기구(43)는 제2중계유로(523)로 유동된 냉매가 고압유로(521)로 유동되도록 조절될 수 있다. 반면, 급탕 부하가 냉방 부하보다 크거나, 냉방 부하와 급탕 부하의 차이가 소정의 기준값보다 작으면, 제2유로가변기구(43)는 제2연결유로(332)으로 유동된 냉매가 고압유로(521)로 유동되도록 조절될 수 있다.
한편, 급탕부(3)은 급수부(34)와 출수부(35)를 포함한다.
급수부(34)는 급수유로일 수 있고, 출수부(35)는 출수유로일 수 있다. 급수부(34)와 출수부(35)는 물 유로(37)에 연결될 수 있다. 급수부(34)로 유동된 물은 물 유로(37)를 통과하며 냉매유로(36)를 통과하는 고온고압의 냉매와 열교환될 수 있다. 상기 열교환을 통해, 물 유로(37)를 통과하는 물은 가열될 수 있고, 냉매유로(36)를 통과하는 물은 응축될 수 있다. 가열된 물은 출수부(35)로 유동되어 난방이나 온수 공급에 이용될 수 있다.
급수부(34)에는 급수부 온도센서(340)가 설치될 수 있고, 출수부(35)에는 출수부 온도센서(350)가 설치될 수 있다. 급수 온도센서(340)와 출수 온도센서(350)는 각각 급수부(34)를 통과하는 물과 출수부(35)를 통과하는 물의 온도를 측정할 수 있다. 급수 온도센서(340)와 출수 온도센서(350)에서 측정된 온도의 차이에 의해 급탕부하를 측정할 수 있다.
한편, 제1유로가변기구(42)와 제1보조 유로가변기구(44)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 즉, 제1보조유로(61)가 제1중계유로(513)에 연결될 수 있고, 제1연결유로(331)는 제1실외 열교환기 연결유로(512)에 연결되는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템이 냉방 운전일 때의 냉매 흐름이 도시된 구성도이다.
이하, 앞서 설명한 내용과 중복되는 구성에 관한 설명은 생략한다. 또한, 실내 열교환기(22)가 4개이고 모든 실내 열교환기(22)가 구동 중인 경우를 예로 들어 설명하도록 한다. 일부 실내 열교환기(22)만이 구동되는 경우라도, 당업자가 본 실시예에 따른 냉매의 흐름을 이해할 수 있음은 자명하다.
공기조화 시스템(1)이 급탕 기능없이 냉방 기능만을 수행할 경우, 압축기(11)에서 토출된 냉매는 제1메인유로(51)를 통해 실외 열교환기(12)로 유동될 수 있다.
좀 더 상세히, 압축기(11)에서 압축된 고온 고압의 기상 냉매는 토출유로(511)로 토출될 수 있다. 유로가변기구(40)는 토출유로(511)로 토출된 냉매가 제1중계유로(513)로 유입되도록 조절될 수 있다. 또한, 제1유로가변기구(42)와 제1보조 유로가변기구(44)는 제1중계유로(513)로 유입된 냉매가 제1실외 열교환기 연결유로(512)로 유동되도록 조절될 수 있다. 제1실외 열교환기 연결유로(512)로 유동된 냉매는 실외 열교환기(12)로 유입될 수 있다.
공기조화 시스템(1)이 급탕 기능없이 냉방 기능만을 수행할 경우, 실외 열교환기(12)는 응축기로 기능할 수 있다. 실외 열교환기(12)에서, 냉매는 실외팬(13)에 의해 순환되는 실외 공기와 열교환하여 응축될 수 있다. 냉매는 응축되며 기상에서 액상으로 바뀔 수 있다.
실외 열교환기(12)에서 응축된 냉매는 제2메인유로(52)를 통해 팽창기구(21)로 유동될 수 있다.
좀 더 상세히, 실외 열교환기(12)에서 응축된 중온 고압의 액상 냉매는 제2실외 열교환기 연결유로(522)로 유출될 수 있다. 제2보조 유로가변기구(45)는 제2실외 열교환기 연결유로(522)로 유출된 냉매가 제2중계유로(523)로 유동되도록 조절될 수 있다. 제2유로가변기구(43)는 제2중계유로(532)로 유동된 냉매가 고압유로(521)로 유동되도록 조절될 수 있다.
고압유로(521)로 유동된 냉매는 팽창기구(21)을 통과하며 교축될 수 있다. 냉매는 교축되어 액상과 기상이 동시에 존재하는 2-phase 상태로 변할 수 있다.
팽창기구(21)를 통과한 냉매는 제3메인유로(53)을 통해 실내 열교환기(22)로 유동될 수 있다. 좀 더 상세히, 팽창기구(21)에서 교축된 저온 저압의 냉매는 저압유로(531)와 실내 열교환기 유입유로(532)를 통과하여 실내 열교환기(22)로 유입될 수 있다. 이 때, 실내 열교환기(22)가 복수개일 경우에는, 공통 유입유로(5320)로 유동된 냉매가 복수개의 분지 유입유로(5321, 5322, 5323, 5324)로 각각 나뉘어 유동될 수 있다.
제1분지 유입유로(5321)로 유동된 냉매는 제1실내 열교환기(221)로 유입되고, 제2분지 유입유로(5322)로 유동된 냉매는 제2실내 열교환기(222)로 유입되고, 제3분지 유입유로(5323)로 유동된 냉매는 제3실내 열교환기(223)로 유입되고, 제4분지 유입유로(5324)로 유동된 냉매는 제4실내 열교환기(224)로 유입될 수 있다.
실내 열교환기(22)는 증발기로 기능할 수 있다. 실내 열교환기(22)에서, 냉매는 실내팬(미도시)에 의해 순환되는 실내 공기와 열교환하여 증발될 수 있다. 동시에, 실내 공기는 냉매와 열교환하여 냉각될 수 있다. 이로써, 공기조화 시스템(1)은 냉방 기능을 수행할 수 있다.
실내 열교환기(22)에서 증발된 냉매는 제4메인유로(54)를 통해 압축기(21)로 유동될 수 있다. 좀 더 상세히, 실내 열교환기(22)에서 증발된 저온 저압의 냉매는 실내 열교환기 유출유로(542)와 흡입유로(541)를 통과하여 압축기(11)로 흡입될 수 있다. 이 때, 실내 열교환기(22)가 복수개일 경우에는, 복수개의 분지 유출유로(5421, 5422, 5423, 5424)로 유출된 냉매가 합쳐져 공통 유출유로(5420)로 유동 될 수 있다.
제1실내 열교환기(221)에서 열교환된 냉매는 제1분지 유출유로(5421)로 유출되고, 제2실내 열교환기(222)에서 열교환된 냉매는 제2분지 유출유로(5422)로 유출되고, 제3실내 열교환기(223)에서 열교환된 냉매는 제3분지 유출유로(5423)로 유출되고, 제4실내 열교환기(224)에서 열교환된 냉매는 제4분지 유출유로(5424)로 유출될 수 있다.
압축기(11)로 흡입된 저온 저압의 냉매는 압축기(11)에서 압축되고, 앞서 설명한 과정을 반복하며 순환될 수 있다.
도 4는 복수개의 실내 열교환기에서 요구되는 냉방부하가 급탕 열교환기에서 요구되는 급탕부하보다 크고, 냉방부하와 급탕부하의 차이가 소정의 기준값보다 클 때 냉매 흐름이 도시된 구성도이다.
즉, 도 4에는 복수개의 실내 열교환기에서 교환되는 증발열량이 급탕 열교환기에서 교환되는 응축열량보다 크고, 상기 증발열량과 상기 응축열량의 차이가 소정의 기준값보다 클 때의 냉매 순환 경로가 표시된다.
복수개의 실내 열교환기(22) 대다수가 구동되고, 요구되는 급탕열량은 상대적으로 적은 경우를 예로 들 수 있다. 도 4에는 복수개의 실내 열교환기(22) 전부가 구동되는 경우가 도시된다.
냉방부하가 급탕부하보다 크고, 냉방부하와 급탕부하의 차이가 소정의 제1기준값보다 크면, 공기조화 시스템(1) 전체의 냉매 응축열량과 증발열량의 균형을 위해 실외 열교환기(12)가 응축기로 기능할 수 있다. 이하 자세히 설명하도록 한다.
도 4를 참조하면, 압축기(11)에서 압축된 냉매는 토출유로(511)로 토출될 수 있다. 유로가변기구(40)는 토출유로(511)로 토출된 냉매가 급탕유입유로(31)로 유동되도록 조절될 수 있다.
급탕유입유로(31)로 유동된 냉매는 급탕 열교환기(32)로 유입되고, 물과 열교환을 하여 1차 응축될 수 있다. 좀 더 상세히, 냉매유로(36)를 통과하는 냉매와 물 유로(37)를 통과하는 물은 열전달부재를 사이에 두고 서로 열교환될 수 있다. 상기 열교환 과정에서, 냉매는 응축열량을 방출하여 응축될 수 있고, 물은 상기 응축열량만큼의 열량을 흡수하여 가열될 수 있다. 따라서, 상기 응축열량은 급탕 부하에 대응될 수 있다.
급탕 열교환기(32)에서 열교환된 냉매는 급탕유출유로(33)를 통해 유출될 수 있다. 좀 더 상세히, 급탕 열교환기(32)에서 열교환된 냉매는 공통 급탕유출유로(330)로 유출될 수 있다. 급탕유출유로 가변기구(41)는 공통 급탕유출유로(330)로 유출된 냉매가 제1연결유로(331)로 유동되도록 조절될 수 있다. 제1연결유로(331)로 유동된 냉매는 제1중계유로(513)로 유동될 수 있다.
제1유로가변기구(42)는 제1중계유로(513)로 유동된 냉매가 실외 열교환기(12) 방향으로 유동되도록 조절될 수 있다. 제1보조 유로가변기구(44)는 제1중계유로(513)로 유동된 냉매가 제1실외 열교환기 연결유로(512)로 유동되도록 조절될 수 있다. 즉, 제1중계유로(513)으로 유동된 냉매는 제1실외 열교환기 연결유로(512)를 통과하여 실외 열교환기(12)로 유입될 수 있다.
실외 열교환기(12)에서 냉매는 실외 공기와 열교환 될 수 있다. 좀 더 상세히, 실외 열교환기(12)를 바라보게 배치되는 적어도 하나의 실외팬(13)은 실외 열교환기(12)를 향해 공기를 송풍할 수 있다. 실외 열교환기(12)를 통과하는 냉매는 실외팬(13)에 의해 송풍된 공기와 열교환하며 2차 응축될 수 있다. 즉, 실외 열교환기(12)는 응축기로 기능할 수 있다.
실외 열교환기(12)에서 응축된 냉매는 제2실외 열교환기 연결유로(522)로 유출될 수 있다. 제2보조 유로가변기구(45)는 제2실외 열교환기 연결유로(522)로 유출된 냉매가 제2중계유로(523)로 유동되도록 조절될 수 있다. 제2 유로가변기구(43)는 제2중계유로(523)로 유동된 냉매가 고압유로(521)로 유동되도록 조절될 수 있다. 즉, 실외 열교환기(12)에서 열교환된 냉매는 제2실외 열교환기 연결유로(522), 제2중계유로(523), 고압유로(521)를 차례로 통과하여 팽창기구(21)로 유입될 수 있다.
냉매는 팽창기구(21)에서 교축될 수 있다. 팽창기구(21)에서 교축된 냉매는 저압유로(531)로 유출될 수 있다. 이 때, 제2밸브(47)가 개폐밸브이면 제2밸브(47)는 클로즈 될 수 있다. 따라서, 제2밸브(47)는 저압유로(531)로 유출된 냉매가 제2보조유로(62)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
저압유로(531)로 유출된 냉매는 실내 열교환기 유입유로(532)로 유동되어 실내 열교환기(22)로 유입될 수 있다. 실내 열교환기(22)가 복수개일 경우, 저압유로(531)로 유출된 냉매는 공통 유입유로(5320)로 유동되고, 복수개의 실내 열교환기(221, 222, 223, 224)에 각각 연결된 복수개의 분지 유입유로(5321, 5322, 5323, 5324)로 각각 나뉘어 유동될 수 있다. 이 때, 복수개의 실내 열교환기(22) 중 일부만이 구동 중이면, 냉매는 상기 구동중인 실내 열교환기(22)에 연결된 분지 유입유로로만 유입될 수 있다. 예를 들어, 제1실내 열교환기(221)와 제3실내 열교환기(223)가 구동중이고, 제2실내 열교환기(222)와 제4실내 열교환기(224)는 구동중이 아닐 경우, 공통 유입유로(5320)로 유동된 냉매는 제1분지 유입유로(5321)와 제3분지 유입유로(5323)으로 나뉘어 유동될 수 있다. 이 때, 제1분지 유입유로(5321)와 제3분지 유입유로(5323)에 설치된 개폐밸브(미도시)는 오픈될 수 있고, 제2분지 유입유로(5322)와 제4분지 유입유로(5324)에 설치된 개폐밸브(미도시)는 클로즈 될 수 있다.
실내 열교환기(22)로 유입된 냉매는 실내 공기와 열교환되며 증발될 수 있다. 좀 더 상세히, 실내 열교환기(22)에서 냉매는 실내 공기로부터 증발열량을 흡수하여 증발할 수 있고, 실내 공기는 증발열량만큼의 열을 방출하여 냉각될 수 있다. 따라서, 상기 증발 열량은 냉방부하에 대응될 수 있다.
실내 열교환기(22)에서 열교환된 냉매는 실내 열교환기 유출유로(542)로 유출될 수 있다. 실내 열교환기(22)가 복수개일 경우, 각 실내 열교환기(5421, 5422, 5423, 5424)에서 열교환된 냉매는 각 분지 유출유로(5421, 5422, 5423, 5424)를 통과하여 합쳐져 공통 유출유로(5420)로 유동될 수 있다.
제1밸브(46)가 개폐밸브일 경우, 제1밸브(46)는 클로즈될 수 있다. 이로써, 제1밸브(46)는 실내 열교환기 유출유로(542)로 유출된 냉매가 제1보조유로(46)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
공통 유출유로(5420)로 유동된 냉매는 흡입 유로(541)를 통과하여 압축기(11)로 흡입될 수 있다. 압축기(11)로 흡입된 냉매는 압축기(11)에서 압축되어 토출유로(511)로 토출되고, 앞서 설명한 과정을 반복하며 순환할 수 있다.
전체적으로 보면, 압축기(11)에 의해 압축된 냉매는 급탕 열교환기(32)에서 1차 응축되고, 실외 열교환기(12)에서 2차 응축되고, 팽창기구(21)에서 팽창되어, 실내 열교환기(22)에서 증발될 수 있다.
이하, 냉방부하와 급탕부하의 차이에 따른 실외 열교환기(12)의 기능을 설명한다.
냉방부하와 급탕부하의 차이가 제1기준값보다 큰 제2기준값보다 큰 경우, 실외 열교환기(12)는 전 응축기(full condenser)로 기능할 수 있다. 예를 들어, 실외팬(13)이 복수개이면 모든 실외팬(13)이 구동되어 실외 열교환기(12)로 공기를 송풍할 수 있다. 제1실외팬(131)과 제2실외팬(132)은 전부 구동될 수 있다.
또는, 실외팬(13)이 최대 회전속도로 회전하여 실외 열교환기(12)에 공기를 송풍할 수 있다.
반면, 냉방부하와 급탕부하의 차이가 제1기준값보다는 크나 제2기준값보다는 작은 경우, 실외 열교환기(12)는 반 응축기(half condenser)로 기능할 수 있다. 예를 들어, 실외팬(13)이 복수개이면 일부 실외팬(13)만 구동되어 실외 열교환기(12)로 공기를 송풍할 수 있다. 제1실외팬(131)은 구동되고 제2실외팬(132)은 정지될 수 있다.
또는, 실외팬(13)이 최대 회전속도보다 느린 속도로 회전하여 실외 열교환기(12)에 공기를 송풍할 수 있다.
결론적으로, 실외 열교환기(12)에서 교환되는 응축 열량을 조절함으로써, 실외 열교환기(12) 및 급탕 열교환기(32)에서 교환되는 전체 응축 열량과 적어도 하나 이상의 실내 열교환기(22)에서 교환되는 전체 증발 열량의 차이가 소정의 범위 이내가 되도록 제어할 수 있다. 이로써, 공기조화 시스템(1) 전체의 히트 밸런스를 맞출 수 있다.
도 5는 급탕 열교환기에서 요구되는 급탕부하가 복수개의 실내 열교환기에서 요구되는 냉방부하보다 크고, 급탕부하와 냉방부하의 차이가 소정의 기준값보다 클 때 냉매 흐름이 도시된 구성도이다.
즉, 도 5에는 급탕 열교환기에서 교환되는 응축열량이 복수개의 실내 열교환기에서 교환되는 증발열량보다 크고, 응축열량과 증발열량의 차이가 소정의 기준값보다 클 때의 냉매 흐름이 표시된다.
복수의 실내 열교환기(22) 중 일부만 구동되고, 요구되는 급탕열량은 상대적으로 많은 경우를 예로 들 수 있다. 도 5에는 복수개의 실내 열교환기(22)중 제1실내 열교환기(221)만 구동되는 경우가 도시된다.
급탕부하가 냉방부하보다 크고, 냉방부하와 급탕부하의 차이가 소정의 제3기준값보다 크면, 공기조화 시스템(1) 전체의 냉매 응축열량과 증발열량의 균형을 위해 실외 열교환기(12)가 증발기로 기능할 수 있다. 이하 자세히 설명하도록 한다.
냉매가 압축기(11)에서 급탕 열교환기(32)로 유동되는 경로와, 팽창기구(21)에서 실내 열교환기(22)를 통과하여 압축기(11)로 흡입되는 경로는 도 4에서 설명한 것과 동일하므로 해당 부분의 설명은 생략한다.
급탕 열교환기(32)에서 열교환된 냉매는 급탕유출유로(33)를 통해 유출될 수 있다. 좀 더 상세히, 급탕 열교환기(32)에서 열교환된 냉매는 공통 급탕유출유로(330)로 유출될 수 있다. 급탕유출유로 가변기구(41)는 공통 급탕유출유로(330)로 유출된 냉매가 제2연결유로(332)로 유동되도록 조절될 수 있다. 제2연결유로(332)로 유동된 냉매는 제2중계유로(512)로 유동될 수 있다.
제2유로가변기구(43)는 제2중계유로(514)로 유동된 냉매가 고압유로(521)로 유동되도록 조절될 수 있다. 고압유로(521)로 유동된 냉매는 팽창기구(21)로 유입될 수 있다.
냉매는 팽창기구(21)에서 교축될 수 있다. 팽창기구(21)에서 교축된 냉매는 저압유로(531)로 유출될 수 있다. 이 때, 제2밸브(47)가 개폐밸브이면 제2밸브(47)는 개방 될 수 있다. 따라서, 저압유로(531)로 유출된 냉매의 일부는 제2보조유로(62)로 유입되고, 다른 일부는 실내 열교환기 유입유로(532)로 유동될 수 있다. 즉, 팽창기구(21)에서 교축된 냉매는 실외 열교환기(12)와 실내 열교환기(22)로 나뉘어 유동될 수 있다.
제2보조 유입유로가변기구(45)는 제2유입유로(62)로 유입된 냉매가 제2실외 열교환기 연결유로(522)로 유동되도록 조절될 수 있다. 즉, 제2보조유로(62)으로 유동된 냉매는 제2실외 열교환기 연결유로(522)를 통과하여 실외 열교환기(12)로 유입될 수 있다.
실외 열교환기(12)에서 냉매는 실외 공기와 열교환 될 수 있다. 좀 더 상세히, 실외 열교환기(12)를 바라보게 배치되는 적어도 하나의 실외팬(13)은 실외 열교환기(12)를 향해 공기를 송풍할 수 있다. 실외 열교환기(12)를 통과하는 냉매는 실외팬(13)에 의해 송풍된 공기와 열교환하며 증발될 수 있다. 즉, 실외 열교환기(12)는 증발기로 기능할 수 있다.
실외 열교환기(12)에서 증발된 냉매는 제1실외 열교환기 연결유로(512)로 유출될 수 있다. 제1보조 유로가변기구(44)는 제1실외 열교환기 연결유로(512)로 유출된 냉매가 제1보조유로(61)로 유동되도록 조절될 수 있다. 이 때, 제1밸브(46)이 개폐밸브이면 제1밸브(46)는 오픈될 수 있다. 이로써, 제1보조유로(61)로 유동된 냉매는 제4메인유로(54)로 유동될 수 있다.
실내 열교환기(22)에서 증발되어 실내 열교환기 유출유로(542)로 유동된 냉매와, 실외 열교환기(12)에서 증발되어 제1보조유로(61)로 유동된 냉매는, 서로 합쳐져 흡입유로(541)로 유동될 수 있다.
흡입 유로(541)로 유동된 냉매는 압축기(11)로 흡입될 수 있다. 압축기(11)로 흡입된 냉매는 압축기(11)에서 압축되어 토출유로(511)로 토출되고, 앞서 설명한 과정을 반복하며 순환할 수 있다.
전체적으로 보면, 압축기(11)에 의해 압축된 냉매는 급탕 열교환기(32)에서 응축되고, 팽창기구(21)에서 팽창되고, 실내 열교환기(22) 및 실외 열교환기(12)에서 증발될 수 있다.
이하, 냉방부하와 급탕부하의 차이에 따른 실외 열교환기(12)의 기능을 설명한다.
냉방부하와 급탕부하의 차이가 제3기준값보다 큰 제4기준값보다 큰 경우, 실외 열교환기(12)는 전 증발기(Full evaporator)로 기능할 수 있다. 예를 들어, 실외팬(13)이 복수개이면 모든 실외팬(13)이 구동되어 실외 열교환기(12)로 공기를 송풍할 수 있다. 제1실외팬(131)과 제2실외팬(132)은 전부 구동될 수 있다.
또는, 실외팬(13)이 최대 회전속도로 회전하여 실외 열교환기(12)에 공기를 송풍할 수 있다.
반면, 냉방부하와 급탕부하의 차이가 제3기준값보다는 크나 제4기준값보다는 작은 경우, 실외 열교환기(12)는 반 증발기(half evaporator)로 기능할 수 있다. 예를 들어, 실외팬(13)이 복수개이면 일부 실외팬(13)만 구동되어 실외 열교환기(12)로 공기를 송풍할 수 있다. 제1실외팬(131)은 구동되고 제2실외팬(132)은 정지될 수 있다.
또는, 실외팬(13)이 최대 회전속도보다 느린 속도로 회전하여 실외 열교환기(12)에 공기를 송풍할 수 있다.
결론적으로, 실외 열교환기(12)에서 교환되는 증발 열량을 조절함으로써, 급탕 열교환기(32)에서 교환되는 응축 열량과 실외 열교환기(12) 및 적어도 하나 이상의 실내 열교환기(22)에서 교환되는 전체 증발 열량의 차이가 소정의 범위 이내가 되도록 제어할 수 있다. 이로써, 공기조화 시스템(1) 전체의 히트 밸런스를 맞출 수 있다.
도 6는 복수개의 실내 열교환기에서 요구되는 냉방부하가 급탕 열교환기에서 요구되는 급탕부하의 차이가 소정의 기준값보다 작을 때 냉매 흐름이 도시된 구성도이다
즉, 도 6에는 복수개의 실내 열교환기에서 교환되는 증발열량과 급탕 열교환기에서 교환되는 응축열량의 차이가 소정의 기준값보다 작을 때 냉매 흐름이 표시된다.
복수의 실내 열교환기(22) 중 일부만 구동되고, 요구되는 급탕열량도 적은 경우를 예로 들 수 있다. 또는, 복수의 실내 열교환기(22) 대다수가 구동되고, 요구되는 급탕열량도 많은 경우를 예로 들 수 있다. 도 6에는 제1실내 열교환기(221)와 제2실내 열교환기(222)만이 구동되는 경우가 도시된다.
냉방부하와 급탕부하의 차이가 소정의 제5기준값보다 작으면, 냉방부하와 급탕부하는 균형을 이루는 상태임을 의미할 수 있다. 따라서, 급탕 열교환기(32)에서 열교환된 냉매는 실외 열교환기(12)를 바이패스하여 팽창기구(21)로 유동될 수 있다. 즉, 공기조화 시스템(1) 전체의 냉매 응축열량과 증발열량의 균형을 위해 실외 열교환기(12)에서는 열교환이 일어나지 않을 수 있다. 이하 자세히 설명하도록 한다.
냉매가 압축기(11)에서 급탕 열교환기(32)로 유동되는 경로와, 팽창기구(21)에서 실내 열교환기(22)를 통과하여 압축기(11)로 흡입되는 경로는 도 4에서 설명한 것과 동일하고, 급탕 열교환기(32)에서 팽창기구(21)로 유동되는 경로는 도 5와 동일하므로, 해당 부분의 설명은 생략한다.
냉매는 팽창기구(21)에서 교축될 수 있다. 팽창기구(21)에서 교축된 냉매는 저압유로(531)로 유출될 수 있다. 이 때, 제2밸브(47)가 개폐밸브이면 제2밸브(47)는 클로즈 될 수 있다. 따라서, 제2밸브(47)는 저압유로(531)로 유출된 냉매가 제2보조유로(62)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
저압유로(531)로 유동된 냉매는 실내 열교환기 유입유로(532)로 유동되어 실내 열교환기(22)로 유입되고, 실내 열교환기(22)에서 실내공기와 열교환 하여 증발되고, 실내 열교환기 유출유로(542)로 유출될 수 있다.
제1밸브(46)가 개폐밸브일 경우, 제1밸브(46)는 클로즈될 수 있다. 이로써, 제1밸브(46)는 실내 열교환기 유출유로(542)로 유출된 냉매가 제1보조유로(46)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
실내 열교환기 유출유로(542)로 유동된 냉매는 흡입 유로(541)를 통과하여 압축기(11)로 흡입될 수 있다. 압축기(11)로 흡입된 냉매는 압축기(11)에서 압축되어 토출유로(511)로 토출되고, 앞서 설명한 과정을 반복하며 순환할 수 있다.
전체적으로 보면, 압축기(11)에 의해 압축된 냉매는 급탕 열교환기(32)에서 응축되고, 팽창기구(21)에서 팽창되어, 실내 열교환기(22)에서 증발될 수 있다. 즉, 냉매는 실외 열교환기(12)를 바이패스하여 팽창기구(21)로 유동된다.
따라서, 실외 열교환기(12)에 공기를 송풍할 필요가 없으므로, 실외팬(13)은 구동되지 않고 정지될 수 있다. 이로써, 실외팬(13)을 구동시키는데 필요한 에너지를 절감할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템의 제어 블록도이다.
공기조화 시스템(1)은 제어부(70)를 더 포함할 수 있다. 제어부(70)는 급탕 및 냉방기능의 필요 여부를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(70)는 공기조화 시스템(1)에서 요구되는 냉방부하와 급탕부하를 비교할 수 있다.
제어부(70)는 급탕 열교환기(32)에서 교환되는 응축열량에 관한 정보를 급수 온도센서(340)와 출수 온도센서(350)으로부터 얻을 수 있다. 좀 더 상세히, 제어부(70)는 급수 온도센서(340)와 출수 온도센서(350)에서 각각 측정된 물의 온도차이에 의해 급탕부하를 측정할 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 당업자가 선택할 수 있는 다양한 방법에 의해 상기 응축열량에 대한 정보를 얻을 수 있음은 자명하다.
제어부(70)는 실내 열교환기(22)에서 교환되는 증발열량에 관한 정보를 실내 열교환기(22)에서 얻을 수 있다. 좀 더 상세히, 복수개의 실내 열교환기(22)중 구동되는 실내 열교환기의 수에 따라 증발 열량을 측정할 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 당업자가 선택할 수 있는 다양한 방법에 의해 상기 증발열량에 대한 정보를 얻을 수 있음은 자명하다.
제어부(70)는 급탕기능의 필요여부에 따라, 유로가변기구(40)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(70)는 공기조화 시스템(1)에서 요구되는 냉방부하와 급탕부하를 비교하여, 급탕유출유로 가변기구(41), 제1유로가변기구(42), 제2유로가변기구(43), 제1보조 유로가변기구(44), 제2보조 유로가변기구(45), 제1밸브(46), 제2밸브(47), 실외팬(13)을 각각 제어할 수 있다. 각 제어 방법은 앞서 도 3 내지 도 6에서 설명한 것과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템은 냉방 공조 운전과 급탕 운전을 동시에 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 냉방부하와 급탕부하가 조화되지 않고 어느 한 쪽이 크더라도, 실외 열교환기(12)를 증발기 또는 응축기로 기능하도록 하여 부하 변동에 능동적으로 대응할 수 있는 이점이 있다.
또한, 냉방부하와 급탕부하 간에 소정의 차이가 발생하더라도, 실외팬(13)을 제어하여 실외 열교환기(12)에서 교환되는 열량을 조절함으로써, 응축열량과 증발열량의 균형을 맞출 수 있는 이점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 실외기 11: 압축기
12: 실외 열교환기 13: 실외팬
20: 실내기 21: 팽창기구
22: 실내 열교환기 30: 급탕유닛
31: 급탕유입유로 32: 급탕 열교환기
33: 급탕 유출유로 40: 유로가변기구
41: 급탕유출유로 가변기구 42: 제1유로가변기구
43: 제2유로가변기구 44: 제1보조 유로가변기구
45: 제2보조 유로가변기구 46: 제1밸브
47: 제2밸브 51: 제1메인유로
52: 제2메인유로 53: 제3메인유로
54: 제4메인유로 61: 제1보조유로
62: 제2보조유로 70: 제어부

Claims (20)

  1. 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축기와 제1메인유로로 연결된 실외 열교환기;
    상기 실외 열교환기와 제2메인유로로 연결된 팽창기구;
    상기 팽창기구와 제3메인유로로 연결되고, 상기 압축기와 제4메인유로로 연결되는 적어도 하나의 실내 열교환기;
    상기 제1메인유로에 연결되는 급탕유입유로를 통해 유입된 냉매가 급탕 열교환기를 통과하여 급탕 유출유로로 유출되는 급탕부;
    상기 제1메인유로와 상기 제4메인유로를 연결하는 제1보조유로; 및
    상기 제2메인유로와 상기 제3메인유로를 연결하는 제2보조유로를 포함하고,
    상기 급탕유출유로는,
    상기 제1메인유로에 연결되는 제1연결유로; 및
    상기 제2메인유로 중 상기 제2보조유로의 연결부와 상기 팽창기구의 사이에 연결되는 제2연결유로를 포함하는 공기조화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1메인유로와 상기 급탕유입유로의 연결부에 제공되는 유로 가변기구; 및
    급탕 기능 사용 시 상기 압축기에서 압축된 냉매가 상기 급탕유입유로로 유동되도록 상기 유로가변기구를 제어하는 제어부를 더 포함하는 공기조화 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 급탕 열교환기와 연결되는 공통 급탕유출유로와 상기 제1,2연결유로의 연결부에 제공되는 급탕유출유로 가변기구;
    상기 제1연결유로와 상기 제1메인유로의 연결부에 제공되는 제1 유로가변기구;
    상기 제2연결유로와 상기 제2메인유로의 연결부에 제공되는 제2 유로가변기구;
    상기 제1보조유로와 상기 제1메인유로의 연결부에 제공되는 제1보조 유로가변기구; 및
    상기 제2보조유로와 상기 제2메인유로의 연결부에 제공되는 제2보조 유로가변기구을 더 포함하는 공기조화 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1보조유로 중 상기 제1메인유로와의 연결부보다 상기 제4메인유로와의 연결부에 더 가까운 부분에 제1개폐밸브가 설치되고,
    상기 제2보조유로 중 상기 제2메인유로와의 연결부보다 상기 제3메인유로와의 연결부에 더 가까운 부분에 제2개폐밸브가 설치되는 공기조화 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 실내 열교환기에서 요구되는 냉방부하가 상기 급탕 열교환기에서 요구되는 급탕 부하보다 크고, 상기 냉방부하와 상기 급탕부하의 차이가 소정의 기준값보다 크면,
    상기 실외 열교환기는 응축기로 기능하는 공기조화 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기에서 1차 응축되고 상기 실외 열교환기에서 2차 응축되는 공기조화 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 급탕 열교환기에서 응축된 냉매가 상기 제1연결유로로 유동되도록 상기 급탕유출유로 가변기구를 제어하고,
    상기 제1연결유로로 유동된 냉매가 상기 실외 열교환기로 유동되도록 제1 유로가변기구 및 제1보조 유로가변기구를 제어하고,
    상기 실외 열교환기에서 응축된 냉매가 팽창기구로 유동되도록 제2 유로가변기구 및 제2보조 유로가변기구를 제어하는 공기조화 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 급탕 열교환기에서 요구되는 급탕부하가 상기 적어도 하나의 실내 열교환기에서 요구되는 냉방부하보다 크고, 상기 급탕부하와 상기 냉방부하의 차이가 소정의 기준값보다 크면,
    상기 실외 열교환기는 증발기로 기능하는 공기조화 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 팽창기구에서 교축된 냉매는 상기 실외 열교환기와 상기 실내 열교환기로 나뉘어 유동되는 공기조화 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 급탕 열교환기에서 응축된 냉매가 상기 제2연결유로로 유동되도록 상기 급탕유출유로 가변기구를 제어하고,
    상기 제2연결유로로 유동된 냉매가 상기 팽창기구로 유동되도록 상기 제2 유로가변기구를 제어하고,
    상기 팽창기구에서 팽창된 냉매의 일부가 상기 실외 열교환기로 유동되도록 상기 제2보조 유로가변기구를 제어하고,
    상기 실외 열교환기에서 증발된 냉매가 상기 압축기로 유동되도록 상기 제1보조 유로가변기구를 제어하는 공기조화 시스템.
  11. 제 5 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 냉방부하와 상기 급탕부하의 차이가 상기 기준값보다 큰 소정의 보조 기준값보다 작으면,
    상기 제어부는 상기 실외 열교환기로 공기를 송풍하는 복수개의 실외팬 중 일부를 작동시키는 공기조화 시스템.
  12. 제 5 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 냉방부하와 상기 급탕부하의 차이가 상기 기준값보다 큰 소정의 보조 기준값보다 크면,
    상기 제어부는 상기 실외 열교환기로 공기를 송풍하는 복수개의 실외팬 전부를 작동시키는 공기조화 시스템.
  13. 제 5 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 냉방부하와 상기 급탕부하의 차이가 상기 기준값보다 큰 소정의 보조 기준값보다 작으면,
    상기 제어부는 상기 실외 열교환기로 공기를 송풍하는 적어도 하나의 실외팬을 최대 회전속도보다 느린 회전속도로 회전시키는 공기조화 시스템.
  14. 제 5 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 냉방부하와 상기 급탕부하의 차이가 상기 기준값보다 큰 소정의 보조 기준값보다 크면,
    상기 제어부는 상기 실외 열교환기로 공기를 송풍하는 적어도 하나의 실외팬을 최대 회전속도로 회전시키는 공기조화 시스템.
  15. 제 3 항에 있어서,
    상기 급탕 열교환기에서 요구되는 급탕부하와 상기 적어도 하나의 실내 열교환기에서 요구되는 냉방부하의 차이가 소정의 기준값보다 작으면,
    상기 급탕 열교환기에서 열교환된 냉매는 상기 실외 열교환기를 바이패스하여 상기 팽창기구로 유동되는 공기조화 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 급탕 열교환기에서 응축된 냉매가 상기 제2연결유로로 유동되도록 상기 급탕유출유로 가변기구를 제어하고,
    상기 제2연결유로로 유동된 냉매가 상기 팽창기구로 유동되도록 상기 제2 유로가변기구를 제어하는 공기조화 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 실외 열교환기로 공기를 송풍하는 복수개의 실외팬을 작동 정지시키는 공기조화 시스템.
  18. 제 5 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 제1보조유로 중 상기 제1메인유로와의 연결부보다 상기 제4메인유로와의 연결부에 더 가까운 부분에 제1개폐밸브가 설치되고,
    상기 제2보조유로 중 상기 제2메인유로와의 연결부보다 상기 제3메인유로와의 연결부에 더 가까운 부분에 제2개폐밸브가 설치되고,
    상기 제어부는 상기 제1개폐밸브 및 상기 제2개폐밸브를 클로즈 시키는 공기조화 시스템.
  19. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1보조유로 중 상기 제1메인유로와의 연결부보다 상기 제4메인유로와의 연결부에 더 가까운 부분에 제1개폐밸브가 설치되고,
    상기 제2보조유로 중 상기 제2메인유로와의 연결부보다 상기 제3메인유로와의 연결부에 더 가까운 부분에 제2개폐밸브가 설치되고,
    상기 제어부는 상기 제1개폐밸브 및 상기 제2개폐밸브를 개방시키는 공기조화 시스템.
  20. 제 2 항에 있어서,
    상기 급탕부는,
    급수 온도센서가 설치되는 급수부; 및
    출수 온도센서가 설치되는 출수부를 포함하고,
    상기 급수부에서 출수부로 유동되는 물은 상기 급탕 열교환기에서 냉매와 열교환되고,
    상기 제어부는,
    상기 급수 온도센서 및 상기 출수 온도센서에서 각각 감지된 온도차에 따라 상기 급탕 열교환기에서 요구되는 급탕 부하를 판단하는 공기조화 시스템.
KR1020160113997A 2016-09-05 2016-09-05 멀티형 공기조화 시스템 KR102466760B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160113997A KR102466760B1 (ko) 2016-09-05 2016-09-05 멀티형 공기조화 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160113997A KR102466760B1 (ko) 2016-09-05 2016-09-05 멀티형 공기조화 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180026986A KR20180026986A (ko) 2018-03-14
KR102466760B1 true KR102466760B1 (ko) 2022-11-15

Family

ID=61660605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160113997A KR102466760B1 (ko) 2016-09-05 2016-09-05 멀티형 공기조화 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102466760B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100468474B1 (ko) 2003-03-14 2005-01-27 삼성전자주식회사 냉난방시스템

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH116665A (ja) * 1997-06-17 1999-01-12 Kyushu Electric Power Co Inc 蓄熱式空気調和機
KR101175385B1 (ko) 2006-06-16 2012-08-20 엘지전자 주식회사 지열을 이용한 공기조화기
KR101321545B1 (ko) * 2009-04-23 2013-10-25 엘지전자 주식회사 공기조화기
KR20110117974A (ko) 2010-04-22 2011-10-28 엘지전자 주식회사 히트펌프식 급탕장치
KR101190407B1 (ko) * 2010-05-20 2012-10-12 엘지전자 주식회사 히트펌프 연동 급탕장치
KR101754685B1 (ko) * 2011-01-17 2017-07-19 엘지전자 주식회사 히트펌프식 급탕장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100468474B1 (ko) 2003-03-14 2005-01-27 삼성전자주식회사 냉난방시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180026986A (ko) 2018-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5951109B2 (ja) 暖房能力増強用付加ユニット付き空気調和装置
JP6479162B2 (ja) 空気調和装置
JP2723953B2 (ja) 空気調和装置
JP4375171B2 (ja) 冷凍装置
JP4909093B2 (ja) マルチ型空気調和機
JP6880204B2 (ja) 空気調和装置
JP3800210B2 (ja) 水熱源ヒートポンプユニット
JP6067178B2 (ja) 熱源側ユニット及び空気調和装置
US11448408B2 (en) Multi-type air conditioner
JP6949130B2 (ja) 冷凍サイクル装置
KR102082881B1 (ko) 냉난방 동시형 멀티 공기조화기
KR20190081866A (ko) 공기조화 시스템
KR102418488B1 (ko) 멀티형 공기조화기
CN114719353B (zh) 恒温恒湿空调机及其控制方法
KR20120114997A (ko) 공기 조화기
KR102466760B1 (ko) 멀티형 공기조화 시스템
KR101321545B1 (ko) 공기조화기
KR20070041060A (ko) 공기조화기 및 그 배관 압평형 제어방법
KR20120094305A (ko) 멀티형 공기 조화기
KR101275580B1 (ko) 공기조화기 및 그 운전방법
JP2018054255A (ja) 空気調和装置
JP6932551B2 (ja) 熱交換システム及びその制御方法
JP4012892B2 (ja) 空気調和機
JP6750240B2 (ja) 空気調和装置
KR20190134181A (ko) 실외 유닛

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant