KR102515801B1 - 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템 - Google Patents

수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저온측 냉동사이클(10) 및 고온측 냉동사이클(20)을 포함하여 구성되는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하기 위한 것으로, 상기 저온측 냉동사이클(10)은 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키는 제1 압축기(11), 냉매의 이동 경로가 변경되는 제1 사방변(12), 상기 제1 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 저온저압의 기체냉매와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 제1 열교환기(13), 상기 제1 압축기(11)의 성능을 개선시키기 위해, 상기 제1 열교환기(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 서브열교환기(14)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 비체적을 팽창시키는 제1 메인팽창밸브(16) 및 상기 제1 메인팽창밸브(16)에서 유입된 저온저압의 액체냉매를 공기열원과 열교환시켜, 저온저압의 기체냉매로 변경시키는 핀코일열교환기(17)를 포함하고, 상기 제1 열교환기(13)에서는 저온저압의 액체냉매가 상기 제1 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매와 열교환되어, 저온저압의 기체냉매로 변환되고, 상기 고온측 냉동사이클(20)은 상기 제1 열교환기(13)에서 유입된 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키는 제2 압축기(21), 냉매의 이동 경로가 변경되는 제2 사방변(22), 상기 제2 압축기(21)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 부하펌프(27)에 의해 공급된 저온의 유체와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 제2 열교환기(23), 상기 제2 열교환기(23)에서 유입된 중온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 비체적을 팽창시키는 제2 메인팽창밸브(26) 및 상기 제2 열교환기(23)의 일측에 구비되어, 상기 제2 열교환기(23)로 저온의 유체를 유입시키는 부하펌프(27)를 포함하고, 냉매의 압력 및 유체의 온도를 측정하는 센서부(30) 및 축열운전 시, 출수온도가 일정한 고온의 유체를 생산할 수 있도록 부하펌프(27)의 출력주파수를 가변시켜, 상기 제2 열교환기(23)로 유입되는 유체의 수유량을 제어하는 컨트롤러(40)를 더 포함하고, 상기 제2 열교환기(23)에서는 상기 제2 열교환기(23)의 내부를 유동하는 저온의 유체가 고온고압의 냉매와 열교환되어, 고온의 유체로 변환되는 것을 특징으로 하는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 것을 특징으로 한다.

Description

수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템{Air heat pump system with dual cycle that produces hot or cold water with a fixed water outlet temperature at an arbitrary incoming temperature due to a variable water flow rate}
본 발명은 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 공기열원을 이용한 이원 냉동사이클로 구성된 히트펌프에 수유량을 가변하는 유량제어를 적용하여, 최대 80℃의 고온수를 공급할 수 있는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
히트펌프는 공기열원, 수열원 및 지열원 등의 저온의 열원을 고온(실내)으로 이동시켜, 냉방, 난방 및 급탕을 수행하는 장치를 의미한다. 일반적으로, 히트펌프는 화석연료 장치보다 효율이 3배 이상 높기 때문에, 다양한 산업 분야에 널리 적용되고 있다.
한편, 사우나, 모텔, 온실 등의 시설에서는 야간 또는 새벽시간에 온수 또는 냉수를 집중적으로 사용하므로, 상기 온수 또는 냉수는 축열조에서 사용처로 지속적으로 배출된다. 이로 인해, 시수가 축열조의 하부로 유입되면, 축열조의 상층의 온도는 30℃로 급강하한다.
그러나, 기존의 정속형 히트펌프에서는 입수 가온 시, 입출수의 온도차가 5~6℃에 불과하므로, 입출수의 온도차를 40℃ 이상으로 일정하게 유지하기가 어렵다는 문제점이 있었다. 이 경우, 실내 또는 탕으로 출수를 공급하기 위해서는 출수의 온도를 60℃ 이상으로 일정하게 유지해야 한다. 그러나, 기존의 정속형 히트펌프에서는 출수의 온도를 40℃ 이상 승온시키기 위해서는 기존의 정속형 히트펌프에 별도의 가온장치를 설치해야 한다는 문제점이 있었다.
따라서, 사용자의 입장에서는 기존의 정속형 히트펌프에 대한 전기료에 가온장치의 유지비용이 가중되는 상황이 발생하므로, 기존의 정속형 히트펌프를 대체할 수 있는 신규 히트펌프 시스템의 도입이 절실히 요구되고 있다.
KR 10-0923962 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 공기열원을 이용한 이원 냉동사이클로 구성된 히트펌프에 수유량을 가변하는 유량제어를 적용하여, 최대 80℃의 고온수를 공급할 수 있는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 저유량에서 발생할 수 있는 유량 감지 불량, 고압 등의 이상 현상을 최소화하여, 신뢰성을 확보할 수 있는 수유량 펌프 가변주파수 제어 및 소프트 스타트 기술, 입출수 온도에 따라 싸이클 헌팅을 최소화하고, 축열 및 축냉 운전 시, 출수온도를 일정하게 유지할 수 있는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 기술적인 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템(1)은 저온측 냉동사이클(10) 및 고온측 냉동사이클(20)을 포함하여 구성되는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하기 위한 것으로, 상기 저온측 냉동사이클(10)은 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키는 제1 압축기(11), 냉매의 이동 경로가 변경되는 제1 사방변(12), 상기 제1 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 저온저압의 기체냉매와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 제1 열교환기(13), 상기 제1 압축기(11)의 성능을 개선시키기 위해, 상기 제1 열교환기(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 서브열교환기(14)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 비체적을 팽창시키는 제1 메인팽창밸브(16) 및 상기 제1 메인팽창밸브(16)에서 유입된 저온저압의 액체냉매를 공기열원과 열교환시켜, 저온저압의 기체냉매로 변경시키는 핀코일열교환기(17)를 포함하고, 상기 제1 열교환기(13)에서는 저온저압의 액체냉매가 상기 제1 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매와 열교환되어, 저온저압의 기체냉매로 변환되고, 상기 고온측 냉동사이클(20)은 상기 제1 열교환기(13)에서 유입된 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키는 제2 압축기(21), 냉매의 이동 경로가 변경되는 제2 사방변(22), 상기 제2 압축기(21)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 부하펌프(27)에 의해 공급된 저온의 유체와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 제2 열교환기(23), 상기 제2 열교환기(23)에서 유입된 중온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 비체적을 팽창시키는 제2 메인팽창밸브(26) 및 상기 제2 열교환기(23)의 일측에 구비되어, 상기 제2 열교환기(23)로 저온의 유체를 유입시키는 부하펌프(27)를 포함하고, 냉매의 압력 및 유체의 온도를 측정하는 센서부(30) 및 축열운전 시, 출수온도가 일정한 고온의 유체를 생산할 수 있도록 부하펌프(27)의 출력주파수를 가변시켜, 상기 제2 열교환기(23)로 유입되는 유체의 수유량을 제어하는 컨트롤러(40)를 더 포함하고, 상기 제2 열교환기(23)에서는 상기 제2 열교환기(23)의 내부를 유동하는 저온의 유체가 고온고압의 냉매와 열교환되어, 고온의 유체로 변환되는 것을 특징으로 하는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서부(30)는 상기 제1 압축기(11)의 고압측에 구비되어, 상기 제1 압축기(11)로부터 배출되는 고온고압의 기체냉매의 압력을 측정하는 제1 고압센서(HP1), 상기 제2 압축기(21)의 고압측에 구비되어, 상기 제2 압축기(21)로부터 배출되는 고온고압의 기체냉매의 압력을 측정하는 제2 고압센서(HP2), 상기 제1 압축기(11)의 저압측에 구비되어, 상기 제1 압축기(11)로 유입되는 저온저압의 기체냉매의 압력을 측정하는 제1 저압센서(LP1), 상기 제2 압축기(21)의 저압측에 구비되어, 상기 제2 압축기(21)로 유입되는 저온저압의 기체냉매의 압력을 측정하는 제2 저압센서(LP2), 상기 핀코일열교환기(17)의 일측에 구비되어, 외부 공기의 온도를 측정하는 외기온도센서(T1), 상기 제2 열교환기(23) 및 부하펌프(27)의 사이에 구비되어, 상기 제2 열교환기(23)로 유입되는 저온의 유체의 입수온도를 측정하는 입수온도센서(T2) 및 상기 제2 열교환기(23)의 타측에 구비되어, 상기 제2 열교환기(23)로부터 배출되는 고온의 유체의 실제출수온도를 측정하는 출수온도센서(T3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러(40)는 축열운전 정시 제어 시, 출수목표온도에서 출수온도를 차감한 값에 따라 PI 또는 퍼지제어에 의해 부하펌프(27)의 출력주파수가 가변되도록 제어하는 주파수제어부(41)를 포함하고, 상기 주파수제어부(41)는 출수목표온도에서 출수온도를 차감한 값이 -2℃ 미만 또는 2℃ 초과인 경우, PI 제어에 의해 부하펌프(27)의 출력주파수가 가변되도록 제어하고, 상기 주파수제어부(41)는 출수목표온도에서 출수온도를 차감한 값이 -2℃ 이상 2℃ 이한인 경우, 퍼지 제어에 의해 부하펌프(27)의 출력주파수가 가변되도록 제어하고, 상기 출수온도는 출수온도센서(T3)에 의해 측정된 유체의 온도이고, 상기 출수목표온도는 축열운전 시, 상기 제2 열교환기(23)에서 배출되는 유체에 대한 목표온도이고, 상기 PI_Hz는 (수학식 1) PI_Hz=(Kp_Hz+Ti_Hz)*(Cr_1)*(CT)/(Pr)에 의해 산출되고, 상기 Kp_Hz, Ti_Hz, Cr_1, CT 및 Pr은 각각 비례제어 및 적분제어 출력주파수, 제1 변동량 비율로, 출수목표온도에 비례하는 값, 제어주기 및 압축비인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 Pr은 (수학식) (PH_2/PL_2)에 의해 산출되고, 상기 PH_2 및 PL_2는 각각 상기 제2 압축기(21)의 고압측 및 저압측 냉매의 압력이고, 상기 Kp_Hz는 (수학식 2) Kp_Hz=ΔT3*(Cr_2)+ΔT4*(Cr_3)에 의해 산출되고, 상기 ΔT3, ΔT4, Cr_2 및 Cr_3는 각각 제3 온도편차, 제4 온도편차, 제2 변동량 비율 및 제3 변동량 비율이고, 상기 Ti_Hz는 (수학식 3) Ti_Hz=[(Kp_Hz_0+Kp_Hz_1+Kp_Hz_2)/[(CT)*(Cr_4)]에 의해 산출되고, 상기 Kp_Hz_0, Kp_Hz_1 및 Kp_Hz_2는 각각 최초 단계, 1단계 및 2단계의 비례제어 출력주파수이고, 상기 CT 및 Cr_4는 각각 제어주기 및 제4 변동량 비율이고, 상기 Cr_2, Cr_3 및 Cr_4는 각각 Cr_1, Cr_2 및 Cr_3에 사전에 설정된 기준 비율을 곱한 값인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 ΔT3는 (수학식 4) ΔT3=(Ht_T_AWOT)-Tc에 의해 산출되고, 상기 ΔT4는 (수학식 5) ΔT4=(Ht_T_AWOT)-(HWOT_now)에 의해 산출되고, 상기 Tc는 상기 제2 압축기(21)의 고압측 냉매의 압력을 냉매의 압력-온도 환산표를 이용하여 온도로 변환시킨 응축온도이고, 상기 Ht_T_AWOT 및 HWOT_now는 각각 출수목표온도 및 출수온도인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러(40)는 상기 부하펌프(27)의 가동 시작시간 및 종료시간을 설정할 수 있는 예약시간 설정부(42) 및 상기 부하펌프(27) 가동 시, 출수목표온도 및 축열조목표온도를 설정할 수 있는 예약온도 설정부(43)를 더 포함하고, 상기 예약시간 설정부(42)는 1회에 한해 상기 부하펌프(27)의 시작 및 종료시간을 사전에 예약 설정하는 단순 예약시간 설정부(42a), 상기 부하펌프(27)의 일일 시작 및 종료시간을 사전에 예약 설정하는 일일 예약시간 설정부(42b) 및 상기 부하펌프(27)의 일일 운전시간을 최대 3회까지 사전에 예약 설정하는 일일 다중 예약시간 설정부(42)를 포함하고, 상기 예약온도 설정부(43)는 출수목표온도 적용시간 및 출수목표온도를 최대 3회까지 사전에 예약 설정하는 출수목표온도 설정부(43a) 및 축열조목표온도 적용시간 및 축열조목표온도를 최대 3회까지 사전에 예약 설정하는 축열조온도설정부를 포함하고, 상기 부하펌프(27)의 시작시간은 상기 부하펌프(27)의 가동이 시작되는 시간이고, 상기 부하펌프(27)의 종료시간은 상기 부하펌프(27)의 가동이 종료되는 시간이고,상기 부하펌프(27)의 일일 시작시간은 매일 상기 부하펌프(27)의 가동이 시작되는 시간이고, 상기 부하펌프(27)의 일일 종료시간은 매일 상기 부하펌프(27)의 가동이 종료되는 시간이고, 상기 출수목표온도는 축열운전 시, 상기 제2 열교환기(23)에서 배출되는 유체에 대한 목표온도이고, 상기 축열조목표온도는 축열조에 대한 목표온도인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템은 공기열원을 이용한 이원 냉동사이클로 구성된 히트펌프에 수유량을 가변하는 유량제어를 적용하여, 최대 온도 80℃의 온수 및 최저 온도 5℃의 냉수를 사용처로 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 온실, 사우나, 공장, 처리 히팅 워터(Process Heating Water) 등의 시설에 순간 가온 장치로 적용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템은 관공서, 교육시설, 체육시설, 근린시설 및 온실 등의 냉난방 급탕장치에 적용 가능할 뿐만 아니라, 상기 시설 중 일정시간대에 열부하의 집중사용으로 축열조의 온도가 하강하여, LPG, 도시가스, 펠렛, 경유 등의 화석연료 보일러 장치를 보조열원으로 설치하는 시설에 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템은 기존의 냉방 시 적용하는 냉동기 및 난방 및 급탕 시 적용하는 화석연료 보일러 장치를 대체할 수 있어, 기존에 비해 탄소 배출량을 획기적으로 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 가동 에너지를 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템은 기존의 정속형 히트펌프에 대한 수유량 가변 옵션 장치로 대체 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템은 부하펌프의 가동 예약시간 및 실내 및 출열조의 목표온도를 사전에 예약 설정할 수 있어, 가동 에너지를 절감하고, 시스템 운영의 효율성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템의 구성도이다.
도 2는 컨트롤러의 구성도이다.
도 3은 출수목표온도에서 출수온도를 차감한 값에 따라 PI 또는 퍼지 제어 중에서 1개를 선택하는 과정에 대한 순서도이다.
도 4는 PI 제어 시, 출력주파수를 구하는 과정에 대해 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 PI 제어 시, 제3 온도편차에 따라 출력주파수를 제어하는 과정에 대한 순서도이다.
도 6은 PI 제어 시, 출수온도 및 출수목표온도에 따라 제4 온도편차를 구하는 과정에 대한 순서도이다.
도 7은 퍼지 제어 시, 출력주파수를 조절하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 출수온도의 오차 및 출수과열도의 변화에 따른 부하펌프의 출력주파수에 대한 퍼지 테이블이다.
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.
도 1은 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템(1)의 구성도이고, 도 2는 컨트롤러(40)의 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템(1)은 제1 압축기(11), 제1 사방변(12), 제1 열교환기(13), 서브열교환기(14), 서브팽창밸브(15), 제1 메인팽창밸브(16) 및 핀코일열교환기(17)를 포함하여 구성된다.
먼저, 제1 압축기(11)는 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시킨다. 이때, 사용되는 냉매는 R-410A인 것이 바람직하다.
그리고, 제1 사방변(12)에서는 냉매의 이동 경로가 변경된다.
그리고, 제1 열교환기(13)는 제1 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 저온저압의 기체냉매와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시킨다.
그리고, 서브열교환기(14)는 제1 압축기(11)의 성능을 개선시키기 위해, 제1 열교환기(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, 제1 메인팽창밸브(16)는 서브열교환기(14)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 비체적을 팽창시킨다.
그리고, 핀코일열교환기(17)는 제1 메인팽창밸브(16)에서 유입된 저온저압의 액체냉매를 공기열원과 열교환시켜, 저온저압의 기체냉매로 변경시킨다.
한편, 제1 열교환기(13)에서는 저온고압의 액체냉매가 제1 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매와 열교환되어, 저온저압의 기체냉매로 변환된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템(1)은 제2 압축기(21), 제2 사방변(22), 제2 열교환기(23), 제2 메인팽창밸브(26), 부하펌프(27), 센서부(30) 및 컨트롤러(40)를 더 포함하여 구성된다.
먼저, 제2 압축기(21)는 제1 열교환기(13)에서 유입된 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시킨다. 이때, 사용되는 냉매는 R-134A인 것이 바람직하다.
그리고, 제2 사방변(22)에서는 냉매의 이동 경로가 변경된다.
그리고, 제2 열교환기(23)는 제2 압축기(21)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 부하펌프(27)에 의해 공급된 저온의 유체와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시킨다.
이때, 제2 열교환기(23)에서는 부하펌프(27)에서 유입되어, 제2 열교환기(23)의 내부를 유동하는 저온의 유체가 제2 압축기(21)에서 유입된 고온고압의 냉매와 열교환되어, 고온의 유체로 변환된다.
그리고, 제2 메인팽창밸브(26)는 제2 열교환기(23)에서 유입된 중온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 비체적을 팽창시킨다.
그리고, 부하펌프(27)는 제2 열교환기(23)의 일측에 구비되어, 제2 열교환기(23)로 저온의 유체를 유입시킨다.
그리고, 센서부(30)는 냉매의 압력 및 유체의 온도를 측정한다.
그리고, 컨트롤러(40)는 출수온도가 일정한 고온의 유체를 생산할 수 있도록 부하펌프(27)의 출력주파수를 가변시켜, 제2 열교환기(23)로 유입되는 유체의 수유량을 제어한다.
한편, 센서부(30)는 제1 고압센서(HP1), 제2 고압센서(HP2), 제1 저압센서(LP1), 제2 저압센서(LP2), 외기온도센서(T1), 입수온도센서(T2) 및 출수온도센서(T3)를 포함하여 구성된다.
먼저, 제1 고압센서(HP1)는 제1 압축기(11)의 고압측에 구비되어, 제1 압축기(11)로부터 배출되는 고온고압의 기체냉매의 압력을 측정한다.
그리고, 제2 고압센서(HP2)는 제2 압축기(21)의 고압측에 구비되어, 제2 압축기(21)로부터 배출되는 고온고압의 기체냉매의 압력을 측정한다.
그리고, 제1 저압센서(LP1)는 제1 압축기(11)의 저압측에 구비되어, 제1 압축기(11)로 유입되는 저온저압의 기체냉매의 압력을 측정한다.
그리고, 제2 저압센서(LP2)는 제2 압축기(21)의 저압측에 구비되어, 제2 압축기(21)로 유입되는 저온저압의 기체냉매의 압력을 측정한다.
그리고, 외기온도센서(T1)는 핀코일열교환기(17)의 일측에 구비되어, 외부 공기의 온도를 측정한다.
그리고, 입수온도센서(T2)는 제2 열교환기(23) 및 부하펌프(27)의 사이에 구비되어, 제2 열교환기(23)로 유입되는 저온의 유체의 입수온도를 측정한다.
그리고, 출수온도센서(T3)는 제2 열교환기(23)의 타측에 구비되어, 제2 열교환기(23)로부터 배출되는 고온의 유체의 출수온도를 측정한다.
도 3은 출수목표온도에서 출수온도를 차감한 값에 따라 PI 또는 퍼지 제어 중에서 1개를 선택하는 과정에 대한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 컨트롤러(40)는 축열운전 정시 제어 시, 입수온도가 변경되는 경우에도 출수온도를 출수목표온도로 일정하게 유지하기 위하여, 출수목표온도에서 출수온도를 차감한 값에 따라 PI 또는 퍼지제어에 의해 부하펌프(27)의 출력주파수가 가변되도록 제어하는 주파수제어부(41);를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 컨트롤러(40)는 출수목표온도에서 출수온도를 차감한 값이 -2℃ 미만 또는 2℃ 초과인 경우, PI 제어에 의해 부하펌프(27)의 출력주파수가 가변되도록 제어한다.
그리고, 컨트롤러(40)는 출수목표온도에서 출수온도를 차감한 값이 -2℃ 이상 2℃ 이하인 경우, 퍼지 제어에 의해 부하펌프(27)의 출력주파수가 가변되도록 제어한다.
여기서, 출수온도(HWOT_now)는 출수온도센서(T3)에 의해 측정된 유체의 온도이고, 출수목표온도(Ht_T_AWOT)는 축열운전 시, 제2 열교환기(23)에서 배출되는 유체에 대한 목표온도를 의미한다.
여기서, PI(Proportional Integral) 제어는 기존의 온/오프 제어 방식과 달리, 비례 (Proportional) 및 적분(Integral)을 조합하여 시스템을 제어하는 방식을 의미한다.
먼저, PI 제어의 제어주기 및 지연시간은 각각 10초로 설정된다.
그리고, PI 제어의 히스테리시스 값, 과열도 및 목표 출력주파수는 각각 0.1, 3Hz 및 0Hz로 설정된다.
한편, 부하펌프(27)의 상한주파수는 70Hz로 설정되고, 부하펌프(27)의 하한주파수는 7.5Hz 또는 10Hz로 설정된다.
도 4는 PI 제어 시, 출력주파수를 구하는 과정에 대해 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, PI 제어에 따른 출력주파수(PI_Hz)는 (수학식 1)과 같다.
(수학식 1)
PI_Hz=(Kp_Hz+Ti_Hz)*(Cr_1)*(CT)/(Pr)
여기서, Kp_Hz는 비례제어 출력주파수이고, Ti_Hz는 적분제어 출력주파수를 의미한다. 그리고, Cr_1은 제1 변동량 비율로, 출수목표온도에 비례하는 값이고, CT는 제어주기이고, Pr은 압축비로 (PH_2/PL_2)/100에 의해 산출된다.
이때, PH_2는 제2 고압센서(HP2)에 의해 측정된 제2 압축기(21)의 고압측 냉매의 압력이고, PL_2는 제2 저압센서(LP2)에 의해 측정된 제2 압축기(21)의 저압측 냉매의 압력이다.
그리고, 비례제어 출력주파수(Kp_Hz)는 (수학식 2)와 같다.
(수학식 2)
Kp_Hz=ΔT3*(Cr_2)+ΔT4*(Cr_3)
여기서, ΔT3은 축열운전 시 적용되는 제3 온도편차로, (수학식 4)에 의해 산출되고, ΔT4는 축열운전 시 적용되는 제4 온도편차로, (수학식 5)에 의해 산출된다. 그리고, Cr_2는 제2 변동량 비율이고, Cr_3는 제3 변동량 비율을 의미한다.
그리고, 적분제어 출력주파수(Ti_Hz)는 (수학식 3)과 같다.
(수학식 3)
Ti_Hz=[(Kp_Hz_0+Kp_Hz_1+Kp_Hz_2)/[(CT)*(Cr_4)]
여기서, Kp_Hz_0, Kp_Hz_1 및 Kp_Hz_2는 각각 최초 단계, 1단계 및 2단계의 비례제어 출력주파수이고, CT는 제어주기이고, Cr_4는 제4 변동량 비율을 의미한다.
이때, 변동량 비율은 제1 변동량 비율, 제2 변동량 비율, 제3 변동량 비율, 제4 변동량 비율로 갈수록 사전에 설정된 기준 비율만큼 순차적으로 증가한다.
다시 말해서, Cr_2, Cr_3 및 Cr_4는 각각 Cr_1, Cr_2 및 Cr_3에 사전에 설정된 기준 비율을 곱한 값으로 산출된다.
도 5는 PI 제어 시, 제3 온도편차에 따라 출력주파수를 제어하는 과정에 대한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 주파수제어부(41)는 축열운전 정시 제어 시, 입수온도가 변경되는 경우에도 출수온도를 출수목표온도로 일정하게 유지하기 위하여 PI 제어에 의해 부하펌프(27)의 출력주파수가 제3 온도편차에 따라 가변되도록 제어한다.
먼저, 주파수제어부(41)는 (수학식 4)를 이용하여 제3 온도편차(ΔT3)를 산출한다.
(수학식 4)
ΔT3=(Ht_T_AWOT)-Tc(℃)
여기서, Tc는 제2 고압센서(HP2)에 의해 측정된 제2 압축기(21)의 고압측 냉매의 압력을 냉매의 압력-온도 환산표를 이용하여 온도로 변환시킨 응축온도이고, Ht_T_AWOT는 출수목표온도를 의미한다.
예를 들어, 제2 압축기(21)에서 R134A 냉매의 고압측 압력이 22bar인 경우, 냉매의 압력-온도 환산표에 의해 산출되는 응축온도는 73.77℃이다.
도 6은 PI 제어 시, 출수온도 및 출수목표온도에 따라 제4 온도편차를 구하는 과정에 대한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 주파수제어부(41)는 (수학식 5)를 이용하여 제4 온도편차(ΔT4)를 산출한다.
(수학식 5)
ΔT4=(Ht_T_AWOT)-(HWOT_now)
여기서, HWOT_now는 출수온도이고, Ht_T_AWOT는 출수목표온도를 의미한다.
한편, 주파수제어부(41)는 제3 온도편차가 제1 기준온도를 초과하는 경우, PI 제어에 의해 부하펌프(27)의 출력주파수가 상한주파수 이하의 범위 내에서 증가하도록 제어한다. 이때, 제1 기준온도는 0.1℃로 설정된다.
그리고, 주파수제어부(41)는 제3 온도편차가 제2 기준온도 이상, 제1 기준온도 이하인 경우, 부하펌프(27)의 출력주파수가 일정하게 유지되도록 제어한다. 이때, 제2 기준온도는 -0.1℃로 설정된다.
그리고, 주파수제어부(41)는 제3 온도편차가 제2 기준온도 미만인 경우, PI 제어에 의해 부하펌프(27)의 출력주파수가 하한주파수 이상의 범위 내에서 감소하도록 제어한다.
도 7은 퍼지 제어 시, 부하펌프(27)의 출력주파수를 조절하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 주파수제어부(41)는 축열운전 정시 제어 시, 입수온도가 변경되는 경우에도 출수온도를 출수목표온도로 일정하게 유지하기 위하여 출수목표온도(Ht_T_AWOT)에서 출수온도(HWOT_now)를 차감한 값이 -2℃ 이상 2℃ 이하인 경우, 퍼지 제어에 의해 부하펌프(27)의 출력주파수가 가변되도록 제어한다.
여기서, 출수온도는 출수온도센서(T3)에 의해 측정된 유체의 온도이고, 출수목표온도는 축열운전 시, 제2 열교환기(23)에서 배출되는 유체에 대한 목표온도를 의미한다.
먼저, 주파수제어부(41)는 축열운전 정시제어 시, 출수목표온도(Ht_T_AWOT)에서 출수온도(HWOT_now)를 차감한 출수과열도(WSH)를 계산한다.
여기서, 입수온도는 입수온도센서(T2)에 의해 측정된 유체의 온도이고, 출수온도는 출수온도센서(T3)에 의해 측정된 유체의 온도를 의미한다.
그리고, 주파수제어부(41)는 축열운전 정시제어 시, 현단계의 출수온도에서 전단계의 출수온도를 차감한 출수온도의 오차(ΔE)를 계산한다.
여기서, 현단계의 출수온도는 사전에 설정된 제어주기 내에서 현재 출수온도센서(T3)에 의해 측정된 유체의 온도이고, 전단계의 출수온도는 상기 제어주기 직전의 동일한 제어주기 내에서 출수온도센서(T3)에 의해 측정된 유체의 온도를 의미한다.
도 8은 출수온도의 오차 및 출수과열도의 변화에 따른 부하펌프(27)의 출력주파수에 대한 퍼지 테이블이다.
주파수제어부(41)는 축열운전 정시제어 시, 30초에 1번씩 출수온도의 오차(ΔE) 및 출수과열도(WSH)에 따라 부하펌프(27)의 출력주파수가 도 8과 같이 조절되도록 제어한다.
한편, 컨트롤러(40)는 예약시간 설정부(42) 및 예약온도 설정부(43)를 더 포함하여 구성된다.
먼저, 예약시간 설정부(42)에서는 부하펌프(27)의 가동 시작 및 종료시간을 설정할 수 있다.
그리고, 예약온도 설정부(43)에서는 부하펌프(27) 가동 시, 출수목표온도 및 축열조목표온도를 설정할 수 있다.
여기서, 출수목표온도는 축열운전 시, 제2 열교환기(23)에서 배출되는 유체에 대한 목표온도이고, 축열조목표온도는 축열조에 대한 목표온도를 의미한다.
먼저, 예약시간 설정부(42)는 단순 예약시간 설정부(42a), 일일 예약시간 설정부(42b), 일일다중 예약시간 설정부(42c)를 포함하여 구성된다.
먼저, 단순 예약시간 설정부(42a)에서는 1회에 한해 부하펌프(27)의 시작 및 종료시간을 사전에 예약 설정할 수 있다. 이때, 부하펌프(27)의 시작시간은 부하펌프(27)의 가동이 시작되는 시간이고, 부하펌프(27)의 종료시간은 부하펌프(27)의 가동이 종료되는 시간을 의미한다.
단순 예약시간 설정부(42a)에서 부하펌프(27)의 시작 및 종료시간이 설정된 경우, 부하펌프(27)는 부하펌프(27)의 시작시간에 가동하기 시작하여, 부하펌프(27)의 종료시간에 가동이 종료된다.
그리고, 일일 예약시간 설정부(42b)에서는 부하펌프(27)의 일일 시작 및 종료시간을 사전에 예약 설정할 수 있다. 이때, 부하펌프(27)의 일일 시작시간은 매일 부하펌프(27)의 가동이 시작되는 시간이고, 부하펌프(27)의 일일 종료시간은 매일 부하펌프(27)의 가동이 종료되는 시간을 의미한다.
일일 예약시간 설정부(42b)에서 부하펌프(27)의 일일 시작 및 종료시간이 설정된 경우, 부하펌프(27)는 매일 부하펌프(27)의 일일 시작시간에 가동하기 시작하여, 부하펌프(27)의 일일 종료시간에 가동이 종료된다.
그리고, 일일 다중 예약시간 설정부(42)에서는 가동 에너지를 절감하고, 시스템 운영의 효율성을 증대시킬 수 있도록 부하펌프(27)의 일일 운전시간을 최대 3회까지 사전에 예약 설정할 수 있다.
구체적으로, 일일 다중 예약시간 설정부(42)에서는 부하펌프(27)의 1차 예약운전 시작 및 종료시간, 부하펌프(27)의 2차 예약운전 시작 및 종료시간, 부하펌프(27)의 3차 예약운전 시작 및 종료시간을 설정할 수 있다.
예를 들어, 부하펌프(27)의 1차 예약운전 시간 및 종료시간은 각각 20시 및 23시로 설정될 수 있다.
그리고, 예약온도 설정부(43)는 출수목표온도 설정부(43a) 및 축열조온도 설정부(43b)를 포함하여 구성된다.
먼저, 출수목표온도 설정부(43a)에서는 가동 에너지를 절감하고, 시스템 운영의 효율성을 증대시킬 수 있도록 출수목표온도 적용시간 및 출수목표온도를 최대 3회까지 사전에 예약 설정할 수 있다.
구체적으로, 출수목표온도 설정부(43a)에서는 1차 출수목표온도 적용시간, 1차 출수목표온도, 2차 출수목표온도 적용시간, 2차 출수목표온도, 3차 출수목표온도 적용시간 및 3차 출수목표온도를 설정할 수 있다.
예를 들어, 1차 출수목표온도 적용시간이 7시, 1차 출수목표온도가 63℃인 경우, 7시부터 출수목표온도는 63℃로 설정된다.
그리고, 2차 출수목표온도 적용시간이 19시, 1차 출수목표온도가 65℃인 경우, 19시부터 출수목표온도는 65℃로 설정된다.
그리고, 3차 출수목표온도 적용시간이 21시, 3차 출수목표온도가 72℃인 경우, 21시부터 출수목표온도는 72℃로 설정된다.
그리고, 축열조온도 설정부(43b)에서는 가동 에너지를 절감하고, 시스템 운영의 효율성을 증대시킬 수 있도록 축열조목표온도 적용시간에 따른 축열조목표온도를 최대 3회까지 사전에 예약 설정할 수 있다.
구체적으로, 축열조온도 설정부(43b)에서는 1차 축열조목표온도 적용시간, 1차 축열조목표온도, 2차 축열조목표온도 적용시간, 2차 축열조목표온도, 3차 축열조목표온도 적용시간 및 3차 축열조목표온도를 설정할 수 있다.
본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템은 공기열원을 이용한 이원 냉동사이클로 구성된 히트펌프에 수유량을 가변하는 유량제어를 적용하여, 최대 온도 80℃의 온수 및 최저 온도 5℃의 냉수를 사용처로 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 온실, 사우나, 공장, 처리 히팅 워터(Process Heating Water) 등의 시설에 순간 가온 장치로 적용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템은 관공서, 교육시설, 체육시설, 근린시설 및 온실 등의 냉난방 급탕장치에 적용 가능할 뿐만 아니라, 상기 시설 중 일정시간대에 열부하의 집중사용으로 축열조의 온도가 하강하여, LPG, 도시가스, 펠렛, 경유 등의 화석연료 보일러 장치를 보조열원으로 설치하는 시설에 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템은 기존의 냉방 시 적용하는 냉동기 및 난방 및 급탕 시 적용하는 화석연료 보일러 장치를 대체할 수 있어, 기존에 비해 탄소 배출량을 획기적으로 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 가동 에너지를 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템은 기존의 정속형 히트펌프에 대한 수유량 가변 옵션 장치로 대체 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템은 부하펌프의 가동 예약시간 및 실내 및 출열조의 목표온도를 사전에 예약 설정할 수 있어, 가동 에너지를 절감하고, 시스템 운영의 효율성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
1: 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템
10: 저온측 냉동사이클 11: 제1 압축기
12: 제1 사방변 13: 제1 열교환기
14: 서브열교환기 15: 서브팽창밸브
16: 제1 메인팽창밸브 17: 핀코일열교환기
20: 고온측 냉동사이클 21: 제2 압축기
22: 제2 사방변 23: 제2 열교환기
26: 제2 메인팽창밸브 27: 부하펌프
30: 센서부 HP1: 제1 고압센서
HP2: 제2 고압센서 LP1: 제1 저압센서
LP2: 제2 저압센서 T1: 외기온도센서
T2: 입수온도센서 T3: 출수온도센서
40: 컨트롤러 41: 주파수제어부
42: 예약시간 설정부 42a: 단순 예약시간 설정부
42b: 일일 예약시간 설정부 42c: 일일다중 예약시간 설정부
43: 예약온도 설정부 43a: 출수목표온도 설정부
43b: 축열조온도 설정부

Claims (6)

  1. 저온측 냉동사이클(10) 및 고온측 냉동사이클(20)을 포함하여 구성되는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템(1)에 있어서,
    상기 저온측 냉동사이클(10)은
    저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키는 제1 압축기(11);
    냉매의 이동 경로가 변경되는 제1 사방변(12);
    상기 제1 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 저온저압의 기체냉매와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 제1 열교환기(13);
    상기 제1 압축기(11)의 성능을 개선시키기 위해, 상기 제1 열교환기(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 서브열교환기(14)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 비체적을 팽창시키는 제1 메인팽창밸브(16); 및
    상기 제1 메인팽창밸브(16)에서 유입된 저온저압의 액체냉매를 공기열원과 열교환시켜, 저온저압의 기체냉매로 변경시키는 핀코일열교환기(17);를 포함하고,
    상기 제1 열교환기(13)에서는
    저온저압의 액체냉매가 상기 제1 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매와 열교환되어, 저온저압의 기체냉매로 변환되고,
    상기 고온측 냉동사이클(20)은
    상기 제1 열교환기(13)에서 유입된 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키는 제2 압축기(21);
    냉매의 이동 경로가 변경되는 제2 사방변(22);
    상기 제2 압축기(21)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 부하펌프(27)에 의해 공급된 저온의 유체와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 제2 열교환기(23);
    상기 제2 열교환기(23)에서 유입된 중온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 비체적을 팽창시키는 제2 메인팽창밸브(26); 및
    상기 제2 열교환기(23)의 일측에 구비되어, 상기 제2 열교환기(23)로 저온의 유체를 유입시키는 부하펌프(27);를 포함하고,
    냉매의 압력 및 유체의 온도를 측정하는 센서부(30); 및
    축열운전 시, 출수온도가 일정한 고온의 유체를 생산할 수 있도록 부하펌프(27)의 출력주파수를 가변시켜, 상기 제2 열교환기(23)로 유입되는 유체의 수유량을 제어하는 컨트롤러(40);를 더 포함하고,
    상기 제2 열교환기(23)에서는
    상기 제2 열교환기(23)의 내부를 유동하는 저온의 유체가 고온고압의 냉매와 열교환되어, 고온의 유체로 변환되고,
    상기 센서부(30)는
    상기 제1 압축기(11)의 고압측에 구비되어, 상기 제1 압축기(11)로부터 배출되는 고온고압의 기체냉매의 압력을 측정하는 제1 고압센서(HP1);
    상기 제2 압축기(21)의 고압측에 구비되어, 상기 제2 압축기(21)로부터 배출되는 고온고압의 기체냉매의 압력을 측정하는 제2 고압센서(HP2);
    상기 제1 압축기(11)의 저압측에 구비되어, 상기 제1 압축기(11)로 유입되는 저온저압의 기체냉매의 압력을 측정하는 제1 저압센서(LP1);
    상기 제2 압축기(21)의 저압측에 구비되어, 상기 제2 압축기(21)로 유입되는 저온저압의 기체냉매의 압력을 측정하는 제2 저압센서(LP2);
    상기 핀코일열교환기(17)의 일측에 구비되어, 외부 공기의 온도를 측정하는 외기온도센서(T1);
    상기 제2 열교환기(23) 및 부하펌프(27)의 사이에 구비되어, 상기 제2 열교환기(23)로 유입되는 저온의 유체의 입수온도를 측정하는 입수온도센서(T2); 및
    상기 제2 열교환기(23)의 타측에 구비되어, 상기 제2 열교환기(23)로부터 배출되는 고온의 유체의 실제출수온도를 측정하는 출수온도센서(T3);를 포함하고,
    상기 컨트롤러(40)는
    축열운전 정시 제어 시, 출수목표온도에서 출수온도를 차감한 값에 따라 PI 또는 퍼지제어에 의해 부하펌프(27)의 출력주파수가 가변되도록 제어하는 주파수제어부(41);를 포함하고,
    상기 주파수제어부(41)는
    출수목표온도에서 출수온도를 차감한 값이 -2℃ 미만 또는 2℃ 초과인 경우, PI 제어에 의해 부하펌프(27)의 출력주파수가 가변되도록 제어하고,
    상기 주파수제어부(41)는
    출수목표온도에서 출수온도를 차감한 값이 -2℃ 이상 2℃ 이하인 경우, 퍼지 제어에 의해 부하펌프(27)의 출력주파수가 가변되도록 제어하고,
    상기 출수온도는
    출수온도센서(T3)에 의해 측정된 유체의 온도이고,
    상기 출수목표온도는
    축열운전 시, 상기 제2 열교환기(23)에서 배출되는 유체에 대한 목표온도이고,
    상기 PI 제어에서는
    부하펌프(27)의 출력주파수가 (수학식 1) PI_Hz=(Kp_Hz+Ti_Hz)*(Cr_1)*(CT)/(Pr)에 의해 산출되고,
    상기 PI_Hz는
    상기 PI 제어에 따른 부하펌프(27)의 출력 주파수이고,
    상기 Kp_Hz, Ti_Hz, Cr_1, CT 및 Pr은
    각각 비례제어 및 적분제어 출력주파수, 제1 변동량 비율로, 출수목표온도에 비례하는 값, 제어주기 및 압축비인 것을 특징으로 하는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 Pr은
    (수학식) (PH_2/PL_2)에 의해 산출되고,
    상기 PH_2 및 PL_2는
    각각 상기 제2 압축기(21)의 고압측 및 저압측 냉매의 압력이고,
    상기 Kp_Hz는
    (수학식 2) Kp_Hz=ΔT3*(Cr_2)+ΔT4*(Cr_3)에 의해 산출되고,
    상기 ΔT3, ΔT4, Cr_2 및 Cr_3는
    각각 제3 온도편차, 제4 온도편차, 제2 변동량 비율 및 제3 변동량 비율이고,
    상기 Ti_Hz는
    (수학식 3) Ti_Hz=[(Kp_Hz_0+Kp_Hz_1+Kp_Hz_2)/[(CT)*(Cr_4)]에 의해 산출되고,
    상기 Kp_Hz_0, Kp_Hz_1 및 Kp_Hz_2는
    각각 최초 단계, 1단계 및 2단계의 비례제어 출력주파수이고,
    상기 CT 및 Cr_4는
    각각 제어주기 및 제4 변동량 비율이고,
    상기 Cr_2, Cr_3 및 Cr_4는
    각각 Cr_1, Cr_2 및 Cr_3에 사전에 설정된 기준 비율을 곱한 값인 것을 특징으로 하는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 ΔT3는
    (수학식 4) ΔT3=(Ht_T_AWOT)-Tc에 의해 산출되고,
    상기 ΔT4는
    (수학식 5) ΔT4=(Ht_T_AWOT)-(HWOT_now)에 의해 산출되고,
    상기 Tc는 상기 제2 압축기(21)의 고압측 냉매의 압력을 냉매의 압력-온도 환산표를 이용하여 온도로 변환시킨 응축온도이고,
    상기 Ht_T_AWOT 및 HWOT_now는
    각각 출수목표온도 및 출수온도인 것을 특징으로 하는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤러(40)는
    상기 부하펌프(27)의 가동 시작시간 및 종료시간을 설정할 수 있는 예약시간 설정부(42); 및
    상기 부하펌프(27) 가동 시, 출수목표온도 및 축열조목표온도를 설정할 수 있는 예약온도 설정부(43);를 더 포함하고,
    상기 예약시간 설정부(42)는
    1회에 한해 상기 부하펌프(27)의 시작 및 종료시간을 사전에 예약 설정하는 단순 예약시간 설정부(42a);
    상기 부하펌프(27)의 일일 시작 및 종료시간을 사전에 예약 설정하는 일일 예약시간 설정부(42b); 및
    상기 부하펌프(27)의 일일 운전시간을 최대 3회까지 사전에 예약 설정하는 일일 다중 예약시간 설정부(42);를 포함하고,
    상기 예약온도 설정부(43)는
    출수목표온도 적용시간 및 출수목표온도를 최대 3회까지 사전에 예약 설정하는 출수목표온도 설정부(43a); 및
    축열조목표온도 적용시간 및 축열조목표온도를 최대 3회까지 사전에 예약 설정하는 축열조온도설정부;를 포함하고,
    상기 부하펌프(27)의 시작시간은
    상기 부하펌프(27)의 가동이 시작되는 시간이고,
    상기 부하펌프(27)의 종료시간은
    상기 부하펌프(27)의 가동이 종료되는 시간이고,
    상기 부하펌프(27)의 일일 시작시간은
    매일 상기 부하펌프(27)의 가동이 시작되는 시간이고,
    상기 부하펌프(27)의 일일 종료시간은
    매일 상기 부하펌프(27)의 가동이 종료되는 시간이고,
    상기 출수목표온도는
    축열운전 시, 상기 제2 열교환기(23)에서 배출되는 유체에 대한 목표온도이고,
    상기 축열조목표온도는
    축열조에 대한 목표온도인 것을 특징으로 하는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 이원사이클 공기열원 히트펌프 시스템.
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