KR20020084441A

KR20020084441A - 온수공급시스템

Info

Publication number: KR20020084441A
Application number: KR1020010023704A
Authority: KR
Inventors: 조성진; 권혁용; 원두환; 윤인규; 남임우
Original assignee: 주식회사 센추리
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2002-11-09

Abstract

본 발명은 열생성원인 실외기와 가열원인 열교환기로 이루어진 히트펌프설비(H)와 온수기(W)를 결합하여 온수를 공급하도록 된 온수공급장치(S')에 관한 것으로, 수원으로부터 물을 공급받아 물을 일시 저장하도록 된 저수조(300)와, 이 저수조(300)에 저장된 물을 가열하도록 하는 보조히터(350)를 포함하여 구성된 온수기(W)와; 외기로부터 열을 흡수하여 냉매액을 저온저압의 냉매가스로 기화시키는 증발기(210)와, 상기 저온저압의 냉매가스를 고온고압 상태로 압축시키는 가스압축기(220)와, 상기 증발기(210) 및 가스압축기(220)와 냉매관(110)을 매개로 연결되면서 난방 또는 냉방사이클 운전시 냉매의 유동방향을 가이드하도록 하는 4방밸브(230)와, 냉매관(110)을 매개로 상기 증발기(210), 가스압축기(220) 및 4방밸브(230)와 연결되면서 상기 냉매관(110)을 통해 유동된 냉매에 의해 상기 저수조(300)로부터 유동된 물을 가열하여 승온시키도록 하는 열교환기(400)를 포함하여 구성된 히트펌프설비(H);로 이루어진 구조이다.

이러한 구조로 된 본 발명의 온수공급장치는 히트펌프설비를 이용하게 되므로 동일열량 공급을 기준으로 볼 때 전기소모량이 전기히터에 비해 1/3 내지 1/4 수준을 유지하게 되어 온수공급시 전력비가 상당액 절감될 뿐만 아니라, 히트펌프설비 가동시 부수적으로 발생되는 냉열을 이용한 실내냉방 또한 가능하게 되므로 에너지 효율면에서 매우 경제적인 장점이 있다.

Description

온수공급시스템{The system for suppling warm water}

본 발명은 온수공급시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열생성원인 실외기와 가열원인 열교환기로 이루어진 히트펌프설비를 온수기와 결합하여 온수를 생성,공급하도록 된 온수공급시스템에 관한 것이다.

첨부도면 도 1은 종래 온수공급장치의 구성도로서, 도시된 바와 같이, 종래의 온수공급장치(S)는 수조(10)내에 저장된 물을 급탕하여 온수를 제공하기 위해 전기히터(20)를 가열원으로 하는 구조를 이루고 있다.

이러한 종래의 온수공급장치(S)는 입수관(11)을 통해 공급된 물이 수조(10)내에 저장되고, 수조(10)내의 물은 다시 수조(10)의 일측에 마련된 워터펌프(30)에 의해 펌핑되어 송수관(12)을 통해 송출된다. 이 과정에서, 물은 상기 수조(10)의 일측에 마련된 전기히터(20)에 의해 순간적으로 급탕.가열된 후, 상기 송수관(12)의 끝단에 마련된 배출밸브(13)를 통해 유출된다.

위와 같은 구성을 갖는 종래의 온수공급장치(S)는 일반적으로 전기히터(20)의 성능효율이 낮은 관계로 상대적으로 전력소모량이 많은 한편, 전기히터(20)의가동을 위해 수전설비를 별도로 설치해야 했으므로 비용상의 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 개선하기 위한 것으로, 심야의 잉여전력이나 상시전력으로 히트펌프설비를 가동하면서 이로부터 생성되는 고온고압의 냉매가스를 이용하여 열교환기 내부를 유동하는 물을 가열하여 온수를 제공하도록 된 온수공급시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 온수공급장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 온수공급시스템의 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

S' : 온수공급시스템H : 히트펌프설비

W : 온수기110 : 냉매관

111,121 : 첵크밸브120 : 우회관

122 : 팽창밸브200 : 실외기

210 : 증발기 211 : 휀

220 : 가스압축기 230 : 4방밸브

240 : 저압스위치250 : 고압스위치

260 : 어큐뮤레이터 300 : 저수조

310 : 급수관320 : 송수관

330 : 수관340 : 순환펌프

350 : 보조히터400 : 열교환기

410 : 열교환코일

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 수원으로부터 물을 공급받아 물을 일시 저장하도록 된 저수조와, 이 저수조에 저장된 물을 가열하도록 하는 보조히터를 포함하여 구성된 온수기와; 외기로부터 열을 흡수하여 냉매액을 저온저압의 냉매가스로 기화시키는 증발기와, 상기 저온저압의 냉매가스를 고온고압 상태로 압축시키는 가스압축기와, 상기 증발기 및 가스압축기와 냉매관을 매개로 연결되면서 난방 또는 냉방사이클 운전시 냉매의 유동방향을 가이드하도록 하는 4방밸브와, 냉매관을 매개로 상기 증발기, 가스압축기 및 4방밸브와 연결되면서 상기 냉매관을 통해 유동된 냉매에 의해 상기 저수조로부터 유동된 물을 가열하여 승온시키도록 하는 열교환기를 포함하여 구성된 히트펌프설비;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 저수조는 양측에 물의 공급 및 송출을 담당하는 다수의 배관이 갖추어지되, 상기 배관 중 복수의 배관이 상기 열교환기에 연결된 것을 특징으로한다.

또한, 상기 배관에는 상기 저수조 내의 물을 펌핑하기 위한 순환펌프가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증발기의 일측에는 외기로부터 채열된 열을 수집하면서 실내와 연결되어 냉방을 실현하도록 휀이 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

첨부도면 도 2는 본 발명에 따른 온수공급시스템의 구성도이다.

일반적으로 히트펌프란, 이론상의 작동원리는 냉동기나 에어컨과 유사하나, 냉동기와는 달리 냉열발생장치를 실외에 설치하고 온열발생장치는 실내에 설치하여 난방을 하도록 된 기기이다.

본 발명의 온수공급시스템(S')은 심야의 잉여전력이나 상시전력으로 히트펌프설비(H)를 가동하면서 실외기(200)에 의해 생성된 고온고압의 냉매가스를 이용하여 저수조(300)로부터 운반된 물을 열교환기(400)에서 가열하여 온수를 제공하도록 하는 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 온수공급시스템(S')은 히트펌프설비(H)와 온수기(W)로 이루어져 있다.

상기 히트펌프설비(H)는 냉매를 이용하여 난방 또는 냉방사이클을 실현하도록 하는 열생성원인 실외기(200)와, 난방사이클 작동시 상기 실외기(200)로부터 운반된 냉매에 의해 내부의 유체를 열교환시켜 승온시키는 열교환기(400)로 구성된다.

상기 실외기(200)에는 외기로부터 열을 흡수하여 냉매액을 저온저압의 냉매가스로 기화시키는 증발기(210)와, 상기 저온저압의 냉매가스를 고온고압 상태로 압축시키는 가스압축기(220)와, 상기 증발기(210) 및 가스압축기(220)로부터 이송되는 냉매의 유동방향을 제어하는 4방밸브(230)가 내장되어 있고, 상기 증발기(210)와 가스압축기(220)는 냉매관(110)에 의해 상기 4방밸브(230)에 연결되면서 서로 이어지는 구조를 이루고 있다. 또한, 상기 가스압축기(220)의 일측에는 냉매가스의 하한압력을 제어하기 위한 저압스위치(240)가 구비되고, 타측에는 냉매가스의 상한압력을 제어하기 위한 고압스위치(250)가 구비되며, 상기 저압스위치(240)의 일측에는 냉매액이 상기 가스압축기(220) 속으로 들어가지 않도록 걸러주는 어큐뮤레이터(260)가 구비되어 있다.

상기 증발기(210)로부터 열교환기(400)로 이어지는 냉매관(110)에는 상기 열교환기(400)로부터 이송되는 냉매액의 역류를 방지하기 위한 첵크밸브(111)가 구비되고, 이 냉매관(110)의 일측에 냉방사이클 운전시 냉매액이 우회하여 통과하도록 우회관(120)이 마련되고, 이 우회관(120)에는 첵크밸브(121)와 팽창밸브(122)가 구비되어 있다.

상기 열교환기(400)에는 각 냉매관(110)을 통해 이송되는 냉매가 관류하며 열교환을 실현하도록 된 열교환코일(410)이 내장되어 있고, 이 열교환코일(410)의 일측은 상기 냉매관(110)을 매개로 상기 4방밸브(230)와 연결되면서가스압축기(220) 및 어큐뮤레이터(260)와 이어지며, 타측은 상기 냉매관(110)을 매개로 증발기(210)와 연결되어 있다.

한편, 상기 실외기(200)와 열교환기(400)를 포함하여 이루어진 히트펌프설비(H)와 연결되어 구비된 온수기(W)에는 수원으로부터 물을 공급받아 물을 일시 저장하도록 된 저수조(300)가 마련되고, 이 저수조(300)의 일측에는 수원으로부터 공급되는 물을 운반하는 급수관(310)과 상기 저수조(300)내 저장된 물을 송출하는 송수관(320)이 각각 형성되어 있고, 타측에는 상기 저수조(300)내의 물이 열교환기(400)의 내부를 통과하며 순환되도록 상기 열교환기(400)와 연결된 복수의 수관(330)이 형성되어 있으며, 상기 수관(330)의 일측에는 저수조(300)내의 물을 펌핑하여 유출시키도록 하는 순환펌프(340)가 설치되어 있다.

이러한 구조로 된 본 발명은 난방사이클 운전시, 냉매관(110)을 통해 이송된 냉매가스가 상기 가스압축기(220)에 의해 고온고압의 냉매가스로 압축된 후, 4방밸브(230)에 의해 열교환기(400)측으로 유동하게 된다. 이 때, 압축된 냉매가스는 분자간의 거리가 가까운 상태로서, 조금만 열을 빼앗아도 쉽게 응축액화되고 기체의 압력과 온도가 동시에 상승하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 열교환기(400) 내부로 유입된 냉매가스는 열교환코일(410)을 통해 유동하면서 상기 저수조(300)로부터 열교환기(400) 내부로 유입된 물을 가열시키게 되는데, 이때 상기 냉매가스는 응축액화되어 고온고압의 냉매액으로 변화된다.

상기 열교환기(400)를 통과한 고온고압의 냉매액은 냉매관(110)을 통해 증발기(210)로 유입된다. 증발기(210) 내로 유입된 상기 냉매액은 외기의 열을 흡수하면서 기화되어 저온저압의 냉매가스로 변화된 후, 냉매관(110)을 통해 유동하면서 4방밸브(230)에 의해 가스압축기(220)측으로 보내진다. 상기 저온저압의 냉매가스는 가스압축기(220)에 의해 다시 압축되면서 고온고압 상태로 변화되어 상기 4방밸브(230)를 통해 열교환기(400)로 유입되고, 상기와 같은 열교환 과정을 반복하게 된다.

한편, 본 발명의 온수공급시스템(S')은 동계에 기온저하로 인해 증발기(210)에 적상, 즉 결빙이 발생되는 경우를 방지하기 위해 4방밸브(230)를 조정하여 난방사이클의 역사이클인 냉방사이클로 일시 운전되도록 함으로써 적상을 제거할 수 있게 된다.

참고로, 도 2의 미설명된 화살표(…>)는 난방사이클 운전시 냉매의 유동방향을 도시한 것이고, 화살표(->)는 역사이클인 냉방사이클 운전시 냉매의 유동방향을 도시한 것이며, 화살표(⇒)는 물의 유동방향을 도시한 것이다.

또한, 본 발명의 온수공급시스템(S')은 필요시 급탕수를 공급할 수 있도록 하기 위해 저수조(300)내의 물을 급탕.가열하여 순간적으로 승온시킬 수 있도록 하는 한편, 겨울철에 히터펌프의 효율저하로 인해 열용량이 부족하게 될 경우 부족한열용량을 보충하기 위해 상기 저수조(300)내에 보조히터(350)를 별도 구비한 구조를 제공한다.

이러한 구조로부터 상기 보조히터(350)가 가동되면 저수조(300)내의 물은 급탕,가열되고, 급탕,가열된 물은 저수조(300)의 일측에 구비된 상기 송수관(320)을 통해 필요한 장소로 송출된다.

이와 같이, 본 발명의 온수공급시스템(S')은 평상시에는 저수조(300)로부터 물을 펌핑하여 열교환기(400)에서 열교환시킨 온수를 사용하다가, 필요시엔 보조히터(350)를 작동시켜 상기 저수조(300) 내의 물을 급탕,가열하도록 된 구조로서, 보조히터(350)에 의한 급탕,가열시, 저수조(300)내의 물이 열교환기(400)에 의해 1차 가열된 후 저수조(300)내에서 2차 가열되어 보다 짧은 시간내에 온수를 사용할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 증발기(210)의 일측에 휀(211)이 별도 구비된 구조를 제공하는데, 하계에 이 휀(211)을 건물내 덕트(미도시)와 연결하고 상기 증발기(210)의 열회수과정에서 발생되는 냉열을 실내의 냉방필요장소로 전환시킴으로써 실내냉방을 실현할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명은 상세한 설명부에서 설명된 실시예에만 국한되지 않고 본 발명의 기술적 사상의 범주내에서 여러가지 변형 및 수정이 가능함은 물론이다.

상기와 구성을 갖는 본 발명의 온수공급시스템은 히트펌프설비를 이용하게되므로 동일열량 공급을 기준으로 볼 때 전기소모량이 전기히터에 비해 1/3 내지 1/4 수준을 유지하게 되어 온수공급시 전력비가 상당액 절감될 뿐만 아니라, 히트펌프설비 가동시 부수적으로 발생되는 냉열을 이용한 실내냉방 또한 가능하게 되므로 에너지 효율면에서 매우 경제적인 장점이 있다.

Claims

수원으로부터 물을 공급받아 물을 일시 저장하도록 된 저수조(300)와, 이 저수조(300)에 저장된 물을 가열하도록 하는 보조히터(350)를 포함하여 구성된 온수기(W)와;

외기로부터 열을 흡수하여 냉매액을 저온저압의 냉매가스로 기화시키는 증발기(210)와, 상기 저온저압의 냉매가스를 고온고압 상태로 압축시키는 가스압축기(220)와, 상기 증발기(210) 및 가스압축기(220)와 냉매관(110)을 매개로 연결되면서 난방 또는 냉방사이클 운전시 냉매의 유동방향을 가이드하도록 하는 4방밸브(230)와, 냉매관(110)을 매개로 상기 증발기(210), 가스압축기(220) 및 4방밸브(230)와 연결되면서 상기 냉매관(110)을 통해 유동된 냉매에 의해 상기 저수조(300)로부터 유동된 물을 가열하여 승온시키도록 하는 열교환기(400)를 포함하여 구성된 히트펌프설비(H);로 이루어진 것을 특징으로 하는 온수공급시스템.
제 1항에 있어서,

상기 저수조(300)는 양측에 물의 공급 및 송출을 담당하는 다수의 배관(310,320,330)이 갖추어지되, 상기 배관(310,320,330) 중 복수의 배관(330)이 상기 열교환기(400)에 연결된 것을 특징으로 하는 온수공급시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 배관(330)에는 상기 저수조(300)내의 물을 펌핑하기 위한 순환펌프(340)가 설치되는 것을 특징으로 하는 온수공급시스템.
제 1항에 있어서,

상기 증발기(210)의 일측에는 외기로부터 채열된 열을 수집하면서 실내와 연결되어 냉방을 실현하도록 휀(211)이 구비된 것을 특징으로 하는 온수공급시스템.