KR200281266Y1 - Heat pump system - Google Patents
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Abstract
본 고안은 히트펌프시스템에 관한 것으로, 그 목적은 고온용 열원(온수 등)을 안정적으로 공급하여 주며, 증발압력 저하 및 응축압력 상승 시에도 성능저하 및 압축기의 소요동력의 증가가 없고, 겨울철 실외 기온 저하 시에도 고온의 열원을 연속적으로 공급하여 주며, 외기의 온도에 따라 최적의 히트 펌프 성능을 위하여 증발기를 병렬로 제어하며, 또한 외기 온도 저하시 이젝터를 활용하여 성능향상 및 동력을 절감시켜 주며, 압축기의 흡입 냉매의 과열도를 자동으로 제어하며, 응축 압력에 의한 냉매 순환량 제어에 의한 용량제어를 하며, 고온 고압의 냉매액의 현열을 보조 응축기로 회수하여 성능을 향상시키며, 응축압력을 다단으로 제어하여 성능을 향상시켜 주며, 고온 응축기와 저온응축기로 고온과 중온의 온수를 공급하며, 냉열원 및 온 열원을 동시에 생성토록 하는 것이다.The present invention relates to a heat pump system, the purpose is to provide a stable supply of heat source (hot water, etc.) for high temperature, there is no deterioration in performance and increase in power consumption of the compressor even when the evaporation pressure and condensation pressure rises, It continuously supplies high-temperature heat source even when the temperature decreases, controls the evaporator in parallel for optimal heat pump performance according to the temperature of the outside air, and improves performance and reduces power by using the ejector when the outside air temperature decreases. , Automatic control of superheat of suction refrigerant of compressor, capacity control by control of refrigerant circulation by condensation pressure, recovery of sensible heat of refrigerant liquid of high temperature and high pressure to auxiliary condenser to improve performance, and condensation pressure To improve performance by supplying high temperature and medium temperature hot water to high temperature condenser and low temperature condenser. At the same time it would ever created.
Description
본 고안은 겨울철 외기 온도의 저하시 에도 히트 펌프의 성능저하 없이 고온의 열원(온수 등을 칭함)을 얻기 위한 히트펌프시스템으로 고온의 열원을 연속적으로 공급하여 주도록 한 히트펌프에 관한 것으로, 특히 외기 온도 저하시에도 압축기 입구의 흡입 압력을 보상하여 성능향상 및 운전 동력을 절감하며, 히트펌프시스템의 폐열을 활용하여 높은 성능과 외기 온도 변화시 설정 외 온도에서는 히트펌프시스템의 증발기를 병렬로 운전시켜 최적의 운전을 하도록 한 것이다.The present invention relates to a heat pump which continuously supplies a high temperature heat source to a heat pump system for obtaining a high temperature heat source (called hot water, etc.) without degrading the performance of the heat pump even when the outdoor air temperature decreases in winter. It compensates the suction pressure at the compressor inlet even when the temperature decreases and improves the performance and reduces the driving power.It utilizes the waste heat of the heat pump system to operate the evaporator of the heat pump system in parallel at high temperature and outside the set temperature when the outside temperature changes. It is to drive optimally.
일반적으로 히트펌프 시스템의 냉매 순환 사이클은, 냉매가스를 고온고압의 상태로 응축 압력까지 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 냉각수(공랭식의 경우 물이 아닌 공기이며 기타 다른 냉각제나 기기가 사용되며 설명상 물로 한다)에 의한 방열에 의하여 액상으로 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 교축작용에 의하여 저압상태의 기상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 그리고 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 송풍기(피 냉각물체에 따라 액체나 우유 기타 냉동장치의 종류나 구조에 따라 증발기의 종류가 많으나 여기서는 설명상 공기로 한다)에 의하여 송풍되는 공기를 열교환에 의하여 냉각함과 아울러 상기 압축기로 냉매가스를 복귀시키는 증발기로 이루어진다.In general, a refrigerant circulation cycle of a heat pump system includes a compressor for compressing a refrigerant gas at a high temperature and high pressure to a condensation pressure, and the refrigerant compressed in the compressor is air, not water, in the case of air cooling, and other coolant or equipment A condenser condensed into the liquid phase by heat dissipation by means of water), an expansion valve for expanding a liquid refrigerant in a high temperature and high pressure state condensed in the condenser into a gaseous refrigerant in a low pressure state by throttling, and an expansion valve. Air that is blown by a blower by using the latent heat of evaporation of the refrigerant that is expanded in the air (the type of evaporator varies depending on the type or structure of the liquid, milk, or other refrigeration system depending on the object to be cooled, but here is air for explanation) To an evaporator that cools by heat exchange and returns refrigerant gas to the compressor. Is done.
이러한 히트펌프 시스템은, 냉매 순환 사이클 동안 상기 냉매가 기체→액체 및 액체→기체로 연속적으로 상태변화하며, 난방 및 냉방 운전의 전환을 사방변으로 전환하는 시스템으로 히트펌프류는 난방열원으로서 고온의 열원(온수 등)을 만드는 시스템이다.The heat pump system is a system in which the refrigerant continuously changes state from gas to liquid and liquid to gas during a refrigerant circulation cycle, and the heating and cooling operation is switched to all directions. The heat pump is a hot heat source as a heating heat source. (Hot water, etc.) to create a system.
또한, 통상의 히트 펌프류는 고온의 열원(온수 등)을 생성시키기 어렵고, 고온의 열원을 생성시킨다 해도 간헐적으로 소량만을 생성하였다. 따라서 겨울철의 외기온도 저하시에는 그 성능이 급격히 저하되어 열원온도의 저하가 발생하고, 증발 압력 및 압축기 흡입 냉매의 비체적이 커져서 압축기의 토출 압력과의 비인 압력비가 커져서 압축효율이 저하하며 과다한 토출 온도의 상승으로 압축기의 소손을일으키는 원인이 된다. 또 높은 열원온도를 만들기 위하여 응축기의 압력이 높은 고온 고압으로 운전되므로 압축기의 과부하를 일으켜 소손의 원인이 된다.In addition, normal heat pumps are difficult to generate a high temperature heat source (hot water or the like), and only a small amount is produced intermittently even when a high temperature heat source is generated. Therefore, when the outside air temperature decreases during the winter, its performance decreases rapidly and the heat source temperature decreases, and the evaporation pressure and the specific volume of the compressor suction refrigerant increase, so that the pressure ratio, which is the ratio of the discharge pressure of the compressor, increases, so that the compression efficiency decreases and the excessive discharge temperature Rise of causes compressor damage. In addition, since the condenser pressure is operated at high temperature and high pressure to make a high heat source temperature, it causes overload of the compressor, causing damage.
또한, 기존의 냉매 증기의 과열도용 열교환기는 조절기능이 없어서 압축기의 토출 가스의 과다한 온도 상승으로 압축기 모터의 소손의 원인이 되며, 냉동유의 열분해 및 슬러지 발생의 원인이 되며, 압축기에 흡입되는 냉매의 비체적이 커져서 냉매 흡입량을 감소하여 성능을 저하시키고, 기존의 히트 펌프에서는 용량 제어장치로서 인버터에 의한 회전수 제어, 압축기 자체의 실린더 대수 제어 및 압축기 내부의 바이패스 회로가 전부였다. 인버터 제어의 경우 용량제어 및 동력 절감은 좋으나 고가이며 고장이 많아 보편화되지 못한 실정이며, 압축기 실린더 대수 제어 및 바이패스 제어는 대형 냉동기에서만 가능한 실정이다.In addition, the existing heat exchanger for the superheat degree of the refrigerant vapor does not have a control function, causing the compressor motor to burn out due to excessive temperature rise of the discharge gas of the compressor, causing pyrolysis and sludge generation of the refrigerant oil, and As the specific volume is increased, the refrigerant suction amount is reduced to decrease performance. In the conventional heat pump, as the capacity control device, the rotation speed control by the inverter, the number of cylinders of the compressor itself, and the bypass circuit inside the compressor are all. In the case of inverter control, capacity control and power saving are good, but they are expensive and there are many failures. Therefore, the number of compressor cylinders and the bypass control are available only in large refrigerators.
그리고, 기존의 냉동 장치류는 응축기 출구의 고온의 냉매액의 현열을 회수하지 못하였고, 회수 장치를 부착한다 할지라도 응축 압력의 저하를 가져 왔다. 그러므로, 고온의 냉매 액에 의한 현열 손실이 커서 낮은 성능으로 운전되는 실정이다.In addition, the existing refrigeration apparatuses have not recovered the sensible heat of the high-temperature refrigerant liquid at the outlet of the condenser, and even when a recovery apparatus is attached, the condensation pressure is lowered. Therefore, the sensible heat loss due to the high-temperature refrigerant liquid is large, and the situation is operated with low performance.
상기한 바와 같은 종래 히트펌프 시스템에 있어서는, 증발 압력 저하 및 응축압 상승이 급격한 성능저하 및 압축기의 운전동력이 증가하여 압축기의 소손을 발생하며 에너지의 낭비가 심하며, 겨울철에 외기 온도의 저하시, 낮은 증발온도로 인한 비체적 및 효율 저하로 낮은 성능과 높은 에너지 손실이 발생하는 실정이다. 또한, 통상적인 히트펌프 시스템에서는 외기 온도 저하시, 응축압과 증발압의 비인 압축비가 커서 압축기 효율의 저하 및 성능저하를 유발하는 단점이 있다.In the conventional heat pump system as described above, when the evaporation pressure drop and the condensation pressure rise are drastically deteriorated and the driving power of the compressor is increased, the compressor burns out and wastes energy, and when the outside air temperature decreases in winter, Low performance and high energy loss occur due to lowered volume and efficiency due to low evaporation temperature. In addition, in the conventional heat pump system, when the outside temperature is lowered, the compression ratio, which is the ratio of the condensation pressure and the evaporation pressure, is large, resulting in a decrease in compressor efficiency and performance degradation.
본 고안의 목적은, 히트펌프의 열원 출력으로서 고온의 열원을 안정적으로 공급하여 주며, 년 간 높은 성능계수(COP)로 운전되며, 낮은 압축비에 의한 압축기의 효율 향상에 의한 성능향상 및 외기 온도 변화시, 히트펌프시스템의 증발기를 병렬운전을 함으로써 안정적인 사이클을 형성하여 성능 향상 및 동력을 절감시켜 주며, 압축기의 흡입 압력 저하시, 보상운전에 의한 성능향상을 하며, 응축압력을 다단으로 제어하며, 히트펌프 자체의 폐열을 사용함으로써 높은 성능 및 낮은 동력 소비를 하며, 압축기 입구의 흡입 냉매의 과열도를 조절하여 압축기 출구의 토출 가스의 온도상승을 방지하여, 압축기 모터의 소손을 방지하며, 냉동유의 열분해 및 슬러지 발생을 방지하고, 냉매액의 순환량을 제어하여 압축기의 냉매 흡입량 감소 및 응축 열량의 감소로 용량 제어가 이루어져 압축기의 소비동력을 감소시켜 주고, 고온의 냉매액의 현열을 보조 응축기로 회수하여 높은 성능을 보장하고, 외기 온도 저하시 이젝터를 사용하여서 압축기 입구의 냉매의 압력을 상승시키고 비체적을 감소시켜서 성능을 향상시키고, 보조 응축기 및 과열도 조절 장치와 응축기와 다단압력을 제어 하는 다단 응축 압력 제어변, 고온 및 중온 온수를 만들어 주는 고온 응축기와 저온응축기시스템, 냉난방 동시 공급하도록 한 히트펌프 시스템을 제공하는 데 있다.The purpose of the present invention is to stably supply a high temperature heat source as a heat source output of a heat pump, to operate at a high coefficient of performance (COP) for a year, and to improve performance and change of ambient temperature by improving the efficiency of the compressor due to a low compression ratio. In parallel, the evaporator of the heat pump system can be operated in parallel to form a stable cycle, improving performance and saving power.When the suction pressure of the compressor decreases, performance is improved by compensating operation, and condensation pressure is controlled in multiple stages. By using the waste heat of the heat pump itself, high performance and low power consumption are used, and by controlling the superheat degree of the suction refrigerant at the compressor inlet, it prevents the temperature rise of the discharge gas at the compressor outlet, and prevents the burner of the compressor motor. Prevents pyrolysis and sludge generation, and controls the amount of circulation of refrigerant liquid to reduce refrigerant intake and compressor heat Furnace capacity control is used to reduce the power consumption of the compressor, to ensure high performance by recovering the sensible heat of the high temperature refrigerant liquid to the auxiliary condenser, and to increase the pressure of the refrigerant at the inlet of the compressor by using an ejector when the ambient temperature drops. Improved performance by reducing the enemy, multi-stage condensing pressure control valve to control the condenser and superheat control system, high-temperature condenser and low-temperature condenser system to produce hot and medium temperature hot water, heat pump To provide a system.
도 1은 본 고안에 따른 히트 펌프 시스템의 계통도를 나타낸 도면이고,1 is a view showing a system diagram of a heat pump system according to the present invention,
도 2는 본 고안에 따른 히트 펌프 시스템의 역방향 운전을 나타낸 계통도이다.2 is a system diagram showing a reverse operation of the heat pump system according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 - 압축기 2 - 고온 응축기1-compressor 2-high temperature condenser
3 - 증발기 5 - 보조 응축기3-evaporator 5-auxiliary condenser
7 - 수액기 8 - 사방변7-Receiver 8-Quadrilateral
31 - 주온 응축기31-temperature condenser
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 히트펌프 시스템은, 냉매가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기; 상기 압축기에서 각각 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기; 상기 응축기에서 각각 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브; 상기 응축기와 팽창밸브 사이 및 제2응축기와 팽창밸브의 사이에 각각 설치되어 액상 냉매만을 팽창밸브로 각각 공급하도록 하는 수액기; 상기 팽창밸브에서 각각 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각물체와 열 교환에 의하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온 저압의 기상의 냉매가스를 압축기로 각각 복귀시키는 증발기; 상기 응축기에서 응축된 고온의 냉매액에서 열을 회수하는 보조응축기; 증발기에서 증발한 냉매 증기를 이젝터를 통하여 승압시켜서 압축기 입구의 비체적을 적게하여 냉매 순환량을 증가시켜 주는 이젝터; 상기 압축기 입구의 냉매증가의 과열도를 자동 조절하는 과열도 조절 장치; 냉매 유량을 자동으로 제어하여 용량을 제어하는 용량 제어 장치; 응축 압력을 다단으로 제어하는 다단 응축압력 제어 변; 고온 및 중온 온수를 만들어 주는 고온 응축기와 저온 응축기 시스템; 포함하는 것을 특징으로 한다.Heat pump system according to the present invention for achieving the above object, the compressor for compressing the refrigerant gas in a state of high temperature and high pressure discharge; A condenser condensing the refrigerant compressed by the compressor into the liquid phase; An expansion valve for expanding the liquid refrigerant in a high temperature and high pressure state condensed in the condenser into a liquid refrigerant in a low pressure state; A receiver installed between the condenser and the expansion valve and between the second condenser and the expansion valve to supply only the liquid refrigerant to the expansion valve, respectively; An evaporator which evaporates each of the refrigerants expanded by the expansion valve while evaporating while achieving a refrigerating effect by heat exchange with the object to be cooled using latent heat of evaporation of the refrigerant; An auxiliary condenser recovering heat from the high temperature refrigerant liquid condensed in the condenser; An ejector which boosts the refrigerant vapor evaporated in the evaporator through the ejector to increase the refrigerant circulation by reducing the specific volume of the compressor inlet; A superheat degree control device for automatically adjusting the superheat degree of the refrigerant increase at the compressor inlet; A capacity control device for automatically controlling the flow rate of the refrigerant to control the capacity; A multi-stage condensation pressure control valve for controlling the condensation pressure in multiple stages; Hot condenser and cold condenser systems to produce hot and moderate hot water; It is characterized by including.
상기 증발기는 외기 및 보조열원과 열 교환을 하도록 하여서, 냉매 액을 증기로 증발시키도록 한 것을 특징으로 한다.The evaporator is to heat exchange with the outside air and the auxiliary heat source, it characterized in that the refrigerant liquid to evaporate to steam.
상기 증발기는 적어도 두 개 이상의 열 교환기들을 병렬로 설치하여 선택적으로 사용할 수 있도록 그 입구단측에 제어밸브들을 설치한 것을 특징으로 한다.The evaporator is characterized in that the control valves are installed at the inlet end side so that at least two heat exchangers are installed in parallel to be selectively used.
본 고안의 특징 및 잇점들은 첨부도면에 의거하여 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 고안자가 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description of the preferred embodiments based on the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors will properly interpret the concept of terms in order to best explain their own design. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
본 고안에 따른 히트펌프시스템은, 히트펌프 시스템 와 물 시스템으로 구분하여 설명 하겠다.The heat pump system according to the present invention, will be described by dividing the heat pump system and water system.
먼저, 히트펌프 시스템은, 압축기(참조 부호1)로서 냉매가스를 흡입하여 고온고압으로 압축하여 배출하기 위한 것으로서, 그 사용목적에 따라 왕복동식, 크랭크식, 사판식, 워블 플레이트식, 로터리식, 스크롤식 등 다양한 형태의 압축기가 적용될 수 있다.First, the heat pump system is for injecting refrigerant gas as a compressor (reference numeral 1), compressing it at a high temperature and high pressure, and discharging it, and according to the purpose of use, a reciprocating type, a crank type, a swash plate type, a wobble plate type, a rotary type, Various types of compressors, such as scroll type, can be applied.
상기 압축기(1)의 토출라인은 사방변(6)을 통하여 응축기(2)와 연결되며, 이 응축기(2)는 상기 압축기(1)에서 압축되어 배출되는 냉매가스를 방열시킴으로써 고온고압의 액상 냉매로 응축하도록 되어 있다. 여기서는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 응축기(2)는 판형 열교환기, 셀앤튜브 및 튜브 인 튜브등의 형태로 적용 될 수 있다.The discharge line of the compressor (1) is connected to the condenser (2) through the four sides (6), the condenser (2) is a liquid refrigerant of high temperature and high pressure by radiating the refrigerant gas discharged from the compressor (1) To condense Although not shown in detail here, the condenser 2 may be applied in the form of a plate heat exchanger, a cell-and-tube and a tube-in tube.
또한, 온수 순환 펌프(81)에 의해 온수는 고온 응축기(2) 및 중온 응축기(31)의 내부로 순환되며, 이 과정에서 응축기(2,31) 내부를 유동하는 냉매는 온수에 열량을 빼앗겨 냉매의 응축작용이 수행된다. 한편, 압축기(1)의 입구단측에는 후술하는 팽창밸브(10)로부터 유입되는 냉매를 증발시킴으로써 이 때의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각물체와 냉매를 열 교환시켜 냉동효과를 달성하는 하는 증발기(3,4)가 연결되고, 상기 증발기(3,4)와 압축기(1)와의 사이에는 증발기(3,4)로부터 배출되는 냉매가스에 함유된 액냉매를 분리하여 냉매가스만을 압축기(1)로 복귀시키기 위한 액분리기가 더 설치된다.In addition, the hot water is circulated by the hot water circulation pump 81 to the inside of the hot condenser 2 and the medium temperature condenser 31, and in this process, the refrigerant flowing in the condenser 2 and 31 is deprived of heat to the hot water. Condensation is carried out. On the other hand, the evaporator (3) which, on the inlet end side of the compressor (1), evaporates the refrigerant flowing from the expansion valve (10), which will be described later, to exchange heat between the object to be cooled and the refrigerant by using latent heat of evaporation (3) to achieve a freezing effect (3). And 4 are connected, and the liquid refrigerant contained in the refrigerant gas discharged from the evaporators 3 and 4 is separated between the evaporators 3 and 4 and the compressor 1 to return only the refrigerant gas to the compressor 1. The liquid separator is further installed.
그리고, 증발기(3,4)의 입구단측에는 공급되는 고온고압 상태의 액상 냉매를 교축작용에 의하여 저압상태의 냉매로 팽창시켜 증발작용이 용이하게 수행되도록 증발기(3)로 공급하기 위한 팽창밸브(10)가 설치된다. 이 팽창밸브(10)는, 여기서는 구체적으로 도시되지는 않았으나, 감온실 내부의 온도에 따른 다이어프램의 팽창변위에 의하여 압력전달로드를 통하여 고압냉매유로의 궤도를 조절하는 내부균압식, 캐필러리 튜브를 통한 다이어프램의 팽창변위에 의하여 고압냉매유로의 궤도를 조절하는 외부균압식 등 일반적으로 TEV라하는 감온식 팽창변 및 전자식등의 다양한 형태의 것이 사용될 수 있다.On the inlet end side of the evaporators 3 and 4, an expansion valve for supplying the liquid refrigerant in the high temperature and high pressure state to the refrigerant in the low pressure state by the throttling action to supply the evaporator 3 so that the evaporation is easily performed ( 10) is installed. Although not shown in detail here, the expansion valve 10 has an internal pressure equalization, capillary tube for controlling the trajectory of the high-pressure refrigerant flow path through the pressure transfer rod by the expansion displacement of the diaphragm according to the temperature inside the temperature reduction chamber. Various types of thermostatic expansion valves, such as TEV, and electronics, such as an external pressure control system for controlling the trajectory of the high-pressure refrigerant flow path by the expansion displacement of the diaphragm, may be used.
상기 팽창밸브(4)의 입구단측에는 액상 냉매만을 팽창밸브(10)로 공급하기 위한 수액기(7)가 설치된다. 이 수액기(7)는 냉동사이클의 부하변동에 대응하여 냉매를 일시 저장함과 아울러 액냉매에 함유된 미 응축냉매나 불 응축 가스를 분리하는 작용을 한다.The inlet end side of the expansion valve 4 is provided with a receiver 7 for supplying only the liquid refrigerant to the expansion valve 10. The receiver 7 temporarily stores the refrigerant in response to load fluctuations of the refrigeration cycle and serves to separate uncondensed refrigerant or uncondensed gas contained in the liquid refrigerant.
본 고안에 따르면, 상기 증발기(3,4)는 외기의 공기 및 보조 열원(물 등)과 냉매 액과의 직접 열 교환으로 증발기(3,4)의 냉매 액은 액상에서 증기로 증발하며 공기 및 보조 열원을 냉각한다. 또한, 상기 증발기(3,4)는 적어도 두개 이상의 열교환부들이 병렬로 설치되어 있고, 그 사이에 제어밸브들(11)(12)이 설치되어 있다. 상기 제어밸브들(11)(12)에 의해 상기 병렬로 설치된 열교환부들을 선택적으로 사용할 수 있다.According to the present invention, the evaporator (3,4) is a direct heat exchange between the air and auxiliary heat source (water, etc.) and the refrigerant liquid of the outside air, the refrigerant liquid of the evaporator (3,4) evaporates from the liquid phase to vapor and air and Cool the auxiliary heat source. In addition, the evaporator (3,4) is provided with at least two heat exchangers in parallel, between which control valves (11) (12) are provided. By the control valves 11 and 12, the heat exchangers installed in parallel may be selectively used.
과열도 조절 장치는 상기 중온 응축기(31)에서 응축된 고온의 냉매 액을 압축기(1)입구의 흡입 냉매 증기와 열교환을 하는 열교환기(6) 및 과열도 자동조절밸브(32)로 구성되어지며 압축기 출구의 토출가스 온도에 의해서 제어된다.The superheat degree control device is composed of a heat exchanger (6) and a superheat automatic control valve (32) for exchanging hot refrigerant liquid condensed in the medium temperature condenser (31) with suction refrigerant vapor at the inlet of the compressor (1). It is controlled by the discharge gas temperature at the compressor outlet.
다음으로, 보조 응축기(5)는 과열도 조절장치를 통과한 고온의 냉매액을 저온의 열원과 열교환시켜 냉매증기를 과냉시켜 주며, 저온의 열원을 가열시켜서 냉매액의 현열을 회수 하여 저온의 냉매액을 팽창변에 인입시키키고 히트펌프의 열용량증가 시켜 성능을 향상 시킨다. 보조 응축기(5)로는 판형, 셀앤드튜브 및 공기 열교환기가 사용될 수 있다.Subsequently, the auxiliary condenser 5 heats the coolant liquid that has passed through the superheat degree control device with a low temperature heat source to supercool the coolant vapor, and heats the low temperature heat source to recover the sensible heat of the coolant liquid. The liquid is introduced into the expansion valve and the heat capacity of the heat pump is increased to improve performance. As the auxiliary condenser 5, a plate, cell and tube and air heat exchanger can be used.
용량 조절장치는(9)은 응축기(2,31)의 압력을 감지하여 설정 압력이상에서는 냉매 순환량을 감소시켜 응축압력을 감소 시켜 응축 용량을 조절하고 압축기의 동력을 절감 시켜주는 장치이다. 용량 조절장치(9)는 전자 밸브(전동식 및 솔레노이드밸브등) 및 다이어프램등을 응용한 장치로 구성될 수 있으며, 수액기(7)의 후단과 팽창변 전단에 용량 조절장치(9)를 부착하고, 응축기(2,31)의 응축압에 의해 용량 조절장치(9)를 제어 한다.Capacity control device (9) is a device for sensing the pressure of the condenser (2,31) to reduce the amount of refrigerant circulating above the set pressure to reduce the condensation pressure to adjust the condensation capacity and reduce the power of the compressor. The capacity adjusting device 9 may be composed of a device applied to an electromagnetic valve (electric and solenoid valves, etc.) and a diaphragm, and the capacity adjusting device 9 is attached to the rear end of the receiver 7 and the front of the expansion valve. The capacity regulator 9 is controlled by the condensing pressure of the condensers 2 and 31.
다단 응축압력 제어변(14)은 응축기의 출구의 고온 고압의 냉매액관에 부착하여 과열도 조절 장치 및 보조 응축기에 응축압과 증발압력사이의 중압의 고온 냉매액을 공급함으로써 과열도용 열교환기(6) 및 보조 응축기(5)의 작동 시에도 응축압을 일정하게 유지 주며, 용량 제어변(9)의 작동시에는 급격한 응축압력의 변동을 방지하는 역할을 하며, 다단 압력 제어변으로는 전동 밸브, 수동 밸브 및 모세관 등을 사용할 수 있다.The multi-stage condensation pressure control valve 14 is attached to the high temperature and high pressure refrigerant liquid pipe at the outlet of the condenser and supplies the medium temperature high temperature refrigerant liquid between the condensation pressure and the evaporation pressure to the superheat control device and the auxiliary condenser, thereby providing a superheat exchanger. ) And the condenser pressure is maintained even during the operation of the auxiliary condenser (5), and serves to prevent a sudden fluctuation of the condensation pressure during the operation of the capacity control valve (9), the multi-stage pressure control valve as an electric valve, Manual valves and capillaries can be used.
상기 히트펌프 시스템에서 증발기(3,4)는 입구단측에 각각 제어밸브(11)(12)들을 설치하여 그 제어밸브(11)(12)들에 의해 상기 증발기(3,4)를 선택적으로 사용할 수 있다.In the heat pump system, the evaporators 3 and 4 are provided with control valves 11 and 12 at the inlet end, respectively, to selectively use the evaporators 3 and 4 by the control valves 11 and 12. Can be.
본 고안에 따르면, 상기 증발기(3,4)는 외기 온도에 따라 보조 열원 및 공기와 직접 열교환 한다. 외기 온도가 설정치 이상에서는 증발기(3)로 공기와 직접 열교환하며, 설정치 이하에서는 보조 열원을 증발기(4)와 공기용 열 증발기(3)를 병렬로 사용한다. 이때 증발기(3,4)의 출구단에는 이젝터(30)를 설치하여 냉매 흡입 비체적 및 압력을 보상시켜 주며, 이젝터(30)는 증발기(4)의 냉매 증기에 의해 구동되어 공기용 증발기(3)의 냉매를 흡인하여 비체적 및 압력을 높여 압축기에 의한 냉매 순환량을 증가시킨다.According to the present invention, the evaporator (3,4) is directly heat exchanged with the auxiliary heat source and the air in accordance with the outside temperature. If the outside air temperature is above the set value, the heat exchanger directly exchanges air with the evaporator 3, and below the set value, the auxiliary heat source uses the evaporator 4 and the heat evaporator 3 for air in parallel. At this time, an ejector 30 is installed at the outlet end of the evaporators 3 and 4 to compensate for the refrigerant suction specific volume and pressure, and the ejector 30 is driven by the refrigerant vapor of the evaporator 4 so that the air evaporator 3 By sucking the refrigerant of) increases the specific volume and pressure to increase the refrigerant circulation by the compressor.
또한, 히트펌프의 열출력인 고온의 온수는 중온 응축기(31)와 열교환 하고 고온 응축기(2)에 인입되어서 열교환 하는 구조로 이며, 중온 응축기(31)의 온수 입구에는 입구 수온을 조절하는 입구 수온 조절변(80)이 있어서 항상 일정한 수온으로 공급함으로서 중온 응축기(2)의 압력을 일정하게 제어 하고, 온수 출구 수온 조절변(83)에 의하여 고온 응축기의 압력이 일정하게 제어 한다.In addition, the high temperature hot water, which is the heat output of the heat pump, has a structure in which it exchanges heat with the medium temperature condenser 31 and is introduced into the high temperature condenser 2 to exchange heat, and the inlet water temperature for adjusting the inlet water temperature at the hot water inlet of the medium temperature condenser 31. The control valve 80 is always supplied at a constant water temperature to constantly control the pressure of the medium temperature condenser 2, and the pressure of the hot condenser by the hot water outlet water temperature control valve 83 is constantly controlled.
이때, 입구 수온 조절변(80)은 냉열원과 온열원을 혼합하여 주온 응축기(31)로 보내는 구조로서, 중온 응축기(31)의 출구 및 입구 수온을 감지하여 설정 온도 이상에서는 냉열원을 증가시키며, 설정온도 이하에서는 온열원을 증가 시키는 구조로서, 온도에 따라 비례제어 및 불연속적인 단속 제어도 가능한 구조이다. 입구 수온 조절변(80)은 혼합 수전, 이방변 및 삼방변으로 구성 될 수 있다.At this time, the inlet water temperature control valve 80 is a structure that is mixed with the cold heat source and the heat source and sent to the main condenser 31, detects the outlet and inlet water temperature of the middle temperature condenser 31 to increase the cold heat source above the set temperature. It is a structure that increases the heat source below the set temperature, and it is also possible to control the proportional control and discontinuous control according to the temperature. Inlet water temperature control valve 80 may be composed of a mixed faucet, anisotropic and trilateral.
출구 수온 조절변(83)은 중온 응축기(31)의 출구의 온수를 고온 응축기(2)로 인입시 유량을 제어 하는 구조로서, 고온 응축기(2)의 출구 및 입구 수온을 감지하여 설정 온도 이상에서는 고온 응축기(2)로의 인입 유량을 증가 시키며, 설정온도 이하 고온 응축기(2)로의 인입 유량을 감소 시키는 구조로서, 출구 수온 조절변(83)은 온수 유량의 증가 및 감소시에는 바이패스 유량을 감소 및 증가 시키는 구조로서, 온도에 따라 비례제어 및 불연속적인 단속 제어도 가능한 구조이다. 출구 수온 조절변(83)은 혼합 수전, 이방변 및 삼방변으로 구성 될 수 있다.The outlet water temperature control valve 83 is a structure for controlling the flow rate when the hot water at the outlet of the middle temperature condenser 31 is introduced into the high temperature condenser 2, and detects the outlet and inlet water temperature of the high temperature condenser 2 at a predetermined temperature or more. Inlet flow rate to the high temperature condenser (2) is increased, and the inlet flow rate to the high temperature condenser (2) below the set temperature, the outlet water temperature control valve (83) decreases the bypass flow rate when the increase and decrease of the hot water flow rate And a structure for increasing, proportional control and discontinuous control according to temperature. Outlet water temperature control valve 83 may be composed of a mixed faucet, anisotropic and trilateral.
전술한 기술 내용으로부터 자명하듯이, 본 고안의 히트펌프 시스템은, 그 열원 출력으로서 고온의 열매체를 안정적으로 공급하여 주며, 온도의 변화시 히트펌프 시스템을 증발기의 병렬 운전으로 년간 높은 성능계수(COP)로 운전되며, 압축기 출구의 온도를 감지하여 과열도를 조절하며, 용량조절 장치에 의한 냉매 유량 제어로 부분부하시 동력을 절감시켜 주며, 보조 응축기에의한 폐열을 회수 함으로써 성능을 향상시키고, 다단 응축에의한 응축기의 응축압을 일정하게 유지하며, 고온 및 중온의 온수를 연속적으로 공급 하며, 낮은 압축비에 의한 압축기의 효율 향상에 의한 성능향상 및 겨울철 외기 온도 저하시에도 안정적인 사이클을 형성하여 성능 향상 및 동력을 절감시켜 주도록 한 히트 펌프 시스템 장치로서 성능 향상 및 동력에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.As is apparent from the above description, the heat pump system of the present invention stably supplies a high temperature heat medium as the heat source output, and the heat pump system has a high coefficient of performance (COP) for a year by parallel operation of the evaporator when the temperature changes. ), It controls the degree of superheat by sensing the temperature of the compressor outlet, reduces the power of the partial load by controlling the refrigerant flow rate by the capacity control device, improves the performance by recovering the waste heat by the auxiliary condenser, Maintain constant condensing pressure of condenser by multi-stage condensation, supply hot and medium temperature hot water continuously, form stable cycle even in case of improving performance by improving compressor efficiency due to low compression ratio and decreasing outdoor air temperature in winter. Heat pump system unit designed to improve performance and save power. It can be effective.
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