KR20030071607A - Heat pump system of cooling, heating and hot water using binary refrigerating machine with two stage cascade refrigeration - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력수요가 적은 심야시간대에 심야전력을 활용, 이원냉동사이클을 구성하여 년중 냉난방 및 급탕을 동시에 행하는 초절전 히트펌프에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-low power heat pump that uses a midnight electric power in a late night time zone with low electric power demand to configure a dual refrigeration cycle to simultaneously perform heating and cooling during the year and hot water supply.
일반적으로 종래의 현재 국내에서 주로 사용되어지고 있는 냉난방과 관련된 에너지 절약기술은 전기구동히트펌프(EHP), 가스엔진구동히트펌프(GHP), 빙축열시스템, 심야전기축열보일러 등이 있다. 먼저 전기구동히트펌프는 일반적인 냉동사이클을 예로 들어 설명할 수 있다. 냉동사이클은 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기로 이루어져 증발기에서 냉매가 비등하면서 열을 외부에서 흡수하고, 비등한 냉매가스는 압축기에서 고온고압의 가스로 압축되어 응축기로 보내어지며, 상기 응축기에서 외부로 열을 방출하여 고압의 냉매가스는 응축액화 되어 저온고압의 액체상태로 이르게 된다. 상기와 같이 응축된 냉매는 팽창밸브를 통하여 교축(Throttling)팽창되면서 일부 냉매액은 증발을 하고, 이 잠열의 흡수를 통하여 냉매액은 더욱 차가워진 저온저압의 액상, 기상이 공존하는 이상상태가 되어 증발기를 통하여 비등을 하게 된다. 이와같이 냉동사이클은 열을 흡수하는 부분과 방출하는 부분을 동시에 가지며, 열을 증발기에서 흡수하여 응축기에서 배열시키는 즉 열을 이송하는 펌프로 볼 수가 있다. 상기와 같이 열을 이송하는 기기를 히트펌프라고 부르며, 공기조화에서는 냉난방을 동시에 행하는 기기로 보고 있다.In general, energy-saving technologies related to air conditioning and heating, which are generally used in Korea, include electric drive pumps (EHPs), gas engine drive heat pumps (GHPs), ice storage systems, and late-night electric heat storage boilers. First, the electric drive pump may be described using a general refrigeration cycle as an example. The refrigeration cycle consists of a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator to absorb heat from the outside while the refrigerant boils in the evaporator, and the boiled refrigerant gas is compressed into a gas of high temperature and high pressure in the compressor and sent to the condenser. By releasing the refrigerant, the high-pressure refrigerant gas is condensed, leading to a low-temperature, high-pressure liquid state. As the refrigerant condensed as described above is throttled and expanded through an expansion valve, some refrigerant liquid evaporates, and through absorption of the latent heat, the refrigerant liquid becomes an abnormal state in which a liquid phase of cold and low pressure and a gaseous phase coexist together. Boil through the evaporator. In this way, the refrigeration cycle has a part for absorbing heat and a part for discharging at the same time, it can be seen as a pump that absorbs heat from the evaporator to arrange it in the condenser, that is, transfer heat. An apparatus for transferring heat as described above is called a heat pump, and air conditioning is regarded as an apparatus for simultaneously cooling and heating.
전기구동히트펌프는 종래 압축기가 하나인 사이클 즉 단단사이클을 구성하여 냉난방을 동시에 하고 있는데, 하기 표1 에서와 같이 동절기 외기온도가 -5℃이하가 되면 증발온도가 저하됨으로써 냉매질량유량의 감소에 따른 난방출력이 심각하게 부족하게 되며, 동절기 난방용으로는 그 효율이 미비하다. 이러한 히트펌프는 외부에서 압축기를 구동하는 에너지를 받아 열을 저열원에서 고열원으로 이송하며 냉매가스를 고온고압으로 만드는데 활용되는데, 이 부분에서 일반적으로 전기에너지를 열에너지로 바꾸는 전기히터와는 차이가 발생하게 된다. 전기히터의 경우 전기에너지를 열에너지로의 단순한 변환만 되지만, 히트펌프는 입력에너지로 냉매를 압축하면서 열에너지로 전환되면서 압축된 냉매가 무효에너지를 유효에너지화 시키는 과정에 열을 이송하는데 자신의 에너지를 변환시킴으로써 전기히터보다 3~4배의 효율향상을 기대할 수가 있게 된다. 이 때 외부입력에너지를 전기로 입력하게 되면 전기구동히트펌프가 되며, 가스를 연소시켜 출력을 얻는 엔진으로 구동하게 되면 가스엔진구동히트펌프이다. 냉방을 필요로 할때에는 실외기에서 냉매를 압축과 응축을 하고 실내기에서 증발흡열을 행하면 되며, 난방시에는 실외기에서 증발과 압축을 하고 실내기에서 응축배열을 하면 히트펌프 한대로써 냉난방이 가능하게 된다. 난방시에는 상기 기술한 히트펌프의 특징 때문에 보일러나 전기히터보다 고효율의 운전을 할 수 있으며 에너지절약기기로 각광을 받을 수가 있다. 그러나 냉방사이클과 난방사이클은 엄연히 다르게 형성된다. 냉방시에는 응축온도를 45℃~50℃가 형성되고 증발온도가 대략 5℃내외로 되며, 난방시에는 응축온도가 35℃~40℃, 증발온도가 겨울철 외기온도보다 낮은 -10℃~-20℃로 형성된다. 이와 같이 냉방운전일 경우보다 난방운전에서 여러가지 문제점이 발생하는데, 증발온도가 낮아진다는 것은 냉매의 포화압력이 낮아진다는 것이며, 상기 포화압력이 낮아지면 냉매질량유량을 감소시켜 냉매가 하는 일 즉 난방능력이 감소하게 된다는 점이다. 이러한 기술적 어려움으로 인하여 종래의 전기히트펌프는 보조히터를 두어 난방시 부족한 열량을 해결해가고 있으나, 그만큼의 히트펌프의 장점은 적어질 수 밖에 없었다. 이러한 단점을 극복한 것이 가스엔진구동히트펌프이며, 상기 가스엔진구동시스템은 압축기 구동을 가스엔진으로 하여 냉난방을 하는 점이 비슷하다. 그러나 난방시에는 부족한 열원을 가스엔진에서 배열되는 폐열을 회수하여 공급하므로 겨울철 외기온도 저하에 따른 난방능력 감소는 피해갈 수 있으며, 사용에너지를 전기에너지를 사용하지 않고 가스를 연소시켜 사용함으로써 여름철 남아도는 가스공급을 활인된 가격(1/2수준)으로 사용자는 공급을 받기 때문에 저렴한 가격에 에너지원을 확보할 수가 있어, 현재 국내에서는 그 시장이 크게 형성되어져 있으며 앞으로도 그 전망을 밝다고 할 수 있다. 그러나 상기 가스엔진구동시스템의 핵심인 가스엔진의 효율이 아직 낮아 성능계수가 1.2 내외로 알려져 있어, 많은 가스가 소비되는 문제점과 가스엔진구동 히트펌프 대부분이 일본에서 수입되는 형편이므로 에너지 절약을 위한 것이 외화유출로 이어지는 문제점을 안고 있다. 또한 최근들어 CO2 발생량과 환경오염물질인 산화질소(NOx)가 발생되어 환경오염에 대한 문제점은 가지고 있다. 일반 전기에어컨의 보급이 활발히 이루어지고 있는 오늘날에 전력수급현황은 좋지 않은 형국이며, 에어컨 사용량의 증대로 인해 하계주간시간대에 전력사용량이 피크를 이루는 첨두부하에 맞추어 신생발전소를 건설해야 하는데 발전소 건설비용은 매우 막대한 소요비용을 가지며, 피크부하를 피해서 나머지 시간대에 전력평준화를 시킬 수만 있다면 국가적으로도 매우 경제적이 되는데,The electric drive heat pump is configured to simultaneously cool and heat a single compressor cycle, that is, a single-stage cycle. As shown in Table 1 below, when the outside air temperature is -5 ° C or lower, the evaporation temperature is lowered to reduce the refrigerant mass flow rate. The heating output is severely lacking, and the efficiency is insufficient for winter heating. The heat pump receives energy driving the compressor from the outside and transfers heat from a low heat source to a high heat source and is used to make the refrigerant gas at a high temperature and high pressure. This heat pump is generally different from an electric heater that converts electrical energy into thermal energy. Will occur. In the case of an electric heater, the electric energy is simply converted into thermal energy, but the heat pump converts the refrigerant into input energy while compressing the refrigerant into input energy, and the compressed refrigerant transfers its energy to transfer heat in the process of making the reactive energy effective. By converting, the efficiency can be expected to be 3 to 4 times higher than that of an electric heater. At this time, when the external input energy is input into electricity, it becomes an electric drive heat pump, and when driven by an engine that burns gas and obtains an output, it is a gas engine drive heat pump. When cooling is required, the refrigerant is compressed and condensed in the outdoor unit and evaporated and absorbed in the indoor unit. When heating, the evaporated and compressed in the outdoor unit and the condensation arrangement in the indoor unit enables heating and cooling with one heat pump. At the time of heating, it is possible to operate more efficiently than the boiler or electric heater because of the characteristics of the heat pump described above, and can be spotlighted as an energy saving device. However, cooling and heating cycles are formed differently. When cooling, condensation temperature is 45 ℃ ~ 50 ℃ and evaporation temperature is about 5 ℃. When heating, condensation temperature is 35 ℃ ~ 40 ℃ and evaporation temperature is -10 ℃ ~ -20 lower than winter outdoor temperature. It is formed at ℃. As described above, various problems occur in the heating operation than in the cooling operation. The lowering of the evaporation temperature means that the saturation pressure of the refrigerant is lowered, and when the saturation pressure is lowered, the refrigerant mass flow rate decreases, which means that the refrigerant is capable of heating. Is to decrease. Due to such technical difficulties, the conventional electric heat pump has solved a lack of heat during heating by providing an auxiliary heater, but the advantages of the heat pump are inevitably reduced. The gas engine driving heat pump overcomes these disadvantages, and the gas engine driving system has a similar point of cooling and heating by using a compressor as a gas engine. However, when heating, insufficient heat source is recovered by supplying the waste heat arranged in the gas engine, and thus the heating capacity can be avoided due to the decrease in the outside air temperature in winter, and the remaining energy can be used in summer by burning the gas without using electric energy. As gas is supplied at a moderate price (1/2 level), users can obtain energy sources at low prices, and the market is largely established in Korea, and the prospect is bright. . However, since the efficiency of the gas engine, which is the core of the gas engine driving system, is still low and the coefficient of performance is known to be around 1.2, it is a problem that a lot of gas is consumed and most of the gas engine driven heat pumps are imported from Japan. There are problems leading to foreign currency outflow. Also recently2 Nitrogen oxide (NOx), which is generated and environmental pollutants are generated, has problems with environmental pollution. The supply and demand of electric power supplies is not good in today's public air conditioners, and new power plants need to be built in response to peak loads during peak summer hours due to increased air conditioners. Has a very high cost and becomes very economically national as long as it can be leveled off the rest of the time by avoiding peak loads.
이를 위한 복안이 심야시간대를 이용하여 냉난방을 하는 빙축열과 심야전기축열보일러다.Fuganan for this purpose is the ice heat storage and the late-night electric heat storage boiler which heat and cool by using the late-night time zone.
빙축열의 경우 심야시간대(22:00~08:00)에 얼음을 얼려 낮의 냉방부하를 감당하게 하는 것인데 우리나라의 경우 건물의 규모와 용도에 따라 축냉식 냉방설비의 설치를 의무화하고 있다. 심야축냉이라 함은 빙축열 및 수축열을 모두 포함하며, 수축열은 얼음을 얼리지 않고 냉수를 심야시간대에 제조하는 것으로 냉동기의 증발온도가 빙축열식보다 높아 성능계수가 높다는 장점이 있으나, 현열을 이용하는 방식이므로 축열조의 용량이 빙축열에 비해 6배이상 커지는 문제점으로 국토가 협소한 국내의 실정상 빙축열식시스템이 더 널리 공급되고 있다. 심야전기축열보일러도 빙축열과 마찬가지로 심야시간대에 축열을 하여 주간에 필요한 급탕 및 난방을 행하는 것이다.In the case of ice heat storage, the ice is frozen during the late-night hours (22: 00 ~ 08: 00) to cover the cooling load during the day. In Korea, installation of refrigeration cooling systems is mandatory depending on the size and use of the building. The late night cold storage includes both ice storage and heat of shrinkage, and the heat of shrinkage produces cold water at night time without freezing the ice. The evaporation temperature of the freezer is higher than that of ice storage. Therefore, the capacity of the heat storage tank is 6 times larger than that of the ice storage heat, and in fact, the ice storage heat storage system in Korea, which has a narrow territory, is more widely supplied. Like the heat storage, the late night electric heat storage boiler heats up during the night time to perform hot water supply and heating necessary during the day.
심야축냉인 빙축열, 수축시스템은 여름철 냉방에만 사용할 수 있으며, 난방을 위해선 별도의 난방시설인 보일러의 설비가 이루어져야 하며, 심야전기축열보일러는 일반 히트펌프보다 효율이 1/3~1/4로 매우 낮으며, 여름철에는 별도의 냉방설비를 해야한다는 단점이 있다. 빙축열용 냉동기(저온냉동기)로 히트펌프시스템을 구비하여 심야에 온수도 제조하고 있으나, 작동 조건상 폐열이 발생하는 건물에만 국한하여 사용될 수 있다. 그러나 온수의 온도가 45℃내외이므로 일반적으로 온수의 요구온도인 60℃~70℃를 맞추기 위해서는 별도의 보일러 설비가 있어야 한다. 또한 온수의 온도를 60℃~70℃로 유지하기 위해선 현재 상용냉매인 R-22나 R-407C, R-404A등의 냉매보다 포화압력이 낮은 R-134A를 고려할 수 있는데 저압냉매를 사용할 경우체적당 냉동능력이 급격히 줄어듦에 따라 압축기원가 상승 및 고압축비운전에 따른 성능계수저하를 동반하게 되어 불합리하다 할 수 있다.The ice heat storage and shrinkage system, which is a late night heat storage, can be used only for cooling in the summer. For heating, the boiler must be installed as a separate heating facility, and the late night electric heat storage boiler is 1/3 ~ 1/4 more efficient than a general heat pump. Low, there is a disadvantage in that a separate air conditioning in summer. It is equipped with a heat pump system as an ice storage freezer (low temperature freezer) to manufacture hot water in the middle of the night, but it can be used only in buildings that generate waste heat due to operating conditions. However, since the temperature of hot water is around 45 ℃, a separate boiler facility must be provided to meet the required temperature of hot water, 60 ℃ ~ 70 ℃. In addition, in order to maintain the temperature of hot water at 60 ℃ ~ 70 ℃, R-134A which has lower saturation pressure than refrigerants such as R-22, R-407C and R-404A, which are currently commercial refrigerants, can be considered. As the appropriate refrigeration capacity is sharply reduced, it can be unreasonable, accompanied by a rise in compressor cost and a decrease in the performance coefficient due to high compression ratio operation.
따라서 본 발명은 히트펌프의 최대장점인 냉열원, 온열원을 동시에 제조할 수 있으며, 축냉.축열식의 장점인 값싼 심야전력을 활용한다는 장점을 살리고 전기식히트펌프의 단점인 동계시 난방출력의 감소, 가스엔진히트펌프의 단점인 고가의 가격, 외화유출문제, 빙축열 축냉식의 단점인 온열원 미확보, 전기보일러 축열식의 단점인 냉열원 미확보, 저효율의 문제점을 모두 극복한 기능을 가지면서도 축냉과 축열을 동시에 행했을 경우 예상되는 효율저하를 극복할 수 있는 기능면에서는 기존 냉난방시스템의 장점을 유지하고 단점은 극복하고 보다 고효율의 기술을 제공함을 목적으로 한다.Therefore, the present invention can simultaneously produce the cold heat source and the heat source, which is the greatest advantage of the heat pump, and take advantage of the use of inexpensive late night power, which is the advantage of the heat storage and heat storage type, and decrease the heating output during winter, which is a disadvantage of the electric heat pump. The high cost of gas engine heat pump, the problem of foreign currency outflow, the lack of heat source which is a disadvantage of ice storage heat storage type, the lack of cold source which is a disadvantage of electric boiler heat storage type, and the ability to overcome all the problems of low efficiency In order to overcome the expected decrease in efficiency, the purpose of the present invention is to maintain the advantages of the existing heating and cooling system, to overcome the disadvantages, and to provide a more efficient technology.
아래 표1은 종래에 냉난방 및 급탕을 위해 사용되어온 기술의 원리, 장점, 단점을 표로 정리하여두었다.Table 1 below summarizes the principles, advantages, and disadvantages of the technologies that have been conventionally used for heating and cooling.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점 및 단점을 해결하기 위하여 이원냉동사이클을 도입하여 냉난방 및 급탕을 초절전으로 구사하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to introduce a dual cooling cycle in order to solve the problems and disadvantages as described above to utilize the cooling and heating and hot water supply in ultra-low power.
이원냉동사이클은 두개의 별도 냉동사이클이 형성되어 있는데, 저온을 얻기 위한 증발기를 감당하는 저온측 사이클과 저온측 냉동기에서의 응축을 일반 냉동장치처럼 공기나 물로 행하는 것이 아니라 별도의 고온측 냉동사이클로 응축액화를 하는 것이다. 이원냉동사이클은 초저온장치(-50℃~-80℃)에서 주로 사용되어져 왔으며, 초저온을 얻기 위해서는 저온측 사이클에 적용된 냉매는 상온에서 응축액화할 수 없는 초고압냉매가 주로 사용되어져 왔다.Two-way refrigeration cycle has two separate refrigeration cycles. The low-temperature cycle that handles the evaporator to obtain the low temperature and the condensation in the low-temperature freezer are not condensed with air or water like the normal refrigeration equipment. It is to liquefy. Binary refrigeration cycle has been mainly used in ultra low temperature device (-50 ℃ ~ -80 ℃), in order to obtain ultra low temperature, the refrigerant applied to the low temperature cycle cycle has been mainly used ultra high pressure refrigerant that can not condense at room temperature.
본 발명의 기술적과제 해결사항의 핵심인 응축온도와 증발온도 차이가 큰 사이클에서 고효율로 운전하기 위하여 이원냉동사이클을 도입하였다.In order to operate at a high efficiency in a cycle having a large difference between the condensation temperature and the evaporation temperature, which is the core of the technical problem solution of the present invention, a dual refrigeration cycle was introduced.
본 발명은 축열시 높은 응축온도를 요구하므로 높은 응축온도구현이 가능한 저압냉매를 사용한 고온측냉동사이클을 구성하고, 축냉시 낮은 증발온도를 요구하므로 낮은 증발온도에서도 안정적인 운전이 가능한 고압냉매를 사용한 저온측냉동사이클을 구성하는 것을 특징으로 하고 있으며, 이러한 사이클 구성은 안정적인 응축압력을 얻을 수가 있고, 실제 냉동능력을 내는 저온측의 경우 고압냉매를 사용함으로써 압축기의 토출량을 줄일 수가 있서, 각 사이클에서의 압축비가 줄어들어 높은 성적계수를 가질 수가 있으며, 축냉과 축열을 동시에 행하는 히트펌프의 경우 고효율로 운전할 수가 있다.The present invention constitutes a high temperature side refrigeration cycle using a low pressure refrigerant capable of realizing a high condensation temperature at the time of heat storage, and requires a low evaporation temperature at the time of heat storage, and thus a low temperature using a high pressure refrigerant capable of stable operation even at a low evaporation temperature. It is characterized by constituting the side refrigeration cycle, this cycle configuration can obtain a stable condensation pressure, in the case of the low temperature side of the actual refrigeration capacity by using a high-pressure refrigerant to reduce the discharge amount of the compressor, The compression ratio can be reduced to have a high grade coefficient, and a heat pump that simultaneously stores and stores heat can be operated with high efficiency.
기존의 히트펌프 및 축열 시스템의 장점을 유지하면서도 각 장치의 단점으로 지목된 부분을 극복할 수가 있게 되는 것이다.While maintaining the advantages of existing heat pumps and heat storage systems, it is possible to overcome the disadvantages of each device.
표2는 종래의 단단압축히트펌프일때 냉매를 각각 달리하여 적용한 히트펌프사이클 계산결과와 이원냉동사이클 적용하였을 경우의 계산결과를 비교하여 본 발명의 우수성을 보였다.Table 2 shows the superiority of the present invention by comparing the heat pump cycle calculation results of applying the refrigerant with different refrigerants and the calculation results of the two-way refrigeration cycle in the conventional single stage compression heat pump.
하기조건은 상기 표2을 구한 범례The following conditions are the legend obtained from Table 2 above.
1. 냉매물성은 정도가 높은 계산수치를 제공하는 NIST의 REFPROP7.0을 사용하였다.1. Refrigerant properties were used with NIST's REFPROP 7.0, which provides a high level of calculated values.
2. 사이클 해석시 각 요소마다의 냉매질량은 동일하다는 가정을 하였다. (질량보존의 법칙)2. In the cycle analysis, it is assumed that the mass of refrigerant for each element is the same. (Law of mass conservation)
3. 압축기에 적용된 체적효율 및 압축효율은 독일에서 생산되는 “B"사의 반밀폐압축기 카다록에서 냉동능력 및 축동력을 역산하여 구하여 값을 구하기 편리하게 회귀분석을 통하여 함수를 만들어 적용하였다.3. The volumetric efficiency and compression efficiency applied to the compressor were calculated by inverting the refrigerating capacity and axial force of the semi-hermetic compressor catalog produced in Germany and applied to the function through regression analysis.
4. 이원냉동사이클해석시에는 저온측 응축부하와 고온측 증발부하가 동일하다는 가정(에너지보존의 법칙)을 하여 고온측 증발부하와 저온측 응축부하가 동일하게 되는 동적 사이클에서 고온측 증발온도 및 저온측 응축온도가 정해지는 방법으로 시뮬레이션을 수행하였다.4. During binary refrigeration cycle analysis, assuming that the low temperature side condensation load and the high temperature side evaporation load are the same (the law of energy conservation), the high temperature side evaporation temperature and the high temperature side evaporation load and the low temperature side condensation load are the same. The simulation was carried out in such a way that the cold side condensation temperature was determined.
상기 표2 에서와 같이 단단압축사이클을 이용하여 축냉과 축열을 동시에 구현하고자 할때 여러 문제점이 나타나고 있음을 알 수 있는데, 단단압축사이클로 히트펌프시스템을 구성하여 R134A를 사용하였을 경우에는 압축비가 매우 커짐에 따라 압축기 체적효율 저하, 압축효율 저하와 더불어 매우 큰 축동력이 소요됨을 알 수가 있다. 또한 나머지 냉매군(R-22, R-407C)을 사용하였을 경우 응축압력이 30bar가 넘어 운전이 불가능하므로 축냉과 70℃의 온수를 제조하기 위한 운전조건에서는 R-134A가 가능하나 매우 비효율적임을 알 수가 있다. 그러나 본 발명인 이원냉동사이클은 단단압축방식과 비교하였을 때 사이클이 두 가지로 구성되어 제조원가의 상승은 있을것으로 보이나 압축기의 토출량이 단단압축(R-134A적용시)보다 약 70%정도 줄일 수가 있으며, 전체 성능계수에서 보듯이 약 30%이상의 에너지 절감효과가 가능함을 알 수가 있다.As shown in Table 2 above, it can be seen that various problems appear when using the single-stage compression cycle to simultaneously implement the cooling and the heat storage. When the R134A is used to configure the heat pump system with the single-stage compression cycle, the compression ratio becomes very large. As a result, it can be seen that the compressor volume efficiency is lowered, the compression efficiency is lowered, and very large axial force is required. In addition, when the remaining refrigerant groups (R-22, R-407C) were used, the condensation pressure was over 30 bar, so it was impossible to operate. Therefore, R-134A is possible under the operating conditions for producing cold storage and hot water at 70 ℃, but it is very inefficient. There is a number. However, compared to the single stage compression method, the present inventors of the present invention may increase the manufacturing cost because the cycle consists of two types, but the discharge amount of the compressor can be reduced by about 70% compared to the single stage compression (when R-134A is applied). As can be seen from the overall performance factor, energy savings of over 30% are possible.
또한 온수의 온도를 60℃~70℃로 유지하기 위해선 현재 상용냉매인 R-22나 R-407C, R-404A등 냉매보다 포화압력이 낮은 R-134A를 고려할 수 있는데, 저압냉매를 사용할 경우 체적당 냉동능력이 급격히 줄어듦에 따라 압축기원가 상승 그리고 고압축 비운전에 따른 성능계수저하를 동반하게 되어 불합리하다 할 수 있다.In addition, in order to maintain the temperature of hot water at 60 ℃ ~ 70 ℃, R-134A, which has lower saturation pressure than refrigerants such as R-22, R-407C, R-404A, which are currently commercial refrigerants, can be considered. As the appropriate refrigeration capacity is sharply reduced, it can be unreasonable, accompanied by a rise in compressor cost and a decrease in coefficient of performance due to non-compression operation.
본 발명에서 이룩하고자 하는 빙축과 고온의 온수를 축열하기 위한 이원냉동사이클 히트펌프는 다음과 같이 적용할 수가 있다.The binary refrigeration cycle heat pump for heat storage of the ice shaft and high temperature hot water to be achieved in the present invention can be applied as follows.
하절기 빙축열 및 급탕운전은 저온측냉동사이클과 고온측냉동사이클을 동시에 구동하여 저온측냉동사이클의 증발기에서 빙축운전을 하고, 고온측냉동사이클의 응축기에서 축열을 하여 빙축 및 급탕을 위한 온수축열을 하게 되므로 빙축열에서는 기존빙축열 방식과 유사하나 온수제조를 위하여 보일러를 사용하지 않는 장점이 있으며, 히트펌프로 온수를 제조하게 되면 보일러를 구동하였을 경우보다 온수제조원가가 크게 절감되어 초기투자비 및 운전비용에서 큰 절감효과를 가지게 된다.In summer, ice storage and hot water operation simultaneously operate the low temperature side refrigeration cycle and the high temperature side refrigeration cycle to perform ice storage operation in the evaporator of the low temperature side refrigeration cycle, and to accumulate heat in the condenser of the high temperature side refrigeration cycle for hot water storage for ice storage and hot water supply. Therefore, the ice storage heat storage is similar to the existing ice storage heat storage method, but there is an advantage of not using a boiler for producing hot water. When manufacturing hot water with a heat pump, the production cost of hot water is greatly reduced compared to when the boiler is operated. Will have an effect.
상기와 같이 하절기 온수축열이 다 이루어지고 나면 운전모드를 고온측냉동사이클을 정지시키고 저온측냉동사이클만 구동시키면 되므로 운전조건에 따라 단단압축사이클 및 이원냉동사이클로 운전이 가능한 장점을 가지게 된다. 중간기(봄, 가을)에는 난방 및 냉방 그리고 급탕이 각 시간대에 동시에 발생하므로 심야에 빙축과 축열운전을 동시에 행하여 주간에 원하는 만큼의 열원을 사용할 수가 있다. 동절기에는 저온측증발기및빙축조(E4)에서 폐열이 발생하는 건물의 경우 폐열원에서 열을 회수하고, 폐열원이 없는 경우에는 외기에서 열을 저온측공냉식증발기(E4_1)에서 흡열하여 고온측응축기(E1)에서 고온의 열을 심야시간대에 축열을 하여 주간에 난방 및 급탕에 필요한 열원을 공급하게 된다. 난방 부하 및 급탕부하가 동시에 발생하는 건물에서는 심야시간대에 축열을 하고 주간시간대에 필요한 만큼의 열원을 별도로 제조하면 되는데 폐열이 발생하여 증발온도를 높게 운전하는 경우에는 고온측 냉동기만 구동하여 온열원을 제조하고 폐열이 없는 건물에서는 외기에서 흡열하여 온열원을 제조할 수가 있다.After the summer hot water heat storage is completed as described above, the operation mode is to stop the high-temperature side refrigeration cycle and drive only the low-temperature side refrigeration cycle has the advantage that it can be operated as a single-stage compression cycle and a binary refrigeration cycle according to the operating conditions. During the mid-term (spring and autumn), heating, cooling, and hot water supply occur simultaneously in each time zone, so you can use as many heat sources as you want during the day by simultaneously performing ice storage and heat storage operation at night. In winter, in buildings where waste heat is generated in the low-temperature side evaporator and ice storage tank (E4), heat is recovered from the waste heat source, and in the absence of the waste heat source, the heat is absorbed from the low-temperature side air-cooled evaporator (E4_1). At (E1), the high temperature heat is stored in the late night time zone to supply the heat source for heating and hot water supply during the day. In buildings where heating loads and hot water loads occur at the same time, it is necessary to heat storage in the late-night time zone and to manufacture as many heat sources as necessary during the day time zone. In buildings with no waste heat, heat sources can be produced by absorbing heat from outside air.
도 1은 본 발명에 따른 빙축과 축열을 동시에 행할 수 있는 이원냉동사이클을 이용한 히트펌프에 대한 계통도1 is a schematic diagram of a heat pump using a binary refrigeration cycle capable of simultaneously performing ice storage and heat storage according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
HC : 고온측 압축기 LC : 저온측 압축기HC: high temperature side compressor LC: low temperature side compressor
R1 : 온수축열조 E1 : 고온측 응축기R1: Hot water storage tank E1: High temperature side condenser
E2 : 고온측 과냉각기 E3 : 케스케이드응축기E2: high temperature side supercooler E3: cascade condenser
E3_1: 저온측공냉식응축기 E4 : 증발기 및 빙축조E3_1: Low temperature side air cooled condenser E4: Evaporator and ice condenser
E5 : 폐열회수 열교환기E5: Waste Heat Recovery Heat Exchanger
E4_1 : 저온측공냉식증발기 V1 : 고온측 팽창밸브E4_1: Low temperature side air cooled evaporator V1: High temperature side expansion valve
V2 : 저온측 팽창밸브 V1_1 : 고온측 팽창밸브V2: Low temperature side expansion valve V1_1: High temperature side expansion valve
V2_1 : 저온측 팽창밸브 간단한 설명V2_1: Low Temperature Side Expansion Valve Brief Description
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to achieve the object as described above.
도1은 본 발명에 따르는 빙축과 축열을 동시에 행할 수 있는 이원냉동사이클을 이용한 히트펌프에 대한 계통도로써,1 is a schematic diagram of a heat pump using a binary refrigeration cycle capable of simultaneously performing ice storage and heat storage according to the present invention.
먼저 하절기 심야시간대에 축냉과 축열을 동시에 하여 축냉은 주간시간 냉방을 위한 공기조화용으로 쓰이며, 축열조에 축열된 물은 70℃ 이상의 고온의 온수로써 샤워 등의 기타 용도로써 쓰일 수 있다. 이원냉동사이클은 두개의 별도 냉동사이클이 형성되어 구동되며, 저온을 얻기 위한 증발기를 감당하는 저온측냉동사이클과 저온측 냉동기에서의 냉매의 응축을 일반 단단냉동유니트처럼 공기나 냉각수로 행하는 것이 아니라 별도의 고온측냉동사이클로 응축액화하는 사이클로 구성된다.First, the cold storage and the heat storage at the same time in the summer night time zone is used for air conditioning for daytime cooling. The heat stored in the heat storage tank is hot water of 70 ℃ or higher and can be used for other purposes such as showering. Two-way refrigeration cycle is formed by two separate refrigeration cycles, and the low temperature side refrigeration cycle for the evaporator to obtain the low temperature and the condensation of refrigerant in the low temperature side refrigeration unit are not performed by air or cooling water, as in the case of a general single stage refrigeration unit. Condensate into a high temperature side refrigeration cycle.
먼저 이원냉동사이클 히트펌프의 고온측냉동사이클을 기술하면 본 발명으로써는 하절기 및 동절기 축열조를 통한 축열을 하는 사이클로써 급탕 및 난방에 이용되며, 도1을 참고로 기술하면 고온측 냉동사이클의 증발기이자 저온측냉동사이클의 응축기에 해당되는 케스케이드응축기(E3)에서 증발한 고온측 기체상태의 냉매를 고온고압으로 압축하는 고온측압축기(HC), 상기 고온측압축기(HC)에서 고온고압으로 압축된 냉매가스를 냉각수를 흘려 응축시키는 고온측응축기(E1), 상기 고온측응축기(E1)에서 냉각된 중온의 냉매액이 먼저 1차 열교환되어 냉매액이 과냉각되는 고온측과냉각기(E2), 상기 고온측과냉각기(E2)를 거쳐 과냉각된 냉매액이 용이하게 증발할 수 있도록 교축(Throttling)되는 고온측 팽창밸브(V1),상기 고온측 팽창밸브(V1)에서 팽창이 되면서 일부 고온측냉매액이 증발을 하면서 저온저압의 이상상태(액상 기상이 공존하는 상태)로 변한 냉매가 다시 케스케이드응축기(E3)로 유입되어 저온측 고온고압냉매가스를 응축시키면서 증발되며, 증발된 냉매가스는 고온측압축기(HC)로 다시 유입되어 고온고압의 가스로 압축되는 사이클을 반복하게 된다.First, the high temperature side refrigeration cycle of a dual refrigeration cycle heat pump will be used for hot water supply and heating as a cycle for heat storage through summer and winter heat storage tanks, and with reference to Fig. 1, it will be an evaporator of a high temperature side refrigeration cycle. High-temperature side compressor (HC) for compressing the refrigerant in the high-temperature gas state evaporated in the cascade condenser (E3) corresponding to the condenser of the low-temperature side refrigeration cycle at high temperature and high pressure, the refrigerant compressed at high temperature and high pressure in the high temperature side compressor (HC) The high temperature side condenser E1 for condensing the gas by flowing coolant, the medium temperature refrigerant liquid cooled in the high temperature side condenser E1 is first heat-exchanged, and the high temperature side supercooler E2 and the high temperature side where the refrigerant liquid is supercooled. While expanding in the high temperature side expansion valve (V1), the high temperature side expansion valve (V1) throttling so that the supercooled refrigerant liquid through the subcooler (E2) can easily evaporate Some of the high-temperature side refrigerant is evaporated and the refrigerant changed to an abnormal state of low-temperature low-pressure (liquid gas phase coexists) flows back into the cascade condenser (E3) to evaporate while condensing the high-temperature high-pressure refrigerant gas at the low temperature side. The gas flows back into the high temperature side compressor (HC) and repeats the cycle of being compressed into the gas of high temperature and high pressure.
급탕 및 난방용수인 고온수의 심야시간대 축열과정을 기술하면, 상기 고온측과냉각기(E2)로 유입된 시수(냉각수)는 고온측응축기(E1)에서 방출된 응축 냉매액과 1차 열교환을 하게 되며, 예열된 시수는 고온측응축기(E1)에서 다시 고온고압의 냉매가스와 열교환하여 고온수가 되어 온수축열조(R1)에 저장되며 주간시간대 온수용도로 활용 되어진다.Described the late-night heat storage process of hot water as hot water and heating water, the time water (cooling water) introduced into the hot side supercooler (E2) is subjected to the first heat exchange with the condensed refrigerant liquid discharged from the high temperature side condenser (E1). The preheated water is exchanged with the refrigerant gas of high temperature and high pressure again in the high temperature side condenser (E1) to become high temperature water and stored in the hot water heat storage tank (R1).
반면 이원냉동사이클 히트펌프중 저온측냉동사이클을 기술하면, 본 발명으로써는 하절기에는 냉방을 위한 축냉조를 통한 빙축 및 동절기 난방 및 급탕을 위한 폐열원이 없는 경우 겨울철 차가운 외기에서 난방 및 급탕을 위한 열원을 확보하기 위한 사이클로써, 도1을 참고로 기술하면 하절기 빙축의 경우 증발기및빙축조(E4)에서 증발한 냉매가스를 고온고압의 냉매가스로 압축하는 저온측 압축기(LC), 상기 저온측 압축기(LC)에서 압축된 고온고압의 냉매가스가 고온측 냉동사이클의 증발기이자 저온측냉동사이클의 응축기에 해당되는 케스케이드응축기(E3)에서 응축된 냉매액이 용이하게 증발할 수 있도록 교축(Throttling)되는 저온측 팽창밸브(V2),상기 저온측 팽창밸브(V2)에서 팽창이 되면서 일부 저온측냉매액이 증발을 하면서 저온저압의 이상상태(액상 기상이 공존하는 상태)로 변한 냉매가 증발기및빙축조(E4)에 유입되어 심야시간대에 계속 빙축을 하며, 증발된 냉매가스는 저온측압축기(LC)로 다시 유입되어 고온고압의 가스로 압축되는 사이클을 반복하게 된다.On the other hand, when describing the low-temperature side refrigeration cycle of the two-way refrigeration cycle heat pump, in the present invention, when there is no waste heat source for ice storage and winter heating and hot water supply through the cold storage tank for cooling in winter, As a cycle for securing a heat source, referring to FIG. 1, a low-temperature compressor (LC) for compressing refrigerant gas evaporated in an evaporator and an ice storage tank (E4) into a refrigerant gas of high temperature and high pressure in the summer ice storage, and the low temperature side The high temperature and high pressure refrigerant gas compressed by the compressor LC is throttled so that the refrigerant liquid condensed in the cascade condenser E3 corresponding to the evaporator of the high temperature side refrigeration cycle and the condenser of the low temperature side refrigeration cycle can easily evaporate. When the low temperature side expansion valve (V2), the low temperature side expansion valve (V2) is expanded while some of the low temperature side refrigerant liquid evaporates, the low temperature low pressure abnormal state (liquid The refrigerant changed into a gaseous state) flows into the evaporator and the ice storage tank (E4) and continues to ice during the late night hours, and the evaporated refrigerant gas flows back into the low temperature side compressor (LC) and is compressed into a gas of high temperature and high pressure. The cycle will repeat.
하절기 냉방인 빙축과정을 더욱 상세히 기술하면, 이원냉동사이클 히트펌프는 상기에서 기술한 것과 같이 고온측냉동사이클과 저온측냉동사이클이 동시에 가동되는것이 특징이므로 하절기 예상되는 온수사용량의 저하로 온수축열조(R1)에 더이상 축열을 할 수 없을 경우 즉 심야시간대에 온수축열이 빙축열조보다 먼저 완료될 경우, 고온측냉동사이클은 즉시 운전이 정지 되며, 저온측냉동사이클만 작동하는데 저온측냉동사이클의 냉매응축은 고온측냉동사이클 정지로 인하여 저온측압축기(LC)에서 압축된 고온고압의 냉매가스는 케스케이드응축기(E3)로 흐르지 않고, 저온측 공냉식응축기(E3_1)로 바이패스(by-pass)되어 냉매액은 응축되며, 응축된 냉매는 저온측 팽창밸브(V2)에서 팽창이 되면서 일부 저온측냉매액이 증발을 하면서 저온저압의 이상상태(액상 기상이 공존하는 상태)로 변한 냉매가 증발기및빙축조(E4)에 유입되어 심야시간대에 계속 빙축을 하며, 증발된 냉매가스는 저온측압축기(LC)로 다시 유입되어 고온고압의 가스로 압축되는 사이클을 반복하게 된다.In more detail, the ice cooling process of summer cooling is characterized in that the two-way refrigeration cycle heat pump is operated at the same time as the above described high temperature side refrigeration cycle and low temperature side refrigeration cycle. When no more heat storage is available in R1), that is, when the hot water heat storage is completed before the ice storage tank in the late-night hours, the high temperature side refrigeration cycle is stopped immediately and only the low temperature side refrigeration cycle is operated. Due to the stop of the high temperature side refrigeration cycle, the high temperature and high pressure refrigerant gas compressed by the low temperature side compressor (LC) does not flow to the cascade condenser E3, but is bypassed to the low temperature side air cooling condenser E3_1 so that the refrigerant liquid Is condensed, and the condensed refrigerant expands in the low temperature side expansion valve (V2) while some low temperature side refrigerant liquid evaporates, thereby causing an abnormal phase of low temperature and low pressure. The refrigerant changed to (liquid gas phase coexists) flows into the evaporator and the ice storage tank (E4) and continues to ice in the late night hours, and the evaporated refrigerant gas flows back into the low temperature side compressor (LC) to be a gas of high temperature and high pressure. The cycle of compression is repeated.
한편, 동절기 폐열원이 있는 경우와 폐열원이 없는 경우의 난방 및 급탕에 대해 상세한 기술을 하면,On the other hand, if there is detailed description about heating and hot water supply when there is waste heat source in winter and when there is no waste heat source,
첫째, 열을 회수할 수 있는 폐열원이 없는 경우, 동절기 급탕 및 난방운전은 저온측증발기및빙축조(E4)용의 저온측팽창밸브(V2)를 닫고, 저온측팽창밸브(V2_1)를 열어 저온측공냉식증발기(E4_1)로 냉매를 유입하여 겨울철 외기에서 열을 흡수하여 케스케이드응축기(E3)에 취득한 열을 방출하면, 고온측냉동사이클이 상기 기술한 것과 같이 동작되어, 고온측과냉각기(E2)로 유입된 시수(냉각수)는 고온측응축기(E1)에서 방출된 응축 냉매액과 1차 열교환을 하게 되며, 예열된 시수는 고온측응축기(E1)에서 다시 고온고압의 냉매가스와 열교환하여 고온수가 되어 온수축열조(R1)에 저장되며 주간시간대 온수용도로 활용 되어진다.First, when there is no waste heat source capable of recovering heat, the winter hot water supply and heating operation closes the low temperature side expansion valve (V2) for the low temperature side evaporator and ice storage tank (E4), and opens the low temperature side expansion valve (V2_1). When the refrigerant flows into the low temperature side air-cooled evaporator (E4_1), absorbs heat from the outdoor air in winter, and releases the heat obtained in the cascade condenser (E3), the high temperature side refrigeration cycle is operated as described above, and the high temperature side supercooler (E2) is operated. ) The time water (cooling water) introduced into the heat exchanger is subjected to the first heat exchange with the condensed refrigerant liquid discharged from the high temperature side condenser (E1), and the preheated time water is heat exchanged with the high temperature and high pressure refrigerant gas again in the high temperature side condenser (E1). It is stored in hot water heat storage tank (R1) and is used for hot water for daytime.
둘째, 열을 회수할 수 있는 폐열원이 있는 경우, 동절기 급탕 및 난방운전은 크게 두가지 형태로 구현할 수 있으며, 그 하나로는 상기에서 설명한 저온측냉동사이클의 증발기및빙축조(E4)에 폐수를 통과시켜 그 열원을 확보하여 케스케이드응축기(E3)에 취득한 열을 방출하면, 상기 기술한 것과 같이 고온측냉동사이클이 동작되어 고온측과냉각기(E2)로 유입된 시수(냉각수)는 고온측응축기(E1)에서 방출된 응축 냉매액과 1차 열교환을 하게 되며, 예열된 시수는 고온측응축기(E1)에서 다시 고온고압의 냉매가스와 열교환하여 고온수가 되어 온수축열조(R1)에 저장되며 주간시간대 온수용도로 활용 되어지며, 그 나머지는 저온측냉동사이클을 정지시키고, 고온측냉동사이클의 고온측응축기(E1)에서 응축액화된 냉매액를 케스케이드응축기(E3)로 통하지 않고 별도의 폐열과 열교환 시킬 수 있는 폐열회수 열교환기(E5)를 통해 열을 회수하여 난방 및 급탕에 활용할 수 있다.Second, if there is a waste heat source that can recover heat, winter hot water supply and heating operation can be implemented in two forms, one of which passes the waste water through the evaporator and ice tank (E4) of the low-temperature side refrigeration cycle described above When the heat source is secured and the heat acquired to the cascade condenser E3 is released, the high temperature side refrigeration cycle is operated as described above, so that the time water (cooling water) introduced into the high temperature side and the cooler E2 is the high temperature side condenser E1. The first heat exchange with the condensed refrigerant liquid discharged from the), and the pre-heated time water is exchanged with the refrigerant gas of high temperature and high pressure again in the high temperature side condenser (E1) to become hot water and stored in the hot water storage tank (R1). The rest is stopped in the low temperature side refrigeration cycle, and the refrigerant liquid condensed in the high temperature side condenser E1 of the high temperature side refrigeration cycle does not pass through the cascade condenser E3. The waste heat recovery heat exchanger (E5) capable of heat exchange with the waste heat of Fig. Can be used for heating and hot water by recovering heat.
본 발명은 전기구동식히트펌프의 종류에 속하면서도 전기구동식피히트펌프의 단점인 난방출력 감소문제를 해결하여 한랭지에서도 사용할 수 있으며, 축냉시스템의 단점인 온열원 제조를 위한 별도의 보일러 설치 및 높은 제조원가를 줄이며, 본 발명을 축열시스템에만 적용시 기존 전기축열보일러보다 3배이상 높은 에너지 절감효과가 발생하게 되어 기존 히트펌프 및 축냉, 축열시스템의 장점을 유지하고 단점을 극복할 수 있는 기술을 제공한다.(표3 참조)The present invention can be used in the cold district by solving the problem of reducing the heating output, which is a disadvantage of the electric driven pump, but can be used in cold districts. Reducing the manufacturing cost, and applying the present invention only to the heat storage system, the energy saving effect is more than three times higher than the existing electric heat storage boiler to provide the technology that can maintain the advantages of the existing heat pump, heat storage, heat storage system and overcome the disadvantages (See Table 3)
또한 본 발명은 히트펌프의 최대장점인 냉열원, 온열원을 동시에 제조할 수 있으며, 축냉.축열식의 장점인 값싼 심야전력을 활용한다는 장점을 살리고 전기식히트펌프의 단점인 동계시 난방출력의 감소, 가스엔진히트펌프의 단점인 고가의 가격, 외화유출문제, 빙축열 축냉식의 단점인 온열원 미확보, 전기보일러 축열식의 단점인 냉열원 미확보, 저효율의 문제점을 모두 극복한 기능을 가지면서도 축냉과 축열을 동시에 행했을 경우 예상되는 효율저하를 극복할 수 있는 기능면에서는 기존 냉난방시스템의 장점을 유지하고 단점은 극복하고 보다 고효율의 기술을 제공함을 목적으로 한다.In addition, the present invention can be manufactured at the same time the cold heat source, the heat source of the maximum advantages of the heat pump, utilizing the advantage of the low-cost late-night power that is the advantage of the cold storage, heat storage type, reducing the heating output during the winter season, which is a disadvantage of the electric heat pump, The high cost of gas engine heat pump, the problem of foreign currency outflow, the lack of heat source which is a disadvantage of ice storage heat storage type, the lack of cold source which is a disadvantage of electric boiler heat storage type, and the ability to overcome all the problems of low efficiency In order to overcome the expected decrease in efficiency, the purpose of the present invention is to maintain the advantages of the existing heating and cooling system, to overcome the disadvantages, and to provide a more efficient technology.
하기조건은 표3을 작성하는 범례The following conditions are legends to create Table 3
1. 하계시: 냉열부하 10,000 kcal/hr, 온열부하 5,000 kcal/hr1.Summer season: Cold load 10,000 kcal / hr, Heat load 5,000 kcal / hr
동계시 난방 및 급탕부하 : 16,800 kcal/hrHeating and hot water load during winter: 16,800 kcal / hr
2. 하계시(3개월)에는 냉방 및 급탕을 동시에 한다.2. During summer (3 months), cooling and hot water supply are done at the same time.
3. 동계시(5개월)에는 난방 및 급탕을 동시에 한다.3. During the winter season (5 months), heating and hot water supply are performed at the same time.
4. 연료비 기준은 아래와 같다.(2003년 5월 기준)4. Fuel costs are as follows (as of May 2003).
-. 화석연료-. coal fuel
- 보일러 경유 : 720 원/ℓ-Boiler: 720 won / ℓ
- 도시가스(난방) : 480 원/㎥, (냉방) : 240 원/㎥-City gas (heating): 480 won / ㎥, (cooling): 240 won / ㎥
-. 전기요금-. Electricity bill
- 전기요금(기본비) : 5,360 원/kw,-Electricity fee (basic fee): 5,360 won / kw,
- 전기요금 : 여름 94.90 원/kwh, 춘추 63.20 원/kwh, 겨울 67.20 원/kwh-Electricity fee: Summer 94.90 won / kwh, Spring 63.20 won / kwh, Winter 67.20 won / kwh
- 심야전기요금: 겨울 29.8 원/kwh, 겨울외: 26.9 원/kwh-Overnight electricity fee: Winter 29.8 won / kwh, Winter: 26.9 won / kwh
5. 냉열원 제조만 가능한 기기는 온열원제조를 위한 설비와 병행하여 사용하는 것으로 간주하였으며, 반대로 온열원 제조만 가능한 기기는 냉열원제조를 위한 설비와 병행하여 사용하는 것으로 간주하였다.5. Appliances that can only produce cold heat sources were considered to be used in parallel with the equipment for manufacturing the heat source. On the contrary, appliances that could only produce heat sources were considered to be used in parallel with the equipment for manufacturing the heat source.
1. 히트펌프시스템에서 저온측 증발기에선 냉열원 제조를, 고온측 응축기에선 온열원 제조를 할 수가 있어 히트펌프 1기로써 냉방 난방 급탕까지 동시에 행할 수 있는 시스템을 제공한다.1. In the heat pump system, a cold heat source can be manufactured in a low temperature side evaporator and a hot heat source can be manufactured in a high temperature side condenser. Thus, a single heat pump can provide a cooling and heating hot water supply system.
2. 저온측 증발기에선 증발온도가 낮아 제빙운전이 가능하고 고온측 응축기에선 응축온도가 높아 온수축열운전이 가능하여 전력수급균형을 고려힌 심야전력을 활용하는 축열시스템을 위한 기술을 제공한다.2. It is possible to make ice making operation with low evaporation temperature at low temperature evaporator and high condensation temperature at high temperature condenser to provide hot water heat storage operation, and provides technology for heat storage system utilizing midnight electric power considering power supply balance.
3. 히트펌프의 경우 카르노 사이클을 이용하므로 증발온도와 응축온도간의 온도차가 커지게 되면 성능계수는 저하 하게 된다. 이러한 고온도차를 유지하는 시스템에선 단단압축방식보다 이원냉동사이클이 더육 효율적이게 된다. 또한 고온 측 응축기에서 나오는 냉매액이 고온이므로 이를 재차 과냉각기를 통하여 온수를 제조하는 전가열을 하여 전체 냉동능력이 크게 증대되어 더욱 고효율의 운전을 할 수가 있게 된다.3. In case of heat pump, Carno cycle is used, so the coefficient of performance decreases when the temperature difference between evaporation temperature and condensation temperature increases. In systems that maintain these high temperature differentials, binary refrigeration cycles are more efficient than single stage compression. In addition, since the coolant liquid from the high temperature side condenser is high temperature, it is preheated again to produce hot water through the supercooler, so that the total refrigerating capacity is greatly increased, thereby enabling a more efficient operation.
4. 이원냉동사이클임에 따라 냉매회로는 두 가지로 구성되어 얼핏 보면 제조원가 상승이 우려될 수가 있으나, 저온측에는 고압냉매를 사용하므로 냉매체척유량당 냉동능력이 매우 커지게 되어 소형의 압축기만을 사용하여도 단단압축방식에서 압축기가 가지는 토출량보다 이원시스템일때 압축기의 전체토출량이 작아져 전체 가격 상승은 그다지 높지가 않다.4. As it is a two-way refrigeration cycle, the refrigerant circuit is composed of two types. At first glance, the manufacturing cost may be increased. However, since the high-pressure refrigerant is used at the low temperature side, only a small compressor is used since the refrigeration capacity per refrigerant flow rate becomes very large. Even in the single stage compression method, the total discharge amount of the compressor is smaller when the system is binary than the discharge amount of the compressor, so the overall price increase is not so high.
5. 전기식 히트펌프에서 외기에서 열을 공급받는 방식에서 최대 단점은 겨울철 외기온도 저하에 따른 응축열량의 저하이다. 본 기술은 여름철 빙축을 위한 증발온도와 겨울철 외기온도에 해당하는 증발온도가 유사하여 응축열량 부족의 단점을 극복할 수 있는 기술을 제공한다.5. The biggest disadvantage of the electric heat pump is that the heat is supplied from the outside air. This technology provides a technique to overcome the shortcomings of the lack of condensation calories because the evaporation temperature for the summer ice storage and the evaporation temperature corresponding to the winter outside temperature is similar.
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