KR200367155Y1 - 급탕공급기능을 갖는 히트펌프식 냉난방 시스템 - Google Patents

급탕공급기능을 갖는 히트펌프식 냉난방 시스템 Download PDF

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Abstract

본 고안은, 실외의 열원공급기기와 함께 급탕공급장치를 설치하여, 통상의 실내 냉난방 기능을 수행함과 동시에 급탕공급기능 및 온수공급기능도 추가로 수행하도록 구성된 히트펌프식 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 상기 급탕공급장치(30)는, 압축기(12) 출구측의 제 2 사방변 밸브(34), 그리고, 실외 열교환기(16)와 실내기(20a, 20b, 20c) 사이의 삼방변 밸브(32)에 의해 급탕용 열교환기(38)가 설치된 냉매유로(36)를 냉난방용 냉매순환회로(L1)에 접속되게 구비하여, 하나의 급탕용 냉매순환회로(L2)를 형성하고, 상기 급탕용 열교환기(38)에는 직수 입구부(37a) 및 온수 급수부(37b)로 구성된 온수 급수관(37)이 통과하되, 상기 온수 급수부(37)에는 개폐밸브(39a)가 마련되고 상기 직수 입구부(37a)에는 상기 개폐밸브(39a)의 개폐에 따라 온수 급수관 내의 압력을 감지하는 압력감지센서(39b)가 설치되며, 상기 제어부(40)는 상기 압력감지센서(39b)의 신호에 따라 상기 제 2 사방변 밸브(34) 및 상기 삼방변(32)을 제어하여 상기 냉매가 급탕용 냉매순환회로(L2)를 흐르게 하면서 상기 급탕용 열교환기(38)에서 상기 온수 급수관(37) 내의 물을 가열케 하는 것을 특징으로 한다.

Description

급탕공급기능을 갖는 히트펌프식 냉난방 시스템{HEAT PUMP TYPE HEAT AND COOLING SYSTEM FOR FEEDING STEAM WATER}
본 고안은 히트펌프식 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실외의 열원공급기기에 급탕공급장치를 구비하여, 통상의 실내 냉난방 기능을 수행함과 동시에 급탕공급기능 및 온수공급기능도 추가로 수행하도록 되어 있는 히트펌프식 냉난방 시스템에 관한 것이다.
본 명세서에서, '히트펌프식 냉난방 시스템'은 가스엔진 구동형(GHP; Gas Heat Pump), 전기 압축형(EHP; Electric Heat Pump) 또는 지열원형(GSHPs; Ground Source Heat Pumps)을 이용한 냉난방 시스템을 통칭하는 것이며, 이들 GHP, EHP 및 GSHPs는 모두 냉매의 히트펌프 사이클 순환을 통해 냉난방을 하는 장비이다.
또한, '히트펌프식 냉난방 시스템'이라 함은 냉매의 양방향 흐름을 통해 저온을 고온으로 전환하거나 고온을 저온으로 전환하여 냉방과 난방을 동시에 수행하는 시스템을 의미하며, 상기한 히트펌프식 냉난방 시스템은 한대의 실외 열원공급기기에 다수의 실내기가 연결되거나, 한대의 실내기에 다수의 실외 열원공급기기가 연결되거나, 실내기와 실외 열원공급기기가 1:1로 연결되어 사용된다.
종래의 히트펌프식 냉난방 시스템은 압축기, 사방변 밸브, 공기 열교환기, 팽창밸브 및 실내기가 냉매 순환회로에 의해 연결되는 한편 상기 실내기 각각은 팽창밸브 및 실온감지센서와 함께 다수 마련된 채 다수의 실내공간에 설치되는 구성을 가지며, 흔히, 자체의 열교환기가 실외팬의 송풍에 의해 공냉식으로 냉매를 증발 또는 응축시키는 구조를 갖는다.
하지만, 이러한 종래의 히트펌식 냉난방 시스템은 냉난방 사이클의 선택적인 운전을 통해 실내에 대한 냉방을 수행할 뿐 온수공급 및 급탕공급기능을 갖지 못하여 그 범용성이 크게 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.
따라서, 본 고안은, 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 실외의 열원공급기기와 함께 급탕공급장치를 설치하여, 통상의 실내 냉난방 기능을 수행함과 동시에 급탕공급기능 및 온수공급기능도 추가로 수행하도록 되어 있고, 게다가, 온수의 사용압력에 따라 상기한 급탕공급장치가 가동되도록 하여 항시 일정한 온수의 공급이 가능한 히트펌프식 냉난방 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 고안의 다른 목적은 냉난방시에 급탕공급 및 온수공급이 가능함과 동시에 실외 열원공급기기의 가스냉매 순환사이클 및 급탕공급장치의 조작이 원격으로 제어될 수 있는 히트펌프식 냉난방 시스템을 제공하는 것이다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 히트펌프식 냉난방 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 도 1 히트펌프식 냉난방 시스템을 부분적으로 도시한 구성도로서, 냉난방시 냉매의 흐름을 설명하기 위해 도시된 도면.
도 3은 도 1 히트펌프식 냉난방 시스템을 부분적으로 도시한 구성도로서, 급탕공급시 냉매의 흐름을 설명하기 위해 도시된 도면
도 4는 도 1 내지 도 3 히트펌프식 냉난방 시스템의 제어방식을 블록구성도로 예시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10: 실외 열원공급기기 12: 압축기
14: 제 1 사방변 밸브 16: 실외 열교환기
20a, 20b, 20c: 실내기 30: 급탕공급장치
32: 삼방변 밸브 34: 제 2 사방변 밸브
36: 냉매유로 38: 급탕용 열교환기
37a; 직수 입구부 37b; 온수 급수부
37: 온수 급수관 39a: 개폐밸브
39b: 압력감지센서 40: 제어부
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 고안의 히트펌프식 냉난방 시스템은, 실외 열원공급기기, 실내기 및 급탕공급장치를 제어부에 의해 제어되도록 구비하고, 상기 실외 열원공급기기와 상기 실내기를 순환하는 냉난방용 냉매순환회로를 따라,압축기, 제 1 사방변 밸브, 실외 열교환기, 팽창밸브 및 실내기가 연속적으로 설치되어, 상기 제 1 사방변 밸브의 냉매 흐름 절환에 따라 냉난방을 선택적으로 수행하며, 상기 급탕공급장치는 상기 압축기 출구측의 제 2 사방변 밸브 그리고, 실외 열교환기와 실내기 사이의 삼방변 밸브에 의해 급탕용 열교환기가 설치된 냉매유로를 상기 냉난방용 냉매순환회로에 접속되게 구비하여, 하나의 급탕용 냉매순환회로를 형성하고, 상기 급탕용 열교환기에는 직수 입구부 및 온수 급수부로 구성된 온수 급수관이 통과하되, 상기 온수 급수부에는 개폐밸브가 마련되고 상기 직수 입구부에는 상기 개폐밸브의 개폐에 따라 온수 급수관 내의 압력을 감지하는 압력감지센서가 설치되며, 상기 제어부는 상기 압력감지센서의 신호에 따라 상기 제 2 사방변 밸브 및 상기 삼방변을 제어하여 상기 냉매가 급탕용 냉매순환회로를 흐르게 하면서 상기 급탕용 열교환기에서 상기 온수 급수관 내의 물을 가열케 하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 본 고안의 히트펌프식 냉난방 시스템은, 상기 제어부에 신호를 전달하는 유무선 리모콘을 더 포함하되, 상기 유무선 리모콘에는 상기 급탕공급장치의 가동을 위한 급탕공급 버튼이 마련되고, 상기 제어부는 실내기 및 실외 열원공급기기를 상호 유무선 통신이 가능하도록 연결된 상태에서 상기 실내기와 실외 열원공급기기를 제어하는 것이 바람직하다.
<실시예>
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 히트펌프식 냉난방 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1 히트펌프식 냉난방 시스템에 있어서, 급탕용 냉매순환회로를 절단하여 냉난방용 냉매순환회로만으로 도시한 도면이며, 도 3은 도 1 히트펌프식 냉난방 시스템에 있어서, 냉난방용 냉매순환회로를 절단하여 급탕용 냉매순환회로만으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3에 에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 히트펌프식 냉난방 시스템(1)은, 실외의 열원공급기기(10)와 그 실외의 열원공급기기에 연결된 다수의 실내기(20a, 20b, 20c)를 구비하여, 냉난방 여하에 따라, 상기 실외 열원공급기기(10)로부터 흐른 냉매를 실내기에서 증발 및 응축시켜 실내를 냉난방시키는 구조로 되어 있다.
이를 위해, 본 실시예의 히트펌프식 냉난방 시스템(1)은 실외 열원공급기기(10)와 실내기(20a, 20b, 20c)를 순환하는 냉매순환회로(L1; 도 2에 잘 도시됨)를 따라, 실외 열원공급기기(10)에 압축기(12), 제 1 사방변 밸브(14), 실외 열교환기(16)를 구비하며, 그 냉매순환회로(L1)는 다수의 팽창밸브(22a, 22b, 22c)를 병렬로 구비한 채 실외 열원공급기기(10)로부터 연장하여 실내기(20a, 20b, 20c)에 연결되어 있다.
따라서, 상기한 히트펌프식 냉난방 시스템(1)은, 냉방 운전시에, 냉매가 압축기(12)를 지나면서 고온 고압의 기체 냉매로 압축되고, 그 고온 고압의 기체 냉매가 이하 상세히 기술될 제 2 사방변 밸브(34)를 지나 상기한 제 1 사방변 밸브(14)에서 방향 절환되어 실외 열교환기(16)에서 냉각팬(미도시됨) 등에 의해 중온 저압의 액체상 냉매로 응축되고 다수의 팽창밸브(22a, 22b, 22c)에 의해 팽창된 후 다수의 실내기(또는 실내 열교환기; 20a, 20b, 20c)에서 증발되어 실내를 냉방시키게 된다.
역으로, 상기한 냉난방 시스템(1)은 난방 운전을 위해 냉방 사이클의 역방향으로 냉매를 흐르게 하여 실외 열교환기(16)의 채열에 의해 냉매가 증발되게 하는 한편 다수의 실내기(20a, 20b, 20c) 각각에서 냉매에 대한 응축이 이루어지게 하여 그 응축열로 실내를 난방하게 된다.
한편, 본 실시예의 냉난방 시스템(1)은 냉난방에 사용되는 냉매를 급탕용 열원으로 이용하는 급탕공급장치(30)를 추가로 포함하는데, 이 급탕공급장치(30)는 삼방변 밸브(32) 및 제 2 사방변 밸브(34)에 의해 냉난방용 냉매순환회로(L1)에 접속하는 급탕용 냉매유로(36)를 구비한다. 이 급탕용 냉매유로(36)에는 온수 및 급탕 가열을 위한 급탕용 열교환기(38)가 설치되고, 상기한 급탕용 열교환기(38)에는 직수 입구부(37a)와 온수 급수부(37b)로 이루어진 온수 급수관(37)이 통과한다.
여기에서, 제 2 사방변 밸브(34)가 압축기(12)의 출구에 설치되고 삼방변 밸브(32)가 실외 열교환기(16)와 실내기(20a, 20b, 20c) 사이의 냉매순환회로(L1 또는 L2) 상에 설치된다. 이들 삼방변 밸브(32) 및 제 2 사방변 밸브(34)에 의해 상기한 급탕용 냉매유로(36)가 냉난방용 냉매순환회로(L1)에 접속됨으로써, 그 냉난방용 냉매순환회로(L1)와 별도로, 하나의 급탕용 냉매순환회로(L2; 도 3에 가장 잘 도시됨)를 형성한다.
이 때, 상기한 급탕용 냉매순환회로(L2)는 냉매가 압축기(12), 제 2 사방변 밸브(34) 급탕용 열교환기(38), 삼방변 밸브(32), 팽창밸브(31) 및 실외 열교환기(16)를 연속적으로 거치며 순환하는 것을 가능케 하며, 이는 냉난방과는 별도로 압축기(12)에서 얻어진 고온 고압의 기체상 냉매를 이용해 급탕용 열교환기(38)에서 직수 입구부(37a)를 통해 유입된 직수를 온수로 가열하여 그 온수를 온수 공급부(37b)를 통해 외부로 공급하는 것을 가능케 한다.
따라서, 상기한 냉난방 시스템(1)은, 급탕 및 온수의 공급시에, 실내기(22a, 22b, 22c)를 향하는 삼방변 밸브(32)의 일변(32a)을 오프(off)로 하고 급탕용 냉매의 흐름을 허용하는 다른 변들(32b)을 온(on)으로 함과 동시에 상기한 제 2 사방밸브(34)를 급탕용으로 절환하여 냉매가 급탕용 냉매순환회로(L2)를 순환하게 한다. 이를 통해, 압축기(12)에서 고온 고압으로 압축된 기체상의 냉매는 급탕용 열교환기(38)에서 직수 입구부(37a)를 통해 들어와 온수 공급관(37)을 흐르는 물을 온수로 가열하며, 이 온수는 온수 공급부(37b)를 통해 외부로 배출하여 사용자에게 급탕 및 온수로써 공급된다.
한편, 상기한 온수 공급관(37)의 온수 공급부(37b)에는 그 온수의 공급을 제어하는 개폐밸브(39a)가 마련되어 사용자에 의해 온수의 사용을 가능케 하고 상기 온수 공급관(37)의 직수 입구부(37a)에는 온수 공급관(37) 내의 압력을 감지하는 압력감지센서(39b)가 마련되어 상기 개폐밸브(39a)의 개폐에 따른 압력 변화를 감지하도록 되어 있다.
또한, 본 고안에 따른 히트펌프식 냉난방 시스템(1)은 제어부(40)를 구비하여 그 제어부(40)에 의해 전체적으로 제어될 수 있도록 구성되어 있는데, 특히, 상기한 제어부(40)는, 압력감지센서(39b)의 압력을 미리 설정된 설정압력과 비교하여, 온수 공급관(37) 내의 압력이 설정압력보다 낮은 경우 급탕공급장치(30)를 개별적으로 가동시켜 일정 온도의 급탕 및 온수를 사용자에게 직접 제공하는 것을 가능케 한다.
또한, 본 실시예의 히트펌프식 냉난방 시스템(1)은 급탕버튼(52)을 갖는 유무선 리모콘(도 4 참조)을 추가로 구비하여 그 유무선 리모콘(50)의 조작을 통해서도 항시 일정한 온수의 공급이 가능하다.
도 4는 앞서 설명된 히트펌프식 냉난방 시스템을 제어하는 제어방식의 일예를 블록구성도로 예시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기한 히트펌프식 냉난방 시스템(1)은 실내기(20a, 20b, 또는 20c)의 본체에 구비된 중앙처리부(25)를 통해 급탕공급장치(30)를 포함하는 실외 열원공급기기(10)의 작동이 가능하도록 구성되어 있다.
즉, 제어부(40)는 실내기(20a, 20b, 또는 20c)와 실외 열원공급기기(10)가 상호 유무선 통신이 가능할 수 있도록 연결되어 제어하게 되고, 유무선 리모콘(50)은 여러 버튼기능이 있어, 상기 제어부(40)에 신호를 용이하게 전달하여 관리자 및 사용자로 하여금 근거리에서도 실내기(20a, 20b, 20c)의 작동이 가능하게 하는 동시에 유무선통신으로 연결된 실외 열원공급기기(10)의 작동도 가능하게 한다.
또한, 본 실시예의 중앙처리부(25)는 히트펌프식 냉난방 시스템(1)에서 발생된 상태 이상신호와 경보신호를 입력받아 저장부(26)에 저장된 수행절차를 수행하여 그 냉난방 시스템(1)의 상태를 알리는 신호를 생성하게 되고, 또한 저장부(26)에 저장된 수행절차를 따르거나 유무선 리모콘(50)에서 생성된 제어명령을 따르고 통신모뎀(27)을 통해 연결된 원격지 관리자 및 사용자의 제어명령에 따라 처리시키는 것이다.
상기의 통신모뎀(27)은 중앙처리부(25)에 입력된 히트펌프식 냉난방 시스템(1)의 상태신호를 원격지의 관리자 및 사용자에게 통신망을 통하여 알려주는 동시에 원격지의 관리자 및 사용자가 통신망을 통하여 제어명령을 입력하면 이를 중앙처리부에 전달시킨다.
그리고, 통신수단(60)은 무선전화기(61), 유선전화기(62), 호출기(63) 및 인터넷단말기(64)로 구성되어 있으며, 이는 통신망을 통해 통신모뎀(67)과 연결되어 있기 때문에 상기 히트펌프식 냉난방 시스템(1)의 이상 상태를 전달하거나 확인할 수가 있는 동시에 그 히트펌프식 냉난방 시스템(1)에 대한 제어신호를 관리자 및 사용자가 원거리에서도 용이하게 전달시킬 수가 있는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 고안은, 기존 히트펌프식 냉난방 시스템이 냉난방 기능만을 수행하던 점을 개량하여, 냉난방 기능과 함께 급탕공급기능 및 온수공급기능을 추가로 가져 범용성이 뛰어난 히트펌프식 냉난방 시스템의 구현을 가능케 한다.
또한, 본 고안은, 냉방운전, 난방운전 및 급탕운전을 사용자 또는 관리자가 쉽게 할 수 있으며, 급탕운전이 난방운전 및 냉방운전과 개별적으로 이루어질 수 있다는 효과를 제공한다.
또한, 본 고안은 사용자의 온수 사용압력예 따라 히트펌프 급수공급장치가 자동으로 가동되어 항시 일정한 따뜻한 온수를 사용자가 쓸 수 있도록 해주는 효과를 제공한다.

Claims (2)

  1. 실외 열원공급기기(10), 실내기(20a, 20b, 20c) 및 급탕공급장치(30)를 제어부(40)에 의해 제어되도록 구비하고, 상기 실외 열원공급기기(10)와 상기 실내기(20a, 20b, 20c)를 순환하는 냉난방용 냉매순환회로(L1)를 따라, 압축기(12), 제 1 사방변 밸브(14), 실외 열교환기(16), 팽창밸브(22a, 22b, 22c) 및 실내기(20a, 20b, 20c)가 연속적으로 설치되어, 상기 제 1 사방변 밸브(14)의 냉매 흐름 절환에 따라 냉난방을 선택적으로 수행하는 히트펌프식 냉난방 시스템(1)으로서,
    상기 급탕공급장치(30)는 상기 압축기(12) 출구측의 제 2 사방변 밸브(34), 그리고, 실외 열교환기(16)와 실내기(20a, 20b, 20c) 사이의 삼방변 밸브(32)에 의해 급탕용 열교환기(38)가 설치된 냉매유로(36)를 상기 냉난방용 냉매순환회로(L1)에 접속되게 구비하여, 하나의 급탕용 냉매순환회로(L2)를 형성하고,
    상기 급탕용 열교환기(38)에는 직수 입구부(37a) 및 온수 급수부(37b)로 구성된 온수 급수관(37)이 통과하되, 상기 온수 급수부(37)에는 개폐밸브(39a)가 마련되고 상기 직수 입구부(37a)에는 상기 개폐밸브(39a)의 개폐에 따라 온수 급수관 내의 압력을 감지하는 압력감지센서(39b)가 설치되며,
    상기 제어부(40)는 상기 압력감지센서(39b)의 신호에 따라 상기 삼방변 밸브 및 사방변 밸브를 제어하여 상기 냉매가 급탕용 냉매순환회로(L2)를 흐르게 하면서 상기 급탕용 열교환기(38)에서 상기 온수 급수관(37) 내의 물을 가열케 하는 것을 특징으로 하는 급탕공급기능을 갖는 히트펌프식 냉난방 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(40)에 신호를 전달하는 유무선 리모콘(5)을 더 포함하되, 상기 유무선 리모콘(50)에는 상기 급탕공급장치(30)의 가동을 위한 급탕버튼(52)이 마련되고,
    상기 제어부(40)는 실내기(20a, 20b, 20c) 및 실외 열원공급기기(10)를 상호 유무선 통신이 가능하도록 연결된 상태에서 상기 실내기(20a, 20b, 20c)와 실외 열원공급기기(10)를 제어하는 것을 특징으로 하는 급탕공급기능을 갖는 히트펌프식 냉난방 시스템.
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