KR200390333Y1

KR200390333Y1 - 히트펌프식 냉난방 시스템

Info

Publication number: KR200390333Y1
Application number: KR20-2005-0011486U
Authority: KR
Inventors: 박정식
Original assignee: 주식회사 이에이치피
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2005-07-21

Abstract

개시된 본 고안은 히트펌프식 냉난방 시스템에 관한 것으로, 히트펌프식 냉난방 장치가 냉방기기로 활용되는 하절기 및 난방기기로 활용되는 동절기에도 온수를 제공할 수 있도록 한 히트펌프식 냉난방 시스템에 관한 것이다.

본 고안에 적용된 히트펌프식 냉난방 시스템은, 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 등의 냉방사이클을 이루는 기본요소기기에 냉매의 흐름방향을 제어하는 사방변 밸브를 더 포함하여 이루어진 히트펌프식 냉난방 시스템에 있어서, 냉방기기로 활용되는 경우의 상기 압축기와 제2열교환기를 연결하는 관로상에 마련되는 온수공급장치와, 온수공급장치에 냉수를 제공함과 동시에 온수공급장치로부터 제공된 온수를 저장하며 저장된 온수가 난방용으로 활용될 수 있도록 난방 급수관을 구비한 고온수 축열탱크와, 상기 온수공급장치와 고온수 축열탱크를 연결하는 제1라인과, 상기 제1라인 상에 마련되어 히트펌프식 냉난방 시스템이 냉방기기로 활용되는 경우에 작동하여 물의 흐름을 단속하는 한 쌍의 제1전자제어변과, 난방시 상기 고온수 축열탱크로부터 공급된 냉수가 상기 제1열교환기를 거치면서 물이 데워져 고온수 축열탱크로 다시 회귀할 수 있도록 상기 고온수 축열탱크와 제1열교환기를 연결하는 제2라인과, 상기 제2라인 상에 마련되어 물의 흐름을 단속하는 한 쌍의 제2전자제어변과, 상기 고온수 축열탱크내 저장된 온수 중 축열탱크내 상측의 고온수만을 펌핑하여 외부로부터 공급된 차가운 급수와 열교환하여 급탕온수를 제공토록 하는 급탕 열교환기 및, 상기 제1라인, 제2라인, 난방 급수관 및, 급탕 열교환기와 고온수 축열탱크를 잊는 관로상에 마련되는 펌프를 포함하여 구성되는 것을 요지로 한다.

이와 같은 본 고안은, 냉방시 압축기와 제2열교환기 사이의 관을 흐르는 냉매의 과열 증기 상태를 이용하여 물을 가열하고 저장하고, 난방시에는 응축기 역할을 하는 제1열교환기의 방열작용을 이용하여 물을 가열하고 저장함으로써 사계절 난방용 온수 또는 급탕온수를 항시 제공할 수 있게 된다.

Description

히트펌프식 냉난방 시스템{Heat pump type air conditioning and heating system}

본 고안은 히트펌프식 냉난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 히트펌프식 냉난방 시스템이 난방기로 사용되는 동절기는 물론 냉방기로 사용되는 하절기에도 온수를 생산하여 제공할 수 있도록 한 히트펌프식 냉난방 시스템에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 히트펌프식 냉난방 시스템은, 냉매의 선택적 양방향 흐름을 통해 난방계절 동안은 고압측(응축기)에서의 방출열을 활용하여 난방 및 온수를 제공하고 냉방계절 동안은 저압측(증발기)에서의 주변열 흡수를 활용하여 냉기를 제공할 수 있도록 된 시스템을 말한다.

이와 같은 히트펌프식 냉난방 시스템은 그 적용환경에 따라 다양한 구조로 응용되어 사용되고 있으나 기본적으로 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기 등 냉동 사이클을 이루는 4개의 기본 요소기기로 이루어져 있으며, 이러한 냉동 사이클의 구성에 냉매의 유동방향을 전환하여 냉방 또는 난방기기로의 선택적 활용이 가능토록 사방변 밸브를 더 포함하고 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 일반적인 히트펌프식 냉난방 시스템은, 압축기(1), 응축기(실외기;2), 팽창밸브(3), 증발기(실내기;4) 등의 기본구성요소를 포함하여 이루어진 통상의 냉방 시스템과, 이러한 냉방 시스템에 있어 상기 팽창밸브(3)와 증발기(4) 사이 그리고 압축기(1)와 응축기(2) 사이에 선택적으로 포트를 전환하여 냉매의 순환방향을 전환시키기 위해 마련되는 사방변 밸브 및 역기변(5a.5b)을 포함하여 이루어 진다.

이와 같이 구성된 히트펌프식 냉난방 시스템은, 압축-응축-팽창-증발 등의 일련의 냉방 사이클을 통해 통상의 냉방기기로 활용되며, 사방변 밸브 및 역기변(5a.5b)의 동작에 따른 냉매의 역순환에 따라 증발-팽창-응축-압축 등의 히트펌프 과정을 거쳐 난방기기로 활용되기도 한다.

상기와 같은 히트펌프식 냉반방 시스템을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 냉방 시 냉매가 증발기(실내기;4)내에서 증발하면서 주변의 열원을 흡수하는 흡열과정을 거친 후 응축기(실외기;2)에서 방열될 때, 상기 증발기(4) 측의 흡열량을 이용하면 냉방기로 활용될 수 있는 것이고, 이와는 달리 사방변 밸브 및 역기변(5a,5b)의 조작에 의해 냉매의 흐름방향이 냉방시와는 역으로 전환되는 경우에는 상기 냉방시의 증발기(실내기;2)가 응축기로 활용되고 응축기(실외기;4)가 증발기로 활용되기 때문에 상기 증발기(실내기)에의 방출열량을 이용하면 난방기기로 활용할 수 있게 되는 것이다. 즉, 냉동시에는 저압측 증발기에서의 흡열량을 이용하고, 난방시에는 고압측 응축기에서의 방출열량을 이용하는 것이다.

그러나 상기와 같은 구성과 작동원리를 갖는 종래의 일반적인 히트펌프식 냉난방 시스템에는 별도의 온수공급수단이 마련되어 있지 않기 때문에, 냉방기로 활용되는 하절기나 환절기에 온수를 제공받기 위해서는 별도로 보일러를 가동시켜야 하므로 경제적 측면에서 효율적이지 못하다는 문제가 있다.

더욱이, 히트펌프식 냉난방 시스템이 냉방기기로 활용될 경우에 증발기를 통해 흡수된 열량을 충분히 재사용할 수 있음에도 불구하고 응축기를 통해 그대로 방열되어 폐기되므로 에너지의 효율적 이용이라는 관점에서 보면 매우 비경제적인 것이다.

본 고안의 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 안출한 것으로, 히트펌프식 냉난방 시스템이 냉방기기로 활용되는 경우의 제1열교환기(실내기)와 제2열교환기(실외기)사이에 관로를 흐르는 냉매의 열원을 이용하여 물의 온도를 상승시킬 수 있는 온수공급장치를 마련하여, 냉방시스템으로 활용되는 하절기 또는 환절기에도 온수를 제공할 수 있으며, 나아가서는 냉방시 응축기를 통해 외부로 버려지는 폐열을 적극활용 함에 따라 에너지를 효율적으로 이용할 수 있는 히트펌프식 냉난방 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 고안의 또 다른 목적은, 동절기와 같이 히트펌프식 냉난방 시스템이 난방기기로 활용되는 경우에 제1열교환기(실내기)를 통해 온수를 생산할 수 있도록 함으로써, 상기와 같이 냉방기기로 활용되는 하절기는 물론 동절기에도 온수를 제공할 수 있도록 하는 데에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 고안에 적용된 히트펌프식 냉난방 시스템은,

압축기, 제1열교환기(실내기), 팽창밸브, 제2열교환기(실외기) 등의 냉방사이클을 이루는 기본요소기기에 냉매의 흐름방향을 제어하는 사방변 밸브를 포함하여 이루어진 히트펌프식 냉난방 시스템에 있어서,

히트펌프식 냉반방 시스템이 냉방기기로 활용되는 경우의 상기 압축기와 제2열교환기를 연결하는 관로상에 마련되어 고온 고압 상태의 냉매에 포함된 열원을 이용하여 물을 데울 수 있는 온수공급장치;

온수공급장치에 냉수를 제공함과 동시에 온수공급장치로부터 제공된 온수를 저장하며 저장된 온수가 난방용으로 활용될 수 있도록 난방 급수관을 구비한 고온수 축열탱크;

상기 온수공급장치와 고온수 축열탱크를 연결하여 고온수 축열탱크로부터 온수공급장치에 냉수를 제공하며 온수공급장치를 거치면서 데워진 물이 다시 고온수 축열탱크로 회귀할 수 있도록 하는 제1라인;

상기 제1라인 상에 마련되며 히트펌프식 냉난방 시스템이 냉방기기로 활용되는 경우에 작동하여 물의 흐름을 단속하는 한 쌍의 제1전자제어변;

난방기기로 활용되는 경우에 상기 고온수 축열탱크로부터 공급된 냉수가 상기 제1열교환기를 거치면서 물을 데워져 고온수 축열탱크로 다시 회귀할 수 있도록 상기 고온수 탱크와 제1열교환기를 연결하는 제2라인;

상기 제2라인 상에 마련되어 히트펌프식 냉난방 시스템이 난방기기로 활용되는 경우에 작동하여 물의 흐름을 단속하는 한 쌍의 제2전자제어변;

상기 고온수 축열탱크내 저장된 온수 중 축열탱크내 상측의 고온수만을 펌핑하여 외부로부터 공급된 차가운 급수와 열교환하여 급탕온수를 제공토록 하는 급탕 열교환기; 및,

상기 제1라인, 제2라인, 난방 급수관 및, 급탕 열교환기와 고온수 축열탱크를 잊는 관로상에 마련되는 펌프;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 적용된 상기 제2라인 상에는 하절기 냉방기기로 활용 시 제1열교환기를 거쳐 열교환된 저온수가 팬코일을 거치면서 실내공기와 열교환 할 수 있도록 팬코일과의 연결을 위한 보조라인이 더 설치되어 구성될 수도 있다.

그리고, 상기 보조라인 상에는 하절기 냉방기기로 활용시에만 작동하여 팬코일을 순환하는 물의 흐름을 단속토록 한 쌍의 제3전자제어변이 마련된다.

또한, 본 고안에서의 상기 온수공급장치는,

제1라인을 통해 고온수 축열탱크로 부터 공급된 물이 담수되는 열교환 탱크와; 상기 열교환 탱크내에 내설되며 제1열교환기와 제2열교환기를 연결하는 관로로부터 연장된 방열 파이프;로 이루어져, 냉방시 상기 방열 파이프를 흐르는 고온 고압 상태의 냉매가 열교환 탱크내에서 방열되어 탱크내 물의 온도를 상승시킬 수 있도록 구성되는 것이 특징이다.

더하여, 본 고안에서의 상기 제1열교환기 및 급탕 열교환기는 판형 열교환기인 것이 특징이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 히트펌프식 냉난방 시스템의 전체적 구성상태를 나타낸 구성도 이다.

이에 도시된 바와 같이 본 고안에 적용된 히트펌프식 냉난방 시스템은,

히트펌프식 냉난방 시스템의 냉방 운전시 제1열교환기(10)와 압축기(12)를 거친 고온 고압의 과열증기로서 열원이 포함된 상태의 냉매를 이용하여 탱크내에 담수된 물을 데울 수 있도록, 압축기(12)와 제2열교환기(14)를 연결하는 관로(P)상에 온수공급장치(20)가 마련되며, 상기 온수공급장치(20)에 냉수를 제공함과 동시에 온수공급장치(20)를 거치면서 데워진 물을 제공받아 온수를 저장하며 저장된 온수가 난방용으로 활용될 수 있도록 난방 급수관(32a,32b)을 구비한 고온수 축열탱크(30)를 포함하여 구성된다.

여기에서, 상기 온수공급장치(20)와 고온수 축열탱크(30)는 제1라인(40a,40b)을 통해 연결되어, 고온수 축열탱크(30)로부터 온수공급장치(20)에 냉수를 제공하며 온수공급장치(20)를 거치면서 데워진 물이 다시 고온수 축열탱크(30)로 회귀할 수 있도록 구성된다.

상기 제1라인(40a,40b) 상에는 한 쌍의 제1전자제어변(42a,42b)이 마련되어 냉방시 상기 제1라인(40a,40b)의 물의 흐름을 단속하며, 물의 강제 순환을 위해 펌프(44)가 설치되는 데, 이 펌프(44)는 상기 제1전자제어변(42a,42b)의 동작과 함께 구동되어 고온수 축열탱크(30)내의 물을 강제 순환시킨다.

상기한 온수공급장치(20)는, 상기 제1라인(40a,40b)을 통해 고온수 축열탱크(30)로 부터 공급된 물이 담수되는 열교환 탱크(22)와, 상기 열교환 탱크(22)내에 내설되며 압축기(12)와 제2열교환기(14)를 잇는 관로로부터 연장된 방열 파이프(24)로 이루어져, 냉방시 상기 방열 파이프(24)를 흐르는 고온 고압 상태의 냉매가 열교환 탱크(22)내에서 방열되어 탱크내 물의 온도를 상승시킬 수 있도록 이루어진다.

이 때, 상기 방열 파이프(24)는 압축기(12)와 제2열교환기(실외기;14)를 잇는 관로상에서 절환밸브(19)로서 연결되어, 냉방시에는 압축기(12)를 거친 냉매가 상기 방열 파이프(24)를 거쳐 제2열교환기(실외기;14)로 유입토록 되며, 냉매가 역순환 하는 난방의 경우에는 증발기 역할을하는 제2열교환기(14)로부터 냉매가 방열 파이프(24)를 거치지 않고 직접 압축기(12)로 유입될 수 있도록 구성된다.

이와 같은 방열 파이프(24)는 코일형으로 형성함이 바람직하며, 이와는 다르게 굴곡진 파형(波形)으로 구성하여도 좋다. 이는 열교환 탱크(22) 내부에 내설되는 방열 파이프(24)의 길이를 최대한 연장하여 열교환 탱크(22)내에서 냉매가 최대한 오래 순환하면서 효율적인 방열 즉, 열교환이 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

계속해서, 본 고안에 적용된 히트펌프식 냉난방 시스템의 상기 고온수 축열탱크(30)와 제1열교환기(10)는 제2라인(50a,50b)을 매개로 연결되어 물이 순환할 수 있도록 구성된다.

이는 본 고안의 냉난방 시스템이 난방기기로 활용되는 경우에 상기 고온수 축열탱크(30)로부터 공급된 냉수가 제1열교환기(실내기;10, 난방시 응축기 역할을 함)를 거치면서 물이 데워져 고온수 축열탱크(30)로 다시 회귀할 수 있도록 하기 위함이다.

이 때, 상기 제2라인(50a,50b) 상에는 한 쌍의 제2전자제어변(52a,52b)이 마련되어 히트펌프식 냉난방 시스템이 난방기기로 활용되는 경우에 물의 흐름을 단속한다. 물론, 이와 같은 제2전자제어변(52a,52b)은 컨트롤러(미도시)의 신호를 받아 동절기 난방시에만 작동된다.

그리고, 상기 제2라인(50a,50b) 상에도 역시 물의 강제순환을 위해 펌프(54)가 마련된다. 이러한 펌프(54)는 난방시에는 제2전자제어변(52a,52b)의 동작과 함께 구동하며, 냉방시에는 후술하는 한 쌍의 제3전자제어변(62a,62b)의 동작과 함께 구동하여 물을 강제 순환시킬 수도 있다.

여기에서, 상기 제2라인(50a,50b)의 연장선 상에는 하절기 냉방기기로 활용시 제1열교환기(10)를 거쳐 열교환된 저온수가 미도시된 팬 코일을 거치면서 실내공기와 열교환 될 수 있도록 하기 위하여 팬 코일과의 연결을 위한 보조라인(60a,60b)이 연장 설치되어 구성될 수도 있다.

이는 하절기 냉방시 보조라인(60a,60b)을 팬 코일(실내 열교환기)에 연결하여 사용토록 함으로써, 증발기 역할을 하는 제1열교환기(10)를 거친 저온수가 실내에 설치된 팬 코일을 거치면서 외부와 열교환되어 시원한 실내공기를 유지할 수 있도록 하기 위함이다.

이 때, 상기 제1보조라인(60a,60b) 상에는 하절기 냉방기기로 활용시에만 작동하여 팬 코일을 순환하는 물의 흐름을 단속토록 제3전자제어변(62a,62b)이 설치되어 있다.

한편, 본 고안에서의 상기 고온수 축열탱크(30)는 급탕 열교환기(100)와 관을 매개로 연결된다. 이는 고온수 축열탱크(30)의 고온수를 이용하여 급탕온수를 제공하기 위함이다.

이 때, 상기 고온수 축열탱크(30)와 급탕 열교환기(100)를 잇는 관(110)은 축열탱크 상부에 연결하는 것이 좋다. 이는 고온수 축열탱크(30)에 저장된 온수 중 상측의 고온수만을 급탕 열교환기로 보내 급탕 온수를 제공토록 하기 위함이며, 상기 관로(110)상에는 고온의 물을 급탕 열교환기로 보낼 수 있도록 펌프(104)가 마련된다.

그리고, 상기 급탕 열교환기(100) 내부에는 온도 감지센서(미도시)가 내설되어 급탕온수 생산에 따른 급탕 열교환기의 온도를 감지하여 상기 펌프 구동을 제어할 수도 있다.

미설명 부호 15는 응축기를 거친 저온고압 냉매의 수분을 제거함과 동시에 이물질을 제거토록 필터수단을 구비하고 있는 통상의 수액기이며, C는 각 관로상에 설치되어 냉매가 일방향으로만 흐를 수 있도록 이를 제어하는 체크밸브를 각각 가르킨다.

이하에서는 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 고안에 따른 시스템의 작동에 대해 냉동 또는 난방 싸이클의 동작에 따른 냉매의 상태와 연계하여 설명하기로 한다.

도 3은 냉방 운전시 냉매의 흐름 및 고온수 축열탱크내 물의 순환과정을 나타낸 도면으로서, 화살표""은 냉매의 흐름을 나타내며 화살표""은 물의 흐름을 나타낸다.

냉방 운전시에 팽창밸브(16)를 거친 저온 및 저압의 2상상태의 액상 냉매는 제1열교환기(10)를 거치면서 주변의 열을 흡수하여 고온 저압의 기체상태로 압축기(12)에 유입되며, 압축기(12)에서는 유입된 고온 저압의 냉매를 압축하여 고온 고압의 과열 증기로 토출시킨다.

상기 과정을 거친 고온 고압의 과열 증기 상태의 냉매는 절환밸브(19)의 제어에 의해 압축기(12)와 제2열교환기(14) 사이에 마련된 방열 파이프(24)를 거치게 되고, 이 과정 중 열교환 탱크(22)내에 담수된 차가운 물과 열교환이 이루짐으로써 탱크내 물을 가열한다.

즉, 방열 파이프(24)를 흐르는 상기 과열 증기 상태의 냉매는 열교환 탱크(22)내에 담수된 차가운 물의 온도를 상승시키기 위한 열원으로 작용하는 것이다.

물론, 위와 같은 냉방구동시 제1라인상(40a,40b)의 제1전자제어변(42a,42b)들은 동작하여 모두 개방된 상태이며, 제1라인상(40a,40b)의 펌프(44) 역시 상기 제1전자제어변(42a,42b)의 동작에 따라 구동되는 상태이다.

이에 따라 고온수 축열탱크(30) 내의 냉수가 펌프(44)에 의해 강제 순환되어 열교환 탱크(20)를 거쳐 가열되고 다시 고온수 축열탱크(30)로 귀환하게 된다.

이러한 과정과 동시에, 보조라인(60a,60b) 상에 설치된 한 쌍의 제3전자제어변(62a,62b) 역시 개방되어 냉방시 흡열작용을 하는 제1열교환기(10)를 거친 저온수가 미도시된 팬 코일을 순환하게 됨으로써 상기 제1열교환기(10)와 함께 실내공기를 시원하게 한다.

즉, 보조라인(60a,60b) 선단에는 팬 코일(FAN COIL;미도시)이 연결되어 있는 상태에서 냉방구동 명령에 따라 제3전자제어변(62a,62b)이 개방되고, 이 전자제어변과 함께 제2라인(50a,50b)상에 설치된 펌프(54)가 구동됨에 따라 물이 제2라인 상(50a,50b)을 따라 제1열교환기(10)를 거치며 실내에 설치되는 팬 코일을 순환하게 된다.

이와 같은 순환과정 중 제1열교환기(10)를 거치면서 물의 온도는 더욱 내려가게 되는 데, 이는 냉방시 제1열교환기(10)가 증발기 역할 즉, 흡열작용을 하면서 주위의 열을 흡수함에 따라 이를 순환하는 냉수에 포함된 열까지 흡수하게 됨으로써 가능하게 되는 것이다. 이로써, 제1열교환기(10)를 거치면서 온도가 더욱 내려간 저온수는 다시 제2라인(50b)을 따라 실내에 설치된 팬 코일을 순환하게 되고, 팬 코일 내부를 순환하면서 실내의 더운공기와 열교환됨으로써 제1열교환기(10)와 함께 팬 코일 역시 냉방기능을 하여 실내 공기를 더욱 시원하게 할 수 있게 되는 것이다.

한편, 전술한 바와 같이 냉방시 열교환 탱크를 거치면서 데워진 고온수는 고온수 축열탱크(30)내에 저장된 상태에서 난방용 또는 급탕온수를 생산하기 위한 열원으로 제공된다.

부연설명하면, 실내에 마련된 컨트롤러(미도시)의 작동명령에 따라 난방 급수관(32b) 상에 마련된 펌프(34)가 구동하여 고온수 축열탱크(30)내의 온수가 난방 급수관(32a,32b)을 따라 실내를 순환하면서 난방을 하게 되고, 컨트롤러의 급탕 명령시에는 해당 펌프(104)의 구동에 따라 고온수 축열탱크(30)내 상측의 고온수 만이 급탕 열교환기(100)로 이송되어 외부에서 공급된 깨끗한 냉수와 열교환이 이루어져 급탕온수로서 제공된다.

다른 한편, 도 4는 본 고안의 히트펌프식 냉난방 시스템이 난방기기로 활용되는 경우의 냉매 흐름 및 물의 흐름을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 난방시에는 사방변 밸브의 절환에 따라 전술한 냉방시와는 달리 냉매가 역순환하게 된다. 이에 따라 제1열교환기(10)와 제2열교환기(14)의 기능과 역할이 전환된다.

즉, 난방시에는 실내기인 제1열교환기(10)가 응축기 역할을, 실외기인 제2열교환기(14)가 증발기 역할을 한다. 따라서, 난방시에는 상기 고압측 응축기인 제1열교환기(10)에서의 방출열량을 이용하면 실내에 더운 공기를 제공할 수 있게 된다.

이 때, 더운 공기를 방출하는 상기 제1열교환기(10)는 고온수 축열탱크(30)와 제2라인(50a,50b)을 매개로 연결됨으로써, 난방명령에 따라 제2전자제어변(52a,52b)이 개방되고 해당 펌프(54)가 구동되면, 고온수 축열탱크(30)내에 저장된 물이 제2라인(50a,50b) 상을 순환하는 과정 중 상기 제1열교환기(10)를 거치면서 열원을 제공받아 가열된 후 고온수 축열탱크(30)로 귀환 된다.

즉, 난방시에는 제1열교환기(10)의 방열을 이용하여 물을 가열하고, 가열된 물을 고온수 축열탱크(30)에 이송시켜 저장함으로써 전술한 냉방시와 같이 난방용 또는 급탕온수용 열원으로 사용할 수 있게 되는 것이다.

여기에서, 상기 제2라인(50a) 상에 마련된 펌프(54)는 냉방시에는 제3전자제어변(62a,62b)의 작동에 따라서 구동되어 팬 코일내의 물을 순환시키며, 난방시에는 제2전자제어변(52a,52b)의 작동에 따라서 구동되어 고온수 축열탱크(30)내의 물을 순환시킨다. 즉, 상기 펌프(54)는 냉난방시 항시 구동되고, 나머지 펌프들은 해당 전자제어변의 작동에 따라 구동이 이루어진다.

물론, 상기와 같은 난방시에는 제1전자제어변(42a,42b)과 해당 펌프(44) 및 제3전자제어변(62a,62b)은 닫혀있는 상태이다.

이와 같은 본 고안은, 냉방시 압축기(12)와 제2열교환기(14) 사이의 관을 흐르는 냉매의 과열 증기 상태를 이용하여 물을 가열하고 저장하고, 난방시에는 응축기 역할을 하는 제1열교환기(10)의 방열작용을 이용하여 물을 가열하고 저장함으로써 난방용 온수 또는 급탕온수를 계절에 따른 난방 또는 냉방구동과 관계 없이 항시 제공할 수 있게 되는 것이다

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안인 히트펌프식 냉난방 시스템에 의하면, 히트펌프식 냉난방 시스템이 냉방기기로 활용되는 하절기에도 급탕온수 및 난방용 온수를 제공할 수 있으며, 난방기기로 활용되는 동절기 역시 급탕온수 및 난방용 온수를 제공할 수 있어, 계절에 상관없이 온수를 생산할 수 있으며, 보조 히터와 같은 별도의 열원이 필요 없어 경제적이고, 냉방시 폐열되는 열을 이용하므로 에너지를 효율적으로 활용할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 냉방시 냉매가 제2열교환기에서 열을 방출하기 이전에 1차적으로 열교환 탱크내 방열 파이프를 거치면서 고온의 수열체로 열을 방출하여 응축됨으로, 냉매의 열교환 효율이 높아져 장치의 냉방성능을 가일층 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과가 있다.

본 고안은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 실용신안등록청구의 범위에 의해 마련되는 본 고안의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 고안이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 종래 일반적인 히트펌프식 냉난방 시스템의 개략 구성도.

도 2는 본 고안에 적용된 히트펌프식 냉난방 시스템의 전체적 구성을 나타낸 구성도.

도 3은 본 고안에 따른 히트펌프식 냉난방 시스템의 냉방시 냉매의 흐름 및 물의 순환과정을 도시한 작동상태도.

도 4는 본 고안에 따른 히트펌프식 냉난방 시스템의 난방시 냉매의 흐름 및 물의 순환과정을 도시한 작동상태도.

<도면의 주요부위에 대한 부호설명>

10...제1열교환기 12...압축기

14...제2열교환기 16...팽창밸브

18...사방변밸브 20...온수공급장치

22...열교환 탱크 24...방열파이프

30...고온수 축열탱크 32...난방 급수관

40...제1라인 42...제1전자제어변

50...제2라인 52...제2전자제어변

60...보조라인 62...제3전자제어변

100...급탕 열교환기 34,44,54,104...펌프

Claims

압축기, 제1열교환기(실내기), 팽창밸브, 제2열교환기(실외기) 등의 냉방사이클을 이루는 기본요소기기에 냉매의 흐름방향을 제어하는 사방변 밸브를 포함하여 이루어진 히트펌프식 냉난방 시스템에 있어서,

히트펌프식 냉난방 시스템이 냉방기기로 활용되는 경우의 상기 압축기(12)와 제2열교환기(14)를 연결하는 관로(P)상에 마련되는 온수공급장치(20);

상기 온수공급장치(20)에 냉수를 제공함과 동시에 온수공급장치(20)로부터 제공된 온수를 저장하며 저장된 온수가 난방용으로 활용될 수 있도록 난방 급수관(32a,32b)을 구비한 고온수 축열탱크(30);

상기 온수공급장치(20)와 고온수 축열탱크(30)를 연결하는 제1라인(40a,40b);

상기 제1라인 상에 마련되며 히트펌프식 냉난방 시스템이 냉방기기로 활용되는 경우에 작동하여 물의 흐름을 단속하는 한 쌍의 제1전자제어변(42a,42b);

난방기기로 활용되는 경우에 상기 고온수 축열탱크(30)로부터 공급된 냉수가 상기 제1열교환기(10)를 거치면서 가열되어 고온수 축열탱크(30)로 다시 귀환할 수 있도록 상기 고온수 축열탱크(30)와 제1열교환기(10)를 연결하는 제2라인(50a,50b);

상기 제2라인(50a,50b) 상에 마련되어 히트펌프식 냉난방 시스템이 난방기기로 활용되는 경우에 작동하여 물의 흐름을 단속하는 한 쌍의 제2전자제어변(52a,52b);

상기 고온수 축열탱크(30) 일측에 연결되는 급탕 열교환기(100); 및,

상기 제1라인(40a,40b), 제2라인(50a,50b), 난방 급수관(32a,32b) 및, 급탕 열교환기(100)와 고온수 축열탱크(30)를 잇는 관로상에 마련되는 펌프(34,44,54,104,);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 온수공급장치(20)는,

제1라인(40a,40b)을 통해 고온수 축열탱크(30)로 부터 공급된 물을 저장하는 열교환 탱크(22)와;

상기 열교환 탱크(22)내에 내설되며 압축기(12)와 제2열교환기(14)를 연결하는 관로(P)로 부터 연장된 방열 파이프(24);로 이루어져,

냉방시 상기 방열 파이프(24)를 흐르는 고온 고압 상태의 냉매가 열교환 탱크(22)내에서 방열되어 탱크내 물의 온도를 상승시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제1열교환기(10) 및 급탕 열교환기(100)는 판형 열교환기인 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 시스템.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 급탕 열교환기(100) 내부에는 온도 감지센서가 더 설치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제2라인(50a,50b) 상에는 하절기 냉방기기로 활용 시 제1열교환기를 거쳐 열교환된 저온수가 팬 코일을 거치면서 실내공기와 열교환 할 수 있도록 팬 코일과의 연결을 위한 보조라인(60a,60b)이 연장 설치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 보조라인(60a,60b) 상에는 하절기 냉방기기로 활용시에만 작동하여 팬코일을 순환하는 물의 흐름을 단속토록 한 쌍의 제3전자제어변(62a,62b)이 마련되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 시스템.