KR20040027535A - Heating and cooling system using brine circulation - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A cooling and heating system by using a heat medium is provided to defrost an air-cooling heat exchanger quickly and easily in using as a heat pump by adding a heat medium circulating circuit to a refrigerant circulating circuit, and to improve efficiency without changing the refrigerant circulating cycle by exchanging and transmitting heat with using the heat medium. CONSTITUTION: A cooling and heating system comprises a refrigerant circulating system having a refrigerant circulating circuit or more including an evaporator(1), a compressor(2), a condenser(3) and an expansion valve(7); a first heat medium circulating circuit(100) as a closed circuit circulating the evaporator and an air-cooling heat exchanger(40); a second heat medium circulating circuit(200) as a closed circuit circulating the condenser and an indoor unit(60); a third heat medium circulating circuit(300) as a closed circuit circulating the condenser and the air-cooling heat exchanger; a fourth heat medium circulating circuit(400) as a closed circuit circulating the evaporator and the indoor unit; and two pumps(P1,P2) or more installed in the first, second, third and fourth heat medium circulating circuits and selectively operated.

Description

열매체를 사용하는 냉난방시스템{HEATING AND COOLING SYSTEM USING BRINE CIRCULATION}Heating and cooling system using heat medium {HEATING AND COOLING SYSTEM USING BRINE CIRCULATION}

본 발명은 열매체를 사용하는 냉난방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증발기와 응축기에 열매체순환회로를 형성하여 냉난방시스템에서 히트펌프의 기능을 사용하는 경우에 성에를 신속히 제거하고 냉방 또는 난방중 어떤 기능을 사용하는 경우에도 냉난방시스템의 효율이 떨어지지 않도록 하는 열매체를 사용하는 냉난방시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling and heating system using a heat medium, and more particularly, to form a heat medium circulation circuit in an evaporator and a condenser to quickly remove frost when using the function of a heat pump in a cooling and heating system, and to perform any function of cooling or heating. The present invention relates to a heating and cooling system using a heat medium that does not reduce the efficiency of the heating and cooling system even when using.

히트펌프를 이용하여 겨울철에는 난방을 하고 여름철에는 냉방을 할 수 있다. 이 방법은 널리 사용하고 있으며 매우 경제적인 방법이다. 첫째 효율이 높기 때문에 에너지 절약에 매우 효과적이다. 둘째 냉방과 난방을 위해 두 가지 시설을 하지 않기 때문에 초기 시설비 투자가 작다. 이러한 장점에도 불구하고 널리 보급되지 않은 이유는 기후에 크게 좌우 된다.Heat pump can be used to heat in winter and cool in summer. This method is widely used and very economical. First, it is very effective in saving energy because of its high efficiency. Second, the initial capital investment is small because no two facilities are used for cooling and heating. Despite these advantages, the reasons for their lack of widespread depend on climate.

그 이유를 설명하기 앞서 히트펌프싸이클에 관하여 간단히 기술한다. 히트펌프 싸이클은 증기 압축 냉동 싸이클이다. 증기압축 싸이클은 압축기에서 압축된 기체냉매는 응축기에서 응축되고 팽찰 밸브를 지나며 압력강하가 일어나게 하여 냉매의 일부가 증발하여 냉각된다. 나머지 냉매는 증발기에서 증발할 때 주위에서 열을 흡수하고 주위는 냉각한다. 낮은 압력의 기체냉매는 압축기로 돌아가서 압축된다. 이와 같은 증기 압축 싸이클의 응축기에서 기체냉매가 응축할 때 기화열을 주위에 발산하게 되며 이열을 이용할 때 이 싸이클은 히트펌프 싸이클이 된다. 그와 반면에 증발기에서 액체냉매가 증발할 때 주위에서 기화열을 흡수하고 그 결과 주위는 냉각한다. 이 냉각현상을 이용하면 냉동 싸이클이 된다. 그러므로 증기 압축 싸이클(vapor compression cycle)을 수행 할 수 있는 기계는 난방과 냉방을 할 수 있는 기본구조로 되어 있다.Before explaining the reason, the heat pump cycle is briefly described. The heat pump cycle is a vapor compression refrigeration cycle. In the vapor compression cycle, the gas refrigerant compressed in the compressor is condensed in the condenser, passes through the bulging valve, and a pressure drop occurs, so that a part of the refrigerant is evaporated and cooled. The remaining refrigerant absorbs heat from the surroundings when it evaporates in the evaporator and cools the surroundings. The low pressure gas refrigerant is returned to the compressor and compressed. When the gas refrigerant condenses in the condenser of such a vapor compression cycle, heat of vaporization is dissipated around, and when this heat is used, this cycle becomes a heat pump cycle. On the other hand, when the liquid refrigerant evaporates in the evaporator, it absorbs the heat of vaporization around and consequently cools the surroundings. Using this cooling phenomenon results in a freezing cycle. Therefore, a machine capable of carrying out a vapor compression cycle has a basic structure for heating and cooling.

히트펌프는 운전조건에 따라서 성적계수를 3 내지 5까지 할 수 있으므로 에너지 효율이 아주 뛰어나다. 히트펌프 싸이클에서 성적계수가 높은 이유는 증발기에서 기체냉매가 증발하면서 열을 전달받아 냉매의 에너지가 높아진 상태에서 전기적 에너지인 압축기의 동력이 더해져서 더욱 에너지가 높아진 기체냉매가 응축기에서 열을 내어 놓기 때문이다. 증발기에서 열을 흡수 할 때에는 특별한 열원이 없어서 대기로부터 열을 공급받기 때문에 공기중의 수분이 증발기 표면에 얼어붙게 되어 성에가 생긴다. 따라서 증발기의 성에가 증발기의 열전달 기능을 저하시켜서 히트펌프를 사용할 수 없게 된다.Heat pumps are very energy efficient because they can achieve 3 to 5 grades, depending on the operating conditions. The reason for the high coefficient of performance in the heat pump cycle is that as the gas refrigerant evaporates in the evaporator, the heat is transferred and the energy of the refrigerant is increased while the energy of the refrigerant is increased. Because. When the evaporator absorbs heat, there is no special heat source, so heat is supplied from the atmosphere, causing moisture in the air to freeze on the surface of the evaporator, causing frost. Therefore, the frost of the evaporator lowers the heat transfer function of the evaporator, and thus the heat pump cannot be used.

성에문제는 대기온도가 -5℃에서 5℃일 때 대단히 크다. 그런데 한국과 같은 해양성기후에서는 습기가 많고 온도 역시 이 영역에 속하는 날이 많아서 성에 문제때문에 히트펌프를 사용하기 곤란하였다.The problem with frost is very large when the air temperature is -5 ℃ to 5 ℃. However, it is difficult to use heat pumps due to the problem of sex because there is a lot of moisture and temperature in this area in marine climate like Korea.

또한, 종래의 히트펌프/에어컨 겸용장치의 경우 에어컨의 기능으로 사용하는 경우에는 증발기가 실내기에 연결되고 응축기가 실외기에 연결되는 구조인데, 히트펌프의 기능으로 사용할 경우에는 증발기가 실외기에 연결되고 응축기가 실내기에 연결되어야 한다. 그러나 실내기와 실외기의 위치를 바꾸기 위해서는 히트펌프/에어컨 겸용장치의 전체의 구조를 변경해야 하므로 현실적으로 어렵고, 따라서 냉매를 역방향으로 순환시켜서 증발기를 응축기로 사용하고 응축기를 증발기로 사용하였는데, 증발기와 응축기는 사용온도 등이 달라서 냉매를 역방향으로 순환시켜서 장치를 사용하는 것은 비효율적이었다.In addition, in the case of a conventional heat pump / air conditioner, the evaporator is connected to the indoor unit and the condenser is connected to the outdoor unit when the air conditioner is used as a function of the air conditioner. Should be connected to the indoor unit. However, in order to change the position of the indoor unit and the outdoor unit, it is difficult to change the whole structure of the combined heat pump / air conditioner. Therefore, the refrigerant is circulated in the reverse direction to use the evaporator as the condenser and the condenser as the evaporator. It was inefficient to use the device by circulating the refrigerant in the reverse direction due to the different operating temperature.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 증발기와 응축기에 열매체순환회로를 형성하여 냉난방시스템에서 히트펌프의 기능을 사용하는 경우에 성에를 신속히 제거하고 냉방 또는 난방중 어떤 기능을 사용하는 경우에도 냉난방시스템의 효율이 떨어지지 않도록 하는 열매체를 사용하는 냉난방시스템을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to form a heat medium circulation circuit in the evaporator and condenser to quickly remove the frost when using the function of the heat pump in the cooling and heating system and cooling or heating It is to provide a cooling and heating system using a heat medium that ensures that the efficiency of the heating and cooling system is not degraded even when using any function.

상기한 본 발명의 목적은 증발기, 압축기, 응축기, 팽창밸브가 형성된 냉매순환회로가 하나 이상 구비된 냉매순환시스템; 상기 증발기와 공랭식 열교환기를 경유하는 폐회로인 제1열매체순환회로; 상기 응축기와 실내기를 경유하는 폐회로인 제2열매체순환회로; 상기 응축기와 상기 공랭식 열교환기를 경유하는 폐회로인 제3열매체순환회로; 상기 증발기와 상기 실내기를 경유하는 폐회로인 제4열매체순환회로; 및 상기 제1, 제2, 제3 및 제4열매체순환회로상에 설치되는 선택적으로 작동이 가능한 2개 이상의 펌프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열매체를 사용하는 냉난방시스템에 의해 달성될 수 있다.An object of the present invention described above is a refrigerant circulation system having at least one refrigerant circulation circuit formed with an evaporator, a compressor, a condenser, an expansion valve; A first heat medium circulation circuit which is a closed circuit via the evaporator and an air-cooled heat exchanger; A second thermal medium circulation circuit which is a closed circuit via the condenser and an indoor unit; A third heat medium circulation circuit which is a closed circuit via the condenser and the air-cooled heat exchanger; A fourth thermal medium circulation circuit which is a closed circuit via the evaporator and the indoor unit; And two or more selectively operable pumps installed on the first, second, third and fourth thermal medium circulation circuits. .

상기 목적을 달성하기 위해, 상기 제1열매체순환회로 및 상기 제2열매체순환회로에 설치되는 복수의 제1개폐밸브; 및 상기 제3열매체순환회로 및 상기 제4열매체순환회로에 설치되는 복수의 제2개폐밸브를 더 포함하고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4열매체순환회로 각각은 상기 제1, 제2, 제3 및 제4열매체순환회로들의 하나 이상과 공유하는 부분이 있는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, a plurality of first opening and closing valves provided in the first column medium circulation circuit and the second column medium circulation circuit; And a plurality of second opening / closing valves installed in the third column medium circulation circuit and the fourth column medium circulation circuit, wherein each of the first, second, third and fourth column medium circulation circuits is the first and the second column circulation circuits. It is preferred that there is a portion sharing with one or more of the second, third and fourth column medium circulation circuits.

상기 목적을 달성하기 위해, 열교환기를 내장하고 물이 저장된 빙축조; 상기 증발기와 빙축조를 경유하는 폐회로인 제5열매체순환회로; 및 상기 빙축조와 상기 실내기를 경유하는 폐회로인 제6열매체순환회로를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직한다.In order to achieve the above object, the ice storage tank built-in heat exchanger and the water is stored; A fifth heat medium circulation circuit which is a closed circuit via the evaporator and the ice storage tank; And a sixth column medium circulation circuit which is a closed circuit via the ice storage tank and the indoor unit.

상기 목적을 달성하기 위해 상기 제2열매체순환회로에 설치되며 열매체를 저장하는 제1열매체수집탱크와 제2열매체수집탱크; 상기 제4열매체순환회로에 설치되며 열매체를 저장하는 제3열매체수집탱크와 제4열매체수집탱크; 및 상기 하나 이상의 냉매순환회로의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제1열매체수집탱크 및 제3열매체수집탱크는 온도센서를 구비하고, 상기 제어기는 상기 온도센서에 연결되는 것이 바람직하다.A first heat medium collecting tank and a second heat medium collecting tank installed in the second heat medium circulation circuit for storing the heat medium to achieve the above object; A third heat medium collecting tank and a fourth heat medium collecting tank installed in the fourth heat medium circulation circuit and storing a heat medium; And a controller for controlling the operation of the at least one refrigerant circulation circuit, wherein the first heat medium collecting tank and the third heat medium collecting tank include a temperature sensor, and the controller is connected to the temperature sensor.

상기 목적을 달성하기 위해, 상기 냉매순환시스템은, 냉매가 채워지고 상기 냉매의 수위를 제어하는 수위제어장치 및 열교환기가 형성된 인터쿨러를 더 포함하고, 상기 압축기는 저압압축기와 고압압축기로 이루어지고, 상기 팽창밸브는 상기 응축기와 각각 연결되는 저압팽창밸브와 고압팽창밸브로 이루어지며; 상기 저압압축기와 고압압축기는 상기 인터쿨러를 통해 연결되고, 상기 저압팽창밸브와 상기 응축기는 상기 인터쿨러를 통해 연결되는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the refrigerant circulation system further comprises an intercooler formed with a level control device and a heat exchanger filled with a refrigerant and controlling the level of the refrigerant, wherein the compressor is composed of a low compressor and a high pressure compressor, The expansion valve is composed of a low pressure expansion valve and a high pressure expansion valve respectively connected to the condenser; Preferably, the low compressor and the high pressure compressor are connected through the intercooler, and the low pressure expansion valve and the condenser are connected through the intercooler.

상기 목적을 달성하기 위해, 상기 인터쿨러 내부의 바닥에는 상기 저압압축기에 연결되고 복수의 구멍이 형성된 기체분산 매니폴드가 더 설치되고, 상기 인터쿨러의 열교환기는 원형의 외부핀이 복수개 형성된 핀튜브가 상기 인터쿨러 내부의 냉매의 수면에 수평하게 설치되어 형성된 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, a gas dispersion manifold connected to the low compressor and having a plurality of holes is further installed on the bottom of the intercooler, and the heat exchanger of the intercooler includes a fin tube having a plurality of circular outer fins. It is preferable to be formed horizontally installed on the surface of the refrigerant inside.

상기 목적을 달성하기 위해, 상기 공랭식 열교환기는 하방이 관통되고 지면으로부터 떨어져서 형성되며, 측방향으로 관통되어 형성된 핀튜브를 구비한 번들이 배치되고, 상기 번들에는 각도조정이 가능한 루버가 설치되는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the air-cooled heat exchanger is provided with a bundle having a fin tube formed penetrating downwards and formed laterally through the ground, and the angle adjustable louver is installed in the bundle Do.

본 발명의 그밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 개략적인 회로도,1 is a schematic circuit diagram of a cooling and heating system using a heat medium according to a first embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 개략적인 회로도,2 is a schematic circuit diagram of a cooling and heating system using a heat medium according to a second embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 열매체순환을 나타낸 회로도,3 is a circuit diagram showing the heat medium circulation of the heating and cooling system using the heat medium according to the third embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명의 제1, 2 및 3실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 냉매순환시스템의 회로도,4 is a circuit diagram of a refrigerant circulation system of a heating and cooling system using a heat medium according to the first, second and third embodiments of the present invention;

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 인터쿨러를 나타낸 개략적인 정면도,5 is a schematic front view showing an intercooler of a heating and cooling system using a heat medium according to an embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 인터쿨러를 나타낸 개략적인 측면도,6 is a schematic side view showing an intercooler of a heating and cooling system using a heating medium according to an embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 인터쿨러에 사용된 핀튜브를 나타낸 정면도,7 is a front view showing a fin tube used in an intercooler of a heating and cooling system using a heat medium according to an embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 공랭식열교환기를 나타낸 사시도이다.8 is a perspective view showing an air-cooled heat exchanger of a cooling and heating system using a heat medium according to an embodiment of the present invention.

* 주요 도면 부호의 설명 *Explanation of the Main References

1:증발기2:압축기1: Evaporator 2: Compressor

3:응축기5:보조 전기히터3: condenser 5: auxiliary electric heater

6:리시버탱크7:팽창밸브6: Receiver tank 7: Expansion valve

20:인터쿨러40:공랭식 열교환기20: Intercooler 40: Air-cooled heat exchanger

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 동일한 부재에 대해서는 편의상 동일한 도면부호를 사용한다.Hereinafter, the configuration of a heating and cooling system using a heat medium according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. The same reference numerals are used for the same members.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 개략적인 회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 열매체를사용하는 냉난방시스템은 증발기(1), 압축기(2), 응축기(3)와 팽창밸브(7)로 이루어지며 냉매가 순환하는 냉매순환회로로 이루어지는 냉매순환시스템과 공랭식 열교환기(40), 실내기(60)를 포함하고, 증발기(1)와 공랭식 열교환기(40)를 경유하여 열매체가 순환하는 폐회로인 제1열매체순환회로(100), 응축기(3)와 실내기(60)를 경유하는 폐회로인 제2열매체순환회로(200), 응축기(3)와 공랭식 열교환기(40)를 경유하는 폐회로인 제3열매체순환회로(300) 및 증발기(1)와 실내기(60)를 경유하는 폐회로인 제4열매체순환회로(400)를 포함하여 구성된다.1 is a schematic circuit diagram of a cooling and heating system using a heat medium according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a heating and cooling system using a heat medium according to a first embodiment of the present invention includes an evaporator 1, a compressor 2, a condenser 3, and an expansion valve 7, and a refrigerant circulates. A first heat medium circulation circuit comprising a refrigerant circulation system comprising a refrigerant circulation circuit, an air-cooled heat exchanger (40), and an indoor unit (60), and a closed circuit in which the heat medium circulates through the evaporator (1) and the air-cooled heat exchanger (40). 100, the second heat medium circulation circuit 200, which is a closed circuit via the condenser 3 and the indoor unit 60, the third heat medium circulation circuit 300, which is a closed circuit via the condenser 3 and the air-cooled heat exchanger 40 And a fourth thermal medium circulation circuit 400 which is a closed circuit via the evaporator 1 and the indoor unit 60.

제1열매체순환회로(100)는 증발기(1) 또는 공랭식 열교환기(40)의 양측의 회로상에 회로를 개방 또는 폐쇄하는 솔레노이드 밸브인 제1개폐밸브(V1)가 각각 설치되고, 증발기(1)의 일측의 회로상에 열매체를 순환시키는 제1펌프(P1)가 설치된다.The first heat medium circulation circuit 100 is provided with a first opening / closing valve V1 which is a solenoid valve for opening or closing a circuit on the circuits on both sides of the evaporator 1 or the air-cooled heat exchanger 40, respectively. The first pump (P1) for circulating the heat medium on one side of the circuit) is provided.

제2열매체순환회로(200)는 응축기(3) 또는 실내기(60)의 양측의 회로상에 각각 제1개폐밸브(V1)가 형성되고, 응축기(3)의 일측의 회로상에는 보조 전기히터(5)가 설치되고 타측의 회로상에 제2펌프(P2)가 설치된다.In the second heat medium circulation circuit 200, a first opening / closing valve V1 is formed on circuits on both sides of the condenser 3 and the indoor unit 60, and an auxiliary electric heater 5 is formed on the circuit of one side of the condenser 3. ) Is installed and the second pump (P2) is installed on the circuit of the other side.

제3열매체순환회로(300)는 공랭식 열교환기(40) 또는 응축기(3)의 양측의 회로상에 각각 제2개폐밸브(V2)가 설치된다.In the third heat medium circulation circuit 300, a second open / close valve V2 is installed on circuits on both sides of the air-cooled heat exchanger 40 or the condenser 3, respectively.

제4열매체순환회로(400)는 증발기(1) 또는 실내기(60)의 양측의 회로상에 각각 제2개폐밸브(V2)가 설치된다.In the fourth thermal medium circulation circuit 400, a second opening / closing valve V2 is provided on circuits on both sides of the evaporator 1 or the indoor unit 60, respectively.

제1열매체순환회로(100)는 다른 열매체순환회로(200, 300, 400)와 연결되는 제1, 제2, 제3 및 제4분지부(D1, D2, D3, D4)를 구비하고, 제2열매체순환회로(200)는 제5, 제6, 제7 및 제8분지부(D5, D6, D7, D8)를 구비한다. 제1 및 제4분지부(D1, D4)의 사이의 회로의 부분은 제1열매체순환회로(100)와 제4열매체순환회로(400)가 공유하고, 제2 및 제3분지부(D3)(D2, D3) 사이의 회로를 제1열매체순환회로(100)와 제3열매체순환회로(300)가 공유하며, 제5 및 제8분지부(D5, D8) 사이의 회로를 제2열매체순환회로(200)와 제3열매체순환회로(300)가 공유하고, 제6 및 제7분지부(D6, D7) 사이의 회로를 제2열매체순환회로(200)와 제4열매체순환회로(400)가 공유한다.The first column medium circulation circuit 100 includes first, second, third and fourth branch portions D1, D2, D3, and D4 connected to the other heat medium circulation circuits 200, 300, and 400, and The two-column medium circulation circuit 200 includes fifth, sixth, seventh, and eighth branch portions D5, D6, D7, and D8. The portion of the circuit between the first and fourth branch portions D1 and D4 is shared by the first column medium circulation circuit 100 and the fourth column medium circulation circuit 400, and the second and third branch portions D3. The circuit between (D2, D3) is shared by the first column medium circuit 100 and the third column medium circuit 300, and the circuit between the fifth and eighth branches D5, D8 is the second column medium circulation. The circuit 200 and the third column medium circulation circuit 300 share the circuit between the sixth and seventh branch units D6 and D7 and the second column medium circulation circuit 200 and the fourth column medium circulation circuit 400. To share.

사용한 열매체는 물50%와 에칠렌 글라이콜 50%를 섞은 부라인이다.The heat medium used is a line of 50% water and 50% ethylene glycol.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 개략적인 회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 증발기(1), 압축기(2), 응축기(3)와 팽창밸브(7)로 이루어지며 냉매가 순환하는 냉매순환회로로 이루어지는 냉매순환시스템과 공랭식 열교환기(40), 복수의 실내기(60), 및 빙축조(70)를 포함하고, 증발기(1)와 공랭식 열교환기(40)를 경유하여 열매체가 순환하는 폐회로인 제1열매체순환회로(100), 응축기(3)와 실내기(60)를 경유하는 폐회로인 제2열매체순환회로(200), 응축기(3)와 공랭식 열교환기(40)를 경유하는 폐회로인 제3열매체순환회로(300), 증발기(1)와 실내기(60)를 경유하는 폐회로인 제4열매체순환회로(400), 증발기(1)와 빙축조(70)를 경유하는 폐회로인 제5열매체순환회로(500) 및 빙축조(70)와 실내기(60)를 경유하는 폐회로인 제6열매체순환회로(600)를 포함하여 구성된다.2 is a schematic circuit diagram of a cooling and heating system using a heat medium according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a refrigerant circulation system and an air-cooled heat exchanger 40 including an evaporator 1, a compressor 2, a condenser 3, and an expansion valve 7 and a refrigerant circulation circuit through which refrigerant is circulated. And a first heat medium circulation circuit 100 and a condenser 3 including a plurality of indoor units 60 and an ice storage tank 70, which are closed circuits in which a heat medium circulates via the evaporator 1 and the air-cooled heat exchanger 40. ) And the second thermal medium circulation circuit 200, which is a closed circuit via the indoor unit 60, the third thermal medium circulation circuit 300, and the evaporator 1, which are closed circuits via the condenser 3 and the air-cooled heat exchanger 40. Fourth thermal medium circulation circuit 400 which is a closed circuit via the indoor unit 60, the fifth thermal medium circulation circuit 500 which is a closed circuit via the evaporator 1 and the ice storage tank 70, and the ice storage tank 70 and the indoor unit ( And a sixth column medium circulation circuit 600, which is a closed circuit via 60).

제1열매체순환회로(100)는 증발기(1) 또는 공랭식 열교환기(40)의 양측의 회로상에 회로를 개방 또는 폐쇄하는 솔레노이드 밸브인 제1개폐밸브(V1)가 각각 설치되고, 증발기(1)의 일측의 회로상에 제2펌프(P2)가 설치된다.The first heat medium circulation circuit 100 is provided with a first opening / closing valve V1 which is a solenoid valve for opening or closing a circuit on the circuits on both sides of the evaporator 1 or the air-cooled heat exchanger 40, respectively. The second pump (P2) is installed on the circuit of one side.

제2열매체순환회로(200)는 응축기(3) 또는 실내기(60)의 양측의 회로상에 각각 제1개폐밸브(V1)가 형성되고, 응축기(3)의 일측의 회로상에는 보조 전기히터(5)가 설치되고 타측의 회로상에 제1펌프(P1)가 설치된다.In the second heat medium circulation circuit 200, a first opening / closing valve V1 is formed on circuits on both sides of the condenser 3 and the indoor unit 60, and an auxiliary electric heater 5 is formed on the circuit of one side of the condenser 3. ) Is installed and the first pump P1 is installed on the circuit of the other side.

제3열매체순환회로(300)는 공랭식 열교환기(40) 또는 응축기(3)의 양측의 회로상에 각각 제2개폐밸브(V2)가 설치된다.In the third heat medium circulation circuit 300, a second open / close valve V2 is installed on circuits on both sides of the air-cooled heat exchanger 40 or the condenser 3, respectively.

제4열매체순환회로(400)는 증발기(1)와 실내기(60) 사이의 회로상에 제4개폐밸브(V4)가 설치되고, 실내기(60)를 지난 회로상에 제4개폐밸브(V4) 및 제2개폐밸브(V2)가 설치된다.In the fourth heat medium circulation circuit 400, a fourth open / close valve V4 is installed on a circuit between the evaporator 1 and the indoor unit 60, and a fourth open / close valve V4 is installed on a circuit that passes through the indoor unit 60. And a second opening and closing valve (V2) is installed.

제5열매체순환회로(500)는 빙축조(70)와 증발기(1) 사이의 회로상에 제3개폐밸브(V3)가 설치된다.In the fifth column medium circulation circuit 500, a third opening / closing valve V3 is installed on the circuit between the ice storage tank 70 and the evaporator 1.

제6열매체순환회로(600)는 제4열매체순환회로(400)와 동일한 경로이지만, 냉매순환시스템이 작동되지 않는 점에서 차이가 있다.The sixth column medium circulation circuit 600 is the same path as the fourth column medium circulation circuit 400, but there is a difference in that the refrigerant circulation system is not operated.

제1열매체순환회로(100)는 다른 열매체순환회로(200, 300, 400, 500, 600)와 연결되는 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5분지부(D1, D2, D3, D4, D5)를 구비하고, 제2열매체순환회로(200)는 제6, 제7, 제8 및 제9분지부(D6, D7, D8, D9)를 구비하며, 제4열매체순환회로(400)는 제10분지부(D10)를 구비한다. 제2 및 제3분지부(D2, D3)의 사이의 회로의 부분은 제1열매체순환회로(100)와 제3열매체순환회로(300)가 공유하고, 제6 및 제9분지부(D6, D9) 사이의 회로를 제2열매체순환회로(200)와 제3열매체순환회로(300)가 공유하며, 제7 및 제8분지부(D7, D8) 사이의 회로를 제2열매체순환회로(200)와 제4열매체순환회로(400)가 공유하고, 제1 및 제4분지부(D1, D4) 사이의 회로를 제1열매체순환회로(100)와 제4열매체순환회로(400)가 공유하며, 제1 및 제5분지부(D1, D5) 사이의 회로를 제1열매체순환회로(100)와 제5열매체순환회로(500)가 공유하고, 제5 및 제10분지부(D5, D10) 사이의 회로를 제4열매체순환회로(400)와 제5열매체순환회로(500)가 공유한다. 제6열매체순환회로(600)는 제4열매체순환회로(400)와 모든 부분을 공유한다.The first column medium circulation circuit 100 includes first, second, third, fourth and fifth branch portions D1, D2, D3, which are connected to other thermal medium circulation circuits 200, 300, 400, 500, and 600. D4 and D5, and the second column medium circulation circuit 200 includes sixth, seventh, eighth, and ninth branch units D6, D7, D8, and D9, and the fourth column medium circulation circuit 400 ) Has a tenth branch portion (D10). The portion of the circuit between the second and third branch portions D2 and D3 is shared by the first column medium circulation circuit 100 and the third column medium circulation circuit 300, and the sixth and ninth branch portions D6, The circuit between D9) is shared by the second column medium circulation circuit 200 and the third column medium circulation circuit 300, and the circuit between the seventh and eighth branch portions D7 and D8 is shared by the second column medium circulation circuit 200. ) And the fourth column medium circulation circuit 400 are shared, and the circuit between the first and fourth branch units D1 and D4 is shared by the first column medium circulation circuit 100 and the fourth column medium circulation circuit 400. The circuit between the first and fifth branch units D1 and D5 is shared by the first column medium circuit 100 and the fifth column medium circuit 500, and the fifth and tenth branch units D5 and D10 are shared. The circuit between the fourth column medium circulation circuit 400 and the fifth column medium circulation circuit 500 is shared. The sixth column medium circulation circuit 600 shares all parts with the fourth column medium circulation circuit 400.

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 열매체순환을 나타낸 회로도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템은 증발기(1), 압축기(미도시), 응축기(3)와 팽창밸브(미도시)로 이루어지며 냉매가 순환하는 복수의 냉매순환회로로 이루어지는 냉매순환시스템과 공랭식 열교환기(40), 복수의 실내기(60)를 포함하고, 증발기(1)와 공랭식 열교환기(40)를 경유하여 열매체가 순환하는 폐회로인 제1열매체순환회로(100), 응축기(3)와 실내기(60)를 경유하는 폐회로인 제2열매체순환회로(200), 응축기(3)와 공랭식 열교환기(40)를 경유하는 폐회로인 제3열매체순환회로(300) 및 증발기(1)와 실내기(60)를 경유하는 폐회로인 제4열매체순환회로(400)를 포함하여 구성된다.3 is a circuit diagram showing the heat medium circulation of the heating and cooling system using the heat medium according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, a cooling and heating system using a heat medium according to a third embodiment of the present invention includes an evaporator 1, a compressor (not shown), a condenser 3, and an expansion valve (not shown), and a refrigerant. A closed circuit in which the heat medium circulates through the evaporator 1 and the air-cooled heat exchanger 40, comprising a refrigerant circulation system comprising a plurality of refrigerant circulation circuits, an air-cooled heat exchanger 40, and a plurality of indoor units 60. The second heat medium circulation circuit 100, the closed circuit passing through the condenser 3 and the indoor unit 60, the second heat medium circulation circuit 200, the closed circuit passing through the condenser 3 and the air-cooled heat exchanger 40 And a third column medium circulation circuit 300 and a fourth column medium circulation circuit 400 which is a closed circuit via the evaporator 1 and the indoor unit 60.

제1열매체순환회로(100)는 공랭식 열교환기(40)의 양측의 회로상에 회로를 개방 또는 폐쇄하는 솔레노이드 밸브인 제1개폐밸브(V1)가 각각 설치되고, 증발기(1)의 일측의 회로상에 온도센서(65)가 구비되고 열매체를 저장하는 제1열매체수집탱크(T1) 및 열매체를 순환시키는 제3펌프(P3)가 설치되고, 증발기(1)의 타측의 회로상에 제4펌프(P4)와 제2열매체수집탱크(T2)가 설치된다. 제2열매체수집탱크(T2)는 제1입구(81), 제2입구(82) 및 배출구(83)를 구비한다.The first heat medium circulation circuit 100 is provided with a first opening / closing valve V1, which is a solenoid valve for opening or closing a circuit on both circuits of the air-cooled heat exchanger 40, and a circuit on one side of the evaporator 1, respectively. A temperature sensor 65 is provided on the top, and a first heat medium collecting tank T1 for storing the heat medium and a third pump P3 for circulating the heat medium are installed, and a fourth pump is provided on the circuit of the other side of the evaporator 1. P4 and the second heat medium collecting tank T2 are installed. The second heat medium collection tank T2 includes a first inlet 81, a second inlet 82, and an outlet 83.

제2열매체순환회로(200)는 실내기(60)의 양측의 회로상에 각각 제1개폐밸브(V1)가 형성되고, 응축기(3)의 일측의 회로상에 온도센서(66) 및 보조히터(88)가 구비되고 열매체를 저장하는 제3열매체수집탱크(T3) 및 제1펌프(P1)가 설치되고, 응축기(3)의 타측의 회로상에 열매체를 순환시키는 제2펌프(P2)와 제4열매체수집탱크(T4)가 설치된다. 제4열매체수집탱크(T4)는 제1입구(84), 제2입구(85) 및 배출구(86)를 구비한다.In the second heat medium circulation circuit 200, first opening / closing valves V1 are formed on circuits on both sides of the indoor unit 60, and a temperature sensor 66 and an auxiliary heater ( 88 and a third heat medium collecting tank T3 and a first pump P1 for storing the heat medium, and a second pump P2 for circulating the heat medium on the circuit of the other side of the condenser 3, and the third pump. Four-row media collection tank (T4) is installed. The fourth heat medium collecting tank T4 includes a first inlet 84, a second inlet 85, and an outlet 86.

제3열매체순환회로(300)는 공랭식 열교환기(40)의 양측의 회로상에 각각 제2개폐밸브(V2)가 설치되고, 제2열매체순환회로(200)와 제3 및 제4열매체수집탱크(T3, T4)와 제1 및 제2펌프(P1, P2)를 공유한다.The third thermal medium circulation circuit 300 is provided with second opening and closing valves V2 on circuits on both sides of the air-cooled heat exchanger 40, respectively, and the second thermal medium circulation circuit 200 and the third and fourth thermal medium collecting tanks. The first and second pumps P1 and P2 are shared with T3 and T4.

제4열매체순환회로(400)는 실내기(60)의 양측의 회로상에 각각 제2개폐밸브(V2)가 설치되고, 제1열매체순환회로(100)와 제1 및 제2열매체수집탱크(T1, T2)와 제3 및 제4펌프(P3, P4)를 공유한다.In the fourth column medium circulation circuit 400, a second opening / closing valve V2 is installed on circuits on both sides of the indoor unit 60, and the first column medium circulation circuit 100 and the first and second column medium collecting tanks T1 are provided. , T2) and third and fourth pumps P3 and P4 are shared.

제1열매체순환회로(100)는 다른 열매체순환회로와 연결되는 제1, 제2 및 제3분지부(D1, D2, D3)를 구비하고, 제2열매체순환회로(200)는 제4, 제5 및 제6분지부(D4, D5, D6)를 구비한다. 제2 및 제3분지부(D3)(D2, D3)의 사이의 회로의 부분은 제1열매체순환회로(100)와 제3열매체순환회로(300)가 공유하고, 제4열매체수집탱크(T4) 및 제4분지부(D4) 사이의 회로를 제2열매체순환회로(200)와 제3열매체순환회로(300)가 공유하며, 제2열매체수집탱크(T2) 및 제1분지부(D1) 사이의 회로를 제1열매체순환회로(100)와 제4열매체순환회로(400)가 공유하고, 제5 및 제6분지부 사이의 회로를 제2열매체순환회로(200)와 제4열매체순환회로(400)가 공유한다.The first column medium circulation circuit 100 includes first, second and third branch portions D1, D2, and D3 connected to other heat medium circulation circuits, and the second column medium circulation circuit 200 includes fourth and third branches. And fifth and sixth branch portions D4, D5, and D6. The portion of the circuit between the second and third branch portions D3 (D2, D3) is shared by the first column medium circulation circuit 100 and the third column medium circulation circuit 300, and the fourth column medium collection tank T4. ) And the fourth branch unit D4 share the circuit between the second column medium circulation circuit 200 and the third column medium circulation circuit 300, and the second column medium collection tank T2 and the first branch unit D1. The circuit between the first column medium circulation circuit 100 and the fourth column medium circulation circuit 400 is shared, and the circuit between the fifth and sixth branch portions is the second column medium circulation circuit 200 and the fourth column medium circulation circuit. 400 shares.

도 4는 본 발명의 제1, 2 및 3실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 냉매순환시스템의 회로도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 냉매순환시스템은 증발기(1), 압축기, 응축기(3), 기체냉매저장을 위한 리시버탱크(6), 팽창밸브(7) 및 인터쿨러(20)를 포함하여 구성된다. 압축기는 저압압축기(2a)와 고압압축기(2b)로 이루어지고, 팽창밸브는 저압팽창밸브(7a)와 고압팽창밸브(7b)로 이루어진다.4 is a circuit diagram of a refrigerant circulation system of a cooling and heating system using a heat medium according to the first, second and third embodiments of the present invention. As shown in Figure 4, the refrigerant circulation system of the heating and cooling system using the heat medium according to the present invention is an evaporator (1), a compressor, a condenser (3), a receiver tank (6) for gas refrigerant storage, expansion valve (7) And an intercooler 20. The compressor consists of a low compressor 2a and a high pressure compressor 2b, and the expansion valve consists of a low pressure expansion valve 7a and a high pressure expansion valve 7b.

증발기(1)와 응축기(3) 사이에는 저압압축기(2a), 인터쿨러(20) 및 고압압축기(2b)가 순차적으로 설치된다. 증발기(1)와 저압압축기(2a) 사이의 회로상에는 제1분지부(D1)가 형성되고 인터쿨러(20)와 고압압축기(2b) 사이의 회로상에는 제2분지부(D2)가 형성되며, 제1분지부(D1)와 제2분지부(D2)를 연결하는 회로가 형성된다.Between the evaporator 1 and the condenser 3, a low compressor 2a, an intercooler 20, and a high pressure compressor 2b are sequentially installed. A first branch D1 is formed on the circuit between the evaporator 1 and the low compressor 2a, and a second branch D2 is formed on the circuit between the intercooler 20 and the high pressure compressor 2b. A circuit connecting the first branch portion D1 and the second branch portion D2 is formed.

리시버탱크(6)를 지난 회로상에는 제3분지부(D3)가 형성되고, 제3분지부(D3)에서 분지되어 저압팽창밸브(7a)와 연결되는 저압팽창밸브 회로부(11) 및 고압팽창밸브(7b)와 연결되는 고압팽창밸브 회로부(12)가 형성된다. 저압팽창밸브 회로부(11)는 인터쿨러(20)를 경유하여 저압팽창밸브(7a)에 연결되고, 저압팽창밸브 회로부(11)에 제5분지부(D5)에서 분지되어 인터쿨러(20)에 별도로 연결되는 냉매공급부(15)가 형성된다. 저압팽창밸브(7a)와 고압팽창밸브(7b)를 지난 회로부들은 제4분지부(D4)에서 합쳐져서 증발기(1)에 연결된다.On the circuit passing through the receiver tank 6, a third branch portion D3 is formed, and a low pressure expansion valve circuit portion 11 and a high pressure expansion valve branched from the third branch portion D3 and connected to the low pressure expansion valve 7a. A high pressure expansion valve circuit portion 12 connected to 7b is formed. The low pressure expansion valve circuit 11 is connected to the low pressure expansion valve 7a via the intercooler 20, branched from the fifth branch D5 to the low pressure expansion valve circuit 11, and separately connected to the intercooler 20. The refrigerant supply unit 15 is formed. The circuit portions passing through the low pressure expansion valve 7a and the high pressure expansion valve 7b are combined in the fourth branch portion D4 and connected to the evaporator 1.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 인터쿨러를 나타낸 개략적인 정면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 인터쿨러를 나타낸 개략적인 측면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 인터쿨러에 사용된 핀튜브를 나타낸 정면도이다.도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 인터쿨러(20)는 입구(22)와 출구(25)가 형성되고 냉매가 채워진 원통형의 하우징(26), 기체분산 매니폴드(21), 열교환기(30) 및 냉매수위제어장치(19)를 포함하여 구성된다.5 is a schematic front view showing an intercooler of a heating and cooling system using a heating medium according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a schematic side view showing an intercooler of a cooling and heating system using a heating medium according to an embodiment of the present invention, 7 is a front view showing a fin tube used in an intercooler of a heating and cooling system using a heat medium according to an embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 5 to 7, the intercooler 20 includes an inlet 22 and an outlet. 25 is formed and includes a cylindrical housing 26 filled with a refrigerant, a gas dispersion manifold 21, a heat exchanger 30, and a refrigerant level control device 19.

하우징(26)의 하단에는 복수의 구멍(23)이 형성된 기체분산 매니폴드(21)가 설치된다.At the lower end of the housing 26, a gas dispersion manifold 21 having a plurality of holes 23 is provided.

열교환기(30)는 하우징(26)의 내측의 하부에 설치되고 저압팽창밸브 회로부(11)에 연결되는 핀튜브(31)로 이루어진다. 열교환기의 핀튜브(31)는 인터쿨러(20)에 채워진 냉매의 수면과 수평하게 배치되고, 상부로 갈 수록 핀튜브(31)의 수가 증가하도록 배치된다.The heat exchanger 30 is composed of a fin tube 31 installed at the lower portion of the inner side of the housing 26 and connected to the low pressure expansion valve circuit portion 11. The fin tube 31 of the heat exchanger is disposed horizontally with the surface of the refrigerant filled in the intercooler 20, and is arranged so that the number of the fin tubes 31 increases as it goes upward.

저압팽창밸브 회로부(11)에 연결되는 냉매공급부(15)는 인터쿨러(20)의 하우징(26)의 일측을 관통하여 형성되며, 냉매공급부(15)는 부표를 구비하여 냉매공급부(15)의 유로를 개폐하는 냉매수위제어장치(19)가 설치되고 냉매공급부(15)의 끝에는 내경이 감소한 형상의 감압부(16)가 형성된다.The refrigerant supply unit 15 connected to the low pressure expansion valve circuit unit 11 is formed to penetrate through one side of the housing 26 of the intercooler 20, and the refrigerant supply unit 15 has a buoy to flow path of the refrigerant supply unit 15. A coolant level control device 19 for opening and closing the valve is installed, and a pressure reducing unit 16 having a reduced internal diameter is formed at the end of the coolant supply unit 15.

핀튜브(31)는 관(33)의 외주면에 원형의 외부핀(34)이 형성된 것이고, 복수의 핀튜브(31)는 U자관(36)으로 연결되어 있다.The fin tube 31 has a circular outer fin 34 formed on the outer circumferential surface of the tube 33, and the plurality of fin tubes 31 are connected to the U-shaped tube 36.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 공랭식 열교환기를 나타낸 사시도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉난방시스템에 사용되는 공랭식 열교환기(40)는 하면이 개방된 하우징(41)과 그 양측에 각각 설치되는 복수의 핀튜브(31)가 수용된 번들(45), 번들(45)에 설치되는 송풍팬(50) 및 번들(45)의 외부측에 설치되어 공기소통을 안내하는 루버(55)를 포함하여 구성된다.8 is a perspective view showing an air-cooled heat exchanger of a cooling and heating system using a heat medium according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the air-cooled heat exchanger 40 used in the cooling and heating system according to the present invention includes a bundle in which a housing 41 having a lower surface is opened and a plurality of fin tubes 31 respectively installed at both sides thereof. 45), the blowing fan 50 is installed on the bundle 45 and is installed on the outside of the bundle 45 is configured to include a louver 55 for guiding air communication.

하우징(41)은 한 쌍의 측면과 상면이 막혀있고, 하면과 다른 쌍의 측면은 개방되어 있으며, 하우징(41)의 하단에는 지면과 간격을 두기 위해 다리(43)가 설치된다.The housing 41 has a pair of side and top surfaces blocked, the bottom and the other side of the pair is open, and the lower end of the housing 41 is provided with a leg 43 to space the ground.

번들(45)은 양측에 각각 유입매니폴드(46) 및 배출매니폴드(미도시)를 구비하고, 일면에 2개의 송풍팬(50)이 설치되어 있다. 번들(45)의 핀튜브(31)들은 상기 인터쿨러(20)에 사용된 핀튜브(31)들과 같이 관의 외주면에 외부핀이 형성된 것이고, 핀튜브(31)들은 U자관(36)에 의해 연결된다. 번들(45)의 외부측에는 복수의 루버(55)가 각도조정이 가능하게 설치된다.The bundle 45 has inlet manifolds 46 and outlet manifolds (not shown) on both sides, respectively, and two blowing fans 50 are provided on one surface thereof. The fin tubes 31 of the bundle 45 are formed with outer fins on the outer circumferential surface of the tube, like the fin tubes 31 used for the intercooler 20, and the fin tubes 31 are formed by the U-tube 36. Connected. On the outer side of the bundle 45, a plurality of louvers 55 are installed to enable angle adjustment.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 작용효과에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter will be described in detail the effect of the cooling and heating system using the heat medium according to the preferred embodiment of the present invention.

우선 본 발명의 제1실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 작용효과에 대하여 설명한다. 냉매의 회로와 열매체의 회로는 구분이 되도록 표시하고, 냉매의 회로는 이후 설명되므로 여기서는 간략히 표시한다.First, the effect of the cooling and heating system using the heat medium according to the first embodiment of the present invention will be described. The circuit of the coolant and the circuit of the heat medium are shown to be distinguished, and the circuit of the coolant will be described briefly since it will be described later.

히트펌프기능을 우선 설명한다. 압축기(2)에서 압축된 기체냉매는 응축기(3)에서 응축하면서 응축열을 열매체에 전달한다. 열매체는 제2펌프(P2)에 의하여 실내에 있는 실내기(60)로 흘러가 실내공기와 열 교환을 하여 실내공기를 데우는 난방 역할을 한 후 응축기(3)로 돌아와서 다시 가열된다. 이때 제2개폐밸브(V2)는 닫혀있으며 제1개폐밸브(V1)는 열려 있다(제2열매체순환). 응축기(3)에서 응축된 액체 냉매는 팽창밸브(7)를 지나며 압력이 강하할 때에 일부냉매가 증발하고 동시에 나머지 액체냉매는 냉각되며, 그 액체냉매는 증발기(1)에서 열매체로부터 열을 빼앗고 자신은 증발함으로써 액체냉매에 비해 높은 에너지 상태가 되어 압축기(2)로 되돌아 간다. 이와 반면에 열매체는 증발기(1)를 통과할 때 냉매에 열을 전달하고 온도가 내려간다. 이 저온의 열매체는 공랭식 열교환기(40)로 흘러가 대기로부터 열을 공급받는다. 온도가 상승한 열매체는 제1펌프(P1)에 의하여 다시 증발기(1)로 되돌아간다(제1열매체순환). 이때 제2개폐밸브(V2)는 닫혀 있고 제1개폐밸브(V1)는 열려 있다.First, the heat pump function will be described. The gas refrigerant compressed by the compressor (2) condenses in the condenser (3) and transfers heat of condensation to the heat medium. The heat medium flows to the indoor unit 60 in the room by the second pump P2 and performs heat exchange with the indoor air to heat the indoor air, and then returns to the condenser 3 and is heated again. At this time, the second open / close valve V2 is closed and the first open / close valve V1 is open (second heat medium circulation). The liquid refrigerant condensed in the condenser (3) passes through the expansion valve (7) and when the pressure drops, some of the refrigerant evaporates and at the same time the remaining liquid refrigerant is cooled, and the liquid refrigerant takes heat away from the heat medium in the evaporator (1). The evaporation leads to a higher energy state than the liquid refrigerant and returns to the compressor 2. On the other hand, the heat medium transfers heat to the refrigerant as it passes through the evaporator 1 and the temperature is lowered. This low temperature heat medium flows to the air-cooled heat exchanger 40, and receives heat from the atmosphere. The heat medium whose temperature has risen is returned to the evaporator 1 again by the first pump P1 (first thermal medium circulation). At this time, the second open / close valve V2 is closed and the first open / close valve V1 is open.

이 경우 3개의 순환이 이루어진다. 첫째는 증기 압축 사이클인 냉매순환이 압축기(2)을 지나며 이루어진다. 둘째는 열매체가 응축기(3)와 실내기(60)사이를 제2펌프(P2)에 의하여 순환한다(제2열매체순환). 마지막으로 열매체가 증발기(1)와 공랭식 열교환기(40)사이를 제1펌프(P1)의 동력으로 순환한다(제1열매체순환). 이 3개의 순환의 결과로서 열매체는 공기중에서 열을 전달받아 냉매에 전달하고, 에너지상태가 높아진 기체냉매는 압축기(2)에서 단열 압축하는 과정에서 에너지가 더욱 높아진 후 응축기(3)로 와서 열매체에 열을 전달하게 되어 열매체의 온도가 상승하게 된다. 온도가 상승한 열매체는 실내기(60)에서 실내공기를 데워주는 기능을 한다.In this case three cycles are made. First, a refrigerant compression cycle, which is a vapor compression cycle, is passed through the compressor (2). Second, the heat medium circulates between the condenser 3 and the indoor unit 60 by the second pump P2 (second heat medium circulation). Finally, the heat medium circulates between the evaporator 1 and the air-cooled heat exchanger 40 by the power of the first pump P1 (first heat medium circulation). As a result of these three circulations, the heat medium receives heat from the air and transfers it to the refrigerant, and the gas refrigerant with high energy state comes to the condenser 3 after the energy is increased in the process of adiabatic compression in the compressor (2). As heat is transferred, the temperature of the heat medium increases. The heat medium whose temperature has risen functions to warm indoor air in the indoor unit 60.

이때 공기중으로부터 열을 빼앗는 공랭식 열교환기(40)에 생기게 되는 성에를 제거하는 과정은 다음과 같다. 압축기(2)와 제1펌프(P1)의 작동을 정지시키고 제1개폐밸브(V1)는 닫고 제2개폐밸브(V2)는 열어 놓는다. 제2펌프(P2)를 작동하면 응축기(3)에 있는 높은 온도의 열매체가 공랭식 열교환기(40)와 응축기(3)사이를 순환하게 된다(제3열매체순환). 이때 대기온도에 따라 응축기(3) 출구 다음에 있는 보조 전기 히터를 켜서 열매체 온도를 더욱 높여서 짧은 시간에 성에를 효과적으로 제거한다. 이와 같은 작동으로 기후조건이 매우 불리한 경우에도 히트펌프 운전을 가능하게 한다.At this time, the process of removing the frost generated in the air-cooled heat exchanger 40 to take heat from the air is as follows. The operation of the compressor 2 and the first pump P1 is stopped, the first open / close valve V1 is closed, and the second open / close valve V2 is opened. When the second pump P2 is operated, the high temperature heat medium in the condenser 3 circulates between the air-cooled heat exchanger 40 and the condenser 3 (third heat medium circulation). At this time, the secondary electric heater next to the outlet of the condenser 3 according to the atmospheric temperature is turned on to further increase the heat medium temperature to effectively remove frost in a short time. This operation enables heat pump operation even in extreme adverse weather conditions.

상기 과정을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 우선 난방을 위하여 시스템을 히트펌프 모드로 운전할 때를 살펴본다.Looking at the above process in detail. First, let's look at the operation of the system in heat pump mode for heating.

응축기(3)와 증발기(1)의 관내부로는 냉매가 흐르며 외부로는 열매체가 흐른다. 열매체는 3kg/s의 유량으로 응축기(3)를 지나면서 50℃로 들어와 55℃로 온도가 상승되어 실내기(60)로 흘러가고 난방을 한 후 온도가 50℃로 내려간 상태에서 응축기(3)로 다시 돌아온다. 이 때 냉매는 111.3℃의 기체로 응축기(3)로 들어와 58.1℃액체가 된다.The refrigerant flows inside the condenser 3 and the evaporator 1 and heat medium flows outside. The heat medium passes through the condenser 3 at a flow rate of 3 kg / s, enters 50 ° C., rises to 55 ° C., flows into the indoor unit 60, heats, and goes to the condenser 3 while the temperature falls to 50 ° C. Come back. At this time, the refrigerant enters the condenser 3 as a gas of 111.3 ° C and becomes a liquid 58.1 ° C.

증발기(1)의 관내부에서는 액체냉매가 기체냉매로 증발하고 관외부에서는 열매체가 흐른다. 열매체는 -14℃로 들어와서 열을 잃고 -17℃로 되어 공랭식 열교환기(40)로 가서 공기로부터 열을 전달 받는다.In the tube inside the evaporator 1, the liquid refrigerant evaporates into a gas refrigerant, and the heat medium flows outside the tube. The heat medium enters -14 ° C to lose heat and becomes -17 ° C to go to the air-cooled heat exchanger 40 to receive heat from the air.

공냉식 열교환기에서 공기는 -9℃로 유입하여 -12℃로 배출되고, 공랭식 열교환기(40)를 흐르는 열매체는 -17℃로 들어와 공기에서 열을 전달받아 온도가 -14℃로 상승되어 증발기(1)로 가서 냉매에 열을 전달한다. 열매체와 냉매의 순환에 관하여 상세하게 설명할 때 기술하였듯이 전체 사이클은 거시적으로 볼 때 -9℃의 대기에서 25,000kcal/h의 열을 공급받아 실내 열교환기로 55℃의 열매체를 보내어 44,700kcal/h을 방열하여 난방한다. 이것은 저온에서 고온으로 열을 펌프해 주는 것이다. 이 열 펌핑에 사용되는 동력은 주로 압축기(2)가 소비하고 나머지 양을 순환펌프와 송풍기가 소비한다.In the air-cooled heat exchanger, air enters -9 ° C and is discharged to -12 ° C, and the heat medium flowing through the air-cooled heat exchanger 40 enters -17 ° C, receives heat from the air, and the temperature rises to -14 ° C. Go to 1) and transfer heat to the refrigerant. As described in detail about the circulation of the heating medium and the refrigerant, the entire cycle is supplied with 25,000 kcal / h of heat in the atmosphere of -9 ° C and sent 55 ° C of heat medium to the indoor heat exchanger to obtain 44,700 kcal / h. Heat radiation to heat. This pumps heat from low to high temperatures. The power used for this heat pumping is mainly consumed by the compressor 2 and the remaining amount is consumed by the circulation pump and the blower.

이하에서는 냉방기능을 사용하는 경우를 설명한다. 본 발명에서는 히트펌프의 기능과 냉방기능을 서로 바꾸는 것이 매우 간편하다. 냉방 모드에서는 제2개폐밸브(V2)를 닫고 제1개폐밸브(V1)를 연다. 히트펌프모드에서는 증발기(1)가 공랭식 열교환기(40)와 연결되어 열을 흡수하고 응축기(3)는 실내기(60)와 연결시켜 응축기(3)에서 발생하는 열이 난방에 사용되지만, 이와 반대로 냉방모드에서는 응축기(3)가 공랭식 열교환기(40)와 연결되어 열을 대기중으로 방열한다(제3열매체순환). 증발기(1)는 실내기(60)와 연결되어 저온의 열매체가 실내기(60)로 흘러가서 실내공기를 냉각시키기 때문에 냉방기능을 한다(제4열매체순환). 이처럼 간편하게 난방과 냉방기능을 할 수 있을 뿐 만 아니라 에너지 사용효율이 높은 것이 장점이다.Hereinafter, the case of using the cooling function. In the present invention, it is very easy to change the function of the heat pump and the cooling function. In the cooling mode, the second open / close valve V2 is closed and the first open / close valve V1 is opened. In the heat pump mode, the evaporator 1 is connected to the air-cooled heat exchanger 40 to absorb heat, and the condenser 3 is connected to the indoor unit 60 so that the heat generated from the condenser 3 is used for heating. In the cooling mode, the condenser 3 is connected to the air-cooled heat exchanger 40 to radiate heat to the atmosphere (third heat medium circulation). The evaporator 1 is connected to the indoor unit 60 to cool the indoor air by flowing the low temperature heat medium to the indoor unit 60 (4th thermal medium circulation). In this way, not only the heating and cooling functions can be easily performed but also the energy efficiency is high.

이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 작용효과에 대하여 설명한다.Hereinafter, the effect of the cooling and heating system using the heat medium according to the second embodiment of the present invention will be described.

하절기에는 주로 주간에 냉방기능을 사용하기 때문에 전력수급에 어려움이 일어난다. 주간에는 전력사용 피크현상이 일어나고 그와 반대로 밤에는 잉여전력문제가 일어난다. 이런 나쁜 전력사용 패턴을 완화하는 방법으로 심야 유휴전력으로 제빙을 하고 낮에는 해빙을 하며 얻는 냉각방식을 사용한다. 빙축열 방식의 상세한 것은 특허출원 제2002-76796호에 기재하였기 때문에 이곳에서는 본 발명과 관계된 것만 설명한다.In summer, power supply is difficult due to the use of the cooling function during the day. During the day, peak peaks in power use occur, while surplus power problems occur at night. As a way to alleviate this bad power usage pattern, it uses the cooling method obtained by making ice by nighttime idle power and thawing by daytime. Since the details of the ice heat storage method are described in Patent Application No. 2002-76796, only those related to the present invention will be described herein.

도 2에 도시된 바와 같이, 빙축조(70)는 히트펌프모드에는 참여하지 않으며 냉방모드에만 참여한다. 심야제빙사이클에서는 제1개폐밸브(V1)와 제4개폐밸브(V4)는 닫혀 있고 제2개폐밸브(V2)와 제3개폐밸브(V3)는 열려 있다. 제1펌프(P1)에 의해 열매체는 응축기(3)와 공랭식 열교환기(40)사이를 순환하며 응축기(3)에서 발생하는 열을 대기중으로 방열한다(제3열매체순환). 제2펌프(P2)에 의해 증발기(1)(칠러 역할을 한다)에서 냉각된 열매체는 빙축조(70)로 흘러가서 관외부에 제빙시키는 과정에서 온도가 상승된 후 다시 증발기(1)로 돌아오는 순환을 하며 제빙한다(제5열매체순환). 해빙 사이클에서는 제1개폐밸브(V1)와 제3개폐밸브(V3)가 닫혀 있고 제2개폐밸브(V2)와 제4개폐밸브(V4)는 열린다. 순환경로는 증발기(1)(칠러),빙축조(70) 그리고 실내기(60)를 순환한다(제4열매체순환, 제6열매체순환). 이때 냉매순환시스템은 작동 할 수도 있고(제4열매체순환), 하지 않을 수도 있다(제6열매체순환). 작동하지 않으면 냉방에 필요한 에너지를 빙축조(70) 혼자 부담하고, 작동시에는 냉매순환시스템과 빙축조(70)가 분담한다.As shown in FIG. 2, the ice storage tank 70 does not participate in the heat pump mode and participates only in the cooling mode. In the late night ice making cycle, the first open / close valve V1 and the fourth open / close valve V4 are closed, and the second open / close valve V2 and the third open / close valve V3 are open. The heat medium circulates between the condenser 3 and the air-cooled heat exchanger 40 by the first pump P1 and radiates heat generated by the condenser 3 to the atmosphere (third heat medium circulation). The heat medium cooled in the evaporator 1 (which acts as a chiller) by the second pump P2 flows to the ice storage tank 70 and in the process of making ice outside the tube, the temperature rises and then returns to the evaporator 1 again. Ice is coming and going (5th heat medium circulation). In the thawing cycle, the first open / close valve V1 and the third open / close valve V3 are closed, and the second open / close valve V2 and the fourth open / close valve V4 are opened. The circulation path circulates through the evaporator 1 (chiller), the ice storage tank 70 and the indoor unit 60 (fourth thermal medium circulation, sixth thermal medium circulation). At this time, the refrigerant circulation system may or may not operate (fourth thermal medium circulation) or may not be (6th thermal medium circulation). If it does not operate, the ice storage tank 70 bears the energy required for cooling alone, and during operation, the refrigerant circulation system and the ice storage tank 70 share.

구체적인 제빙과정은 다음과 같다. 증발기(1)가 칠러 역할을 하여 열매체를저온으로 만들어 빙축조(70)로 보내서 제빙을 한다. 빙축조(70)에 제빙된 양에 따라 빙축조(70)에서 칠러(증발기(1))로 들어오는 열매체의 온도는 계속 변한다. 그러므로 설계는 가장 나쁜조건에서 보수적으로 한다. 보수적인 그값은 칠러로 들어오는 부라인의 온도가 -3℃이고 칠러에서 -6.7℃로 냉각되어 빙축조(70)로 들어가 제빙하면서 온도가 상승하여 칠러로 되돌아간다. 이때 빙축조(70)에서는 30,000kcal/h로 열을 잃고 매시간 약 380kg의 얼음이 생긴다. 응축기(3)에서는 냉매가 응축할 때 열매체가 열을 얻게 된다. 응축기(3)로 들어오는 열매체의 온도는 40℃이고 온도가 상승 된 후 출구온도 45.4℃로 공랭식 열교환기(40)로가서 대기중으로 열을 방출하고 다시40℃가 되어 응축기(3)로 되돌아간다.The specific ice making process is as follows. The evaporator 1 serves as a chiller to make the heat medium low temperature and send it to the ice storage tank 70 to make ice. The temperature of the heat medium entering the chiller (evaporator 1) from the ice storage tank 70 continuously varies depending on the amount of ice making in the ice storage tank 70. Therefore, the design is conservative under the worst conditions. The conservative value is that the temperature of the sub-line coming into the chiller is -3 ° C and is cooled to -6.7 ° C in the chiller and enters the ice storage tank 70 while the temperature rises and returns to the chiller. At this time, the ice tank 70 loses heat at 30,000 kcal / h and generates about 380 kg of ice every hour. In the condenser 3, the heat medium obtains heat when the refrigerant condenses. The temperature of the heat medium entering the condenser 3 is 40 ° C., and after the temperature is raised, the outlet temperature is 45.4 ° C., which goes to the air-cooled heat exchanger 40 to release heat to the atmosphere, and the temperature reaches 40 ° C., and returns to the condenser 3.

히트펌프 기능으로 사용하는 경우에는 제2, 제3 및 제4개폐밸브(V2, V3, V4)는 닫고, 제1개폐밸브(V1)만 연다. 히트펌프기능으로의 작동은 제1실시예의 경우와 유사하다.When using the heat pump function, the second, third and fourth open / close valves V2, V3, and V4 are closed, and only the first open / close valve V1 is opened. Operation to the heat pump function is similar to that of the first embodiment.

본 발명의 제3실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 작용효과에 대해서 설명한다.The effect of the cooling and heating system using the heat medium according to the third embodiment of the present invention will be described.

냉방과 난방을 할 용량이 큰 대형건물에서는 중앙에서 제어가 가능한 시스템이 필요하다. 이것을 간단하게 그리고 고도의 신뢰성이 있는 시스템을 도 3에 도시하였다. 열매체 순환방식은 상기 설명한 원리적인 면에서는 같지만 구체적인 점에서는 차이가 있다. 도면의 간략화를 위해 냉매순환시스템은 일부를 생략하였다. 냉동기는 압축기(2) 3기(미도시), 증발기(1)역시 3기 그리고 응축기(3)역시 3기로 이루어져 있음을 나타내며 실내기(60)는 6개로 되어 있음을 나타낸다. 그러나 공랭식열교환기(40)는 1대뿐이다. 이것은 대단히 중요하다. 그 이유는 히트펌프모드로 운전할 때는 성에제거(Defrosting)과정이 필요할 뿐 만 아니라 짧은 시간에 확실히 실행해야 하기 때문이다. 여러 차례 강조 하였듯이 한국의 기후처럼 습기가 많은 겨울날씨에서 히트펌프의 운전은 전적으로 효과적인 제설과정이 성공의 척도가 되기 때문이다. 도시하지 않았지만 압축기(2)는 저압압축기(2a)(Buster)와 고압압축기(2b)가 한 개의 조를 이루어 각각3조가 있고, 이는 이후에 설명된다. 그러나 용량에 따라 다수가 될 수 있다.In large buildings with large capacity for cooling and heating, a centrally controllable system is needed. A simple and highly reliable system of this is shown in FIG. 3. The heating medium circulation method is the same in the above-described principles, but differs in specific points. Some parts of the refrigerant circulation system are omitted for simplicity of the drawings. The freezer represents three compressors (not shown), three evaporators (1) and three condensers (3), and six indoor units (60). However, only one air-cooled heat exchanger 40 is provided. This is very important. The reason is that when operating in heat pump mode, not only the defrosting process is required but also it must be performed in a short time. As emphasized many times, the operation of the heat pump in humid winter weather like Korea's climate is because the effective snow removal process is a measure of success. Although not shown, the compressor 2 has a low compressor 2a (Buster) and a high pressure compressor 2b in a pair of three, each of which is described later. However, depending on the capacity can be a large number.

히트펌프의 기능을 할 때 열매체는 4개의 펌프에 의하여 순환이 이루어진다. 이때 제2개폐밸브(V2)는 닫혀 있고 제1개폐밸브(V1)는 열려 있다. 응축기(3)에서 기체 냉매가 응축할 때 응축열을 받은 열매체는 가열된다. 각각의 응축기(3)에서 나온 열매체는 제3열매체수집탱크(T3)로 흘러간다. 제1펌프(P1)에 의하여 실내기(60)로 흘러가서 실내의 공기를 데워주고 열매체는 냉각되어 제4열매체수집탱크(T4)로 모인다. 제2펌프(P2)에 의하여 열매체는 응축기(3)로 다시 흘러가게 하는 순환경로를 이룬다(제1열매체순환회로(100)). 지금까지는 방열과정의 열매체 순환화로를 설명하였다. 다음은 공기로부터 열을 흡수하는 회로를 설명한다. 증발기(1)에서 냉매가 증발할 때 열매체는 기화열을 제공하고 냉각한다. 냉매와 열매체는 냉매의 기화열만큼의 열을 서로 교환한다. 냉각된 열매체는 제1열매체수집탱크(T1)로 모이고 제3펌프(P3)에 의하여 저온의 열매체는 공랭식 열교환기(40)로 보내진다. 이때 열매체의 온도가 공기의 온도보다 낮기 때문에 공기로부터 열을 흡수하여 열매체의 온도는 상승한다. 공랭식 열교환기(40)에서 열을 얻은 열매체는제2열매체수집탱크(T2)로 흘러가고 제4펌프(P4)에 의하여 증발기(1)로 돌아가서 냉매에 열을 전달하게 된다(제2열매체순환). 제1 및 제2열매체순환과정을 함께 보면 공기 중에서 열을 얻어 냉매에 전달하고 냉매는 다시 열매체에 전달하며 열매체는 실내공기를 데워 주는 것이다. 거시적으로 보면 저온에서 고온으로 열을 펌프하는 기능이며 이것을 압축기(2)가 감당한다.When acting as a heat pump, the heating medium is circulated by four pumps. At this time, the second open / close valve V2 is closed and the first open / close valve V1 is open. When the gaseous refrigerant condenses in the condenser 3, the heat medium which received the heat of condensation is heated. The heat medium from each condenser 3 flows to the third heat medium collection tank T3. The first pump P1 flows to the indoor unit 60 to warm the air in the room, and the heat medium is cooled and collected in the fourth heat medium collection tank T4. The heat medium forms a circulation path by which the second pump P2 flows back to the condenser 3 (first heat medium circulation circuit 100). Up to now, the heat medium circulation path of the heat dissipation process has been described. The following describes a circuit that absorbs heat from air. When the refrigerant evaporates in the evaporator 1, the heat medium provides heat of vaporization and cools it. The refrigerant and the heat medium exchange heat as much as the heat of vaporization of the refrigerant. The cooled heat medium is collected in the first heat medium collection tank T1 and the low temperature heat medium is sent to the air-cooled heat exchanger 40 by the third pump P3. At this time, since the temperature of the heat medium is lower than the temperature of the air, heat is absorbed from the air and the temperature of the heat medium increases. The heat medium obtained from the air-cooled heat exchanger 40 flows to the second heat medium collecting tank T2 and returns to the evaporator 1 by the fourth pump P4 to transfer heat to the refrigerant (second heat medium circulation). . Looking at the first and second heat medium circulation process together, the heat is obtained from the air and transferred to the refrigerant, the refrigerant is transferred to the heat medium again, and the heat medium heats indoor air. At the macro level, the function of pumping heat from a low temperature to a high temperature is handled by the compressor 2.

히트펌프사용의 성패는 효율적이고 확실한 성에제거 방법에 있다고 언급하였는데 그 방법에 관하여 설명한다. 성에제거는 공랭식 열교환기(40)의 관내부로 응축기(3)를 통과한 고온의 열매체를 흐르게 함으로서 관외부에 형성된 성에를 제거 하는것이다(제3열매체순환). 이때 제1개폐밸브(V1)는 닫혀 있고 제2개폐밸브(V2)는 열려 있다. 제3열매체수집탱크(T3)에 있는 보조 전기히터(5)에는 전원이 연결된다. 제2펌프(P2)와 제1펌프(P1)만 작동시키고 모든 것은 정지시킨다. 성에가 완전히 제거 될 때까지 이 순환을 계속함으로써 간편하고도 확실하게 성에가 제거된다.It was mentioned that the success or failure of using a heat pump is an efficient and reliable defrosting method. Defrosting is to remove the frost formed on the outside of the tube by flowing a high temperature heat medium passing through the condenser 3 to the inside of the air-cooled heat exchanger (40). At this time, the first open / close valve V1 is closed and the second open / close valve V2 is open. A power source is connected to the auxiliary electric heater 5 in the third heat medium collecting tank T3. Only the second pump P2 and the first pump P1 are operated, and everything is stopped. By continuing this cycle until the frost is completely removed, it is simply and reliably removed.

다음은 냉방기능을 할 때 열매체 순환을 설명한다. 히트펌프모드 일때는 공랭식 열교환기(40)가 증발기(1)와 연결되고 응축기(3)가 실내기(60)와 연결되도록 열매체 순환경로가 이루어졌지만 냉방모드 일때는 그와 반대로 증발기(1)가 실내기(60)와 연결되어 실내공기를 냉각시키고(제4열매체순환) 응축기(3)는 공랭식열교환기(40)와 연결되어 열을 대기로 방출한다(제3열매체순환). 이러한 순환을 위해서는 제2개폐밸브(V2)는 닫혀 있고 제1개폐밸브(V1)는 열려있다. 온도제어는 난방기능과 냉방기능에 따라 다르다. 난방 기능일 때는 고온의 열매체를 수집하는 제3열매체수집탱크(T3)에 설치된 온도센서(66)의 온도측정에 따라 제어기가 냉매순환회로 몇 개를 운전하고 몇 개를 정지시킬 것인지 결정한다. 그 반면에 냉방모드일 때는 저온의 열매체를 수집하는 제1열매체수집탱크(T1)에 부착된 온도센서(65)의 지시에 따라 운전할 냉매순환회로의 수를 결정한다. 이처럼 간편하게 그리고 매우 용이하게 온도제어가 가능한 것이 이 시스템의 장점이며 특징이다.The following describes the heat carrier circulation in the cooling function. In the heat pump mode, the air-cooled heat exchanger 40 is connected to the evaporator 1 and the heat medium circulation path is made such that the condenser 3 is connected to the indoor unit 60. However, in the cooling mode, the evaporator 1 is the indoor unit. In connection with 60, the indoor air is cooled (the fourth heat medium circulation), and the condenser 3 is connected with the air-cooled heat exchanger 40 to release heat to the atmosphere (third heat medium circulation). For this circulation, the second open / close valve V2 is closed and the first open / close valve V1 is open. Temperature control depends on heating and cooling functions. In the heating function, the controller determines how many refrigerant circulation circuits are to be operated and how many are to be stopped according to the temperature measurement of the temperature sensor 66 installed in the third heat medium collecting tank T3 collecting the high temperature heat medium. On the other hand, in the cooling mode, the number of refrigerant circulation circuits to be operated is determined according to the instruction of the temperature sensor 65 attached to the first heat medium collecting tank T1 for collecting the low temperature heat medium. This simple and very easy temperature control is an advantage and feature of this system.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 냉매순환시스템의 작용효과에 대하여 설명한다.Hereinafter will be described the operation and effect of the refrigerant circulation system of the heating and cooling system using a heat medium according to a preferred embodiment of the present invention.

열매체와 열을 주고 받는 열매체의 상대유체인 냉매의 순환은 증기압축 사이클이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉난방시스템의 냉매순환시스템은 상기 설명한 실시례 모두에 공통되는 것으로 도 1 및 도 2에서는 간단히 표시되었으며 도 3에는 생략되었다. 우선 히트펌프모드로 운전할때의 냉매순환을 설명한다. 냉매순환시스템은 2개의 압축기(2a, 2b)와 두 압축기(2a, 2b) 사이에서 유체를 냉각시켜주는 인터쿨러(20), 응축기(3), 기체냉매저장을 위한 리시버탱크(6), 두개의 팽창밸브(7a, 7b), 그리고 증발기(1)가 작동한다. 개폐기능만 갖는 제1 및 제2개폐밸브(V1, V2)는 냉매의 증발온도 -20℃에서 5℃에 이르는 광범위한 온도영역에서 효율적으로 냉동 사이클을 운영하기 위하여 저압 압축기(2a)를 동작 시킬때와 그렇지 않을때의 냉매의 우회를 위한 것이며, 저압팽창밸브 회로부(11)와 고압팽창밸브 회로부(12) 중 하나를 선택하는데 사용된다. 인터쿨러(20)는 저압압축기(2a)에서 압축되어 과열된 기체냉매를 냉각시킴과 동시에 저압팽창밸브(7a)를 지나기 전에 액체냉매를 과냉시키는 역할을 한다. 냉난방시스템이 히트펌프모드로 작동 할 때는 증발기(1)에서 증발 포화온도는 -20℃까지 내려 가는 낮은 온도이므로 포화증기압은 대단히 낮아진다. 반면에 응축기(3)에서 응축된 액체냉매의 포화온도는 60℃이상까지 상승할 수 있다. 그러므로 한개의 압축기로는 증발기(1)에서의 포화 증기압력에서 응축기(3)에서의 포화증기압까지 압축 시킬 수 없기 때문에 두개의 압축기(2a, 2b)를 사용하여 2단 압축을 하며 고압 압축을 하기 전에 두 압축기(2a, 2b) 사이에서 냉매를 냉각 시킨 후 최종 압축을 한다. 이때 제1개폐밸브(V1)는 닫혀 있고, 제2개폐밸브(V2)는 열려 있다. 기체 냉매는 고압압축기(2b)에서 압축된후 응축기(3)로 흘러가서 그곳에서 열매체와 열교환을 한 후 응축한다. 액체냉매는 기체냉매 저장을 위한 리시버 탱크(6)를 지나서 인터쿨러(20)로 흘러간다. 인터쿨러(20)는 액체냉매와 기체냉매로 채워져 있으며 열교환기는 액체냉매의 수면 아래에 잠겨있다. 인터쿨러(20)의 액체냉매는 열교환기(30)의 관 내부를 흐르는 액체냉매와 열교환을 하여 관 내부를 흐르는 액체냉매를 과냉시킨다. 이때 인터쿨러(20)안에 있는 액체냉매는 포화상태에 있으므로 열 교환을 하면 액체냉매의 일부가 증발한다. 이처럼 증발하는 액체냉매의 양을 보충하기 위하여 인터쿨러(20)로 들어가는 저압팽창밸브 회로부(11)에서 분지된 냉매공급부(15) 통하여 액체냉매는 관 끝에 있는 감압부(16)를 지나면서 일부가 증발하여 냉각한 상태로 인터쿨러(20)로 들어간다. 액체수위는 냉매수위제어장치(19)에 의하여 냉매공급부(15)의 유로를 개방 또는 폐쇄하여 조절한다. 관내부를 흐르는 액체냉매는 인터쿨러(20)에서 과냉된 후 저압팽창밸브(7a)를 지나 증발기(1)에서 증발한다. 저온저압의 기체냉매는 저온압축기(2)에서 압축되어 과열되고, 이 과열된 기체냉매는 인터쿨러(20)로 흘러가게 되고 인터쿨러(20)의 수면아래에서 주입되어 기포상태로액체냉매를 통과하여 올라가서 인터쿨러(20)를 나간다. 이때 기체냉매는 액체냉매와 직접 접촉에 의한 열교환을 하게 되고 액체냉매의 일부는 증발하고 기체냉매의 온도는 포화온도까지 냉각한다. 포화온도까지 냉각된 기체냉매는 고압압축기(2b)에서 압축된 후 응축기(3)로 가는 순환을 한다.The circulation of the refrigerant, which is the relative fluid of the heat medium that exchanges heat with the heat medium, is a vapor compression cycle. As shown in Figure 4, the refrigerant circulation system of the cooling and heating system according to the present invention is common to all of the above-described embodiments, it is simply shown in Figures 1 and 2 and omitted in FIG. First, the refrigerant circulation when operating in the heat pump mode will be described. The refrigerant circulation system includes an intercooler (20), a condenser (3), a receiver tank (6) for gas refrigerant storage, and two coolers for cooling fluid between two compressors (2a, 2b) and two compressors (2a, 2b). Expansion valves 7a and 7b and evaporator 1 are activated. The first and second opening / closing valves V1 and V2 having an opening / closing function only operate the low pressure compressor 2a to operate the refrigeration cycle efficiently in a wide range of temperature ranges from -20 ° C to 5 ° C. And for bypassing the refrigerant when it is not, and used to select one of the low pressure expansion valve circuit part 11 and the high pressure expansion valve circuit part 12. The intercooler 20 serves to cool the gas refrigerant compressed by the low compressor 2a and to supercool the liquid refrigerant before passing through the low pressure expansion valve 7a. When the heating and cooling system operates in the heat pump mode, the saturation vapor pressure is extremely low since the evaporation saturation temperature in the evaporator (1) is lowered to -20 ° C. On the other hand, the saturation temperature of the liquid refrigerant condensed in the condenser 3 may rise to 60 ° C or more. Therefore, since one compressor cannot compress the saturated steam pressure in the evaporator 1 to the saturated steam pressure in the condenser 3, two compressors 2a and 2b are used to perform two-stage compression and high pressure compression. Before the final compression after cooling the refrigerant between the two compressors (2a, 2b). At this time, the first open / close valve V1 is closed and the second open / close valve V2 is open. The gaseous refrigerant is compressed in the high pressure compressor (2b) and then flows to the condenser (3), where it exchanges heat with the heat medium and condenses. The liquid refrigerant flows to the intercooler 20 past the receiver tank 6 for gaseous refrigerant storage. The intercooler 20 is filled with a liquid refrigerant and a gas refrigerant, and the heat exchanger is locked under the surface of the liquid refrigerant. The liquid refrigerant of the intercooler 20 exchanges heat with the liquid refrigerant flowing inside the tube of the heat exchanger 30 to supercool the liquid refrigerant flowing inside the tube. At this time, since the liquid refrigerant in the intercooler 20 is in a saturation state, a part of the liquid refrigerant evaporates when heat is exchanged. In order to make up for the amount of the liquid refrigerant evaporated in this way, the liquid refrigerant passes through the decompression unit 16 at the end of the tube through the refrigerant supply unit 15 branched from the low pressure expansion valve circuit 11 entering the intercooler 20, and part of the liquid refrigerant evaporates. To enter the intercooler 20 in a cooled state. The liquid level is controlled by opening or closing the flow path of the coolant supply unit 15 by the coolant level control device 19. The liquid refrigerant flowing inside the tube is supercooled in the intercooler 20 and then evaporated in the evaporator 1 through the low pressure expansion valve 7a. The low temperature and low pressure gas refrigerant is compressed and superheated in the low temperature compressor (2), and the superheated gas refrigerant flows into the intercooler 20 and is injected under the water surface of the intercooler 20 to rise through the liquid refrigerant in a bubble state. Exit the intercooler 20. At this time, the gas refrigerant is subjected to heat exchange by direct contact with the liquid refrigerant, a part of the liquid refrigerant is evaporated and the temperature of the gas refrigerant is cooled to a saturation temperature. The gas refrigerant cooled to the saturation temperature is compressed in the high pressure compressor (2b) and then circulated to the condenser (3).

이와 같이 인터쿨러(20)를 사용함으로써 3가지의 이득을 얻게 된다. 첫째로 고압압축기(2b) 입구온도가 낮아지면 기체냉매의 부피가 작아지므로 더 많은 양의 냉매를 압축할 수 있어서 압축기의 효율이 높아지고, 둘째로 출구온도가 과열되는 것을 막아서 압축기가 허용온도 이내에서 작동하는 환경을 제공할 수 있다. 셋째로 응축기(3)에서 응축된 액체냉매가 과냉되어 팽창밸브로 흘러가므로 압력이 강하할 때 소량의 액체냉매만이 증발한다. 그결과 더 많은 양의 액체냉매가 증발기(1)에서 증발하게 되므로 적은양의 유체로도 필요한 냉각능력을 얻게 되어 저압압축기(2a)의 동력이 감소한다. 또 인터쿨러(20)의 사용으로 냉매가 증발기(1)에서는 -20℃의 기체에서 고압압축기(2b) 출구에서는 110℃까지 올라갈수 있다. 또 응축기(3)에서 포화온도로 60℃이상까지 상승시킬수 있는 장점을 갖는다. 이처럼 큰 온도차를 유지하면서 작동하므로 높은 성적계수를 얻을 수 있다.Thus, three benefits are obtained by using the intercooler 20. First, when the inlet temperature of the high pressure compressor (2b) decreases, the volume of the gas refrigerant decreases, so that a larger amount of refrigerant can be compressed, thereby increasing the efficiency of the compressor, and secondly, the compressor is prevented from overheating so that the compressor is within an allowable temperature. It can provide a working environment. Third, since the liquid refrigerant condensed in the condenser 3 is supercooled and flows to the expansion valve, only a small amount of liquid refrigerant evaporates when the pressure drops. As a result, a larger amount of liquid refrigerant is evaporated in the evaporator 1, so that the required cooling capacity is obtained even with a small amount of fluid, thereby reducing the power of the low compressor 2a. In addition, the use of the intercooler 20 allows the refrigerant to rise to 110 ° C at the outlet of the high-pressure compressor 2b in a gas of -20 ° C in the evaporator 1. In addition, the condenser (3) has the advantage that can be raised to more than 60 ℃ saturation temperature. By operating with such a large temperature difference, high grade coefficients can be obtained.

냉방모드로 운영할때는 제2개폐밸브(V2)는 닫고 제1개폐밸브(V1)를 열며, 저압 압축기(2a)는 작동하지 않는다. 이때는 냉매가 인터쿨러(20)를 경유하지 않으며 고압팽창밸브(7b)를 경유한다. 히트펌프모드나 냉방모드에 관계없이 냉매는 항상 같은 응축기(3)에서 응축하고, 같은 증발기(1)에서 증발한다. 기존의 모든 냉.난방을 겸하는 히트펌프들에서는 사방 밸브와 삼방밸브들을 사용하여 증발기(1)와 응축기(3)의 기능을 바꾸어야 했고, 이것은 제어장치를 복잡하게 할 뿐만 아니라 응축기(3)와 증발기(1)의 구조가 다르기 때문에 제어의 신뢰성에 까지 영향을 주었지만, 본 발명에 따른 냉난방시스템은 여러 가지 운전모드로 동작 할 수 있을 뿐만 아니라 제어 방법이 매우 간편하여 제어가 확실하고 또 온도를 광범위한 영역에서 운전할수 있는 장점과 특성을 갖는다.When operating in the cooling mode, the second open / close valve V2 is closed and the first open / close valve V1 is opened, and the low pressure compressor 2a does not operate. At this time, the refrigerant does not pass through the intercooler 20 and passes through the high pressure expansion valve 7b. Regardless of the heat pump mode or the cooling mode, the refrigerant always condenses in the same condenser 3 and evaporates in the same evaporator 1. All existing cooling and heating heat pumps had to use four-way valves and three-way valves to change the functions of the evaporator (1) and condenser (3), which not only complicates the control, but also condenser (3) and evaporator. Although the structure of (1) is different, the reliability of the control is influenced, but the heating and cooling system according to the present invention can operate in various operating modes as well as the control method is very simple, so that the control is reliable and the temperature is wide. It has the advantages and characteristics to operate in the area.

이하에서는 본 발명에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템의 냉매순환시스템에 사용되는 인터쿨러의 작용효과를 설명한다.Hereinafter will be described the effect of the intercooler used in the refrigerant circulation system of the heating and cooling system using the heat medium according to the present invention.

인터쿨러(20)에 요구되는 기능을 우선 살펴보면, 첫째로, 인터쿨러(20)를 흘러나가는 기체냉매에 액체냉매가 조금도 섞이지 말아야 한다. 액체냉매가 포함된 기체냉매가 압축기(2)로 들어오면 압축기(2)를 손상시킨다. 둘째로, 저압압축기(2a)에서 압축될 때 과열된 기체냉매의 온도를 저압압축기(2a)의 토출압력에서 포화온도가 되거나 가까울 때까지 냉각 시킬 수 있도록 한다. 고압압축기(2b)의 출구온도가 120℃보다 낮게함과 동시에 압축기(2)의 효율을 높이기 위해서다. 셋째로, 인터쿨러(20) 내부에 있는 열교환기의 관 내부를 흐르는 액체냉매의 온도 역시 기체냉매의 온도에 가깝도록 최대한 과냉시킬수 있도록 한다. 과냉이 클수록 사이클의 효율이 높기 때문이다. 마지막으로 그러나 가장 중요한 것은 액체수위를 일정하게 유지시키는 제어장치가 있어야 한다.Looking first at the function required for the intercooler 20, first, the liquid refrigerant should not be mixed with any of the gas refrigerant flowing out of the intercooler 20. When the gas refrigerant containing the liquid refrigerant enters the compressor 2, the compressor 2 is damaged. Secondly, when compressed in the low compressor (2a) it is possible to cool the temperature of the superheated gas refrigerant until the saturation temperature at or near the discharge pressure of the low compressor (2a). In order to increase the efficiency of the compressor 2 at the same time as the outlet temperature of the high pressure compressor 2b is lower than 120 ° C. Third, the temperature of the liquid refrigerant flowing inside the tube of the heat exchanger in the intercooler 20 can also be supercooled to be close to the temperature of the gas refrigerant. This is because the greater the subcooling, the higher the efficiency of the cycle. Finally but most importantly, there must be controls to keep the liquid level constant.

본 발명의 냉난방시스템의 인터쿨러(20)에 사용된 기체분산 매니폴드(19)는 여러 개의 구멍이 뚤려 있어 저압 압축기(2a)로부터 인터쿨러(20)로 들어오는 기체 냉매를 기포의 형태로 인터쿨러(20)안에 있는 액체냉매에 분산시키는 역할을 한다.매니폴드를 맨 하단에 두는 것은 기포가 상승할 때 일어나는 액체의 대류현상을 이용하여 열교환 양을 많게 하기 위해서다. 또 기포의 형태로 유입시키는 것은 신속히 기포내의 기체가 포화온도에 이르게 하는 이유도 있다.The gas dispersion manifold 19 used in the intercooler 20 of the air conditioning and heating system of the present invention has a plurality of holes, so that the gas refrigerant entering the intercooler 20 from the low pressure compressor 2a in the form of bubbles is intercooler 20. The manifold is placed at the bottom to increase the amount of heat exchange by taking advantage of the convection of the liquid as the bubbles rise. In addition, the introduction of bubbles in the form of bubbles rapidly causes the gas in the bubbles to reach a saturation temperature.

인터쿨러(20)의 핀튜브(31)를 냉매의 수면과 수평되도록 배열한 것은 핀튜브(31) 내부를 흐르는 고온의 액체냉매와 인터쿨러(20)에 채워진 액체냉매가 열교환을 할 때 인터쿨러(20)에 채워진 액체냉매가 증발하면서 기포가 핀튜브(31)표면에서 생기고 기포가 표면을 떠날 때 자연대류와 비슷한 현상이 일어난다. 이 현상으로 열전달이 촉진되는데 이것을 극대화하기 위해서이다. 이새로운 인터쿨러(20)는 위에서 제시한 세 가지 조건들을 모두 만족시킨다. 첫째로 수면의 단면적이 커서 수면을 떠나는 기체의 속도가 낮다. 둘째로 저압 압축기(2a)에서 들어온 기체가 기포형태로 액체를 통과하므로 포화온도로 되어 나간다. 셋째로 고성능 핀튜브(31)를 사용하였을 뿐 만 아니라 액체에 대류현상을 유발시켜 액체사이의 열전달을 극대화 하였다.The fin tube 31 of the intercooler 20 is arranged to be flush with the surface of the coolant so that the high temperature liquid refrigerant flowing inside the fin tube 31 and the liquid refrigerant filled in the intercooler 20 exchange heat when the intercooler 20 is used. As the liquid refrigerant filled in evaporates, bubbles are generated on the surface of the fin tube 31 and when the bubbles leave the surface, a phenomenon similar to natural convection occurs. This phenomenon promotes heat transfer in order to maximize this. This new intercooler 20 satisfies all three conditions presented above. First, the cross section of the water surface is low, so the velocity of the gas leaving the water surface is low. Second, the gas coming from the low pressure compressor (2a) passes through the liquid in the form of bubbles, and thus goes out to the saturation temperature. Third, not only the high-performance fin tube 31 was used, but also convection in the liquid to maximize the heat transfer between the liquid.

실행예로서 히트펌프모드의 난방목적으로 운전하고 냉방모드로 빙축조(70)와 연결하는 경우를 설명한다. 히트펌프모드에서, 냉매는 R-22을 사용하였으며 공기중에서 25,000Kcal/h의 열을 흡수하고 실내에 44,021Kcal/h의 방열을 하는 시스템이다. 전력사용은 각각 저압압축기(2a)에서 4.5kW그리고 고압압축기(2b)에서 17.6kW씩 필요하다. 구체적으로 고압압축기(2b)는 압력432.6kPa 및온도 -4.2℃의 기체 냉매를 압축하여 압력2,379.1kPa 온도 111.5℃의 과열상태로 만든다. 응축기(3)에서 이 과열된 기체냉매가 응축할 때 44,021kcal/h의 열을 열매체에 전달하고 액체냉매가 된다. 이때 포압력은 2379.1kPa이며 포화온도는 59.5℃가 된다. 응축기(3)를 흐르는 액체냉매의 유량은 948.34kg/h다. 포화온도59.5℃의 액체냉매는 인터쿨러(20)에서 8.9℃로 냉각된다. 그러므로 액체냉매는 50.6℃ 과냉 된 것이다. 인터쿨러(20)에서는 59.5℃의 액체냉매를 8.9℃로 냉각시키고 또 저압압축기(2a)에서 33.4℃로 과열된 기체냉매를 -4.2℃로 냉각시킨다. 기체냉매와 액체냉매를 냉각시킬때에 흡수하는 열은 인터쿨러(20)에 있는 액체냉매가 407.76kg/h로 증발하면서 사용된다. 그러므로 팽창밸브(7a)로 흘러가는 액체유량은 948.34kg/h에서 인터쿨러(20)에서 증발한 양인 407.76kg/h를 뺀 나머지양 540.58kg/h 이다. 증발기(1)에서는 냉매가 -20℃에서 증발할 때 열매체에서 기화열에 해당하는 열을 전달받는다. 그 결과 냉매의 엔탈피는 207.1kJ/kg에서 430.3.5kJ/kg으로 증가한다. 저압압축기(2a)에서 기체냉매는 압축되어 압력은 245.3kPa에서 432.6kPa로 증가하고 온도는 33.4℃로 과열된다. 과열된 기체는 인터쿨러(20)에서 -4.2℃로 냉각된 후 고압압축기(2b)로 되돌아가므로 사이클이 완성된다.As an example of the implementation, the case of operating for heating purpose in the heat pump mode and connecting with the ice storage tank 70 in the cooling mode will be described. In heat pump mode, the refrigerant used R-22 and absorbs 25,000 Kcal / h of air and heats 44,021 Kcal / h indoors. Electric power usage is required for each 4.5 kW in the low compressor (2a) and 17.6 kW in the high compressor (2b). Specifically, the high pressure compressor 2b compresses the gaseous refrigerant having a pressure of 432.6 kPa and a temperature of -4.2 ° C. to make an overheated state of pressure 2,379.1 kPa temperature of 111.5 ° C. When this superheated gas refrigerant condenses in the condenser 3, it transfers 44,021 kcal / h of heat to the heat medium and becomes a liquid refrigerant. The pore pressure is 2379.1 kPa and the saturation temperature is 59.5 ° C. The flow rate of the liquid refrigerant flowing through the condenser 3 is 948.34 kg / h. The liquid refrigerant having a saturation temperature of 59.5 ° C. is cooled to 8.9 ° C. in the intercooler 20. The liquid refrigerant is therefore supercooled at 50.6 ° C. In the intercooler 20, the liquid refrigerant at 59.5 ° C is cooled to 8.9 ° C, and the gas refrigerant superheated to 33.4 ° C in the low compressor 2a is cooled to -4.2 ° C. The heat absorbed when cooling the gas refrigerant and the liquid refrigerant is used while the liquid refrigerant in the intercooler 20 evaporates to 407.76 kg / h. Therefore, the liquid flow rate flowing to the expansion valve (7a) is the remaining amount 540.58kg / h minus 407.76kg / h, which is the amount evaporated from the intercooler 20 from 948.34kg / h. In the evaporator 1, when the refrigerant evaporates at -20 ° C, the heat medium receives heat corresponding to heat of vaporization. As a result, the enthalpy of the refrigerant increases from 207.1 kJ / kg to 430.3.5 kJ / kg. In the low compressor 2a, the gas refrigerant is compressed so that the pressure increases from 245.3 kPa to 432.6 kPa and the temperature is overheated to 33.4 ° C. The superheated gas is cooled to −4.2 ° C. in the intercooler 20 and then returned to the high pressure compressor 2b, thereby completing the cycle.

다음은 빙축열 냉방모드로 작동할 때의 냉매순환시스템의 사이클을 살펴보면 이 경우 증발기(1)는 증발온도 -9℃로 운전하여 제빙한다. 이 때 저압압축기(2a)는 작동하지 않으며 고압압축기(2b)만 작동하므로 인터쿨러(20)는 사용하지 않는다. 사이클의 작동은 히트펌프모드와 유사하므로 추가적인 설명을 생략한다.Next, look at the cycle of the refrigerant circulation system when operating in the ice heat storage cooling mode, in this case, the evaporator 1 is operated by the evaporation temperature -9 ℃ to make ice. At this time, since the low compressor (2a) does not operate and only the high pressure compressor (2b) operates, the intercooler 20 is not used. Operation of the cycle is similar to that of the heat pump mode, and further explanation is omitted.

이하에서는 본 발명의 냉난방시스템에 사용되는 공랭식 열교환기(40)의 작용효과에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter will be described in detail the effect of the air-cooled heat exchanger 40 used in the cooling and heating system of the present invention.

공랭식열교환기는 핀튜브(31)내부를 흐르는 열매체와 핀튜브(31)외부를 흐르는 공기와 열교환을 하는 기능을 갖는다. 히트펌프모드로 씨스템이 작동할 때는 열매체가 공랭식 열교환기(40)에서 공기로부터 열을 전달받고 증발기(1)에서 냉매에 전달한다. 그러므로 열교환기의 표면온도는 공기온도보다 낮다. 공기 중에는 일정량의 수분이 포함되어 있으며 대기온도가 -5℃와 5℃내에 있을 때는 열을 전달하는 표면에 많은 양의 수분이 응축한다. 더욱 불리하게는 수분이 많이 함유된 눈이나 비가 표면과 접촉하는 순간 수분은 얼음으로 변하게 되고 열교환기의 기능은 극히 떨어지거나 사용자체가 불가능하게 된다.The air-cooled heat exchanger has a function of exchanging heat with the heat medium flowing inside the fin tube 31 and the air flowing outside the fin tube 31. When the system is operated in the heat pump mode, the heat medium transfers heat from the air in the air-cooled heat exchanger 40 and transfers it to the refrigerant in the evaporator 1. Therefore, the surface temperature of the heat exchanger is lower than the air temperature. The air contains a certain amount of moisture, and when the air temperature is within -5 ℃ and 5 ℃, a large amount of moisture condenses on the heat transfer surface. More adversely, the moment water or snow containing a lot of moisture comes into contact with the surface, the water turns to ice and the function of the heat exchanger is extremely degraded or the user is impossible.

본 발명에서 사용된 공랭식 열교환기(40)는 아래면에서 공기가 유입되어 번들(45)의 안쪽에 설치된 송풍기(50)에 의하여 외부로 배출된다. 열교환기 번들(45)외부에 설치된 루버(55)는 공기의 방향을 사선으로 바닥을 향하도록 안내한다. 루버(55)때문에 강한 비바람 혹은 눈보라에서도 비나 눈이 직접 열교환기 표면에 접촉하는 것이 방지된다.In the air-cooled heat exchanger 40 used in the present invention, air is introduced from the bottom surface and discharged to the outside by the blower 50 installed inside the bundle 45. The louver 55 installed outside the heat exchanger bundle 45 guides the air in a diagonal direction toward the bottom. The louver 55 prevents rain or snow from directly contacting the heat exchanger surface, even in strong rain or snowstorms.

또한 공랭식 열교환기(40)의 하우징은 네 개의 다리(43)에 의하여 지면으로부터 일정높이만큼 들려져 있어서, 공기가 밑에서 유입 될 때 눈이나 빗방울이 따라 오는 것을 최소화하거나 없앨 수 있다.In addition, the housing of the air-cooled heat exchanger 40 is lifted by a certain height from the ground by the four legs 43, it is possible to minimize or eliminate the coming of snow or raindrops when air is introduced from the bottom.

본 발명의 냉난방시스템에 사용된 공랭식 열교환기(40)는 첫째, 눈이나 비가 직접 열교환기 표면에 접촉되는 것을 막아준다. 둘째, 공기가 열교환기 내에서 위로 올라와 옆으로 흘러가므로 빗방울이나 눈이 공기를 따라와 열교환기 표면에 접착하는 것을 최소화한다. 셋째 여름철에 냉방모드로 작동할 때 루버(55)의 날개를 위로 향하도록 하여 더운 공기가 신속히 외부로 배출되도록 한다. 새로운 공랭식열교환기(40)의 사용은 히트펌프운영에서 가장 큰 문제점인 성에가 열교환기 표면에 형성되는 것을 최소화 할 수 있다.The air-cooled heat exchanger 40 used in the cooling and heating system of the present invention firstly prevents snow or rain from directly contacting the heat exchanger surface. Second, air rises upwards and sideways within the heat exchanger, minimizing raindrops or snow from following the air and adhering to the heat exchanger surface. Third, when operating in the cooling mode in the summer, the wings of the louver (55) to face upwards so that the hot air is quickly discharged to the outside. The use of the new air-cooled heat exchanger 40 can minimize the formation of frost on the heat exchanger surface, which is the biggest problem in heat pump operation.

본 발명의 냉난방시스템은 밸브장치가 열매체의 순환의 방향을 전환할 수 있고, 따라서 히트펌프기능과 냉방기능을 달성하는데 있어서 히트펌프 사이클의 증발기(1)와 응축기(3)를 역할을 전환하지 않으므로 히트펌프 사이클의 효율이 저하되지 않는다.In the cooling and heating system of the present invention, since the valve device can change the direction of circulation of the heat medium, and thus does not switch the role of the evaporator 1 and the condenser 3 of the heat pump cycle in achieving the heat pump function and the cooling function. The efficiency of the heat pump cycle does not decrease.

압축기(2)의 입구온도가 낮아야 압축기(2)의 효율이 높아지는 이유는 PV=nRT에 의해, 압축기(2)가 압력을 높이면 온도가 높아진다. 그러나, 압축기(2)는 한계온도가 있다. 또한, 입구온도가 높게 되면 압축기(2)로 유입하는 유체는 질량에 비해 부피가 크게 되고 압축기(2)는 동일한 에너지로 작은양의 유체를 압축하는 결과가 된다. 따라서 압축기(2)의 효율이 떨어진다고 볼 수 있으므로, 압축기(2)의 입구온도가 낮은 것이 바람직하다.The reason why the efficiency of the compressor 2 is increased when the inlet temperature of the compressor 2 is low is that PV = nRT increases the temperature when the compressor 2 increases the pressure. However, the compressor 2 has a limit temperature. In addition, when the inlet temperature is high, the fluid flowing into the compressor 2 becomes bulky relative to the mass, and the compressor 2 compresses a small amount of fluid with the same energy. Therefore, since the efficiency of the compressor 2 can be seen to be low, it is preferable that the inlet temperature of the compressor 2 is low.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 공랭식 교환기의 송풍팬(50)을 하우징내의 대향하는 측면에 각각 설치하였으나, 본 발명은 이에 한하지 않고, 송풍팬(50)을 하우징의 하면에 형성하는 것도 가능하다.In the preferred embodiment of the present invention, the blowing fan 50 of the air-cooling exchanger is installed on opposite sides of the housing, respectively, but the present invention is not limited thereto, and the blowing fan 50 may be formed on the lower surface of the housing.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열매체를 사용하는 냉난방시스템에 의하면 냉난방시스템의 히트펌프기능을 사용할 경우에 증발기와 열교환을 하는 공랭식 열교환기에 생기는 성에를 신속하고 간단하게 제거할 수 있으므로 공기중에 수분이 많은 지역에서도 히트펌프를 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the air-conditioning and heating system using the heat medium according to the preferred embodiment of the present invention having the configuration as described above, when using the heat pump function of the air-conditioning system can quickly and simply remove the frost generated in the air-cooled heat exchanger that exchanges heat with the evaporator. Therefore, the heat pump can be used even in areas where there is a lot of moisture in the air.

본 발명의 냉난방시스템은 열매체를 사용하여 냉매와 열을 교환시키고, 열매체를 통해 실내기나 공랭식 열교환기로 열을 전달하고 흡수하는 것이므로 난방모드 또는 냉방모드 어느 경우에도 냉매순환사이클을 변화시킬 필요가 없어서 효율이 좋게 된다.The cooling and heating system of the present invention exchanges heat with the refrigerant using a heat medium, and transfers and absorbs heat to an indoor unit or an air-cooled heat exchanger through the heat medium, and thus does not need to change the refrigerant circulation cycle in either the heating mode or the cooling mode. This will be nice.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.

Claims (7)

증발기(1), 압축기(2), 응축기(3), 팽창밸브(7)가 형성된 냉매순환회로가 하나 이상 구비된 냉매순환시스템;A refrigerant circulation system including one or more refrigerant circulation circuits including an evaporator (1), a compressor (2), a condenser (3), and an expansion valve (7); 상기 증발기(1)와 공랭식 열교환기(40)를 경유하는 폐회로인 제1열매체순환회로(100);A first heat medium circulation circuit 100 which is a closed circuit via the evaporator 1 and the air-cooled heat exchanger 40; 상기 응축기(3)와 실내기(60)를 경유하는 폐회로인 제2열매체순환회로(200);A second heat medium circulation circuit 200 which is a closed circuit via the condenser 3 and the indoor unit 60; 상기 응축기(3)와 상기 공랭식 열교환기(40)를 경유하는 폐회로인 제3열매체순환회로(300);A third heat medium circulation circuit 300 which is a closed circuit via the condenser 3 and the air-cooled heat exchanger 40; 상기 증발기(1)와 상기 실내기(60)를 경유하는 폐회로인 제4열매체순환회로(400); 및A fourth thermal medium circulation circuit 400 which is a closed circuit via the evaporator 1 and the indoor unit 60; And 상기 제1, 제2, 제3 및 제4열매체순환회로(100, 200, 300, 400)상에 설치되는 선택적으로 작동이 가능한 2개 이상의 펌프(P1, P2, P3, P4)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열매체를 사용하는 냉난방시스템.Comprising two or more pumps (P1, P2, P3, P4) selectively operable to be installed on the first, second, third and fourth column medium circulation circuit (100, 200, 300, 400) Heating and cooling system using a heat medium characterized in that. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4열매체순환회로(100, 200, 300, 400)에 설치되는 복수의 개폐밸브(V1, V2, V3, V4)를 더 포함하고,Further comprising a plurality of opening and closing valves (V1, V2, V3, V4) installed in the first, second, third and fourth column medium circulation circuit (100, 200, 300, 400), 상기 제1, 제2, 제3 및 제4열매체순환회로(400) 각각은 상기 제1, 제2, 제3 및 제4열매체순환회로(400)들의 하나 이상과 공유하는 부분이 있는 것을 특징으로하는 열매체를 사용하는 냉난방시스템.Each of the first, second, third and fourth column medium circulation circuits 400 has a portion shared with at least one of the first, second, third and fourth column medium circulation circuits 400. Air-conditioning system using heat medium to say. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 열교환기를 내장하고 물이 저장된 빙축조(70);Ice storage tank (70) containing a heat exchanger and the water is stored; 상기 증발기(1)와 빙축조(70)를 경유하는 폐회로인 제5열매체순환회로(500); 및A fifth heat medium circulation circuit 500 which is a closed circuit via the evaporator 1 and the ice storage tank 70; And 상기 빙축조(70)와 상기 실내기(60)를 경유하는 폐회로인 제6열매체순환회로(600)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열매체를 사용하는 냉난방시스템.And a sixth thermal medium circulation circuit (600), which is a closed circuit passing through the ice storage tank (70) and the indoor unit (60). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2열매체순환회로(200)에 설치되며 열매체를 저장하는 제1열매체수집탱크(T1)와 제2열매체수집탱크(T2);A first heat medium collecting tank T1 and a second heat medium collecting tank T2 installed in the second heat medium circulation circuit 200 to store the heat medium; 상기 제4열매체순환회로(400)에 설치되며 열매체를 저장하는 제3열매체수집탱크(T3)와 제4열매체수집탱크(T4); 및A third heat medium collecting tank (T3) and a fourth heat medium collecting tank (T4) installed in the fourth heat medium circulation circuit (400) to store the heat medium; And 상기 하나 이상의 냉매순환회로의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함하고,Further comprising a controller for controlling the operation of the at least one refrigerant circulation circuit, 상기 제1열매체수집탱크(T1) 및 제3열매체수집탱크(T3)는 온도센서(65, 66)를 구비하고, 상기 제어기는 상기 온도센서(65, 66)에 연결되는 것을 특징으로 하는 열매체를 사용하는 냉난방시스템.The first heat medium collecting tank T1 and the third heat medium collecting tank T3 include temperature sensors 65 and 66, and the controller is connected to the temperature sensors 65 and 66. Air conditioning system used. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중의 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 3 and 4, 상기 냉매순환시스템은,The refrigerant circulation system, 냉매가 채워지고 상기 냉매의 수위를 제어하는 수위제어장치(19) 및 열교환기가 형성된 인터쿨러(20)를 더 포함하고,And an intercooler 20 having a refrigerant filled therein and a level control device 19 for controlling the level of the refrigerant and a heat exchanger formed therein. 상기 압축기(2)는 저압압축기(2a)와 고압압축기(2b)로 이루어지고, 상기 팽창밸브(7)는 상기 응축기(3)와 각각 연결되는 저압팽창밸브(7a)와 고압팽창밸브(7b)로 이루어지며;The compressor 2 comprises a low compressor 2a and a high pressure compressor 2b, and the expansion valve 7 is a low pressure expansion valve 7a and a high pressure expansion valve 7b respectively connected to the condenser 3. Consisting of; 상기 저압압축기(2a)와 고압압축기(2b)는 상기 인터쿨러(20)를 통해 연결되고, 상기 저압팽창밸브(7a)와 상기 응축기(3)는 상기 인터쿨러(20)를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 열매체를 사용하는 냉난방시스템.The low compressor (2a) and the high pressure compressor (2b) is connected via the intercooler 20, the low pressure expansion valve (7a) and the condenser (3) is characterized in that connected via the intercooler (20). Heating and cooling system using heat medium. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 인터쿨러(20) 내부의 바닥에는 상기 저압압축기(2a)에 연결되고 복수의 구멍(23)이 형성된 기체분산 매니폴드(21)가 더 설치되고,On the bottom of the intercooler 20 is further provided with a gas dispersion manifold 21 connected to the low compressor (2a) and formed with a plurality of holes 23, 상기 인터쿨러(20)의 열교환기는 원형의 외부핀(34)이 복수개 형성된 핀튜브(31)가 상기 인터쿨러(20) 내부의 냉매의 수면에 수평하게 설치되어 형성된 것을 특징으로 하는 열매체를 사용하는 냉난방시스템.The heat exchanger of the intercooler 20 is a heating and cooling system using a heat medium, characterized in that the fin tube 31 having a plurality of circular outer fins 34 is installed horizontally on the surface of the refrigerant inside the intercooler 20. . 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중의 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 3 and 4, 상기 공랭식 열교환기(40)는 하방이 관통되고 지면으로부터 떨어져서 설치되며, 측방향으로 핀튜브(31)가 구비되고, 상기 핀튜브(31)의 외측으로 각도조정이 가능한 루버(55)가 설치되는 것을 특징으로 하는 열매체를 사용하는 냉난방시스템.The air-cooled heat exchanger 40 is downwardly penetrated and installed away from the ground, and is provided with a fin tube 31 in a lateral direction, and an louver 55 capable of adjusting an angle to the outside of the fin tube 31 is installed. Heating and cooling system using a heat medium characterized in that.
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