KR20100016752A - 히트펌프 연동 온수 순환 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

히트펌프 연동 온수 순환 시스템 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템에서는, 난방 운전 모드 또는 급탕 운전 모드에서, 상기 수회로 내부의 물의 온도가 설정 온도(Ta)보다 낮은 경우에는 상기 워터 펌프의 구동이 정지되고, 상기 압축기, 감압장치 및 실내기 내에 제공되는 보조히터의 구동을 제어하여 물의 온도가 설정온도에 도달하면, 워터펌프가 재구동한다.
따라서, 난방 운전 또는 급탕 운전의 초기에 신속하게 온수가 공급되도록 할 수 있어, 난방 운전 또는 급탕 운전임에도 사용자에게 차가운 물이 공급되거나 실내가 냉방되는 현상을 방지할 수 있다.
Figure P1020080076360
히트 펌프, 급탕, 난방

Description

히트펌프 연동 온수 순환 시스템 및 제어 방법{Hot water circulation system associated with heat pump and method for controlling the same}
본 발명은 히트 펌프와 연동하여 온수 공급 및 난방 기능을 수행하는 시스템및 제어 방법에 관한 것이다.
히트 펌프와 연동하는 온수 공급 및 난방 장치는, 히트 펌프 사이클과 온수 순환 사이클이 결합된 장치로서, 히트 펌프 냉매 회로를 구성하는 압축기로부터 토출되는 냉매와 물이 열교환하도록 하여 온수 공급 및 바닥 난방이 이루어지도록 하는 장치이다.
종래의 시스템은, 냉방모드, 제상모드, 난방모드 등의 다양한 운전모드로 작동 또는 전환될 수 있다.
그러나, 상기와 같은 형태의 히트 펌프 연동 온수 공급 및 난방 장치는 다음과 같은 문제점이 존재한다.
냉방모드, 제상모드 또는 운전정지 상태에서는 수배관 측에는 비교덕 낮은 온도의 물이 흐르기 때문에, 냉방모드 또는 제상모드로 운전되는 상태 또는 운전정지 상태에서 난방모드로 전환 또는 작동시키면, 난방모드임에도 일시적으로 실내가 더욱 추워지거나 급탕탱크의 급수가 더욱 차가운 상태로 토출되게 된다.
따라서, 난방모드이므로 실내가 더욱 따뜻해지거나 급탕탱크에서 온수가 공급될 것이라고 예상한 사용자는, 예상과는 반대가 되는 상황에 당황하거나 불쾌감을 느끼게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 냉방모드 또는 운전정지 상태에서 난방모드로 전환 또는 작동하였음에도 일시적으로 냉방모드와 동일한 효과가 나타나는 현상을 방지할 수 있는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 냉방모드 또는 운전정지 상태에서 난방모드로 전환 또는 작동할 경우에 실내로 열이 전달되고 급탕탱크를 통해 온수가 공급되기까지 걸리는 시간이 최소화될 수 있는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템 및 제상 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템에는, 압축기, 수냉매열교환기, 팽창부, 기냉매열교환기를 포함하는 냉매회로; 수냉매열교환기, 집수탱크, 워터펌프를 포함하고, 급수를 공급하는 급탕부 또는 실내로 열을 전달하는 난방부와 연결되는 수회로; 및 상기 수회로 내부의 물의 온도를 감지하는 온도 센서와, 실내 온도를 감지하는 온도 센서 및 실외 온도를 감지하는 온도 센서를 포함하는 온도 감지부가 포함되고, 난방 운전 모드 또는 급탕 운전 모드에서, 상기 수회로 내부의 물의 온도가 설정 온도(Ta)보다 낮은 경우에는 상기 워터 펌프의 구동이 정지되고, 상기 압축기, 감압장치, 실내기 내에 제공되는 보조히터의 구동을 제어하여 물의 온도가 설정온도에 도달하면, 워터펌프가 재구동한다.
상기와 같은 구성을 이루는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템 및 제어 방법에 의하면, 냉방모드 또는 운전정지 후 난방모드로 전환 또는 작동시킬 경우에도 일시적으로 냉방모드와 동일한 효과가 발생하는 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 냉방모드 또는 운전정지 상태에서 난방모드로 전환 또는 작동할 경우에, 실내로 열이 전달되고 급탕탱크를 통해 온수가 공급되기까지 걸리는 시간이 최소화될 수 있는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명의 사상이 구현되는 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 보여주는 도면이고, 도 2는 상기 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 구성하는 실내기의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템(1)에는, 히트 펌프 냉매 사이클이 포함되는 실외기(2)와, 상기 히트 펌프 냉매 사이클을 따라 상변화되는 냉매와 열교환하여 물이 가열되도록 하는 실내기(3)와, 상기 실내기(3)의 어느 부분에서 열교환 가능하게 연결되어 온수를 공급하는 급탕부(hot water supply part)(4)와, 상기 실내기(3)로부터 연장되는 수배관(water pipe)으로 구성되는 난방부(5)가 포함된다.
상세히, 상기 히트펌프 냉매 사이클은, 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기(21)와, 상기 압축기(21)로부터 토출되는 냉매의 흐름 방향을 조절하는 사방 밸브(four-way valve)(22)와, 상기 사방 밸브(22)를 통과한 고온 고압의 냉매가 상기 실내기(3)의 수배관을 따라 흐르는 물과 열교환하는 수냉매 열교환기(water-refrigerant heat exchanger)(31)와, 상기 수냉매 열교환기(31)를 통과한 냉매가 저온 저압으로 팽창되도록 하는 팽창부(expansion part)(24) 및 상기 팽창부(24)를 통과한 냉매가 실외 공기와 열교환하도록 하는 실외 열교환기(23)로 이루어진다. 그리고, 상기 부품들은 냉매 배관(25)에 의하여 연결되어 폐회로를 구성한다. 그리고, 상기 실외기(2)에는, 상기 압축기(21), 사방 밸브(22), 팽창부(24) 및 실외 열교환기(23)가 포함된다. 또한, 실외 공기의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(미도시)가 설치된다. 그리고, 상기 실외기(2)가 냉방 모드로 운전되는 경우에는 상기 실외 열교환기(23)가 증발기의 기능을 수행하고, 난방 모드로 운전되는 경우에는 응축기의 기능을 수행하게 된다. 그리고, 상기 수냉매 열교환기(31)의 입구측 냉매 배관과 출구측 냉매 배관에는 각각 온도 센서(TH1,TH2)가 장착될 수 있다.
이하에서는, 제상 운전의 경우를 제외하고 난방 모드로 운전되는 것으로 한정하여 설명하도록 한다.
한편, 상기 실내기(3)에는, 상기 수냉매 열교환기(31)와, 상기 수냉매 열교환기(31)의 출구측에 연장되는 수배관에 장착되어, 물의 흐름을 감지하는 플로우 스위치(flow switch)(32)와, 상기 플로우 스위치(32)로부터 물이 흐르는 방향으로 이격된 어느 지점에서 분지되는 팽창 탱크(expansion tank)(33)와, 상기 수냉매 열 교환기(31)의 출구측으로부터 연장되는 수배관의 단부가 삽입되며, 내부에 보조 히터(35)가 제공되는 집수 탱크(34)와, 상기 집수 탱크(34)의 출구측 수배관의 어느 지점에 제공되는 워터 펌프(water pump)(36)가 포함된다.
상세히, 상기 수냉매 열교환기(31)는 상기 히트 펌프 냉매 사이클을 따라 흐르는 냉매와 상기 수배관을 따라 흐르는 물이 열교환하는 부분으로서, 판형 열교환기가 적용 가능하다. 상기 수냉매 열교환기(31)에서는, 상기 압축기(21)를 통과한 고온 고압의 기체 냉매로부터 상기 수배관을 따라 흐르는 물로 열(QH)이 전달된다. 상기 수냉매 열교환기(31)로 유입되는 물은 급탕 과정 또는 난방 과정을 통하여 미지근하게 식은 상태이다. 그리고, 상기 수냉매 열교환기(31)의 입구측 수배관과 출구측 수배관에도 온도 센서(TH3,TH4)가 각각 장착될 수 있다.
또한, 상기 팽창 탱크(33)는, 상기 수냉매 열교환기(31)를 통과하면서 가열된 물의 부피가 적정 수준 이상으로 팽창될 때 이를 흡수하는 완충 기능을 수행한다. 상기 팽창 탱크(33) 내부에는 다이아프램이 들어 있어 수배관 내부의 물의 부피 변화에 대응하여 움직이게 된다. 그리고, 상기 팽창 탱크(33) 내부에는 질소 가스가 충전되어 있다.
또한, 상기 집수 탱크(34)는, 상기 수냉매 열교환기(31)를 통과한 물이 집수되는 용기이다. 그리고, 상기 집수 탱크(34) 내부에는 보조 히터(35)가 장착되어, 제상 운전 과정 또는 수냉매 열교환기(31)를 통한 흡입 열량이 요구되는 열량에 미치지 못하는 경우 선택적으로 동작하게 된다. 그리고, 상기 집수 탱크(34)의 상측에는 에어 벤트(air vent)(343)가 형성되어, 상기 집수 탱크(34) 내에 존재하는 과 열 상태의 공기가 배출되도록 한다. 그리고, 상기 집수 탱크(35)의 어느 일측에는 압력 게이지(341)와 릴리프 밸브(342)가 제공되어, 상기 집수 탱크(35) 내부의 압력이 적절하게 조절되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 압력 게이지(341)를 통해서 표시되는 상기 집수 탱크(35) 내부 수압이 과도하게 높을 때에는, 상기 릴리프 밸브(342)가 개방되도록 하여 탱크 내 압력이 적절하게 조절되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 집수 탱크(34)의 일측에도 물의 온도를 측정하는 온도 센서(TH5)가 장착될 수 있다.
또한, 상기 워터 펌프(36)는, 상기 집수 탱크(34)의 출구측에서 연장되는 수배관을 통해서 토출되는 물을 펌핑하여, 급탕부(4)와 난방부(5)로 공급되도록 한다.
또한, 상기 실내기(3)의 내부 일측에는 각종 전장 부품이 저장되는 컨트롤 박스(38)가 장착되고, 상기 실내기(3)의 전면에는 컨트롤 패널(37)이 제공된다. 상세히, 상기 컨트롤 패널(37)에는 LCD 패널과 같은 디스플레이부와, 각종 입력 버튼이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 디스플레이부를 통해서 상기 실내기(3)의 운전 상태 또는 실내기(3)를 통과하는 물의 온도 등과 같은 운전 정보와 기타 메뉴 등을 확인할 수 있다.
한편, 상기 급탕부(4)는, 사용자가 세면 또는 설거지 등과 같은 작업에 필요한 물을 데워서 공급하는 부분이다.
상세히, 상기 워터 펌프(36)로부터 물의 흐름 방향으로 이격된 어느 지점에는 물의 흐름을 제어하는 삼방 밸브(three-way valve)(71)가 제공된다. 상기 삼방 밸브(71)는, 상기 워터 펌프(36)에 의하여 펌핑된 물이 상기 급탕부(4) 또는 상기 난방부(5)로 흐르도록 하는 방향 전환 밸브이다. 따라서, 상기 삼방 밸브(71)의 출구측에는 급탕부로 연장되는 급탕 배관(48)과, 상기 난방부(5)로 연장되는 난방 배관(53)이 각각 연결된다. 그리고, 상기 워터 펌프(36)에 의하여 펌핑되는 물은 상기 삼방 밸브(71)의 제어에 따라 상기 급탕 배관(48) 또는 난방 배관(53) 중 어느 한 쪽으로 선택적으로 흐르게 된다.
상기 급탕부(4)에는, 외부로부터 공급되는 물을 저장하고, 저장된 물이 데워지도록 하는 급탕 탱크(41)와, 상기 급탕 탱크(41)의 내부에 제공되는 보조 히터(42)가 포함된다. 그리고, 설치 형태에 따라 상기 급탕 탱크(41)에 열을 공급하는 보조 열원이 더 추가될 수 있다. 그리고, 제시 가능한 보조 열원으로서는 태양열을 이용한 축열조(43)가 가능하다. 그리고, 상기 급탕부(4)의 일측면에는 냉수가 유입되기 위한 입수부(411)와, 가열된 물이 토출되는 출수부(412)가 구비된다.
상세히, 상기 삼방 밸브(71)로부터 연장되는 급탕 배관의 일부는 상기 급탕 탱크(41)로 인입되어, 상기 급탕 탱크(41) 내부에 저장된 물을 가열한다. 즉, 상기 급탕 배관(48) 내부를 따라 흐르는 고온의 물로부터 상기 급탕 탱크(41)에 저장된 물로 열이 전달된다. 그리고, 특정한 경우에는 상기 보조 히터(42)와 상기 보조 열원이 동작하여 추가적인 열을 더 공급할 수도 있다. 예를 들어, 사용자가 목욕을 하기 위하여 온수를 많이 필요로 하는 경우와 같이, 단시간에 물이 데워져야 하는 경우에 동작할 수 있다. 그리고, 상기 급탕 탱크(41)의 일측에는 물의 온도를 감지하는 온도 센서(TH6)가 장착될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 출수부(412)에는 샤워기(45)와 같은 온수 토출 장치 또는 가습기(46)와 같은 가전 장치가 연결될 수도 있을 것이다. 그리고, 상기 보조 열원으로서 태양열을 이용한 축열조(43)가 사용되는 경우, 상기 축열조(43)로부터 연장되는 축열 배관(47)이 상기 급탕 탱크(41) 내부로 삽입될 수도 있을 것이다. 그리고, 상기 축열 배관(47) 상에는 축열 배관 폐회로 내부의 유속을 제어하는 보조 펌프(44)가 장착되고, 상기 축열 배관(47) 내부의 물의 흐름 방향을 제어하기 위한 방향 절환 밸브(VA)가 장착될 수 있다. 그리고, 상기 축열 배관(47)의 어느 일측에도 물의 온도를 측정하는 온도 센서(TH7)가 장착될 수 있다.
상기에서 제시된 태양열을 이용한 축열부와 같은 보조 열원 구조는 제시된 실시예에 제한되지 아니하고, 다양한 형태를 가지고 다른 위치에 장착 가능함을 밝혀 둔다.
한편, 상기 난방부(5)에는, 상기 난방 배관(53)의 일부가 실내 바닥에 매설되어 형성되는 바닥 난방부(51)와, 상기 난방 배관(53)의 어느 지점으로부터 분지되어 상기 바닥 난방부(51)와 병렬 연결되는 공기 난방부(52)가 포함된다.
상세히, 상기 바닥 난방부(51)는 도시된 바와 같이 실내 바닥에 미앤더 라인(meander line) 형태로 매설될 수 있다. 그리고, 상기 공기 난방부(52)는 팬 코일 유닛(Fan Coil Unit) 또는 라디에이터(Radiator)등이 될 수 있다. 그리고, 상기 공기 난방부(52)에는 상기 난방 배관(53)으로부터 분지되는 공기 난방 배관(54) 일부가 열교환 수단으로 제공된다. 그리고, 상기 공기 난방 배관(54)이 분지되는 지점에는 삼방 밸브와 같은 유로 전환 밸브(55,56)가 설치되어, 상기 난방 배관(53) 을 따라 흐르는 냉매가 상기 바닥 난방부(51)와 공기 난방부(52)로 나뉘어 흐르거나 어느 한 쪽으로만 흐르도록 할 수 있다.
또한, 상기 삼방 밸브(71)로부터 연장되는 상기 급탕 배관(48)의 단부는 상기 공기 난방 배관(54)의 출구단으로부터 물의 흐름 방향으로 이격되는 지점에서 합지된다. 따라서, 급탕 모드에서는 상기 급탕 배관(48)을 따라 흐르는 냉매는 상기 난방 배관(53)으로 다시 합쳐진 후에 상기 수냉매 열교환기(31)로 유입된다.
여기서, 상기 급탕 배관(48)이 상기 난방 배관(53)과 합쳐지는 지점과 같이, 역류 차단을 필요로 하는 지점에는 역지 밸브(V)가 설치되어, 물의 역류가 방지되도록 할 수 있다. 같은 맥락으로, 상기 유로 전환 밸브(56)가 설치되는 방법 외에, 상기 공기 난방 배관(54)의 출구단과 상기 바닥 난방부(51)의 출구단에 역지 밸브가 각각 설치되는 것도 가능할 것이다.
이하에서는 상기 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템에서 일어나는 물의 흐름에 대하여 운전 모드 별로 나누어 설명하도록 한다.
먼저 급탕 모드가 선택되는 경우에는, 상기 삼방 밸브(71)에 의하여 물의 흐름이 상기 급탕 배관(48)으로 흐르도록 제어된다. 따라서, 수냉매 열교환기(31), 집수 탱크(34), 워터 펌프(36), 삼방 밸브(71) 및 급탕 배관(48)을 연결하는 폐회로를 따라서 물이 순환하게 된다. 이러한 순환 과정에서 상기 급탕 탱크(41)의 입수부(411)로 유입되는 냉수가 가열된 다음 상기 출수부(412)를 통하여 외부로 토출되어 사용자에게 공급된다.
또한, 난방 모드에서는, 상기 삼방 밸브(71)에 의하여 물의 흐름이 상기 난 방 배관(53)으로 흐르도록 제어된다. 따라서, 수냉매 열교환기(31), 집수 탱크(34), 워터 펌프(36), 삼방 밸브(71) 및 난방 배관(53)을 연결하는 폐회로를 따라서 물이 순환하게 된다. 그리고, 상기 난방 배관(53)을 따라 흐르는 물은 상기 공기 난방부(52) 또는 바닥 난방부(51)로 흐르게 된다.
이하에서는, 출수온도 및 실외온도에 따라 워터펌프를 제어하는 방법을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템에서 출수온도 및 실외온도에 따른 워터펌프의 제어방법을 보인 도면이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 먼저 운전 정지 후에 난방모드 작동 또는 냉방모드 등과 같은 다른 모드로 운전 후에 난방모드로 전환 명령이 입력되면,(S1) 실외기가 구동되고,(S2) 수냉매 열교환기 출수측 온도센서(TH3) 및 실외기측 온도센서(미도시)에 의해 출수온도(T2) 및 실외온도(T1)를 감지한다.(S3)
그리고, 상기 실외온도(T1)가 설정온도(Tb)보다 작은지 여부를 판단하고,(S4) 상기 실외온도(T1)가 설정온도(Tb)보다 작다면 워터펌프(36)를 작동시킨다.(S5) 그러나, 상기 실외온도(T1)가 설정온도(Tb)보다 작지 않다면 상기 출수온도(T2)가 설정온도(Ta)보다 작은지 여부를 판단한다.(S6)
이때, 상기 출수온도(T2)가 상기 설정온도(Ta)보다 작지 않다면 워터펌프(36)를 작동시키고,(S5) 상기 출수온도(T2)가 상기 설정온도(Ta)보다 작다면 워터펌프(36)의 작동을 중지한다.(S7)
그 후에는, 운전정지신호가 입력되는지 여부를 판단하고,(S8) 운전정지신호 입력이 없다면 다시 출수온도(T2) 및 실외온도(T1)를 감지한다. 그러나, 운전정지신호가 입력되면 모든 작동이 종료된다.
여기서, 설정온도(Tb) 및 설정온도(Ta)는 필요에 따라 사용자에 의해 설정 및 변경이 가능하다. 예를 들어, 설정온도(Tb)는 수배관의 물이 결빙될 염려가 있을 정도로 낮은 섭씨 0oC로 설정되고, 설정온도(Ta)는 실내의 바닥을 통해 또는 급탕탱크의 출수를 통해 사용자가 따뜻함을 느낄 수 없을 정도로 낮아야 하므로 체온과 유사한 36.5oC로 설정될 수 있다. 이 경우에는, 출수온도(T2)가 설정온도(Ta) 정도로 낮아진다면 자동으로 워터펌프의 작동이 정지되어 실내의 바닥이나 급탕탱크의 출수를 통해 사용자가 차가움을 느끼는 현상이 방지될 수 있다. 단, 실외온도가 지나치게 낮아져 설정온도(Tb)에 가까워지는 경우에는 자동으로 워터펌프가 작동되어 수배관의 물이 결빙되는 현상이 방지될 수 있다.
이하에서는, 난방모드 초기운전시 히터를 제어하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 난방모드 초기운전시 압축기의 운전률 및 밸브의 개도 변화를 보인 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 난방모드 초기운전시 히터의 제어방법을 보인 도면이다.
도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 먼저, 난방모드운전이 시작되면 압축기(21) 및 히터(35)가 작동된다.(S21) 그리고, 상기 압축기(21)의 운전율과 밸브의 개도가 한 단계씩 증가된다(S22) 여기서, 밸브가 냉매사이클 팽창부(24)의 일례로 쓰이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 압축기(21)의 운전율은 시스템에 무리가 가지 않는 범위 내에서 단계적으로 증가하게 되는데, 밸브의 개도도 역시 상기 압축기(21)의 운전율에 따라서 단계적으로 증가하게 된다. 이는 난방모드의 초기운전시에 액상태의 냉매가 압축기(21)로 유입되는 현상을 방지하기 위한 것이다. 또한, 운전 초기에 상기 밸브의 개도가 최대가 되는 것은, 냉매 배관의 모든 부분에 냉매가 골고루 분배되도록 하기 위함니다.
다음으로, 상기 압축기(21)의 운전율이 설정수준에 도달했는지 여부를 판단하여,(S23) 압축기(21)의 운전율이 설정수준에 도달한 경우에는 압축기의 운전율을 일정하게 유지하고,(S24) 상기 히터(35)의 작동을 정지하며,(S25) 상기 밸브의 개도를 일정하게 유지한다. (S26)
그러나, 상기 압축기(21)의 운전율이 설정수준에 도달하지 않은 경우에는 상기 밸브가 완전히 개방되었는지 여부를 판단하여,(S27) 상기 밸브가 완전히 개방되지 않은 경우에는 상기 압축기(21)의 운전율 및 밸브의 개도가 한 단계씩 더욱 증가된다.(S22) 반면에, 상기 밸브가 완전히 개방된 경우에는 상기 밸브의 개도가 일정하게 유지되고,(S28) 상기 압축기(21)의 운전율은 한 단계씩 더욱 증가된다.
다음으로, 상기 압축기(21)의 운전율이 설정수준에 도달했는지 여부를 판단하고,(S30) 도달하지 않은 경우에는 다시 압축기(21)의 운전율이 한 단계씩 더 증가된다.(S29) 그러나, 도달한 경우에는 압축기(21)의 운전율이 일정하게 유지되 고,(S31) 상기 히터의 작동이 정지된다.(S32)
상기한 제어방법에 의하면, 상기 압축기(21)의 운전율이 안정상태에 이르기 전까지는 상기 히터(35)가 작동되고, 상기 압축기(21)의 운전율이 안정상태에 이르면 상기 히터(35)의 작동이 정지된다. 예를 들어, 도 4와 같이 압축기(21)의 운전율이 일정시간(t5)가 되어야 안정상태에 이르는 경우에는, 일정시간(t5)까지는 히터(35)가 작동되고 일정시간(t5)이 지나면 상기 히터(35)의 작동이 정지될 수 있다.
따라서, 난방모드의 운전초기시에도 상기 히터(35)의 작동에 의해 수배관의 물이 신속하게 가열되어 고온의 상태로 난방부(5) 또는 급탕부(4)에 공급될 수 있기 때문에, 운전정지 또는 냉방 상태에서 난방모드로 전환 시에도 수배관의 식은 물이 갑자기 공급됨으로써 사용자가 실내의 바닥(51) 또는 급탕탱크(41)의 출수(412)를 통해 추위 또는 차가움을 느끼는 현상이 방지될 수 있다.
본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템을 구성하는 실내기의 구성을 보여주는 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템에서 출수온도 및 실외온도에 따른 워터펌프의 제어방법을 보인 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 난방모드 초기운전시 압축기의 운전률 및 밸브의 개도 변화를 보인 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 난방모드 초기운전시 히터의 제어방법을 보인 도면.

Claims (9)

  1. 압축기, 수냉매열교환기, 팽창부, 기냉매열교환기를 포함하는 냉매회로;
    수냉매열교환기, 집수탱크, 워터펌프를 포함하고, 급수를 공급하는 급탕부 또는 실내로 열을 전달하는 난방부와 연결되는 수회로; 및
    상기 수회로 내부의 물의 온도를 감지하는 온도 센서와, 실내 온도를 감지하는 온도 센서 및 실외 온도를 감지하는 온도 센서를 포함하는 온도 감지부가 포함되는 히트 펌프 연동 온수 순환 시스템의 제어 방법에 있어서,
    난방 운전 모드 또는 급탕 운전 모드에서, 상기 수회로 내부의 물의 온도가 설정 온도(Ta)보다 낮은 경우에는 상기 워터 펌프의 구동이 정지되고, 상기 압축기, 감압장치, 실내기 내에 제공되는 보조히터의 구동을 제어하여 물의 온도가 설정온도에 도달하면, 워터펌프가 재구동하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    실외 온도가 설정 온도(Tb) 이하인 경우에는, 상기 수회로 내부의 물의 온도에 관계없이, 워터 펌프의 구동이 정지되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 설정 온도(Ta)는 적어도 상기 설정 온도(Tb)와 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 워터 펌프의 구동 여부에 관계없이 상기 실외기에서는 히트펌프 냉매 사이클이 수행되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 압축기와 함께 상기 실내기에 구비되는 히터가 작동하고,
    상기 압축기의 운전율과 상기 팽창부의 밸브 개도가 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 압축기의 운전율이 설정 수준에 도달하면,
    상기 압축기의 운전율이 일정하게 유지되고,
    상기 히터의 작동이 정지되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템의 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 밸브가 완전 개방되기 전에 상기 압축기의 운전율이 설정 수준에 도달하면, 상기 압축기의 운전율과 상기 밸브의 개도가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 압축기의 운전율이 설정 수준에 도달하기 전에 상기 밸브가 완전 개방되면,
    상기 압축기의 운전율이 설정 수준에 도달할 때까지 상기 밸브의 완전 개방상태가 유지되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 압축기의 운전율 또는 밸브의 개도는 일정 수준 증가하는 과정 및 일정 수준 증가된 상태로 일정 시간 유지되는 과정을 반복 수행하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 연동 온수 순환 시스템.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107990780A (zh) * 2018-01-19 2018-05-04 沈阳智通工程有限公司 控制换热机组的方法及装置、换热系统
CN110043940A (zh) * 2019-05-24 2019-07-23 费森尤斯卡比华瑞制药有限公司 一种空调采暖热水供水系统
KR102581328B1 (ko) * 2022-11-30 2023-09-21 주식회사 엠티에스 고온수의 생산 및 냉난방이 가능한 이원 사이클 복합열원에 의한 멀티 히트펌프 및 그 제어 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002139249A (ja) 2000-11-01 2002-05-17 Sekisui Chem Co Ltd 給湯システム
JP4224409B2 (ja) 2004-02-02 2009-02-12 サンポット株式会社 自然エネルギー利用の給湯システム
JP2006090689A (ja) 2004-09-27 2006-04-06 Sts Kk ヒートポンプ熱源機付きソーラー給湯システム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107990780A (zh) * 2018-01-19 2018-05-04 沈阳智通工程有限公司 控制换热机组的方法及装置、换热系统
CN110043940A (zh) * 2019-05-24 2019-07-23 费森尤斯卡比华瑞制药有限公司 一种空调采暖热水供水系统
CN110043940B (zh) * 2019-05-24 2024-01-09 费森尤斯卡比华瑞制药有限公司 一种空调采暖热水供水系统
KR102581328B1 (ko) * 2022-11-30 2023-09-21 주식회사 엠티에스 고온수의 생산 및 냉난방이 가능한 이원 사이클 복합열원에 의한 멀티 히트펌프 및 그 제어 방법

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