KR20100023331A - 열교환기 내 향류흐름을 구비하는 히트펌프 냉난방 시스템 및 냉난방 운전방법 - Google Patents

열교환기 내 향류흐름을 구비하는 히트펌프 냉난방 시스템 및 냉난방 운전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열교환기 내 향류흐름을 구비하는 히트펌프 냉난방 시스템 및 냉난방 운전방법에 관한 것으로, 그 목적은 히트펌프로 냉난방 운전모드에 관계없이 열교환기 내의 유체의 흐름을 항시 향류로 유지할 수 있는 열교환기 내 향류흐름을 구비하는 히트펌프 냉난방 시스템 및 냉난방 운전방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 냉방 시 압축기, 제 2 열교환기, 팽창밸브 및 제 1 열교환기를 순차적으로 냉매가 순환되고, 난방 시, 압축기, 제 1 열교환기, 팽창밸브 및 제 2 열교환기를 순차적으로 냉매가 순환되며, 제 2 열교환기와 수배관이 연결되고, 제 1 열교관기와 열원배관이 연결되는 히트펌프식 냉난방 시스템에 있어서; 냉난방모드의 전환에 관계없이 수배관을 흐르는 물이 제 2 열교환기내의 냉매흐름과 향류흐름으로 제 2 열교환기로 유입되도록 수배관에 설치되는 수흐름 전환수단과, 열원배관을 흐르는 열원이 제 1 열교환기내의 냉매흐름과 향류흐름으로 제 1 열교환기로 유입되도록 열원배관에 설치되는 열원흐름 전환수단을 포함하여 구성되도록 되어 있다.
Figure P1020080082027
향류, 병류, 전동밸브, 히트펌프, 열교환기

Description

열교환기 내 향류흐름을 구비하는 히트펌프 냉난방 시스템 및 냉난방 운전방법{Cooling-Heating System of Heat Pump and Methods of Cooling-Heating for Counter Current Flow in Heat-Exchanger}
본 발명은 열교환기 내 향류흐름을 구비하는 히트펌프 냉난방 시스템 및 냉난방 운전방법에 관한 것으로, 히트펌프 냉난방 시스템에 있어서, 냉방운전모드 및 난방운전모드의 전환에 관계없이 열교환기 내에서 냉매와 물 및, 냉매와 열원이 항시 향류흐름을 구비하도록 한 열교환기 내 향류흐름을 구비하는 히트펌프 냉난방 시스템 및 냉난방 운전방법에 관한 것이다.
일반적으로 히트펌프는 화석연료의 남용으로 인한 환경오염 문제와 화석연료의 고갈로 인한 신재생에너지 사용의 확대에 따라 각광을 받게 된 냉난방시스템이다. 종래의 히트펌프는 냉방과 난방 시 냉매의 순환 사이클을 변환시켜 냉방 시 응축기가 난방 시에는 증발기의 역할을 하게 되고 냉방 시 증발기가 난방 시에는 응축기의 역할을 하게 되어 히트펌프 한대로 냉방과 난방을 가동할 수 있도록 되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 히트펌프 냉난방시스템은 히트펌프 시스템을 운영함에 있어 냉난방 성능을 동시에 높이지 못하는 문제점 즉, 유체의 흐름이 향류의 흐름으로 냉매와 물이 열교환을 해야 열교환 성능이 향상된다는 기존의 사실을 알고 있으면서도 기존의 히트펌프 시스템은 증발기와 응축기의 유체흐름이 냉난방 시 병류와 향류의 흐름, 즉 반대의 흐름으로 운전되어 왔다. 따라서 냉난방 성능계수의 향상을 도모하지 못하는 한계에 봉착해 있었다.
이를 더욱 구체적으로 설명하면, 종래의 히트펌프 냉난방 시스템은 냉방 시 열교환기 내에서 냉매와 물의 접촉 방향이 향류로 만나게 되지만 난방 시에는 냉매 사이클의 변화로 인하여 열교환기 내에서 냉매와 물의 접촉 방향이 병류로 만나게 되고 이와 반대로 냉방 시 냉매와 물의 접촉 방향이 병류로 만나게 되면 난방 시 냉매와 물의 접촉 방향이 향류로 만나게 되어 어느 한쪽의 열교환 효과가 감소되어 냉방성능계수가 높다면 난방성능계수는 낮게 되고 난방성능계수가 높다면 냉방성능계수가 낮게 되고, 이에 따라 어느 한쪽의 성능저하로 인하여 효율적인 냉난방 시스템의 운영이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 히트펌프로 냉난방 시에 열교환기내의 유체의 흐름을 항시 향류로 만들어 냉난방 기기의 열전달 효율을 증대시키고, 이를 통해 히트펌프의 냉난방 성능을 향상시키며, 열교환기의 설계크기를 축소시킬 수 있는 열교환기 내 향류흐름을 구비하는 히트펌프 냉난방 시스템 및 냉난방 운전방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 수배관 및 열원배관에 각각 2 개의 우회배관과 4개의 개폐밸브의 설치에 따른 간단한 구성에 의해 열교환기내의 유체의 흐름을 항시 향류로 만들어, 제조원가를 절감하고, 유지보수를 용이하게 할 수 있으며, 히트펌프 시스템 운전 중 오류발생을 방지하는 열교환기 내 향류흐름을 구비하는 히트펌프 냉난방 시스템 및 냉난방 운전방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 개폐밸브를 자동전환 전동밸브로 설치하여, 냉난방 운전의 자동제어와 원활하게 연동이 이루어지고 이를 통해 효율적인 냉난방 운전을 할 수 있는 열교환기 내 향류흐름을 구비하는 히트펌프 냉난방 시스템 및 냉난방 운전방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 냉방 시 압축기, 제 2 열교환기, 팽창밸브 및 제 1 열교환기를 순차적으로 냉매가 순환되고, 난방 시, 압축기, 제 1 열교환기, 팽창밸브 및 제 2 열 교환기를 순차적으로 냉매가 순환되며, 제 2 열교환기와 수배관이 연결되고, 제 1 열교관기와 열원배관이 연결되는 히트펌프 식 냉난방 시스템에 있어서;
냉난방모드의 전환에 관계없이 수배관을 흐르는 물이 제 2 열교환기내의 냉매흐름과 향류흐름으로 제 2 열교환기로 유입되도록 수배관에 설치되는 수흐름 전환수단과,
열원배관을 흐르는 열원이 제 1 열교환기내의 냉매흐름과 향류흐름으로 제 1 열교환기로 유입되도록 열원배관에 설치되는 열원흐름 전환수단을 포함하여 구성되도록 되어 있다.
이와 같이 본 발명은 냉난방 운전 시 증발기와 응축기 모두 유체의 흐름을 향류 흐름으로 자동 전환하도록 되어 있어 냉난방 성능계수를 동시에 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 개폐밸브를 전동밸브로 설치하여, 자동제어에 의해 히트펌프의 가동 및 개폐밸브의 자동제어로, 시스템 전체를 제어하고, 냉매의 흐름 사이클을 전환하여 냉난방 운전을 효율적으로 제어할 수 있다.
또한 본 발명은 지열원, 수열원(폐열원 포함) 히트펌프 시스템 등 열교환기가 장착된 히트펌프에 모두 적용되어질 수 있으며, 냉난방효율 향상을 통해 열교환기의 크기를 조절할 수 있어, 생산비용을 줄일 수 있으며 열교환 효율을 높임으로써 히트펌프의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 히트펌프 내에 설치함으로써 동절기 보온문제로 인한 배관 동파 가능성 및 히트펌프 시스템 설치자와 수배관 설치자가 통상적으로 다른 관계로 인하여 자동제어와 연동이 원활하지 않게 되는 문제점을 해소하고, 히트펌프 시스템의 생산 단계에서부터 자동제어와 원활한 연동을 구축할 수 있으며, 히트펌프 시스템을 현장설치 시 바로 수배관을 히트펌프 시스템에 연결함으로써 작업이 용이한 장점을 지니고 있다.
또한, 본 발명은 복잡하지 않고 단순한 구조로 되어 있기 때문에 히트펌프 시스템 운전 중 오류가 발생될 확률이 지극히 적으며 사후처리를 함에 있어도 작업의 용이성을 갖고 있다.
또한, 본 발명은 자동제어 시스템에서 전동밸브의 작동상황을 시스템 운영자가 한눈에 확인할 수 있기 때문에 히트펌프 냉난방 시스템 운영자가 시스템을 운용하는데 단순하고 편리한 조건을 갖추고 있는 등 많은 효과가 있다.
본 발명은 히트펌프식 냉난방 시스템에 있어서, 열교환기내의 유체의 흐름이 향류흐름을 구비하도록 물 및 열원의 흐름을 자동 전환하여 히트펌프 시스템의 열전달 효율 및 성능을 향상시키도록 되어 있다.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 따른 냉방운전모드 시 유체흐름을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 난방운전모드 시 유체흐름을 보인 예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 구성을 보인 입체예시도를, 도 4 는 본 발명에 따른 구성을 보인 정면예시도를, 도 5 는 본 발명에 따른 구성을 보인 후면예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 냉방 시 압축기(10), 제 2 열교환기(20), 팽창밸브(30) 및 제 1 열교환기(40)를 순차적으로 냉매가 순환되고, 난방 시, 압축기(10), 제 1 열교환기(40), 팽창밸브(30) 및 제 2 열교환기(20)를 순차적으로 냉매가 순환되며, 제 2 열교환기(20)와 수배관(50)이 연결되고, 제 1 열교환기(40)와 열원배관(60)이 연결되는 히트펌프식 냉난방 시스템(100)에 있어서; 냉난방운전모드의 전환에 관계없이 수배관(50)을 흐르는 물이 제 2 열교환기(20)내의 냉매흐름에 대하여 향류흐름으로 제 2 열교환기(20)로 유입되도록 수배관에 설치되는 수흐름 전환수단(70)과, 열원배관(60)을 흐르는 열원이 제 1 열교환기(40)내의 냉매흐름과 향류흐름으로 제 1 열교환기(40)로 유입되도록 열원배관(60)에 설치되는 열원흐름 전환수단(80)을 포함하여 구성되도록 되어 있다.
상기 수배관(50)은 제 2 열교환기(20)내로 물을 공급하는 수공급배관(51)과, 제 2 열교환기(20)내에서 열교환된 물이 흐르는 수토출배관(52)으로 이루어져 있으며, 상기 열원배관(60)은 제 1 열교환기(40)내로 열원을 공급하는 열원공급배관(61)과, 제 1 열교환기(40)내에서 열교환된 열원이 흐르는 열원토출배관(62)으로 이루어져 있다.
상기 수흐름 전환수단(70)은 수배관의 수공급배관과 수토출배관에 연결되는 2 개의 우회배관과, 상기 수공급배관, 수토출배관 및 2개의 우회배관에 각각 설치되는 개폐밸브로 이루어져 있다.
즉, 수흐름 전환수단(70)은 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 제 2 열교환기(20)내로 물을 공급하는 수배관의 수공급배관(51)에 설치되는 제 1 개폐밸브(71)와, 제 2 열교환기(20)내에서 열교환된 물이 흐르는 수배관의 수토출배관(52)에 설치되는 제 2 개폐밸브(72)와, 제 1 개폐밸브(71)와 제 2 열교환기(20) 사이의 수공급배관(51)에 일측이 연결되고 타측이 제 2 개폐밸브(72)와 제 2 열교환기 사이의 수토출배관에 위치하지 않도록 수토출배관(52)의 일측에 연결되는 제 1 우회배관(75)과, 제 2 개폐밸브(72)와 제 2 열교환기(20) 사이의 수토출배관(52)에 일측이 연결되고 제 1 개폐밸브(71)로 물을 공급하는 수공급배관(51)에 타측이 연결되는 제 2 우회배관(76)과, 제 1 우회배관(75)에 설치되는 제 3 개폐밸브(73)와, 제 2 우회배관(76)에 설치되는 제 4 개폐밸브(74)를 포함하도록 되어 있으며, 상기와 같은 연결구조는 제 1,2,3,4, 개폐밸브(71,72,73,74)의 개방 및 폐쇄에 의해 물의 흐름경로를 변경할 수 있다.
즉, 상기와 같이 구성된 본 발명의 수흐름 전환수단(70)은 도 1 에 도시된 바와 같이, 냉매가 압축기(10), 제 1 열교환기(40), 팽창밸브(30), 제 2 열교환기(20)로 순환되는 냉방 운전모드 시, 수흐름 전환수단의 제 1 개폐밸브(71) 및 제 2 개폐밸브(72)가 개방되고, 제 3,4 개폐밸브(73,74)는 폐쇄되어, 수공급배관(51)을 통해 공급되는 물이 제 1 개폐밸브(71)를 통해 제 2 열교환기(20)내로 공급되고 냉매와 열교환한 후, 제 2 개폐밸브(72)를 통해 수토출배관(52)을 따라 흐르게 된 다.
또한, 본 발명은 도 2 에 도시된 바와 같이, 냉매가 압축기(10), 제 2 열교환기(20), 팽창밸브(30), 제 1 열교환기(40)로 순환되는 난방 운전모드 시, 수흐름 전환수단(70)의 제 1, 2 개폐밸브(71,72)는 폐쇄되고, 제 3,4 개폐밸브(73,74)는 개방되어, 수공급배관(51)을 통해 공급되는 물이 제 2 우회배관(76) 및 제 4 개폐밸브(74)를 통해 제 2 개폐밸브(72)와 제 2 열교환기(20) 사이의 수토출배관(52)으로 유입되어 제 2 열교환기(20)내로 공급되어 냉매와 열교환된 후, 제 1 개폐밸브(71)와 제 2 열교환기(20) 사이의 수공급배관(51)을 통해 제 1 우회배관(75)으로 유입된 다음, 제 3 개폐밸브(73)를 통해 수토출배관(51)을 따라 흐르게 된다.
상기와 같이 본 발명에 따른 수흐름 전환수단은 제 1,2,3,4 개폐밸브의 개방 및 폐쇄를 통해 냉난방모드 시, 냉매의 흐름방향에 물의 흐름이 향류흐름을 구비하도록 물의 흐름방향을 변경시킨다.
상기 열원흐름 전환수단(80)은 열원배관의 열원공급배관과 열원토출배관에 연결되는 2개의 우회배관과, 상기 열원공급배관, 열원토출배관 및 2개의 우회배관에 각각 설치되는 개폐밸브로 이루어져 있다.
즉, 상기 열원흐름 전환수단(80)은 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 제 1 열교환기(40)내로 열원을 공급하는 열원공급배관(61)에 설치되는 제 5 개폐밸브(81)와, 제 1 열교환기(40)에서 열교환된 열원이 흐르는 열원토출배관(62)에 설치되는 제 6 개폐밸브(82)와, 일측단이 제 5 개폐밸브(81)와 제 1 열교환기(40) 사 이의 열원공급배관(61)에 위치하도록 연결되고 타측단이 제 6 개폐밸브(82)와 제 1 열교환기(40) 사이에 위치하지 않도록 열원토출배관(62)의 일측에 연결되는 제 3 우회배관(85)과, 일측단이 제 6 개폐밸브(82)과 제 1 열교환기(40) 사이의 열원토출배관(62)에 위치하도록 연결되고 타측단이 제 5 개폐밸브(81)로 열원을 공급하는 열원공급배관(61) 일측에 연결되는 제 4 우회배관(86)과, 제 3 우회배관(85)에 설치되는 제 7 개폐밸브(83)와, 제 4 우회배관(86)에 설치되는 제 8 개폐밸브(84)를 포함하도록 되어 있으며, 상기와 같은 연결구조는 제 5,6,7,8, 개폐밸브의 개방 및 폐쇄에 의해 열원의 흐름경로를 변경할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 열원흐름전환수단(80)은 도 1 에 도시된 바와 같이, 냉매가 압축기(10), 제 1 열교환기(40), 팽창밸브(30), 제 2 열교환기(20)로 순환되는 냉방 운전모드시, 열원흐름전환수단의 제 5 개폐밸브(81) 및 제 6 개폐밸브(82)가 개방되고, 제 7,8 개폐밸브(83,84)는 폐쇄되어, 열원공급배관(61)을 통해 공급되는 열원이 제 5 개폐밸브(81)를 통해 제 1 열교환기(40)내로 공급되고 냉매와 열교환한 후, 제 6 개폐밸브(82)를 통해 열원토출배관(62)으로 흐르게 된다.
또한, 본 발명은 도 2 에 도시된 바와 같이, 냉매가 압축기(10), 제 2 열교환기(20), 팽창밸브(30), 제 1 열교환기(40)로 순환되는 난방 운전모드 시, 열원흐름전환수단의 제 5,6 개폐밸브(81,82)는 폐쇄되고, 제 7,8 개폐밸브(83,84)는 개방되어, 열원공급배관(61)을 통해 공급되는 열원이 제 4 우회배관(86) 및 제 8 개폐밸브(84)를 통해 제 6 개폐밸브(82)와 제 1 열교환기(40) 사이의 열원토출배관(62)을 통해 제 1 열교환기(40)내로 공급되어 냉매와 열교환된 후, 제 5 개폐밸브(81) 와 제 1 열교환기(40) 사이의 열원공급배관(61)을 통해 제 3 우회배관(85)으로 유입된 다음, 제 7 개폐밸브(83)를 통해 열원토출배관(62)으로 흐르게 된다.
상기와 같이 본 발명에 따른 열원흐름전환수단은 냉난방모드 시, 제 5,6,7,8 개폐밸브의 개방 및 폐쇄를 통해 냉난방모드 시, 냉매의 흐름방향에 열원의 흐름이 향류흐름을 구비하도록 열원의 흐름방향을 변경시킨다.
또한, 상기 열원은 폐수열, 지열 및 수열원이 사용되고, 제 1 개폐밸브 내지 제 8 개폐밸브는 자동 전환되어 제어되는 전동밸브가 설치되며, 상기 히트펌프의 냉난방모드 변경에 따른 전동밸브의 개폐작동방법은 주지의 기술수단을 이용하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명은 제 1 개폐밸브 내지 제 8 개폐밸브를 수동식 개폐밸브로 설치하여 냉난방모드의 변경에 따라 수작업에 의해 개폐작동을 할 수도 있다.
상기와 같이 이루어진 본 발명은 냉매가 압축기, 제 2 열교환기, 팽창밸브, 제 1 열교환기를 따라 흐르는 냉방운전모드 시에는 수흐름 전환수단의 제 1,2 개폐밸브 및 열원흐름전환수단의 제 5,6 개폐밸브를 개방하여, 수공급배관을 따라 흐르는 물이 냉매의 흐름에 향류흐름으로 제 2 열교환기로 공급되고, 열원공급배관을 따라 흐르는 열원이 냉매의 흐름에 향류흐름으로 제 1 열교환기로 공급되는 단계;
상기 제 1 열교환기 내에서 향류흐름을 구비하는 냉매와 열원, 제 2 열교환기 내에서 향류흐름을 구비하는 냉매와 물이 열교환되는 단계;
상기 제 1 열교환기 내에서 열교환된 열원이 열원토출배관으로 안내되고, 제 2 열교환기 내에서 열교환된 물이 수토출배관으로 안내되는 단계로 이루어지고,
냉매가 압축기, 제 1 열교환기, 팽창밸브, 제 2 열교환기를 따라 흐르는 냉방 운전모드 시에는 수흐름 전환수단의 제 1,2 개폐밸브 및 열원흐름전환수단의 제 5,6 개폐밸브를 폐쇄하고, 수흐름 전환수단의 제 3,4 개폐밸브 및 열원흐름 전환수단의 제 7,8 개폐밸브를 개방하여, 수공급 배관을 따라 흐르는 물이 제 2 우회배관을 통해 제 2 열교환기내로 냉매의 흐름에 향류흐름으로 공급되고, 열원공급배관을 따라 흐르는 열원이 제 4 우회배관을 통해 냉매의 흐름에 향류흐름으로 제 1 열교환기로 공급되는 단계;
상기 제 1 열교환기 내에서 향류흐름을 구비하는 냉매와 열원, 제 2 열교환기 내에서 향류흐름을 구비하는 냉매와 물이 열교환되는 단계;
상기 제 1 열교환기 내에서 열교환된 열원이 제 3 우회배관을 통해 열원토출배관으로 안내되고, 제 2 열교환기 내에서 열교환된 물이 제 1 우회배관을 통해 물토출 배관으로 안내되는 단계로 이루어져,
냉난방운전모드의 전환에 관계없이 제 1,2 열교환기 내를 흐르는 유체의 흐름이 향류흐름을 구비하도록 되어 있다.
즉, 본 발명은 히트펌프의 냉방 운전 시 제 2 열교환기(증발기에 해당)에서 향류 흐름이 만들어지도록 자동제어를 통하여 제 1,2 개폐밸브를 개방하고, 제 3,4 개폐밸브를 폐쇄하여 냉수의 흐름을 A → C → D → B로 흐르게 하고, 제 2 열교환 기(응축기에 해당)에서도 향류 흐름이 만들어지도록 위해 자동제어를 통하여 제 5, 6 개폐밸브를 개방하고 제 7,8 개폐밸브를 폐쇄하여 폐수열, 지열 및 수열원의 흐름이 F → H → G → E로 흐르게 된다.
또한, 히트펌프의 난방 운전 전환 시 제 1 열교환기(증발기에 해당)에서 자동제어를 통하여 열려 있던 제 5,6 개폐밸브를 닫고 닫혀져 있던 제 7,8 개폐밸브를 열어 폐수열, 지열 및 수열원의 흐름을 배관 F → G → H → E로 흐르게 하여 향류 흐름을 만들게 하고, 제 2 열교환기(응축기에 해당)에서도 제 1 열교환기와 마찬가지로 자동제어를 통하여 열려 있던 제 1,2 개폐밸브를 닫고 닫혀져 있던 제 3,4 개폐밸브를 열어 온수의 흐름을 A → D → C → B 로 흐르게 하여 제 2 열교환기 내에서 향류 흐름이 만들어지게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 냉방운전모드 시 유체흐름을 보인 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 난방운전모드 시 유체흐름을 보인 예시도
도 3 은 본 발명에 따른 구성을 보인 입체예시도
도 4 는 본 발명에 따른 구성을 보인 정면예시도
도 5 는 본 발명에 따른 구성을 보인 후면예시도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
(10) : 압축기 (20) : 제 2 열교환기
(30) : 팽창밸브 (40) : 제 1 열교환기
(50) : 수배관 (51) : 수공급배관
(52) : 수토출배관 (60) : 열원배관
(61) : 열원공급배관 (62) : 열원토출배관
(70) : 수흐름 전환수단 (71) : 제 1 개폐밸브
(72) : 제 2 개폐밸브 (73) : 제 3 개폐밸브
(74) : 제 4 개폐밸브 (75) : 제 1 우회배관
(76) : 제 2 우회배관 (80) : 열원흐름 전환수단
(81) : 제 5 개폐밸브 (82) : 제 6 개폐밸브
(83) : 제 7 개폐밸브 (84) : 제 8 개폐밸브
(85) : 제 3 우회배관 (86) : 제 4 우회배관
(90) : 냉매배관 (100) : 히트펌프식 냉난방 시스템
(110) : 냉방 시 냉매흐름 (120) : 난방 시 냉매흐름

Claims (5)

  1. 냉방운전모드 시 압축기, 제 2 열교환기, 팽창밸브 및 제 1 열교환기를 순차적으로 냉매가 순환되고, 난방운전모드 시, 압축기, 제 1 열교환기, 팽창밸브 및 제 2 열교환기를 순차적으로 냉매가 순환되며, 제 2 열교환기와 수배관이 연결되고, 제 1 열교환기와 열원배관이 연결되는 히트펌프식 냉난방 시스템에 있어서;
    냉난방모드의 전환에 관계없이 수배관을 흐르는 물이 제 2 열교환기내의 냉매흐름과 향류흐름으로 제 2 열교환기로 유입되도록 수배관에 설치되는 수흐름 전환수단과,
    열원배관을 흐르는 열원이 제 1 열교환기내의 냉매흐름과 향류흐름으로 제 1 열교환기로 유입되도록 열원배관에 설치되는 열원흐름 전환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 내 향류흐름을 구비하는 히트펌프 냉난방 시스템.
  2. 청구항 1 에 있어서;
    상기 수흐름 전환수단은 제 2 열교환기내로 물을 공급하는 수배관의 수공급 배관에 설치되는 제 1 개폐밸브와,
    제 2 열교환기 내에서 열교환된 물이 흐르는 수배관의 수토출 배관에 설치되는 제 2 개폐밸브와,
    제 1 개폐밸브과 제 2 열교환기 사이의 수공급 배관에 일측이 연결되고 타측 이 제 2 개폐밸브와 제 2 열교환기 사이의 수토출 배관에 위치하지 않도록 수토출 배관의 일측에 연결되는 제 1 우회배관과,
    제 2 개폐밸브과 제 2 열교환기 사이의 수토출 배관에 일측이 연결되고 제 1 개폐밸브로 물을 공급하는 수공급 배관에 타측이 연결되는 제 2 우회배관과,
    제 1 우회배관에 설치되는 제 3 개폐밸브와,
    제 2 우회배관에 설치되는 제 4 개폐밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 내 향류흐름을 구비하는 히트펌프 냉난방 시스템.
  3. 청구항 1 에 있어서;
    상기 열원흐름 전환수단은 제 1 열교환기내로 열원을 공급하는 열원공급배관에 설치되는 제 5 개폐밸브와,
    제 1 열교환기에서 열교환된 열원이 흐르는 열원토출배관에 설치되는 제 6 개폐밸브와,
    일측단이 제 5 개폐밸브와 제 1 열교환기 사이의 열원공급배관에 위치하도록 연결되고 타측단이 제 6 개폐밸브와 제 1 열교환기 사이에 위치하지 않도록 열원토출배관의 일측에 연결되는 제 3 우회배관과,
    일측단이 제 6 개폐밸브와 제 1 열교환기 사이의 열원토출배관에 위치하도록 연결되고 타측단이 제 5 개폐밸브로 열원을 공급하는 열원공급배관 일측에 연결되는 제 4 우회배관과,
    제 3 우회배관에 설치되는 제 7 개폐밸브와,
    제 4 우회배관에 설치되는 제 8 개폐밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기내 향류흐름을 구비하는 히트펌프 냉난방 시스템.
  4. 냉방운전모드 시 압축기, 제 2 열교환기, 팽창밸브 및 제 1 열교환기를 순차적으로 냉매가 순환되고, 난방운전모드 시, 압축기, 제 1 열교환기, 팽창밸브 및 제 2 열교환기를 순차적으로 냉매가 순환되며, 제 2 열교환기와 수배관이 연결되고, 제 1 열효관기와 열원배관이 연결되는 히트펌프식 냉난방 운전방법에 있어서;
    냉방운전모드 시에는 수흐름 전환수단의 제 1,2 개폐밸브 및 열원흐름전환수단의 제 5,6 개폐밸브를 개방하여, 수공급 배관을 따라 흐르는 물이 냉매의 흐름에 향류흐름으로 제 2 열교환기로 공급되고, 열원공급배관을 따라 흐르는 열원이 냉매의 흐름에 향류흐름으로 제 1 열교환기로 공급되는 단계;
    상기 제 1 열교환기 내에서 향류흐름을 구비하는 냉매와 열원, 제 2 열교환기 내에서 향류흐름을 구비하는 냉매와 물이 열교환되는 단계;
    상기 제 1 열교환기 내에서 열교환된 열원이 열원토출배관으로 안내되고, 제 2 열교환기 내에서 열교환된 물이 물토출 배관으로 안내되는 단계로 이루어지고,
    난방운전모드 시에는 수흐름 전환수단의 제 1,2 개폐밸브 및 열원흐름전환수단의 제 5,6 개폐밸브를 폐쇄하고, 수흐름 전환수단의 제 3,4 개폐밸브 및 열원흐 름전환수단의 제 7,8 개폐밸브를 개방하여, 수공급 배관을 따라 흐르는 물이 제 2 우회배관을 통해 제 2 열교환기내로 냉매의 흐름에 향류흐름으로 공급되고, 열원공급배관을 따라 흐르는 열원이 제 4 우회배관을 통해 냉매의 흐름에 향류흐름으로 제 1 열교환기로 공급되는 단계;
    상기 제 1 열교환기 내에서 향류흐름을 구비하는 냉매와 열원, 제 2 열교환기 내에서 향류흐름을 구비하는 냉매와 물이 열교환되는 단계;
    상기 제 1 열교환기 내에서 열교환된 열원이 제 3 우회배관을 통해 열원토출배관으로 안내되고, 제 2 열교환기 내에서 열교환된 물이 제 1 우회배관을 통해 물토출 배관으로 안내되는 단계로 이루어져,
    냉난방운전모드의 전환에 관계없이 제 1,2 열교환기 내를 흐르는 유체의 흐름이 향류흐름을 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기 내 향류흐름을 구비하는 히트펌프 냉난방 운전방법.
  5. 청구항 4 에 있어서;
    상기 제 1,2,3,4, 5,6,7,8 개폐밸브는 자동 개폐되는 전동밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기 내 향류흐름을 구비하는 히트펌프 냉난방 운전방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190018663A (ko) * 2019-02-15 2019-02-25 양태허 자연 난방 에너지체에 삽입 설치되는 직립식 유체 열교환기
KR20220084876A (ko) * 2020-12-14 2022-06-21 지엔원에너지(주) 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템
KR20230014957A (ko) * 2021-07-22 2023-01-31 주식회사 신성이엔지 냉각 제습기

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