KR20100137050A - Refrigeration and air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉동 공조 시스템을 응용한 것으로서, 더욱 상세히 기술하면 컴퓨터나 전자 기기가 설치된 전산실의 온도와 습도를 일정하게 조절 하는 항온 항습 기기 시스템 및 농수산물 등의 냉풍 건조를 위한 냉각 제습 시스템 등의 에너지 절약형 시스템에 관한 것으로, 냉동 사이클중 응축기의 폐열을 실내 부하의 가열용 및 제습 공기의 재 가열 열원으로 사용함으로서 추가 적인 에너지의 공급 없이 항온 항습 기능을 수행하며, 건조 시스템에서는 노점 온도 이하에서 냉각 제습 되어 나오는 공기를 재 가열 하여서 상대 습도를 낮추어서 연속 적인 제습 작용을 할 수 있도록 한 것이다. The present invention is an application of a refrigeration air conditioning system, and more specifically, energy-saving type, such as a constant temperature and humidity device system for constantly adjusting the temperature and humidity of a computer room in which a computer or an electronic device is installed, and a cooling dehumidification system for cold air drying of agricultural and marine products. The system relates to the use of the waste heat of the condenser during the refrigeration cycle as a heat source for heating the room load and as a reheating heat source for the dehumidifying air, which performs the constant temperature and humidity function without supplying additional energy. By reheating the air coming out, the relative humidity is lowered to allow continuous dehumidification.
종래의 항온 항습 시스템 및 냉풍 건조 시스템으로는 다음과 같은 것 들이 있다.Conventional constant temperature and humidity systems and cold air drying systems include the following.
<실례 1><Example 1>
도9는 압축기(1), 응축기(20), 팽창변(70), 증발기(30) 및 전기 히팅 코일(25)로 구성된 항온 항습 시스템으로서, 냉방 시에는 일반적인 냉동사이클로 운전되어지고, 난방 및 실내 온도 조절시 에는 전기 히팅 코일(25)을 가동 하여서 운전 되어지는 사이클이다. 9 is a constant temperature / humidity system composed of a
그렇지만, 상기 종래의 사이클에 있어서는, 가열 열원으로서 전기 코일(25)을 사용함으로서 에너지 소비 율이 높고, 실내 온도 항온 제어 시에는 냉동 사이클과 전기 히터가 동시에 작동함으로서 전력 소모가 많고, 여름철 외기온도 상승이 응축압력 상승으로 압축기의 소비 동력이 커지는 단점이 있다.However, in the conventional cycle, the energy consumption rate is high by using the
<실례 2> <Example 2>
도10은 종래의 항온 항습 시스템으로 대한민국 특허 출원 번호 10-2001-0032629로 공고 개시된 것이다. 10 is disclosed in Korean Patent Application No. 10-2001-0032629 as a conventional constant temperature and humidity system.
도면10은 상기 공개에 개시된 종래의 항온 항습 사이클을 나타내는 시스템 구성도 이다.10 is a system configuration diagram showing a conventional constant temperature and humidity cycle disclosed in the above publication.
본 사이클은 압축기(101), 실외 응축기(110), 실내 응축기(170), 증발기(160) 및 제어변(190, 201)으로 기본 사이클을 제어 한다.This cycle controls the basic cycle with the
먼저 냉방 사이클의 경우는 압축기(101), 실외 응축기(110) 및 증발기(160)로 운전 되는 일반적인 냉동 사이클이고, 난방 사이클은 압축기(101), 실내 응축기(170), 실외 응축기(110) 및 증발기(160)로 운전 되어 지는 사이클로서, 주된 원리는 난방시 실내 응축기(330)에 핫 가스를 인입 시켜서 별도의 열원 없이 난방을 할 수 있다는 것이다.First, the cooling cycle is a general refrigeration cycle operated by the
그렇지만, 상기 종래의 사이클에 있어서는, 겨울철 가열 운전시 실내응축기(170)출구의 냉매 액이 실외 응축기(110)에서 과냉각 되어서 증발기(160)에서의 냉각 열량이 증가함으로서 난방열량의 저하가 발생 하고, 하계 가열 및 제습 운전시 실내응축기(170)출구의 냉매 액이 실외 응축기(110)에서 외부의 더운 공기와 열 교환으로 가열 됨으로서 플래시 가스등이 발생 할 수 있어서 증발기(160)의 냉각 능력의 저하가 발생 하고, 실내 응축기(170) 및 실외응축기(110)를 통과시 압력강하 증대로 압축기의 동력이 증대 하며, 제습 및 냉방 운전시 실내 응축기(170)를 활용 하지 않으므로 시스템 효율이 저하 하는 단점이 있다. However, in the above conventional cycle, the refrigerant liquid at the outlet of the
<실례 3><Example 3>
도11은 종래의 건조 시스템으로 대한민국 특허 공개 번호 특202-0024692로 공개된 것이다. 11 is disclosed in the Republic of Korea Patent Publication No. 202-0024692 in a conventional drying system.
도면11은 상기 공개에 개시된 종래의 건조 시스템중 냉동 사이클 부분만을 나타낸 시스템 구성도로서, 압축기(1), 실외 응축기(20), 실내 응축기(21), 증발기(30) 및 제어변(50, 51)으로 기본 사이클을 구성 하고, 건조 기본 사이클은 압축기(1), 실내 응축기(21), 팽창변(70) 및 증발기(30)로 운전 되며, 증발기(30)에서 노점 온도 이하로 냉각된 공기는 응결하여서 수분이 제거 되고, 실내 응축기(21)에서 재 가열 되어서 낮은 상대 습도로 연속 적으로 건조실에 인입 되는 사이클로서, 운전 중 건조실의 온도가 높거나 응축기(21)의 압력이 높을 때에만 실외 응축기(20)를 작동 하는 시스템 이다.11 is a system configuration diagram showing only a refrigeration cycle portion of the conventional drying system disclosed in the above publication, which includes a
그렇지만, 상기 종래의 사이클에 있어서는, 운전 중 사이클 변경시 고저압력의 급격한 변동으로 압축기(1)의 흡입 측에 액 압축 및 과열도 증대로 압축기(1)의 소손의 위험이 있고, 실외 응축기(20) 운전 중에 실내 응축기(21)를 사용하지 않으 므로 서 과 냉각 운전이 이루어지지 않아서 수분 제거 능력이 저하 하는 단점 있다.However, in the conventional cycle, there is a risk of burnout of the
본 발명은 냉동 공조 시스템을 응용한 시스템으로서, 항온 항습 기기 시스템 및 냉각 제습 시스템 등의 에너지 절약형 시스템에 관한 것으로, 냉동 사이클중 응축기의 폐열을 실내 부하의 가열용 및 제습 공기의 재 가열 열원으로 사용함으로서 추가 적인 에너지의 공급 없이 항온 항습 기능을 수행하며, 건조 시스템에서는 노점 온도 이하에서 냉각 제습 되어 나오는 공기를 재 가열 하여서 상대 습도를 낮추어서 연속 적인 제습 작용을 할 수 있으며, 사이클의 안정 적인 운전을 위하여서 냉각 모드, 최대 제습 및 항온 모드로 운전 할 수 있으며, 각각의 모드는 온도 및 습도 제어를 위하여 다단계로 제어 되고, 실내 응축기의 응축기능 및 냉매의 과냉각 및 냉각 공기의 재 가열기로 사용함으로서 냉각 능력 및 제습 능력을 향상 시킨 것을 특징으로 하는 사이클을 제공 하는 것이다. The present invention relates to a refrigeration air conditioning system, and relates to an energy-saving system such as a constant temperature and humidity device system and a cooling dehumidification system, wherein waste heat of a condenser is used for heating an indoor load and reheating heat source of dehumidified air during a refrigeration cycle. It performs constant temperature and humidity function without supplying additional energy.In the drying system, it is possible to continuously dehumidify by lowering the relative humidity by reheating the air that is cooled and dehumidified below the dew point temperature, and for stable operation of the cycle. It can be operated in cooling mode, maximum dehumidification and constant temperature mode, and each mode is controlled in multiple stages for temperature and humidity control, and it can be used as condenser function of indoor condenser, supercooling of refrigerant and reheater of cooling air. I improved the dehumidification ability To provide a cycle.
또한, 운전 중 응축 압력의 상승 및 압축기 입구의 냉매의 액 압축을 방지하여 성능 향상 및 압축기의 소손을 방지하여 주며, 시스템의 소요 동력을 절감 시켜주는 시스템을 제공하는데 있다. In addition, to prevent the rise of the condensation pressure during operation and the liquid compression of the refrigerant at the compressor inlet to improve the performance and to prevent the burner of the compressor, to provide a system that reduces the power required of the system.
본 발명은 실외 응축기(20), 실내 응축기(21), 제어변(50, 51, 52, 53), 실외 수액기(40) 및 실내 수액기(41)를 기존의 냉동 공조 사이클인 압축기(1), 팽창변(70) 및 증발기(30)에 추가로 부착한 형태로서, 제어변(50, 51, 52, 53)의 제어 에 의하여 실외 응축기(20)의 폐열을 실내 응축기(21)에 인입함으로서, 실내 부하의 가열용 및 제습 공기의 재 가열 열원으로 사용함으로서 추가 적인 에너지의 공급 없이 항온 항습 기능을 수행하며, 냉각 제습 능력을 향상시키기 위하여 실내 응축기(21)를 과냉각 기능으로 사용 하면 냉각능력의 향상으로 제습 량이 증가 하며, 운전 중 응축 압력의 상승 및 압축기 입구의 냉매의 액 압축을 방지하여 성능 향상 및 압축기의 소손을 방지하여 주며, 시스템의 소요 동력을 절감 시켜주는 시스템을 제공하는데 있다. The present invention is an
본 발명은 냉동 공조 시스템중 히트펌프 사이클을 응용한 시스템으로서, 항온 항습 기기 시스템 및 냉각 제습 시스템 등의 에너지 절약형 시스템에 관한 것으로, 냉동 사이클중 응축기의 폐열을 실내 부하의 가열용 및 제습 공기의 재 가열 열원으로 사용함으로서 추가 적인 에너지의 공급 없이 항온 항습 기능을 수행하며, 건조 시스템에서는 노점 온도 이하에서 냉각 제습 되어 나오는 공기를 재 가열 하여서 상대 습도를 낮추어서 연속 적인 제습 작용을 할 수 있으며, 사이클의 안정 적인 운전을 위하여서 냉각 모드, 최대 제습 및 항온 모드로 운전 할 수 있으며, 각각의 모드는 온도 및 습도 제어를 위하여 다단계로 제어 되고, 실내 응축기의 응축기능 또는 냉매 과냉각 및 냉각 공기의 재가열기로 사용함으로서 냉각 능력 및 제습 능력을 향상 시키며, 운전 중 응축 압력의 상승 및 압축기 입구의 냉매의 액 압축을 방지하여 성능 향상 및 압축기의 소손을 방지하여 주며, 시스템의 소요 동 력을 절감 시켜주는 효과가 있다.The present invention relates to a system using a heat pump cycle in a refrigeration air conditioning system, and relates to an energy-saving system such as a constant temperature / humidity device system and a cooling dehumidification system. By using it as a heating heat source, it performs constant temperature and humidity function without supplying additional energy, and in the drying system, it is possible to continuously dehumidify by lowering the relative humidity by reheating the air that is cooled and dehumidified below the dew point temperature. It can be operated in cooling mode, maximum dehumidification and constant temperature mode for normal operation, and each mode is controlled in multiple stages for temperature and humidity control, and it can be used as condenser function of indoor condenser or as reheater of refrigerant supercooling and cooling air. Improves cooling ability and dehumidification ability, It prevents the increase of condensation pressure and the liquid compression of refrigerant at the compressor inlet during operation, thereby improving the performance and preventing the compressor from being burned, and reducing the power consumption of the system.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 냉동 공조 시스템은, 냉매 가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 액상으로 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각물체와 열 교환에 의하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온저압의 기상의 냉매 가스를 압축기로 복귀시키는 증발기를 포함하여 이루어지는 냉동 공조 시스템에 있어서,In order to achieve the above object, the refrigeration air conditioning system according to the present invention, a compressor for compressing and discharging the refrigerant gas in a state of high temperature and high pressure, a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor in the liquid phase, condensed in the condenser An expansion valve for expanding a liquid refrigerant in a high temperature and high pressure state into a liquid refrigerant in a low pressure state, and using a latent heat of evaporation of the refrigerant while evaporating the refrigerant expanded in the expansion valve to achieve a freezing effect by heat exchange with the object to be cooled. In the refrigeration air conditioning system comprising an evaporator for returning a low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant gas to the compressor,
상기 압축기(1)와 팽창변(70) 사이의 실외 응축기(20), 실내 응축기(21) 및 수액기(40, 41)로 이루어진 열교환기 시스템에서 필요시 선택적으로 조합 운전이 이루어지는 열 교환기부;A heat exchanger unit in which a combined operation is optionally performed in a heat exchanger system including an
상기 실외 응축기(20) 및 실내 응축기(21)를 선택적 조합 운전을 위하여 냉매의 흐름을 제어 하는 제어 변(50, 51, 52, 53)으로 이루어지는 냉매 제어 부를 특징으로 한다.The
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거하여 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. The features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description of the preferred embodiments based on the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors may properly interpret the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
이하, 본 발명에 의한 히트펌프의 실시 예를 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a heat pump according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명에 따른 냉동 공조 시스템(항온 항습 또는 제습 시스템 등)의 계통도를 나타낸 사이클 도면 이다.1 is a cycle diagram showing a schematic diagram of a refrigeration air conditioning system (constant temperature humidity or dehumidification system, etc.) according to the present invention.
참조부호 (1)는 압축기로서, 냉매가스를 흡입하여 고온고압으로 압축하여 배출하기 위한 것으로서, 그 사용목적에 따라 왕복동식, 크랭크식, 사판식, 워블 플레이트식, 로터리식, 스크롤식 등 다양한 형태의 압축기가 적용될 수 있다.
이 압축기(1)의 토출라인은 응축기(20, 21)와 연결되며, 이 응축기(20, 21)는 상기 압축기(1)에서 압축되어 배출되는 냉매가스를 방열시킴으로써 고온고압의 액상 냉매로 응축하도록 되어 있다. 여기서는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 응축기(20, 21)는 인입 헤더 및 출구헤더, 상기 인입/출구 헤더들을 연결하여 이들이 서로 통하도록 함으로써 소정의 유로를 형성하는 다수의 튜브와, 그리고 상기 튜브들 사이에 적층되는 코르 게이트형 전열 핀을 가진 통상적인 형태의 것이 적용될 수 있다. 따라서 냉각 팬에 의하여 송풍되는 공기는 튜브들 사이의 전열 핀들을 거치게 되고 이 과정에서 응축기(20, 21) 내부를 유동하는 냉매가 송풍 공기에 열량을 빼앗겨 냉매의 응축작용이 수행된다. The discharge line of the compressor (1) is connected to the condenser (20, 21), the condenser (20, 21) is condensed into a liquid refrigerant of high temperature and high pressure by radiating the refrigerant gas discharged from the compressor (1) It is. Although not shown in detail here, the
한편, 압축기(1)의 입구 라인 쪽에는 후술하는 팽창밸브(70)로부터 유입되는 냉매를 증발시킴으로써 이때의 증발잠열을 이용하여 피 냉각물체 와 냉매를 열 교환시켜 냉동효과를 달성하는 증발기(30)가 연결된다. 상기 증발기(30)는 인입 헤더 및 출구헤더, 상기 인입/출구 헤더들을 연결하여 이들이 서로 통하도록 함으로써 소정의 유로를 형성하는 다수의 튜브와, 그리고 상기 튜브들 사이에 적층되는 코르게이트형 전열 핀을 가진 통상적인 형태의 것이 적용될 수 있다. 따라서 냉각 팬에 의하여 송풍되는 공기는 튜브들 사이의 전열 핀들을 거치게 되고 이 과정에서 증발기(30) 내부를 유동하는 냉매가 송풍공기의 온도(열량)를 빼앗아 냉매의 증발 작용이 수행된다. On the other hand, the inlet line side of the compressor (1) by evaporating the refrigerant flowing from the
그리고 증발기(30)의 입구 단에는 공급되는 고온고압 상태의 액상 냉매를 교축작용에 의하여 저압상태의 냉매로 팽창시켜 증발작용이 용이하게 수행되도록 증발기(30)로 공급하기 위한 팽창밸브(70)가 설치된다. 이 팽창밸브(70)는, 여기서는 구체적으로 도시되지는 않았으나, 감온실 내부의 온도에 따른 다이어프램의 팽창변위에 의하여 압력전달로드를 통하여 고압냉매유로의 궤도를 조절하는 내부균압식, 캐필러리 튜브를 통한 다이어프램의 팽창변위에 의하여 고압냉매유로의 괘도를 조절하는 외부균압식 등 일반적으로 TEV라하는 감온식 팽창변을 사용하며 다양한 형태의 것이 사용될 수 있다. At the inlet end of the
이하, 본 발명의 시스템의 구성을 도면을 참조 하여 설명 하겠다.Hereinafter, the configuration of the system of the present invention will be described with reference to the drawings.
도1에서 압축기(1)의 출구와 실외 응축기(20)를 연결하는 냉매 배관 회로 상에 실외 응축기 선택 제어 변(51)이 있고, 실외응축기(20)의 출구는 실외 수액기(40)에 연결 되고, 실외 액저장 탱크(40)의 출구는 실내 응축기(21)에 연결 되어 지며, 압축기(1)와 제어변(51) 사이에서 실외 수액기(40)를 연결하는 바이 패스 배관 상에 제어 변(50) 있으며, 제어 변(50)과 실외 수액기(40)의 출구의 배관의 합류 지점 후단에서 실내 응축기(21)를 연결 하는 배관 상에 제 어변(52)이 있으며, 제어 변(50)과 실외 수액기(40)의 출구의 배관의 합류 지점 후단과 제 어변(52) 사이에서 실내 응축기(21)의 후단과 합류하는 바이 패스 배관 상에 제어 변(53)이 있고, 실내 응축기(21)의 출구의 배관과 제어 변(53)의 합류 배관은 실내 수액기(41)와 연결 되고, 실내 수액기(41)의 출구는 팽창 변(70)에 연결되고, 팽창 변(70)의 출구는 증발기(30)에 연결되어지고, 증발기(30)의 출구는 압축기(1)의 흡입 측에 연결되어 지는 시스템에서, 실외 응축기(20)에는 응축기 팬(60)이 있으며, 증발기(30) 및 실내 응축기(21)에는 실내기 팬(61)이 부착된 형태 이다. In FIG. 1, there is an outdoor condenser
본 발명의 작동을 설명하면, 실외 응축기(20) 및 실내 응축기(21)의 운전 조합 형태에 따라 분류 하면, 1) 냉각 모드, 2) 최대 제습 모드 및 3) 항온 모드로 대분류 할 수 있다. Referring to the operation of the present invention, when classified according to the operating combination type of the
먼저 1) 냉각 모드는 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 실외 응축기 선택 밸브(51)의 열림(OPEN) 운전으로 실외 응축기(20)에서 기체 상태에서 실외의 공기와 열교환후 액체 상태의 냉매로 응축 되고, 실외 응축기(20)의 출구의 냉매는 실외 수액기(40)를 지나 실내 응축기 바이 패스 밸브(53)의 열림(OPEN) 운전으로 실내 응축기(21)를 바이 패스 되어 팽창변(70)을 통과 하면서 감압 되고 증발기(30)에서 실내 공기와 열교환후 액상에서 가스 상으로 변환 하여서 압축기(1)에 흡입 되며, 실외 응축기 바이 패스 제어 변(50) 및 실내 응축기 선택 제어 변(52)은 닫힘(CLOSE) 운전으로 실내 응축기(21)에는 냉매가 인입 되지 않는 형태로 운전 된다.First, in the cooling mode, the refrigerant of the high temperature and high pressure of the
본 모드에서는 실외 수액기(40) 및 실내 수액기(41)는 실외 응축기(20)의 출구의 냉매 중에 혼입 되는 불 응축 가스의 팽창변(70)으로의 혼입을 방지 하는 기능을 한다. In this mode, the
이때, 실내 공기는 증발기(30)의 전열관 내부의 냉매와 열교환 하여 저온 다습한 상태로 실내에 공급 되어 지는 형태로서, 본 발명의 운전 형태 중 최대 냉각 능력으로 운전 되어 지는 형태 이다.At this time, the indoor air is heat-exchanged with the refrigerant inside the heat exchanger tube of the
다음으로 2) 최대 제습 모드는 실내의 습도를 낮추기 위한 사이클로 실내의 온도가 고온 또는 저온에서 제습운전을 위한 사이클로서, 본 모드에서는 실내 응축기 선택 제어변(51)은 열림(Open) 및 실내기 바이패스 제어변(53)은 닫힘(Close)으로 운전 되어지는 형태에서, 실내 온도가 저온 다습한 경우에는 제어변(50) 열림(Open) 및 제어변(51)로 닫힘(Close) 형태의 제습 가열 운전을 하고, 실내 온도가 고온 다습한 경우에는 제어변(51) 열림(Open) 및 제어변(51)로 닫힘(Close) 형태의 제습 냉각 운전을 하는 형태이다.Next, 2) the maximum dehumidification mode is a cycle for dehumidifying the indoor humidity in a cycle for dehumidifying operation at a high or low temperature in the room. In this mode, the indoor condenser
먼저 제습 가열 운전 에서는 압축기(1) 출구의 고온 고압의 냉매 가스를 실외 응축기(20) 바이 패스 제어 변(50)의 열림(OPEN) 운전으로 실내 응축기(21)에서 고온 고압의 기체 상태에서 증발기(30) 출구의 저온의 공기와 열교환후 액체 상태의 냉매로 응축 및 과냉각 되고, 팽창변(70)을 통과 하면서 감압 되고 증발기(30)에서 실내 공기와 열교환후 액상에서 가스 상으로 변환 하여서 압축기(1)에 흡입 되며, 실외 응축기(20) 선택 제어 변(51) 및 실내 응축기(21) 바이 패스 제어 변(53)은 닫힘(CLOSE) 상태로 운전되어지며, 실외 수액기(40)는 사용 되지 않고, 실내 수액기(41)는 실내 응축기(20)의 출구의 냉매 중에 혼입 되는 불 응축 가스의 팽창변(70)으로의 혼입을 방지 하는 기능을 한다. First, in the dehumidification heating operation, the refrigerant gas of the high temperature and high pressure at the outlet of the
이때, 실내 공기는 증발기(30)에서 노점온도 이하로 냉각되어서 공기 중의 수증기의 열교환기 표면에 결로 현상으로 냉각 제습된 후 저온의 다습한 상태로 실내 응축기(21)에서 재 가열되어진다.At this time, the indoor air is cooled below the dew point temperature in the
실내 응축기(21)는 압축기(1) 출구의 고온 고압의 가스를 냉각 응축시키므로 증발기(30) 출구의 저온 다습한 공기를 가열 하여 송풍기(61)로 실내로 토출 되며, 본 사이클은 실내 공기의 제습 및 가열 운전으로, 일예를 들면 지하 구조물의 저온 다습한 조건에서 냉각 제습을 연속적으로 운전 하면 실내는 점점 온도가 하강 하므로 이를 방지하기 위하여 전기 히터 등을 가동 하여야 하는 현상이 발생 하는 조건에 사용 되어 지는 형태이다.Since the
다음으로 제습 냉각 운전 에서는 압축기(1)의 고온 고압의 냉매 가스를 실외 응축기 선택 제어변(51)의 열림(OPEN) 운전으로 실외 응축기(20)에서 기체 상태에서 실외의 공기와 열교환후 액체 상태의 냉매로 응축 되고, 실외 응축기(20)의 출구의 냉매는 실외 수액기(40)를 지나 실내 응축기 선택 제어변(52)의 열림(OPEN) 운전으로, 실내 응축기(21)는 실외 응축기(20)의 출구의 냉매를 증발기(30) 출구의 저온의 공기와 열 교환으로 과냉각 시키고, 실내응축기(21)의 출구의 과냉각 냉매는 실내 수액기(41)를 지나 팽창변(70)을 통과 하면서 감압 되고 증발기(30)에서 실내 공기와 열교환후 액상에서 가스 상으로 변환 하여서 압축기(1)에 흡입 되며, 실외 응축기 바이패스 제어 변(50) 및 실내 응축기(21) 바이 패스 제어 변(53)은 닫힘(CLOSE) 상태로 운전되어지며, 실외 수액기(40) 및 실내 수액기(41)는 실내 응축기(20)의 출구의 냉매 중에 혼입 되는 불 응축 가스의 팽창변(70)으로의 혼입을 방지 및 냉매 저장 기능을 한다. Next, in the dehumidification cooling operation, the refrigerant gas of the high temperature and high pressure of the
이때, 실내 공기는 증발기(30)에서 노점온도 이하로 냉각되어서 공기 중의 수증기의 열교환기 표면에 결로 현상으로 냉각 제습된 후 저온의 다습한 상태로 실내 응축기(21)에서 재 가열되어진다.At this time, the indoor air is cooled below the dew point temperature in the
실내 응축기(21)는 실내 응축기(20)의 출구의 냉매를 과냉각 시키므로 제습 가열 운전에서와 같은 압축기(1)의 출구의 고온 고압의 냉매 가스를 응축(잠열) 시키는 과정이 아닌 액 냉매를 냉각시키는 현열 부하 형태이므로, 증발기(30) 출구의 저온 다습한 공기의 가열 열량은 그다지 크지 않는 형태의 실내 공기의 제습 및 냉각 운전을 동시에 하는 사이클이다.Since the
일예를 들면, 하절기 고온 다습한 외기 조건에서 냉각 운전 및 제습운전을 동시에 하여야 하는 경우에 있어서, 실내 응축기(21)의 액 냉매 과냉각으로 실내 증발기(30)의 냉각 용량의 증가로 보다 많은 실내 공기를 증발기(30)에서 노점온도 이하로 냉각시켜서 공기 중의 수증기를 제거 할 수 있다.For example, in the case where the cooling operation and the dehumidification operation should be performed simultaneously under the high temperature and high humidity conditions in summer, more indoor air is increased due to an increase in the cooling capacity of the
다음으로 3) 항온 모드는 1) 냉각 모드, 2) 최대 제습 모드 및 핫 가스 바이패스 모드를 조합 운전 하는 형태로서, 실내 온도 및 습도를 일정하게 유지 하는 기능을 담당 하는 항온 항습기기로 운전 되어 지는 형태에서 실내 온도가 높은 경 우에는 냉각 모드로 운전 하고, 실내 온도가 낮고 습도가 높은 경우 에는 최대 제습모드의 제어변(50, 52) 열림(Open) 및 제어변(51, 53)로 닫힘(Close)의 제습 가열 운전 되어 지고, 실내 온습도 조건이 고온 다습한 경우 에는 최대 제습모드의 제어변(51, 52) 열림(Open) 및 제어변(50, 53)로 닫힘(Close)의 제습 냉각 운전 되어 지고, 실내의 온도가 저온 저습한 경우에는 제어변(50, 53) 열림(Open) 및 제어변(51, 52)로 닫힘(Close)의 단순 가열 운전인 핫 가스 바이패스운전을 한다.Next, 3) constant temperature mode is a combination of 1) cooling mode, 2) maximum dehumidification mode, and hot gas bypass mode, which is operated as a constant temperature and humidity device that maintains a constant temperature and humidity. If the room temperature is high, operate in cooling mode. If the room temperature is low and humidity is high, open the control valves (50, 52) and close the control valves (51, 53) in the maximum dehumidification mode. Dehumidification heating operation, and when the room temperature and humidity conditions are high temperature and high humidity, the dehumidification cooling operation of the
상기 운전 형태에서 1) 냉각 모드 및 2) 최대 제습 모드는 해당 모드에서 설명하였으므로 핫 가스 바이패스 모드만을 설명 하겠다.In the above operation mode, since 1) cooling mode and 2) maximum dehumidification mode have been described in the corresponding mode, only the hot gas bypass mode will be described.
압축기(1) 출구의 고온 고압의 냉매 가스를 실외 응축기(20) 바이 패스 제어 변(50) 및 실내 응축기(21)의 바이 패스 제어변(53)의 열림(OPEN) 운전으로 팽창변(70)을 통과 하면서 감압 되고 증발기(30)에서 실내 공기와 열 교환으로 과열 증기 상태에서 포화 증기 상태로 변환하여서 압축기(1)에 인입되고, 실내 공기는 냉각 과정 없이 가열되어지는 과정으로서 제어 변(51, 52)은 닫힘(CLOSE) 상태로 운전 되어 진다.The high-pressure and high-pressure refrigerant gas at the outlet of the compressor (1) is opened by the OPEN operation of the bypass control valve (53) of the outdoor condenser (20) and the bypass control valve (53) of the indoor condenser (21). While passing through the air, it is reduced in pressure and enters the
일예를 들면, 동절기 저온 건조한 외기 조건에서 단순히 가열 운전을 하여야 하는 경우에 있어서, 증발기(30)를 응축기로 사용 하는 형태 이다.For example, in the case where the heating operation is to be carried out simply under a low temperature dry air condition in winter, the
이상과 같이 냉각 모드, 최대 제습 및 항온 모드는 각각의 단독 모드 운전 또는 복합 운전으로 사용 되어 지며, 실내의 항온 항습을 위해서는 연속적인 가열, 냉각 및 제습이 루어 져야 함으로 복합 사이클로 운전 되어야 하며, 냉풍 건조 시스템에 있어서도 증발기(30)에서의 냉각 제습 후 재 가열이 필요함으로 최대 제습 모드로 운전되어 지고, 항온 항습을 위해서는 복합 사이클로 운전 되어야 한다.As described above, the cooling mode, the maximum dehumidification, and the constant temperature mode are used in each single mode operation or combined operation, and for the constant temperature and humidity of the room, the continuous heating, cooling, and dehumidification must be performed, and the operation must be performed in a combined cycle. The system also needs to be reheated after cooling and dehumidifying in the
도2, 3, 4, 5, 12는 본 발명의 또 다른 실 시예를 나타내는 도면으로서 도1의 본 발명의 기본 사이클을 응용한 시스템이다.2, 3, 4, 5, and 12 are views showing still another embodiment of the present invention, which is a system applying the basic cycle of the present invention of FIG.
먼저 도2는 도1의 제어변(50, 51, 52, 53)을 삼방 변(3-WAY VALVE; 80, 81)으로 변경 한 시스템으로서, 도1의 제어변(50, 51) 또는 제어변(52, 53)중 하나만 삼방 변(3-WAY VALVE)로 변경 할 수 있으며, 운전 형태는 도1의 본 발명의 운전 형태와 동일하다.First, FIG. 2 is a system in which the
다음으로, 도3은 도1의 제어변(50, 51)을 삼방 변(3-WAY VALVE; 80)으로 변경 하고, 제어변(52)을 생략한 시스템으로서, 도3의 삼방 변(3-WAY VALVE; 80)을 제어변(50, 51)로 변경 할 수 있으며, 운전 형태는 도1의 본 발명의 운전 형태에서 실내 응축기(21)의 선택 제어변(52)을 생략하고 바이패스 제어변(53)을 단독으로 제어 하는 형태와 동일하다.Next, FIG. 3 is a system in which the
다음으로, 도4는 도1의 제어변(52, 53)을 생략한 시스템으로서, 제어변(50, 51)은 삼방 변(3-WAY VALVE)로 변경 할 수 있으며, 운전 형태는 도1의 본 발명의 운전 형태에서 실내 응축기(21)의 선택 제어변(52, 53)을 생략 하는 형태와 동일하다.Next, FIG. 4 is a system omitting the
다음으로, 도12는 도4의 제어변(51)을 생략한 시스템으로서, 운전 형태는 도1의 본 발명의 운전 형태에서 실내 응축기(21)의 선택 제어변(52, 53)을 생략 하는 형태와 동일하다.Next, FIG. 12 is a system in which the
마지막으로, 도5는 도1의 증발기(30)를 증발기(31) 및 증발기(32)로 분할한 형태로서 실내 응축기(21)는 증발기(31, 32)사이에 위치하는 시스템으로서, 도2, 3, 4와 같은 시스템으로 변경 할 수 있고, 증발기(31, 32)의 냉매의 인입 순서는 팽창변(70)을 기준으로 증발기(31) 또는 증발기(32)로 우선 유입 될 수 있고, 증발기(31, 32)와 실내 응축기(21)와 일체형 또는 독립된 형태로 구성 될 수 있다.Finally, FIG. 5 is a view in which the
운전 형태는 도5를 기준으로 설명 하면 도1의 본 발명의 운전 형태와 동일하나 최대 제습 모드의 제습 가열 운전은 다른 점이 있으므로 설명 하겠다.The driving mode will be described with reference to FIG. 5 because it is the same as the driving mode of the present invention of FIG. 1, but the dehumidification heating operation in the maximum dehumidification mode is different.
최대 제습 모드의 제습 가열 운전은 제어변(50, 52) 열림(Open) 및 제어변(51, 53)로 닫힘(Close)의 운전에서 압축기(1) 출구의 고온 고압의 냉매 가스를 실외 응축기(20) 바이 패스 제어 변(50)의 열림(OPEN) 운전으로 실내 응축기(21)에서 고온 고압의 기체 상태에서 증발기(32) 출구의 저온의 공기와 열교환후 액체 상태의 냉매로 응축 및 과냉각 되고, 팽창변(70)을 통과 하면서 감압 되고 증발기(31)에서 실내 응축기(21)의 출구의 공기와 열교환후 증발기(32)에서 실내 공기와 열교환후 액상에서 가스 상으로 변환 하여서 압축기(1)에 흡입 되며, 실내 공기는 증발기(32)에서 노점온도 이하로 냉각되어서 공기 중의 수증기의 열교환기 표면에 결로 현상으로 냉각 제습된 후 저온의 다습한 상태로 실내 응축기(21)에서 재 가열 된 후 증발기(31)에서 노점온도 이하로 냉각되어서 공기 중의 수증기의 열교환기 표면에 결로 현상으로 냉각 제습된 후 저온의 다습한 상태로 실내에 공급 되어 진다.The dehumidification heating operation in the maximum dehumidification mode is performed by the high temperature and high pressure refrigerant gas at the outlet of the
본 실 시예는 하절기 고온 다습한 외기 조건에서 증발기(32)의 출구의 실내공기는 저온 다습한 상태로서 증발기(32)의 열교환기 표면에 결로 현상으로 수막을 형성 하여서 실내 공기와 열교환기와의 열 교환을 방해 하여서 냉각 응축 제습 성능을 급격하게 저하 시키므로 이를 방지하기 위하여 증발기(32)의 냉각 제습 된 저온 다습한 공기를 실내 응축기(21)에서 재 가열 한 후 증발기(31)에서 냉각 제습 운전시 열교환기 표면에 수막 형성을 방지 하여서 성능 저하를 방지 할 수 있다. In the present embodiment, the indoor air at the outlet of the
한편, 도1, 2, 3, 4, 5의 본 발명에서는 수액기(40, 41)는 필요에 따라 선택적으로 하나 또는 둘 다 생략 가능 하다.On the other hand, in the present invention of Figures 1, 2, 3, 4, 5, the
도 6은 본 발명에 따른 냉동 공조 시스템의 사이클을 나타낸 선도(P-i)로서 종래의 냉동 공조 사이클(i1', i2', i3)은 고압(P2‘) 및 저압(P1’)으로 작동하고, 본 발명의 사이클(i1, i2, i3)은 고압(P2) 및 저압(P1)으로 작동하는 시스템에서 토출 온도는 i2'가 i2보다 크므로 i2'가 고온 이 되고, 일량 (i2'-i1')이 일량(i2-i1)보다 크므로 종래의 냉동 공조 시스템이 더 많은 일 량과 높은 토출온도로 압축기(1)의 과부하로 인한 소손의 원인이 되며, 단위 냉각 능력(i1-i3)이 (i1'-i3')보다 커서 증발기(20)의 출구의 공기의 저온으로의 냉각 및 수분 제습 능력이 크다. 6 is a diagram Pi showing the cycle of the refrigeration air conditioning system according to the present invention, the conventional refrigeration air conditioning cycle (i1 ', i2', i3) is operated at a high pressure (P2 ') and low pressure (P1'), In the cycles i1, i2, i3 of the invention, in the system operating at high pressure (P2) and low pressure (P1), the discharge temperature is i2 'is higher than i2, so i2' becomes high temperature, and the amount (i2'-i1 ') Since it is larger than this amount (i2-i1), the conventional refrigeration air conditioning system causes damage due to the overload of the compressor (1) with more amount and higher discharge temperature, and the unit cooling capacity (i1-i3) is (i1). greater than '-i3', the air at the outlet of the
도 7, 8은 본 발명에 따른 냉동 공조 시스템의 냉풍 건조기(냉각 제습기)로 운전 되었을 때의 시간 - 압력선도 및 압력 - 동력 선도로서 종래의 냉동 공조 사이클(A-B-C')은 고압(P1 -> P2)으로 작동하고, 본 발명의 사이클(A-B-C)은 고압(P1)으로서, 이때의 동력 소비는 P1에서 W1을, P2에서 W2를 소비 하므로 W2 > W1 이므로 본 발명의 사이클이 기존의 냉풍건조(냉각 제습기) 시스템 보다 저에너지 소비의 고효율 사이클이다.7 and 8 are time-pressure diagram and pressure-power diagram when operated with a cold air dryer (cooling dehumidifier) of a refrigeration air conditioning system according to the present invention. > P2), the cycle of the present invention (ABC) is a high pressure (P1), the power consumption at this time consumes W1 at P1, W2 at P2, so W2> W1, the cycle of the present invention is conventional cold air drying (Cooling dehumidifier) A higher efficiency cycle with lower energy consumption than the system.
도 1은 본 발명에 따른 냉동 공조 시스템의 계통도를 나타낸 도면 1 is a diagram illustrating a system diagram of a refrigeration air conditioning system according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 냉동 공조 시스템의 또 다른 실시예의 계통도를 나타낸 도면 Figure 2 is a schematic diagram of another embodiment of a refrigeration air conditioning system according to the present invention
도 3은 본 발명에 따른 냉동 공조 시스템의 또 다른 실시예의 계통도를 나타낸 도면 Figure 3 is a schematic diagram of another embodiment of a refrigeration air conditioning system according to the present invention
도 4는 본 발명에 따른 냉동 공조 시스템의 또 다른 실시예의 계통도를 나타낸 도면 Figure 4 is a schematic diagram of another embodiment of a refrigeration air conditioning system according to the present invention
도 5는 본 발명에 따른 냉동 공조 시스템의 또 다른 실시예의 계통도를 나타낸 도면 5 is a schematic diagram of another embodiment of a refrigeration air conditioning system according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 냉동 공조시스템의 사이클 선도를 나타낸 도면6 is a view showing a cycle diagram of a refrigeration air conditioning system according to the present invention
도 7은 본 발명에 따른 냉동 공조시스템의 시간-압력 선도를 나타낸 도면7 is a view showing a time-pressure diagram of a refrigeration air conditioning system according to the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 냉동 공조시스템의 압력-소비 동력을 나타낸 도면8 is a view showing the pressure-consumption power of the refrigeration air conditioning system according to the present invention
도 9는 종래의 시스템의 실례(1)의 계통도를 나타낸 도면9 is a schematic diagram of an example (1) of a conventional system.
도 10은 종래의 시스템의 실례(2)의 계통도를 나타낸 도면10 is a schematic diagram of an example (2) of a conventional system.
도 11은 종래의 시스템의 실례(3)의 계통도를 나타낸 도면11 is a schematic diagram of an example 3 of a conventional system.
도 12는 본 발명에 따른 냉동 공조 시스템의 또 다른 실시예의 계통도를 나타낸 도면 12 is a schematic diagram of another embodiment of a refrigeration air conditioning system according to the present invention;
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CN104755861A (en) * | 2012-08-24 | 2015-07-01 | 开利公司 | Stage transition in transcritical refrigerant vapor compression system |
CN105042935A (en) * | 2015-07-02 | 2015-11-11 | 合肥美的电冰箱有限公司 | Refrigerant circulation system and refrigeration equipment |
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