KR20110060096A - 냉매사이클 연동 물 순환 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 물이 가열탱크를 우회하도록 안내하는 우회 배관을 포함하는 냉매사이클 연동 물 순환 시스템에 관한 것이다. 따라서, 본 발명에서는, 상기 가열탱크의 사용이 필요없는 경우에, 상기 물의 유동 저항 즉, 압력 손실이 최소화될 수 있는 이점이 있다.
냉매사이클, 가열탱크, 우회 배관

Description

냉매사이클 연동 물 순환 시스템 및 그 제어 방법{Water circulation system associated with refrigerant cycle and the method of controlling the same}
본 발명은 냉매사이클과 연동하여 온수 공급 및 난방 기능을 수행하는 물 순환 시스템에 관한 것이다.
종래에는 실내의 난방은 냉매사이클을 이용한 공기조화기에 의하여 수행되고, 온수 공급은 별도의 가열원을 구비하는 보일러에 의하여 수행되었다.
보다 상세히, 상기 공기조화기는 실외에 설치되는 실외기와, 실내에 설치되는 실내기를 포함한다. 상기 실외기에는, 냉매를 압축하는 압축기, 냉매와 실외 공기의 열교환을 위한 실외열교환기, 냉매가 팽창되는 감압장치가 구비되고, 상기 실내기에는 냉매와 실내 공기의 열교환을 위한 실내열교환기가 구비된다. 이때, 상기 실외열교환기 및 실내열교환기 중 어느 하나는 응축기, 다른 하나는 증발기로 작용하여, 상기 압축기, 실외열교환기, 감압장치, 실내열교환기는 냉매사이클을 수행하게 된다.
그리고, 상기 보일러는 오일, 가스 또는 전기 등을 이용하여 열을 발생시켜, 물을 가열함으로써 온수를 공급하거나 바닥난방을 수행한다.
본 발명은 물의 유동 저항을 최소화할 수 있는 냉매사이클 연동 물 순환 시스템를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같이 제안되는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템은, 냉매 및 실외 공기 간의 열교환이 이루어지는 실외열교환기와, 상기 냉매를 압축하는 압축기를 포함하는 실외기; 상기 냉매 및 물 간의 열교환이 이루어지는 수냉매열교환기와, 상기 물이 가열되는 가열탱크와, 상기 물을 강제 유동시키기 위한 워터펌프를 포함하는 실내기; 실내 난방을 위하여 상기 실내기로부터 토출되는 물이 유동하는 난방부; 온수 공급을 위하여 상기 실내기로부터 토출되는 물이 유동하는 급탕부; 상기 수냉매열교환기, 가열탱크 및 워터펌프를 연결하는 실내기 배관; 및 상기 물을 상기 가열탱크를 우회하도록 안내하는 우회 배관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템에 의하 면, 가열히터에 의한 물의 가열이 필요치 않은 경우에는, 물이 가열탱크를 우회하여 유동하게 된다. 따라서, 물이 가열탱크를 통과할 때 발생되는 유동 저항 즉, 압력 손실이 최소화될 수 있는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템을, 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 물 순환 시스템(1)은, 냉매 사이클이 수행되는 히트펌프와, 실내의 급탕 및 난방을 위하여 상기 냉매와 열교환하는 물이 유동하는 실내열전달부를 포함한다.
상세히, 상기 히트펌프는, 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 실내열전달부의 수배관을 따라 흐르는 물과 열교환하는 수냉매열교환기(water-refrigerant heat exchanger)(31)와, 상기 수냉매열교환기(31)를 통과한 냉매가 저온 저압으로 팽창되도록 하는 팽창부(expansion part)(24) 및 상기 팽창부(24)를 통과한 냉매가 실외 공기와 열교환하도록 하는 실외열교환기(23)로 이루어진다. 그리고, 상기 압축기(21), 사방 밸브(22), 수냉매열교환기(31), 팽창부(24) 및 실외열교환기(23)는 냉매배관(25)에 의하여 연결되어 냉매 사이클 폐회로를 구성한다.
다른 한편으로는, 상기 물 순환 시스템(1)은, 냉매 사이클이 포함되는 실외기(2)와, 상기 냉매 사이클을 따라 상변화되는 냉매와 물이 열교환되도록 하는 실내기(3)와, 실내의 온수 공급을 위하여 상기 실내기(3)에 연결되는 급탕부(hot water supply part)(4)와, 실내의 난방을 위하여 상기 실내기(3)에 연결되는 난방부(5)와, 상기 물이 순환할 수 있도록 상기 실내기, 급탕부, 난방부를 연결하는 수배관을 포함한다.
여기서, 상기 히트펌프에 포함되는 상기 압축기(21), 사방밸브(22), 팽창부(24) 및 실외열교환기(23)는, 실외에 위치되는 상기 실외기(2)에 설치된다. 그리고, 상기 실외기(2)가 냉방 모드로 운전되는 경우에는 상기 실외열교환기(23)가 증발기의 기능을 수행하고, 난방 모드로 운전되는 경우에는 응축기의 기능을 수행하게 된다.
또한, 상기 히트펌프에 포함되는 상기 수냉매열교환기(31)는, 실내에 위치되는 상기 실내기(3)에 설치된다. 더불어, 상기 실내기(3)에는, 상기 수냉매열교환기(31)와, 상기 수냉매열교환기(31)의 출구측에 연장되는 수배관에 장착되어, 물의 흐름을 감지하는 플로우 스위치(flow switch)(32)와, 상기 플로우 스위치(32)로부터 물의 유동 방향으로 이격된 어느 지점에서 분지되는 팽창 탱크(expansion tank)(33)와, 상기 수냉매열교환기(31)의 출구측으로부터 연장되는 수배관의 단부가 삽입되며, 일측에 가열히터(35)가 구비되는 가열탱크(34)와, 상기 가열탱크(34)의 출구측 수배관의 어느 지점에 제공되는 워터 펌프(water pump)(36)가 설치된다.
보다 상세히, 상기 수냉매열교환기(31)는 상기 냉매 사이클 폐회로를 따라 흐르는 냉매와 상기 수배관을 따라 흐르는 물이 열교환하는 장치로서, 예를 들면 판형 열교환기가 적용 가능하다. 상기 수냉매열교환기(31)의 내부에는, 상기 냉매와 물이 독립적으로 유동하면서 서로 열교환할 수 있는 유로가 형성된다.
여기서, 상기 시스템(1)이 급탕 모드 또는 난방 모드로 운전되는 경우에는, 상기 수냉매열교환기(31)에서는 상기 압축기(21)를 통과한 고온 고압의 기체 냉매로부터 상기 수배관을 따라 흐르는 물로 열이 전달된다. 즉, 상기 시스템(1)이 급탕 모드 또는 난방 모드로 운전되는 경우에는, 상기 수냉매열교환기(31)로 유입되는 물은 상기 급탕부(4) 또는 난방부(5)를 통과하는 과정에서 열을 방출하여 식은 상태이다.
또한, 상기 팽창 탱크(33)는, 상기 수냉매열교환기(31)를 통과하면서 가열된 물의 부피가 적정 수준 이상으로 팽창될 때 이를 흡수하는 완충 기능을 수행한다.
또한, 상기 가열탱크(34)는, 상기 수냉매열교환기(31)를 통과한 물이 집수되는 용기이다. 그리고, 상기 가열탱크(34)의 일측에는 가열히터(35)가 장착되어, 수냉매열교환기(31)를 통한 흡입 열량이 요구되는 열량에 미치지 못하는 경우 선택적으로 동작하게 된다.
그리고, 상기 가열탱크(34)의 상측에는 에어 벤트(air vent)(343)가 형성되어, 상기 가열탱크(34) 내에 존재하는 과열 상태의 공기가 배출되도록 한다. 그리고, 상기 가열탱크(35)의 어느 일측에는 압력 게이지(341)와 릴리프 밸브(342)가 제공되어, 상기 가열탱크(35) 내부의 압력이 적절하게 조절되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 압력 게이지(341)를 통해서 표시되는 상기 가열탱크(35) 내부 수압 이 과도하게 높을 때에는, 상기 릴리프 밸브(342)가 개방되도록 하여 탱크 내 압력이 적절하게 조절되도록 할 수 있다.
또한, 상기 워터 펌프(36)는, 상기 가열탱크(34)의 출구측에서 연장되는 수배관을 통해서 토출되는 물을 펌핑하여, 급탕부(4)와 난방부(5)로 공급되도록 한다.
그리고, 상기 수배관은, 상기 수냉매열교환기(31), 가열탱크(34) 및 워터펌프를 연결하는 실내기 배관(30)과, 상기 실내기(3)로부터 토출되는 물을 상기 급탕부(4)로 안내하는 급탕 배관(48)과, 상기 실내기(3)로부터 토출되는 물을 상기 난방부(5)로 안내하는 난방 배관(53)을 포함한다.
한편, 상기 실내열전달부는, 상기 급탕부(4) 및 상기 난방부(5)를 포함한다.
먼저, 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 제 1 유동 전환부(three-way valve)(60)가 제공된다. 상기 제 1 유동 전환부(60)는, 상기 워터 펌프(36)에 의하여 펌핑된 물이 상기 급탕부(4) 또는 상기 난방부(5)로 흐르도록 하는 방향 전환 밸브이다. 따라서, 상기 제 1 유동 전환부(60)의 출구측에는 급탕부(4)로 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 제 1 유동 전환부(60)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 가열히터(42)가 포함된다. 그리고, 상기 급탕부(4)의 일측면에는 냉수가 유입되기 위한 입수부(411)와, 가열된 물이 토출되는 출수부(412)가 구비된다.
상세히, 상기 제 1 유동 전환부(60)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 가열히터(42)가 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.
실시예에 따라, 상기 출수부(412)에는 샤워기(45)와 같은 온수 토출 장치 또는 가습기(46)와 같은 가전 장치가 연결될 수도 있을 것이다.
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) 일 부가 열교환 수단으로 제공된다. 그리고, 상기 공기 난방 배관(54)이 분지되는 지점에는 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 제 1 유동 전환부(60)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 수냉매열교환기(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.
한편, 상기 수배관은, 상기 수냉매열교환기(31)로부터 토출된 물이 상기 가열탱크를 우회하도록 안내하는 우회 배관(37)을 더 포함한다. 상기 우회 배관(37)의 일단은 상기 수냉매열교환기(31)와 가열탱크(34) 사이에 해당하는 실내기 배관(30)에 연결되고, 상기 우회 배관(37)의 타단은 상기 가열탱크(34)와 워터펌프(36)의 사이에 해당하는 실내기 배관(30)에 연결된다.
그리고, 상기 실내기(3)는, 상기 물이 상기 가열탱크(34)를 통과하거나 우회 하도록, 상기 물의 유동 방향을 전환하는 제 2 유동 전환부(38)를 더 포함한다. 상기 제 2 유동 전환부(38)는, 우회 배관(37)의 일단이 상기 실내기 배관(30)에 연결되는 지점에 설치된다.
이하에서는, 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예에서 난방 또는 급탕이 수행되는 경우의 냉매 유동에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예에서 실내 난방이 수행되는 경우의 냉매 유동을 보인 도면이고, 도 3은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예에서 급탕이 수행되는 경우의 냉매 유동을 보인 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템(1)이 난방 운전되는 경우에는, 먼저 냉매 유동을 살펴보면, 상기 압축기(21)로부터 토출되는 냉매는 상기 수냉매열교환기(31)로 유입된다. 상기 냉매는 상기 수냉매열교환기(31)를 통과하면서, 상기 물로 열을 방출하여 응축된다. 그리고, 상기 수냉매열교환기(31)를 통과한 냉매는 상기 팽창부(24)를 통과하면서 팽창된 후, 상기 실외열교환기(23)를 통과하면서 실외 공기로부터 열을 흡수하여 증발된다. 그리고, 상기 실외열교환기(23)를 통과한 냉매는, 상기 압축기(21)로 유입되어 다시 압축된다.
한편, 물의 유동을 살펴보면, 상기 워터펌프(36)로부터 토출되는 물은 상기 난방부(5)로 유입된다. 그리고, 상기 난방부(5)로 유입된 물은, 공기 난방부(52) 및 바닥 난방부(51)로 분지되어 유동하다가, 다시 합류된 후 상기 실내기(3)로 유 입된다. 이때, 상기 물이 상기 공기 난방부(52) 및 바닥 난방부(51)를 통과하는 과정에서, 상기 물은 실내 공기 및 바닥으로 열을 방출하여 실내의 난방이 수행되는 것이다.
그리고, 상기 실내기(3)로 유입된 냉매는, 상기 수냉매열교환기(31)를 통과하면서 상기 냉매로부터 열을 흡수한 후 다시 상기 워터펌프(36)로 유입된다.
도 3을 참조하면, 한편, 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템(1)이 급탕 운전되는 경우의 냉매 유동은 상기 시스템(1)이 난방 운전되는 경우와 동일하다. 다만, 물의 유동은 상기 실내기(3)로부터 토출된 물이 상기 급탕부(4)로 유동되는 점에서 차이가 있다.
보다 상세히, 상기 실내기(3)로부터 토출되는 물은 상기 급탕배관(48)을 따라 상기 급탕부(4)로 유입된다. 그리고, 상기 급탕탱크(41)로 유입된 물은, 상기 급탕탱크(41)에 저장된 물을 가열한 후 상기 급탕배관(48)을 따라 상기 실내기(3)로 다시 유입된다.
이하에서는, 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템에서 실내기 내부의 물 유동에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예의 실내기에서 물이 가열 탱크를 우회하는 경우의 물 유동을 보인 도면이고, 도 5는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예의 실내기에서 물이 가열 탱크를 통과하는 경우의 물 유동을 보인 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 수냉매열교환기(31)에서 상기 냉매와의 열교환을 통 하여 상기 물이 얻는 열량만으로, 난방 또는 급탕이 충분히 수행 가능한 경우가 있다. 이러한 경우에는, 상기 수냉매열교환기(31)로부터 토출된 물이 상기 가열탱크(34)를 우회하여, 상기 워터펌프(36)로 유입된다. 이때, 상기 제 2 유동 전환부(38)는, 상기 수냉매열교환기(31)에 연결되는 실내기 배관(30)을, 상기 우회배관(37)과 연통시킨 상태를 유지한다.
따라서, 상기 실내기(3)를 통과하는 물은, 상기 수냉매열교환기(31)에서 상기 냉매와의 열교환만으로 가열된다.
한편, 도 5를 참조하면, 상기 수냉매열교환기(31)에서 상기 냉매와의 열교환을 통하여 상기 물이 얻은 열량만으로, 난방 또는 급탕을 수행하기에 충분치 않은 경우가 있다. 이러한 경우에는, 상기 수냉매열교환기(31)로부터 토출된 물이 상기 가열탱크(34)를 통과하여, 상기 워터펌프(36)로 유입된다. 이때, 상기 제 2 유동 전환부(38)는, 상기 수냉매열교환기(31)에 연결되는 실내기 배관(30)을, 상기 가열탱크(34)에 연결되는 실내기 배관(30)과 연통시킨 상태를 유지한다. 그리고, 상기 가열탱크(34)을 통과하는 물을 가열하기 위하여, 상기 가열히터(35)가 작동된다.
따라서, 상기 실내기(3)를 통과하는 물은, 상기 수냉매열교환기(31)에서 상기 냉매와의 열교환뿐만 아니라, 상기 가열히터(35)에 의하여 함께 가열된다. 그러므로, 상기 난방 또는 급탕을 수행하는 데 부족한 열량이 상기 가열히터(35)에 의하여 보충될 수 있게 된다.
이하에서는, 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예의 제어 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예의 제어 신호 흐름을 보인 제어 구성도이고, 도 7은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예의 제어 방법을 보인 플로차트이다.
도 6을 참조하면, 상기 시스템(1)은, 사용자에 의하여 상기 시스템(1)의 작동 제어를 위한 신호가 입력되기 위한 입력부(71)와, 실외 공기의 온도를 감지하기 위한 실외 온도 감지부(72)와, 상기 실내기로부터 토출되는 물 즉, 출수의 온도를 감지하기 위한 출수 온도 감지부(73)와, 상기 입력부(71), 실외 온도 감지부(72) 및 출수 온도 감지부(73)로부터 전송되는 신호에 따라 상기 제 2 유동 전환부(38)를 제어하기 위한 제어부(75)를 더 포함한다. 이때, 상기 입력부(71), 실외 온도 감지부(72), 출수 온도 감지부(73), 제어부(75) 및 제 2 유동 전환부(38)는 제어 신호를 주고 받을 수 있도록 서로 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 실외 온도 감지부(72)는, 예를 들면 상기 실외기(2)와 같이 실외 공기의 온도를 감지 가능한 지점에 설치될 수 있다. 그리고, 상기 출수 온도 감지부(73)는, 예를 들면 상기 워터펌프(36)의 토출측에 해당하는 수배관 상의 일지점과 같이 출수의 온도를 감지 가능한 지점에 설치될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 시스템(1)의 작동이 시작되면, 먼저 실외 온도 및 출수 온도가 감지된다(S11). 이때, 상기 시스템(1)은 난방 또는 급탕을 위하여 운전될 수 있다.
그리고, 상기 실외 온도을 제 1 기준 온도와 비교하고, 상기 출수 온도와 목표 온도의 차이를 제 2 기준 온도와 비교한다(S12). 이때, 상기 제 1 기준 온도, 목표 온도 및 제 2 기준 온도는, 상기 시스템(1)의 정상적인 운전을 위하여 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 기준 온도는 상기 히트 펌프 즉, 상기 수냉매열교환기(31)에서 냉매와의 열교환만으로 난방 또는 급탕을 수행하기에 부족한 실외 온도의 상한값이 될 수 있다. 그리고, 상기 목표 온도는 상기 난방 또는 급탕이 수행되기 위하여 사용자가 원하는 출수 온도가 될 수도 있다. 또한, 상기 제 2 기준 온도는 상기 히트 펌프 즉, 상기 수냉매열교환기(31)에서 냉매와의 열교환만으로 난방 또는 급탕을 수행하기에 부족한 목표 온도 및 출수 온도의 차이 중 하한값이 될 수 있다.
상기 실외 온도가 제 1 기준 온도 이하가 아니거나, 상기 출수 온도와 목표 온도의 차이가 제 2 기준 온도 이상이 아닌 경우에는(S12), 다시 상기 실외 온도 및 출수 온도가 감지된다(S11).
그러나, 상기 실외 온도가 제 1 기준 온도 이하에 해당하고, 상기 출수 온도와 목표 온도의 차이가 제 2 기준 온도 이상에 해당하는 경우에는(S12), 상기 냉매가 상기 가열탱크(34)를 통과하도록 상기 유동 전환부에 의한 상기 냉매의 유동 방향을 전환된다(S13). 즉, 상기 유동 전환부는 상기 냉매가 상기 가열탱크(34)를 통과하도록 안내하는 상태를 유지한다. 여기서, 상기 가열히터(35)가 작동되어, 상기 가열탱크(34)를 통과하는 물이 가열된다.
그리고, 상기 실외 온도 및 출수 온도가 감지된다(S14). 다음으로, 상기 실외 온도를 상기 제 1 기준 온도와 비교하고, 상기 출수 온도와 목표 온도의 차이를 상기 제 2 기준 온도와 비교한다(S15).
상기 실외 온도가 제 1 기준 온도 이하에 해당하고, 상기 출수 온도와 목표 온도의 차이가 제 2 기준 온도 이상에 해당하는 한(S15), 상기 실외 온도 및 출수 온도가 계속해서 감지된다(S14).
상기 실외 온도가 상기 제 1 기준 온도를 초과하거나, 상기 출수 온도와 목표 온도의 차이가 상기 제 2 기준 온도 미만에 해당하는 경우에는(S15), 상기 냉매가 상기 가열탱크(34)를 우회하도록 상기 유동 전환부에 의한 냉매의 유동 방향이 전환된다(S16). 즉, 상기 유동 전환부는 상기 냉매가 상기 가열탱크(34)를 우회하도록 안내하는 상태를 유지한다. 여기서, 상기 가열히터(35)의 작동은 정지된다.
그리고, 상기 시스템(1)의 작동 종료를 위한 신호가 입력되기 전까지는, 상기 과정이 반복적으로 수행될 수 있다(S17).
상기 시스템(1)에 의하면, 상기 가열히터(35)에 의한 가열이 필요없는 경우에, 상기 물의 유동 저항이 최소화될 수 있는 이점이 있다. 보다 상세히, 상기 실외 온도가 제 1 기준 온도를 초과하거나, 상기 출수 온도와 목표 온도의 차이가 제 2 기준 온도 미만에 해당하는 경우에는, 상기 물이 가열탱크(34)를 우회하여 유동한다. 즉, 상기 히트 펌프 즉, 상기 수냉매열교환기(31)에서 물과 냉매의 열교환만으로도 난방 및 급탕 수행이 충분한 경우에는, 상기 물이 상기 가열탱크(34)를 우회하여 유동한다. 따라서, 상기 물이 상기 가열탱크(34)를 불필요하게 통과함으로 인하여 발생될 수 있는 유동 저항 즉, 압력 손실을 최소화 할 수 있다.
또한, 상기 시스템(1)에 의하면, 필요 여부에 따라 상기 가열히터(35) 및 가열탱크(34)가 선택적으로 사용될 수 있다. 보다 상세히, 상기 실외 온도가 제 1 기 준 온도 이하에 해당하고, 상기 출수 온도와 목표 온도의 차이가 제 2 기준 온도 이상에 해당하는 경우에는, 상기 물이 상기 가열탱크(34)를 통과하게 된다. 즉, 상기 히트 펌프 즉, 상기 수냉매열교환기(31)에서 냉매와의 열교환을 통하여 물이 얻은 열량이 난방 및 급탕을 수행하기에 부족한 경우에는, 상기 물이 상기 가열탱크(34)를 통과하게 된다. 그리고, 상기 물은, 상기 가열탱크(34)를 통과하는 과정에서 상기 가열히터(35)에 의하여 가열된다. 그리고, 반대의 경우에는, 상기 물이 상기 가열탱크(34)를 우회하게 된다. 따라서, 상기 가열히터(35) 및 가열탱크(34)의 필요 여부에 따라, 상기 가열히터(35) 및 가열탱크(34)가 선택적으로 사용될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예에서 실내 난방이 수행되는 경우의 냉매 유동을 보인 도면.
도 3은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예에서 급탕이 수행되는 경우의 냉매 유동을 보인 도면.
도 4는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예의 실내기에서 물이 가열 탱크를 우회하는 경우의 물 유동을 보인 도면.
도 5는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예의 실내기에서 물이 가열 탱크를 통과하는 경우의 물 유동을 보인 도면.
도 6은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예의 제어 신호 흐름을 보인 제어 구성도.
도 7은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환 시스템의 실시예의 제어 방법을 보인 플로차트.

Claims (12)

  1. 냉매 및 실외 공기 간의 열교환이 이루어지는 실외열교환기와, 상기 냉매를 압축하는 압축기를 포함하는 실외기;
    상기 냉매 및 물 간의 열교환이 이루어지는 수냉매열교환기와, 상기 물이 가열되는 가열탱크와, 상기 물을 강제 유동시키기 위한 워터펌프를 포함하는 실내기;
    실내 난방을 위하여 상기 실내기로부터 토출되는 물이 유동하는 난방부;
    온수 공급을 위하여 상기 실내기로부터 토출되는 물이 유동하는 급탕부;
    상기 수냉매열교환기, 가열탱크 및 워터펌프를 연결하는 실내기 배관; 및
    상기 물을 상기 가열탱크를 우회하도록 안내하는 우회 배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 연동 물 순환 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 우회 배관의 일단은 상기 수냉매열교환기와 가열탱크의 사이에 해당하는 실내기 배관에 연결되고, 상기 우회 배관의 타단은 상기 가열탱크와 워터펌프의 사이에 해당하는 실내기 배관에 연결되는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 연동 물 순환 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 물이 상기 가열탱크를 통과하거나 우회하도록, 상기 물의 유동 방향을 전환하는 유동 전환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 연동 물 순환 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 실외 공기의 온도를 감지하는 실외 온도 감지부; 및
    상기 실내기로부터 토출되는 출수의 온도를 감지하는 출수 온도 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 연동 물 순환 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 실외 온도가 제 1 기준 온도 이하에 해당하고, 상기 출수 온도와 목표 온도의 차이가 제 2 기준 온도 이상에 해당하는 경우에는, 상기 유동 전환부는 상기 물이 상기 가열탱크를 통과하도록 안내하는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 연동 물 순환 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 실외 온도가 제 1 기준 온도를 초과하거나, 상기 출수 온도와 목표 온도의 차이가 제 2 기준 온도 미만에 해당하는 경우에는, 상기 유동 전환부는 상기 물이 상기 가열탱크를 우회하도록 안내하는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 연동 물 순환 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 가열탱크의 물을 가열하기 위하여, 상기 가열탱크의 일측에 구비되는 가열히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 연동 물 순환 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 실외 온도가 제 1 기준 온도 이하에 해당하고, 상기 출수 온도와 목표 온도의 차이가 제 2 기준 온도 이상에 해당하는 경우에는, 상기 가열히터가 작동되는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 연동 물 순환 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 실외 온도가 제 1 기준 온도를 초과하거나, 상기 출수 온도와 목표 온도의 차이가 제 2 기준 온도 미만에 해당하는 경우에는, 상기 가열히터의 작동이 정지되는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 연동 물 순환 시스템.
  10. 실외 온도 및 출수 온도가 감지되는 단계;
    상기 실외 온도 및 출수 온도를 기준 온도와 비교하는 단계; 및
    상기 실외 온도 및 출수 온도를 기준 온도와 비교한 결과에 따라, 물이 가열탱크를 통과 또는 우회하도록, 유동 전환부에 의한 물의 유동 방향이 전환되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 연동 물 순환 시스템의 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 실외 온도가 제 1 기준 온도 이하에 해당하고, 상기 출수 온도와 목표 온도의 차이가 제 2 기준 온도 이상에 해당하는 경우에는, 상기 물이 가열탱크를 통과하도록 유동 전환부에 의한 물의 유동 방향이 전환되는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 연동 물 순환 시스템의 제어 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 실외 온도가 제 1 기준 온도를 초과하거나, 상기 출수 온도와 목표 온도의 차이가 제 2 기준 온도 미만에 해당하는 경우에는, 상기 물이 가열탱크를 우회하도록 유동 전환부에 의한 물의 유동 방향이 전환되는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 연동 물 순환 시스템의 제어 방법.
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