KR20110079051A - 냉매사이클 연동 물 순환 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 냉난방 및 급탕을 위한 물이 제 1 냉매 및 제 2 냉매 중 적어도 하나와 선택적으로 열교환 가능한 냉매사이클 연동 물 순환시스템에 관한 것이다. 따라서, 본 발명에서는, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 운전 효율이 향상될 수 있는 이점이 있다.
Figure P1020090136005
냉매사이클, 2단, 선택적

Description

냉매사이클 연동 물 순환 시스템{Water circulation system associated with refrigerant cycle}
본 발명은 냉매사이클과 연동하여 온수 공급 및 냉난방 기능을 수행하는 물 순환 시스템의 실내기에 관한 것이다.
종래에는 실내의 냉난방은 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 운전 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 냉매사이클 연동 물 순환시스템을 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명은 조건에 따라 최적의 상태로 운전될 수 있는 냉매사이클 연동 물 순환시스템을 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 순환시스템의 실시예는, 실외 공기와 열교환하는 제 1 냉매가 냉매사이클을 수행하기 위하여 유동하는 제 1 냉매순환부; 상기 제 1 냉매와 열교환하는 제 2 냉매가 냉매사이클을 수행하기 위하여 유동하는 제 2 냉매순환부; 실내의 냉난방 및 급탕 중 적어도 하나를 위한 물이 유동하는 물순환부; 상기 제 1 냉매 및 물 간의 열교환이 이루어지는 제 1 수냉매열교환기; 상기 제 2 냉매 및 물 간의 열교환이 이루어지는 제 2 수냉매열교환기; 상기 제 1 수냉매열교환기를 향한 물의 유동을 선택적으로 차단하는 제 1 유동조절부; 및 상기 제 2 수냉매열교환기를 향한 물의 유동을 선택적으로 차단하는 제 2 유동조절부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템에 의하면, 냉난방 및 급탕을 위한 물이 제 1 냉매 및 제 2 냉매 중 적어도 하나와 선택적으로 열교환될 수 있다. 따라서, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 운전 효율이 더욱 향상될 수 있다.
그리고, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템은, 실외 공기의 온도 및 조절되는 대상의 온도에 따라, 최대의 효율을 낼 수 있는 운전 상태로 운전된다. 보다 상세히, 상기 실외 공기의 온도 및 대상의 온도와 기준온도의 관계에 따라, 최대의 효율을 낼 수 있도록, 상기 냉난방 및 급탕을 위한 물이 유동하는 방향이 제 1 수냉매열교환기 및 제 2 수냉매열교환기 중 적어도 하나를 향하도록 가변된다. 따라서, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템이 조건에 따라 최적의 상태로 운전될 수 있는 이점이 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템을, 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)은, 실외 공기와 열교환하는 제 1 냉매가 냉매사이클을 수행하기 위하여 유동하는 제 1 냉매순환부와, 상기 제 1 냉매와 열교환하는 제 2 냉매가 냉매사이클을 수행하기 위하여 유동하는 제 2 냉매순환부와, 실내의 냉난방 및 급탕중 적어도 하나를 위한 물이 유동하는 물순환부를 포함한다. 이때, 상기 냉매사이클은, 상기 냉매가 압축-응축-팽창-증발 과정을 반복적으로 수행하여 열을 전달하는 것을 의미한다.
그리고, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)은, 상기 제 1 냉매 및 실외 공기 간의 열교환이 이루어지는 실외열교환기(13)가 설치되는 실외기(1)와, 상기 실외기(1)를 상기 물순환부와 중계하고, 상기 제 2 냉매 및 물의 열교환이 이루어지는 수냉매열교환기(23)를 포함하는 중계기(2)를 포함한다.
상세히, 상기 제 1 냉매순환부는, 상기 실외열교환기(13)와, 상기 제 1 냉매를 압축하는 제 1 압축기(11)와, 상기 제 1 냉매를 팽창시키는 제 1 팽창부(14)와, 상기 제 1 냉매의 유동 방향을 전환하는 제 1 유동전환부(12)와, 상기 제 1 냉매 및 제 2 냉매의 열교환이 이루어지는 중간열교환기(25)와, 상기 제 1 냉매가 유동하는 제 1 냉매배관(15)을 포함한다. 즉, 상기 제 1 냉매는, 상기 제 1 압축기(11), 상기 실외열교환기(13) 및 중간열교환기(25) 중 어느 하나, 상기 제 1 팽창부(14), 상기 실외열교환기(13) 및 중간열교환기(25) 중 나머지 하나를 순차적으로 순환하면서 냉매사이클을 수행한다. 또한, 상기 제 1 유동전환부(12)에 의하여, 상기 제 1 냉매의 유동 방향이 상기 중간열교환기(25)로부터 상기 제 1 팽창부(14)를 통과한 후 상기 실외열교환기(13)로 유입되는 방향 또는 역방향으로 전환될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 냉매순환부는, 상기 중간열교환기(25)와, 상기 제 2 냉매를 압축하는 제 2 압축기(21)와, 상기 제 2 냉매를 팽창시키는 제 2 팽창부(24)와, 상기 제 2 냉매의 유동 방향을 전환하는 제 2 유동전환부(22)와, 상기 수냉매열교환기(23)와, 상기 제 2 냉매가 유동하는 제 2 냉매배관(26)을 포함한다. 즉, 상기 제 2 냉매는, 상기 제 2 압축기(21), 상기 중간열교환기(25) 및 수냉매열교환기(23) 중 어느 하나, 상기 제 2 팽창부(24), 상기 중간열교환기(25) 및 수냉매열교환기(23) 중 나머지 하나를 순차적으로 순환하면서 냉매사이클을 수행한다. 또한, 상기 제 2 유동전환부(22)에 의하여, 상기 제 2 냉매의 유동 방향이 상기 수냉매열교환기(23)로부터 상기 제 2 팽창부(24)를 통과한 후 상기 중간열교환기(25)로 유입되는 방향 또는 역방향으로 전환될 수 있다.
이때, 상기 중간열교환기(25)는 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물이 동시에 통과하는 것으로서, 한편으로는 상기 제 1 냉매순환부에 포함되고 다른 한편으로는 상기 제 2 냉매순환부에 포함된다. 그리고, 상기 중간열교환기(25)에는 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물이 각각 독립적으로 유동하기 위한 3개의 유로(251,252,253)가 형성된다. 따라서, 상기 중간열교환기(25)에서는, 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물이 동시에 열교환하게 된다. 즉, 상기 중간열교환기(25)는 기능적인 의미에서는 냉매 및 물 간의 열교환이 이루어지는 수냉매열교환기의 역할을 하는 것이다.
다른 측면에서는, 상기 중간열교환기(25)는 제 1 냉매 및 물 간의 열교환이 이루어지는 제 1 수냉매열교환기이고, 상기 수냉매열교환기(23)는 제 2 냉매 및 물 간의 열교환이 이루어지는 제 2 수냉매열교환기로 볼 수도 있다.
한편, 상기 실외열교환기(13), 제 1 압축기(11), 제 1 팽창부(14), 제 1 유동전환부(12)는 상기 실외기(1)에 설치된다. 상기 실외기(1)가 냉방 모드로 운전되 는 경우에는 상기 실외열교환기(13)가 응축기의 기능을 수행하고, 난방 모드로 운전되는 경우에는 증발기의 기능을 수행하게 된다.
그리고, 상기 중간열교환기(25), 수냉매열교환기(23), 제 2 압축기(21), 제 2 유동전환부(22)는 상기 중계기(2)에 설치된다. 더불어, 상기 중계기(2)에는, 상기 수냉매열교환기(23)와, 상기 수냉매열교환기(23)의 출구측에 연장되는 수배관(61)에 장착되어, 물의 흐름을 감지하는 플로우 스위치(32)(flow switch)와, 상기 플로우 스위치(32)로부터 물의 유동 방향으로 이격된 어느 지점에서 분지되는 팽창 탱크(33)(expansion tank)와, 상기 수냉매열교환기(23)의 출구측으로부터 연장되는 수배관(61)의 단부가 삽입되며, 내부에 보조 히터(35)가 제공되는 집수 탱크(34)와, 상기 집수 탱크(34)의 출구측 수배관(61)의 어느 지점에 제공되는 워터 펌프(36)(water pump)가 설치된다.
보다 상세히, 상기 수냉매열교환기(23)는 상기 냉매 사이클 폐회로를 따라 흐르는 냉매와 상기 수배관(61)을 따라 흐르는 물이 열교환하는 장치로서, 예를 들면 판형열교환기가 적용될 수 있다. 상기 수냉매열교환기(23)의 내부에는, 상기 냉매와 물이 독립적으로 유동하면서 서로 열교환할 수 있는 적어도 2개의 유로(231,232)가 형성된다.
또한, 상기 팽창 탱크(33)는, 상기 수냉매열교환기(23)를 통과하면서 가열된 물의 부피가 적정 수준 이상으로 팽창될 때 이를 흡수하는 완충 기능을 수행한다.
또한, 상기 집수 탱크(34)는, 상기 수냉매열교환기(23)를 통과한 물이 집수되는 용기이다. 그리고, 상기 집수 탱크(34) 내부에는 보조 히터(35)가 장착되어, 제상 운전이 수행되는 경우 등과 같이 수냉매열교환기(23)를 통하여 전달되는 열량이 요구되는 열량에 미치지 못하는 경우 선택적으로 동작하게 된다.
그리고, 상기 집수 탱크(34)의 상측에는 에어 벤트(343)(air vent)가 형성되어, 상기 집수 탱크(34) 내에 존재하는 과열 상태의 공기가 배출되도록 한다. 그리고, 상기 집수 탱크(34)의 어느 일측에는 압력 게이지(341)와 릴리프 밸브(342)가 제공되어, 상기 집수 탱크(34) 내부의 압력이 적절하게 조절되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 압력 게이지(341)를 통해서 표시되는 상기 집수 탱크(34) 내부 수압이 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 집수 탱크(34)의 출구측에서 연장되는 수배관(61)을 통해서 토출되는 물을 펌핑하여, 급탕부(4)와 냉난방부(5)로 공급되도록 한다.
한편, 상기 물순환부는, 온수 공급 즉, 급탕을 위한 물이 유동하는 급탕부(4)와, 실내의 냉난방을 위한 물이 유동하는 냉난방부(5)를 포함한다.
보다 상세히, 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(71)(three-way valve)가 제공된다. 상기 삼방 밸브(71)는, 상기 워터 펌프(36)에 의하여 펌핑된 물이 상기 급탕부(4) 또는 상기 냉난방부(5)로 흐르도록 하는 방향 전환 밸브이다. 따라서, 상기 삼방 밸브(71)의 출구측에는 급탕부(4)로 연장되 는 급탕 배관(62)과, 상기 냉난방부(5)로 연장되는 냉난방 배관(63)이 각각 연결된다. 그리고, 상기 워터 펌프(36)에 의하여 펌핑되는 물은 상기 삼방 밸브(71)의 제어에 따라 상기 급탕 배관(62) 또는 냉난방 배관(63) 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, 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 배관(62)의 일부는 상기 급탕 탱크(41)로 인입되어, 상기 급탕 탱크(41) 내부에 저장된 물을 가열한다. 즉, 상기 급탕 배관(62) 내부를 따라 흐르는 고온의 물로부터 상기 급탕 탱크(41)에 저장된 물로 열이 전달된다. 그리고, 특정한 경우에는 상기 보조 히터(35)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. 실시예에 따라, 상기 출수부(412)에는 샤워기와 같은 온수 토출 장치 또는 가습기와 같은 가전 장치가 연결될 수도 있을 것이다.
한편, 상기 냉난방부(5)에는, 상기 냉난방 배관(63)의 일부가 실내 바닥에 매설되어 형성되는 바닥 냉난방부(51)와, 상기 냉난방 배관(63)의 어느 지점으로부터 분지되어 상기 바닥 냉난방부(51)와 병렬 연결되는 공기 냉난방부(52)가 포함된다.
상세히, 상기 바닥 냉난방부(51)는 도시된 바와 같이 실내 바닥에 미앤더 라인(meander line) 형태로 매설될 수 있다. 그리고, 상기 공기 냉난방부(52)는 팬 코일 유닛(Fan Coil Unit) 또는 라디에이터(Radiator)등이 될 수 있다. 그리고, 상기 공기 냉난방부(52)에는 상기 냉난방 배관(63)으로부터 분지되는 공기 냉난방 배관(54) 일부가 열교환 수단으로 제공된다. 그리고, 상기 공기 냉난방 배관(54)이 분지되는 지점에는 삼방 밸브(71)와 같은 유로 전환 밸브(56)가 설치되어, 상기 냉난방 배관(63)을 따라 흐르는 냉매가 상기 바닥 냉난방부(51)와 공기 냉난방부(52)로 나뉘어 흐르거나 어느 한 쪽으로만 흐르도록 할 수 있다.
또한, 상기 삼방 밸브(71)로부터 연장되는 상기 급탕 배관(62)의 단부는 상기 공기 냉난방 배관(54)의 출구단으로부터 물의 흐름 방향으로 이격되는 지점에서 합지된다. 따라서, 급탕 모드에서는 상기 급탕 배관(62)을 따라 흐르는 냉매는 상기 냉난방 배관(63)으로 다시 합쳐진 후에 상기 수냉매열교환기(23)로 유입된다.
여기서, 상기 급탕 배관(62)이 상기 냉난방 배관(63)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 냉난방 배관(54)의 출구단과 상기 바닥 냉난방부(51)의 출구단에 역지 밸브가 각각 설치되는 것도 가능할 것이다.
한편, 상기 수배관(61)은, 상기 급탕 및 실내의 냉난방 중 어느 하나를 수행하기 위한 물의 유동을 안내한다. 상기 수배관(61)은, 상기 워터 펌프(36)로부터 토출되는 물을 상기 급탕부(4)로 안내하는 급탕 배관(62)과, 상기 워터 펌프(36)로 부터 토출되는 물을 상기 냉난방부(5)로 안내하는 냉난방 배관(63)과, 상기 수냉매열교환기 및 워터 펌프를 연결하는 메인 배관(302)과, 상기 급탕부(4) 및 냉난방부(5) 중 어느 하나를 통과한 물을 상기 중간열교환기(25)로 안내하기 위하여 상기 메인 배관(302)으로부터 분지되는 분지 배관(303)을 포함한다. 상기 분지 배관(303)의 일단은 상기 급탕 배관(62) 및 냉난방 배관(63)이 합지된 지점과 상기 수냉매열교환기(23)의 사이에 해당하는 상기 메인 배관(302)의 일지점에 연결되고, 상기 분지 배관(303)의 타단은 상기 수냉매열교환기의 토출측에 해당하는 상기 메인 배관(303)의 타지점에 연결된다.
이때, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템은, 상기 중간열교환기(25)를 향한 물의 유동을 선택적으로 차단하는 제 1 유동조절부(304)와, 상기 수냉매열교환기(23)를 향한 물의 유동을 선택적으로 차단하는 제 2 유동조절부(306)와, 상기 중간열교환기(25)로부터 토출되는 물의 유동을 선택적으로 차단하는 제 3 유동조절부(305)를 더 포함한다. 상기 제 1 유동조절부(304)는 상기 중간열교환기의 유입측에 해당하는 상기 분지 배관(303)의 일지점에 설치되고, 상기 제 2 유동조절부(306)는 상기 분지 배관(303)이 분지되는 지점보다 하류측에 해당하는 상기 메인 배관(302)의 일지점에 설치되며, 상기 제 3 유동조절부(305)는 상기 중간열교환기(25)의 토출측에 해당하는 상기 분지 배관(303)의 타지점에 설치된다.
상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 2 유동조절부(306)는 각각, 상기 급탕부(4) 및 냉난방부(5)를 통과한 물 중 상기 중간열교환기(25) 및 수냉매열교환기(23)를 향한 물의 유동량을 조절하는 역할을 한다. 또한, 상기 제 1 유동조절 부(304) 및 제 3 유동조절부(305)는, 상기 중간열교환기(25)의 유입측 및 토출측에 해당하는 분지배관(303)을 차폐함으로써, 상기 중간열교환기(25)에 인접한 물을 격리시키는 역할을 한다.
이하에서는, 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예에서 냉매 유동을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예가 1단 압축 운전되는 경우의 냉매 유동을 보인 도면이고, 도 3은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예가 2단 압축 운전되는 경우의 냉매 유동을 보인 도면이며, 도 4는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예가 1단 및 2단 혼용 운전되는 경우의 냉매 유동을 보인 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 먼저 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)이 난방 모드로 작동하는 경우의 냉매 유동에 대하여 설명한다. 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)은, 1단 압축 운전, 2단 운전 압축, 혼용 운전으로써 3개의 운전 상태로 난방 운전될 수 있다.
여기서, 상기 1단 압축 운전은, 상기 급탕부(4) 및 냉난방부(5) 중 어느 하나를 유동하는 물이 상기 제 1 냉매에 의하여 가열되는 운전 상태를 의미한다. 상기 2단 압축 운전은, 상기 급탕부(4) 및 냉난방부(5) 중 어느 하나를 유동하는 물이 상기 제 2 냉매에 의하여 가열되는 운전 상태를 의미한다. 그리고, 상기 혼용 운전은, 상기 급탕부(4) 및 냉난부 중 어느 하나를 유동하는 물이 상기 제 1 냉매 및 제 2 냉매에 의하여 동시에 가열되는 운전 상태를 의미한다.
즉, 상기 1단 압축 운전 시에는 상기 물이 상기 제 1 냉매로 수행되는 단일의 냉매사이클에 의하여 가열된다. 그리고, 상기 2단 압축 운전 시에는, 상기 제 2 냉매가 상기 제 1 냉매로 수행되는 제 1 냉매사이클에 의하여 가열되고, 상기 물은 상기 제 2 냉매로 수행되는 제 2 냉매사이클에 의하여 가열된다. 또한, 상기 혼용 운전 시에는, 상기 물이 상기 제 1 냉매 및 제 2 냉매로 수행되는 2개의 냉매사이클에 의하여 동시에 가열된다.
보다 상세히, 도 2를 참조하여, 먼저 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)이 상기 1단 압축 운전되는 경우의 냉매 유동에 대하여 설명한다.
상기 제 1 냉매순환부에서, 상기 제 1 압축기(11)로부터 토출되는 상기 제 1 냉매는, 상기 중간열교환기(25), 상기 제 1 팽창부(14), 상기 실외열교환기(13)를 순차적으로 통과하면서 냉매사이클을 수행한다. 이때, 상기 제 1 유동전환부(12)는, 상기 제 1 압축기(11)로부터 토출되는 냉매를 상기 중간열교환기(25)로 안내하는 상태를 유지한다.
그리고, 상기 제 2 냉매순환부에서는, 냉매의 유동이 정지된다. 즉, 상기 제 2 압축기(21)의 작동이 정지된 상태를 유지한다.
또한, 상기 물순환부에서, 상기 워터 펌프(36)로부터 토출되는 물은 상기 급탕부(4) 및 냉난방부(5) 중 어느 하나로 유입된다. 상기 급탕부(4) 및 냉난방부(5) 중 어느 하나를 통과한 물은, 상기 분지 배관(303)으로 유입된다. 이때, 상기 제 2 유동조절부(306)는 폐쇄된 상태를 유지하여, 상기 수냉매열교환기(23)를 향한 물의 유동은 차단되게 된다. 또한, 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305) 는 개방된 상태를 유지한다.
그리고, 상기 분지 배관(303)으로 유입된 물은, 상기 중간열교환기(25)를 통과한다. 상기 물이 상기 중간열교환기(25)를 통과하는 과정에서, 상기 물은 상기 제 1 냉매와 열교환하여 가열되게 된다. 상기 중간열교환기(25)를 통과한 물은 상기 집수탱크(34)를 통과하여 상기 워터 펌프(36)로 다시 유입된다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)이 상기 2단 압축 운전되는 경우의 냉매 유동에 대하여 설명한다.
상기 제 1 냉매순환부에서 상기 제 1 냉매의 유동은 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)이 상기 1단 압축 운전되는 경우와 동일하다.
그리고, 상기 제 2 냉매순환부에서는, 상기 제 2 압축기(21)로부터 토출되는 제 2 냉매는 상기 수냉매열교환기(23)로 유입된다. 상기 수냉매열교환기(23)로 유입된 제 2 냉매는, 상기 수냉매열교환기(23)를 통과하는 과정에서 상기 제 2 냉매는 상기 물을 향하여 열을 방출한다. 그리고, 상기 수냉매열교환기(23)를 통과한 제 2 냉매는, 상기 제 2 팽창부(24)를 통과하면서 팽창된 후 상기 중간열교환기(25)로 유입된다. 상기 제 2 냉매는 상기 중간열교환기(25)를 통과하는 과정에서 상기 제 1 냉매로부터 열을 흡수한 후 상기 제 2 압축기(21)로 다시 유입된다. 이때, 상기 제 2 유동전환부는 상기 제 2 압축기(21)로부터 토출되는 제 2 냉매를 상기 수냉매열교환기(23)로 안내하고, 상기 중간열교환기(25)를 통과한 냉매를 상기 제 2 압축기(21)로 안내하는 상태를 유지한다.
또한, 상기 물순환부에서, 상기 워터 펌프(36)로부터 토출되는 물은 상기 급 탕부(4) 및 냉난방부(5) 중 어느 하나로 유입된다. 상기 급탕부(4) 및 냉난방부(5) 중 어느 하나를 통과한 물은, 상기 메인 배관(302)으로 유입된다. 이때, 상기 제 1 유동조절부(304)는 폐쇄된 상태를 유지하여, 상기 중간열교환기(25)를 향한 물의 유동은 차단되게 된다. 또한, 상기 제 2 유동조절부(306)는 개방된 상태를 유지한다.
그리고, 상기 메인 배관(302)으로 유입된 물은, 상기 수냉매열교환기(23)를 통과한다. 상기 물이 상기 수냉매열교환기(23)를 통과하는 과정에서, 상기 물은 상기 제 2 냉매와 열교환하여 가열되게 된다. 상기 수냉매열교환기(23)를 통과한 물은 상기 집수탱크(34)를 통과하여 상기 워터 펌프(36)로 다시 유입된다.
그리고, 도 4를 참조하여, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)이 상기 혼용 운전되는 경우의 냉매 유동에 대하여 설명한다.
상기 제 1 냉매순환부 및 제 2 냉매순환부에서 상기 제 1 냉매 및 제 2 냉매의 유동은 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)이 상기 2단 압축 운전되는 경우와 동일하다.
다만, 상기 물순환부에서, 상기 워터 펌프(36)로부터 토출되는 물은 상기 급탕부(4) 및 냉난방부(5) 중 어느 하나로 유입된다. 상기 급탕부(4) 및 냉난방부(5) 중 어느 하나를 통과한 물은, 상기 메인 배관(302) 및 분지 배관(303)으로 동시에 유입된다. 이때, 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 2 유동조절부(306)는 모두 개방된 상태를 유지한다.
상기 메인 배관(302) 및 분지 배관(303)으로 유입된 물은 각각, 상기 수냉매 열교환기(23) 및 중간열교환기(25)를 통과한다. 상기 물은 상기 중간열교환기(25)를 통과하는 과정에서 상기 제 1 냉매와 열교환하여 가열되고, 상기 수냉매열교환기(23)를 통과하는 과정에서 상기 제 2 냉매와 열교환하여 가열되게 된다. 즉, 상기 물은 상기 제 1 냉매 및 제 2 냉매에 의하여 동시에 가열되는 것이다.
그리고, 상기 수냉매열교환기(23) 및 중간열교환기(25)를 통과한 물은, 상기 집수탱크(34)를 통과하여 상기 워터 펌프(36)로 다시 유입된다.
다음으로, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)이 냉방 모드로 작동하는 경우에는, 상기 제 1 냉매순환부 및 제 2 냉매순환부에서 상기 제 1 냉매 및 제 2 냉매는 상기 난방 모드로 운전되는 경우와 비교하여 역순으로 유동한다.
이하에서는, 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예에서 중간열교환기의 모습을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예에서 중간열교환기의 모습을 보인 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 중간열교환기(25)는, 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물이 각각 독립적으로 유동하고 서로 인접하는 3개의 유로를 포함하는 판형열교환기(25)이다.
상세히, 상기 판형열교환기(25)는, 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물이 독립적으로 유동하기 위한 복수개의 유로(251,252,253)를 형성하는 복수개의 플레이트(254,255,256)를 포함한다. 상기 플레이트(254,255,256)의 일측에는 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물 중 어느 하나가 유입되기 위한 유입부(257)가 형성되고, 타 측에는 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물 중 어느 하나가 토출되기 위한 토출부(258)가 형성된다. 즉, 상기 유입부(257) 및 토출부(258)는 상기 복수개의 유로(251,252,253)와 연통된다. 다만, 상기 복수개의 유로(251,252,253) 각각은, 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물 어느 하나만이 유동할 수 있도록, 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물 중 어느 하나의 유입부(257) 및 토출부(258)와 연통된다.
이때, 상기 복수개의 유로(251,252,253) 중 나머지 유로(251,253) 사이에 위치되는 어느 하나의 유로(252)를 통해서는, 상기 제 1 냉매가 유동하게 된다. 보다 상세히, 상기 복수개의 유로(251,252,253) 중, 제 1 유로(251)를 통하여 상기 제 2 냉매가 유동하고, 상기 제 3 유로(253)를 통하여 상기 물이 유동하고, 상기 제 1 유로(251)와 제 3 유로(253)의 사이에 위치되는 상기 제 2 유로(252)를 통하여 상기 제 1 냉매가 유동하게 된다.
따라서, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)이 1단 압축 운전, 2단 압축 운전 및 혼용 운전 중 어느 상태로 운전되는 경우에도, 상기 중간열교환기(25)를 통한 열교환 성능이 극대화될 수 있는 이점이 있다. 보다 상세히, 상기 1단 압축 운전 시에는 상기 중간열교환기(25)를 통하여 상기 제 1 냉매 및 물의 열교환이 이루어지고, 상기 2단 압축 운전 시에는 상기 중간열교환기(25)를 통하여 상기 제 2 냉매 및 물의 열교환이 이루어지며, 상기 혼용 운전 시에는 상기 중간열교환기(25)를 통하여 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물의 열교환이 동시에 이루어진다. 그러므로, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)의 운전 상태에 관계없이, 상기 중간열교환기(25)를 유동하는 상기 제 1 냉매 및 물은 서로 인접한 상태로 열교환 가능 하고, 상기 제 2 냉매 및 물도 서로 인접한 상태로 열교환 가능하다.
이하에서는, 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예의 제어 흐름에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예의 제어 구성도이고, 도 7은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예가 난방 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트이며, 도 8은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예가 제상 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트이다.
도 6을 참조하면, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)은, 실외 공기의 온도를 감지하는 실외온도감지부(72)와, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)의 운전 목적이 되는 대상의 온도를 감지하는 대상온도감지부(73)와, 상기 실외 공기의 온도 및 대상 온도에 기초하여 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 2 유동조절부(306)를 제어하는 제어부(75)를 포함한다. 상기 실외온도감지부(72), 대상온도감지부(73), 제 1 유동조절부(304), 제 2 유동조절부(306) 및 제어부(75)는 서로 제어 신호를 주고 받을 수 있도록 전기적으로 연결된다.
여기서, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)의 운전 목적이 되는 대상은 상기 냉난방 및 급탕을 위하여 조절 가능한 대상을 의미한다. 예를 들면, 상기 운전 목적이 되는 대상은, 실내 공기의 온도를 의미하는 실내온도, 상기 중계기(2)로부터 토출되는 물의 온도를 의미하는 출수온도, 상기 중계기(2)로 유입되는 물의 온도를 의미하는 입수온도 등이 될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)의 난방 운전이 시작되면, 실외 공기의 온도를 의미하는 실외 온도 및 운전 목적이 되는 대상의 온도를 의미하는 대상 온도가 감지된다(S11).
상기 실외 온도가 제 1 기준온도 이상이고, 상기 대상 온도가 제 2 기준온도 미만에 해당하는 경우에는(S12), 상기 제 1 유동조절부(304)가 개방되고, 상기 제 2 유동조절부(306)가 폐쇄된다(S13). 그러나, 상기 실외 온도가 제 1 기준온도 이상이고 상기 대상 온도가 제 2 기준온도 미만인 경우을 제외한 경우에는(S12), 상기 제 1 유동조절부(304)가 폐쇄되고 상기 제 2 유동조절부(306)가 개방된다(S14).
상기 제 1 유동조절부(304)가 개방되고 상기 제 2 유동조절부(306)가 폐쇄되는 것은 상기 1단 압축 운전되는 경우에 해당하고, 상기 제 1 유동조절부(304)가 폐쇄되고 상기 제 2 유동조절부(306)가 개방되는 것은 상기 2단 압축 운전되는 경우에 해당한다. 따라서, 상기 실외 온도가 제 1 기준온도 이상이고 상기 대상 온도가 제 2 기준온도 미만에 해당하는 경우를 1단 압축 조건이라 칭할 수 있고, 상기 실외 온도가 제 1 기준온도 이상이고 상기 대상 온도가 제 2 기준온도 미만인 경우를 제외한 경우를 2단 압축 조건이라 칭할 수 있다.
이때, 상기 제 1 기준온도 및 제 2 기준온도는, 상기 1단 압축 운전되는 경우의 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)의 효율과, 상기 2단 압축 운전되는 경우의 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)의 효율이 동일해지는 운전 조건에 해당하는 상기 실외 온도 및 대상 온도를 의미한다.
보다 상세히, 상기 실외 온도가 높고 상기 대상 온도가 낮을 수록, 상기 1단 압축 운전되는 경우의 효율이 상기 2단 압축 운전되는 경우의 효율보다 높아진다. 반면에, 상기 실외 온도가 낮고 상기 대상 온도가 높을 수록, 상기 2단 압축 운전되는 경우의 효율이 상기 1단 압축 운전되는 경우의 효율보다 높아진다. 따라서, 상기 실외 온도 및 대상 온도가 변화하는 과정에서, 상기 2단 압축 운전되는 경우의 효율과, 상기 1단 압축 운전되는 경우의 효율이 동일한 수준이 되는 상기 실외 온도 및 대상 온도가 존재할 수 있다. 그러므로, 상기 제어 흐름에 의하면, 상기 실외 온도 및 대상 온도에 따라 운전 효율이 더욱 높아질 수 있는 방향으로 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)의 운전 상태가 가변되는 것이다.
한편, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)의 운전 정지 신호가 입력되지 않는 이상, 상기 과정이 반복 수행된다.
상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)에 의하면, 운전 효율이 극대화될 수 있는 이점이 있다. 보다 상세히, 상기 제 1 기준온도 및 제 2 기준온도를 기준으로 상기 1단 압축 운전되는 경우의 효율이 상기 2단 압축 운전되는 경우의 효율보다 높은 경우에는 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)이 1단 압축 운전되고, 상기 2단 압축 운전되는 경우의 효율이 상기 1단 압축 운전되는 경우의 효율보다 높은 경우에는 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)이 2단 압축 운전된다. 따라서, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)은 상기 실외 온도 및 대상 온도에 따라 운전 효율이 극대화될 수 있는 방향으로 운전될 수 있는 것이다.
도 8을 참조하여, 제상 운전에 대하여 설명하면, 먼저 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템이 사용자의 선택에 의한 설정된 모드로 운전된다(S21). 다만, 이하 에서 설명하는 제상 운전의 경우에는, 증발기 역할을 하는 열교환기의 외부 온도가 영하인 환경 즉, 난방 운전을 주로 하는 겨울에 필요할 가능성이 높다. 따라서, 이하에서는 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템이 상술한 바와 같이 난방 운전 중에 제상 운전되는 경우를 들어 설명하기로 한다.
상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템이 난방 운전되는 중에, 제상 운전 조건이 만족되었는지 여부가 판단된다(S22). 상기 제상 운전 조건의 만족 여부는 예를 들어, 상기 실외열교환기(13)의 배관 출구 온도와 실외 온도의 비교에 의해서 판단될 수 있다. 그러나, 본 실시예에서 상기 제상 운전 조건 만족 여부 판단는 다양한 방법으로 수행될 수 있으며, 본 실시예에서 상기 제상 운전 조건 만족 여부 판단을 위한 방법에는 제한이 없음을 밝혀둔다.
그리고, 상기 제상 운전 조건이 만족된 경우에는, 상기 제 1 냉매순환부는 제상 모드로 운전하게 되고, 상기 제 2 냉매순환부는 원래의 운전 모드(난방 모드)를 유지하게 된다(S23).
상기 제 1 냉매순환부가 제상 모드로 운전되면, 상기 중간열교환기(25)는 상기 각 냉매순환부(1,2)에 있어서 증발기의 역할을 하게 되고, 상기 실외열교환기(25)는 응축기 역할을 하게 된다. 따라서, 상기 제 1 냉매순환부가 제상 모드로 운전되는 중에는, 상기 실외열교환기(13)를 유동하는 고온 냉매에 의하여 상기 실외열교환기(13)의 제상이 수행된다.
이 때, 상기 중간열교환기(25)는 상기 각 냉매순환부에 대해서 증발기의 역할을 하는 경우에는, 상기 각 냉매순환부(1,2)의 증발압이 작아지게 되어 상기 각 냉매순환부(1,2)의 성능이 저하되거나, 상기 각 압축기가 손상될 염려가 있다.
따라서, 본 실시예에서는 상기 중간열교환기(25)에서 증발압이 저하되는 것을 최소화하기 위하여, 상기 제 1 냉매순환부가 제상 모드가 운전되는 동안 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)가 폐쇄되도록 한다(S24). 그러면, 상기 분지 배관(303)에서의 물 유동이 정지되고, 상기 제 1 냉매와 상기 분지 배관(303) 내부의 온수가 열교환된다. 그리고, 온수와 열교환된 제 1 냉매와 상기 제 2 냉매가 열교환되므로, 결국 상기 각 냉매의 온도가 증가되어, 상기 각 냉매순환부의 증발압이 줄어드는 것이 최소화될 수 있다.
다음으로, 상기 제 1 냉매순환부가 제상 모드로 운전되는 중에 제상이 종료되었는지 여부가 판단된다(S25).
그리고, 제상이 종료되었다고 판단되면, 폐쇄된 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)가 개방된다(S26). 그리고, 상기 제 1 냉매순환부가 이전 모드로 운전하게 된다(S27). 즉, 상기 제 1 냉매순환부가 난방 모드로 운전하게 된다.
이와 같은 본 실시예에 의하면, 상기 제 1 냉매순환부가 제상 모드로 운전되는 중에도, 상기 제 2 냉매순환부는 계속해서 난방 모드로 운전되므로, 실내 난방 또는 급탕이 가능한 이점이 있다.
또한, 상기 분지 배관(303)의 온수가 상기 중간열교환기(25)로 유동하는 제 1 냉매와 열교환되어 상기 제 1 냉매의 온도가 상승하므로, 상기 각 냉매순환부의 증발압이 줄어드는 것이 최소화되어, 각 냉매순환부의 성능이 저하되는 것이 최소 화될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 2 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시예는, 제 1 실시예와 비교하여 중간열교환기가 삼중관으로 구비되는 점, 2단 압축 조건에 해당하는 경우에 기준 시간동안 혼용 운전이 수행되는 점, 제상 운전 시에 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)가 개방되는 점에서 차이가 있다.
도 9는은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 2 실시예에서 중간열교환기의 모습을 보인 도면이고, 도 10은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 2 실시예가 난방 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트이며, 도 11은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 2 실시예가 제상 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에서 중간열교환기(85)는, 동심축을 가지고 서로 직경이 다른 3개의 관으로 3개의 독립적인 유로(851,852,853)가 형성되는 삼중관(85)이다.
상세히, 상기 중간열교환기(85)는, 상기 동심축을 기준으로 가장 내측에 위치되는 제 1 유로(851)와, 상기 제 1 유로(851)의 외측에 위치되는 제 2 유로(852)와, 상기 제 2 유로(852)의 외측에 위치되는 제 3 유로(853)를 포함한다. 상기 제 1 유로(851)는 제 2 냉매가 유동하는 제 2 냉매배관(26)과 연통되고, 상기 제 2 유로(852)는 제 1 냉매가 유동하는 제 1 냉매배관(15)과 연통되고, 상기 제 3 유로(853)는 물이 유동하는 수배관(303)와 연통된다. 즉, 상기 제 1 유로(851)를 통 하여 상기 제 2 냉매가 유동하고, 상기 제 2 유로(852)를 통하여 상기 제 1 냉매가 유동하며, 상기 제 3 유로(853)를 통하여 상기 물이 유동하게 된다.
다른 한편으로는, 상기 중간열교환기(85)는, 서로 분리 가능하게 연결되는 복수개의 열교환유닛(86,87)을 포함한다. 상기 열교환유닛(86,87)은 각각 상기 3개의 유로(851,852,853)를 포함한다. 그리고, 상기 열교환유닛(86,87)은 각각 상기 제 1 냉매배관(15), 제 2 냉매배관(26) 및 수배관(303)에 연결된다.
이때, 상기 제 1 냉매배관(15), 제 2 냉매배관(26) 및 수배관(303)에는, 상기 복수개의 열교환유닛(86,87)에 각각 선택적으로 연결되는 복수개의 유입부(881,883,885) 및 토출부(882,884,886)가 구비된다. 보다 상세히, 상기 복수개의 유입부(881,883,885) 및 토출부(882,884,886)는, 상기 제 1 냉매의 유입 및 토출을 위한 제 1 냉매 유입부(881) 및 토출부(882)와, 상기 제 2 냉매의 유입 및 토출을 위한 제 2 냉매 유입부(883) 및 토출부(884)와, 상기 물의 유입 및 토출을 위한 물 유입부(885) 및 토출부(886)를 포함한다.
그리고, 상기 복수개의 유입부(881,883,885) 및 토출부(882,884,886) 각각에는, 상기 복수개의 유입부(881,883,885) 및 토출부(882,884,886)를 선택적으로 차폐하기 위한 복수개의 유동차단부(857)를 포함한다. 상기 복수개의 유동차단부(857)는, 상기 복수개의 유입부(881,883,885) 및 토출부(882,884,886)를 통한 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물 중 적어도 하나의 유동을 선택적으로 차단한다.
한편, 상기 중간열교환기(85)의 열교환용량은, 상기 제 1 냉매배관(15), 제 2 냉매배관(26) 및 수배관(303)에 연결되는 상기 열교환유닛(86,87)의 개수에 따라 가변될 수 있다. 또한, 상기 복수개의 유동차단부(857)에 의하여 상기 복수개의 열교환유닛(86,87)을 향한 냉매의 유동이 선택적으로 차단됨에 따라 상기 중간열교환기(85)의 열교환용량이 가변될 수 있다.
보다 상세히, 상기 열교환유닛(86,87)은 상기 유입부(881,883,885) 및 토출부(882,884,886)에 선택적으로 분리 가능하게 연결되기 때문에, 상기 열교환유닛(86,87)은, 필요에 따라 상기 열교환유닛(86,87)의 개수를 달리하여 상기 유입부(881,883,885) 및 토출부(882,884,886)에 연결될 수 있다.
또한, 상기 열교환유닛(86,87)이 상기 유입부(881,883,885) 및 토출부(882,884,886)에 연결된 상태에서도, 상기 유동차단부(857)에 의하여 상기 열교환유닛(86,87)을 향한 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물의 유동을 차단함으로써, 상기 열교환유닛(86,87) 중 실질적으로 열교환에 사용되는 것의 개수가 가변될 수도 있다. 이러한 방법으로, 상기 중간열교환기(85)의 전체적인 열교환용량이 가변될 수 있는 것이다.
한편, 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물이 상기 3개의 유로(851,852,853)를 유동하는 형태는, 다양한 경우의 수를 가진다. 즉, 상기 제 1 냉매가 상기 3개의 유로(851,852,853) 중 어느 하나를 통하여 유동하고, 상기 제 2 냉매는 상기 3개의 유로 중 다른 하나를 통하여 유동하고, 상기 물은 상기 3개의 유로 중 나머지 하나를 통하여 유동할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물은 상기 3개의 유로를 6가지 형태로 유동할 수 있다.
또한, 상기 3개의 유로(851,852,853)를 유동하는 유체 중 서로 인접하는 유 로를 유동하는 유체의 유동 방향은 서로 반대이다. 이때, 상기 유체는 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물을 의미한다. 즉, 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물 중 서로 인접하여 유동하는 2개는 상기 중간열교환기(85) 내부에서 서로 대향 유동하게 된다. 따라서, 상기 중간열교환기(85)의 열교환효율이 더욱 향상될 수 있는 이점이 있다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에서는, 2단 압축 조건에 해당하는 경우에는 기준 시간동안 혼용 운전이 수행된다.
상세히, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)의 운전이 시작되면, 상기 실외 온도 및 대상 온도가 감지된다(S31). 상기 실외 온도 및 대상 온도가 1단 압축 조건에 해당하는 경우에는(S32), 제 1 유동조절부(304)가 개방되고 제 2 유동조절부(306)가 폐쇄되어, 1단 압축 운전이 시작된다(S33).
그러나, 상기 실외 온도 및 대상 온도가 1단 압축 조건에 해당하지 않는 경우 즉 2단 압축 조건에 해당하는 경우에는(S32), 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 2 유동조절부(306)가 모두 개방됨으로써, 혼용 운전이 시작된다(S34).
상기 혼용 운전이 시작되고 기준시간이 경과한 후에는(S35), 상기 실외 온도 및 대상 온도를 감지한다(S36). 그리고, 상기 실외 온도 및 대상 온도가 여전히 2단 압축 조건에 해당하는 경우에는(S37), 상기 제 1 유동조절부(304)가 폐쇄됨으로써 2단 압축 운전이 시작된다(S38). 그러나, 상기 실외 온도 및 대상 온도가 상기 1단 압축 조건으로 변경된 경우에는(S37), 다시 실외 온도 및 대상 온도를 감지하게 된다(S31). 이때, 상기 기준시간은, 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 2 유동조 절부(306)가 전환된 시점으로부터 상기 실외 온도 및 대상 온도가 안정화되기까지 걸리는 최소한의 시간을 의미한다.
그리고, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)의 운전 정지를 위한 신호가 입력되지 않는 이상(S39), 상기 과정이 반복 수행된다.
본 실시예에 의하면, 상기 실외 온도 및 대상 온도의 변화에 따라, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)의 효율을 최적으로 유지할 수 있는 이점이 있다.
보다 상세히, 상기 실외 온도 및 대상 온도가 상기 2단 압축 조건에 해당하는 경우에도, 상기 2단 압축 운전되는 경우보다는 상기 혼용 운전되는 경우의 효율이 더 높을 수 있다. 예를 들면, 상기 실외 온도 및 대상 온도가 제 1 기준온도 및 제 2 기준온도에 근접하는 값을 가지는 경우에, 상기 혼용 운전되는 경우의 효율이 상기 2단 압축되는 경우의 효율보다 더 높을 수 있다.
그런데, 본 실시예에서는, 상기 실외 온도 및 대상 온도가 1단 압축 조건을 벗어나면, 1차적으로는 상기 기준시간동안 상기 혼용 운전이 수행되고, 상기 혼용 운전에도 불구하고 상기 1단 압축 조건에 진입하지 못하는 경우에는, 최종적으로 2단 압축 운전이 수행된다. 따라서, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)의 효율이 상기 실외 온도 및 대상 온도에 따라 최적으로 유지될 수 있는 이점이 있다.
도 11을 참조하여, 제상 운전에 대하여 설명하면, 먼저 냉매사이클 연동 물 순환시스템이 사용자의 선택에 의한 설정된 모드로 운전된다(S41). 다만, 이하에서는 본 실시예가 난방 운전 중에 제상 운전되는 경우에 대해서 설명하기로 한다.
상기 각 냉매순환부(1,2)가 난방 운전되는 중에는, 상기 분지 배관(303)의 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)는 폐쇄된 상태를 유지한다. 그리고, 상기 제 2 유동조절부(306)는 개방된 상태를 유지한다. 따라서, 상기 물 순환부를 통과한 물은 수냉매열교환기(23)를 퉁과하면서 제 2 냉매와 열교환하게 된다.
상기 제 2 냉매순환부가 난방 모드로 운전되는 중에는, 상기 수배관(61)을 유동하는 물의 온도는 지속적으로 상승하게 된다. 특히, 상기 수냉매열교환기(23)에 인접한 상기 메인 배관(302)을 유동하는 물의 온도는 지속적으로 상승한다.
상기 물 순환시스템이 설정된 모드로 운전되는 중에 제상 운전 조건이 만족되었는지 여부가 판단된다(S42). 그리고, 상기 제상 운전 조건이 만족되었으면, 상기 제 1 냉매순환부는 제상 모드로 운전하게 되고, 상기 제 2 냉매순환부는 원래의 운전 모드(난방 모드)를 유지하게 된다.
그리고, 상기 제 1 냉매순환부가 제상 모드로 운전되면, 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)는 개방된다(S14). 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)가 개방되면, 상기 물 순환부를 유동하는 온수의 적어도 일부가 상기 중간열교환기(25)를 유동하면서 상기 제 1 냉매가 열교환된다. 그리고, 상기 온수와 열교환된 제 1 냉매와 상기 제 2 냉매가 열교환되어 결국 상기 각 냉매의 온도가 증가되므로, 상기 각 냉매순환부의 증발압이 줄어드는 것이 최소화될 수 있다.
다음으로, 상기 제 1 냉매순환부가 제상 모드로 운전되는 중에 제상이 종료되었는지 여부가 판단된다(S45). 그리고, 제상이 종료되었다고 판단되면, 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)가 폐쇄된다(S46). 그리고, 상기 제 1 냉매순환부가 이전 모드로 운전하게 된다(S47). 즉, 상기 제 1 냉매순환부가 난방 모드로 운전하게 될 것이다.
위의 두가지 실시예에 더하여 다음의 실시예를 더 생각할 수 있다.
상기 각 냉매순환부(1,2)가 난방 모드로 운전되는 중에 상기 제 1 냉매순환부가 제상 모드로 운전되는 경우, 만약, 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)가 폐쇄된 상태이면 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)가 개방되도록 하고, 제상이 종료되면 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)가 폐쇄되도록 할 수 있다. 반면, 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)가 개방된 상태이면, 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)가 개방된 상태가 유지되도록 할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 4 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시예는, 제 1 실시예와 비교하여 혼용 운전 중에 실외 온도 및 대상 온도에 따라 중간열교환기 및 수냉매열교환기를 향한 물의 유동량이 조절된다는 점과, 제상 운전되는 경우에 제 1 냉매순환부 및 제 2 냉매순환부의 냉매 유동이 모두 난방 운전되는 경우와 반대라는 점에서 차이가 있다.
도 12는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 3 실시예가 난방 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트이고, 도 13은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 3 실시예에서 실외온도를 기준으로 하는 혼용 운전 과정을 보인 플로차트이다. 도 14는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시 스템의 제 3 실시예에서 대상온도를 기준으로 하는 혼용 운전 과정을 보인 플로차트이고, 도 15는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 3 실시예가 제상 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트이다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 본 실시예에서는, 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)이 혼용 운전되는 경우에, 실외 온도 및 대상 온도에 따라 중간열교환기(25) 및 수냉매열교환기(23)를 향한 물의 유동량이 조절된다.
상세히, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)의 운전이 시작되면, 실외 온도 및 대상 온도가 감지된다(S51). 그리고, 상기 실외 온도 및 대상 온도가 1단 압축 조건에 해당하는 경우에는(S52), 제 1 유동조절부(304)가 개방되고 제 2 유동조절부(306)가 폐쇄되어 1단 압축 운전이 시작된다(S53).
그러나, 상기 실외 온도 및 대상 온도가 상기 1단 압축 조건에 해당하는 경우를 제외한 경우에는(S52), 상기 실외 온도가 제 1 기준온도 미만이고 상기 대상 온도가 제 2 기준온도 이상에 해당하는지 여부를 판단한다(S54). 그리고, 상기 실외 온도가 제 1 기준온도 미만이고 상기 대상 온도가 제 2 기준온도 이상에 해당하는 경우에는(S54), 상기 제 1 유동조절부(304)가 폐쇄되고 제 2 유동조절부(306)가 개방된다(S55).
여기서, 상기 제 1 유동조절부(304)가 폐쇄되고 제 2 유동조절부(306)가 개방된 상태는 2단 압축 운전되는 경우를 의미하므로, 상기 제 1 기준온도 미만이고 상기 대상 온도가 제 2 기준온도 이상에 해당하는 경우를 2단 압축 조건이라 칭할 수 있다.
그러나, 상기 실외 온도 및 대상 온도가 상기 2단 압축 조건에 해당하지 않는 경우에는(S54), 상기 실외 온도가 제 1 기준온도 미만에 해당하는지와(S56), 상기 대상 온도가 상기 제 2 기준온도 이상에 해당하는지 여부를 판단한다(S58).
이때, 2단 압축 조건에 해당하지 않고(S54), 상기 실외 온도가 상기 제 1 기준온도 미만이거나(S56), 상기 대상 온도가 상기 제 2 기준온도 이상에 해당하는 경우를(S58), 혼용 조건이라 칭할 수 있다.
그리고, 상기 실외 온도 및 대상 온도가 상기 혼용 조건에 해당하는 경우에는(S56,S58), 혼용 운전이 시작된다(S57,S59). 상기 혼용 운전은, 실외 온도 기준 혼용 운전과, 대상 온도 기준 혼용 운전을 포함한다.
보다 상세히, 상기 실외 온도 및 대상 온도가 상기 2단 압축 조건에 해당하지 않고 상기 실외 온도가 상기 제 1 기준온도 미만인 경우를 실외 온도 기준 혼용 조건이라 칭할 수 있고, 상기 실외 온도 및 대상 온도가 상기 2단 압축 조건에 해당하지 않고 상기 대상 온도가 상기 제 2 기준온도 이상인 경우를 대상 온도 기준 혼용 조건이라 칭할 수 있다. 상기 실외 온도 및 대상 온도가, 상기 실외 온도 기준 혼용 조건에 해당하는 경우에는(S56) 상기 실외 온도 기준 혼용 운전이 수행되고(S57), 상기 대상 온도 기준 혼용 조건에 해당하는 경우에는(S58) 상기 대상 온도 기준 혼용 운전이 수행된다(S59).
도 11을 참조하면, 상기 실외 온도 기준 혼용 운전이 수행되는 경우에는, 먼저 상기 실외 온도가 제 3 기준온도 미만인지 여부를 판단한다(S571). 상기 실외 온도가 상기 제 3 기준온도 미만인 경우에는 2단 압축 운전이 수행된다(S572).
그러나, 상기 실외 온도가 상기 제 3 기준온도 이상에 해당하는 경우에는(S571), 상기 제 1 기준온도와 제 3 기준온도의 차이에 대한 상기 제 1 기준온도와 실외 온도의 차이의 비와, 상기 제 1 유동조절부(304)의 개도에 대한 상기 제 2 유동조절부(306)의 개도의 비가 동일해지도록, 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 2 유동조절부(306)의 개도가 조절된다(S573).
이때, 상기 제 3 기준온도는, 상기 혼용 운전되는 경우의 효율과 상기 2단 압축 운전되는 경우의 효율이 동일해지는 상기 실외 온도를 의미한다. 즉, 상기 제 3 기준온도를 기준으로, 상기 실외 온도가 상기 제 3 기준온도보다 높은 경우에는 상기 혼용 운전되는 경우의 효율이 상기 2단 압축 운전되는 경우의 효율보다 높다 반대로, 상기 실외 온도가 상기 제 3 기준온도보다 낮은 경우에는, 상기 2단 압축 운전되는 경우의 효율이 상기 혼용 운전되는 경우의 효율보다 높게 된다. 그리고, 상기 제 3 기준온도는 상기 제 1 기준온도보다 작은 온도값에 해당한다.
또한, 도 12를 참조하면, 상기 대상 온도 기준 혼용 운전이 수행되는 경우에는, 상기 대상 온도가 제 4 기준온도 이상에 해당하는지 여부를 판단한다(S591). 상기 실외 온도가 상기 제 4 기준온도 이상에 해당하는 경우에는 상기 2단 압축 운전이 수행된다(S592).
그러나, 상기 대상 온도가 상기 제 4 기준온도 미만에 해당하는 경우에는(S591), 상기 제 4 기준온도와 제 2 기준온도의 차이에 대한 상기 제 1 기준온도와 대상 온도의 차이의 비와, 상기 제 2 유동조절부(306)의 개도에 대한 상기 제 2 유동조절부(306)의 개도의 비가 동일해지도록, 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 2 유동조절부(306)의 개도가 조절된다(S593).
이때, 상기 제 4 기준온도는, 상기 혼용 운전되는 경우의 효율과 상기 2단 압축 운전되는 경우의 효율이 동일해지는 상기 대상 온도를 의미한다. 즉, 상기 제 4 기준온도를 기준으로, 상기 대상 온도가 상기 제 4 기준온도보다 높은 경우에는 상기 2단 압축 운전되는 경우의 효율이 상기 혼용 운전되는 경우의 효율보다 높다 반대로, 상기 대상 온도가 상기 제 4 기준온도보다 낮은 경우에는, 상기 혼용 운전되는 경우의 효율이 상기 2단 압축 운전되는 경우의 효율보다 높게 된다. 그리고, 상기 제 4 기준온도는 상기 제 2 기준온도보다 큰 온도값에 해당한다.
본 실시예에 의하면, 상기 실외 온도 및 대상 온도의 변화에 따라, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)의 운전 효율이 더욱 최적화될 수 있는 이점이 있다. 상세히, 상기 혼용 조건에 해당하는 경우에는, 상기 실외 온도와 제 3 기준온도의 차이 및 상기 대상 온도와 제 4 기준온도의 차이 중 어느 하나에 따라, 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 2 유동조절부(306)의 개도가 가변된다.
보다 상세히, 상기 실외 온도 기준 혼용 조건에 해당하는 경우에는, 상기 실외 온도가 상기 제 1 기준온도에 가까울수록, 상기 제 1 유동조절부(304)의 개도가 상기 제 2 유동조절부(306)의 개도에 비하여 상대적으로 증가된다. 즉, 상기 실외 온도가 상기 제 1 기준온도에 가까울수록, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)은 상기 1단 압축 운전에 가까운 상태로 운전되는 것이다. 반대로, 상기 실외 온도가 상기 제 3 기준온도에 가까울수록, 상기 제 2 유동조절부(306)의 개도가 상기 제 1 유동조절부(304)의 개도에 비하여 상대적으로 증가된다. 즉, 상기 실외 온도 가 상기 제 3 기준온도에 가까울수록, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)은 상기 2단 압축 운전에 가까운 상태로 운전되는 것이다.
그리고, 상기 대상 온도 기준 혼용 조건에 해당하는 경우에는, 상기 대상 온도가 상기 제 2 기준온도에 가까울수록, 상기 제 1 유동조절부(304)의 개도가 상기 제 2 유동조절부(306)의 개도에 비하여 상대적으로 증가된다. 즉, 상기 대상 온도가 상기 제 2 기준온도에 가까울수록, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)은 상기 1단 압축 운전에 가까운 상태로 운전되는 것이다. 반대로, 상기 실외 온도가 상기 제 4 기준온도에 가까울수록, 상기 제 2 유동조절부(306)의 개도가 상기 제 1 유동조절부(304)의 개도에 비하여 상대적으로 증가된다. 즉, 상기 실외 온도가 상기 제 4 기준온도에 가까울수록, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)은 상기 2단 압축 운전에 가까운 상태로 운전되는 것이다.
즉, 상기 혼용 조건을 만족하는 경우에는, 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 2 유동조절부(306)에 의하여, 상기 중간열교환기(25)를 향한 물의 유동량 및 수냉매열교환기(23)를 향한 물의 유동량이 서로 반비례하도록 가변되는 것이다.
따라서, 상기 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)이 상기 실외 온도 및 대상 온도에 따라 최적의 상태로 운전될 수 있는 것이다.
도 15를 참조하여, 제상 운전되는 경우에 대하여 설명하면, 먼저 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)이 사용자의 선택에 의한 설정된 모드로 운전된다(S61). 이하에서는 난방 운전 중에 제상 운전되는 경우에 대하여 설명하기로 한다.
상기 물 순환시스템(S)이 설정된 모드로 운전되는 중에 제상 운전 조건이 만 족되었는지 여부가 판단된다(S62). 상기 제상 운전 조건이 만족되면, 상기 제 1 냉매순환부 및 상기 제 2 냉매순환부는 모두 제상 모드로 운전하게 된다(S63).
본 실시예에서, 상기 제 1 냉매순환부가 제상 모드로 운전되는 것은 상기 제 1 냉매순환부가 냉방 모드로 운전되는 것을 의미한다.
상기 제 2 냉매순환부가 제상 모드로 운전되는 것은 다음의 두 가지 경우를 의미한다. 첫 번째는 상기 제 2 냉매순환부의 동작이 정지되는 것을 의미하고, 두 번째는 상기 제 2 냉매순환부가 기본적으로 난방 모드로 운전되면서, 상기 제 2 압축기(21)가 이전 모드에서의 제 2 압축기의 운전 주파수 보다 낮은 주파수(일 례로 최소 주파수)로 구동되는 것을 의미한다.
첫 번째의 경우에서, 상기 제 2 냉매순환부가 난방 모드로 운전될 때에 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)가 개방된 상태였으면, 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)는 폐쇄된다. 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)가 폐쇄되면, 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이 상기 분지 배관(303) 내부의 온수와 상기 제 1 냉매가 열교환된다.
두 번째의 경우에서, 상기 제 2 냉매순환부가 난방 모드로 운전될 때에 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)는 폐쇄된 상태이거나 개방된 상태일 수 있으며, 상기 제 1 냉매순환부(1,2)가 제상 모드로 운전될 때의 상기 제 1 유동조절부(304) 및 제 3 유동조절부(305)의 개방 또는 폐쇄는 이전 실시예들에서 설명한 방법으로 조절될 수 있다.
위 두가지 경우에 의하면, 상기 각 냉매순환부(1,2)의 증발압이 감소되는 것 이 최소화될 수 있음은 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
그 다음, 상기 각 냉매순환부가 제상 모드로 운전되는 중에 제상이 종료되었는지 여부가 판단된다(S64). 그리고, 제상이 종료되었으면, 상기 각 냉매순환부는 이전 모드로 운전하게 된다(S65). 즉, 상기 각 냉매순환부가 모두 난방 모드로 운전하게 될 것이다.
이하에서는, 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 5 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시예는, 제 1 실시예와 비교하여 제 2 압축기의 작동 여부에 따라 제 1 유동조절부 및 제 2 유동조절부가 제어된다는 점과, 제상 운전 시에는 물 순환부를 유동하는 물의 유동량이 감소된다는 점에서 차이가 있다.
도 16은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 4 실시예의 제어구성도이고, 도 17은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 4 실시예가 난방 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트이며, 도 18은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 4 실시예가 제상 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 본 실시예에서는, 제 2 압축기(21)의 작동 여부에 따라 제 1 유동조절부(304) 및 제 2 유동조절부(306)가 제어된다. 즉, 본 실시예는, 상기 제 2 압축기(21)의 작동 여부를 감지하여 제어부(95)로 전달하는 제 2 압축기 작동 감지부(91)를 포함한다.
보다 상세히, 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)의 운전이 시작되면, 상기 제 2 압축기(21)의 작동이 감지된다(S71). 이때, 상기 제 2 압축기(21)의 작동이 감지되는 방법으로는, 상기 압축기의 회전 여부를 감지하는 회전센서가 구비되거나, 상기 압축기로 공급되는 전류 또는 전압을 감지하는 등의 방법이 될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 압축기(21)의 작동이 정지되었다면(S72), 상기 제 1 유동조절부(304)는 개방되고, 상기 제 2 유동조절부(306)는 폐쇄된다(S73). 즉, 상기 제 2 압축기(21)의 작동이 정지한 것으로 감지되는 경우에는(S72), 자동적으로 1단 압축 운전이 수행된다(S73).
상기 제 2 압축기(21)의 작동이 정지되는 경우로는, 상기 제 2 압축기(21)가 오작동되거나 고장나는 경우 등 다양한 상황이 될 수 있다. 상기 제 2 압축기(21)가 정지된 상태에서는 제 2 냉매의 유동이 정지되므로, 상기 수냉매열교환기(23)를 유입되는 물은 상태 변화없이 이를 통과하게 된다. 따라서, 이러한 경우에 상기 물이 상기 수냉매열교환기(23)를 향하여 지속적으로 유동하는 것은, 실내의 냉난방 또는 급탕을 위한 운전에 악영향을 미칠 우려가 있다.
본 실시예에서는 상기 제 2 압축기(21)가 정지되면 상기 수냉매열교환기(23)를 향한 물의 유동이 차단된다. 따라서, 상기 제 2 압축기(21)가 고장나는 경우와 같은 돌발적인 상황이 발생되더라도, 실내의 냉난방 또는 급탕 운전이 안정적으로 지속될 수 있는 이점이 있다.
도 18을 참조하여, 본 실시예가 제상 운전되는 경우를 설명하면, 먼저 냉매사이클 연동 물 순환시스템(S)은 사용자의 선택에 의한 설정된 모드로 운전된다(S81).
상기 물 순환시스템(S)이 설정된 모드로 운전되는 중에 제상 운전 조건이 만족되었는지 여부가 판단된다(S82). 상기 제상 운전 조건이 만족되었으면, 상기 제 1 냉매순환부는 제상 모드로 운전하게 되고, 상기 제 2 냉매순환부는 원래의 운전 모드(난방 모드)를 유지하게 된다(S83).
상기 제 1 냉매순환부가 제상 모드로 운전되면, 상기 중간열교환기(25)는 상기 각 냉매순환부(1,2)에 대해서 증발기의 역할을 하게 된다.
이 때, 상기 중간열교환기는 상기 각 냉매순환부에 대해서 증발기의 역할을 하게 되므로, 상기 각 냉매순환부의 증발압이 작아지게 되어 결국 상기 제 2 열교환기(23)의 응축 온도가 낮아지게 된다. 상기 제 2 열교환기(23)의 응축 온도가 낮아지면, 상기 집수 탱크(34)에 저장되는 물의 온도가 낮아지게 된다.
상기 집수 탱크(34)에 저장되는 물의 온도가 낮아지게 되면, 상기 냉난방부(5)의 냉난방 배관(63)을 유동하는 물의 온도가 낮아져 실내의 온도가 낮아질 염려가 있다.
따라서, 본 실시예에서는 상기 제 1 냉매순환부가 제상 모드로 운전되면, 상기 물 순환부를 유동하는 물의 양이 상기 제 1 냉매순환부가 난방 모드로 운전될 때보다 감소되도록 상기 워터 펌프(36)의 작동이 변경된다(S84). 이러한 경우 상기 냉난방부(5)의 냉난방 배관(63)을 유동하는 물의 양이 줄어드므로, 실내의 온도가 낮아지는 것이 최소화될 수 있다.
다음으로, 상기 제 1 냉매순환부가 제상 모드로 운전되는 중에 제상이 종료되었는지 여부가 판단된다(S85). 그리고, 제상이 종료되었으면, 상기 워터 펌 프(36)가 이전의 상태로 동작되어, 상기 냉난방 배관(63)의 유량이 이전 상태로 복귀된다(S86). 그리고, 상기 제 1 냉매순환부는 이전 모드로 운전하게 된다(S87).
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 순환시스템의 제 1 실시예의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예가 1단 압축 운전되는 경우의 냉매 유동을 보인 도면.
도 3은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예가 2단 압축 운전되는 경우의 냉매 유동을 보인 도면.
도 4는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예가 1단 및 2단 혼용 운전되는 경우의 냉매 유동을 보인 도면.
도 5는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예에서 중간열교환기의 모습을 보인 도면.
도 6은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예의 제어 구성도.
도 7은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예가 난방 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트.
도 8은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 1 실시예가 제상 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트.
도 9는은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 2 실시예에서 중간열교환기의 모습을 보인 도면.
도 10은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 2 실시예가 난 방 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트.
도 11은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 2 실시예가 제상 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트.
도 12는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 3 실시예가 난방 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트.
도 13은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 3 실시예에서 실외온도를 기준으로 하는 혼용 운전 과정을 보인 플로차트.
도 14는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 3 실시예에서 대상온도를 기준으로 하는 혼용 운전 과정을 보인 플로차트.
도 15는 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 3 실시예가 제상 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트.
도 16은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 4 실시예의 제어구성도.
도 17은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 4 실시예가 난방 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트.
도 18은 본 발명에 의한 냉매사이클 연동 물 순환시스템의 제 4 실시예가 제상 운전되는 경우의 제어 흐름을 보인 플로차트.

Claims (15)

  1. 실외 공기와 열교환하는 제 1 냉매가 냉매사이클을 수행하기 위하여 유동하는 제 1 냉매순환부;
    상기 제 1 냉매와 열교환하는 제 2 냉매가 냉매사이클을 수행하기 위하여 유동하는 제 2 냉매순환부;
    실내의 냉난방 및 급탕 중 적어도 하나를 위한 물이 유동하는 물순환부;
    상기 제 1 냉매 및 물 간의 열교환이 이루어지는 제 1 수냉매열교환기;
    상기 제 2 냉매 및 물 간의 열교환이 이루어지는 제 2 수냉매열교환기;
    상기 제 1 수냉매열교환기를 향한 물의 유동을 선택적으로 차단하는 제 1 유동조절부; 및
    상기 제 2 수냉매열교환기를 향한 물의 유동을 선택적으로 차단하는 제 2 유동조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매사이클 연동 물 순환시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    운전 조건에 따라, 상기 제 1 유동조절부 및 제 2 유동조절부의 개도가 조절되는 것을 특징으로 하는 냉매사이클 연동 물 순환시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 운전 조건은,
    실외 온도가 제 1 기준온도 이상이고, 대상 온도가 제 2 기준온도 미만인 1단 압축 조건; 및
    상기 실외 온도가 제 1 기준온도 미만인 경우와, 상기 대상 온도가 제 2 기준온도 이상인 경우 중 적어도 하나에 해당하는 2단 압축 조건;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매사이클 연동 물 순환시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 1단 압축 조건을 만족하는 경우에는, 상기 제 1 유동조절부는 개방되고, 상기 제 2 유동조절부는 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 냉매사이클 연동 물 순환시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 2단 압축 조건을 만족하는 경우에는, 상기 제 1 유동조절부는 폐쇄되고, 상기 제 2 유동조절부는 개방되는 것을 특징으로 하는 냉매사이클 연동 물 순환시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 2단 압축 조건을 만족하는 경우에는, 상기 제 1 유동조절부 및 제 2 유동조절부가 모두 개방되고,
    상기 제 1 유동조절부 및 제 2 유동조절부가 모두 개방된 시점으로부터 기준 시간이 경과한 후에도 상기 2단 압축 조건을 만족하는 경우에는, 상기 제 1 유동조절부가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 냉매사이클 연동 물 순환시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 운전 조건은,
    상기 실외 온도가 제 1 기준온도 미만인 경우와, 상기 대상 온도가 제 2 기준온도 이상인 경우 중 어느 하나에만 해당하는 혼용 조건;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매사이클 연동 물 순환시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 혼용 조건을 만족하는 경우에는, 상기 제 1 유동조절부 및 제 2 유동조절부가 모두 개방되는 것을 특징으로 하는 냉매사이클 연동 물 순환시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 혼용 조건을 만족하는 경우에는, 상기 제 1 유동조절부 및 제 2 유동조절부에 의하여, 상기 제 1 수냉매열교환기 및 제 2 수냉매열교환기를 향한 물의 유동량이 서로 반비례하도록 가변되는 것을 특징으로 하는 냉매사이클 연동 물 순환시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 혼용 조건을 만족하는 경우에는, 상기 제 1 유동조절부 및 제 2 유동조절부의 개도의 비가 실외 온도와 제 1 기준온도의 차이에 비례하도록, 상기 제 1 유동조절부 및 제 2 유동조절부의 개도가 조절되는 것을 특징으로 하는 냉매사이클 연동 물 순환시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 냉매순환부는, 상기 제 2 냉매를 압축하는 제 2 압축기를 포함하고,
    상기 제 2 압축기의 작동이 정지된 경우에는, 상기 제 2 유동조절부에 의하여 상기 제 2 수냉매열교환기를 향한 상기 제 2 냉매의 유동이 차단되는 것을 특징으로 하는 냉매사이클 연동 물 순환시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 실외 공기의 온도를 감지하는 실외온도감지부;
    상기 실내의 냉난방 및 급탕 중 적어도 하나를 위하여 조절되는 대상의 온도를 감지하는 대상온도감지부; 및
    상기 압축기의 작동 여부를 감지하는 압축기작동감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매사이클 연동 물 순환시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수냉매열교환기는, 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물이 동시에 열교환 가능하도록, 상기 제 1 냉매, 제 2 냉매 및 물이 독립적으로 유동하는 3개의 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매사이클 연동 물 순환시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 실외 공기 및 제 1 냉매 간의 열교환이 이루어지는 실외열교환기;
    상기 물순환부 및 제 2 수냉매열교환기를 연결하는 메인 배관; 및
    상기 물순환부 및 제 1 수냉매열교환기를 연결하는 분지 배관;을 더 포함하고,
    난방 운전 중에 상기 실외열교환기의 제상을 위한 제상 운전 조건이 만족되면, 상기 제 1 냉매순환부의 냉매 유동 방향이 전환되고, 상기 분지 배관을 통한 물의 유동이 차단되는 것을 특징으로 하는 냉매사이클 연동 물 순환시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 실외 공기 및 제 1 냉매 간의 열교환이 이루어지는 실외열교환기; 및
    상기 물순환부를 유동하는 물을 안내하는 수배관;을 더 포함하고,
    난방 운전 중에 상기 실외열교환기의 제상을 위한 제상 운전 조건이 만족되면, 상기 제 1 냉매순환부의 냉매 유동 방향이 전환되고, 상기 수배관을 통한 물의 유동량이 감소되는 것을 특징으로 하는 냉매사이클 연동 물 순환시스템.
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