KR20110099558A - 히트 펌프 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

히트 펌프 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110099558A
KR20110099558A KR1020100018648A KR20100018648A KR20110099558A KR 20110099558 A KR20110099558 A KR 20110099558A KR 1020100018648 A KR1020100018648 A KR 1020100018648A KR 20100018648 A KR20100018648 A KR 20100018648A KR 20110099558 A KR20110099558 A KR 20110099558A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
indoor
unit
indoor unit
refrigerant
room
Prior art date
Application number
KR1020100018648A
Other languages
English (en)
Inventor
정동운
김성구
오재혁
우성제
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020100018648A priority Critical patent/KR20110099558A/ko
Priority to US12/929,394 priority patent/US20110214437A1/en
Priority to EP11152514A priority patent/EP2363667A2/en
Publication of KR20110099558A publication Critical patent/KR20110099558A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/003—Indoor unit with water as a heat sink or heat source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/023—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple indoor units
    • F25B2313/0233—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple indoor units in parallel arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02742—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using two four-way valves

Abstract

A2A 실내기의 냉난방 운전과 A2W 실내기의 냉난방 및 급탕 운전을 시분할방법(TDM)으로 수행하는 히트펌프 시스템 및 그 제어방법을 제시한다. 또한, 시분할방법(TDM)으로 운전 시 A2A 실내기 또는 A2W 실내기의 난방 운전 시 냉매의 부족 현상을 해결하기 위한 히트펌프 시스템 및 그 제어방법을 제시한다. 이를 위해 본 발명의 히트펌프 시스템은 A2A 실내기와 A2W 실내기의 동시운전 조건이라고 판단되면 A2A 실내기와 A2W 실내기를 번갈아 가며 교번 운전을 하도록 하는 제어부를 포함한다. 또한, 본 발명의 히트펌프 시스템은 냉매를 A2A 실내기와 A2W 실내기에 선택적으로 순환시키도록 하는 냉매분배부를 포함한다.

Description

히트 펌프 시스템 및 그 제어방법{HEAT PUMP SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
실외기에 다수의 실내기를 연결하여 실내 공간을 냉방 또는 난방하거나 온수를 공급할 수 있는 히트펌프 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
히트펌프 시스템은 압축기, 실외측 공기 열교환기, 팽창기, 수냉매 열교환기, 실내측 열교환기 등으로 이루어진 히트펌프의 열을 실내의 바닥 난방이나 실내 공기의 냉난방 등에 이용하는 것이다.
일반적으로 히트펌프 시스템은 찬 냉매 또는 더운 냉매가 지나가는 냉매관과 바람을 발생시키는 팬을 포함하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 Air to Air 히트펌프(이하 '"A2A 히트펌프'"라 한다)와 찬 물 또는 더운물이 지나가는 물배관을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키거나 물탱크의 저장된 물을 가열하는 Air to Water 히트펌프(이하 "A2W 히트펌프"라 한다)가 있다.
위 두가지의 히트펌프를 하나의 제품으로 구성된 멀티 제품을 만들 경우 냉방과 급탕을 위해서는 HR(Heat Recovery)를 적용한 시스템을 구성하게 되는데, 이때 냉난방 절환을 위한 별도의 유닛이 추가되어 제품의 비용이 상승하게 되고 HR을 위한 별도의 프로그램을 운영하게 되어 제품 복잡도가 증가하게 된다. 또한, A2A 히트펌프와 A2W 히트펌프의 용량의 합은 실외기의 용량과 같게 되어 A2A 히트펌프와 A2W 히트펌프를 같은 공간에 설치할 수 없거나, 더 큰 용량의 실외기가 필요하게 된다.
이러한 추가 유닛 없이 필요에 따라 A2A 실내기의 냉난방 운전과 A2W 실내기의 냉난방 및 급탕 운전을 시분할방법(TDM)으로 수행하는 히트펌프 시스템 및 그 제어방법을 제시하고자 한다.
또한, 시분할방법(TDM) 방식 사용 시 A2A 실내기 또는 A2W 실내기의 난방 운전 시 냉매의 부족 현상을 해결하기 위한 예비난방운전을 수행하는 히트펌프 시스템 및 그 제어방법을 제시하고자 한다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템은 실외측 공기 열교환기를 포함하는 실외기; 실내측 공기 열교환기를 포함하는 적어도 하나 이상의 제1실내기; 실내측 수냉매 열교환기를 포함하는 적어도 하나 이상의 제2실내기; 실외기와 제1실내기와 제2실내기에 연결되어 냉매를 순환시키는 냉매순환관; 및 제1실내기와 제2실내기의 동시운전 조건이라고 판단되면 제1실내기와 제2실내기를 번갈아 가며 교번 운전을 하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
이때, 제1실내기와 제2실내기의 용량을 실외기 용량과 동일하거나, 제1실내기와 제2실내기의 총 용량의 합은 실외기 용량의 50%에서 130% 사이일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 실외기는 용량이 가변되는 용량 가변 압축기를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 실외기의 출력을 자동으로 가변시키지 않고 운전 중인 실내기의 최대 용량에 맞추어 실외기를 운전하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템은 제2실내기에서 냉매와 열을 교환한 물을 순환시키는 물순환관과, 물순환관과 연결되는 온수탱크와, 물순환관을 가열하기 위한 제1보조히터 또는 온수탱크를 가열하기 위한 제2보조히터를 더 포함하고, 제어부는 제1실내기 냉방운전 시 제2실내기의 난방운전 또는 급탕운전이 요청되면 제1보조히터와 제2보조히터 중 적어도 하나를 사용하여 제2실내기의 난방운전 또는 급탕운전을 수행하게 하고, 실외기는 제1실내기 냉방운전을 수행하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템은 제1실내기와 제2실내기의 운전모드를 입력받는 입력부를 더 포함하고, 제어부는 입력부에서 입력된 냉방모드 또는 난방모드에 따라 제1실내기 또는 제2실내기의 운전을 냉방모드 또는 난방모드로 제한한 상태에서 제1실내기와 제2실내기를 번갈아 가며 교번 운전을 하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제어부는 입력부에서 급탕운전모드가 입력되면 급탕운전모드로만 운전하도록 제어할 수 있으며, 제어부는 입력부에서 급탕운전모드가 입력될 때 제1실내기가 운전 중이면 냉방모드 또는 급속 난방모드로 제1실내기를 운전하여 제1실내기를 목표온도에 도달하게 한 뒤 급탕운전모드로만 운전하도록 제어할 수 있다. 이때, 제어부는 입력부에서 급탕운전모드의 정지 신호가 입력되거나 급탕용 탱크 내의 물이 급탕설정 온도에 도달하면 급탕운전모드 운전을 정지하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제어부는 제1실내기와 제2실내기에서 요청되는 용량의 합이 실외기의 용량보다 작다고 판단되면, 제1실내기와 제2실내기를 동시에 운전하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제어부는 제1실내기와 제2실내기의 동시운전 조건이라고 판단되면 제1실내기와 제2실내기 중 어느 하나의 실내기를 우선하여 운전하도록 제어할 수 있으며, 이때 제1실내기를 우선하여 운전하도록 제어할 수 있다.
제어부는 제1실내기를 우선하여 운전 중에 제1실내기가 제1목표온도에 도달하거나 제1실내기가 제1설정시간 동안 운전하였다고 판단되면 제2실내기로 운전을 전환하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부는 제2실내기가 제2목표온도에 도달하거나 제2실내기가 제2설정시간 동안 운전하였다고 판단되면 제2실내기의 운전을 정지하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부는 제1실내기의 목표온도인 제1목표온도와 제2실내기의 목표온도인 제2목표온도가 동일하고, 제2실내기가 운전하지 않고, 제1실내기의 운전 온/오프 횟수가 설정횟수가 되면 제1목표온도를 기준값 만큼 감소시키도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제어방법은 실외측 공기 열교환기를 포함하는 실외기와 실내측 공기 열교환기를 포함하는 적어도 하나 이상의 제1실내기와 실내측 수냉매 열교환기를 포함하는 적어도 하나 이상의 제2실내기와 실외기와 제1실내기와 제2실내기에 연결되어 냉매를 순환시키는 냉매순환관을 포함하는 히트펌프 시스템의 제어방법에 있어서, 제1실내기와 제2실내기의 동시운전 요청이 있다고 판단되면 제1실내기와 제2실내기를 번갈아 가며 교번 운전을 하게 할 수 있다.
이때, 제1실내기과 제2실내기의 동시운전 조건이라고 판단되면 제1실내기와 제2실내기 중 어느 하나의 실내기를 우선하여 운전할 수 있으며, 제1실내기를 우선하여 운전하도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 의한 히트펌프 시스템은 실내측 공기 열교환기와 제1팽창기를 포함하는 적어도 하나 이상의 제1실내기; 실내측 수냉매 열교환기와 제2팽창기를 포함하는 적어도 하나 이사의 제2실내기; 실외측 공기 열교환기와 압축기와 제3팽창기를 포함하는 실외기; 제1실내기와 제2실내기와 실외기에 연결되어 냉매를 순환시키는 냉매순환관; 냉매를 제1실내기와 제2실내기에 선택적으로 순환시키도록 하는 냉매분배유닛; 제1실내기와 제2시내기의 동시운전 조건이라고 판단되면 제1실내기와 제2실내기를 번갈아 가며 교번 운전을 하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
이때, 냉매분배유닛은 사방밸브와 체크밸브를 포함하거나, 삼방밸브를 포함할 수 있다.
또한, 제어부는 제1실내기와 제2실내기 중 어느 하나의 난방운전을 수행하기 전에 난방운전을 하게 될 실내기의 팽창기를 폐쇄하고 나머지 하나의 실내기의 팽창기를 개방시킨 상태에서 압축기를 구동시키는 예비난방운전을 수행하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제어방법은 실내측 공기 열교환기와 제1팽창기를 포함하는 적어도 하나 이상의 제1실내기와, 실내측 수냉매 열교환기와 제2팽창기를 포함하는 적어도 하나 이상의 제2실내기와, 실외측 공기 열교환기와 압축기와 제3팽창기를 포함하는 실외기와, 제1실내기와 제2실내기와 실외기에 연결되어 냉매를 순환시키는 냉매순환관과, 냉매를 제1실내기와 제2실내기에 선택적으로 순환시키도록 하는 냉매분배유닛을 포함하는 히트펌프 시스템의 제어방법에 있어서, 제1실내기와 제2실내기 중 어느 하나의 난방운전을 수행하기 전에 난방운전을 하게 될 실내기의 팽창기를 폐쇄하고 나머지 하나의 실내기의 팽창기를 개방시킨 상태에서 압축기를 구동시키는 예비난방운전을 수행하게 할 수 있다.
이와 같이 유닛을 추가하여 설치하거나 실외기의 용량을 늘릴 필요 없이 시분할방법(TDM)을 사용하여 A2A 실내기의 냉난방 운전과 A2W 실내기의 냉난방 및 급탕운전을 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
또한, 냉매분배유닛을 설치하고 예비난방운전을 수행함으로써 시분할방법(TDM)으로 교번 운전 시 난방운전 중의 냉매 부족 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 상세도이다.
도 3은 도 1의 히트펌프 시스템의 제1상세도이다.
도 4는 도 1의 히트펌프 시스템의 제2상세도이다.
도 5는 도 2의 히트펌프 시스템의 상세도이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제어부의 동작을 나타내는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제1예비난방운전을 설명하는 상세도이다..
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제1난방운전을 설명하는 상세도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제2예비난방운전을 설명하는 상세도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제2난방운전을 설명하는 상세도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제1냉방운전을 설명하는 상세도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제2냉방운전을 설명하는 상세도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 보조히터를 이용한 제2난방운전을 설명하는 상세도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 시분할방법(TDM) 교번 운전을 설명하는 순서도이다.
도 15는 도 14의 시분할방법(TDM) 교번 운전 중에 어느 하나의 운전을 우선 수행하는 것을 설명하는 순서도이다.
도 16은 제1실내기와 제2실내기의 설정온도가 동일한 경우의 제어방법을 설명하는 순서도이다.
도 17은 급탕운전 우선 수행을 설명하는 순서도이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프의 동시운전을 설명하는 순서도이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프의 교번 운전을 설명하는 입출력 흐름도이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 개략도이다.
본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템(1)은 실외기(10)와 냉매분배유닛(20)와 제1실내기(30)와 제2실내기(40)와 난방부하(50)와 온수탱크(60)를 포함하여 구성된다. 또한, 히트펌프 시스템(1)은 실외기(10)와 냉매분배유닛(20)와 제1실내기(30)와 제2실내기(40)를 통과하여 폐루프로 형성되는 냉매순환관(11)을 포함한다.
냉매순환관(11)은 실외기(10)와 냉매분배기(20) 사이를 연결하는 냉매순환관(11a, 11b)과 냉매분배기(20)와 제1실내기(30)를 연결하는 냉매순환관(11c)와 제2실내기(40와 냉배분배기(20)를 연결하는 냉매순환관(11d, 11e)를 포함한다.
또한, 제2실내기(40)에는 물순환관(17)이 연결되어 난방부하(50)와 온수탱크(60)에 연결되어 있다. 물순환관(17) 역시 폐루프로 형성된다. 자세한 구조에 대해서는 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 상세도이다.
도 2에서 히트펌프 시스템(2)는 5개의 연결관을 갖는 실외기(12)를 포함하며, 도 1의 구조에서 냉매분배유닛(20)와 제2실내기(40)가 실외기(12) 속으로 내장되어 구성된다. 나머지 구조는 동일하므로 설명을 생략한다.
도 3은 도 1의 히트펌프 시스템의 제1상세도로서, 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템(1)의 구조 및 동작에 대해서 상세히 설명한다.
실외기(10)는 압축기(14)와 제1사방밸브(15)와 제3팽창기(16)와 제3열교환기(18)와 2개의 연결밸브(13a, 13b)를 포함하여 구성된다.
압축기(14)는 저온 저압의 기체상태의 냉매를 고온 고압의 기체상태의 냉매로 압축하는 역할을 하며, 부하(30, 40)에 따라 압축 용량이 가변될 수 있는 용량 가변 압축기로 이루어질 수 있다.
또한, 압축기(14)는 입력 주파수에 따라 압축 용량이 가변되는 하나의 인버터 압축기로 구성되는 것도 가능하며, 압축 용량이 일정한 복수개의 정속 압축기의 조합으로 구성되는 것도 가능함을 물론이다. 압축기(14)는 냉매순환관(11)을 통하여 제1사방밸브(15)와 연결된다.
제1사방밸브(15) 4개의 방향으로 개폐가 가능한 밸브로서 냉매순환관(11)을 통과한 냉매를 2가지의 방향으로 전환시키는 역할을 수행한다. 도 3에서 볼 수 있듯이 압축기(14)을 통과한 냉매는 냉매순환관(11)을 통하여 냉매분배유닛(20) 또는 제3열교환기(18)를 향하게 된다.
팽창기(16)는 제3열교환기(18) 또는 부하(30, 40)를 통과한 냉매를 팽창시키거나 차단하는 일종의 가변 팽창기구로서, 냉매량을 조절할 수 있도록 개도값이 가변되는 전자팽창밸브(EEV)로 구성된다. 팽창기(16)는 냉매순환관(11)을 통하여 부하(30, 40)와 제3열교환기(18)에 연결된다.
제3열교환기(18)는 앞에서 언급한 A2A 열교환기의 일종으로서 압축기(14) 또는 팽창기(16)를 통과한 냉매와 실외의 공기를 열교환시키는 역할을 수행한다. 제3열교환기(18)에는 냉매와 실외의 공기를 열교환시키기 위해 팬(미도시)이 설치될 수 있다.
연결밸브(13a, 13b)는 실외기(10)와 냉매분배유닛(20)을 연결하는 냉매순환관(11a, 11b)를 실외기(10)와 연결시키는 역할을 수행한다.
냉매분배유닛(20)는 제2사방밸브(22)와 3개의 체크밸브(23, 24, 25)와 모세관(26)과 연결밸브(13d~13h)를 포함하여 구성된다.
제2사방밸브(22)는 냉매순환관(11)을 통과하는 냉매를 제1실내기(30)와 제2실내기(40)에 선택적으로 순환시키도록 밸브가 개폐된다. 즉, 도 3에 도시되지는 않았지만, 제1실내기(30) 쪽으로 냉매를 순환시키도록 하는 경우는 제2사방밸브(22)의 제1밸브(22a)와 제2밸브(22b)가 서로 도통되어 냉매가 순환되며, 제3밸브(23c)와 제4밸브(23d)가 서로 도통된다. 반대로, 제2실내기(40) 쪽으로 냉매를 순환시키도록 하는 경우는 제1밸브(22a)와 제4밸브(23d)가 서로 도통되고, 제2밸브(23b)와 제3밸브(23c)가 서로 도통된다. 각 냉난방 사이클에 따른 자세한 동작은 후술하기로 한다.
3개의 체크밸브(23, 24, 25)는 한 쪽 방향으로만 냉매를 흐르게 하는 역할을 수행하며, 모세관(Capillart tube: 26)은 냉매를 팽창시키는 역할을 수행한다.
제1실내기(30)는 실내의 공기를 냉방 또는 난방 시키는 히트펌프로서 A2A 열교환기 즉, 실외측 공기 열교환기의 일종인 제1열교환기(32)와 제1팽창기(34)와 연결밸브(13i)를 포함하여 구성된다. 제1열교환기(32)는 냉매순환관(11)을 통하여 이동하는 찬 또는 따뜻한 냉매와 공기의 열을 교환시켜 실내의 공기를 차게 하거나 따뜻하게 한다. 제1팽창기(34)는 제3팽창기(18)와 같은 역할을 수행하며, 복수의 실내기를 제어하기 위해서 각 실내기 내부에 설치된다.
제2실내기(40)는 물순환관(17)의 물을 냉방 또는 난방시키는 히트펌프로서 A2W 열교환기, 즉 수냉매 열교환기의 일종인 제2열교환기(42)와 제2팽창기(44)와 연결밸브(13j)를 포함하여 구성된다. 제2열교환기(42)는 냉매순환관(11)을 통하여 이동하는 찬 또는 따뜻한 냉매와 물순환관(17) 내의 물의 열을 교환시켜 물순환관(17) 내의 물을 차게 하거나 따뜻하게 한다. 제2팽창기(44)의 역할은 제3팽창기(16)의 역할과 동일하다.
제2열교환기(42)를 통하여 가열 또는 냉각된 물이 순환하는 물순환관(17)은 다시 난방부하(50)와 온수탱크(60)로 연결된다. 난방부하는(50)는 물순환관(17) 내의 물과 공기의 열을 교환시키는 제4열교환기(52)를 포함하며, 온수탱크(60)는 물순환관(17) 내의 물과 온수탱크(60) 내에 저장된 물의 열을 교환시키는 제5열교환기(62)를 포함한다. 또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 물순환관(17)이 난방부하(50)와 온수탱크(60) 쪽으로 분기되는 곳에는 삼방밸브가 설치되어 후술할 제어부(45)의 제어에 따라서 원하는 부하 쪽으로 개폐된다.
도 4는 도 1의 히트펌프 시스템의 제2상세도로서, 도 3의 히트펌프 시스템(1)의 구조와 거의 동일하고, 냉매분배유닛(20') 내에 제2사방밸브(22) 대신에 삼방밸브(21)가 설치된 점이 다르다. 이렇게 삼방밸브(21)을 사용하는 경우 제1실내기(30)와 제2실내기(40) 교번 운전 시 운전하지 않는 쪽의 냉매순환관(11) 쪽으로 냉매 순환이 원천적으로 차단되게 된다.
도 5는 도 2의 히트펌프 시스템의 상세도이다.
앞에서 언급한 바와 같이 히트펌프 시스템(2)은 5개의 연결관(13a, 13b, 13k, 13l, 13m)을 갖는 실외기(12)를 포함하여, 냉매분배유닛(20)와 제2실내기(40)가 실외기(12) 속으로 구성되어 있다. 즉, 도 5의 실외기(12)는 하이드로 유닛인 제2실내기(40)를 실외기(12)에 구성한 일체형 실외기(12)를 사용한 경우를 나타낸다. 히트펌프 시스템(2)의 구조가 앞의 히트펌프 시스템(1)과 다소 상이한 것만이 차이점이므로 이하에는 앞의 히트펌프 시스템(1)을 예로 들어서 설명하기로 한다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제어부의 동작을 나타내는 블럭도이다.
도면에 도시되지는 않았지만, 히트펌프 시스템(1)에는 제어부(45)와 입력부(46)가 포함될 수 있다. 입력부(45)는 리모콘과 같은 장치일 수도 있으며, 제어부(45)에 일체형으로 설치될 수도 있다. 입력부(45)는 사용자로부터 히트펌프 시스템(1)의 운전모드 및 설정온도를 입력받을 수 있다.
제어부(45)는 입력부(46)에서 입력된 정보에 따라 제1사방밸브(15)와 제2사방밸브(22)와 제1팽창기(34)와 제2팽창기(44)와 제3팽창기(16)를 제어한다. 제어부(45)는 실외기(10)에도 설치될 수 있지만, 보통 사용자에게 가까운 제1실내기(30) 또는 제2실내기(40) 등에 설치되는 것이 보통이다. 이하 제어부(45)의 동작에 따른 히트펌프 시스템(1)의 난방 및 냉방 운전 사이클에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제1예비난방운전을 설명하는 상세도이다.
도 14 이하의 순서도와 관련하여 상세히 설명하겠지만 볼 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템(1)은 시분할방법(Time Division Method: TDM)을 사용하여 제1실내기(30)와 제2실내기(40)를 번갈아 가며 교번 운전하도록 제어할 수 있다. 이 교번 운전 제어에 대해서는 도 14 이하의 순서도를 참조하여 상세히 설명하기로 하고, 여기에서는 제1실내기(30) 또는 제2실내기(40)를 난방 운전하는 경우에 난방 운전을 하지 않고 정지해 있는 실내기측에 냉매가 트랩(trap)되어 난방 운전의 냉매량이 부족해지는 것을 방지하기 위한 예비난방운전에 대해 상세히 설명하기로 한다.
여기서 "예비난방운전"이란 난방운전을 수행하기 전에 정지해 있는 실내기 측에 트랩된 냉매를 회수하는 냉매회수운전을 의미한다. 도 7을 참조하여 제1실내기(30)의 예비난방운전인 제1예비난방운전에 대해 설명한다.
후술하겠지만 시분할방법(TDM) 운전 방식은 제1실내기(30)와 제2실내기(40)를 운전하는 경우 각 실내기를 순차적으로 단독 교번 운전을 하는 것이다. 따라서 도 7에 도시된 냉매 사이클 회로에서 제2사방밸브(22)에서 제1밸브(22a)와 제2밸브(22b)를 도통시키고, 제3밸브(22c)와 제4밸브(22d)를 도통시킨 후, 제1팽창기(34)를 개방시키고, 제2팽창기(44)를 폐쇄시킨 상태에서 압축기(14)를 구동시키면 타원형의 점선으로 표시된 제2영역(38)에 냉매가 축적되어 트랩되게 된다. 왜냐하면, 제2팽창기(44)가 폐쇄되어 있으므로 팽창기(44) 우측으로는 냉매가 이동할 수 없고, 체크밸브(24)가 위치하는 냉매순환관(11)을 통해서도 압축기(14)의 냉매 토출 압력 때문에 냉매가 이동할 수 없게 되기 때문이다.
따라서, 이러한 냉매의 트랩으로 난방 운전시 냉매량이 부족해지는 현상이 발생할 수 있는데, 이러한 냉매의 트랩을 감소시키기 위해서 제2팽창기(44)를 완전히 폐쇄시키지 않고 일정한 개도값 이상으로 개방시키게 된다. 하지만, 이렇게 하더라도 제1실내기(30)의 100%의 출력을 다 낼 수 없기 때문에 100% 출력을 모두 필요로 하는 운전의 경우 문제점이 발생한다.
따라서, 이러한 냉매 트랩을 해소시키기 위해 트랩된 냉매를 모두 회수하는 냉매회수운전인 예비난방운전을 수행하게 된다. 도 7에는 제1실내기(30)를 난방운전 하기 전에 제1예비난방운전을 수행하는 경우의 냉매의 흐름이 도시되어 있다.
제1실내기(30)의 제1예비난방운전시 제2사방밸브(22)의 제1밸브(22a)와 제2밸브(22b)를 서로 도통시키고, 제3밸브(22c)와 제4밸브(22d)를 서로 도통시키고 제1팽창기(34)를 폐쇄시키고, 제2팽창기(44)를 개방시킨 후 압축기(14)를 구동한다.
압축기(14)가 구동되면 제2영역(38)에 있던 트랩된 냉매들은 압축기(14)의 압력 때문에 냉매순환관(11e)과 냉매순환관(11b)과 팽창기(16)와 제3열교환기(18)와 압축기(14)와 제2사방밸브(22)를 순차적으로 통과하여 제1영역(36)에 축적되게 된다. 즉, 제1팽창기(34)를 폐쇄하였기 때문에 일시적으로 냉매순환관(11) 내의 모든 냉매가 제1영역(36)에 축적된 상태가 되고, 제2영역(38)에 있던 냉매는 모두 제1영역(36) 쪽으로 회수되게 된다. 이렇게 냉매회수운전이 수행되면 난방운전이 수행되는데 이는 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제1난방운전을 설명하는 상세도이다.
도 7에서 제1예비난방운전에 의해서 제2영역(38)의 트랩된 냉매가 모두 제1영역(36)으로 회수되면, 제어부(45)는 제1팽창기(34)를 개방시키고 제2팽창기(44)를 폐쇄시켜 제1실내기(30)의 난방운전을 수행한다. 이때에는 제2영역(38)에 트랩된 냉매가 없는 상태이며, 체크밸브(24)와 제2팽창기(44)에 의해서 순환하는 냉매가 제2영역(38)으로 들어갈 수도 없으므로 100%의 출력으로 제1실내기(30)의 난방운전을 수행할 수 있게 된다. 난방운전이므로 압축기(14)에서 생성된 고온 고압의 냉매는 제1사방밸브(15)와 제2사방밸브(22)를 지나 제1열교환기(32)를 지나면서 공기와 열교환을 한 후 저온 고압의 상태로 변한다. 이 저온 고압 상태의 냉매는 제1팽창기(34)와 제3팽창기(16)와 제3열교환기(18)을 지나 저온 저압의 상태의 냉매로 변하고 다시 압축기(14)로 들어가게 된다. 이러한 사이클로 제1실내기(30)의 난방운전이 수행되게 된다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제2예비난방운전을 설명하는 상세도이며, 도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제2난방운전을 설명하는 상세도이다.
도 9 및 도 10에서는 제2실내기(40)의 제2예비난방운전 및 난방운전 시 냉매의 흐름을 도시하고 있다. 이는 제2사방밸브(22)의 도통 방향과 제1팽창기(34) 및 제2팽창기(44)의 제어만 반대로 바뀌었으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제1냉방운전을 설명하는 상세도이며, 도 12는 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 제2냉방운전을 설명하는 상세도이다.
도 11 및 도 12에서 볼 수 있듯이, 냉방운전 시에는 예비냉방운전과 같은 운전이 수행되지 않는다. 그 이유는 다음과 같다. 냉방운전 시에는 난방운전과 반대의 방향으로 압축기(14)가 냉매를 토출하게 되는데 압축기(14)의 냉매 흡입력에 의해서 상대적으로 저압이 되므로 체크밸브(24)가 위치하는 냉매순환관(11)을 통하여 자연스럽게 냉매가 압축기(14) 쪽으로 이동하여 냉매순환관(18)을 순환하게 되기 때문이다.
이렇게 냉매회수운전 없이 압축기(14)에서 생성된 고온 고압의 냉매는 제3열교환기(18)을 지나 저온 고압의 냉매로 변한 뒤 제3팽창기(16)와 제1팽창기(34)를 지나면서 저온 저압의 냉매로 변하고, 다시 제1열교환기(32)에서 공기와 열을 교환한 뒤 고온 저압의 냉매로 변하게 된다.
도 12에서는 제2실내기(40)의 냉방운전을 나타내는 도면으로, 제2사방밸브(22)와 제1팽창기(34)와 제2팽창기(44)의 밸브를 도 11과 반대의 방향으로 하는 것만 차이가 있으므로 설명을 생략하기로 한다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 보조히터를 이용한 제2난방운전을 설명하는 상세도이다.
도 13에는 도 8의 도면에서 제2실내기(40)의 제2열교환기(42)의 물순환관(17)에 설치되는 제1보조히터(43)와 온수탱크(60) 내에 설치되는 제2보조히터를 더 포함한 것을 도시하고 있다.
도 13의 난방운전은 실외기(10)의 출력이 온수탱크(60)의 급탕운전 등의 문제로 인하여 난방운전에 요구되는 출력에 미달하는 경우에 제1보조히터(43)와 제2보조히터(64) 중 적어도 하나 이상의 히터를 가동하는 경우를 나타낸다.
또한, 도 13에는 도시되지 않았지만, 제2사방밸브(22)의 제1밸브(22a)와 제2밸브(22b)를 도통시키고, 제3밸브(22c)와 제4밸브(22d)를 도통시킨 상태에서 제1실내기(30)의 냉방운전 수행 중에 입력부(46)에 온수탱크(60)의 급탕운전모드 입력이 있는 경우 실외기(10)를 이용하여 계속하여 제1실내기(30)의 냉방운전을 실시하되, 제1보조히터(43)와 제2보조히터(64) 중 적어도 하나 이상의 히터를 이용하여 온수탱크(60)의 급탕운전을 하도록 하게 할 수도 있다.
이하 이러한 구조를 가진 히트펌프 시스템(1)을 이용하여 시분할방법(TDM) 방식으로 제1실내기(30)와 제2실내기(40)을 교번 운전 제어하는 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템의 시분할방법(TDM) 교번 운전을 설명하는 순서도이며, 도 15는 도 14의 시분할방법(TDM) 교번 운전 중에 어느 하나의 운전을 우선 수행하는 것을 설명하는 순서도이다.
본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템(1)은 제1실내기(30)와 제2실내기(40) 중 어느 하나의 실내기의 운전조건이라고 판단되면 제1실내기(30) 또는 제2실내기(40)를 100%의 출력으로 운전한다. 이때, 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 용량은 실외기(10)의 용량과 동일하다. 또한, 설계 사양에 따라서는 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 총 용량의 합이 실외기(10) 용량의 50%에서 130% 사이로 할 수 있다. 위의 경우와 다른 사양으로 다양하게 설계할 수도 있음은 물론이다.
하지만, 도 14에 도시된 바와 같이 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 동시 운전조건인지 판단하고(100), 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 동시 운전 조건이라고 판단되면 시분할방법(TDM: 이하 "TDM"이라한다)으로 제1실내기(30)와 제2실내기(40)를 교번 운전하도록 제어할 수 있다.(102) 이를 도 15를 참조하여 상세히 설명한다.
도 15는 제1실내기(30)와 제2실내기(40)를 교번 운전 제어하도록 하되, 제1실내기(30)의 운전을 우선하도록 제어하는 것을 나타내는 순서도이다. 제1실내기(30)의 운전을 우선 수행하도록 하는 이유는 다음과 같다.
즉, 가옥과 같은 부하의 축열량이 낮은 상태에서 사용자의 부하 요구량이 주어지는 경우, 성능 도달이 빠른 제1실내기(30)를 우선으로 운전시켜 사용자를 먼저 만족시키고, 성능 도달이 느린 제2실내기(30)를 순차적으로 교번 운전하여 자연스럽게 대류 냉난방에서 복사 냉난방으로 운전을 옮기는 것이 효과적이기 때문이다.
도 15을 참조하면, 제어부(45)는 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 동시운전 조건인지를 판단한다.(104) 이때, 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 동시운전 조건이라고 판단되면 제1실내기를 운전하도록 제어한다.(106) 제어부(45)는 제1실내기(30)를 냉방 또는 난방 운정 중 제1실내기(30)의 운전종료조건이 만족되는지를 판단한다.(108) 제1실내기(30)의 운전종료조건이 만족되지 않았으면 계속하여 제1실내기를 운전하고, 제1실내기(30)의 운전종료조건이 만족되면 제1실내기(30)의 운전을 정지하고(110) 제2실내기(40)의 운전을 수행시킨다.
이때, 제1실내기(30)의 운전종료조건은 제1실내기(30)가 제1실내기(30)의 목표설정온도인 제1목표온도에 도달한 경우 또는 제1실내기(30)의 최소 또는 최대 운전시간인 제1설정시간 동안 운전한 경우로 설정할 수 있다.
제2실내기(40)의 운전 중에 제어부(45)는 제2실내기(40)의 운전종료조건을 만족하는지를 판단한다.(114) 제2실내기(40)의 운전종료조건을 만족하지 않았다고 판단되면 제2실내기(40)의 운전을 계속하고, 제2실내기(40)의 운전종료조건을 만족하였다고 판단되면 제2실내기(40)의 운전을 정지시킨다.(116)
제2실내기(40)의 운전종료조건 역시 제2실내기(40)의 목표설정온도인 제2목표온도에 도달한 경우 또는 제2실내기(40)의 최소 또는 최대 운전시간인 제2설정시간 동안 운전한 경우로 설정할 수 있다.
이때, 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 운전종료조건으로서 최소 또는 최대운전시간에 해당하는 제1설정시간 또는 제2설정시간을 포함하는 것은, 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 빈번한 전환을 방지하고 제2실내기(2)의 부하를 만족하지 못하는 경우를 방지하기 위함이다.
만약, 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 동시운전 조건이 아니라고 판단되면 제어부(45)는 제1실내기(30) 또는 제2실내기(40) 중 어느 하나의 운전조건인지를 판단한다.(118) 제어부(45)는 제1실내기(30) 또는 제2실내기(40) 중 어느 하나의 운전조건이라고 판단되면 제1실내기(30) 또는 제2실내기(40)를 운전시킨다.(120)
제어부(45)는 제1실내기(30) 또는 제2실내기(40)의 운전 중에 각각의 운전종료조건을 만족하는 지를 판단한다.(122) 운전종료조건을 만족하지 못하였다고 판단되면 계속하여 제1실내기(30) 또는 제2실내기(40)의 운전을 수행하고, 운전종료조건을 만족하였다고 판단되면 제1실내기(30) 또는 제2실내기(40)의 운전을 정지시킨다.(124)
각 실내기의 운전 중에 운전종료조건은 제1목표온도 또는 제2목표온도에 도달한 경우 또는 후술할 급탕운전모드 입력이 있는 경우 등의 경우를 포함할 수 있다.
도 16은 제1실내기와 제2실내기의 설정온도가 동일한 경우의 제어방법을 설명하는 순서도이다.
즉, 도 15에 도시된 바와 같이 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 동시운전 조건이라고 판단되어 TDM 방식으로 동시운전을 수행할 수 있다. 그러나, 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 목표설정온도가 입력부(46)에 동일하게 입력된 경우에는 제1실내기(30) 운전종료조건을 만족한 경우가 동시에 제2실내기(40) 운전종료조건을 만족한 경우가 되므로 제2실내기(40)는 동작하지 않게 된다. 이 경우에는 제1실내기(30)만 반복하여 온/오프 되는 동작이 수행되고, 제2실내기(40)는 동작하지 않는 상태가 유지되게 된다. 이러한 현상이 계속하여 나타나게 되면 제1실내기(30)의 목표 설정온도를 강제로 1도에서 2도 정도 낮춤으로써 제2실내기(40)가 자연스럽게 동작하게 제어할 수 있다. 이러한 방법이 도 16의 순서도에 나타나 있다.
즉, 도 15의 순서도에서 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 동시운전 조건이 만족되어 제1실내기(30)를 먼저 운전하다가 제1실내기(30)의 운전종료조건이 만족되어 제1실내기(30)의 운전을 정지한 경우에(100), 제어부(45)는 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 목표설정온도가 동일한지를 더 판단할 수 있다.(126) 이때, 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 목표설정온도가 동일하지 않다고 판단되면 도 15의 112로 돌아가 제2실내기(40)의 운전을 바로 시작하면 된다.
만약, 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 설정온도가ㅏ 동일하다고 판단되면 제1실내기(30)의 목표설정온도값을 일정값 만큼 감소시킬 수 있다. 이렇게 되면, 자연스럽게 제1실내기(30)의 운전종료조건이 만족된 상태에서 제2실내기(40)의 운전조건이 만족되어 제2실내기(40)의 운전이 수행될 수 있다.
도 17은 급탕운전 우선 수행을 설명하는 순서도이다.
본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템(1)은 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 동시운전 조건이라고 판단되면 TDM 방식 교번 운전을 수행한다. 하지만, 일시적으로 과다한 급탕 요청이 있는 경우에는 TDM 운전을 무시하고 급탕운전을 우선적으로 수행하게 할 수도 있다. 도 17의 순서도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제어부(45)는 급탕운전모드가 입력되었는지를 먼저 판단한다(130) 급탕운전모드가 입력되었다고 판단되면 급탕 설정온도가 임계온도 이상인지를 판단한다.(132) 이는 임계온도 이상인 경우에 한하여 급탕운전을 우선적으로 수행하게 하여 불필요한 모드 전환을 방지하기 위함이다.
급탕 설정온도가 임계온도 이상이라고 판단되면 제어부(45)는 TDM 교번 운전을 중시키시고 급탕운전을 우선적으로 수행하도록 한다.(134) 급탕운전 수행 중에 설정 급탕온도에 도달하였는지를 판단한다.(136)
설정 급탕온도에 도달하지 않았다고 판단되면 급탕운전을 계속하여 수행하고, 설정 급탕온도에 도달하였다고 판단되면 급탕운전을 정지시킨다.(138)
이 급탕우전 우선 수행 제어는 TDM 방식 교번 운전 중에만 수행하게 할 수 도 있고 제1실내기(30) 또는 제2실내기(40)의 단독 운전 중에도 수행하게 할 수도 있다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프의 동시운전을 설명하는 순서도이다.
본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템(1)은 기본적으로 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 동시운전 조건이라고 판단되면 TDM 방식으로 교번 운전 제어하는 것이 기본 운전 제어 방식이지만, 부하의 요청 용량에 따라서 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 요청 용량의 합이 실외기(10)가 공급 가능한 최대 용량 이하인 경우에는 동시 운전을 하여도 시스템에 무리가 가지 않는다.
즉, 제어부(45)는 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 요청 부하 용량의 합이 실외기(40)의 최대 용량 이하인지를 판단한다.(140) 만약, 부하 용량의 합이 실외기(10)의 최대 용량 이상인 경우로 판단되면 기본 운전 제어 방식인 TDM 방식 교번 운전을 수행하도록 한다.(144)
그러나, 부하 용량의 합이 실외기(10)의 최대 용량 이하인 경우로 판단되면 제1실내기(30)와 제2실내기(40)를 동시 운전하도록 한다.(40)
도 19는 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프의 교번 운전을 설명하는 입출력 흐름도이다.
도 19의 제1실내기(30) 작동요청 신호와 제2실내기(40) 작동요청 신호에 따른 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
(a) 구간에서는 제2실내기(40) 작동 요청 입력이 있어 제2실내기(40)를 동작시킨다. 제2실내기(40) 운전 중에 (b) 구간에서 제1실내기(30)의 작동 요청 입력이 있어서 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 동시운전 조건이 만족되었지만, 제1실내기(30)가 우선적으로 운전되어야 하므로 제1실내기(30)을 운전시키고, 제2실내기(40)는 정지시킨다.
(b) 구간이 지나 (c) 구간에 진입하여도 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 동시운전 조건은 동일하지만, 제1실내기(30)의 최대운전시간을 (b) 구간 길이만큼의 시간으로 설정하였으므로 (c) 구간에 진입하는 순간 제1실내기(3)는 정지되고, 제2실내기(40)가 작동되게 된다.
(c) 구간이 지나 (d) 구간에 진입하여도 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 동시운전 조건은 동일하지만, 제2실내기(40)의 최대운전시간을 (c) 구간 길이만큼의 시간으로 설정하였으므로, (d) 구간에 진입하는 순간 제2실내기(4)는 정지되고, 제1실내기(30)가 작동되게 된다.
(d) 구간이 지나 (e) 구간에 진입하면 제1실내기(30)의 작동 요청 신호가 사라지므로 제1실내기(30)는 정지되고, 제2실내기(40)는 작동하게 된다.
이때, (e) 구간이 지나 (f) 구간에 진입하면 다시 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 동시운전 조건이 만족되므로, 제1실내기(30)의 운전이 우선시되어 제1실내기(30)가 작동되고, 제2실내기(40)는 정지된다.
이 이후의 구간은 앞에서 설명한 바와 같은 방식으로 설명될 수 있으므로 설명을 생략한다.
또한, 순서도로 도시하지는 않았지만, 실외기(10)의 압축기가 인버터와 같은 용량가변형 압축기일 경우 설정온도와 현재온도와의 차이에 따라 자동으로 실외기(10)의 출력이 조절될 수 있는데, 원활한 TDM 방식에 의한 운전을 위하여 이러한 자동 출력 제어를 무시하고, 작동 중인 실내기(30, 40)의 최대용량에 맞추어 실외기(10)을 운전하도록 하여 신속하게 난방 또는 냉방을 수행하도록 하게 할 수도 있다.
또한, 리모컨 입력부(미도시) 또는 히트펌프 시스템(1)의 별도의 온도조절기(Thermostat: 미도시)와 같은 입력부(46) 중에서 특정한 하나 또는 다수의 입력부(46)를 지정하고, 그로부터 입력되는 냉방/난방 모드 전환에 따라 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 운전을 냉방 또는 난방으로 제한한 상태에서 TDM 제어를 수행할 수도 있다. 이렇게 하면 제1실내기(30)와 제2실내기(40) 운전의 TDM 방식 교번 운전 시 압축기(14)가 정지/재가동을 하지 않아도 되어 운전 정지 시간을 줄일 수 있고 압축기의 장수명 신회성 운전에 도움을 줄 수 있다.
이러한 방식으로 본 발명의 일실시예에 의한 히트펌프 시스템(1)은 제1실내기(30)와 제2실내기(40)의 동시운전 조건이라고 판단되면 TDM 방식으로 교번 운전을 기본적으로 수행하되, 기타 다른 설정조건이 만족되면 급탕운전을 우선 수행하거나, 동시운전으로 전환하는 등의 제어방법을 사용함으로써 기타 추가 유닛의 구성 없이도 최대의 출력으로 멀티 부하를 구동시킬 수 있는 효과가 발생한다. 또한, 제1실내기(30)와 제2실내기(40)를 동시 운전할 때 공기와 물의 비열 차이로 생길 수 있는 체감 냉난방 불만을 감소시킬 수 있게 된다.
10 : 실외기 11 : 냉매순환관
12 : 실외기' 13a~13j : 연결밸브
14 : 압축기 15 : 제1사방밸브
16 : 제3팽창기 17 : 물순환관
18 : 제3열교환기 20 : 냉매분배유닛
21 : 삼방밸브 22 : 제2사방밸브
23, 24, 25 : 체크밸브 26 : 모세관(Capillary tube)
30 : 제1실내기 32: 제1열교환기
34 : 제1팽창기 36: 제1영역
38 : 제2영역 40 : 제2실내기
42 : 제2열교환기 44 : 제2팽창기
45 : 제어부 46 : 입력부
50 : 난방부하 52 : 제4열교환기
60 : 온수탱크 62 : 제5열교환기

Claims (25)

  1. 실외측 공기 열교환기를 포함하는 실외기;
    실내측 공기 열교환기를 포함하는 하나 이상의 제1실내기;
    실내측 수냉매 열교환기를 포함하는 하나 이상의 제2실내기;
    상기 실외기, 상기 제1실내기 및 상기 제2실내기에 연결되어 냉매를 순환시키는 냉매순환관; 및
    상기 제1실내기와 상기 제2실내기의 동시운전 조건이라고 판단되면 상기 제1실내기와 상기 제2실내기를 번갈아 가며 교번 운전을 하도록 제어하는 제어부를 포함하는 히트펌프 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1실내기와 상기 제2실내기의 용량은 상기 실외기 용량과 동일한 히트펌프 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1실내기와 상기 제2실내기의 총 용량의 합은 상기 실외기 용량의 50%에서 130% 사이인 히트펌프 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실외기는 용량이 가변되는 용량 가변 압축기를 더 포함하는 히트펌프 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 실외기의 출력을 자동으로 가변시키지 않고 운전 중인 실내기의 최대용량에 맞추어 실외기를 운전하도록 제어하는 히트펌프 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2실내기에서 냉매와 열을 교환한 물을 순환시키는 물순환관과, 상기 물순환관과 연결되는 온수탱크와, 상기 물순환관을 가열하기 위한 제1보조히터 또는 상기 온수탱크를 가열하기 위한 제2보조히터를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1실내기의 냉방운전 시 상기 제2실내기의 난방운전 또는 급탕운전이 요청되면 상기 제1보조히터와 상기 제2보조히터 중 적어도 하나를 사용하여 상기 제2실내기의 난방운전 또는 급탕운전을 수행하게 하고, 상기 실외기는 상기 제1실내기 냉방운전을 수행하도록 제어하는 히트펌프 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1실내기와 상기 제2실내기의 운전모드를 입력받는 입력부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 입력부에서 입력된 냉방모드 또는 난방모드에 따라 상기 제1실내기 또는 상기 제2실내기의 운전을 냉방모드 또는 난방모드로 제한한 상태에서 상기 제1실내기와 상기 제2실내기를 번갈아 가며 교번 운전을 하도록 제어하는 히트펌프 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1실내기와 상기 제2실내기의 운전모드를 입력받는 입력부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 입력부에서 급탕운전모드가 입력되면 급탕운전모드로만 운전하도록 제어하는 히트펌프 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 입력부에서 급탕운전모드가 입력될 때 상기 제1실내기가 운전 중이면 급속 냉방모드 또는 급속 난방모드로 상기 제1실내기를 운전하여 상기 제1실내기를 목표온도에 도달하게 한 뒤 급탕운전모드로만 운전하도록 제어하는 히트펌프 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 입력부에서 급탕운전모드의 정지 신호가 입력되거나 급탕용 탱크 내 물이 급탕설정 온도에 도달하면 급탕운전모드 운전을 정시하도록 제어하는 히트펌프 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1실내기와 상기 제2실내기에서 요청되는 용량의 합이 상기 실외기의 용량보다 작다고 판단되면, 상기 제1실내기와 상기 제2실내기를 동시에 운전하도록 제어하는 히트펌프 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1실내기와 상기 제2실내기의 동시운전 조건이라고 판단되면 상기 제1실내기와 상기 제2실내기 중 어느 하나의 실내기를 우선하여 운전하도록 제어하는 것을 더 포함하는 히트펌프 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1실내기와 상기 제2실내기의 동시운전 조건이라고 판단되면 상기 제1실내기를 우선하여 운전하도록 제어하는 히트펌프 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1실내기를 우선하여 운전 중에 상기 제1실내기가 제1목표온도에 도달하거나 상기 제1실내기가 제1설정시간 동안 운전하였다고 판단되면 상기 제2실내기로 운전을 전환하도록 제어하는 것을 더 포함하는 히트펌프 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2실내기가 제2목표온도에 도달하거나 상기 제2실내기가 제2설정시간 동안 운전하였다고 판단되면 상기 제2실내기의 운전을 정지하도록 제어하는 것을 더 포함하는 히트펌프 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1실내기의 목표온도인 상기 제1목표온도와 상기 제2실내기의 목표온도인 상기 제2목표온도가 동일하고, 상기 제2실내기가 운전하지 않고, 상기 제1실내기의 운전 온/오프 횟수가 설정횟수가 되면 상기 제1목표온도를 기준값 만큼 감소시키도록 제어하는 히트펌프 시스템.
  17. 실외측 공기 열교환기를 포함하는 실외기와 실내측 공기 열교환기를 포함하는 하나 이상의 제1실내기와 실내측 수냉매 열교환기를 포함하는 하나 이상의 제2실내기와 상기 실외기와 상기 제1실내기, 상기 제2실내기 및 연결되어 냉매를 순환시키는 냉매순환관를 포함하는 히트펌프 시스템의 제어방법에 있어서,
    상기 제1실내기와 상기 제2실내기의 동시운전 조건이라고 판단되면 상기 제1실내기와 상기 제2실내기를 번갈아 가며 교번 운전을 하는 히트펌프 시스템의 제어방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1실내기와 상기 제2실내기의 동시운전 조건이라고 판단되면 상기 제1실내기와 상기 제2실내기 중 어느 하나의 실내기를 우선하여 운전하는 히트펌프 시스템의 제어방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1실내기와 상기 제2실내기의 동시운전 조건이라고 판단되면 상기 제1실내기를 우선하여 운전하는 히트펌프 시스템의 제어방법.
  20. 실내측 공기 열교환기와 제1팽창기를 포함하는 적어도 하나 이상의 제1실내기;
    실내측 수냉매 열교환기와 제2팽창기를 포함하는 적어도 하나 이상의 제2실내기;
    실외측 공기 열교환기와 압축기와 제3팽창기를 포함하는 실외기;
    상기 제1실내기와 상기 제2실내기와 상기 실외기에 연결되어 냉매를 순환시키는 냉매순환관;
    상기 냉매를 상기 제1실내기와 상기 제2실내기에 선택적으로 순환시키도록 하는 냉매분배유닛;
    상기 제1실내기와 상기 제2실내기의 동시운전 조건이라고 판단되면 상기 제1실내기와 상기 제2실내기를 번갈아 가며 교번 운전을 하도록 제어하는 제어부를 포함하는 히트펌프 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 냉매분배유닛은 사방밸브를 포함하는 히트펌프 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 냉배분배부는 체크밸브를 더 포함하는 히트펌프 시스템.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 냉매부는 삼방밸브를 포함하는 히트펌프 시스템.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1실내기와 상기 제2실내기 중 어느 하나의 난방운전 을 수행하기 전에 난방운전을 하게 될 실내기의 팽창기를 폐쇄하고 나머지 하나의 실내기의 팽창기를 개방시킨 상태에서 상기 압축기를 구동시키는 예비난방운전을 수행하도록 제어하는 히트펌프 시스템.
  25. 실내측 공기 열교환기와 제1팽창기를 포함하는 적어도 하나 이상의 제1실내기와, 실내측 수냉매 열교환기와 제2팽창기를 포함하는 적어도 하나 이상의 제2실내기와, 실외측 공기 열교환기와 압축기와 제3팽창기를 포함하는 실외기와, 상기 제1실내기와 상기 제2실내기와 상기 실외기에 연결되어 냉매를 순환시키는 냉매순환관과, 상기 냉매를 상기 제1실내기와 상기 제2실내기에 선택적으로 순환시키도록 하는 냉매분배유닛을 포함하는 히트펌프 시스템의 제어방법에 있어서,
    상기 제1실내기와 상기 제2실내기 중 어느 하나의 난방운전 을 수행하기 전에 난방운전을 하게 될 실내기의 팽창기를 폐쇄하고 나머지 하나의 실내기의 팽창기를 개방시킨 상태에서 상기 압축기를 구동시키는 예비난방운전을 수행하는 히트펌프 시스템의 제어방법.
KR1020100018648A 2010-03-02 2010-03-02 히트 펌프 시스템 및 그 제어방법 KR20110099558A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100018648A KR20110099558A (ko) 2010-03-02 2010-03-02 히트 펌프 시스템 및 그 제어방법
US12/929,394 US20110214437A1 (en) 2010-03-02 2011-01-20 Heat pump system and control method thereof
EP11152514A EP2363667A2 (en) 2010-03-02 2011-01-28 Heat pump system and control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100018648A KR20110099558A (ko) 2010-03-02 2010-03-02 히트 펌프 시스템 및 그 제어방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110099558A true KR20110099558A (ko) 2011-09-08

Family

ID=44148905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100018648A KR20110099558A (ko) 2010-03-02 2010-03-02 히트 펌프 시스템 및 그 제어방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20110214437A1 (ko)
EP (1) EP2363667A2 (ko)
KR (1) KR20110099558A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180119360A (ko) * 2017-04-25 2018-11-02 삼성전자주식회사 공기 조화 시스템 및 그 제어 방법
KR102020177B1 (ko) * 2019-03-07 2019-09-10 (주)엠티이에스 지열 혹은 폐열을 이용하는 히트펌프 시스템
KR20210065560A (ko) * 2019-11-27 2021-06-04 엘지전자 주식회사 냉난방 동시형 멀티 공기조화기

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101507454B1 (ko) * 2011-06-23 2015-03-31 삼성전자 주식회사 히트펌프 및 그 제어 방법
CN102506479A (zh) * 2011-11-10 2012-06-20 广东美的电器股份有限公司 一种空调系统
CN102650484A (zh) * 2012-01-19 2012-08-29 浙江师范大学 多功能多联式机组的控制方法
IN2014DE00580A (ko) * 2013-08-02 2015-06-19 O Y L Res & Dev Ct Sdn Bhd
US10429083B2 (en) * 2013-08-30 2019-10-01 Qingdao Hisense Hitachi Air-conditioning Systems Co., Ltd. Multi-type air conditioner system
CN104896792B (zh) * 2014-03-04 2017-10-27 珠海格力电器股份有限公司 换热装置和换热电器
US9732998B2 (en) 2014-03-11 2017-08-15 Carrier Corporation Method and system of using a reversing valve to control at least two HVAC systems
CN106288094B (zh) * 2016-09-30 2022-03-15 长安大学 一种热交换冷却水系统及控制方法
US11739952B2 (en) * 2020-07-13 2023-08-29 Rheem Manufacturing Company Integrated space conditioning and water heating/cooling systems and methods thereto
CN112032884B (zh) * 2020-08-27 2022-11-22 青岛海尔空调电子有限公司 空调机组及其控制方法
US11781760B2 (en) 2020-09-23 2023-10-10 Rheem Manufacturing Company Integrated space conditioning and water heating systems and methods thereto
EP4227605A1 (en) * 2022-02-11 2023-08-16 Daikin Europe N.V. Refrigeration device

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2341142A1 (fr) * 1976-02-10 1977-09-09 Labo Cent Telecommunicat Dispositif de reconnaissance automatique des engins a chenilles
US4644756A (en) * 1983-12-21 1987-02-24 Daikin Industries, Ltd. Multi-room type air conditioner
KR900000809B1 (ko) * 1984-02-09 1990-02-17 미쓰비시전기 주식회사 냉난방 · 급탕용(給湯用) 히트펌프장치
US5077982A (en) * 1990-02-14 1992-01-07 York International Corporation Multizone air conditioning system and evaporators therefor
DE10111223A1 (de) * 2000-03-09 2001-09-13 Denso Corp Fahrzeugklimaanlage mit einem die manuelle Steuerungsbetätigung der Gebläsespannung lernenden Regelungssystem
KR20040045090A (ko) * 2002-11-22 2004-06-01 엘지전자 주식회사 다수개의 압축기를 적용한 히트펌프 시스템의 압축기제어방법
JP2006283989A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Sanyo Electric Co Ltd 冷暖房システム
CN101501416A (zh) * 2006-04-20 2009-08-05 开利公司 具有辅助的水加热和热交换器旁通管路的热泵系统
JP4155313B2 (ja) * 2006-06-26 2008-09-24 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
US20080302113A1 (en) * 2007-06-08 2008-12-11 Jian-Min Yin Refrigeration system having heat pump and multiple modes of operation
JP5011062B2 (ja) * 2007-10-25 2012-08-29 本田技研工業株式会社 コージェネレーションシステム
TW200938781A (en) * 2008-03-14 2009-09-16 Magnificent Services Ltd Water heater

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180119360A (ko) * 2017-04-25 2018-11-02 삼성전자주식회사 공기 조화 시스템 및 그 제어 방법
US11371735B2 (en) 2017-04-25 2022-06-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Air conditioning system and method of controlling the same
KR102020177B1 (ko) * 2019-03-07 2019-09-10 (주)엠티이에스 지열 혹은 폐열을 이용하는 히트펌프 시스템
KR20210065560A (ko) * 2019-11-27 2021-06-04 엘지전자 주식회사 냉난방 동시형 멀티 공기조화기

Also Published As

Publication number Publication date
EP2363667A2 (en) 2011-09-07
US20110214437A1 (en) 2011-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110099558A (ko) 히트 펌프 시스템 및 그 제어방법
KR101305871B1 (ko) 히트 펌프 시스템
US9228765B2 (en) Refrigeration cycle device
CN104520653A (zh) 包括用于增大加热能力的单元的空调设备
KR101264471B1 (ko) 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템
EP2388532A2 (en) Hot water supply device associated with heat pump
JP6387532B2 (ja) 車両用空調装置およびその構成ユニット
JP6548742B2 (ja) 空気調和装置
KR101510978B1 (ko) 이원 냉동 사이클 장치
CN113503662B (zh) 空调系统及空调系统的控制方法
KR100712196B1 (ko) 히트펌프 시스템 및 실외기 제상 방법
US20210207834A1 (en) Air-conditioning system
KR101914163B1 (ko) 다중열원 융합형 히트펌프시스템
KR101204300B1 (ko) 이원 사이클 히트펌프시스템 및 이에 따른 히트펌프시스템의 제상방법
KR101212684B1 (ko) 히트펌프 연동 급탕장치 및 그 제어방법
JP2010032167A (ja) 冷凍装置
KR101264472B1 (ko) 냉매 시스템 연동 물 순환 시스템
KR102066694B1 (ko) 히트펌프 시스템
JP7368323B2 (ja) 暖房システム
KR100744504B1 (ko) 냉난방 시스템
JP6258800B2 (ja) 複合熱源ヒートポンプ装置
WO2017195294A1 (ja) 冷凍サイクル装置
JP7380739B2 (ja) ヒートポンプ装置
KR101507438B1 (ko) 히트 펌프 급탕기 및 그 제어 방법
KR101605909B1 (ko) 히트펌프 연동 난방장치의 제어방법

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid