KR20110126880A - 히트펌프시스템 - Google Patents

히트펌프시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20110126880A
KR20110126880A KR1020100046379A KR20100046379A KR20110126880A KR 20110126880 A KR20110126880 A KR 20110126880A KR 1020100046379 A KR1020100046379 A KR 1020100046379A KR 20100046379 A KR20100046379 A KR 20100046379A KR 20110126880 A KR20110126880 A KR 20110126880A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat exchanger
refrigerant
heat
line
hot water
Prior art date
Application number
KR1020100046379A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101188258B1 (ko
Inventor
윤덕민
Original Assignee
윤덕민
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 윤덕민 filed Critical 윤덕민
Priority to KR1020100046379A priority Critical patent/KR101188258B1/ko
Publication of KR20110126880A publication Critical patent/KR20110126880A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101188258B1 publication Critical patent/KR101188258B1/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
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • 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
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F25B40/02—Subcoolers
    • 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
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • 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
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or 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
    • F25B2313/002—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for geothermal
    • 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
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves

Abstract

본 발명은 지열 또는 하천수 등에 의한 열원을 이용할 수 있도록 구성되어 에너지 사용효과를 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 냉난방모드에 따라 냉매의 흐름이 인가되는 과냉각콘덴서에 의해 열교환 효율을 극대화시킬 수 있는 히트펌프시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 지열 또는 하천수를 포함한 열원(1)측과의 열교환이 이루어지도록 구비된 제1 열교환기(31)와, 이 제1 열교환기(31)에 냉매라인(40,41)에 의해 상호 연결됨과 동시에 냉수 또는 온수와의 열교환이 이루어지도록 구비된 제2 열교환기(32)와, 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 사이에 위치되도록 상기 냉매라인(40)에 의해 상호 연결되는 과냉각콘덴서(37)를 포함하는 히트펌프 유니트(30)와; 상기 제1 열교환기(31)와 열원(1) 사이에 연결되어 열교환매체가 순환되도록 연장 형성되는 열원공급라인(50)과; 상기 제2 열교환기(32)와 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 사이에 연결되어 냉수 또는 온수가 순환되도록 연장 형성되되, 상기 과냉각콘덴서(37)를 거쳐 상기 제2 열교환기(32)에 냉수 또는 온수가 유입되도록 된 냉온수라인(60)을 포함하여 이루어지는 히트펌프시스템이 제공된다.

Description

히트펌프시스템{Heat-pump system}
본 발명은 히트펌프시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지열 또는 하천수 등에 의한 열원을 이용할 수 있도록 구성되어 에너지 사용효과를 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 냉난방모드에 따라 냉매의 흐름이 인가되는 과냉각콘덴서에 의해 열교환 효율을 극대화시킬 수 있는 히트펌프시스템에 관한 것이다.
일반적으로 히트펌프는 압축기, 응축기, 증발기 그리고 팽창밸브를 포함하여 이루어져 순환하는 냉매의 상변화를 통해 열을 흡수 또는 방출하여 냉온수 또는 냉난방을 공급하도록 된 장치(또는 시스템)로, 이러한 종래의 히트펌프를 이용한 냉온수 및 냉난방 공급시스템의 일례를 도시된 도면에 의해 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 냉매의 순환사이클을 형성하도록 순환라인(20)에 의해 상호 연결되는 압축기(11), 제1 열교환기(12), 제2 열교환기(13) 및 팽창밸브(14,15)가 구비되고, 냉방(또는 냉수)과 난방(또는 온수)에 따라 냉매의 흐름을 절환할 수 있는 사방밸브(16)가 구비되며, 냉난방에 따른 냉매의 흐름이 변경되는 바이패스관(17)과 이 바이패스관(17)에 구비된 체크밸브(18,19)를 포함하여 이루어져 있다.
이러한 구성에 있어서, 상기 제1 열교환기(12)와 제2 열교환기(13)는 냉방모드 또는 난방모드에 따라 응축기 또는 증발기로 작동하게 되고, 상기 팽창밸브(14,15)는 냉방과 난방에 따라 각각 냉방용 팽창밸브(14)와 난방용 팽창밸브(15)로 구비되며, 상기 바이패스관(17)은 냉난방모드에 따라 상기 각 팽창밸브(14,15)에 의해 냉매를 팽창하여 순환이 이루어지도록 결합되어 있다.
하지만, 이와 같은 종래의 히트펌프시스템에 의하면, 상기 제1 열교환기(12)에 의해 냉난방(또는 냉온수)를 공급할 때에, 상기 제1 열교환기(12) 및 제2 열교환기(13)의 응축 또는 증발효율을 증대시킬 수 있는 별도의 열교환수단 또는 구성이 구비되지 않아 냉난방 효율이 떨어지는 단점이 있는 것이다.
또한 종래의 히트펌프시스템은 효율이 낮음으로 인해 히트펌프 만으로 원하는 시간에 충분한 온수를 공급할 수 없으므로 보일러와 같은 보조시스템을 설치해야 할 뿐만 아니라 그 보조시스템의 작동이 빈번해지게 되고, 이에 의해 에너지 소모가 증가하게 될 뿐만 아니라 히트펌프를 이용하여 에너지를 절감하고자 하는 효과를 전혀 기대할 수 없는 문제점이 있는 것이다.
또한 종래의 히트펌프시스템은 냉방기능과 난방기능 중에서 어느 하나의 기능은 우수한 반면에 다른 기능은 상대적으로 떨어지는 단점이 있는 것이며, 이에 의해 냉방과 난방을 동시에 충족하는 데에 어려움이 따르는 것이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 최적화된 장치에 의해 지열 또는 하천수 등에 의한 열원을 이용할 수 있도록 구성되어 에너지 사용효과를 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 냉난방모드에 따라 냉매의 흐름이 인가되는 과냉각콘덴서에 의해 열교환 효율을 극대화시킬 수 있으며, 또한 최적화된 구성에 의해 냉방기능과 난방기능을 동시에 충족시킬 수 있는 히트펌프시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따르면, 지열 또는 하천수를 포함한 열원(1)측과의 열교환이 이루어지도록 구비된 제1 열교환기(31)와, 이 제1 열교환기(31)에 냉매라인(40,41)에 의해 상호 연결됨과 동시에 냉수 또는 온수와의 열교환이 이루어지도록 구비된 제2 열교환기(32)와, 상기 냉매라인(40,41) 상에 구비되어 냉매의 흐름을 변환시키도록 된 절환밸브(35)와, 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)로부터 토출된 냉매를 보다 냉각시킬 수 있도록 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 사이에 위치되도록 상기 냉매라인(40,41)에 의해 상호 연결되는 과냉각콘덴서(37)를 포함하는 히트펌프 유니트(30)와;
상기 제1 열교환기(31)와 열원(1) 사이에 연결되어 열교환매체가 순환되도록 연장 형성되는 열원공급라인(50)과;
상기 제2 열교환기(32)와 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 사이에 연결되어 냉수 또는 온수가 순환되도록 연장 형성되되, 상기 과냉각콘덴서(37)를 거쳐 상기 제2 열교환기(32)에 냉수 또는 온수가 유입되도록 된 냉온수라인(60)을 포함하여 이루어지며;
상기 냉매라인(40,41)은 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)를 직접적으로 연결하는 제1 냉매라인(40)과, 상기 과냉각콘덴서(37)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)를 연결하는 제2 냉매라인(41)으로 구성되고;
상기 제1 냉매라인(40) 또는 제2 냉매라인(41) 상에는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(34)와 냉매의 흐름을 일방향으로 제어하는 다수의 체크밸브(45~48)가 구비되며;
상기 체크밸브(45~48)는 상기 제1 냉매라인(40) 상으로 냉매가 흐르도록 제어되어 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 냉수나 냉방을 공급하거나 또는 상기 제2 냉매라인(41) 상으로 냉매가 흐르도록 제어되어 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 온수 또는 난방을 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 열원공급라인(50) 또는 냉온수라인(60) 상에는 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)의 입구와 출구측에 위치되어 열교환매체 또는 냉수나 온수를 순환시키도록 된 제1 순환펌프(51,61) 및 제2 순환펌프(52,62)와;
상기 각 순환펌프(51,52,61,62)의 토출구 측에 위치되어 열교환매체 또는 냉수나 온수의 흐름을 일방향으로 제어하는 체크밸브(54,55,64,65)와;
상기 제1 순환펌프(51,61) 또는 제2 순환펌프(52,62)의 전후단에 연결되는 바이패스관(53,63) 및 이 바이패스관(53,63) 상에 위치되어 열교환매체 또는 냉수나 온수의 흐름을 제어하는 개폐밸브(56,57,66,67)가 구비되는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 냉온수라인(60) 상에는 상기 과냉각콘덴서(37)의 전후단을 연결하는 바이패스라인(68)과 이 바이패스라인(68) 상에서 냉수나 온수의 흐름을 제어하는 개폐밸브(69)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 지열 또는 하천수를 포함한 열원(1)측과의 열교환이 이루어지도록 구비된 제1 열교환기(31)와, 이 제1 열교환기(31)에 냉매라인(40)에 의해 상호 연결됨과 동시에 냉수 또는 온수와의 열교환이 이루어지도록 구비된 제2 열교환기(32)와, 상기 냉매라인(40) 상에 구비되어 냉매의 흐름을 변환시키도록 된 절환밸브(35)와, 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)로부터 토출된 냉매를 보다 냉각시킬 수 있도록 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 사이에 위치되도록 상기 냉매라인(40,41)에 의해 상호 연결되는 과냉각콘덴서(36,37)를 포함하는 히트펌프 유니트(30)와;
상기 제1 열교환기(31)와 열원(1) 사이에 연결되어 열교환매체가 순환되도록 연장 형성되는 열원공급라인(50)과;
상기 제2 열교환기(32)와 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 사이에 연결되어 냉수 또는 온수가 순환되도록 연장 형성된 냉온수라인(60)을 포함하여 이루어지며;
상기 과냉각콘덴서(36,37)는 상기 열원공급라인(50)에 의해 상기 제1 열교환기(31)에 연결되는 제1 과냉각콘덴서(36)와, 상기 냉온수라인(60)에 의해 상기 제2 열교환기(32)에 연결되는 제2 과냉각콘덴서(37)로 구성되고;
상기 냉매라인(40,41)은 상기 제1 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)를 직접적으로 연결하는 제1 냉매라인(40)과, 상기 제2 과냉각콘덴서(37)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)를 연결하는 제2 냉매라인(41)으로 구성되고;
상기 제1 냉매라인(40) 또는 제2 냉매라인(41) 상에는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(34)와 냉매의 흐름을 일방향으로 제어하는 다수의 체크밸브(45,46)가 구비되며;
상기 체크밸브(45,46)는 상기 제1 냉매라인(40) 상으로 냉매가 흐르도록 제어되어 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 냉수나 냉방을 공급하거나 또는 상기 제2 냉매라인(41) 상으로 냉매가 흐르도록 제어되어 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 온수 또는 난방을 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 열원공급라인(50) 또는 냉온수라인(60) 상에는 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)의 입구와 출구측에 위치되어 열교환매체 또는 냉수나 온수를 순환시키도록 된 제1 순환펌프(51,61)와 제2 순환펌프(52,62)와;
상기 각 순환펌프(51,52,61,62)의 토출구 측에 위치되어 열교환매체 또는 냉수나 온수의 흐름을 일방향으로 제어하는 체크밸브(54,55,64,65)와;
상기 제1 순환펌프(51,61) 또는 제2 순환펌프(52,62)의 전후단에 연결되는 바이패스관(53,63) 및 이 바이패스관(53,63) 상에 위치되어 열교환매체 또는 냉수나 온수의 흐름을 제어하는 개폐밸브(56,57,66,67)가 구비되는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 열원공급라인(50) 또는 냉온수라인(60) 상에는 상기 제1 과냉각콘덴서(36) 또는 제2 과냉각콘덴서(37)의 전후단을 연결하는 바이패스라인(58,68)과 이 바이패스라인(58,68) 상에서 냉수나 온수의 흐름을 제어하는 개폐밸브(59,69)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템이 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)를 포함하는 히프펌프 유니트(30)에서 상기 제1 열교환기(31)에 열교환되는 열원공급라인(50)이 구비되어 지열 및 하천수와 같은 열원(1)을 이용할 수 있어 화석원료를 사용함에 따른 에너지의 낭비 및 환경오염의 문제를 줄일 수 있으며, 제1 열교환기(31)의 증발 또는 응축효율을 증대시킴에 따라 제2 열교환기(32)에 의한 열교환 효율을 증대시켜 냉난방 공급효과를 증폭시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 열교환기(31,32)와는 별도로 과냉각콘덴서(37)가 구비됨으로써, 난방시에 공급수를 예열하여 상기 제2 열교환기(32)에 의한 열교환 효율을 더욱 증대시킬 수 있으며, 또한 공급수량을 줄었을 때와 같은 정상적이지 않은 이상 부하시에는 상기 제2 열교환기(32)의 응축 압력이 높아지는 것을 방지하여 장치(특히, 압축기(33))의 소손을 방지함과 동시에 장치의 안정도를 높일 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 과냉각콘덴서(37)가 구비됨에 따라, 상기 제2 열교환기(32)로부터 배출된 냉매의 과냉각도를 크게 하여 상기 제1 열교환기(31)의 증발효율을 증대시킬 수 있으며, 이에 따라 전술된 바와 같이 난방뿐만 아니라 냉방시에도 효율을 증대시켜 전체적인 냉난방 성능을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 과냉각콘덴서(36,37)는 열원(1) 측에 위치되어 상기 제1 열교환기(31)에 연결되는 제1 과냉각콘덴서(36)와, 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 측에 위치되어 상기 제2 열교환기(32)에 연결되는 제2 과냉각콘덴서(37)로 구비됨으로써, 상기 열원공급라인(50) 상의 열교환매체가 상기 냉온수라인(60) 상의 냉수나 온수에 혼입될 염려가 없으며, 이에 의해 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 공급되는 냉수나 온수가 열교환매체에 의해 오염될 염려가 없는 것이다.
또한 상기 제2 열교환기(32)에 의해 온수나 난방을 공급하는 경우에는 상기 제2 열교환기(32)에 열교환되는 냉온수라인(60)의 공급수가 과냉각콘덴서(37)를 통과되도록 구비됨으로써, 공급수가 미리 예열된 후에 상기 제2 열교환기(32)로 유입되도록 구비되어 온수의 가열효과를 더욱 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 제2 열교환기(32)에 의해 냉수나 냉방을 공급하는 경우에는 상기 열원공급라인(50)이 상기 제1 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)에 열교환되도록 구비되어 상기 제2 열교환기(32)에 의한 냉각능력을 향상시킴과 동시에 성적계수를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한 상기 열원공급라인(50) 또는 냉온수라인(60) 상에는 다수의 순환펌프(51,52,61,62)와 체크밸브(54,55,64,65)가 구비됨으로써, 냉난방모드에 따라 냉매라인(40,41) 상의 냉매가 절환될 때에, 상기 순환펌프(51,52,61,62)와 체크밸브(54,55,64,65)에 의해 열교환매체 또는 공급수의 흐름을 변경하도록 구비됨에 따라 냉매의 흐름에 대해 열교환매체 또는 공급수의 흐름을 반대방향으로 흐르도록 하여 대향류(Counter-flow)에 의해 열교환이 이루어지도록 하여 효율을 더욱 증대시킴과 동시에 난방모드와 냉방모드에서 동시에 대향류에 의한 열교환이 가능하여 냉난방 효율을 모두 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 열원공급라인(50)과 냉온수라인(60) 상에는 바이패스라인(58,68)이 더 구비되어 난방모드 또는 냉방모드에서 과냉각콘덴서(36,37) 측에 열교환매체 또는 공급수가 통과되지 않도록 함으로써, 상기 과냉각콘덴서(36,37) 측에 열교환매체 또는 공급수가 통과됨에 따른 저항을 줄여 순환펌프(51,52,61,62)의 동력 손실을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 히트펌프시스템 일례를 도시한 구성도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 구성도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다른 구성도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 또 다른 구성도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 구성도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 또 다른 구성도
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 구성을 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예는 하나의 케이스(4) 내에 냉매라인(40,41)에 의해 상호 연결되는 제1 열교환기(31), 제2 열교환기(32), 압축기(33) 그리고 팽창밸브(34)를 포함하는 히트펌프 유니트(30)가 구비되어 상기 냉매라인(40,41)을 통하여 순환되는 냉매의 상변화에 의해 열교환이 이루어지도록 구비되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 상기 제1 열교환기(31)는 지열과 같은 열원(1)을 이용하여 열교환 효율을 증대시킬 수 있도록 구비되는데, 이를 위해 상기 제1 열교환기(31)에는 지중에 일부가 매립되도록 상기 케이스(4)의 외부로 연장 형성되는 열원공급라인(50)이 연결되고, 이 열원공급라인(50) 상에는 순환펌프(51)가 구비되어 물 또는 브라인(brine)과 같은 열교환매체가 순환되면서 상기 제1 열교환기(31)에 의해 열교환이 이루어지도록 되어 있다.
또한 상기 제2 열교환기(32)에는 냉수나 온수(이하 "공급수"라 함)가 유출입되는 냉온수라인(60)이 상기 케이스(4)의 외부로 연장 형성되도록 연결되고, 이 냉온수라인(60) 상에는 순환펌프(61)가 구비되어 공급수가 순환되면서 상기 제2 열교환기(32)와의 열교환이 이루어져 상기 냉온수라인(60)에 연결된 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 냉온수 또는 냉난방을 공급할 수 있게 된다.
여기에서, 상기 냉매라인(40,41) 상에는 냉매의 흐름을 절환할 수 있는 사방밸브와 같은 절환밸브(35)가 구비되고, 이 절환밸브(35)에 의해 냉매의 흐름이 절환됨에 따라 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)는 증발기 또는 응축기로 작동되면서 냉온수(또는 냉난방)을 공급하게 되는데, 일례로 겨울철과 같은 온수와 난방이 필요로 할 경우(난방모드일 경우)에는 상기 제1 열교환기(31)는 증발기로 작동되고, 상기 제2 열교환기(32)는 응축기로 작동되며, 여름철과 같이 냉수 또는 냉방이 필요할 경우(냉방모드일 경우)에는 상기 제1 열교환기(31)는 응축기로 작동되고, 상기 제2 열교환기(32)는 증발기로 작동되게 된다.
이상과 같은 구성에 더하여, 상기 케이스(4) 내부에는 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 사이에 위치된 냉매라인(40,41) 상에 과냉각콘덴서(37)가 구비되어 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)로부터 토출된 냉매를 보다 냉각시킬 수 있는데, 이 과냉각콘덴서(37)에 의하면 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)를 통과한 냉매가 더욱 냉각되어 응축효율을 증대시킬 수 있게 되며, 또한 상기 냉온수라인(60)은 이 과냉각콘덴서(37)를 거치도록 연결되어 상기 제2 열교환기(32)로 유입되는 공급수를 예열하도록 되어 있다.
이때에, 상기 냉매라인(40,41)은 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)를 직접적으로 연결하는 제1 냉매라인(40)과, 상기 과냉각콘덴서(37)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)를 연결하는 제2 냉매라인(41)으로 구성되어 있으며, 상기 제1 냉매라인(40)과 제2 냉매라인(41) 상에는 상기 열교환기(31,32)로부터 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(34)가 구비됨과 동시에 냉난방모드에 따라 상기 제1 냉매라인(40) 또는 제2 냉매라인(41) 상으로 냉매의 흐름을 제어하는 다수의 체크밸브(45~48)가 구비되어 있다.
여기에서, 상기 제1 냉매라인(40)과 제2 냉매라인(41)은 공통라인(42)에 의해 상호 연결되고, 이 공통라인(42) 상에는 상기 팽창밸브(34)가 위치되며, 상기 체크밸브(45~48)는 상기 팽창밸브(34)의 전후에 위치되도록 상기 제1 냉매라인(40) 상에 구비된 제1 및 제4 체크밸브(45,48) 및 상기 제2 냉매라인(41) 상에 구비된 제2 및 제3 체크밸브(46,47)로 이루어져 있다.
이상과 같은 구성에 의해 난방모드와 냉방모드시의 작동상태를 설명하면 다음과 같다. 난방모드일 경우에는 상기 제2 냉매라인(41) 상으로 냉매가 흐르도록 하여 상기 과냉각콘덴서(37)를 통과하는 공급수가 냉매와의 열교환에 의해 예열되는데, 이를 위해 상기 제1 냉매라인(40) 상에 구비된 제1 및 제4 체크밸브(45,48)는 닫힌 상태(냉매의 흐름이 차단된 상태)가 되고, 상기 제2 냉매라인(41) 상에 구비된 제2 및 제3 체크밸브(46,47)는 열린 상태(냉매의 흐름이 가능한 상태)가 되며, 냉매는 상기 절환밸브(35)에 의해 상기 제2 열교환기(32)(응축기로 작동)와 과냉각콘덴서(37)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)(증발기로 작동) 측으로 흐르게 된다. 이러한 냉매의 흐름에 의해 상기 과냉각콘덴서(37)를 통과하는 공급수가 예열된 상태로 상기 제2 열교환기(32)로 공급되어 가열효과를 증대시키게 된다.
또한 냉방모드일 경우에는 상기 제1 냉매라인(40) 상으로 냉매가 흐르도록 제어되어 상기 과냉각콘덴서(37)에는 냉매가 흐르지 않게 되는데, 이를 위해 상기 제1 냉매라인(40) 상에 구비된 제1 및 제4 체크밸브(45,48)는 열린 상태가 되고, 상기 제2 냉매라인(41) 상에 구비된 제2 및 제3 체크밸브(46,47)는 닫힌 상태가 되며, 냉매는 상기 절환밸브(35)에 의해 상기 제1 열교환기(31)(응축기로 작동)에서 상기 제2 열교환기(32)(증발기로 작동) 측에 직접적으로 흐르게 된다. 이러한 냉방모드에서 상기 과냉각콘덴서(37)에 냉매가 흐르지 않도록 제어하는 것은 과냉각콘덴서(37)에 의해 공급수가 예열된 상태로 상기 제2 열교환기(32)에 공급됨으로 인해 오히려 상기 제2 열교환기(32)에 의한 열교환 효율을 저하시키는 역효과를 나타내기 때문이다.
이상에서 상기 팽창밸브(34)는 상기 제1 냉매라인(40)과 제2 냉매라인(41)이 상호 연결되는 공통라인(42) 상에 구비되는데, 이 팽창밸브(34)는 상기 체크밸브(45~48)에 의해 난방모드 또는 냉방모드에서 냉매가 거치도록 구비된 것이나, 상기 팽창밸브(34)는 난방모드와 냉방모드에서 각각 작동되도록 다수개가 구비될 수 있는 것이며, 이를 도시된 도면에 의해 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 팽창밸브(34)는 상기 제1 냉매라인(40)과 제2 냉매라인(41) 상에 각각 난방용 팽창밸브(34a)와 냉방용 팽창밸브(34b)로 구비되고, 상기 체크밸브(45,46)는 상기 제1 냉매라인(40)과 제2 냉매라인(41) 상에 각각 구비되어 상호 반대방향으로 냉매가 흐르도록 제어하는 제1 체크밸브(45)와 제2 체크밸브(46)가 구비되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 난방모드일 경우에는 상기 제2 체크밸브(46)에 의해 상기 제2 열교환기(32)와 과냉각콘덴서(37)를 통하여 냉매가 흐른 후에, 상기 제2 냉매라인(41) 상에 구비된 난방용 팽창밸브(34a)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31) 측으로 냉매가 흐르게 되며, 냉방모드일 경우에는 상기 제1 열교환기(31)를 통해 냉매가 흐른 후에, 상기 제1 체크밸브(34a)에 의해 상기 제1 냉매라인(40) 상에 구비된 냉방용 팽창밸브(34b)를 거쳐 상기 제2 열교환기(32) 측으로 냉매가 흐르게 되는데, 이와 같은 냉방모드의 경우에는 상기 과냉각콘덴서(37) 측으로 냉매가 흐르지 않도록 상기 과냉각콘덴서(37)의 전방에 상기 제2 체크밸브(46)가 위치되게 된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 냉방모드 또는 난방모드에서 냉매의 흐름을 달리하도록 제1 냉매라인(40)과 제2 냉매라인(41)이 구비되고, 냉난방모드에 따라 각 냉매라인(40,41) 상에 구비된 다수의 체크밸브(45~48)에 의해 상기 과냉각콘덴서(36,37)에 냉매가 인가되도록 냉매의 흐름을 용이하게 변경할 수 있을 뿐만 아니라 이에 의해 냉방공급 능력과 난방공급 능력을 동시에 증대시킬 수 있게 된다.
또한 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 전술된 구성에 더하여, 상기 열원공급라인(50)과 냉온수라인(60) 상에는 냉방모드와 난방모드에 따라 열교환매체 또는 공급수의 흐름을 변경하여 열교환 효율을 더욱 높일 수 있도록 구비되는데, 이를 위해 상기 열원공급라인(50)과 냉온수라인(60) 상에는 상기 제1 열교환기(31)과 제2 열교환기(32)의 입구와 출구측에 위치되도록 제1 순환펌프(51,61)와 제2 순환펌프(52,62)가 구비됨과 동시에 이 제1 순환펌프(51,61)와 제2 순환펌프(52,62)의 토출구 측에 열교환매체 또는 공급수의 흐름을 일방향으로 제어하는 체크밸브(54,55,64,65)가 구비되고, 또한 상기 제1 순환펌프(51,61)와 제2 순환펌프(52,62)의 전후단을 연결하는 바이패스관(53,63)과 이 바이패스관(53,63) 상에 개폐밸브(56,57,66,67)가 구비되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 난방모드에서는 상기 냉온수라인(60) 상에 구비된 제1 순환펌프(61)에 의해 공급수가 펌핑되어 상기 과냉각콘덴서(37)를 거쳐 제2 열교환기(32) 측으로 공급수가 순환되고, 또한 상기 열원공급라인(50) 상에 구비된 제1 순환펌프(51)에 의해 열교환매체가 펌핑되어 제1 열교환기(31)를 통과하게 되는데, 이때에 상기 냉온수라인(60)과 열원공급라인(50)의 제1 순환펌프(51,61) 측에 위치된 개폐밸브(56,66)는 폐쇄된 상태가 되고, 상기 제2 순환펌프(52,62) 측에 위치된 개폐밸브(57,67)는 개방된 상태가 된다.
이는 열교환매체와 공급수의 흐름이 냉매의 흐름에 대하여 반대방향으로 흐르면서 열교환이 이루어지는 대향류(Counter-flow)를 형성하도록 한 것으로, 대향류에 의해 열교환이 이루어지는 경우에는 열교환 대상이 동일한 방향으로 흐르면서 열교환이 이루어지는 평행류(Parallel-flow)에 비해 열교환 효율이 상대적으로 우수한 것임(평행류인 경우에는 열교환기의 출구에서의 냉매와 냉온수의 온도차가 적으므로 냉매의 열전달 효율이 떨어짐)을 감안한다면, 본 발명과 같은 구성에 의해 난방효율을 더욱 증대시킬 수 있게 된다.
이를 보다 상세하게 설명하면, 냉매의 흐름은 상기 제2 열교환기(32)의 제1 포트(32c)에서 제2 포트(32d)로 흐른 후에, 상기 과냉각콘덴서(37)의 제2 포트(37d)를 통해 유입되어 제1 포트(37c)로 배출되는데, 이때에 공급수의 흐름은 상기 과냉각콘덴서(37)의 제1 포트(37a)에서 제2 포트(37b)로 흐른 후에, 상기 제2 열교환기(32)의 제2 포트(32b)를 통해 제 1포트(32a)로 배출되어 상기 제2 열교환기(32)와 과냉각콘덴서(37)에서의 냉매과 공급수의 흐름은 대향류를 형성하게 된다.
또한 상기 제1 열교환기(31)에서의 냉매의 흐름은 제2 포트(31d)에서 제1 포트(31c)로 흐름에 비해, 열원공급라인(50) 상의 열교환매체는 상기 제1 열교환기(31)의 제2 포트(31b)에서 제1 포트(31a)로 흐르게 되어 대향류를 형성하게 된다.
또한 냉방모드에서는 상기 냉온수라인(60) 상에 구비된 제2 순환펌프(62)에 의해 공급수가 펌핑되어 제2 열교환기(32) 측으로 공급수가 순환되고(이때에 상기 과냉각콘덴서(37)에는 냉매가 흐르지 않으므로 공급수는 상기 과냉각콘덴서(37)에서 열교환 없이 통과됨), 또한 상기 열원공급라인(50) 상에 구비된 제2 순환펌프(52)에 의해 열교환매체가 펌핑되어 제1 열교환기(31)를 통과하도록 되는데, 이때에 상기 냉온수라인(60)과 열원공급라인(50)의 제2 순환펌프(52,62) 측에 위치된 개폐밸브(57,67)는 폐쇄된 상태가 되고, 상기 제1 순환펌프(51,61) 측에 위치된 체크밸브(56,66)는 개방된 상태가 된다.
이러한 냉방모드에서도 전술된 난방모드에 유사하게 상기 각 열교환기(31,32)와 과냉각콘덴서(37)에서는 냉매와 열교환매체 또는 공급수가 상호 반대방향으로 흐르면서 열교환이 이루어지는 대향류를 형성하게 되는데, 종래에는 난방모드일때는 열교환기(31,32)에서의 냉매와 공급용 냉온수의 흐름이 상호 반대방향으로 흐르면서 열교환이 이루어지는 대향류(Counter-flow)를 형성하도록 된 것이나, 냉방모드일 경우에는 냉매와 공급용 냉온수의 흐름이 동일한 방향으로 흐르면서 열교환이 이루어지는 평행류(Parallel-flow)를 형성하도록 된 것이어서, 난방효율에 비해 냉방효율이 떨어지는 문제점이 있는 것이다. 하지만, 본 발명에서는 전술된 바와 같이 난방모드와 냉방모드에서 모두 대향류에 의해 냉매와 열교환매체 또는 공급수의 열교환이 이루어지므로, 난방 및 냉방효율을 동시에 증대시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명의 냉방모드에서는 상기 냉온수라인(60) 상의 공급수가 상기 과냉각콘덴서(37)를 열교환 없이 단순히 통과되도록 구비되는데, 이러한 경우에는 상기 과냉각콘덴서(37)에서의 공급수 흐름 저항이 발생되어 상기 제2 순환펌프(62)의 동력에 손실이 발생될 수 있는 것이다. 이를 방지하기 위해 상기 냉온수라인(60) 상에는 상기 과냉각콘덴서(37)의 전후단을 연결하도록 바이패스라인(68)이 더 구비되고, 이 바이패스라인(68) 상에는 공급수의 흐름을 제어할 수 있는 개폐밸브(69)가 구비될 수 있으며, 이에 의해 난방모드에서는 공급수가 상기 과냉각콘덴서(37)를 거치도록 하고, 냉방모드에서는 공급수가 상기 과냉각콘덴서(37)를 거치지 않고 순환 가능하게 된다.
이상과 같은 일실시예에서는 상기 과냉각콘덴서(37)가 상기 냉온수라인(60)에 의해 상기 제2 열교환기(32)에 연결된 것이나, 이 과냉각콘덴서(37)는 다수개가 구비되어 각각 상기 열원공급라인(50)과 냉온수라인(60)에 의해 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)에 연결되도록 구비될 수 있는 것이며, 이를 도시된 도면에 의해 설명하면 다음과 같다.
도 5에 도시된 바와 같이, 과냉각콘덴서(36,37)는 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 측에 연결되도록 각각 구비될 수 있는데, 이 과냉각콘덴서(36,37)는 상기 열원(1) 측에 위치되는 제1 과냉각콘덴서(36)와 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 측에 위치되는 제2 과냉각콘덴서(37)로 구비되고, 상기 제1 과냉각콘덴서(36)는 상기 열원공급라인(50)에 의해 상기 제1 열교환기(31)에 연결되어 열교환매체가 순화되도록 구비되고, 상기 제2 과냉각콘덴서(37)는 상기 냉온수라인(60)에 의해 상기 제2 열교환기(32)에 연결되어 공급수가 순환되도록 구비된다.
이러한 구성에 의한, 냉난방모드에서의 작동상태를 설명하면 다음과 같다. 난방모드일 경우에는 상기 제2 냉매라인(41) 상으로 냉매가 흐르도록 제어되어 상기 제2 과냉각콘덴서(37)에 의해 냉매와의 열교환이 이루어져 공급수를 예열시키게 되는데, 이를 위해 상기 제1 냉매라인(40) 상에 구비된 제1 및 제4 체크밸브(45,48)는 닫힌 상태가 되고, 상기 제2 냉매라인(41) 상에 구비된 제2 및 제3 체크밸브(46,47)는 열린 상태가 되며, 냉매는 상기 절환밸브(35)에 의해 상기 제2 열교환기(32)(응축기로 작동)와 제2 과냉각콘덴서(37)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)(증발기로 작동) 측으로 흐르게 된다. 이때에 상기 열원공급라인(50)에 의해 상기 제1 열교환기(31)에 연결된 제1 과냉각콘덴서(36)에는 냉매가 흐르지 않도록 상기 제1 체크밸브(45)에 의해 제어되게 된다.
또한 냉방모드일 경우에는 상기 제1 냉매라인(40) 상으로 냉매가 흐르도록 제어되어 상기 제2 과냉각콘덴서(37)에 냉매가 흐르지 않게 되는데, 이를 위해 상기 제1 냉매라인(40) 상에 구비된 제1 및 제4 체크밸브(45,48)는 열린 상태가 되고, 상기 제2 냉매라인(41) 상에 구비된 제2 및 제3 체크밸브(46,47)는 닫힌 상태가 되며, 냉매는 상기 절환밸브(35)에 의해 상기 제1 열교환기(31)(응축기로 작동)에서 상기 제2 열교환기(32)(증발기로 작동) 측으로 흐르게 된다. 이때에 상기 제1 과냉각콘덴서(36)에는 냉매가 흐르면서 상기 열원(1) 측의 열교환매체가 미리 예열되어 상기 제1 열교환기(31) 측으로 공급되게 된다.
이러한 경우에는 상기 열원(1)을 통과한 열교환매체가 상기 제1 과냉각콘덴서(36)를 거치면서 예열되어 상기 제1 열교환기(31)에 의해 열교환이 이루어지게 되므로, 상기 제1 열교환기(31)의 응축효율이 증가함과 동시에 이에 의해 상기 제2 열교환기(32)에 의한 냉각능력이 증가하여 장치의 전체적인 성적계수의 향상을 도모할 수 있다.
이상에서 상기 팽창밸브(34)는 전술된 일실시예처럼 상기 공통라인(42) 상에 구비되어 상기 체크밸브(45~48)에 의해 난방모드 또는 냉방모드에서 냉매가 거치도록 구비된 것이며, 이러한 팽창밸브(34)는 도 6에 도시된 바와 같이, 난방모드와 냉방모드에서 각각 작동되도록 다수개가 구비될 수 있는 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 팽창밸브(34)는 상기 제1 냉매라인(40)과 제2 냉매라인(41) 상에는 각각 난방용 팽창밸브(34a)와 냉방용 팽창밸브(34b)로 구비되고, 상기 체크밸브(45,46)는 상기 제1 냉매라인(40)과 제2 냉매라인(41) 상에 각각 구비되어 상호 반대방향으로 냉매가 흐르도록 제어하는 제1 체크밸브(45)와 제2 체크밸브(46)가 구비되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 난방모드일 경우에는 상기 제2 체크밸브(46)에 의해 상기 제2 열교환기(32)와 제2 과냉각콘덴서(37)를 통하여 냉매가 흐른 후에, 상기 제2 냉매라인(41) 상에 구비된 난방용 팽창밸브(34a)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31) 측으로 냉매가 흐르게 되며, 냉방모드일 경우에는 상기 제1 열교환기(31)를 통해 냉매가 흐른 후에, 상기 제1 체크밸브(45)에 의해 상기 제1 냉매라인(40) 상에 구비된 냉방용 팽창밸브(34b)를 거쳐 상기 제2 열교환기(32) 측으로 냉매가 흐르게 되는데, 이와 같은 냉방모드의 경우에는 상기 제1 과냉각콘덴서(36)로 냉매가 흐르는 대신에 상기 제2 과냉각콘덴서(37) 측으로 냉매가 흐르지 않게 된다.
또한 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일실시예에서는 전술된 구성에 더하여, 상기 열원공급라인(50)과 냉온수라인(60) 상에는 냉방모드와 난방모드에 따라 열교환매체 또는 공급수의 흐름을 변경하여 열교환 효율을 더욱 높일 수 있도록 구비되는데, 이를 위해 상기 열원공급라인(50)과 냉온수라인(60) 상에는 상기 제1 열교환기(31)과 제2 열교환기(32)의 입구와 출구측에 위치되도록 제1 순환펌프(51,61)와 제2 순환펌프(52,62)가 구비됨과 동시에 이 제1 순환펌프(51,61)와 제2 순환펌프(52,62)의 토출구 측에 열교환매체 또는 공급수의 흐름을 일방향으로 제어하는 체크밸브(54,55,64,65)가 구비되고, 또한 상기 제1 순환펌프(51,61)와 제2 순환펌프(52,62)의 전후단을 연결하는 바이패스관(53,63)과 이 바이패스관(53,63) 상에 개폐밸브(56,57,66,67)가 구비되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 전술된 도 4와 동일하게 작동되어 냉난방모드에서 모두 대향류를 형성하여 열교환 효율을 증대시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있는 것이며, 도 4에 비해 구성상의 차이가 있다면 상기 냉온수라인(60)에 의해 제2 열교환기(32)에 연결되는 제2 과냉각콘덴서(37)의 전후단을 연결하는 바이패스라인(68)과 그에 구비된 개폐밸브(69)에 더하여, 상기 열원공급라인(50) 상에는 상기 열원공급라인(50)에 의해 제1 열교환기(31)에 연결되는 제1 과냉각콘덴서(36) 더 구비됨에 따라 상기 제1 과냉각콘덴서(36)의 전후단을 연결하는 바이패스라인(58)과 이 바이패스라인(58) 상에 개폐밸브(59)가 더 구비되어 있는 것이다.
그에 따라 난방모드에서는 상기 제1 과냉각콘덴서(36)에 열교환매체가 통과되지 않도록 상기 바이패스라인(58)을 통해 열교환매체가 순환되게 되며, 냉방모드에서는 상기 제2 과냉각콘덴서(37) 측으로 공급수가 통과되지 않은 대신에 상기 제1 과냉각콘덴서(36) 측에 열교환매체 통과되어 냉매와의 열교환이 이루어지게 된다.
이상에서, 상기 과냉각콘덴서(36,37)가 열원(1)과 부하측(사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3))에 각각 구비됨에 따라, 상기 과냉각콘덴서(36,37)를 통과하는 열교환매체와 공급수가 상호 혼입될 염려가 없으며, 이에 의해 열교환매체에 의해 오염되지 않은 깨끗한 공급수를 부하측에 공급할 수 있게 된다.
또한 이와 같이 과냉각콘덴서(36,37)가 구비됨에 따라, 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)를 통과한 냉매가 더욱 냉각되어 응축효율을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 냉온수라인(60)의 공급수가 예열되어 가열효과를 증대시킬 수 있으며, 또한 상기 과냉각콘덴서(37)가 구비됨으로 인해 상기 압축기(33) 측의 부하도 줄일 수 있어 상대적으로 작은 용량의 압축기(33)를 사용할 수 있게 된다.
또한 상기 열원(1)을 통과한 열교환매체가 상기 제1 과냉각콘덴서(36)를 거치면서 예열되어 상기 제1 열교환기(31)에 의해 열교환이 이루어지는 경우에는, 상기 제1 열교환기(31)의 응축효율이 증가함과 동시에 이에 의해 상기 제2 열교환기(32)에 의한 냉각능력이 증가하여 장치의 전체적인 성적계수의 향상을 도모할 수 있으며, 이는 통상적으로 냉방모드일 때에 공급하는 냉수의 온도를 대략 7~8℃ 정도로 가정한다면, 전술된 바와 같은 구성에서는 이를 1~2℃ 정도 더 낮춰 대략 5~6℃ 정도로 공급할 수 있으며, 이에 의해 동일한 용량의 냉방을 공급할 때의 펌프의 용량 및 배관 등의 크기를 줄일 수 있어 설비비를 대략 30~40% 정도 절감할 수 있게 된다.
이상과 같은 실시예에서는 상기 제1 열교환기(31)가 지열로부터 열을 회수하도록 된 공급시스템을 설명하였으나, 상기 열원(1)은 지열 이외에도 하천수 또는 폐온수로부터 폐열을 회수하거나 외부공기에 의해서도 열원(1)을 공급받을 수 있음은 당연한 것이며, 본 발명은 전기 또는 화석연료가 아닌 지열이나 하천수 또는 폐온수나 외부공기 등과 같은 자연열원 또는 폐기열원으로부터 열을 회수하여 에너지의 낭비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 에너지 절감효과를 대폭적으로 개선할 수 있으며, 또한 온수뿐만 아니라 필요에 따라서는 냉난방을 선택적으로 공급하면서도 컴팩트한 구성에 의해 사용처(2)에 따라 구성을 추가하지 않은 상태에서 용이하게 변경 설치가 가능하며, 이에 의해 온수 및 냉난방 공급능력을 적재적소에 공급할 수 있는 최적화된 시스템을 제공할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 구성 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (6)

  1. 지열 또는 하천수를 포함한 열원(1)측과의 열교환이 이루어지도록 구비된 제1 열교환기(31)와, 이 제1 열교환기(31)에 냉매라인(40,41)에 의해 상호 연결됨과 동시에 냉수 또는 온수와의 열교환이 이루어지도록 구비된 제2 열교환기(32)와, 상기 냉매라인(40,41) 상에 구비되어 냉매의 흐름을 변환시키도록 된 절환밸브(35)와, 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)로부터 토출된 냉매를 보다 냉각시킬 수 있도록 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 사이에 위치되도록 상기 냉매라인(40,41)에 의해 상호 연결되는 과냉각콘덴서(37)를 포함하는 히트펌프 유니트(30)와;
    상기 제1 열교환기(31)와 열원(1) 사이에 연결되어 열교환매체가 순환되도록 연장 형성되는 열원공급라인(50)과;
    상기 제2 열교환기(32)와 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 사이에 연결되어 냉수 또는 온수가 순환되도록 연장 형성되되, 상기 과냉각콘덴서(37)를 거쳐 상기 제2 열교환기(32)에 냉수 또는 온수가 유입되도록 된 냉온수라인(60)을 포함하여 이루어지며;
    상기 냉매라인(40,41)은 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)를 직접적으로 연결하는 제1 냉매라인(40)과, 상기 과냉각콘덴서(37)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)를 연결하는 제2 냉매라인(41)으로 구성되고;
    상기 제1 냉매라인(40) 또는 제2 냉매라인(41) 상에는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(34)와 냉매의 흐름을 일방향으로 제어하는 다수의 체크밸브(45~48)가 구비되며;
    상기 체크밸브(45~48)는 상기 제1 냉매라인(40) 상으로 냉매가 흐르도록 제어되어 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 냉수나 냉방을 공급하거나 또는 상기 제2 냉매라인(41) 상으로 냉매가 흐르도록 제어되어 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 온수 또는 난방을 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열원공급라인(50) 또는 냉온수라인(60) 상에는 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)의 입구와 출구측에 위치되어 열교환매체 또는 냉수나 온수를 순환시키도록 된 제1 순환펌프(51,61) 및 제2 순환펌프(52,62)와;
    상기 각 순환펌프(51,52,61,62)의 토출구 측에 위치되어 열교환매체 또는 냉수나 온수의 흐름을 일방향으로 제어하는 체크밸브(54,55,64,65)와;
    상기 제1 순환펌프(51,61) 또는 제2 순환펌프(52,62)의 전후단에 연결되는 바이패스관(53,63) 및 이 바이패스관(53,63) 상에 위치되어 열교환매체 또는 냉수나 온수의 흐름을 제어하는 개폐밸브(56,57,66,67)가 구비되는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉온수라인(60) 상에는 상기 과냉각콘덴서(37)의 전후단을 연결하는 바이패스라인(68)과 이 바이패스라인(68) 상에서 냉수나 온수의 흐름을 제어하는 개폐밸브(69)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템.
  4. 지열 또는 하천수를 포함한 열원(1)측과의 열교환이 이루어지도록 구비된 제1 열교환기(31)와, 이 제1 열교환기(31)에 냉매라인(40)에 의해 상호 연결됨과 동시에 냉수 또는 온수와의 열교환이 이루어지도록 구비된 제2 열교환기(32)와, 상기 냉매라인(40) 상에 구비되어 냉매의 흐름을 변환시키도록 된 절환밸브(35)와, 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)로부터 토출된 냉매를 보다 냉각시킬 수 있도록 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32) 사이에 위치되도록 상기 냉매라인(40,41)에 의해 상호 연결되는 과냉각콘덴서(36,37)를 포함하는 히트펌프 유니트(30)와;
    상기 제1 열교환기(31)와 열원(1) 사이에 연결되어 열교환매체가 순환되도록 연장 형성되는 열원공급라인(50)과;
    상기 제2 열교환기(32)와 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3) 사이에 연결되어 냉수 또는 온수가 순환되도록 연장 형성된 냉온수라인(60)을 포함하여 이루어지며;
    상기 과냉각콘덴서(36,37)는 상기 열원공급라인(50)에 의해 상기 제1 열교환기(31)에 연결되는 제1 과냉각콘덴서(36)와, 상기 냉온수라인(60)에 의해 상기 제2 열교환기(32)에 연결되는 제2 과냉각콘덴서(37)로 구성되고;
    상기 냉매라인(40,41)은 상기 제1 과냉각콘덴서(36)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)를 연결하는 제1 냉매라인(40)과, 상기 제2 과냉각콘덴서(37)를 거쳐 상기 제1 열교환기(31)와 제2 열교환기(32)를 연결하는 제2 냉매라인(41)으로 구성되고;
    상기 제1 냉매라인(40) 또는 제2 냉매라인(41) 상에는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(34)와 냉매의 흐름을 일방향으로 제어하는 다수의 체크밸브(45,46)가 구비되며;
    상기 체크밸브(45,46)는 상기 제1 냉매라인(40) 상으로 냉매가 흐르도록 제어되어 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 냉수나 냉방을 공급하거나 또는 상기 제2 냉매라인(41) 상으로 냉매가 흐르도록 제어되어 상기 사용처(2) 또는 냉온수 저장탱크(3)에 온수 또는 난방을 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 열원공급라인(50) 또는 냉온수라인(60) 상에는 상기 제1 열교환기(31) 또는 제2 열교환기(32)의 입구와 출구측에 위치되어 열교환매체 또는 냉수나 온수를 순환시키도록 된 제1 순환펌프(51,61)와 제2 순환펌프(52,62)와;
    상기 각 순환펌프(51,52,61,62)의 토출구 측에 위치되어 열교환매체 또는 냉수나 온수의 흐름을 일방향으로 제어하는 체크밸브(54,55,64,65)와;
    상기 제1 순환펌프(51,61) 또는 제2 순환펌프(52,62)의 전후단에 연결되는 바이패스관(53,63) 및 이 바이패스관(53,63) 상에 위치되어 열교환매체 또는 냉수나 온수의 흐름을 제어하는 개폐밸브(56,57,66,67)가 구비되는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 열원공급라인(50) 또는 냉온수라인(60) 상에는 상기 제1 과냉각콘덴서(36) 또는 제2 과냉각콘덴서(37)의 전후단을 연결하는 바이패스라인(58,68)과 이 바이패스라인(58,68) 상에서 냉수나 온수의 흐름을 제어하는 개폐밸브(59,69)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 히트펌프시스템.
KR1020100046379A 2010-05-18 2010-05-18 히트펌프시스템 KR101188258B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100046379A KR101188258B1 (ko) 2010-05-18 2010-05-18 히트펌프시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100046379A KR101188258B1 (ko) 2010-05-18 2010-05-18 히트펌프시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110126880A true KR20110126880A (ko) 2011-11-24
KR101188258B1 KR101188258B1 (ko) 2012-10-05

Family

ID=45395760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100046379A KR101188258B1 (ko) 2010-05-18 2010-05-18 히트펌프시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101188258B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018048173A1 (ko) * 2016-09-07 2018-03-15 공항시설관리 주식회사 하이브리드타입 공기조화 및 히트펌프시스템
KR101864636B1 (ko) * 2017-01-17 2018-06-07 윤유빈 폐열회수형 하이브리드 히트펌프시스템
CN108954574A (zh) * 2018-09-18 2018-12-07 广东也节能科技有限公司 用江河水作为冷凝器冷却介质的中央空调系统
WO2019221315A1 (ko) * 2018-05-17 2019-11-21 주식회사 티이 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101400847B1 (ko) * 2014-01-10 2014-05-29 주식회사 창신 지열을 이용한 히트펌프시스템

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200193565Y1 (ko) 2000-03-31 2000-08-16 주식회사일신랩 냉수, 온수 및 제빙 기능을 갖는 복합 냉동시스템
KR200411589Y1 (ko) 2005-11-30 2006-03-15 공항시설관리 주식회사 냉난방 겸용 히트펌프 시스템
KR200428357Y1 (ko) 2006-06-15 2006-10-16 에너지마스타 주식회사 히트펌프용 냉수/온수 발생 시스템

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018048173A1 (ko) * 2016-09-07 2018-03-15 공항시설관리 주식회사 하이브리드타입 공기조화 및 히트펌프시스템
KR101864636B1 (ko) * 2017-01-17 2018-06-07 윤유빈 폐열회수형 하이브리드 히트펌프시스템
WO2018135850A1 (ko) * 2017-01-17 2018-07-26 윤유빈 폐열회수형 하이브리드 히트펌프시스템
CN110226068A (zh) * 2017-01-17 2019-09-10 株式会社Ed7 废热回收型混合热泵系统
CN110226068B (zh) * 2017-01-17 2022-05-31 株式会社Ed7 废热回收型混合热泵系统
WO2019221315A1 (ko) * 2018-05-17 2019-11-21 주식회사 티이 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법
CN108954574A (zh) * 2018-09-18 2018-12-07 广东也节能科技有限公司 用江河水作为冷凝器冷却介质的中央空调系统

Also Published As

Publication number Publication date
KR101188258B1 (ko) 2012-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101270616B1 (ko) 코제너레이션
KR100750375B1 (ko) 2패스라인 폐수열회수기와 히트펌프를 이용한 냉난방 겸용시스템
KR20080009953A (ko) 코제너레이션 및 그 제어 방법
KR200409887Y1 (ko) 고효율 히트펌프를 이용한 온수 발생장치
CN102483243B (zh) 用于向主系统中循环排水的热泵的对称中间蓄水箱
KR20120042922A (ko) 공조 급탕 시스템 및 히트 펌프 유닛
KR101148714B1 (ko) 디슈퍼히터를 이용한 히트펌프시스템
KR101188258B1 (ko) 히트펌프시스템
CN110226068B (zh) 废热回收型混合热泵系统
KR101078165B1 (ko) 히트펌프시스템
KR200411589Y1 (ko) 냉난방 겸용 히트펌프 시스템
KR20090105628A (ko) 히트펌프시스템의 보조열원공급장치 및 그 제어방법
JP5145026B2 (ja) 空気調和装置
US20090139255A1 (en) Device for increasing the heat output and energy storage in a heat pump
KR101325887B1 (ko) 이원냉동 사이클 히트펌프 온수 시스템
JP2003279079A (ja) 氷蓄熱システムおよび氷蓄熱システムによる暖房方法
JP4918450B2 (ja) 冷暖房・給湯ヒートポンプシステム
KR101188284B1 (ko) 대향류를 이용한 히트펌프시스템
KR101078070B1 (ko) 냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템
KR101753086B1 (ko) 하이브리드타입 공기조화 및 히트펌프시스템
KR100779555B1 (ko) 열원온도 보상회로를 구비한 축열식 히트펌프 시스템
KR101552494B1 (ko) 열원 예열형 대온도차 히트펌프 시스템
KR101078162B1 (ko) 냉온수 및 냉난방 히트펌프시스템
JP2006010253A (ja) 水冷式排熱回収型ヒートポンプ
CN105318599B (zh) 冷热多功能热泵设备

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150703

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160708

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170711

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180713

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190711

Year of fee payment: 8