KR20120047353A - 히트펌프식 급탕장치 및 그 운전방법 - Google Patents

히트펌프식 급탕장치 및 그 운전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 히트펌프식 급탕장치는 냉매를 압축하는 압축기와; 상기 압축기에서 압축된 냉매가 물을 가열하면서 응축되는 수냉매 열교환기와; 상기 수냉매 열교환기와 물 순환유로로 연결된 급탕조와; 상기 물 순환유로에 설치된 용량 가변 펌프를 포함하고, 상기 용량 가변 펌프는 핫 스타트 운전을 위해 설정시간 동안 최소 설정 용량으로 구동되고, 상기 설정시간 경과 후 급탕 부하가 크면 상기 물 순환유로를 순환하는 물의 유량이 작게 구동되며 급탕 부하가 작으면 상기 물 순환유로를 순환하는 물의 유량이 크게 구동되어, 운전 초기에 급탕 열교환기의 응축온도를 확보하면서 급탕 열교환기가 초기 고온 출수 온도를 확보할 수 있는 이점이 있고, 급탕조의 온도가 급탕 설정온도에 점차 도달함에 따라 용량을 증가시켜 잦은 써모 온/오프를 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

히트펌프식 급탕장치 및 그 운전방법{Heat pump type speed heating apparatus and Control process of the same}
본 발명은 히트펌프식 급탕장치 및 그 운전방법에 관한 것으로서, 특히 냉매에 의해 물을 가열되는 수냉매 열교환기가 급탕조와 물 순환유로로 연결되어, 냉매가 급탕조의 물을 가열할 수 있는 히트펌프식 급탕장치 및 그 운전방법에 관한 것이다.
히트 펌프는 압축기와 응축기와 팽창기구와 증발기를 포함하고, 최근에는 화석 연료의 소비를 최소화하도록 냉매로 물을 가열하여 급탕에 이용할 수 있는 히트펌프식 급탕장치가 개발되는 추세이다.
JP 2001-263857 A (2001.9.26)
본 발명은 급탕 부하에 따라 용량 가변 펌프의 용량을 온도 조건에 따라 가변시켜 효율적인 급탕 운전이 가능한 히트펌프식 급탕장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 히트펌프식 급탕장치의 기동시 응축 온도를 확보할 수 있고 초기 고온 출수온도를 확보할 수 있고 잦은 써모 온/오프를 최소화할 수 있는 히트펌프식 급탕장치의 운전방법을 제공하는데 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 히트펌프식 급탕장치는 냉매를 압축하는 압축기와; 상기 압축기에서 압축된 냉매가 물을 가열하면서 응축되는 수냉매 열교환기와; 상기 수냉매 열교환기와 물 순환유로로 연결된 급탕조와; 상기 물 순환유로에 설치된 용량 가변 펌프를 포함하고, 상기 용량 가변 펌프는 급탕 부하가 크면 상기 물 순환유로를 순환하는 물의 유량이 작게 구동되고, 급탕 부하가 작으면 물의 유량이 크게 구동된다.
본 발명에 따른 히트펌프식 급탕장치는 냉매를 압축하는 압축기와; 상기 압축기에서 압축된 냉매가 물을 가열하면서 응축되는 수냉매 열교환기와; 상기 수냉매 열교환기와 물 순환유로로 연결된 급탕조와; 상기 물 순환유로에 설치된 용량 가변 펌프를 포함하고, 상기 용량 가변 펌프는 핫 스타트 운전을 위해 설정시간 동안 최소 설정 용량으로 구동되고, 상기 설정시간 경과 후 급탕 부하가 크면 상기 물 순환유로를 순환하는 물의 유량이 작게 구동되며 급탕 부하가 작으면 상기 물 순환유로를 순환하는 물의 유량이 크게 구동된다.
상기 용량 가변 펌프는 상기 급탕 희망온도와 급탕 현재온도의 차가 클수록 상기 물 순환유로를 순환하는 물의 유량이 작게 구동될 수 있다.
상기 용량 가변 펌프는 상기 수냉매 열교환기의 입출수 온도 차가 클수록 상기 물 순환유로를 순환하는 물의 유량이 작게 구동될 수 있다.
상기 용량 가변 펌프는 급탕 희망온도와 급탕 현재온도의 차 및 상기 수냉매 열교환기의 입출수 온도 차에 따라 용량이 가변될 수 있다.
상기 용량 가변 펌프는 상기 급탕 희망온도와 급탕 현재온도의 차 범위에 따라 상기 용량의 범위가 결정되고, 상기 수냉매 열교환기의 입출수 온도차가 클수록 상기 용량의 범위 중 낮은 용량으로 구동될 수 있다.
상기 용량 가변 펌프는 상기 급탕 희망온도와 급탕 현재온도 차 범위가 클수록 상기 용량의 범위가 작게 결정될 수 있다.
상기 용량 가변 펌프는 설정 주기 간격으로 용량이 가변될 수 있다.
본 발명에 따른 히트펌프식 급탕장치의 운전 방법은 압축기에서 압축된 냉매와 급탕조의 물이 수냉매 열교환기에서 열교환되고, 용량가변 펌프가 급탕조의 물을 수냉매 열교환기로 순환시키는 히트펌프식 급탕장치를 운전하는 히트펌프식 급탕장치의 운전 방법에 있어서, 상기 용량가변 펌프의 기동 후 용량가변 펌프가 설정시간동안 최소 설정 용량으로 구동되는 기동 단계와; 상기 설정시간이 경과된 후 급탕 부하를 감지하여 감지된 급탕 부하에 따라 상기 용량 가변 펌프를 가변 구동시키는 용량 가변단계를 포함한다.
상기 용량 가변단계는 상기 희망온도와 현재온도의 차 범위에 따라 상기 용량의 범위가 결정되고, 상기 수냉매 열교환기의 입출수 온도차가 클수록 상기 용량의 범위 중 낮은 용량으로 상기 용량 가변 펌프를 구동시킬 수 있다.
상기 용량 가변 단계는 상기 희망온도와 상기 급탕조의 현재온도 차 범위가 클수록 상기 용량의 범위가 작게 결정될 수 있다.
상기 용량 가변단계는 설정 주기 간격으로 반복될 수 있다.
본 발명은 히트펌프식 급탕장치의 초기 기동시 최소 설정 용량으로 구동되어, 운전 초기에 급탕 열교환기의 응축온도를 확보하면서 급탕 열교환기가 초기 고온 출수 온도를 확보할 수 있는 이점이 있고, 급탕조의 온도가 급탕 설정온도에 점차 도달함에 따라 용량을 증가시켜 잦은 써모 온/오프를 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 히트펌프식 급탕장치 일실시예의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 히트펌프식 급탕장치 일실시예의 제어 블록도,
도 3는 본 발명에 따른 히트펌프식 급탕장치의 운전 시간 경과와 급탕 부하의 변동에 따른 용량 가변 펌프의 용량 변화가 도시된 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 히트펌프식 급탕장치의 운전 방법 일실시예의 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 히트펌프식 급탕장치 일실시예의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 히트펌프식 급탕장치 일실시예의 제어 블록도이다.
본 실시예에 따른 히트펌프식 급탕장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 냉동사이클 회로(2)와, 급탕 회로(4)를 포함한다.
냉동사이클 회로(2)는 냉매를 압축하는 압축기(12)와; 압축기(12)에서 압축된 냉매가 물을 가열하면서 응축되는 수냉매 열교환기(14)를 포함한다.
압축기(12)에는 냉매가 압축기(12)로 흡입되는 압축기 흡입유로(16)와, 압축기(12)에서 압축된 냉매가 토출되는 압축기 토출유로(18)가 연결된다.
압축기 흡입유로(16)에는 압축기(12)로 액냉매가 유입되는 것을 막도록 액냉매가 담겨지는 어큐물레이터(24)가 설치될 수 있고, 압축기 토출유로(18)에는 압축기(12)에서 토출된 냉매와 오일 중 오일을 분리하여 압축기(12)로 회수하는 오일분리기(미도시)가 설치될 수 있다.
냉동사이클 회로(2)는 압축기(12)에서 압축된 냉매가 수냉매 열교환기(14)를 바이패스할 수 있는 연결되는 것이 가능하고, 압축기(12)에서 압축된 냉매가 수냉매 열교환기(14)를 항상 통과하게 연결되는 것도 가능하다.
냉동사이클 회로(2)는 압축기(12)에서 압축된 냉매가 수냉매 열교환기(14)를 바이패스할 수 있게 구성될 경우, 수냉매 열교환기(14)를 바이패스한 냉매가 응축되는 난방 열교환기(미도시)와, 난방 열교환기에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창기구(30)와, 팽창기구(30)에서 팽창된 냉매가 증발되는 실외 열교환기(32)를 포함할 수 있다.
냉동사이클 회로(2)는 압축기(12)에서 압축된 냉매가 수냉매 열교환기(14)를 항상 통과하게 구성될 경우, 수냉매 열교환기(14)에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창기구(30)와, 팽창기구(30)에서 팽창된 냉매가 증발되는 실외 열교환기(32)를 포함하는 것이 가능하다.
냉동사이클 회로(2)는 압축기(12)에서 압축된 냉매가 수냉매 열교환기(14)를 항상 통과하게 구성될 경우, 팽창기구(30)와 수냉매 열교환기(14) 사이에 수냉매 열교환기(14)에서 응축된 냉매가 재차 응축될 수 있는 난방 열교환기(미도시)와, 난방 열교환기에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창기구(30)와, 팽창기구(30)에서 팽창된 냉매가 증발되는 실외 열교환기(32)를 포함하는 것도 가능하다.
냉동사이클 회로(2)는 압축기(12)에서 압축된 냉매 중 일부가 수냉매 열교환기(14)를 통과하게 구성되고, 나머지가 난방 열교환기(30)를 통과하게 구성됨과 아울러, 수냉매 열교환기(14) 또는 난방 열교환기(30)에서 응축된 냉매가 팽창기구(32)에서 팽창되고, 팽창기구(32)에서 팽창된 냉매가 실외 열교환기(32)에서 증발되는 것도 가능하다.
여기서, 난방 열교환기(28)는 실내의 바닥난방 배관(28A)과 물 순환유로(28B)로 연결되어 바닥난방 배관에서 유동된 물을 냉매와 열교환시키는 바닥난방 열교환기로 이루어지는 것이 가능하고, 물이 통과하면서 공기를 가열하는 코일 열교환기와 물 순환유로(28B)로 연결되어 코일 열교환기에서 유동된 물을 냉매와 열교환시키는 공조난방 열교환기로 이루어지는 것이 가능하며, 물 순환유로(28B)에는 물이 순환되게 유동시키는 물 순환 펌프(28C)가 설치될 수 있다.
냉동 사이클 회로(2)는 압축기(12)에서 압축된 냉매의 유동 방향을 절환할 수 있는 냉난방 절환밸브(32)를 더 포함할 수 있다.
냉난방 절환밸브(32)는 압축기 흡입유로(16) 및 압축기 토출유로(18)와 연결되고, 실외 열교환기(32)와 연결배관으로 연결되며, 수냉매 열교환기(14)와 난방 열교환기(28) 중 하나와 연결배관으로 연결될 수 있다.
냉동 사이클 회로(2)는 수냉매 열교환기(14)가 압축기 토출유로(18)에 연결되고, 난방 열교환기(28)가 냉난방 절환밸브(32)와 팽창기구(30) 사이에 설치될 수 있고, 이 경우 압축기(12)에서 압축된 냉매는 일부가 수냉매 열교환기(14)에서 응축되고, 나머지가 난방 열교환기(28)에서 응축될 수 있다.
냉동 사이클 회로(20)는 수냉매 열교환기(14)와 난방 열교환기(28)가 냉난방 절환밸브(32)와 팽창기구(30) 사이에 직렬 또는 병렬로 설치될 수도 있고, 이 경우 압축기(12)에서 압축된 냉매는 수냉매 열교환기(14)에서 먼저 응축된 후 난방 열교환기(28)에서 응축되거나 수냉매 열교환기(14)와 난방 열교환기(28) 중 하나를 통과하면서 응축될 수 있다.
이하, 압축기(12)에서 압축된 냉매가 수냉매 열교환기(14)와 난방 열교환기(28) 중 적어도 하나를 통과하면서 응축되고, 수냉매 열교환기(14)와 난방 열교환기(28) 중 적어도 하나에서 응축된 냉매가 팽창기구(30)에서 팽창되며, 팽창기구(30)에서 팽창된 냉매가 실외 열교환기(32)에서 증발되는 것으로 설명한다.
급탕 회로(4)는 수냉매 열교환기(14)와, 수냉매 열교환기(14)와 물 순환유로(40)로 연결된 급탕조(42)와; 물 순환유로(40)에 설치된 용량 가변 펌프(44)를 포함한다.
수냉매 열교환기(14)는 압축기(12)에서 압축된 냉매가 통과하면서 방열되는 냉매 유로(34)와, 물 순환유로(40)의 물이 통과하면서 흡열되는 물 유로(36)를 포함한다.
수냉매 열교환기(14)는 냉매 유로(34)와 물 유로(36)가 열전달부재를 사이에 두고 교대로 형성되는 판형 열교환기로 구성되거나, 냉매 유로(34)와 물 유로(36) 중 어느 하나가 다른 하나를 둘러싸는 이중관 구조로 이루어지는 이중관 열교환기로 구성되거나, 냉매와 물 중 어느 하나가 통과하는 쉘과 냉매와 물 중 다른 하나가 통과하고 쉘 내부에 위치되는 복수개의 튜브를 갖는 쉘-튜브 열교환기로 구성될 수 있다.
급탕조(42)에는 외부 급수원에서 급수되는 물이 급탕조(42)로 유입되는 급수부(46)와, 급탕조(42) 내부의 물이 샤워기 등의 급수기구나 실내의 바닥에 설치된 바닥난방배관 등의 급탕 수요처(47)로 유출되는 배수부(48)가 연결될 수 있다.
히트펌프식 급탕장치는 급탕 부하를 감지하기 위해 급탕조(42)의 현재 온도를 감지하거나 급탕조(42)가 난방하는 실내의 현재 실내온도를 감지하는 온도센서(49)가 설치될 수 있다.
온도센서(49)는 급탕조(42)의 현재 온도를 감지할 경우 급탕조(42) 자체에 설치되거나 배수부(48)에 설치될 수 있다.
온도센서(49)는 실내온도를 감지할 경우, 실내에 설치되는 것이 가능하다.
물 순환유로(40)는 급탕조(42)의 물이 수냉매 열교환기(14)로 입수되는 입수 유로(50)와, 수냉매 열교환기(14)의 물이 급탕조(42)로 출수되는 출수 유로(52)를 포함한다.
입수 유로(50)에는 수냉매 열교환기(14)로 입수되는 물 온도를 감지하기 위한 입수 온도센서(51)가 설치될 수 있고, 출수 유로(52)에는 수냉매 열교환기(14)에서 출수되는 물 온도를 감지하기 위한 출수 온도센서(53)가 설치될 수 있다.
용량 가변 펌프(44)는 인버터 펌프와 같이 입력 주파수에 따라 용량이 가변되는 펌프로 이루어질 수 있다.
용량 가변 펌프(44)는 급탕 부하가 있으면, 구동되어 급탕조(42)의 물이 입수 유로(50)와 수냉매 열교환기(14)와 출수 유로(52)를 차례로 통과한 후 급탕조(42)로 회수되게 한다.
히트펌프식 급탕장치는 급탕 부하의 유무에 따라 용량 가변 펌프(44)를 구동/정지하고, 급탕 부하의 크기에 따라 용량 가변 펌프(44)를 용량 가변 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
용량 가변 펌프(44)는 히트펌프식 급탕장치의 초기 운전시 기동되고, 급탕조(42)의 온도가 상승되어 급탕조(42)의 현재온도가 희망온도 오차범위 일 때 정지되고, 급탕조(42)의 현재온도(T)가 희망온도 오차범위(예를 들면, -0.5℃<T<0.5℃)의 하한 온도 미만일 때 구동될 수 있다. 즉, 용량 가변 펌프(44)는 급탕조(42)의 현재온도와 희망온도에 따라 써모 온/오프(thermo on/off) 제어될 수 있다.
용량 가변 펌프(44)는 히트펌프식 급탕장치의 초기 운전시(즉, 압축기(12)의 초기 기동시) 수냉매 열교환기(14)가 초기 고온 출수온도를 확보하도록 핫 스타트 운전으로 구동되는 것이 바람직하다.
핫 스타트 운전은 용량 가변 펌프(44)를 가변 용량 중 최소 설정 용량으로 구동하는 운전으로서, 예를 들어, 용량 가변 펌프(44)의 가변 용량이 최소 설정 용량(예를 들면,30%용량)에서 최대 설정용량(100%용량) 사이일 경우, 용량 가변 펌프(44)는 설정시간(즉, 기동시간)동안 최소 설정 용량(30%용량)으로 구동될 수 있다.
용량 가변 펌프(44)는 설정시간이 경과되면 즉, 핫 스타트 운전이 종료되면, 최소 설정 용량을 초과하는 용량으로 구동될 수 있다. 즉, 제어부는 핫 스타트 운전 후 급탕 부하에 따라 용량 가변 펌프(44)를 가변 구동할 수 있다.
제어부는 입력부의 입력과, 온도 센서(49)의 감지 온도와, 입수 온도센서(51)의 감지 온도와, 출수 온도센서(53)의 감지 온도에 따라 급탕 부하를 판단할 수 있고, 용량 가변 펌프(44)는 급탕 부하가 크면 물 순환유로(40)를 순환하는 물의 유량이 작게 구동되고, 급탕 부하가 작으면 물의 유량이 크게 구동될 수 있다.
여기서, 입력부는 사용자 등이 희망온도를 입력하는 컨트롤러이고, 사용자 등이 입력부로 희망온도를 입력하면, 제어부는 희망온도에 대응되는 급탕조(42)의 급탕 희망온도를 설정할 수 있다.
제어부는 온도센서(49)가 실내온도를 감지할 경우, 입력부를 통해 입력된 희망온도를 실내온도와 비교하여 급탕 부하의 크기를 판단하는 것이 가능하고, 온도센서(49)가 급탕조(42)의 온도를 감지할 경우, 입력부를 통해 입력된 희망온도에 대응되는 급탕조(42)의 급탕 희망온도를 급탕조(42)의 현재온도와 비교하여 급탕 부하를 판단하는 것도 가능하다.
이하, 설명의 편의를 위해 입력부를 통해 입력된 희망온도와 입력부를 통해 입력된 희망온도에 대응되는 급탕조(42)의 급탕 희망온도를 급탕 희망온도로 칭하고, 실내온도와 급탕조(42)의 온도를 급탕 현재온도로 칭하여 설명한다.
용량 가변 펌프(44)는 급탕 희망온도와 급탕조(42)의 급탕 현재온도의 차가 클수록 물 순환유로(40)를 순환하는 물의 유량이 작게 구동될 수 있다.
그리고, 용량 가변 펌프(44)는 수냉매 열교환기(14)의 입출수 온도 차가 클수록 물 순환유로(40)를 순환하는 물의 유량이 작게 구동될 수 있다.
또한, 용량 가변 펌프(44)는 급탕 희망온도와 급탕 현재온도 차 범위에 따라 용량의 범위가 결정될 수 있다.
용량 가변 펌프(44)는 급탕 희망온도와 급탕 현재온도 차 범위가 클수록 용량의 범위가 작게 결정될 수 있다. 그리고, 용량 가변 펌프(44)는 수냉매 열교환기(14)의 입출수 온도차가 클수록 용량의 범위 중 낮은 용량으로 구동될 수 있다.
용량 가변 펌프(44)는 급탕 희망온도와 급탕 현재온도 차 범위가 클수록 용량의 범위가 작게 결정될 수 있다.
여기서, 입출수 온도차는 수냉매 열교환기(14)에서 출수되는 물의 온도와, 수냉매 열교환기(14)로 입수되는 물의 온도 차로서, 수냉매 열교환기(14)에서 출수되는 물의 온도는 출수 온도센서(53)에서 감지될 수 있고, 수냉매 열교환기(14)로 입수되는 물의 온도는 입수 온도센서(51)에서 감지될 수 있다.
용량 가변 펌프(44)는 설정 주기 간격으로 용량이 가변될 수 있다.
즉, 히트펌프식 공기조화기는 설정 주기 간격으로 급탕조(42)의 물 온도와, 수냉매 열교환기(14)에서 출수되는 물의 온도와, 수냉매 열교환기(14)로 입수되는 물의 온도를 감지하면서, 용량 가변 펌프(44)의 용량을 가변할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 히트펌프식 급탕장치의 운전 시간 경과와 급탕 부하의 변동에 따른 용량 가변 펌프의 용량 변화가 도시된 그래프이다.
히트펌프식 급탕장치는 급탕 부하가 큰 경우, 용량 가변 펌프(44)의 용량을 작게 하여 수냉매 열교환기(14)에서 고온의 물이 출수되게 하고, 급탕 부하가 작은 경우 용량 가변 펌프(44)의 용량을 크게 하여, 용량 가변 펌프(44)의 써모 온/오프 회수를 최소화하게 운전되는 것이 바람직하고, 도 2에 도시된 바와 같이, 기동 후 설정시간 동안은 최소 설정 용량으로 구동되고, 이후 히트펌프식 급탕장치의 운전에 따라 급탕 부하가 점차 감소됨에 따라 용량 가변 펌프(44)의 용량이 상승되게 가변되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따른 히트펌프식 급탕장치의 운전 방법 일실시예의 순서도이다.
먼저, 히트펌프식 급탕장치의 운전 방법은 히트펌프식 급탕장치의 기동시, 압축기(12)가 기동되고, 용량 가변 펌프(44)가 기동되되 최소 설정 용량으로 기동되는 기동 단계(S1)(S2)를 실시한다.
압축기(12)의 기동시 냉매는 수냉매 열교환기(14)와 팽창기구(30)와 실외 열교환기(32)를 차례로 통과한 후 압축기(12)로 회수되고, 냉매는 압축기(12)와 수냉매 열교환기(14)와 팽창기구(30)와 실외 열교환기(32)를 순환하면서 수냉매 열교환기(14)를 점차 가열한다.
용량 가변 펌프(44)의 기동시 급탕조(42)의 물은 최소 설정 용량에 대응되는 유량이 수냉매 열교환기(14)와 급탕조(42)를 순환하고, 급탕조(42)의 물은 소량이 수냉매 열교환기(14)로 유동되고, 수냉매 열교환기(14)는 신속하게 충분한 응축온도로 가열된다.
히트펌프식 급탕장치의 운전 방법은 설정시간이 경과되면, 급탕 부하 즉, 온도 조건에 따라 용량 가변 펌프(44)의 용량을 가변시키는 용량 가변단계(S3,S4,S5,.... S14,S15)를 포함한다.
히트펌프식 급탕장치의 운전 방법은 설정시간이 경과된 후 수냉매 열교환기(14)의 입수 온도와 출수 온도를 감지하고, 급탕 현재온도를 감지하는 감지과정(S3)를 실시한다.
여기서, 감지과정(S3)은 용량 가변 펌프(44)의 용량 가변을 위한 온도 조건을 감지하는 단계로서, 입수 온도센서(51)는 수냉매 열교환기(14)로 입수되는 물 온도를 감지하고, 출수 온도센서(53)는 수냉매 열교환기(14)에서 출수되는 물 온도를 감지하며, 온도센서(49)는 급탕 현재온도를 감지한다.
히트펌프식 급탕장치의 운전 방법 일실시예는 감지과정(S3)의 감지 결과에 따라, 용량 가변 펌프(44)의 구동 용량을 결정하고, 결정된 구동 용량으로 용량 가변 펌프(44)를 구동한다.
용량 가변단계(S3,S4,S5,.... S14,S15)는 급탕 희망온도와 급탕 현재온도의 차가 클수록 용량 가변 펌프(44)의 용량을 낮출 수 있다.
여기서, 급탕 희망온도가 입력부를 통해 입력된 희망온도이면, 급탕 현재온도는 실내온도이고, 급탕 희망온도가 입력부를 통해 입력된 희망온도에 대응되는 급탕조(42)의 급탕 희망온도이면, 급탕현재온도는 급탕조(42)의 온도이다.
즉, 급탕 부하가 클수록 급탕조(42)와 수냉매 열교환기(14)를 순환하는 물의 유량을 낮게 하고, 급탕조(42)로는 급탕조(42)와 수냉매 열교환기(14)를 순환하는 물의 유량이 많을 경우 보다 상대적으로 고온의 온수가 출수될 수 있다.
그리고, 용량 가변단계(S3,S4,S5,.... S14,S15)는 수냉매 열교환기(14)의 입출수 온도 차가 클수록 용량을 낮출 수 있다.
용량 가변단계(S3,S4,S5,.... S14,S15)는 급탕 희망온도와 급탕 현재온도의 차 및 수냉매 열교환기(14)의 입출수 온도 차에 따라 용량 가변 펌프(44)의 용량을 가변시키는 것이 바람직하다.
용량 가변단계(S3,S4,S5,.... S14,S15)는 급탕 희망온도와 급탕 현재온도의 차 범위에 따라 용량의 범위가 결정되고, 이때 용량의 범위는 급탕 희망온도와 급탕 현재온도 차 범위가 클수록 용량의 범위가 작게 결정될 수 있다. 그리고, 용량 가변단계(S3,S4,S5,.... S14,S15)는 수냉매 열교환기(14)의 입출수 온도차가 클수록 용량의 범위 중 낮은 용량으로 용량 가변 펌프(44)를 구동시킬 수 있다.
예를 들어, 용량 가변단계(S3,S4,S5,.... S14,S15)는 급탕 희망온도와 급탕 현재온도 차가 5℃ 초과이면, 용량 가변 펌프(44)의 용량이 40%용량와 50%용량의 용량 범위로 결정될 수 있고, 이때, 출수온도와 입수온도의 차가 15℃ 이상이면, 결정된 용량 범위 중 낮은 용량 범위인 40%용량으로 구동되며, 출수온도와 입수온도의 차가 15℃ 미만이면, 결정된 용량 범위 중 높은 용량 범위인 50%용량으로 구동될 수 있다.(S4)(S5)(S6)(S7)
용량 가변단계(S3,S4,S5,.... S14,S15)는 급탕 희망온도와 급탕 현재온도 차가 3℃ 초과이고 5℃ 이하이면, 용량 가변 펌프(44)의 용량이 70%용량과 80%용량의 용량 범위로 결정될 수 있고, 이때, 출수온도와 입수온도의 차가 10℃ 이상이면, 결정된 용량 범위 중 낮은 용량 범위인 70%용량으로 구동되며, 출수온도와 입수온도의 차가 10℃ 미만이면, 결정된 용량 범위 중 높은 용량 범위인 80%용량으로 구동될 수 있다.(S8)(S9)(S10)(S11)
용량 가변단계(S3,S4,S5,.... S14,S15)는 급탕 희망온도와 급탕 현재온도 차가 1℃ 초과이고 3℃ 이하이면, 용량 가변 펌프(44)의 용량이 90%용량과 100%용량(즉, 최대용량)의 용량 범위로 결정될 수 있고, 이때, 출수온도와 입수온도의 차가 5℃ 이상이면, 결정된 용량 범위 중 낮은 용량 범위인 90%용량으로 구동되며, 출수온도와 입수온도의 차가 5℃ 미만이면, 결정된 용량 범위 중 작은 용량 범위인 100%용량으로 구동될 수 있다.(S12)(S13)(S14)(S15)
용량 가변단계(S3,S4,S5,.... S14,S15)는 급탕 희망온도와 급탕 현재온도 차가 1℃ 이하이면, 용량 가변 펌프(44)가 100%용량(즉, 최대용량)으로 구동될 수 있다.
즉, 히트펌프식 급탕장치는 급탕조(42)의 현재온도가 급탕 설정온도에 근접하게 도달하면, 용량 즉, 유량을 증가시켜, 잦은 써모 온/오프를 최소화할 수 있다.
히트펌프식 급탕장치의 운전 방법은 용량 가변단계(S3,S4,S5,.... S14,S15)가 설정 주기 간격으로 반복되는 것이 바람직하고, 설정 주기는 기동 단계의 설정 시간보다 짧게 설정될 수 있다. 기동단계(S1)(S2)에 의해 충분하게 기동되었으므로, 수냉매 열교환기(14)와 급탕조(42)의 온도 변화에 따라 용량 가변 펌프(44)의 용량을 신속하게 가변시키는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않고, 용량 가변 펌프(44)의 기동시, 용량 가변 펌프(44)가 설정시간 동안 최소 설정 용량으로 구동되지 않고, 최소 설정 용량을 초과하는 초기 설정 용량으로 구동되고, 초기 설정 용량의 구동 도중에 급탕 희망온도와 급탕 현재온도의 차 및 수냉매 열교환기(14)의 입출수 온도차에 따라 용량이 가변되는 것이 가능하다.
2: 냉동 사이클 회로 4: 급탕 회로
12: 압축기 14: 급탕 열교환기
28: 난방 열교환기 30: 팽창기구
32: 실외 열교환기 42: 급탕조
49: 온도 센서 51: 입수 온도 센서
53: 출수 온도 센서

Claims (12)

  1. 냉매를 압축하는 압축기와;
    상기 압축기에서 압축된 냉매가 물을 가열하면서 응축되는 수냉매 열교환기와;
    상기 수냉매 열교환기와 물 순환유로로 연결된 급탕조와;
    상기 물 순환유로에 설치된 용량 가변 펌프를 포함하고,
    상기 용량 가변 펌프는 급탕 부하가 크면 상기 물 순환유로를 순환하는 물의 유량이 작게 구동되고, 급탕 부하가 작으면 물의 유량이 크게 구동되는 히트펌프식 급탕장치.
  2. 냉매를 압축하는 압축기와;
    상기 압축기에서 압축된 냉매가 물을 가열하면서 응축되는 수냉매 열교환기와;
    상기 수냉매 열교환기와 물 순환유로로 연결된 급탕조와;
    상기 물 순환유로에 설치된 용량 가변 펌프를 포함하고,
    상기 용량 가변 펌프는 핫 스타트 운전을 위해 설정시간 동안 최소 설정 용량으로 구동되고,
    상기 설정시간 경과 후 급탕 부하가 크면 상기 물 순환유로를 순환하는 물의 유량이 작게 구동되며 급탕 부하가 작으면 상기 물 순환유로를 순환하는 물의 유량이 크게 구동되는 히트펌프식 급탕장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 용량 가변 펌프는 상기 급탕 희망온도와 급탕 현재온도의 차가 클수록 상기 물 순환유로를 순환하는 물의 유량이 작게 구동되는 히트펌프식 급탕장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 용량 가변 펌프는 상기 수냉매 열교환기의 입출수 온도 차가 클수록 상기 물 순환유로를 순환하는 물의 유량이 작게 구동되는 히트펌프식 급탕장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 용량 가변 펌프는 급탕 희망온도와 급탕 현재온도의 차 및 상기 수냉매 열교환기의 입출수 온도 차에 따라 용량이 가변되는 히트펌프식 급탕장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 용량 가변 펌프는 상기 급탕 희망온도와 급탕 현재온도의 차 범위에 따라 상기 용량의 범위가 결정되고,
    상기 수냉매 열교환기의 입출수 온도차가 클수록 상기 용량의 범위 중 낮은 용량으로 구동되는 히트펌프식 급탕장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 용량 가변 펌프는 상기 급탕 희망온도와 급탕 현재온도 차 범위가 클수록 상기 용량의 범위가 작게 결정되는 히트펌프식 급탕장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 용량 가변 펌프는 설정 주기 간격으로 용량이 가변되는 히트펌프식 급탕장치.
  9. 압축기에서 압축된 냉매와 급탕조의 물이 수냉매 열교환기에서 열교환되고, 용량가변 펌프가 급탕조의 물을 수냉매 열교환기로 순환시키는 히트펌프식 급탕장치를 운전하는 히트펌프식 급탕장치의 운전 방법에 있어서,
    상기 용량가변 펌프의 기동 후 용량가변 펌프가 설정시간동안 최소 설정 용량으로 구동되는 기동 단계와;
    상기 설정시간이 경과된 후 급탕 부하를 감지하여 감지된 급탕 부하에 따라 상기 용량 가변 펌프를 가변 구동시키는 용량 가변단계를 포함하는 히트펌프식 급탕장치의 운전 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 용량 가변단계는 상기 희망온도와 현재온도의 차 범위에 따라 상기 용량의 범위가 결정되고, 상기 수냉매 열교환기의 입출수 온도차가 클수록 상기 용량의 범위 중 낮은 용량으로 상기 용량 가변 펌프를 구동시키는 히트펌프식 급탕장치의 운전 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 용량 가변 단계는 상기 희망온도와 상기 급탕조의 현재온도 차 범위가 클수록 상기 용량의 범위가 작게 결정되는 히트펌프식 급탕장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 용량 가변단계는 설정 주기 간격으로 반복되는 히트펌프식 급탕장치의 운전 방법.
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