KR20120077718A - Heat pump system for water supply using two stage heat pump - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A heat pump system for supplying water having dual heat pump cycles is provided to obtain high-temperature hot water by successively heat-exchanging hot water with low-temperature refrigerants and high-temperature refrigerants. CONSTITUTION: A heat pump system for supplying water having dual heat pump cycles comprises a first heat pump cycle(10), a second heat pump cycle(20), and a water heating heat exchanger. The first heat pump cycle has a first compressor, a first condenser(13), a first expansion valve(16), and a first evaporator(17). The second heat pump cycle has a second compressor(21), a second condenser(22), a second expansion valve(26), and a second evaporator(27). The first condenser and the second evaporator are coupled to each other to heat-exchange refrigerants passing through the first condenser with refrigerants passing through the second evaporator. The water heating heat exchanger heats water and exhausts the heated water.

Description

이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템{HEAT PUMP SYSTEM FOR WATER SUPPLY USING TWO STAGE HEAT PUMP}Heat pump system for two-way hot water supply {HEAT PUMP SYSTEM FOR WATER SUPPLY USING TWO STAGE HEAT PUMP}

본 발명은 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온수를 저온측 냉매와 고온측 냉매와 순차적으로 열교환이 이루어지도록 하여 고온의 온수를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 온수의 열을 이용하여 저온측 증발기로 유입되는 외기의 온도를 상승시켜 증발 열교환기에서 서리가 생성되는 것을 감소시킬 수 있는 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump system for a hot water supply of a binary method, and more particularly, it is possible to obtain a high temperature hot water by heat exchange with the low temperature side refrigerant and the high temperature side refrigerant in order to obtain high temperature hot water as well as using the heat of the hot water. By increasing the temperature of the outside air flowing into the low-temperature side evaporator relates to a heat pump system for hot water supply of the two-way method that can reduce the generation of frost in the evaporation heat exchanger.

일반적으로, 히트펌프 시스템은 냉매의 양방향 흐름을 통해 저온을 고온으로 전환하거나 고온을 저온으로 전환하여 냉방과 난방을 동시에 수행하는 시스템이다. 즉, 히트펌프 시스템은 기본적으로 냉방 사이클과 난방 사이클을 동일한 유닛 안에 내장하여 한 대의 유닛으로 하절기에는 냉방 사이클에 의해 냉방을 수행하고 동절기에는 역사이클로 전환시켜 난방 및 급탕을 수행하는 시스템이다.In general, a heat pump system is a system that performs cooling and heating simultaneously by converting a low temperature to a high temperature or a high temperature to a low temperature through a bidirectional flow of a refrigerant. In other words, the heat pump system is basically a cooling cycle and a heating cycle in the same unit is built in one unit to perform the cooling by the cooling cycle in the summer, the reverse cycle in the winter to perform heating and hot water supply.

히트펌프 시스템은 가스엔진 구동형(GHP; Gas Heat Pump), 전기 압축형(EHP; Electric Heat Pump) 또는 지열원형(GSHPs; Ground Source Heat Pumps)을 이용한 냉난방 시스템으로 구성되는 바, 이들 GHP, EHP 및 GSHPs는 모두 냉매의 히트펌프 사이클 순환을 통해 이루어진다.Heat pump system consists of air-conditioning system using gas engine driven (GHP), electric heat pump (EHP) or ground source heat pumps (GSHPs). And GSHPs are all made through the heat pump cycle circulation of the refrigerant.

이러한 히트펌프 시스템은 냉난방이나 급탕용으로 이용되는데, 도 4는 온냉수를 얻는 급탕용 히트펌프 시스템을 도시한 것이다. 도 4를 참조하면 급탕용 히트펌프 시스템은 그 냉매가 압축기(1)→응축기(2)→팽창변(3)→증발기(4)→압축기(1) 방향으로 순환되게 구동된다. 이때, 상기 압축기(1)에서는 증발기(4)로부터 유입되는 저온의 저압가스를 압축하여 고온의 고압가스로 승온시켜 응축기(2)로 보내고, 상기 응축기(2)는 상기 압축기(1)로부터 유입되는 고온의 고압가스와 온수순환펌프(5)에 의해 온수탱크(7)에서 유입되는 온수와 열교환시켜 온수를 승온시키며 고온의 고압가스는 중온의 액냉매로 상변환되어 팽창변(3)으로 보낸다. 상기 팽창변(3)은 상기 응축기(2)로부터 유입된 중온의 액냉매를 팽창시켜 저온의 냉매로 변환시킨후 이를 증발기(4)로 공급한다. 상기 증발기(4)에서는 응축기(2)에서 팽창변(3)을 거쳐 유입된 저온의 냉매가 외부 공기나 물(지하수 등)과 열교환되어 기체 냉매로 기화된다. 도 4에는 상기 증발기(4)에서 냉매와 냉수순환펌프(6)에 의해 냉수탱크(8)에서 유입된 냉수가 열교환되어 냉수를 얻는 예를 도시한 것이다.This heat pump system is used for heating and cooling or hot water supply, Figure 4 shows a heat pump system for hot water supply to obtain hot and cold water. Referring to FIG. 4, the heat pump system for hot water supply is driven such that the refrigerant is circulated in the direction of the compressor 1, the condenser 2, the expansion valve 3, the evaporator 4, and the compressor 1. At this time, the compressor 1 compresses the low temperature gas of low temperature introduced from the evaporator 4 and heats it up to a high temperature high pressure gas to send it to the condenser 2, and the condenser 2 is introduced from the compressor 1. The high-temperature high pressure gas and the hot water circulating pump 5 exchange heat with hot water introduced from the hot water tank 7 to warm the hot water, and the high temperature high pressure gas is converted into a medium temperature liquid refrigerant and sent to the expansion valve 3. The expansion valve 3 expands the medium-temperature liquid refrigerant introduced from the condenser 2 to convert it into a low-temperature refrigerant and supplies it to the evaporator 4. In the evaporator 4, the low-temperature refrigerant introduced through the expansion valve 3 in the condenser 2 is heat-exchanged with external air or water (ground water, etc.) and vaporized into a gas refrigerant. 4 illustrates an example in which the cold water introduced from the cold water tank 8 by the refrigerant and the cold water circulation pump 6 in the evaporator 4 exchanges heat to obtain cold water.

상기와 같은 급탕용 히트펌프 시스템에서는 응축기에서 50℃이상의 고온의 온수를 생산할 수 있도록 하기 위해서는 압축기에서 고온의 냉매가스가 토출되어 그 고온의 냉매가스가 응축기에서 응축되면서 온수와 열교환되도록 설계되어야 한다. 그런데, 상기와 같이 고온의 온수를 얻기위해 압축기로부터 고온의 냉매가스의 토출되도록 압축기가 설계되는 경우 냉매가스의 고압측의 압력이 상승하고 압축비가 커져 소비동력이 커지게 되는 단점을 갖는다. 또한, 고온 고압의 압축이 지속적으로 이루어지는 경우 오일 탄화 현상도 가중되어 압축기 수명이 짧아지는 문제점을 갖는다.In the heat pump system for hot water supply as described above, in order to produce hot water of 50 ° C. or higher in the condenser, a high temperature refrigerant gas is discharged from the compressor, and the high temperature refrigerant gas is condensed in the condenser, so that it is designed to exchange heat with hot water. However, when the compressor is designed to discharge hot refrigerant gas from the compressor to obtain hot water of high temperature as described above, the pressure on the high pressure side of the refrigerant gas is increased and the compression ratio is increased so that the power consumption increases. In addition, when the compression of the high temperature and high pressure is made continuously, the oil carbonization phenomenon is also aggravated to shorten the compressor life.

특히, 고온수가 집중적으로 필요한 난방기에 고온의 온수를 얻기 위해서는 응축기에서의 응축 냉매가스 온도가 높아지게 되므로 응축기(2)를 통과한 액냉매의 온도 또한 높게 형성되어 팽창변(3)을 통과한 액냉매도 온도가 상승하기 때문에 냉매가스가 증발기에서 열을 흡수하면서 기화되는 증발효율이 저하되어 전체적인 COP가 감소하게 되고, 장기적으로 악조건의 운전이 이루어질 수 밖에 없는 단점이 있다.In particular, in order to obtain hot water of a high temperature in a heater in which hot water is intensively required, the temperature of the condensation refrigerant gas in the condenser increases, so that the temperature of the liquid refrigerant passing through the condenser 2 is also formed high, so that the liquid refrigerant passing through the expansion valve 3 also increases. As the temperature rises, the evaporation efficiency of the refrigerant gas vaporized while absorbing heat from the evaporator is lowered, thereby reducing the overall COP, and there is a disadvantage in that bad operation can be made in the long term.

한편, 일반적인 히트펌프 시스템은 증발기에서 냉매가 외부의 공기와 열교환되도록 구성되는 경우, 외기의 온도가 낮고 습도가 상대적으로 높은 겨울철에 증발 열교환기에서 서리가 생성되면서 열교환 효율이 급격히 저하되는 문제점을 갖는다.On the other hand, the general heat pump system has a problem that when the refrigerant is configured to heat exchange with the outside air in the evaporator, the heat exchange efficiency rapidly decreases as frost is generated in the evaporative heat exchanger in winter when the outside temperature is low and the humidity is relatively high. .

본 발명은 상기와 같은 문제점을 인식하여 안출된 것으로 본 발명의 목적 온수를 저온측 냉매와 고온측 냉매와 순차적으로 열교환이 이루어지도록 하여 고온의 온수를 얻을 수 있는 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention was conceived by recognizing the problems described above to achieve a heat exchange system for a hot water supply system of a dual-type hot water to obtain a high-temperature hot water by sequentially heat exchange the hot water with the low-temperature refrigerant and the high-temperature refrigerant of the present invention. It is to provide.

또한, 본 발명의 다른 목적은 온수의 열을 이용하여 저온측 증발기로 유입되는 외기의 온도를 상승시켜 증발 열교환기에서 서리가 생성되는 것을 감소시키고 생성된 서리를 제거할 수 있는 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템을 제공하기 위한 것이다.In addition, another object of the present invention is to increase the temperature of the outside air flowing into the low-temperature side evaporator by using the heat of the hot water to reduce the generation of frost in the evaporation heat exchanger and to remove the generated frost for two-way hot water supply It is to provide a heat pump system.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템은 저온저압의 냉매가스를 고온고압의 냉매가스로 압축시켜 토출하는 1단측 압축기와, 상기 1단측 압축기로부터 토출되는 고온고압의 냉매가스를 액냉매로 응축시켜 배출하는 1단측 응축기와, 상기 1단측 응축기로부터 유입된 액냉매를 팽창시켜 저온의 액냉매로 배출하는 1단측 팽창변과, 상기 1단측 팽창변을 거쳐 유입된 저온의 액냉매를 외부의 열매체와 열교환시켜 기체 냉매로 기화시켜 상기 1단측 압축기로 순환시키는 1단측 증발기가 포함되어 구성된 1단측 히트펌프사이클이 구비되고, 저온저압의 냉매가스를 고온고압의 냉매가스로 압축시켜 토출하는 2단측 압축기와, 상기 2단측 압축기로부터 토출되는 고온고압의 냉매가스를 액냉매로 응축시켜 배출하는 2단측 응축기와, 상기 1단측 응축기로부터 유입된 액냉매를 팽창시켜 저온의 액냉매로 배출하는 2단측 팽창변과, 상기 2단측 팽창변을 거쳐 유입된 저온의 액냉매를 기체 냉매로 기화시켜 상기 2단측 압축기로 순환시키는 2단측 증발기가 포함되어 구성된 2단측 히트펌프사이클이 구비되며, 유입된 온수가 가열되어 배출되는 온수가열 열교환기가 구비되고, 상기 1단측 응축기를 지나는 냉매와 상기 2단측 증발기를 지나는 냉매 사이에 열교환이 이루어지도록 상기 1단측 응축기와 상기 2단측 증발기는 서로 결합되며, 상기 2단측 응축기를 지나는 냉매와 상기 온수가열 열교환기를 지나는 온수 사이에 열교환이 이루어지도록 상기 2단측 응축기와 온수가열 열교환기는 서로 결합된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the two-stage hot water heat pump system according to the present invention is a one-stage compressor for compressing and discharging the refrigerant gas of low temperature and low pressure into a refrigerant gas of high temperature and high pressure, and the high temperature discharged from the first stage compressor. Low temperature flowed through the first stage condenser for condensing and discharging the high-pressure refrigerant gas into the liquid refrigerant, the first stage expansion valve for expanding the liquid refrigerant introduced from the first stage condenser and discharging it into the low temperature liquid refrigerant, and the low temperature introduced through the first stage expansion valve Is provided with a one-stage heat pump cycle comprising a one-stage evaporator which heat-exchanges the liquid refrigerant with an external heat medium and vaporizes it into a gaseous refrigerant and circulates it to the first-stage compressor. Compresses and discharges the two stage compressor, and the high temperature and high pressure refrigerant gas discharged from the two stage compressor is condensed with liquid refrigerant and discharged. Is a two-stage side condenser, a two-stage expansion valve for expanding the liquid refrigerant introduced from the first-stage condenser and discharging it into a low-temperature liquid refrigerant, and vaporizing the low-temperature liquid refrigerant introduced through the two-stage expansion valve with a gas refrigerant. It is provided with a two-stage heat pump cycle comprising a two-stage evaporator for circulating to the single-stage compressor, a hot water heating heat exchanger is provided is heated and discharged, the refrigerant passing through the one-stage condenser and the two-stage evaporator The first-stage condenser and the second-stage evaporator are coupled to each other so that heat exchange occurs between the refrigerants, and the second-stage condenser and the hot water heat exchanger are configured to exchange heat between the refrigerant passing through the two-stage condenser and the hot water passing through the hot water heat exchanger. The groups are characterized in that they are bonded to each other.

또한, 본 발명에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템은, 유입된 온수를 가열시켜 상기 온수가열 열교환기로 배출하되, 유입된 온수를 상기 1단측 압축기에서 1단측 응축기로 이어지는 냉매라인을 지나는 냉매와 열교환시켜 가열하도록 상기 1단측 압축기에서 1단측 응축기로 이어지는 냉매라인 상에 온수예열 열교환기가 더 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, the dual-type hot water heat pump system according to the present invention, while heating the introduced hot water is discharged to the hot water heating heat exchanger, and the refrigerant passing through the refrigerant line leading from the first stage compressor to the first stage condenser; The hot water preheating heat exchanger is further provided on a refrigerant line leading from the first stage compressor to the first stage condenser so as to be heated by heat exchange.

또한, 본 발명에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템은, 상기 1단측 압축기에서 상기 1단측 응축기로 이어지는 냉매라인에는 우회라인이 상기 온수예열 열교환기와 병렬로 연결되고, 상기 1단측 압축기에서 1단측 응축기로 유입되는 냉매의 흐름을 상기 온수예열 열교환기 또는 우회라인으로 전환시키기 위한 우회전환 밸브수단이 더 구비되며, 상기 우회전환 밸브수단은 상기 온수예열 열교환기로 유입되는 온수의 온도가 미리 설정된 온도보다 작으면 상기 1단측 압축기에서 1단측 응축기로 유입되는 냉매의 흐름을 상기 온수예열 열교환기로 흐르도록 전환시키고, 상기 온수예열 열교환기로 유입되는 온수의 온도가 미리 설정된 온도보다 크거나 같으면 상기 1단측 압축기에서 1단측 응축기로 유입되는 냉매의 흐름을 상기 우회라인으로 흐르도록 전환시키는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the heat pump system for the hot water supply system of the dual type, a bypass line is connected in parallel with the hot water preheating heat exchanger in the refrigerant line leading from the first stage compressor to the first stage condenser, and the first stage side compressor. A bypass switching valve means for converting the flow of the refrigerant flowing into the condenser into the hot water preheating heat exchanger or the bypass line is further provided. The bypass switching valve means has a temperature of the hot water introduced into the hot water preheating heat exchanger than a preset temperature. If it is small, the flow of the refrigerant flowing from the first stage compressor to the first stage condenser flows to the hot water preheating heat exchanger, and if the temperature of the hot water flowing into the hot water preheating heat exchanger is greater than or equal to a preset temperature, the first stage compressor Flow of refrigerant flowing into the first stage condenser to the bypass line Characterized in that the conversion.

또한, 본 발명에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템은, 상기 2단측 응축기에서 2단측 증발기로 이어지는 냉매라인과 병렬로 연결된 제2열교환라인과 상기 1단측 증발기에서 1단측 압축기로 이어지는 냉매라인과 병렬로 연결된 제1열교환라인이 구비되고, 상기 제1열교환라인을 지나는 냉매와 제2열교환라인을 지나는 냉매를 열교환시키도록 상기 제1열교환라인과 제2열교환라인 상에 보조열교환기가 더 구비되며, 냉매의 흐름을 상기 2단측 응축기에서 2단측 증발기로 이어지는 냉매라인 또는 상기 제2열교환라인으로 전환시킴과 동시에 냉매의 흐름을 1단측 증발기에서 1단측 압축기로 이어지는 냉매라인과 또는 상기 제1열교환라인으로 전환시키기 위한 열교환전환 밸브수단이 더 구비되며, 상기 열교환전환 밸브수단은 상기 2단측 응축기에서 2단측 증발기로 유입되는 냉매의 온도가 미리 설정된 온도보다 크거나 같으면 상기 2단측 응축기에서 2단측 증발기로 유입되는 냉매 흐름을 상기 제2열교환라인으로 전환시킴과 동시에 상기 1단측 증발기에서 1단측 압축기로 유입되는 냉매의 흐름을 제1열교환라인으로 전환시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the two-stage heat pump system for hot water supply according to the present invention, the second heat exchange line connected in parallel with the refrigerant line leading from the two-stage condenser to the two-stage evaporator and the refrigerant line from the first-stage evaporator to the first-stage compressor A first heat exchange line connected in parallel is provided, and an auxiliary heat exchanger is further provided on the first heat exchange line and the second heat exchange line to heat exchange the refrigerant passing through the first heat exchange line and the refrigerant passing through the second heat exchange line. A refrigerant flow is diverted from the second stage condenser to the second stage evaporator or the second heat exchange line, and at the same time, the refrigerant flows from the first stage evaporator to the first stage compressor and the first heat exchange line. A heat exchange switching valve means for converting is further provided, wherein the heat exchange switching valve means is provided at the second stage condenser. If the temperature of the refrigerant flowing into the side evaporator is greater than or equal to a preset temperature, the refrigerant flow flowing from the second stage condenser to the second stage evaporator is converted into the second heat exchange line and simultaneously flows from the first stage evaporator to the first stage compressor. Characterized in that the flow of the refrigerant to be converted to the first heat exchange line.

또한, 본 발명에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템은, 상기 1단측 증발기는 열매체로 외부 공기를 유입시켜 냉매와 열교환시키고, 상기 1단측 증발기로 유입되는 외부 공기를 상기 온수가열 열교환기 또는 온수예열 열교환기로 유입되는 온수의 열로 가열시키도록 상기 1단측 증발기의 외부 공기가 유입되는 입구 측에 외기가열 열교환기가 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, the two-stage hot water heat pump system according to the present invention, the first stage side evaporator is introduced into the heat medium and heat exchanged with the refrigerant, the external air introduced into the first stage side evaporator is the hot water heating heat exchanger or hot water An external air heat exchanger is provided at an inlet side through which external air of the first stage side evaporator is introduced so as to be heated by heat of hot water introduced into a preheating heat exchanger.

또한, 본 발명에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템은, 상기 온수가열 열교환기 또는 온수예열 열교환기로 이어지는 온수라인 상에는 열전달용 열교환기가 구비되고, 상기 열전달용 열교환기와 상기 외기가열 열교환기 사이를 연결하는 순환라인이 구비되어 빙점이 물보다 낮은 열전달 매체가 순환펌프의 구동으로 상기 순환라인을 따라 상기 열전달용 열교환기와 외기가열 열교환기를 순환하면서 온수의 열을 상기 1단측 증발기로 유입되는 외부 공기로 전달하여 외부 공기를 가열시키되, 상기 순환펌프는 상기 1단측 증발기로 유입되는 외부 공기의 온도가 미리 설정된 온도보다 낮아지는 경우 열전달 매체가 순환되도록 작동되는 것을 특징으로 한다.In addition, the dual-type hot water heat pump system according to the present invention, a heat transfer heat exchanger is provided on the hot water line leading to the hot water heat exchanger or hot water preheating heat exchanger, connecting between the heat transfer heat exchanger and the external air heat exchanger. A heat transfer medium having a freezing point lower than water is circulated by the circulation pump to circulate the heat transfer heat exchanger and the external air heat exchanger along the circulation line to transfer the heat of hot water to the outside air introduced into the first stage evaporator. By heating the outside air, the circulation pump is characterized in that the heat transfer medium is operated to circulate when the temperature of the outside air flowing into the first stage evaporator is lower than the predetermined temperature.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템은 온수를 저온측 냉매와 고온측 냉매와 순차적으로 열교환이 이루어지도록 하여 고온의 온수를 얻을 수 있는 장점을 갖는다.According to the above configuration, the dual-type hot water heat pump system according to the present invention has an advantage of allowing the hot water to be sequentially exchanged with the low temperature side refrigerant and the high temperature side refrigerant to obtain high temperature hot water.

아울러, 본 발명에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템은 온수의 열을 이용하여 저온측 증발기로 유입되는 외기의 온도를 상승시켜 증발 열교환기에서 서리가 생성되는 것을 감소시키고 생성된 서리를 제거할 수 있는 장점을 갖는다.In addition, the dual-type hot water heat pump system according to the present invention by using the heat of the hot water to increase the temperature of the outside air flowing into the low-temperature evaporator to reduce the generation of frost in the evaporation heat exchanger and to remove the generated frost Has the advantage.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템을 도시한 도면
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템의 1단측 증발기의 구성을 도시한 도면
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템의 작동을 도시한 도면
도 4는 종래의 일반적인 급탕용 히트펌프 시스템을 도시한 도면1 is a view showing a heat pump system for hot water supply of a binary method according to an embodiment of the present invention
2 is a view showing the configuration of a one-stage side evaporator of a two-way hot water supply heat pump system according to an embodiment of the present invention.
3a to 3d is a view showing the operation of the two-way hot water supply heat pump system according to an embodiment of the present invention
4 is a view showing a conventional general hot water heat pump system

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템을 보다 상게하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the embodiment shown in the drawings will be described more warmly the heat pump system for hot water supply of the binary method according to the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템의 1단측 증발기의 구성을 도시한 도면이며, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템의 작동을 도시한 도면이다.1 is a view showing a two-way hot water supply heat pump system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a configuration of the first stage side evaporator of the two-way hot water supply heat pump system according to an embodiment of the present invention. 3A to 3D are views illustrating the operation of a two-way hot water supply heat pump system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템은 급탕부(30)에서 고온의 온수를 가열할 수 있도록 저온측의 1단측 히트펌프사이클(10)와 고온측의 2단측 히트펌프사이클(20)이 2원 방식으로 구성된 것을 특징으로 한다.In the dual-type hot water supply heat pump system according to an embodiment of the present invention, the first stage side heat pump cycle 10 on the low temperature side and the second stage side heat pump on the high temperature side can heat the hot water at high temperature in the hot water supply unit 30. The cycle 20 is characterized in that it is configured in a binary way.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템은 1단측 히트펌프사이클(10), 2단측 히트펌프사이클(20), 급탕부(30) 및 가열부(40)을 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, the two-stage heat pump system for hot water supply according to an embodiment of the present invention, the first stage heat pump cycle 10, the second stage heat pump cycle 20, the hot water supply unit 30 and the heating unit 40 It is configured to include).

상기 1단측 히트펌프사이클(10)은 열을 외부 공기로부터 2단측 히트펌프사이클(20)으로 펌핑하여 전달함과 동시에 급탕부(30)를 순환하는 온수를 예열하기 위한 구성이다. 도면을 참조하면, 상기 1단측 히트펌프사이클(10)은 1단측 압축기(11), 1단측 유분리기(12), 1단측 응축기(13), 1단측 수액기(14), 1단측 필터(15), 1단측 팽창변(16), 1단측 증발기(17), 1단측 액분리기(18)가 냉매라인(L11)으로 연결되어 냉매가 순환되는 히트펌프 사이클이다.The first stage side heat pump cycle 10 is configured to pump and transfer heat from the outside air to the second stage side heat pump cycle 20 and preheat the hot water circulating in the hot water supply unit 30. Referring to the drawings, the first stage heat pump cycle 10 includes a first stage compressor 11, a first stage oil separator 12, a first stage condenser 13, a first stage receiver 14, and a first stage filter 15. ), The first stage expansion valve 16, the first stage evaporator 17, the first stage liquid separator 18 is connected to the refrigerant line (L11) is a heat pump cycle in which the refrigerant is circulated.

상기 1단측 압축기(11)는 상기 1단측 액분리기(18)로부터 유입된 저온저압의 냉매가스를 고온고압의 냉매가스로 압축시켜 토출하는 구성이다. The first stage compressor 11 is configured to compress and discharge the low temperature low pressure refrigerant gas introduced from the first stage liquid separator 18 into a high temperature high pressure refrigerant gas.

상기 1단측 유분리기(12)는 상기 1단측 압축기(11)로부터 토출되는 압축 냉매에 포함된 냉동유를 분리하는 기능을 한다. The first stage oil separator 12 functions to separate the refrigeration oil contained in the compressed refrigerant discharged from the first stage compressor 11.

상기 1단측 응축기(13)는 1단측 압축기(11)로부터 토출되는 고온고압의 냉매가스를 액냉매로 응축시켜 배출하는 구성이다. 상기 1단측 응축기(13)는 상기 2단측 히트펌프사이클(20)의 2단측 증발기(26)과 연결되어 1단측 응축기(13)을 지나는 냉매는 상기 2단측 증발기(26)를 지나는 냉매에 열을 전달하고 응축된다. 즉, 1단측 응축기(13)를 지나는 냉매와 상기 2단측 증발기(26)를 지나는 냉매 사이에는 열교환이 이루어져 1단측 히트펌프사이클(10)에서 흡수된 열이 상기 2단측 히트펌프사이클(20)로 전달되게 된다.The first stage condenser 13 is configured to condense and discharge the high temperature and high pressure refrigerant gas discharged from the first stage compressor 11 with a liquid refrigerant. The first stage condenser 13 is connected to the second stage evaporator 26 of the second stage heat pump cycle 20 so that the refrigerant passing through the first stage condenser 13 heats the refrigerant passing through the second stage evaporator 26. Transfer and condensation. That is, heat exchange is performed between the refrigerant passing through the first stage side condenser 13 and the refrigerant passing through the second stage side evaporator 26 so that the heat absorbed by the first stage side heat pump cycle 10 is transferred to the second stage side heat pump cycle 20. Will be delivered.

상기 1단측 수액기(14)는 상기 1단측 응축기(13)에서 응축된 냉매를 일시 저장하면서 상기 1단측 증발기(17)에서 소요되는 양만큼의 냉매를 1단측 팽창변(16)으로 보내어 냉매순환 사이클의 위험도를 낮추는 구성이다.The first stage receiver 14 temporarily stores the refrigerant condensed in the first stage condenser 13 and sends the amount of refrigerant required by the first stage evaporator 17 to the first stage expansion valve 16 to provide a refrigerant circulation cycle. It is a configuration that lowers the risk.

상기 1단측 필터(15)는 냉매에 포함된 이물질을 걸러내는 구성이다.The first stage filter 15 is configured to filter out foreign substances contained in the refrigerant.

상기 1단측 팽창변(16)은 상기 1단측 응축기(13)로부터 배출되어 상기 1단측 수액기(14) 및 1단측 필터(15)를 거쳐 유입된 액냉매를 팽창시켜 저온의 액냉매로 상기 1단측 증발기(17)로 배출하는 구성이다.The first stage side expansion valve 16 is discharged from the first stage side condenser 13 and expands the liquid refrigerant introduced through the first stage side receiver 14 and the first stage side filter 15 to the first stage side with a low temperature liquid refrigerant. It discharges to the evaporator 17.

상기 1단측 증발기(17)는 상기 1단측 팽창변(16)을 거쳐 유입된 저온의 액냉매를 외부의 열매체와 열교환시켜 기체 냉매로 기화시켜 상기 1단측 압축기(11)로 순환시키는 구성이다. 즉, 상기 1단측 증발기(17)에서는 냉매가 기화되면서 외부의 열매체로부터 열을 흡수하는 구성이다. 도면에는 상기 증발기(17)에서 열매체로 외부 공기가 이용되어 외부 공기의 열을 냉매가 흡수하는 실시예가 도시되어 있다. 도 2는 상기 증발기(17)의 작동을 상세하게 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 상기 1단측 증발기(17)는 송풍팬(17c)의 작동으로 양측의 입구(17a)를 통해 외부 공기가 유입되어 내부에 구비된 증발부(17d)를 통과하면서 냉매로 열을 전달하고 중앙 상부측의 배출구(17b)를 통해 배출하게 된다. 상기 1단측 증발기(17)에는 정상의 히트펌프 사이클로 냉매가 순환되는 냉매라인(L11)이 연결될 뿐만 아니라 외부 공기가 1단측 증발기(17)에서 열을 냉매로 빼앗기는 과정에서 외부 공기에 포함된 습기로부터 생성되어 증발부(17d)에 낀 서리를 제거하기 위하여 냉동 사이클, 즉 히트펌프 사이클과 반대의 방향으로 냉매를 순환시킬 수 있도록 제상라인(L12)이 1단측 압축기(11)의 출구측으로부터 연결된다. The first stage evaporator 17 is configured to circulate the low temperature liquid refrigerant introduced through the first stage expansion valve 16 to an external heat medium to vaporize with a gas refrigerant to circulate to the first stage compressor 11. That is, the first stage evaporator 17 is configured to absorb heat from an external heat medium while the refrigerant is vaporized. The drawing shows an embodiment in which the external air is used as the heat medium in the evaporator 17 so that the refrigerant absorbs the heat of the external air. 2 shows the operation of the evaporator 17 in detail. Referring to the drawings, the first stage evaporator 17 is operated by the blower fan 17c to allow external air to flow through the inlets 17a on both sides, and to pass heat to the refrigerant while passing through the evaporator 17d provided therein. It is delivered and discharged through the outlet 17b of the central upper side. The first stage evaporator 17 is connected to a refrigerant line L11 through which a refrigerant is circulated in a normal heat pump cycle, and the external air is absorbed from moisture contained in the external air in the process of depriving heat of the refrigerant from the first stage evaporator 17. The defrost line L12 is connected from the outlet side of the first stage compressor 11 so as to circulate the refrigerant in a direction opposite to the refrigeration cycle, that is, the heat pump cycle, in order to remove the frost generated in the evaporator 17d. .

한편, 동절기에 외기 온도가 비교적 낮아 상대습도가 높아지는 경우에 주로 서리가 상기 1단측 증발기(17)의 증발부(17d)에 끼이기 때문에 서리의 발생을 줄일려면 상기 1단측 증발기(17)로 유입되는 외부 공기의 상대습도를 낮추어 주어야 하는데, 상대습도를 낮추는 방법으로는 외기의 절대적인 습기량을 줄이거나 외기의 온도를 높이는 방법이 이용될 수 있다. 특히, 상기 1단측 증발기(17)에서의 열이동이 외부 공기에서 냉매로 이동되는 방향으로 이루어지기 때문에 상기 1단측 증발기의 효율은 상기 1단측 증발기(17)로 유입되는 외부 공기의 온도가 높은 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명은 상기 1단측 증발기(17)로 유입되는 외부 공기를 상기 상기 급탕부(30)을 순환하는 온수의 열로 가열시킴으로써 서리의 발생량을 줄이고 증발효율을 향상시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다. 이를 위해서 본 발명에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템은 상기 1단측 증발기(17)로 유입되는 외부 공기를 상기 온수예열 열교환기(33)로 유입되는 온수의 열로 가열시키도록 상기 1단측 증발기(17)의 외부 공기가 유입되는 입구(17a) 측에 외기가열 열교환기(41)가 구비된다. 상기 1단측 증발기(17)의 입구(17a)로 유입된 외부 공기는 상기 급탕부(30)를 순환하는 온수의 열을 상기 외기가열 열교환기(41)에서 외부 공기로 전달하여 그 외부 공기를 가열시키게 되고, 가열된 공기는 상대습도가 높아져 상기 증발부(17d)를 통과하는 과정에서 냉각되더라도 서리의 발생이 줄어들게 된다.On the other hand, when the outside air temperature is relatively low in winter and the relative humidity is increased, the frost mainly enters the evaporator 17d of the first-stage evaporator 17. Therefore, in order to reduce the occurrence of frost, the first-stage evaporator 17 is introduced. It is necessary to lower the relative humidity of the outside air, which can be used to reduce the absolute humidity of the outside air or to increase the temperature of the outside air. In particular, since the heat transfer in the first-stage evaporator 17 is made in the direction of moving from the outside air to the refrigerant, the efficiency of the first-stage evaporator is that the temperature of the external air flowing into the first-stage evaporator 17 is high. desirable. Therefore, the present invention is characterized in that it is configured to reduce the amount of frost generated and improve the evaporation efficiency by heating the outside air introduced into the first-stage evaporator 17 with the heat of hot water circulating the hot water supply unit 30. . To this end, the dual-stage hot water heat pump system according to the present invention is configured to heat the external air introduced into the first stage evaporator 17 to the heat of hot water introduced into the hot water preheating heat exchanger 33. The external air heat exchanger 41 is provided on the inlet 17a side through which external air of the air 17 flows. The external air introduced into the inlet 17a of the first stage side evaporator 17 transfers the heat of the hot water circulating in the hot water supply unit 30 to the external air from the external air heat exchanger 41 to heat the external air. The heated air is increased in relative humidity so that the occurrence of frost is reduced even when cooled in the process of passing through the evaporator 17d.

상기 1단측 액분리기(18)는 상기 1단측 증발기(17)로부터 상기 1단측 압축기(11)로 유입되는 냉매 중 액체가 유입되어 액압축이 되는 것을 방지하기 위하여 증발된 냉매 가스만 1단측 압축기(11)로 유입되도록 냉매의 액체와 기체를 분리하는 구성이다.The one-stage side liquid separator 18 is a single-stage compressor in which only the refrigerant gas evaporated to prevent the liquid from being introduced into the liquid from the refrigerant flowing into the first-stage compressor 11 from the first-stage evaporator 17. 11) It separates liquid and gas of refrigerant to flow into.

상기 2단측 히트펌프사이클(20)은 상기 1단측 히트펌프사이클(10)으로부터 열을 전달받아 급탕부(30)을 순환하는 온수를 가열하기 위한 구성이다. 도면을 참조하면, 상기 2단측 히트펌프사이클(20)은 2단측 압축기(21), 2단측 유분리기(22), 2단측 응축기(23), 2단측 수액기(24), 2단측 필터(25), 2단측 팽창변(26), 2단측 증발기(27)가 냉매라인(L21)으로 연결되어 냉매가 순환되는 히트펌프 사이클이다.The second stage side heat pump cycle 20 is configured to heat hot water circulating in the hot water supply unit 30 by receiving heat from the first stage side heat pump cycle 10. Referring to the drawings, the two-stage side heat pump cycle 20 includes a two-stage compressor 21, a two-stage oil separator 22, a two-stage condenser 23, a two-stage receiver 24, and a two-stage filter 25. ), The second stage expansion valve 26 and the second stage evaporator 27 are connected to the refrigerant line L21 to circulate the refrigerant.

상기 2단측 압축기(21)는 상기 2단측 증발기(27)로부터 유입된 저온저압의 냉매가스를 고온고압의 냉매가스로 압축시켜 토출하는 구성이다. The two stage compressor 21 is configured to compress and discharge the low temperature low pressure refrigerant gas introduced from the second stage side evaporator 27 into a high temperature high pressure refrigerant gas.

상기 2단측 유분리기(22)는 상기 2단측 압축기(21)로부터 토출되는 압축 냉매에 포함된 냉동유를 분리하는 기능을 한다. The two-stage oil separator 22 functions to separate the refrigeration oil contained in the compressed refrigerant discharged from the two-stage compressor 21.

상기 2단측 응축기(23)는 2단측 압축기(21)로부터 토출되는 고온고압의 냉매가스를 액냉매로 응축시켜 배출하는 구성이다. 상기 2단측 응축기(23)는 냉매가 응축되는 과정에서 방출되는 열로 상기 급탕부(30)을 순환하는 온수를 가열할 수 있도록 상기 온수가열 열교환기(34)와 결합된다. 즉, 상기 2단측 응축기(23)를 지나는 냉매와 상기 온수가열 열교환기(34)를 지나는 온수 사이에 열교환이 이루어지도록 상기 2단측 응축기(23)와 온수가열 열교환기(34)는 서로 결합되어 상기 2단측 응축기(23)을 지나는 냉매는 상기 온수가열 열교환기(34)를 지나는 온수에 열을 전달하고 응축된다. 즉, 2단측 응축기(23)를 지나는 냉매와 상기 온수가열 열교환기(34)를 지나는 온수 사이에는 열교환이 이루어져 2단측 히트펌프사이클(10)에서 흡수된 열이 상기 급수부(30)로 전달되게 된다.The two stage side condenser 23 is configured to condense and discharge the high temperature and high pressure refrigerant gas discharged from the two stage side compressor 21 with a liquid refrigerant. The two-stage condenser 23 is coupled to the hot water heat exchanger 34 so as to heat the hot water circulating the hot water supply unit 30 with the heat released during the condensation of the refrigerant. That is, the second stage condenser 23 and the hot water heating heat exchanger 34 are coupled to each other such that heat exchange is performed between the refrigerant passing through the second stage condenser 23 and the hot water passing through the hot water heating heat exchanger 34. The refrigerant passing through the second stage condenser 23 transfers heat to the hot water passing through the hot water heating heat exchanger 34 and condenses. That is, heat exchange is performed between the refrigerant passing through the second stage condenser 23 and the hot water passing through the hot water heat exchanger 34 so that the heat absorbed by the second stage side heat pump cycle 10 is transferred to the water supply unit 30. do.

상기 2단측 수액기(24)는 상기 2단측 응축기(23)에서 응축된 냉매를 일시 저장하면서 상기 2단측 증발기(27)에서 소요되는 양만큼의 냉매를 2단측 팽창변(26)으로 보내어 냉매순환 사이클의 위험도를 낮추는 구성이다.The two-stage receiver 24 temporarily stores the refrigerant condensed in the two-stage condenser 23 and sends the amount of the refrigerant required by the two-stage side evaporator 27 to the two-stage expansion valve 26 for the refrigerant circulation cycle. It is a configuration that lowers the risk.

상기 2단측 필터(25)는 냉매에 포함된 이물질을 걸러내는 구성이다.The two-stage filter 25 is configured to filter out foreign substances contained in the refrigerant.

상기 2단측 팽창변(26)은 상기 2단측 응축기(23)로부터 배출되어 상기 2단측 수액기(24) 및 2단측 필터(25)를 거쳐 유입된 액냉매를 팽창시켜 저온의 액냉매로 상기 2단측 증발기(27)로 배출하는 구성이다.The two-stage expansion valve 26 is discharged from the two-stage side condenser 23 and expands the liquid refrigerant introduced through the two-stage receiver 24 and the two-stage filter 25 to form a low-temperature liquid refrigerant. It discharges to the evaporator 27.

상기 2단측 증발기(27)는 상기 2단측 팽창변(26)을 거쳐 유입된 저온의 액냉매가 상기 1단측 히트펌프사이클(10)로부터 열을 흡수하여 증발되는 구성이다. 즉, 상기 1단측 응축기(13)를 지나는 냉매와 상기 2단측 증발기(27)를 지나는 냉매 사이에 열교환이 이루어지는데, 이를 위하여 상기 1단측 응축기(13)와 상기 2단측 증발기(27)는 서로 결합되며, 상기 2단측 증발기(27)을 지나는 냉매는 상기 1단측 응축기(13)를 지나는 냉매로부터 열을 전달받아 증발된다. 상기와 같은 1단측 응축기(13)를 지나는 냉매와 상기 2단측 증발기(26)를 지나는 냉매 사이에는 열교환이 이루어져 1단측 히트펌프사이클(10)에서 흡수된 열이 상기 2단측 히트펌프사이클(20)로 전달되게 되며, 상기 2단측 증발기(27)에서 증발된 냉매는 상기 2단측 압축기(21)로 순환된다.The two-stage evaporator 27 is a configuration in which the low temperature liquid refrigerant introduced through the two-stage expansion valve 26 absorbs heat from the first-stage side heat pump cycle 10 and evaporates. That is, heat exchange is performed between the refrigerant passing through the first stage side condenser 13 and the refrigerant passing through the second stage side evaporator 27. For this purpose, the first stage side condenser 13 and the second stage side evaporator 27 are coupled to each other. The refrigerant passing through the second stage side evaporator 27 is evaporated by receiving heat from the refrigerant passing through the first stage side condenser 13. Heat exchange is performed between the refrigerant passing through the first stage condenser 13 and the refrigerant passing through the second stage evaporator 26, so that the heat absorbed by the first stage side heat pump cycle 10 is transferred to the second stage side heat pump cycle 20. The refrigerant evaporated in the second stage evaporator 27 is circulated to the two stage compressor 21.

한편, 본 발명에서는 2단측 응축기(23)과 연결된 온수가열 열교환기(34)에서 온수가 고온으로 가열되기 때문에 온수를 가열하고 2단측 응축기(23)로부터 배출된 냉매의 온도 고온의 온수보다 높은 온도를 갖게 되는데, 이 경우 상기 2단축 응축기(23)로부터 배출되어 2단측 팽창변(26)을 거쳐 2단측 증발기(27)로 유입되는 냉매의 온도가 너무 높아 2단측 증발기(26)와 연결된 1단측 응축기(13)로부터 2단측 증발기(26)로의 열전달 효율이 낮아진다. 또한, 동절기와 같이 외부 공기의 온도가 매우 낮은 경우 1단측 증발기(17)에서 증발되어 1단측 압축기(11)로 유입되는 냉매의 온도가 낮아져서 1단측 압축기(11)에서의 압축 효율이 낮아진다. 따라서, 본 발명은 2단축 응축기(23)로부터 배출되어 2단측 팽창변(26)을 거쳐 2단측 증발기(27)로 유입되는 냉매와 1단측 증발기(17)에서 증발되어 1단측 압축기(11)로 유입되는 냉매 사이에 열을 교환시켜 2단측 증발기(27)로 유입되는 냉매의 온도는 낮추고 1단측 압축기(11)로 유입되는 냉매의 온도를 높힐 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다. 이를 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템은 제2열교환라인(L22)이 상기 2단측 응축기(23)에서 2단측 증발기(27)로 이어지는 냉매라인(L21)과 병렬로 연결되고, 제1열교환라인(L14)이 상기 1단측 증발기(17)에서 1단측 압축기(11)로 이어지는 냉매라인(L11)과 병렬로 연결되며, 그 제1열교환라인(L14)을 우회하는 1단측 히트펌프사이클의 냉매와 제2열교환라인(L22)을 우회하는 2단측 히트펌프사이클 냉매 사이에 열교환이 이루어지도록 구성된다. 즉, 상기 제1열교환라인(L14)과 제2열교환라인(L22) 상에 보조열교환기(23')가 구비되어 상기 제1열교환라인(L14)을 지나는 냉매와 제2열교환라인(L22)을 지나는 냉매 사이에 열교환이 이루어진다. 특히, 상기와 같이 보조열교환기(23')를 통한 열교환은 2단측 증발기(27)로 유입되는 냉매의 온도가 높고 1단측 압축기(11)로 유입되는 냉매의 온도가 낮은 경우에 이루어질 수 있도록 제어되는데, 이를 위하여 상기 제1열교환라인(L14)과 제2열교환라인(L22)로의 냉매 흐름을 제어할 수 있는 열교환전환 밸브수단이 구비된다. 상기 열교환전환 밸브수단은 냉매의 흐름을 상기 2단측 응축기(23)에서 2단측 증발기(27)로 이어지는 냉매라인(L21) 또는 상기 제2열교환라인(L22)으로 전환시킴과 동시에 냉매의 흐름을 1단측 증발기(17)에서 1단측 압축기(11)로 이어지는 냉매라인과 또는 상기 제1열교환라인(L14)으로 전환시키기 위한 것으로, 상기 2단측 응축기(23)에서 2단측 증발기(27)로 유입되는 냉매의 온도가 미리 설정된 온도보다 크거나 같으면(예를 들면 50℃ 이상인 경우) 상기 2단측 응축기(23)에서 2단측 증발기(27)로 유입되는 냉매 흐름을 상기 제2열교환라인(L22)으로 전환시킴과 동시에 상기 1단측 증발기(17)에서 1단측 압축기(11)로 유입되는 냉매의 흐름을 제1열교환라인(L14)으로 전환시킨다. 도면을 참조하면, 상기 열교환전환 밸브수단은 상기 2단측 응축기(23)에서 2단측 증발기(27)로 이어지는 냉매라인(L21)의 흐름을 개폐하는 열교환전환밸브a(V2a), 상기 제2열교환라인(L22)의 흐름을 개폐하는 열교환전환밸브b(V2b), 1단측 증발기(17)에서 1단측 압축기(11)로 이어지는 냉매라인(L11)의 흐름을 개폐하는 열교환전환밸브d(V1d), 상기 제1열교환라인(L14)의 흐름을 개폐하는 열교환전환밸브c(V1c)으로 구성된다. 상기와 같이 구성된 열교환전환 밸브수단은 상기 2단측 응축기(23)에서 2단측 증발기(27)로 유입되는 냉매의 온도가 미리 설정된 온도보다 크거나 같으면(예를 들면 50℃ 이상인 경우) 상기 열교환전환밸브a(V2a)을 차단하고 상기 열교환전환밸브b(V2b)를 열어 상기 2단측 응축기(23)에서 2단측 증발기(27)로 유입되는 냉매 흐름을 상기 제2열교환라인(L22)으로 전환시킨다. 동시에 상기 열교환전환밸브d(V1d)를 차단하고 상기 열교환전환밸브c(V1c)를 열어 상기 1단측 증발기(17)에서 1단측 압축기(11)로 유입되는 냉매의 흐름을 제1열교환라인(L14)으로 전환시키게 된다.Meanwhile, in the present invention, since the hot water is heated to a high temperature in the hot water heat exchanger 34 connected to the two-stage condenser 23, the hot water is heated and the temperature of the refrigerant discharged from the two-stage condenser 23 is higher than the hot water of the high temperature. In this case, the temperature of the refrigerant discharged from the two-stage condenser 23 and introduced into the two-stage evaporator 27 through the two-stage expansion valve 26 is too high so that the one-stage condenser is connected to the two-stage evaporator 26. The heat transfer efficiency from (13) to the two stage side evaporator 26 becomes low. In addition, when the temperature of the outside air is very low, such as in winter, the temperature of the refrigerant evaporated in the first stage side evaporator 17 and introduced into the first stage side compressor 11 is lowered, thereby lowering the compression efficiency in the first stage side compressor 11. Thus, the present invention is discharged from the two-stage condenser 23, the refrigerant flowing into the two-stage evaporator 27 via the two-stage expansion valve 26 and evaporated from the one-stage side evaporator 17 and introduced into the first-stage compressor 11. By exchanging heat between the refrigerant to be the temperature of the refrigerant flowing into the second stage evaporator 27 is characterized in that configured to increase the temperature of the refrigerant flowing into the first stage compressor (11). To this end, in the dual-type hot water supply heat pump system according to an embodiment of the present invention, the second heat exchange line L22 is parallel to the refrigerant line L21 extending from the two-stage condenser 23 to the two-stage evaporator 27. The first heat exchange line (L14) is connected in parallel with the refrigerant line (L11) leading from the first stage evaporator (17) to the first stage compressor (11), bypassing the first heat exchange line (L14). The heat exchange is performed between the refrigerant of the first stage heat pump cycle and the refrigerant of the second stage heat pump cycle bypassing the second heat exchange line (L22). That is, an auxiliary heat exchanger 23 ′ is provided on the first heat exchange line L14 and the second heat exchange line L22 to connect the refrigerant passing through the first heat exchange line L14 and the second heat exchange line L22. Heat exchange takes place between the passing refrigerant. In particular, as described above, the heat exchange through the auxiliary heat exchanger 23 ′ is controlled to be performed when the temperature of the refrigerant flowing into the second stage evaporator 27 is high and the temperature of the refrigerant flowing into the first stage compressor 11 is low. To this end, there is provided a heat exchange switching valve means for controlling the flow of the refrigerant to the first heat exchange line (L14) and the second heat exchange line (L22). The heat exchange switching valve means converts the refrigerant flow into the refrigerant line L21 or the second heat exchange line L22 leading from the two-stage condenser 23 to the two-stage evaporator 27 and simultaneously changes the flow of the refrigerant. The refrigerant flows from the single-side evaporator 17 to the first stage compressor 11 and the first heat exchange line L14. The refrigerant flows from the second-side condenser 23 to the second-side evaporator 27. If the temperature is greater than or equal to a predetermined temperature (for example, 50 ℃ or more) to switch the refrigerant flow flowing from the two-stage condenser 23 to the two-stage evaporator 27 to the second heat exchange line (L22). At the same time, the flow of the refrigerant flowing into the first stage compressor 11 from the first stage evaporator 17 is switched to the first heat exchange line L14. Referring to the drawings, the heat exchange switching valve means is a heat exchange switching valve a (V2a) for opening and closing the flow of the refrigerant line (L21) from the two-stage condenser 23 to the two-stage evaporator 27, the second heat exchange line Heat exchange switching valve b (V2b) for opening and closing the flow of (L22), heat exchange switching valve d (V1d) for opening and closing the flow of the refrigerant line (L11) from the first stage side evaporator (17) to the first stage compressor (11), the It consists of a heat exchange switching valve c (V1c) for opening and closing the flow of the first heat exchange line (L14). The heat exchange switching valve means configured as described above has the heat exchange switching valve when the temperature of the refrigerant flowing into the second stage evaporator 27 from the second stage condenser 23 is greater than or equal to a predetermined temperature (for example, 50 ° C. or more). A (V2a) is blocked and the heat exchange switching valve b (V2b) is opened to convert the refrigerant flow flowing into the second stage evaporator 27 from the second stage condenser 23 to the second heat exchange line L22. At the same time, the heat exchange switching valve d (V1d) is blocked and the heat exchange switching valve c (V1c) is opened to flow the refrigerant flowing from the first stage evaporator 17 to the first stage compressor 11 in the first heat exchange line L14. Will be converted to.

상기 급탕부(30)는 상기 2단측 히트펌프사이클의 냉매로부터 열을 전달받아 온수를 가열하기 위한 구성이다. 도면을 참조하면, 상기 급탕부(30)는 온수탱크(31), 온수 순환펌프(32), 온수예열열교환기(33) 및 온수가열열교환기(34)로 구성된다.The hot water supply unit 30 is configured to heat hot water by receiving heat from a refrigerant of the two-stage side heat pump cycle. Referring to the drawings, the hot water supply unit 30 is composed of a hot water tank 31, a hot water circulation pump 32, a hot water preheating heat exchanger 33 and a hot water heating heat exchanger (34).

상기 온수탱크(31)은 온수가 저장되는 용기로서, 온수예열열교환기(33) 및 온수가열열교환기(34)를 거치면서 가열되는 온수가 저장되었다가 다시 가열되도록 배출된다.The hot water tank 31 is a container in which hot water is stored, and the hot water heated through the hot water preheating heat exchanger 33 and the hot water heat exchanger 34 is stored and discharged to be heated again.

상기 온수 순환펌프(32)는 상기 온수탱크(31)에 저장된 온수를 펌핑하여 상기 온수예열열교환기(33) 및 온수가열열교환기(34)를 거쳐 다시 온수탱크(31)로 귀환되도록 온수를 순환펌핑하기 위한 구성이다.The hot water circulation pump 32 pumps hot water stored in the hot water tank 31 to circulate the hot water to be returned to the hot water tank 31 through the hot water preheating heat exchanger 33 and the hot water heat exchanger 34. It is a configuration for pumping.

상기 온수예열 열교환기(33)는 1단측 히트펌프사이클(10)의 1단측 압축기(11)에서 배출되는 고온의 냉매를 이용하여 온수를 1차적으로 가열하기 위한 구성이다. 도면을 참조하면, 상기 온수예열 열교환기(33)은 상기 온수 순환펌프(32)의 작동으로 상기 온수탱크(31)로부터 유입된 온수를 상기 1단측 압축기(11)에서 1단측 응축기(13)로 이어지는 냉매라인(L11)을 지나는 냉매와 열교환시켜 가열하도록 상기 1단측 압축기(11)에서 1단측 응축기(13)로 이어지는 냉매라인(L11) 상에 구비된다. 이에 따라 상기 온수예열 열교환기(33)는 상기 온수탱크(31)로부터 유입된 온수를 1차적으로 미리 가열시켜 상기 온수가열 열교환기(34)로 배출한다.The hot water preheating heat exchanger 33 is configured to primarily heat hot water by using a high temperature refrigerant discharged from the first stage compressor 11 of the first stage heat pump cycle 10. Referring to the drawings, the hot water preheating heat exchanger 33 is the hot water introduced from the hot water tank 31 by the operation of the hot water circulation pump 32 from the first stage compressor 11 to the first stage condenser 13. It is provided on the refrigerant line (L11) leading from the first stage compressor (11) to the first stage condenser (13) to heat by heat exchange with the refrigerant passing through the subsequent refrigerant line (L11). Accordingly, the hot water preheating heat exchanger 33 primarily heats the hot water introduced from the hot water tank 31 to the hot water heating heat exchanger 34 in advance.

한편, 온수는 상기 온수가열 열교환기(34)에 의해 주로 가열되며, 상기 온수예열 열교환기(33)는 온수의 온도가 낮은 경우에만 온수를 가열하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 본 발명은 상기 온수예열 열교환기(33)으로 입수되는 온도가 비교적 높은 경우에는 온수가 상기 온수예열 열교환기(33)에서 1단측 히트펌프사이클(10)의 냉매의 열을 전달받지 않도록 단측 히트펌프사이클(10)의 냉매를 상기 온수예열 열교환기(33)을 우회시키도록 구성된다. 도면을 참조하면, 상기 1단측 압축기(11)에서 상기 1단측 응축기(13)로 이어지는 냉매라인(L11)에는 우회라인(L13)이 상기 온수예열 열교환기(33)와 병렬로 연결되고, 상기 1단측 압축기(11)에서 1단측 응축기(13)로 유입되는 냉매의 흐름을 상기 온수예열 열교환기(33) 또는 우회라인(L13)으로 전환시키기 위한 우회전환 밸브수단이 더 구비된다. 상기 우회전환 밸브수단은 상기 온수예열 열교환기(33)로 유입되는 온수의 온도가 미리 설정된 온도(예를 들면 온수 온도 50℃) 보다 작으면 상기 1단측 압축기(11)에서 1단측 응축기(13)로 유입되는 냉매의 흐름을 상기 온수예열 열교환기(33)로 흐르도록 전환시키고, 상기 온수예열 열교환기(33)로 유입되는 온수의 온도가 미리 설정된 온도보다 크거나 같으면 상기 1단측 압축기(11)에서 1단측 응축기(13)로 유입되는 냉매의 흐름을 상기 우회라인(L13)으로 흐르도록 전환시킨다. 도면을 참조하면, 상기 우회전환 밸브수단은 상기 1단측 압축기(11)에서 1단측 응축기(13)로 이어지는 냉매라인(L11)의 흐름을 개폐하는 우회전환밸브a(V1a), 상기 우회라인(L13)의 흐름을 개폐하는 우회전환밸브b(V1b)로 구성된다. 상기와 같이 구성된 우회전환 밸브수단은 상기 온수예열 열교환기(33)로 유입되는 온수의 온도가 미리 설정된 온도(예를 들면 온수온도 50℃)보다 크거나 같으면 우회전환밸브a(V1a), 상기 우회라인(L13)의 흐름을 개폐하는 우회전환밸브b(V1b)On the other hand, hot water is mainly heated by the hot water heating heat exchanger 34, the hot water preheating heat exchanger 33 is preferably configured to heat the hot water only when the temperature of the hot water is low. To this end, in the present invention, when the temperature obtained by the hot water preheating heat exchanger 33 is relatively high, the hot water does not receive heat from the refrigerant of the first stage heat pump cycle 10 in the hot water preheating heat exchanger 33. The refrigerant of the heat pump cycle (10) is configured to bypass the hot water preheating heat exchanger (33). Referring to the drawings, a bypass line L13 is connected in parallel with the hot water preheating heat exchanger 33 in the refrigerant line L11 from the first stage compressor 11 to the first stage condenser 13. A bypass switching valve means for converting the flow of the refrigerant flowing from the single compressor 11 into the first stage condenser 13 to the hot water preheating heat exchanger 33 or the bypass line L13 is further provided. The bypass switching valve means is a one-stage condenser 13 in the first stage compressor 11 if the temperature of the hot water flowing into the hot water preheating heat exchanger 33 is less than a predetermined temperature (for example, hot water temperature 50 ℃). The flow of the refrigerant flowing into the hot water preheating heat exchanger 33 is switched to flow, if the temperature of the hot water flowing into the hot water preheating heat exchanger 33 is greater than or equal to a predetermined temperature of the first stage compressor (11) The flow of the refrigerant flowing into the first stage condenser 13 in the flow to the bypass line (L13). Referring to the drawings, the bypass switch valve means bypass switch valve (V1a) for opening and closing the flow of the refrigerant line (L11) from the first stage compressor (11) to the first stage condenser (13), the bypass line (L13) It consists of a bypass switching valve b (V1b) for opening and closing the flow. The bypass switching valve means configured as described above is a bypass switching valve a (V1a), the bypass when the temperature of the hot water flowing into the hot water preheating heat exchanger 33 is greater than or equal to a preset temperature (for example, hot water temperature 50 ℃). Bypass switching valve b (V1b) for opening and closing the flow of the line (L13)

상기 1단측 압축기(11)에서 1단측 응축기(13)로 유입되는 냉매의 흐름을 상기 우회라인(L13)으로 흐르도록 전환시킨다.The flow of the refrigerant flowing into the first stage condenser 13 from the first stage compressor 11 is switched to flow into the bypass line L13.

온도보다 크거나 같으면(예를 들면 50℃ 이상인 경우) 상기 열교환전환밸브a(V2a)을 차단하고 상기 열교환전환밸브b(V2b)를 열어 상기 2단측 응축기(23)에서 2단측 증발기(27)로 유입되는 냉매 흐름을 상기 제2열교환라인(L22)으로 전환시킨다. 동시에 상기 열교환전환밸브d(V1d)를 차단하고 상기 열교환전환밸브c(V1c)를 열어 상기 1단측 증발기(17)에서 1단측 압축기(11)로 유입되는 냉매의 흐름을 제1열교환라인(L14)으로 전환시키게 된다.If the temperature is greater than or equal to (for example, 50 ° C. or more), the heat exchange switching valve a (V2a) is shut off and the heat exchange switching valve b (V2b) is opened to the second stage condenser 23 to the second stage evaporator 27. The incoming refrigerant flow is converted to the second heat exchange line (L22). At the same time, the heat exchange switching valve d (V1d) is blocked and the heat exchange switching valve c (V1c) is opened to flow the refrigerant flowing from the first stage evaporator 17 to the first stage compressor 11 in the first heat exchange line L14. Will be converted to.

유입된 온수가 가열되어 배출되는 온수가열 열교환기가 구비되고,It is provided with a hot water heating heat exchanger in which the introduced hot water is heated and discharged.

상기 1단측 응축기를 지나는 냉매와 상기 2단측 증발기를 지나는 냉매 사이에 열교환이 이루어지도록 상기 1단측 응축기와 상기 2단측 증발기는 서로 결합되며,The first stage side condenser and the second stage side evaporator are coupled to each other so that heat exchange occurs between the refrigerant passing through the first stage side condenser and the refrigerant passing through the second stage side evaporator,

상기 2단측 응축기를 지나는 냉매와 상기 온수가열 열교환기를 지나는 온수 사이에 열교환이 이루어지도록 상기 2단측 응축기와 온수가열 열교환기는 서로 결합된 것을 특징으로 하는 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템.The two-stage condenser and the hot water heating heat exchanger is coupled to each other so that heat exchange is performed between the refrigerant passing through the two-stage condenser and the hot water passing through the hot water heating heat exchanger.

상기 1단측 증발기는 열매체로 외부 공기를 유입시켜 냉매와 열교환시키고,The first stage evaporator heats the refrigerant by introducing external air into the heat medium,

상기 1단측 증발기로 유입되는 외부 공기를 상기 온수가열 열교환기 또는 온수예열 열교환기로 유입되는 온수의 열로 가열시키도록 상기 1단측 증발기의 외부 공기가 유입되는 입구 측에 외기가열 열교환기가 구비된 것을 특징으로 하는 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템.An external air heat exchanger is provided at an inlet side of the external air of the first stage evaporator to heat the external air introduced into the first stage evaporator to the heat of the hot water introduced into the hot water heat exchanger or the hot water preheating heat exchanger. A two-way heat pump system for hot water supply.

상기 온수가열 열교환기 또는 온수예열 열교환기로 이어지는 온수라인 상에는 열전달용 열교환기가 구비되고,On the hot water line leading to the hot water heat exchanger or hot water preheating heat exchanger is provided a heat transfer heat exchanger,

상기 열전달용 열교환기와 상기 외기가열 열교환기 사이를 연결하는 순환라인이 구비되어 빙점이 물보다 낮은 열전달 매체가 순환펌프의 구동으로 상기 순환라인을 따라 상기 열전달용 열교환기와 외기가열 열교환기를 순환하면서 온수의 열을 상기 1단측 증발기로 유입되는 외부 공기로 전달하여 외부 공기를 가열시키되,A circulation line is provided between the heat transfer heat exchanger and the external air heat exchanger so that a heat transfer medium having a freezing point lower than the water is circulated by the circulation pump by circulating the heat transfer heat exchanger and the external air heat exchanger. Heat the outside air by transferring heat to the outside air flowing into the first stage evaporator,

상기 순환펌프는 상기 1단측 증발기로 유입되는 외부 공기의 온도가 미리 설정된 온도보다 낮아지는 경우 열전달 매체가 순환되도록 작동되는 것을 특징으로 하는 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템.
The circulation pump is a two-way heat pump system for hot water supply, characterized in that the heat transfer medium is operative to circulate when the temperature of the outside air flowing into the first stage evaporator is lower than a predetermined temperature.

10 1단측 히트펌프사이클
11 1단측 압축기
12 1단측 유분리기
13 1단측 응축기
14 1단측 수액기
15 1단측 필터
16 1단측 팽창변
17 1단측 증발기
18 1단측 액분리기
20 2단측 히트펌프사이클
21 2단측 압축기
22 2단측 유분리기
23 2단측 응축기
23' 2단측 보조응축기
24 2단측 수액기
25 2단측 필터
26 2단측 팽창변
27 2단측 증발기
30 급탕부
31 온수탱크
32 온수 순환펌프
33 온수예열 열교환기
34 온수가열 열교환기
40 가열부
41 외기가열 열교환기
42 열매체 순환펌프
43 열전달 열교환기
44 냉수냉각 열교환기10 1 stage heat pump cycle
11 1 stage compressor
12 One stage oil separator
13 One stage condenser
14 One-stage receiver
15 1 stage filter
16 One-stage expansion valve
17 Single Stage Evaporator
18 One stage liquid separator
20 2-stage heat pump cycle
21 Two Stage Compressor
22 Two Stage Oil Separator
23 Two stage condenser
23 '2-stage secondary condenser
24 two-stage receiver
25 2-stage filter
26 2-stage expansion valve
27 Two Stage Evaporator
30 hot water supply parts
31 hot water tank
32 hot water circulation pump
33 Hot Water Preheat Heat Exchanger
34 Hot Water Heat Exchanger
40 heating parts
41 Outdoor Heat Exchanger
42 Thermal fluid circulation pump
43 heat transfer heat exchanger
44 Cold Water Cooling Heat Exchanger

Claims (6)

저온저압의 냉매가스를 고온고압의 냉매가스로 압축시켜 토출하는 1단측 압축기와, 상기 1단측 압축기로부터 토출되는 고온고압의 냉매가스를 액냉매로 응축시켜 배출하는 1단측 응축기와, 상기 1단측 응축기로부터 유입된 액냉매를 팽창시켜 저온의 액냉매로 배출하는 1단측 팽창변과, 상기 1단측 팽창변을 거쳐 유입된 저온의 액냉매를 외부의 열매체와 열교환시켜 기체 냉매로 기화시켜 상기 1단측 압축기로 순환시키는 1단측 증발기가 포함되어 구성된 1단측 히트펌프사이클이 구비되고,
저온저압의 냉매가스를 고온고압의 냉매가스로 압축시켜 토출하는 2단측 압축기와, 상기 2단측 압축기로부터 토출되는 고온고압의 냉매가스를 액냉매로 응축시켜 배출하는 2단측 응축기와, 상기 1단측 응축기로부터 유입된 액냉매를 팽창시켜 저온의 액냉매로 배출하는 2단측 팽창변과, 상기 2단측 팽창변을 거쳐 유입된 저온의 액냉매를 기체 냉매로 기화시켜 상기 2단측 압축기로 순환시키는 2단측 증발기가 포함되어 구성된 2단측 히트펌프사이클이 구비되며,
유입된 온수가 가열되어 배출되는 온수가열 열교환기가 구비되고,
상기 1단측 응축기를 지나는 냉매와 상기 2단측 증발기를 지나는 냉매 사이에 열교환이 이루어지도록 상기 1단측 응축기와 상기 2단측 증발기는 서로 결합되며,
상기 2단측 응축기를 지나는 냉매와 상기 온수가열 열교환기를 지나는 온수 사이에 열교환이 이루어지도록 상기 2단측 응축기와 온수가열 열교환기는 서로 결합된 것을 특징으로 하는 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템.A one-stage compressor for compressing and discharging the low-temperature and low-pressure refrigerant gas into a high-temperature and high-pressure refrigerant gas; a one-stage condenser for condensing and discharging the high-temperature and high-pressure refrigerant gas discharged from the first-stage compressor with a liquid refrigerant; and the one-stage condenser Expands the liquid refrigerant introduced from the first stage to the low-temperature liquid refrigerant and discharges the low-temperature liquid refrigerant introduced through the first stage to the external heat medium to vaporize with gaseous refrigerant to circulate to the first stage compressor. It is provided with a one-stage side heat pump cycle comprising a one-stage side evaporator,
A two-stage compressor for compressing and discharging the low-temperature and low-pressure refrigerant gas into a high-temperature and high-pressure refrigerant gas, a two-stage condenser for condensing and discharging the high-temperature and high-pressure refrigerant gas discharged from the two-stage compressor with a liquid refrigerant, and the one-stage condenser A two-stage expansion valve for expanding the liquid refrigerant introduced from the liquid refrigerant and discharging it into a low-temperature liquid refrigerant; and a two-stage evaporator for vaporizing the low-temperature liquid refrigerant flowing through the two-stage expansion valve with a gas refrigerant and circulating it to the two-stage compressor. Is equipped with a two-stage side heat pump cycle,
It is provided with a hot water heating heat exchanger in which the introduced hot water is heated and discharged.
The first stage side condenser and the second stage side evaporator are coupled to each other so that heat exchange occurs between the refrigerant passing through the first stage side condenser and the refrigerant passing through the second stage side evaporator,
The two-stage condenser and the hot water heating heat exchanger is coupled to each other so that heat exchange is performed between the refrigerant passing through the two-stage condenser and the hot water passing through the hot water heating heat exchanger. 제1항에 있어서,
유입된 온수를 가열시켜 상기 온수가열 열교환기로 배출하되, 유입된 온수를 상기 1단측 압축기에서 1단측 응축기로 이어지는 냉매라인을 지나는 냉매와 열교환시켜 가열하도록 상기 1단측 압축기에서 1단측 응축기로 이어지는 냉매라인 상에 온수예열 열교환기가 더 구비된 것을 특징으로 하는 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템.The method of claim 1,
A refrigerant line leading from the first stage compressor to the first stage condenser to heat the introduced hot water to be discharged to the hot water heating heat exchanger, and to heat the introduced hot water with the refrigerant passing through the refrigerant line leading from the first stage compressor to the first stage condenser. Hot water preheating heat exchanger is further provided on the heat pump system of the dual-type hot water supply. 제2항에 있어서,
상기 1단측 압축기에서 상기 1단측 응축기로 이어지는 냉매라인에는 우회라인이 상기 온수예열 열교환기와 병렬로 연결되고,
상기 1단측 압축기에서 1단측 응축기로 유입되는 냉매의 흐름을 상기 온수예열 열교환기 또는 우회라인으로 전환시키기 위한 우회전환 밸브수단이 더 구비되며,
상기 우회전환 밸브수단은 상기 온수예열 열교환기로 유입되는 온수의 온도가 미리 설정된 온도보다 작으면 상기 1단측 압축기에서 1단측 응축기로 유입되는 냉매의 흐름을 상기 온수예열 열교환기로 흐르도록 전환시키고, 상기 온수예열 열교환기로 유입되는 온수의 온도가 미리 설정된 온도보다 크거나 같으면 상기 1단측 압축기에서 1단측 응축기로 유입되는 냉매의 흐름을 상기 우회라인으로 흐르도록 전환시키는 것을 특징으로 하는 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템.The method of claim 2,
A bypass line is connected in parallel with the hot water preheating heat exchanger in the refrigerant line leading from the first stage compressor to the first stage condenser.
Bypass valve means for converting the flow of the refrigerant flowing into the condenser in the first stage from the first stage to the hot water preheating heat exchanger or bypass line is further provided,
The bypass switching valve means converts the flow of the refrigerant flowing from the first stage compressor to the first stage condenser to the hot water preheating heat exchanger when the temperature of the hot water flowing into the hot water preheating heat exchanger is less than a preset temperature. When the temperature of the hot water flowing into the preheating heat exchanger is greater than or equal to the preset temperature, the heat pump for hot water supply of the two-way method characterized in that the flow of the refrigerant flowing from the first stage compressor to the first stage condenser flows to the bypass line. system. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 2단측 응축기에서 2단측 증발기로 이어지는 냉매라인과 병렬로 연결된 제2열교환라인과 상기 1단측 증발기에서 1단측 압축기로 이어지는 냉매라인과 병렬로 연결된 제1열교환라인이 구비되고,
상기 제1열교환라인을 지나는 냉매와 제2열교환라인을 지나는 냉매를 열교환시키도록 상기 제1열교환라인과 제2열교환라인 상에 보조열교환기가 더 구비되며,
냉매의 흐름을 상기 2단측 응축기에서 2단측 증발기로 이어지는 냉매라인 또는 상기 제2열교환라인으로 전환시킴과 동시에 냉매의 흐름을 1단측 증발기에서 1단측 압축기로 이어지는 냉매라인과 또는 상기 제1열교환라인으로 전환시키기 위한 열교환전환 밸브수단이 더 구비되며,
상기 열교환전환 밸브수단은 상기 2단측 응축기에서 2단측 증발기로 유입되는 냉매의 온도가 미리 설정된 온도보다 크거나 같으면 상기 2단측 응축기에서 2단측 증발기로 유입되는 냉매 흐름을 상기 제2열교환라인으로 전환시킴과 동시에 상기 1단측 증발기에서 1단측 압축기로 유입되는 냉매의 흐름을 제1열교환라인으로 전환시키는 것을 특징으로 하는 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A second heat exchange line connected in parallel with the refrigerant line leading from the second stage condenser to the second stage evaporator and a first heat exchange line connected in parallel with the refrigerant line running from the first stage side evaporator to the first stage side compressor,
An auxiliary heat exchanger is further provided on the first heat exchange line and the second heat exchange line to heat exchange the refrigerant passing through the first heat exchange line and the refrigerant passing through the second heat exchange line.
A refrigerant flow is diverted from the second stage condenser to the second stage evaporator or the second heat exchange line, and at the same time, the refrigerant flows from the first stage evaporator to the first stage compressor and the first heat exchange line. Heat exchange switching valve means for switching is further provided,
The heat exchange switching valve means converts the refrigerant flow flowing from the second stage condenser to the second stage evaporator in the second heat exchange line when the temperature of the refrigerant flowing from the second stage condenser to the second stage evaporator is greater than or equal to a preset temperature. And at the same time converting the flow of the refrigerant flowing into the first stage compressor from the first stage evaporator to a first heat exchange line. 제1항 또는 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 1단측 증발기는 열매체로 외부 공기를 유입시켜 냉매와 열교환시키고,
상기 1단측 증발기로 유입되는 외부 공기를 상기 온수가열 열교환기 또는 온수예열 열교환기로 유입되는 온수의 열로 가열시키도록 상기 1단측 증발기의 외부 공기가 유입되는 입구 측에 외기가열 열교환기가 구비된 것을 특징으로 하는 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템.The method according to any one of claims 1 to 3,
The first stage evaporator heats the refrigerant by introducing external air into the heat medium,
An external air heat exchanger is provided at an inlet side of the external air of the first stage evaporator to heat the external air introduced into the first stage evaporator to the heat of the hot water introduced into the hot water heat exchanger or the hot water preheating heat exchanger. A two-way heat pump system for hot water supply. 제5항에 있어서,
상기 온수가열 열교환기 또는 온수예열 열교환기로 이어지는 온수라인 상에는 열전달용 열교환기가 구비되고,
상기 열전달용 열교환기와 상기 외기가열 열교환기 사이를 연결하는 순환라인이 구비되어 빙점이 물보다 낮은 열전달 매체가 순환펌프의 구동으로 상기 순환라인을 따라 상기 열전달용 열교환기와 외기가열 열교환기를 순환하면서 온수의 열을 상기 1단측 증발기로 유입되는 외부 공기로 전달하여 외부 공기를 가열시키되,
상기 순환펌프는 상기 1단측 증발기로 유입되는 외부 공기의 온도가 미리 설정된 온도보다 낮아지는 경우 열전달 매체가 순환되도록 작동되는 것을 특징으로 하는 이원 방식의 급탕용 히트펌프 시스템.The method of claim 5,
On the hot water line leading to the hot water heat exchanger or hot water preheating heat exchanger is provided a heat transfer heat exchanger,
A circulation line is provided between the heat transfer heat exchanger and the external air heat exchanger so that a heat transfer medium having a freezing point lower than the water is circulated by the circulation pump by circulating the heat transfer heat exchanger and the external air heat exchanger. Heat the outside air by transferring heat to the outside air flowing into the first stage evaporator,
The circulation pump is a two-way heat pump system for hot water supply, characterized in that the heat transfer medium is operative to circulate when the temperature of the outside air flowing into the first stage evaporator is lower than a predetermined temperature.
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