KR20120100620A - Method for controlling a water circulation system using heat pump - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for controlling a hot water circulator using a heat pump is provided to enough hot water capacity with reducing energy consumption even when using the heat pump with small capacity. CONSTITUTION: A method for controlling a hot water circulator using a heat pump is as follows. Target suction superheating predetermined according to the outdoor air temperature of an evaporator is set(S01). The opening degree of an expansion valve is controlled according to the target suction superheating. The target suction superheating is changed when the outdoor air temperature is changed(S03). When the temperature of water inflow increases and the temperature of water outflow is less than a target value, the target suction superheating is lowered(S06). [Reference numerals] (AA) Start; (BB,DD,GG,JJ) No; (CC,EE,FF,HH,II) Yes; (KK) Finish; (S01) Setting the target suction superheating after measuring the temperature of external air; (S02) Checking whether or not the temperature of external air changes; (S03) Re-setting the target suction superheating according to the changed temperature of external air; (S04.S07) Checking whether or not the temperature of water outflow is below the target temperature; (S05) Checking whether the temperature of water inflow increases, and a compressor is restrictively operated; (S06) The target suction overheating is lowered at a predetermined value; (S08) Checking whetehr or not the compressor is restrictively operated; (S09) Decreasing the amount of water

Description

히트펌프를 이용한 온수 순환장치의 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING A WATER CIRCULATION SYSTEM USING HEAT PUMP}Control method of hot water circulator using heat pump {METHOD FOR CONTROLLING A WATER CIRCULATION SYSTEM USING HEAT PUMP}

본 발명은 히트펌프를 이용한 온수 순환장치의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열원으로서 히트펌프를 이용하여 온수를 공급하는 온수 순환장치의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method of a hot water circulator using a heat pump, and more particularly, to a control method of a hot water circulator for supplying hot water using a heat pump as a heat source.

온수 순환장치는 상수원과 같은 급수원으로부터 공급받은 저온의 물을 가열하여 온수를 제공하기 위한 장치로서, 물을 가열하기 위해 종래부터 다양한 종류의 열원이 사용되어 왔다. 그 중, 냉매압축사이클을 이용하는 히트펌프를 이용한 온수 순환장치는 열원으로서 응축기를 통과하는 고온의 냉매가 갖는 열을 활용하며, 응축기로부터 방열되는 저온의 물을 열교환하여 온수를 생산하는 장치이다.The hot water circulation system is a device for providing hot water by heating low temperature water supplied from a water supply source such as a water supply source, and various types of heat sources have been conventionally used to heat water. Among them, the hot water circulator using a heat pump using a refrigerant compression cycle utilizes the heat of the high temperature refrigerant passing through the condenser as a heat source, and is a device for producing hot water by heat-exchanging low temperature water radiated from the condenser.

이러한 온수 순환장치는 설정온도 이상의 온수를 요구되는 수량만큼 공급되어야 하는데, 보일러와 같은 열원을 사용하는 경우와 달리 히트펌프의 경우 사이클이 실외온도와 같은 외부 환경에 의해 영향을 받기 때문에 응축기를 통해 공급되는 열량을 충분히 공급하지 못하는 경우가 생길 수 있다.The hot water circulator must supply the required amount of hot water above the set temperature. Unlike the case of using a heat source such as a boiler, the heat pump is supplied through the condenser because the cycle is affected by the external environment such as the outdoor temperature. You may not be able to supply enough heat.

가령, 증발기로부터 토출된 냉매가 액체 상태로 압축기로 유입되면 압축기를 손상시키거나 소음이 발생되는 문제가 있게 되므로, 냉매는 압축기에 기체상태로 유입되어야 한다. 이를 위해서, 증발기를 통과한 냉매가 어느 정도의 과열도를 갖도록 하여 액냉매의 유입을 방지하고 있으나, 증발기와 열교환하게 되는 외부 공기의 온도가 낮은 경우에는 충분한 열량을 얻을 수 없으므로 냉매의 과열도가 낮아져서 액냉매 유입의 문제가 생길 수 있다.For example, when the refrigerant discharged from the evaporator flows into the compressor in a liquid state, there is a problem of damaging the compressor or generating noise. Therefore, the refrigerant should be introduced into the compressor in a gaseous state. To this end, the refrigerant passing through the evaporator has a certain degree of superheat to prevent the introduction of the liquid refrigerant. However, when the temperature of the external air to exchange heat with the evaporator is low, a sufficient amount of heat cannot be obtained. It can be lowered, causing problems with liquid refrigerant inflow.

이러한 경우에, 종래에는 팽창밸브의 개도를 제어하여 증발기를 통과하는 냉매의 유량을 감소키셔 적은 열량으로도 냉매가 충분히 증발할 수 있도록 하여 액냉매 유입으로 인한 문제를 해소하고 있으나, 상술한 바와 같이 온수 순환장치에 있어서 냉매의 온도가 저하되면 공급되는 온수의 온도가 낮아지게 되는 문제가 있다.In this case, conventionally, by controlling the opening of the expansion valve to reduce the flow rate of the refrigerant passing through the evaporator to allow the refrigerant to sufficiently evaporate even with a small amount of heat to solve the problem caused by the liquid refrigerant inflow, as described above In the hot water circulation system, when the temperature of the refrigerant is lowered, there is a problem that the temperature of the supplied hot water is lowered.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 외부 환경에 변화가 있더라도 히트펌프 시스템을 안정적으로 운영하면서 목표 온도 이상의 온수를 공급할 수 있는 온수 순환장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.The present invention has been made to overcome the disadvantages of the prior art as described above, the technical problem to provide a hot water circulator that can supply hot water above the target temperature while operating the heat pump system stably even if the external environment changes. It is.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하는 히트펌프를 포함하고, 상기 응축기를 열원으로 하여 온수를 공급하는 온수 순환장치의 제어방법으로서, 상기 증발기 주위의 외기온도(Tea)에 따라 사전에 결정된 목표 흡입과열도를 설정하는 단계; 설정된 목표 흡입과열도에 따라서 상기 팽창밸브의 개도를 조절하는 단계; 상기 외기온도(Tea)가 변하는 경우, 외기온도 변화에 따라 목표 흡입과열도를 변경하는 단계; 및 입수온도(Twi)가 상승하면서 출수온도(Two)가 목표치 미만인 경우에 변경된 목표 흡입과열도를 낮추는 단계;를 포함하는 온수 순환장치의 제어방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, a control method of a hot water circulator including a heat pump including a compressor, a condenser, an expansion valve and an evaporator, and supplies hot water using the condenser as a heat source. Setting a predetermined suction superheat degree according to the outside air temperature (Tea) around the evaporator; Adjusting the opening degree of the expansion valve according to a set target suction superheat degree; Changing a target suction superheat according to a change in the outside temperature if the outside temperature is changed; And lowering the changed target suction superheat when the water extraction temperature Twi is lower than the target value while the water temperature Twi rises.

즉, 본 발명은 압축기 측으로 유입되는 냉매의 과열도(이하, "흡입과열도")를 결정함에 있어서 증발기 주위의 외기온도를 감안하여 유지하여야 할 흡입과열도(이하, "목표 흡입과열도")를 설정한 후 압축기의 작동 상태 및 출수온도를 감안하여 설정된 목표 흡입과열도를 추가적으로 조정하도록 하고 있다.That is, in the present invention, in determining the superheat degree (hereinafter referred to as "suction superheat") of the refrigerant flowing into the compressor, the suction superheat degree to be maintained in consideration of the ambient air temperature around the evaporator (hereinafter referred to as "target suction superheat degree") After setting, the target suction superheat is additionally adjusted in consideration of the operating state of the compressor and the outlet temperature.

여기서, 상기 목표 흡입과열도는 증발기의 외기온도에 따라서 다르게 설정되는데, 외기온도가 낮은 경우에는 증발기를 통과하는 냉매가 얻을 수 있는 열량이 충분하지 않으므로 목표 흡입과열도를 높게 설정한다. 이를 통해서, 압축기로부터 토출되는 냉매의 온도가 높아지므로 외기온도가 낮더라도 온수 순환장치로부터 공급되는 온수의 온도(이하, "출수온도")를 목표치 이상으로 유지할 수 있게 된다.Here, the target suction superheat degree is set differently according to the outside air temperature of the evaporator. If the outside air temperature is low, the amount of heat that the refrigerant passing through the evaporator does not have is sufficient, so the target suction superheat degree is set high. As a result, since the temperature of the refrigerant discharged from the compressor is increased, the temperature of the hot water supplied from the hot water circulation system (hereinafter, referred to as "water extraction temperature") can be maintained at or above a target value even when the outside temperature is low.

이 과정에서, 목표 흡입과열도는 증발기 외기온도 변화에 따라서 연속적으로 변화하도록 설정될 수 있다. 목표 흡입과열도의 변동이 있는 경우에 사이클 장치의 안정성이 미세한 흡입과열도 변화에도 민감하게 영향을 받으므로, 목표 흡입과열도를 단계적으로 조정하기 보다는 연속적으로 변화하도록 할 수 있다.In this process, the target suction superheat can be set to change continuously in accordance with the evaporator ambient temperature change. Since the stability of the cycle apparatus is sensitively affected by the slight suction superheat change when the target suction superheat fluctuates, it is possible to continuously change the target suction superheat rather than step by step.

한편, 목표 흡입과열도가 설정된 상태에서 온수 순환장치로 공급되는 물의 온도(이하, "입수온도")가 증가하면 응축기에서 충분한 방열이 되지 않아 사이클 내에 열량이 축적되게 된다. 입수온도가 더욱 증가하면, 압축기로 유입되는 냉매의 온도가 상승하고 압축기의 토출압이 허용치를 넘게 되며, 이러한 경우에 압축기 보호를 위해 압축기의 작동을 정지하거나 압축기로부터 토출되는 토출압을 의도적으로 낮추는 제한 운전이 실시되게 된다.On the other hand, when the temperature of the water supplied to the hot water circulator (hereinafter, “water inlet temperature”) increases while the target suction superheat is set, heat is accumulated in the cycle due to insufficient heat radiation from the condenser. If the inlet temperature further increases, the temperature of the refrigerant flowing into the compressor rises and the discharge pressure of the compressor exceeds the allowable value. In this case, the compressor may be shut down or the discharge pressure intentionally lowered to protect the compressor. Limited operation will be carried out.

이렇게 압축기가 제한 운전되는 상태에서는 출수온도가 목표치에 미달되는 경우에는 목표 흡입과열도 상승을 통한 출수온도 확보가 불가능하게 된다. 목표 흡입과열도를 높이더라도 압추기로부터 토출되는 냉매의 온도 및 압력이 제한되기 때문이다. 이러한 경우에 본 발명의 일측면에서는 반대로 목표 흡입과열도를 낮추도록 한다. 이렇게 목표 흡입과열도를 낮추면, 압축기로 흡입되는 냉매의 온도가 낮아져서 압축기의 제한 운전이 해소될 수 있고, 이를 통해 압축기의 운전시간을 늘려서 급수되는 물에 전달되는 열량을 높일 수 있게 된다.In this state in which the compressor is operated in a limited operation, when the discharge water temperature is lower than the target value, it is impossible to secure the discharge water temperature by increasing the target suction superheat. This is because the temperature and pressure of the refrigerant discharged from the pressurizer are limited even if the target suction superheat is increased. In this case, in one aspect of the present invention, the target suction superheat is lowered. When the target suction overheating is lowered, the temperature of the refrigerant sucked into the compressor is lowered, thereby limiting the limited operation of the compressor, thereby increasing the operating time of the compressor, thereby increasing the amount of heat delivered to the water supplied.

여기서, 입수온도가 증가함에 따라서 목표 흡입과열도가 연속적으로 감소하도록 할 수도 있고, 사전에 정해진 값만큼 감소시킬 수도 있다. 만일, 목표 흡입과열도를 낮춰서 운전을 하더라도, 출수온도가 회복되지 않고 압축기의 제한 운전이 해소되지 않으면, 목표 흡입과열도를 추가적으로 낮출 수도 있다.In this case, as the intake temperature increases, the target suction superheat may be continuously decreased, or may be decreased by a predetermined value. Even if the operation is performed by lowering the target suction superheat, the target suction superheat may be further lowered if the discharge water temperature is not restored and the limited operation of the compressor is not eliminated.

이 경우, 목표 흡입과열도를 지나치게 낮추면, 압축기로 액냉매가 유입될 수도 있고, 압축기로부터 토출되는 냉매의 온도와 압력이 지나치게 낮아져서 출수온도를 오히려 감소시킬 수도 있으므로, 사전에 목표 흡입과열도의 최소치를 설정하고 상기 최소치 이상의 범위에서 목표 흡입과열도를 제어하도록 할 수 있다.In this case, if the target suction superheat is excessively lowered, liquid refrigerant may flow into the compressor, and the temperature and pressure of the refrigerant discharged from the compressor may be too low to reduce the water exit temperature. It can be set to control the target suction superheat in the range above the minimum value.

이때, 상기 목표 흡입과열도의 최소치는 증발기의 외기온도에 따라 결정될 수 있다.In this case, the minimum value of the target suction superheat may be determined according to the outside air temperature of the evaporator.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하는 히트펌프를 포함하고, 상기 응축기를 열원으로 하여 온수를 공급하는 온수 순환장치의 제어방법으로서, 증발기 외기온도(Tea)에 따라서 목표 흡입과열도를 다르게 설정하는 단계; 출수온도(Two)를 측정하는 단계; 출수온도(Two)가 목표치 이하인 경우에 상기 압축기의 작동 상태를 감지하는 단계; 및 압축기의 토출압이 최대치에 도달하여 압축기의 운전이 제한됨에도 불구하고 출수온도(Two)가 목표치 이하인 경우에 상기 목표 흡입과열도를 감소시키는 단계;를 포함하는 온수 순환장치의 제어방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a control method of a hot water circulation system including a heat pump including a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, and supplies hot water using the condenser as a heat source, the evaporator outside temperature (Tea) Differently setting the target suction superheat according to the method; Measuring the exit temperature (Two); Detecting an operating state of the compressor when the water outlet temperature Two is lower than a target value; And reducing the target suction superheat when the discharge water temperature Two is less than the target value even though the discharge pressure of the compressor reaches the maximum value and the operation of the compressor is limited. The control method of the hot water circulation system is provided. .

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 측면들에 의하면, 적은 용량의 히트펌프 장치를 이용하여도 안정적으로 출수온도를 확보하고 충분한 정도의 급탕 용량을 확보할 수 있게 된다. 아울러, 에너지 소모량도 절감할 수 있다.According to the aspects of the present invention having the configuration as described above, it is possible to ensure a water supply temperature stably and to ensure a sufficient hot water supply capacity even when using a heat pump device of a small capacity. In addition, energy consumption can be reduced.

도 1은 본 발명에 따른 제어방법의 일 실시예가 적용되는 온수 순환장치의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 온수 순환장치의 작동 상태를 도시한 몰리에르 선도이다.
도 3은 도 1에 도시된 온수 순환장치의 작동 과정을 도시한 순서도이다.
도 4는 도 1에 도시된 온수 순환장치에 있어서, 실외온도 변화에 따른 목표 흡입과열도 변화를 개략적으로 도시한 그래프이다.
1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a hot water circulation system to which an embodiment of a control method according to the present invention is applied.
2 is a Moliere diagram showing an operating state of the hot water circulator shown in FIG.
3 is a flowchart illustrating an operation process of the hot water circulator shown in FIG. 1.
FIG. 4 is a graph schematically showing a change in target suction superheat according to an outdoor temperature change in the hot water circulator shown in FIG. 1.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 온수 순환장치의 제어방법의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail an embodiment of a control method of the hot water circulation device according to the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 제어방법의 일 실시예가 적용되는 온수 순환장치의 일부를 도시한 구성도이고, 도 2는 상기 온수 순환장치에 적용되는 히트펌프 시스템의 작동원리를 도시한 몰리에르 선도이다. 도 1 및 2를 참조하면, 상기 온수 순환장치는 P1 상태의 냉매를 P2 상태까지 압축하는 압축기(10), 압축기로부터 토출된 냉매가 갖는 열과 온수 순환장치로 급수된 물이 열교환되는 응축기(20)를 포함한다. 여기서, Twi의 입수온도를 갖는 물은 상기 응축기(20)에 의해 가열되어 Two의 출수온도를 갖는 온수로서 공급되고, P2 상태로 유입된 냉매는 열을 방출하면서 P3 상태까지 냉각된다.1 is a block diagram showing a part of a hot water circulation system to which an embodiment of the control method according to the present invention is applied, Figure 2 is a Moliere diagram showing the operating principle of the heat pump system applied to the hot water circulation system. 1 and 2, the hot water circulator includes a compressor 10 for compressing a refrigerant in a P1 state to a P2 state, a condenser 20 in which heat of the refrigerant discharged from the compressor and water supplied to the hot water circulator are heat-exchanged. It includes. Here, the water having a water acquisition temperature of Twi is heated by the condenser 20 and supplied as hot water having a water discharge temperature of Two, and the refrigerant introduced into the P2 state is cooled to the P3 state while releasing heat.

응축기(20)를 통과한 냉매는 팽창밸브(30)로 유입된다. 상기 팽창밸브(30)는 소위 LEV(Linear Expansion Valve)로서 알려진 것으로서, 그 개도를 소정 범위내에서 자유롭게 조절할 수 있는 형태의 것이 사용된다. 상기 팽창밸브(30)로 유입된 냉매는 팽창밸브를 지나면서 P3까지 감압되는데, 팽창밸브의 개도에 따라서 냉매의 유량 및 토출압력이 조절되고, 그에 따라 목표 흡입과열도 및 출수온도 등을 조절할 수 있게 된다.The refrigerant passing through the condenser 20 flows into the expansion valve 30. The expansion valve 30 is known as a so-called linear expansion valve (LEV), and a type that can freely adjust its opening degree within a predetermined range is used. The refrigerant introduced into the expansion valve 30 is reduced to P3 while passing through the expansion valve, and the flow rate and the discharge pressure of the refrigerant are adjusted according to the opening degree of the expansion valve, thereby adjusting the target suction superheat and the outlet water temperature. Will be.

상기 팽창밸브(30)를 통과한 냉매는 P3 상태로 증발기(40)로 유입되고, 증발기(40) 내에서 외기로부터 열을 전달받아 기화하여, P4 상태로 복귀한 후 압축(기10)로 재공급된다. 이때, 증발기(40)로 공급되는 열량에 따라서 P4의 상태는 변화하게 되는데, 가령 증발기(40) 주위 공기의 온도(Tea)가 낮아서 증발기로 충분한 열량이 공급되지 못하는 경우에는 상기 P4는 습증기 영역에 머무르게 되고, 그로 인해 액냉매가 압축기(10)로 유입되게 된다. 이를 막기 위해서, 상기 압축기와 증발기의 사이에 어큐뮬레이터(50)를 추가하여 액냉매가 직접 압축기로 유입되는 것을 방지하고 있지만, 어큐뮬레이터(50)에 잔류하는 액냉매의 양만큼 냉매의 유량이 감소하게 되므로 전체 사이클의 성능이 그만큼 저하되게 된다.The refrigerant passing through the expansion valve 30 is introduced into the evaporator 40 in the P3 state, vaporized by receiving heat from the outside air in the evaporator 40, and returned to the P4 state and then recompressed by the compression (group 10). Supplied. At this time, the state of P4 is changed according to the amount of heat supplied to the evaporator 40. For example, when sufficient temperature is not supplied to the evaporator due to a low temperature (Tea) of the air around the evaporator 40, the P4 is supplied to the wet steam region. The liquid refrigerant is introduced into the compressor 10. In order to prevent this, the accumulator 50 is added between the compressor and the evaporator to prevent the liquid refrigerant from flowing directly into the compressor, but the flow rate of the refrigerant is reduced by the amount of the liquid refrigerant remaining in the accumulator 50. The performance of the entire cycle is reduced by that much.

따라서, 상기 실시예는 증발기를 통과한 냉매가 적어도 과열증기의 영역에 있도록 하는 정도의 흡입과열도(SH1)를 갖도록 구성된다. 구체적으로, 상기 팽창밸브(30)의 조절을 통해서 도시된 바와 같이 지점 P4가 과열증기의 영역에 있도록 제어하게 되는데, 이렇게 시스템이 의도한 흡입과열도를 목표 흡입과열도라 칭한다.Thus, the embodiment is configured to have a suction superheat degree SH1 such that the refrigerant passing through the evaporator is at least in the region of the superheated steam. Specifically, the control of the expansion valve 30 to control the point P4 to be in the region of the superheated steam as shown, so the system intended suction superheat is referred to as the target suction superheat.

도 3을 참조하여, 상기 실시예의 제어방법에 대해서 구체적으로 설명한다.With reference to FIG. 3, the control method of the said embodiment is demonstrated concretely.

우선, S01 단계에서 증발기의 외기 온도를 측정하고, 그에 따른 목표 흡입과열도(SH1)을 설정한다. 이러한 목표 흡입과열도(SH1)는 사전의 테스트 등을 거쳐서 얻어진 값을 이용할 수 있으며, 외기 온도에 따라서 다른 값을 갖게 된다. 도 4에 실외온도와 목표 흡입과열도 간의 관계를 나타내었다. 도 4에서 상부에 배치되는 실선이 목표 흡입과열도를 나타내는 것으로서, 실외온도가 증가할수록 목표 흡입과열도는 감소된 값을 갖는 것을 알 수 있다. 도시된 바와 같이, 양자가 선형적인 관계를 가질 수도 있지만, 이는 각각의 시스템의 사양 및 요구조건 등에 따라서 다르게 설정될 수 있다.First, the outside air temperature of the evaporator is measured in step S01, and the target suction superheat degree SH1 is set accordingly. The target suction superheat degree SH1 may use a value obtained through a preliminary test or the like, and has a different value depending on the outside temperature. 4 shows the relationship between the outdoor temperature and the target suction superheat. As shown in FIG. 4, the solid line disposed in the upper portion represents the target suction superheat degree, and as the outdoor temperature increases, the target suction superheat degree decreases. As shown, both may have a linear relationship, but this may be set differently according to the specifications and requirements of each system.

이러한 관계는, 실외온도 별로 목표 출수온도와 최대 급수량이 가능한 최적의 목표 흡입과열도 값들을 테스트 등을 통해서 확보한 후, 얻어진 데이터를 토대로 하여 수식화될 수 있다.Such a relationship can be formulated based on the obtained data after securing the target water output temperature and the maximum target suction superheat values for the maximum water supply possible for each outdoor temperature through a test or the like.

한편, 상기 히트펌프 시스템이 작동되는 과정에서 증발기가 위치하는 외기의 온도는 일정하게 유지될 수 없고, 그러한 외기 온도의 변화는 히트펌프 시스템의 성능에 영향을 미치게 된다. 그리고, 이러한 히트펌프 시스템의 성능이 불안정해지면 온수 순환장치에 의해 공급되는 온수의 출수온도도 변화하게 되므로, 이를 감안하여 제어할 필요가 있다.On the other hand, the temperature of the outside air in which the evaporator is located during the operation of the heat pump system cannot be kept constant, such a change in the outside air temperature will affect the performance of the heat pump system. In addition, when the performance of the heat pump system becomes unstable, the hot water supply temperature of the hot water supplied by the hot water circulator also changes, so it is necessary to control in consideration of this.

가령, 외기 온도(Tea)가 저하되면 증발기를 통해서 유입되는 열량도 저하되므로, 목표 흡입과열도에 비해서 실제 흡입과열도가 낮아지게 된다. 아울러, 압축기로 유입되는 냉매의 온도도 낮아지므로 응축기를 통해 전달되는 열량 또한 낮아지게 된다. 따라서, 이러한 경우에는 상기 팽창밸브를 제어하여 냉매의 유량을 줄이면 증발기를 통해 동일한 열량이 공급되더라도 흡입과열도를 도 2에서 SH1의 값을 갖도록 유지할 수 있다. 그러나, 이는 압축기로 액냉매가 유입되는 데에는 유리하지만, 냉매의 유량이 줄어들어 결과적으로 응축기를 통해 공급되는 열량은 감소하게 된다. 따라서, 외기 온도가 저하되면, 목표 흡입과열도를 액냉매 유입 방지를 위한 값인 SH1 보다 큰 값으로 증가시키면, 압축기로부터 토출되는 냉매의 압력 및 온도가 상승하므로 적은 유량의 냉매로도 온수의 출수온도 및 급수용량을 얻을 수 있게 된다.For example, when the outside air temperature (Tea) is lowered, the amount of heat flowing through the evaporator is also lowered, so that the actual suction superheat is lower than the target suction superheat. In addition, since the temperature of the refrigerant flowing into the compressor is lowered, the amount of heat transferred through the condenser is also lowered. Therefore, in this case, if the flow rate of the refrigerant is reduced by controlling the expansion valve, the suction superheat can be maintained to have the value of SH1 in FIG. 2 even though the same amount of heat is supplied through the evaporator. However, this is advantageous for the introduction of liquid refrigerant into the compressor, but the flow rate of the refrigerant is reduced, resulting in a decrease in the amount of heat supplied through the condenser. Therefore, when the outside air temperature decreases, if the target suction superheat is increased to a value larger than SH1, which is a value for preventing liquid refrigerant inflow, the pressure and temperature of the refrigerant discharged from the compressor increase, so that the hot water outlet temperature even with a small flow rate refrigerant. And water supply capacity can be obtained.

외기 온도가 상승하는 경우에는 증발기를 통해 충분한 열량이 유입되므로 목표 흡입과열도를 변경할 필요는 없다. 다만, 실제로 얻어지는 흡입과열도가 목표 흡입과열도 SH1 보다 작아지기 때문에 팽창밸브를 개방하여 냉매의 유량을 늘리거나, 응축기측으로 공급되는 급수량을 증가시키셔 응축기로부터 보다 많은 양의 열량이 전달되도록 하여 흡입과열도가 낮아지는 것을 방지한다.If the ambient temperature rises, there is no need to change the target suction superheat because sufficient heat flows through the evaporator. However, since the suction superheat actually obtained is smaller than the target suction superheat SH1, the expansion valve is opened to increase the flow rate of the refrigerant or increase the amount of water supplied to the condenser so that a greater amount of heat is transferred from the condenser. Prevents the superheat from lowering.

따라서, S02 단계에서는 외기 온도(Tea)를 지속적으로 확인하여 그 변화를 확인하고, 외기온도가 저하하는 경우에는 S03 단계에서 외기온도 저하에 따라 목표 흡입과열도(SH2)를 S01 단계에서의 SH1 보다 크게 설정하여, 외기온도가 저하되더라도 출수온도가 유지될 수 있도록 제어한다.Therefore, in step S02, the outside air temperature Te is continuously checked to confirm the change, and when the outside air temperature decreases, the target suction superheat degree SH2 is lower than the SH1 in step S01 when the outside air temperature decreases in step S03. By setting it large, it controls so that the water outlet temperature can be maintained even if the outside temperature falls.

여기서 출수온도는 지속적으로 체크되는데(S04 단계), 만일 S03 단계에서와 같은 제어에도 불구하고 목표로 하는 출수온도가 얻어지지 않는 경우에는 입수온도 및 압축기의 운전 상태를 확인한다(S05 단계). 외기온도가 동일한 상황에서 입수온도가 증가하는 경우, 응축기를 통한 방열량이 줄어들게 되므로, 히트펌프 장치에 열에 축적되게 되고, 이로 인해 압축기로 유입되는 냉매의 온도 및 압축기의 토출압이 높아지게 된다. 토출압이 지속적으로 상승하여 압축기가 안정적으로 작동될 수 있는 한계압력을 초과하게 되면, 온수 순환장치에 내장되는 보호 알고리즘이 작동하여 압축기의 작동을 정지시키거나 압축기의 운전을 제한하여 토출압이 정상범위 내로 유지될 수 있도록 제어된다.Here, the water extraction temperature is continuously checked (step S04). If the target water extraction temperature is not obtained despite the same control as in step S03, the inlet temperature and the operation state of the compressor are checked (step S05). When the inlet temperature is increased at the same outside temperature, the amount of heat dissipation through the condenser is reduced, which is accumulated in heat in the heat pump apparatus, thereby increasing the temperature of the refrigerant flowing into the compressor and the discharge pressure of the compressor. When the discharge pressure continuously rises and exceeds the limit pressure that the compressor can operate stably, the protection algorithm built into the hot water circulation system is activated to stop the operation of the compressor or to limit the operation of the compressor, so the discharge pressure is normal. Controlled to stay within range.

이렇게 압축기가 제한운전되면, 급수되는 물이 연속적으로 가열되는 것이 아니라, 가열 및 정지를 반복하게 되므로 출수온도가 불규칙해지고, 히트펌프 장치 역시 불안정해진다. 이를 해소하기 위해서, S06 단계에서는 S03 단계에서 설정되었던 목표 흡입과열도(SH2)를 보다 낮은 값으로 재설정한다. 이렇게, 목표 흡입과열도(SH2)를 보다 낮은 값으로 하면, 상기 팽창밸브가 개방되어 냉매의 유량이 늘어나고, 그에 따라 압축기로 유입되는 냉매의 온도가 낮아지게 된다. 따라서, 압축기의 토출압이 저하되어 제한운전에서 벗어날 수 있게 되며, 압축기의 운전시간이 길어짐에 따라서 응축기를 통한 방열량도 함께 증가된다. 그로 인해서, 출수온도가 상승하고 사이클의 안정성도 높아질 수 있다.When the compressor is limited in this way, the water to be supplied is not heated continuously, but the heating and stopping are repeated, so that the water discharge temperature becomes irregular, and the heat pump device also becomes unstable. To solve this, in step S06, the target suction superheat degree SH2 set in step S03 is reset to a lower value. In this way, when the target suction superheat degree SH2 is set to a lower value, the expansion valve is opened to increase the flow rate of the refrigerant, thereby lowering the temperature of the refrigerant flowing into the compressor. Therefore, the discharge pressure of the compressor is lowered to escape the limited operation, and as the operation time of the compressor is longer, the amount of heat dissipation through the condenser is also increased. As a result, the withdrawal temperature may increase and cycle stability may also increase.

이때, 상기 S06 단계에서 SH2는 사전에 정해진 값만큼 감소된다. 즉, 입수온도가 상승함에 따라서 연속적으로 SH2를 감소시키는 것이 아니라, 도 4에서 다수개의 'ㄷ'자형 화살표로 지시된 바와 같이 정해진 간격만큼 SH2를 낮추는 것이다. 이를 통해서, 보다 신속하게 제한운전 상태에서 벗어날 수 있게 된다. 그리고, 상기 SH2는 목표 흡입과열도의 최소치까지만 감소된다.At this time, in step S06 SH2 is reduced by a predetermined value. That is, instead of decreasing SH2 continuously as the acquisition temperature rises, SH2 is lowered by a predetermined interval as indicated by a plurality of 'c'-shaped arrows in FIG. 4. Through this, it is possible to escape from the limited operation state more quickly. And, the SH2 is reduced only to the minimum value of the target suction superheat.

즉, 목표 흡입과열도를 지나치게 낮추면, 압축기로 액냉매가 유입될 수도 있고, 압축기로부터 토출되는 냉매의 온도와 압력이 지나치게 낮아져서 출수온도를 오히려 감소시킬 수도 있으므로, 사전에 목표 흡입과열도의 최소치를 설정하고 상기 최소치 이상의 범위에서 목표 흡입과열도를 제어한다. 도 4에서는 점선으로 표시된 선이 목표 흡입과열도의 최소치에 해당된다. 이때, 상기 목표흡입과열도의 최소치는 상기 증발기의 외기온도에 따라서 정해질 수 있다.That is, if the target suction superheat is excessively lowered, liquid refrigerant may be introduced into the compressor, and the temperature and pressure of the refrigerant discharged from the compressor may be too low to reduce the discharge water temperature. And control the target suction superheat in the range above the minimum value. In FIG. 4, the line indicated by the dotted line corresponds to the minimum value of the target suction superheat. In this case, the minimum value of the target suction superheat may be determined according to the outside air temperature of the evaporator.

상기 S06 단계에서 SH2 값을 재설정한 후 출수온도의 회복여부를 S07 단계에서 다시 확인한다. 만일, 출수온도가 목표치 이상인 경우에는 제어를 종료하게 되며, 그렇지 않은 경우에는 압축기가 제한운전 상태에서 벗어났는지의 여부를 S08 단계에서 확인한다. 만일, 압축기의 제한운전이 해소되지 않은 상태라면 상기 S06 단계로 복귀하여 목표 흡입과열도를 다시 한번 낮춘 후 S07 및 S08 단계를 반복한다.After resetting the SH2 value in step S06, it is again checked in step S07 whether the water discharge temperature is recovered. If the outlet temperature is higher than the target value, the control is terminated. Otherwise, it is checked in step S08 whether the compressor is out of the limited operation state. If the limited operation of the compressor has not been eliminated, the process returns to step S06 to lower the target suction superheat once again and repeat steps S07 and S08.

S08 단계에서 압축기가 제한운전 상태가 아닌 경우에는, 히트펌프가 최대 한도로 작동됨에도 불구하고 출수온도가 얻어지지 않는 경우에 해당되므로 급수량을 감소시켜(S09 단계) 출수온도가 얻어질 수 있도록 제어한다. 만일, 출수온도보다 급수량이 보다 중요한 경우에는 상기 S09 단계를 생략할 수도 있다.If the compressor is not in the limited operation state in step S08, even though the heat pump is operated to the maximum limit, the water discharge temperature is not obtained. Therefore, the water supply is reduced (step S09) to control the water output temperature. . If the water supply amount is more important than the water exit temperature, step S09 may be omitted.

Claims (9)

압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하는 히트펌프를 포함하고, 상기 응축기를 열원으로 하여 온수를 공급하는 온수 순환장치의 제어방법으로서,
상기 증발기 주위의 외기온도(Tea)에 따라 사전에 결정된 목표 흡입과열도를 설정하는 단계;
설정된 목표 흡입과열도에 따라서 상기 팽창밸브의 개도를 조절하는 단계;
상기 외기온도(Tea)가 변하는 경우, 외기온도 변화에 따라 목표 흡입과열도를 변경하는 단계; 및
입수온도(Twi)가 상승하면서 출수온도(Two)가 목표치 미만인 경우에 변경된 목표 흡입과열도를 낮추는 단계;를 포함하는 온수 순환장치의 제어방법.
A control method of a hot water circulator including a heat pump including a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, and supplying hot water using the condenser as a heat source.
Setting a predetermined target suction superheat degree according to the outdoor air temperature (Tea) around the evaporator;
Adjusting the opening degree of the expansion valve according to a set target suction superheat degree;
Changing a target suction superheat according to a change in the outside temperature if the outside temperature is changed; And
And lowering the altered target suction superheat when the water extraction temperature Twi is lower than the target value while the water temperature Twi rises.
제1항에 있어서,
증발기 외기온도(Tea)의 변화에 따라서 상기 목표 흡입과열도는 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 온수 순환장치의 제어방법.
The method of claim 1,
The control method of the hot water circulation system, characterized in that the target suction superheat is continuously changed in accordance with the change of the evaporator outdoor temperature (Tea).
제2항에 있어서,
증발기 외기온도(Tea)가 낮아지면 설정된 목표 흡입과열도는 증가하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 온수 순환장치의 제어방법.
The method of claim 2,
If the evaporator outdoor temperature (Tea) is lowered, the set target suction superheat is set to increase the control method of the hot water circulation system.
제1항에 있어서,
입수온도(Twi)가 증가하는 경우에 상기 목표 흡입과열도는 사전에 정해진 값만큼 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 온수 순환장치의 제어방법.
The method of claim 1,
The target suction superheat degree is set as low as a predetermined value when the inlet temperature (Twi) increases, the control method of the hot water circulation system.
제1항에 있어서,
목표 흡입과열도를 낮춘 후에도 압축기의 토출압력이 한계치 미만으로 낮아지지 않고 출수온도도 목표치 이하인 경우에 목표 흡입과열도를 추가적으로 낮추는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온수 순환장치의 제어방법.
The method of claim 1,
And further lowering the target suction superheat even when the discharge pressure of the compressor is not lowered below the limit even after the target suction superheat is lowered and the discharge water temperature is lower than the target value.
제5항에 있어서,
증발기 외기온도(Tea)에 따른 목표 흡입과열도의 최소치를 사전에 설정하고, 상기 목표 흡입과열도가 최소치에 도달할 때까지만 목표 흡입과열도를 낮추는 것을 특징으로 하는 온수 순환장치의 제어방법.
The method of claim 5,
And setting a minimum value of the target suction superheat degree according to the evaporator outdoor temperature (Tea) in advance and lowering the target suction superheat degree only until the target suction superheat degree reaches the minimum value.
압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하는 히트펌프를 포함하고, 상기 응축기를 열원으로 하여 온수를 공급하는 온수 순환장치의 제어방법으로서,
증발기 외기온도(Tea)에 따라서 목표 흡입과열도를 다르게 설정하는 단계;
출수온도(Two)를 측정하는 단계;
출수온도(Two)가 목표치 이하인 경우에 상기 압축기의 작동 상태를 감지하는 단계; 및
압축기의 토출압이 최대치에 도달하여 압축기의 운전이 제한됨에도 불구하고 출수온도(Two)가 목표치 이하인 경우에 상기 목표 흡입과열도를 감소시키는 단계;를 포함하는 온수 순환장치의 제어방법.
A control method of a hot water circulator including a heat pump including a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, and supplying hot water using the condenser as a heat source.
Setting a target suction superheat differently according to an evaporator outdoor temperature (Tea);
Measuring the exit temperature (Two);
Detecting an operating state of the compressor when the water outlet temperature Two is lower than a target value; And
Reducing the target suction superheat when the discharge water temperature (Two) is less than the target value despite the discharge pressure of the compressor reaches the maximum value is less than the target value.
제7항에 있어서,
상기 목표 흡입과열도는 사전에 결정된 값만큼 감소되는 것을 특징으로 하는 온수 순환장치의 제어방법.
The method of claim 7, wherein
And the target suction superheat is reduced by a predetermined value.
제7항에 있어서,
증발기 외기온도(Tea)가 낮아지면 설정된 목표 흡입과열도는 증가하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 온수 순환장치의 제어방법.
The method of claim 7, wherein
If the evaporator outdoor temperature (Tea) is lowered, the set target suction superheat is set to increase the control method of the hot water circulation system.
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