KR20120119140A - Heat pump system utilizing 3 compression cycles - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3원 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 단일 냉매 압축 사이클로 구성된 단단 히트펌프에서 시수를 1차가열하여 온수(50℃ ~ 55℃)를 생성한 후, 1차 가열된 온수를 저단 냉매 압축 사이클 및 고단 냉매 압축 사이클의 2원 사이클로 구성된 2원 히트펌프에서 재가열하여 고온수(70℃ ~ 90℃)를 생성할 수 있는 고온수 생성용 3원 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a three-way heat pump system, and more particularly, in a single-stage heat pump composed of a single refrigerant compression cycle, firstly heating the time water to generate hot water (50 ° C. to 55 ° C.), and then The present invention relates to a three-way heat pump system for generating hot water, which can generate hot water (70 ° C. to 90 ° C.) by reheating in a two-way heat pump including a two-stage cycle of a low stage refrigerant compression cycle and a high stage refrigerant compression cycle.
냉매 압축 사이클의 증발기로 외기의 열을 흡수하여 응축기에서 흡수한 열을 물에 열교환함으로써 온수를 생성하는 공기열원 히트펌프가 알려져 있다. 생성된 온수는 급탕용 또는 난방용으로 사용된다.
BACKGROUND ART An air heat source heat pump that absorbs heat from outside air with an evaporator of a refrigerant compression cycle and heat-exchanges heat absorbed by a condenser into water is known. The generated hot water is used for hot water supply or for heating.
공기열원 히트펌프를 급탕용 또는 난방용 온수를 생성하는 기존 보일러의 대용으로 사용하기 위해서는, 공기열원 히트펌프가 시수(통상 15℃ 전후)를 입수 받아 70℃ - 90℃ 정도의 온수(본 명세서에서는 이를 "고온수"라고함)를 생성하여 배출할 수 있어야 한다. 그러나, 일반적으로 CFC계 또는 HFC계 냉매를 이용한 단단(單段) 히트펌프가 15℃전후의 시수를 입수 받아 생성할 수 있는 온수의 최고 온도는 외기 온도가 7℃ 이상인 경우에도 50℃~55℃를 넘지 못한다. 이러한 한계는 냉매의 비등점, 응고점, 임계 온도, 임계 압력, 단위 질량당 증발열 등 물리적 성질에 기인한 점도 있고, 압축기의 배기량 또는 용량을 대온도차에 맞추게 되면, 압축기 토출 가스 온도가 과도하게 상승 될 뿐만 아니라 가열 온도, 가열 능력 및 성적계수가 급격히 저하가 되는 특성에 기인한 점도 있다.
In order to use the air heat source heat pump as a substitute for an existing boiler that generates hot water for heating or hot water, the air heat source heat pump receives water (usually around 15 ° C) and receives hot water of about 70 ° C to 90 ° C. It should be possible to generate and discharge "hot water"). However, in general, the maximum temperature of hot water that a single stage heat pump using CFC- or HFC-based refrigerants can be produced by receiving water of around 15 ° C is 50 ° C to 55 ° C even when the outside temperature is 7 ° C or more. Do not exceed This limit is due to physical properties such as the boiling point of the refrigerant, the freezing point, the critical temperature, the critical pressure, the heat of evaporation per unit mass, and the compressor discharge gas temperature is excessively increased when the exhaust capacity or capacity of the compressor is matched to the large temperature difference. It is also due to the characteristic that the heating temperature, heating capacity and grade coefficient are rapidly lowered.
급탕용 또는 난방용 히트펌프는 주로 동절기에 사용된다. 히트펌프의 경우 열원으로 공기열원을 사용할 경우 외기 온도 저하에 따른 성적계수 저하는 피할 수 없는 문제이다. 여기에 증발기의 착상이 진행되면 코일 내를 통과하는 풍량이 감소하고, 냉매로의 공기 열량 전달이 차단되는데, 이에 따라 냉매의 열 흡수 능력 및 증발 능력이 저하하게 되며, 결과적으로 응축기에서의 가열능력 효율도 급감하게 된다. 통상적으로 히트펌프에서는 이러한 문제를 보완하고자 전기히터를 설치하게 되는데, 전기히터보다 성적계수는 1이므로, 히트펌프 장점을 상쇄시켜 버린다.
Hot water or heating heat pumps are mainly used in winter. In the case of the heat pump, when the air heat source is used as the heat source, a decrease in the coefficient of performance due to the decrease in the outside temperature is inevitable. As the evaporator is implanted, the amount of air passing through the coil decreases, and the heat transfer to the refrigerant is blocked, thereby lowering the heat absorption capacity and evaporation capacity of the refrigerant, and consequently the heating capacity in the condenser. Efficiency is also drastically reduced. In general, in the heat pump, an electric heater is installed to compensate for such a problem. Since the grade coefficient is 1, the heat pump offsets the advantages of the heat pump.
CFC계 또는 HFC계 냉매를 이용하면서도 고온수를 생성하기 위하여, 2개의 냉동사이클을 하나의 열교환기에서 결합하는 이원 히트펌프 시스템 또는 이원 냉동사이클이 다수 개시되어 있다.
In order to generate hot water while using CFC- or HFC-based refrigerants, a number of binary heat pump systems or binary refrigeration cycles are disclosed which combine two refrigeration cycles in one heat exchanger.
한국 특허 제10-0639104에는 케스케이드 열교환기를 갖는 이원 냉동사이클을 이용한 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템가 개시되어 있고, 한국 특허 제10-0690090에는 해수를 열원으로 이용하는 케스케이드 히트펌프 시스템이 개시되어 있다. 또한, 한국 특허 제10-0974271에는 이원압축방식을 이용한 히트펌프 시스템이 개시되어 있고, 한국 특허 제10-0815727에는 이원식 히트펌프를 이용한 건조 시스템이 개시되어 있으며, 한국 특허 제10-0531653에는 보조 히트펌프 시스템의 열원이 보조 열교환기에서 메인 사이클 시스템의 열매체와 열교환되는 이원 히트펌프 시스템이 개시되어 있다. 이들 이원 히트펌프 시스템은 이원 냉동사이클 조합을 통하여 종래 단단 사이클로써 출력할 수 없는 운전범위에 도달할 수 있음을 보여주고 있기는 하나, 70℃ ~ 90℃의 온수를 실용적으로 생성하기는 수준에 도달하지는 못하고 있다.
Korean Patent No. 10-0639104 discloses a heat pump system for cooling and heating and hot water using a dual refrigeration cycle having a cascade heat exchanger, and Korean Patent No. 10-0690090 discloses a cascade heat pump system using seawater as a heat source. In addition, Korean Patent No. 10-0974271 discloses a heat pump system using a binary compression method, Korean Patent No. 10-0815727 discloses a drying system using a binary heat pump, and Korean Patent No. 10-0531653 describes an auxiliary heat. A dual heat pump system is disclosed in which a heat source of a pump system is heat exchanged with a heating medium of a main cycle system in an auxiliary heat exchanger. Although these two-way heat pump systems show that a combination of two-way refrigeration cycles can reach operating ranges that cannot be output by conventional single-stage cycles, these two-level heat pump systems have reached a level that makes them practical to produce hot water at 70 ° C to 90 ° C. I can't.
그러나, 동절기에 외기 온도가 낮아 지면, 특히 외기 온도가 -6.7℃ 이하로 떨어지면, 히트펌프의 성능계수(COP)가 2이하로 떨어진다. 즉, 외기에서 흡수해 오는 열량이 압축기에서 공급하는 열량 수준 이하로 떨어지는 것이다. 더구나 동절기에는 외기 온도가 4.5℃이하로 떨어지면 증발기 주변에 서리가 생기기 때문에 공기로부터의 열량흡수를 더욱 방해한다. 따라서, 동절기에 외기 온도가 영하로 떨어지면 이원 히트펌프 시스템을 사용하더라도 70℃ ~ 90℃의 고온수 생성이 더욱 어려운 것이다.
However, when the outside air temperature falls in winter, especially when the outside air temperature falls below -6.7 ° C, the coefficient of performance (COP) of the heat pump falls below two. In other words, the amount of heat absorbed from the outside air falls below the level of heat supplied from the compressor. Moreover, in winter, when the outside air temperature falls below 4.5 ° C, frost is generated around the evaporator, which further prevents the absorption of heat from the air. Therefore, when the outside air temperature falls below zero in winter, even when using a binary heat pump system, it is more difficult to generate hot water of 70 ° C to 90 ° C.
히트펌프로 70℃~90℃의 고온수를 제조하기 위하여, 이산화탄소(CO2)냉매를 이용한 이산화탄소 히트펌프시스템이 개발되어 보급되고 있으나, 이러한 시스템도 공기열원방식을 채택할 경우 외기 온도가 영하 -6.7℃도 이하로 떨어지면, 증발 열량 감소로 인한 성능계수 저하가 현저히 초래되므로 70℃~90℃의 고온수를 생성하기는 어렵다.
In order to produce hot water of 70 ℃ ~ 90 ℃ as a heat pump, a carbon dioxide heat pump system using carbon dioxide (CO 2 ) refrigerant has been developed and spread, but if the system adopts the air heat source method, the outside air temperature is below- When the temperature falls below 6.7 ° C, it is difficult to generate high temperature water of 70 ° C to 90 ° C because the decrease in the coefficient of performance is caused by the reduction of evaporation heat.
그러나, 히트펌프는 동절기에도 외기 온도에 따라 성적계수를 1.5 ~ 3.5로 유지할 수 있기 때문에 성적계수가 1인 전열기를 사용하는 것보다는 확실히 경제적이다.
However, the heat pump is certainly economical than using an electric heater having a grade coefficient of 1 because the grade coefficient can be maintained at 1.5 to 3.5 depending on the outside temperature even in winter.
본 발명은 동절기 히트펌프를 이용한 고온수 생성 문제를 해결하고자 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하려고 하는 제1과제는 히트펌프의 에너지 절감효과를 활용하면서도 동절기에 외기 온도와 상관없이 급탕 또는 난방에 사용할 수 있는 70℃~90℃의 고온수를 생성할 수 있는 3원 히트펌프 시스템을 제공하는 데 있다.
The present invention was made to solve the problem of generating hot water using a winter heat pump, and the first problem to be solved by the present invention can be used for hot water supply or heating regardless of the outdoor air temperature during the winter while utilizing the energy saving effect of the heat pump. To provide a three-way heat pump system capable of producing hot water of 70 ℃ ~ 90 ℃.
본 발명이 해결하려고 하는 제2과제는 외기 온도에 따라 단단 히트펌프 또는 이원 히트펌프로도 사용할 수 있는 3원 히트펌프 시스템을 제공하는 데 있다.
The second problem to be solved by the present invention is to provide a three-way heat pump system that can also be used as a single stage heat pump or binary heat pump according to the outside temperature.
본 발명의 상술한 과제는, 제1냉매를 고온고압으로 압축하는 제1압축기, 상기 제1압축기에서 토출된 제1냉매가 물에 열량을 방출하여 응축하는 제1판형열교환기, 상기 제1판형열교환기에서 응축된 제1냉매가 저압으로 팽창하는 제1팽창밸브, 상기 제1팽창밸브에서 저압으로 팽창된 제1냉매가 공기로부터 열량을 흡수하여 증발하는 제1핀코일열교환기로 구성되어 물을 1차가열하는 단단 히트펌프; 및 제2냉매를 고온고압으로 압축하는 제2압축기, 상기 제2압축기에서 토출된 제2냉매가 상기 단단 히트펌프의 제1판형열교환기로부터 유입된 물에 열량을 방출하여 응축하는 제2판형열교환기, 상기 제2판형열교환기에서 응축된 제2냉매가 저압으로 팽창하는 제2팽창밸브, 상기 제2팽창밸브에서 저압으로 팽창된 제2냉매가 제3냉매와 열교환하여 제2냉매는 증발하고 제3냉매는 응축하는 제3판형열교환기, 상기 제3냉매를 고온고압으로 압축하여 상기 제3판형열교환기에 투입하는 제3압축기, 상기 제3판형열교환기에서 응축된 제3냉매를 저압으로 팽창하는 제3팽창밸브, 상기 제3팽창밸브에서 저압으로 팽창된 제3냉매가 공기로부터 열량을 흡수하여 증발하는 제2핀코일열교환기로 구성되어 물을 2차가열하는 이원 히트펌프;를 포함하는 3원 히트펌프 시스템에 의하여 해결된다.
The above object of the present invention is a first compressor for compressing a first refrigerant at high temperature and high pressure, a first plate heat exchanger in which the first refrigerant discharged from the first compressor releases heat to condense and water, and the first plate type. It is composed of a first expansion valve in which the first refrigerant condensed in the heat exchanger expands to low pressure, and a first fin coil heat exchanger in which the first refrigerant expanded to low pressure in the first expansion valve absorbs heat from air and evaporates water. A single stage heat pump for primary heating; And a second plate heat exchanger for compressing the second refrigerant at high temperature and high pressure, and a second plate heat exchange in which the second refrigerant discharged from the second compressor discharges heat to water introduced from the first plate heat exchanger of the single stage heat pump. For example, the second expansion valve in which the second refrigerant condensed in the second plate heat exchanger expands to low pressure, the second refrigerant expanded to low pressure in the second expansion valve exchange heat with the third refrigerant, and the second refrigerant evaporates. The third refrigerant includes a third plate heat exchanger condensing, a third compressor compressing the third refrigerant at high temperature and high pressure, and injecting the third plate heat exchanger into the third plate heat exchanger, and expanding the third refrigerant condensed in the third plate heat exchanger to low pressure. And a second expansion valve configured to include a second fin coil heat exchanger configured to absorb the amount of heat from the air and evaporate the third refrigerant expanded at low pressure in the third expansion valve. One Heat Pump Sheath To be settled by.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 제1핀코일열교환기에서 흡수한 열량 및 제1압축기에서 가해진 열량으로 단단 히트펌프의 제1판형열교환기에서 시수를 50℃ ~ 55℃로 1차 가열한 후, 다시 1차 가열된 시수를, 제2핀코일열교환기에서 흡수한 열량, 제3압축기에서 가해진 열량 및 제2압축기에서 가해진 열량으로 이원 히트펌프의 제2판형열교환기에서 2차 가열함으로써, 히트펌프에 의하여 급탕 또는 난방에 사용할 수 있는 70℃ ~ 90℃의 고온수를 용이하게 얻을 수 있고, 하나의 시스템으로 외기 온도에 따라 단단 히트펌프 또는 이원 히트펌프로도 사용할 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention having the above-described configuration, the first and second heat exchangers in the first plate heat exchanger of the single stage heat pump are heat-treated at 50 ° C. to 55 ° C. by the heat absorbed by the first fin coil heat exchanger and the heat applied by the first compressor. Thereafter, the first heated time water is secondarily heated in the second plate heat exchanger of the binary heat pump by the heat absorbed by the second fin coil heat exchanger, the heat applied by the third compressor, and the heat applied by the second compressor. By the heat pump can be easily obtained hot water of 70 ℃ ~ 90 ℃ can be used for hot water supply or heating, there is an effect that can be used as a single-stage heat pump or binary heat pump according to the outside temperature in one system.
도 1은 본 발명에 따른 3원 히트펌프 시스템의 일 실시 예에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 3원 히트펌프 시스템의 다른 실시 예에 대한 구성도이다.1 is a block diagram of an embodiment of a three-way heat pump system according to the present invention.
2 is a block diagram of another embodiment of a three-way heat pump system according to the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 3원 히트펌프 시스템의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the three-way heat pump system according to the present invention.
도면에는 표시하지 않았지만, 본 발명에 따른 3원 히트펌프 시스템은 이들 각부의 구성요소(후술하는 압축기, 전자밸브, 물 온도센서, 외기 온도센서 등)를 후술하는 바와 같이 제어하기 위하여 공지의 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC), 마이콤 채용 컨트롤러(MCU) 또는 마이크로프로세서 및 그 주변장치 채용 컨트롤러를 포함하고, 이들 컨트롤러에서 실행되는 제어 프로그램을 포함한다.
Although not shown in the drawings, the three-way heat pump system according to the present invention is well-known programmable logic for controlling the components (such as the compressor, the solenoid valve, the water temperature sensor, the outside temperature sensor, and the like) described below. It includes a controller (PLC), a microcomputer employing controller (MCU) or a microprocessor and a controller employing a peripheral device thereof, and a control program executed in these controllers.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3원 히트펌프 시스템은 단단(單段) 히트펌프(100)와 이원(二元) 히트펌프(200)를 고온수 생성이 가능하도록 유기적으로 결합한 것이다. 상기 단단 히프펌프(100)와 상기 이원 히트펌프(200)는 각각의 사이클을 순환하는 냉매가 응축되는 제1판형열교환기(3) 및 제2판형열교환기(11)에서 물 배관(WP)에 의하여 연결된다. 상기 단단 히트펌프(100)는 15℃ 내외의 시수를 입수 받아 1차 가열하여 50℃ ~ 55 ℃의 온수로 만들고, 상기 이원 히트펌프(200)는 상기 단단 히트펌프(100)에서 1차 가열된 물을 2차 가열하여 70℃ ~ 90℃의 고온수로 만든다.
As shown in FIG. 1, the three-way heat pump system according to the present invention organically combines a single
상기 단단 히트펌프(100)는 제1냉매를 고온고압으로 압축하는 제1압축기(1)와, 상기 제1압축기(1)에서 토출된 제1냉매가 물에 열량을 방출하여 응축하는 제1판형열교환기(3)와, 상기 제1판형열교환기(3)에서 응축된 제1냉매가 저압으로 팽창하는 제1팽창밸브(5)와, 상기 제1팽창밸브(5)에서 저압으로 팽창된 제1냉매가 공기로부터 열량을 흡수하여 증발하는 제1핀코일열교환기(7)로 구성된다. 상기 제1냉매로는 R12 또는 R114를 사용할 수 있다.
The single
상기 이원 히트펌프(200)는 제2냉매를 고온고압으로 압축하는 제2압축기(9)와, 상기 제2압축기(9)에서 토출된 제2냉매가 상기 단단 히트펌프(100)의 제1판형열교환기(3)로부터 유입된 물에 열량을 방출하여 응축하는 제2판형열교환기(11)와, 상기 제2판형열교환기(11)에서 응축된 제2냉매가 저압으로 팽창하는 제2팽창밸브(13)와, 상기 제2팽창밸브(13)에서 저압으로 팽창된 제2냉매가 제3냉매와 열교환하여 제2냉매는 증발하고 제3냉매는 응축하는 제3판형열교환기(15)와, 상기 제3냉매를 고온고압으로 압축하여 상기 제3판형열교환기(15)에 투입하는 제3압축기(17)와, 상기 제3판형열교환기(15)에서 응축된 제3냉매를 저압으로 팽창하는 제3팽창밸브(19)와, 상기 제3팽창밸브(19)에서 저압으로 팽창된 제3냉매가 공기로부터 열량을 흡수하여 증발하는 제2핀코일열교환기(21)로 구성되어, 단단 히트펌프(100)의 제1판형열교환기(3)로부터 유입된 물을 제2판형열교환기(11)엣 2차 가열하여 70℃ ~ 90 ℃의 고온수로 만든다.
The
이때, 상기 이원 히트펌프(200)를 구성하는 2개의 냉매압축사이클 중 제2냉매 압축사이클은 제2냉매를 제2압축기(9)->제2판형열교환기(11)->제2팽창밸브(13)->제3판형열교환기(15)->제2압축기(9)를 순환시킨다. 또한 상기 이원 히트펌프(200)를 구성하는 2개의 냉매압축사이클 중 제3냉매 압축사이클은 제3냉매를 제3압축기(17)->제3판형열교환기(15)->제3팽창밸브(19)->제2핀코일열교환기(21)->제3압축기(17)를 순환시킨다. 이러한 과정에서 제2핀코일열교환기(21)는 외기의 열량을 흡수하여, 제3압축기에서 가해진 열량과 함께 제3판형열교환기에 방출하고, 이 열량은 모두 제3판형열교환기(15)에서의 제2냉매의 증발 과정에 흡수된다. 이 과정에서 제3판형열교환기(15)에서는 제2냉매와 제3냉매간의 열교환이 이루어지며, 이때 제3냉매는 응축 및 과냉각되고, 제2냉매는 증발 및 과열된다. 제3판형열교환기(15)에서 제3냉매액으로부터 열을 받은 제2냉매액은 증발을 하고 증발된 제2냉매가스는 제2압축기(9)에 흡입된 후 압축이 되며, 고온고압의 제2냉매 가스는 제2판형열교환기(11)에서 과열 제거, 완전응축 및 과냉이 되면서 물을 고온수로 가열하게 되는 것이다.
At this time, the second refrigerant compression cycle of the two refrigerant compression cycles constituting the
본 발명은 단단 히트펌프(100)의 제1판형열교환기(3)를 물의 1차 가열기로 사용하고, 그 출력 냉매를 이원 히트펌프(200)의 제2판형열교환기(11)에서 제2냉매와 열교환하게 함으로써, 단단 히트펌프(100)만으로 생성할 수 있는 물 온도를 초과하고 있는 것이다.
The present invention uses the first
제2냉매와 제3냉매는 각각 R12와 R22의 조합을 사용하거나 R12와 R114 조합을 사용할 수 있다. 본 발명의 이원 히트펌프(200)에서 운전 조건에 따라 제3압축기(17) 및 제2압축기(9)간의 냉매 토출량 비율은 달리하는 것이 바람직하다. 일반적으로 증발온도와 응축온도차가 커질수록 제3냉매 토출량은 커지는 게 효율에 유리하고, 온도차가 적을수록 제3냉매 토출량은 작아지도록 설계하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로 제3냉매에 의하여 외기로부터 더 많은 열량을 흡수하여 제2냉매에 전달 할 수 있기 때문이다.
The second and third refrigerants may use a combination of R12 and R22 or a combination of R12 and R114, respectively. In the
도 2는 본 발명의 다른 실시 예를 보여준다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 의할 경우, 물의 출수 온도 및 외기 온도에 따라 다양한 운전이 가능하다. 도면에는 표시하지 않았지만, 본 발명은 외기 온도를 측정을 위하여 외기 온도센서를 구비하고, 각 구성요소들은 상기 컨트롤러에 의하여 제어된다.
2 shows another embodiment of the present invention. As described below, according to another embodiment of the present invention, various operations are possible according to the water exit temperature and the outside air temperature. Although not shown in the drawings, the present invention includes an outside air temperature sensor for measuring the outside air temperature, and each component is controlled by the controller.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제2판형열교환기(11)의 고온수 출력단에는 온도센서(23)를 더 구비하고, 온도센서(23)의 출력값이 일정온도(예를 들어 70℃) 이하인 경우에만, 제3냉매 사이클이 가동도록 제3압축기(17)를 제어할 수 있다. 봄 또는 가을과 같은 환절기 등에 있어서, 외기 온도가 7℃ 이상으로 올라가면 이원 사이클(200)의 제3냉매 사이클을 사용하지 않고도 제1냉매 사이클 및 제2냉매 사이클만으로 고온수를 얻을 수 있기 때문이다.
As shown in FIG. 2, a
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1판형열교환기(3)의 온수 출력단에서는 물관(WP)을 분지한 후 분지된 물관에 제1전자밸브(25)를 마련하고, 상기 제2판형열교환기(11)의 고온수 출력단에도 제2전자밸브(27)를 마련하여, 여름철과 같이, 고온수의 출력이 필요없는 경우 이원 히트펌프(200)의 가동을 중지하고, 상기 제2전자밸브(27)를 닫고 상기 제1전자밸브(25)를 열어, 단단 히트펌프(100)에서 생성된 온수만을 사용할 수 있게 할 수 있다. 또한, 외기 온도가 더 낮아져, 단단 히트펌프(100)만으로 50℃ ~ 60℃의 온수 생성이 어려울 경우, 단단 히트펌프(100)의 동작을 정지하고 이원 히트펌프(200)만을 동작하여 사용할 수 있다.
In addition, as shown in Figure 2, the hot water output terminal of the first plate heat exchanger (3) after branching the water pipe (WP) is provided with a
이렇게 함으로써, 본 발명에 따른 3원 히트펌프 시스템을 외기 온도에 따라 단단 히트펌프 또는 이원 히트펌프로 사용할 수 있는 것이다.
By doing so, the three-way heat pump system according to the present invention can be used as a single stage heat pump or binary heat pump according to the outside temperature.
1 : 제1압축기 3 : 제1판형열교환기
5 : 제1팽창밸브 7 : 제1핀코일열교환기
9 : 제2압축기 11 : 제2판형열교환기
13 : 제2팽창밸브 15 : 제3판형열교환기
17 : 제3압축기 19 :제3팽창밸브
21 : 제2핀코일열교환기 23 : 물 온도센서
25, 26 : 전자밸브 100 : 단단 히트펌프
200 : 이원 히트펌프 WP : 물관
CP : 냉매관1: first compressor 3: first plate heat exchanger
5: first expansion valve 7: first fin coil heat exchanger
9: second compressor 11: second plate heat exchanger
13: 2nd expansion valve 15: 3rd plate type heat exchanger
17: third compressor 19: third expansion valve
21: second fin coil heat exchanger 23: water temperature sensor
25, 26: solenoid valve 100: single stage heat pump
200: binary heat pump WP: water pipe
CP: refrigerant tube
Claims (3)
제2냉매를 고온고압으로 압축하는 제2압축기, 상기 제2압축기에서 토출된 제2냉매가 상기 단단 히트펌프의 제1판형열교환기로부터 유입된 물에 열량을 방출하여 응축하는 제2판형열교환기, 상기 제2판형열교환기에서 응축된 제2냉매가 저압으로 팽창하는 제2팽창밸브, 상기 제2팽창밸브에서 저압으로 팽창된 제2냉매가 제3냉매와 열교환하여 제2냉매는 증발하고 제3냉매는 응축하는 제3판형열교환기, 상기 제3냉매를 고온고압으로 압축하여 상기 제3판형열교환기에 투입하는 제3압축기, 상기 제3판형열교환기에서 응축된 제3냉매를 저압으로 팽창하는 제3팽창밸브, 상기 제3팽창밸브에서 저압으로 팽창된 제3냉매가 공기로부터 열량을 흡수하여 증발하는 제2핀코일열교환기로 구성되어 물을 2차 가열하는 이원 히트펌프;를 포함하는 3원 히트펌프 시스템.
A first compressor for compressing the first refrigerant at high temperature and high pressure, a first plate heat exchanger in which the first refrigerant discharged from the first compressor discharges heat to condense, and a first refrigerant condensed in the first plate heat exchanger A first expansion valve configured to expand at a low pressure, and a first fin coil heat exchanger configured to absorb a quantity of heat from air and evaporate the first refrigerant expanded at a low pressure from the first expansion valve; And
A second compressor for compressing the second refrigerant at a high temperature and high pressure, and a second plate heat exchanger in which the second refrigerant discharged from the second compressor discharges heat to the water introduced from the first plate heat exchanger of the single stage heat pump. And a second expansion valve in which the second refrigerant condensed in the second plate heat exchanger expands at a low pressure, and a second refrigerant expanded at a low pressure in the second expansion valve exchanges heat with the third refrigerant to evaporate the second refrigerant. The third refrigerant is a third plate heat exchanger that condenses, the third compressor compresses the third refrigerant at high temperature and high pressure, and enters the third plate heat exchanger to expand the third refrigerant condensed in the third plate heat exchanger to low pressure. A third expansion valve and a second heat pump configured to heat the secondary water by a second fin coil heat exchanger configured to absorb the amount of heat from the air by evaporation of the third refrigerant at a low pressure from the third expansion valve; Heat pump system.
상기 제2판형열교환기(11)의 물 출력단에는 물 온도센서(23)를 더 구비하고, 물 온도센서(23)의 출력값이 일정온도 이하인 경우에만, 상기 제3압축기(17)를 가동하는 것을 특징으로 하는 3원 히트펌프 시스템.
The method of claim 1,
A water temperature sensor 23 is further provided at the water output end of the second plate heat exchanger 11, and the third compressor 17 is operated only when the output value of the water temperature sensor 23 is equal to or lower than a predetermined temperature. Three-way heat pump system characterized by.
제1판형열교환기(3)의 물 출력단에서는 물관(WP)을 분지한 후 분지된 물관에 제1전자밸브(25)를 마련하고, 상기 제2판형열교환기(11)의 물 출력단에도 제2전자밸브(27)를 마련하여, 고온수의 출력이 필요없는 경우 상기 이원 히트펌프(200)의 가동을 중지하고, 상기 제2전자밸브(27)를 닫고 상기 제1전자밸브(25)를 열어, 상기 단단 히트펌프(100)에서 생성된 온수만을 사용할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 3원 히트펌프 시스템.
The method of claim 1,
At the water output end of the first plate heat exchanger (3), after branching the water pipe (WP), a first solenoid valve (25) is provided at the branched water pipe, and a second water output end of the second plate heat exchanger (11) is also provided. When the solenoid valve 27 is provided and the output of the high temperature water is not necessary, the operation of the binary heat pump 200 is stopped, the second solenoid valve 27 is closed and the first solenoid valve 25 is opened. The three-way heat pump system, characterized in that to use only hot water generated in the single-stage heat pump (100).
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