KR20130058911A - 히트펌프 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트펌프 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 시스템에는, 냉매가 순환하는 냉동 사이클 및 상기 냉매와 열교환 되는 축열 매체가 순환하는 축열 유로가 포함되는 히트펌프 시스템에 있어서, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 냉매와 축열 매체간 열교환이 이루어지는 열교환기; 상기 열교환기로 유입되는 축열 매체의 입수온도를 인식하는 입수온도 감지부; 상기 입수온도로부터 결정된 기준온도 값 또는 외기온도로부터 결정된 시스템 능력에 관한 정보가 저장되는 메모리부; 및 상기 기준온도 값이나, 또는 상기 입수온도로부터 산출된 시스템의 산출능력에 기초하여, 상기 압축기의 주파수를 제어하는 제어부가 포함된다.

Description

히트펌프 시스템 및 그 제어방법 {A heat pump system and a control method the same}

본 발명은 히트펌프 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

히트펌프 시스템은 냉방 또는 난방운전을 수행할 수 있는 냉동 사이클이 구비되는 시스템으로서, 온수 공급장치 또는 냉난방 장치와 연동될 수 있다. 즉, 냉동 사이클의 냉매와 소정의 축열 매체가 열교환 하여 얻어진 열원을 이용하여 온수를 생산하거나, 냉난방을 위한 공기 조화를 수행할 수 있다.

상기 냉동 사이클에는, 냉매와 축열 매체가 열교환되는 열교환기가 구비될 수 있다. 상기 열교환기에서 냉매와 축열 매체가 열교환되는 과정에서, 상기 축열 매체는 상기 냉매로부터 열을 공급받아 소정의 저장공간에 공급받은 열을 저장할 수 있다.

도 1에는, 종래의 히트펌프 시스템이 구동되는 과정에서, 압축기의 주파수가 시간에 따라 변화되는 그래프가 도시된다.

그래프 상에서, T1은 축열 매체가 상기 열교환기를 통과한 이후에 형성되어야 할 희망온도(이하, 출수 희망온도)를 의미한다. 상기 출수 희망온도는, 상기 축열 매체와 열교환 하는 냉매의 특정 압력(목표 압력)에 대응되며 상기 목표 압력은 상기 출수 희망온도에 따라 결정될 수 있다.

압축기 ON 후 히트펌프 시스템이 구동되면, 시간이 경과함에 따라 상기 열교환기를 통과한 출수온도는 점점 상승하게 된다. 즉, 열교환 과정에 의하여 실제 얻어질 수 있는 출수 온도는 점점 상기 출수 희망온도에 수렴하게 된다.

이 때, 상기 압축기의 주파수는 상기 출수 희망온도와 실제 출수온도의 차이에 의하여 결정될 수 있다. 그리고, 상기 압축기의 주파수는 상기 출수 희망온도와 실제 출수온도의 차이가 클수록 높게 형성된다.

따라서, 도 1에 도시되는 바와 같이, 시간 t1에서의 압축기 주파수(f)는 출수 희망온도(T1)과 출수온도(T2)의 차이값(D1)에 대응하여 형성되며, 상기 D1이 커질수록 상기 압축기 주파수는 높게 형성된다.

이와 같이, 종래에는 출수 희망온도와 실제 출수온도의 차이에 기초하여 압축기의 주파수가 결정되므로, 상기 압축기가 고주파수로 운전되는 현상이 발생하였다. 특히, 히트펌프 시스템이 구동된 후 운전 초기, 즉 낮은 출수온도가 형성될 때, 이러한 고주파수 운전이 발생되었다.

상기 압축기가 고주파수로 운전되면, 압축기에 인가되는 전력 또는 전류가 Peak(한계치)에 도달될 가능성이 존재하게 되고, 압축기에서 발생되는 소음이 커지는 문제점이 있었다.

그리고, 단시간내에 출수온도를 출수 희망온도에 맞추기 위하여 압축기에 과부하가 걸릴 수 있으며, 히트펌프 시스템의 온오프 과정이 이루어질 때마다 이와 같은 압축기의 과부하 운전이 반복되므로 압축기의 내부 부품이 손상될 수 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 압축기가 효율적으로 운전되도록 하는 히트펌프 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 시스템에는, 냉매가 순환하는 냉동 사이클 및 상기 냉매와 열교환 되는 축열 매체가 순환하는 축열 유로가 포함되는 히트펌프 시스템에 있어서, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 냉매와 축열 매체간 열교환이 이루어지는 열교환기; 상기 열교환기로 유입되는 축열 매체의 입수온도를 인식하는 입수온도 감지부; 상기 입수온도로부터 결정된 기준온도 값 또는 외기온도로부터 결정된 시스템 능력에 관한 정보가 저장되는 메모리부; 및 상기 기준온도 값이나, 또는 상기 입수온도로부터 산출된 시스템의 산출능력에 기초하여, 상기 압축기의 주파수를 제어하는 제어부가 포함된다.

다른 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 제어방법에는, 압축기가 포함되는 냉동 사이클과, 축열매체의 순환을 위한 펌프 및 냉매와 상기 축열매체의 열교환을 위한 열교환기가 구비되는 히트펌프 시스템을 제어하는 방법에 있어서, 상기 압축기 및 펌프를 운전하는 단계; 상기 열교환기로부터 배출되는 축열매체의 출수 희망온도가 인식되는 단계; 상기 열교환기로 유입되는 축열매체의 입수온도에 기초하여, 기준온도가 인식되는 단계; 및 상기 출수 희망온도 및 기준온도 중 하나의 온도값과, 상기 열교환기로부터 배출되는 축열매체의 출수온도 값의 차이값에 기초하여, 상기 압축기의 주파수가 제어되는 단계가 포함된다.

이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 열교환기에 유입되는 축열매체의 입수온도에 따라 압축기 제어를 위한 기준온도가 단계적으로 변할 수 있으므로, 압축기가 고주파수로 운전되는 것을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 압축기가 고주파수로 운전되지 않음으로써, 압축기에 인가되는 전류가 한계 전류치에 도달할 가능성이 낮아지고, 압축기로부터 발생되는 저감할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 압축기가 인버터 압축기로 구성되므로, 요구되는 기준온도에 따라 압축기의 주파수를 조절할 수 있으므로, 압축기에 무리가 가지 않고 압축기의 내부 부품이 파손되는 방지할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 입수온도에 따른 기준온도와 출수 희망온도를 비교하여, 더 낮은 온도에 기초한 주파수 제어를 수행함으로써 압축기의 부하를 줄일 수 있게 되는 장점이 있다.

도 1은 종래의 히트펌프 시스템에 있어서, 시간에 따른 압축기 주파수의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트펌프에 있어서, 시간에 따른 압축기 주파수의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트펌프 시스템(1)에는, 냉매가 순환하는 냉동 사이클(5) 및 상기 냉동 사이클에 연결되며 냉매와 열교환되는 축열매체가 저장되는 축열부(70)가 포함된다.

상기 냉동 사이클(5)에는, 냉매를 압축시키는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)를 거친 냉매의 유동방향을 조절하는 유동조절부(15)와, 상기 유동조절부(15)를 통과한 냉매가 유입되어 열교환이 이루어지도록 하는 복수의 열교환기(20,40) 및 상기 복수의 열교환기(20,40)의 사이에 배치되어 상기 복수의 열교환기(20,40) 중 일 열교환기를 통과한 냉매를 팽창시키기 위한 팽창장치(30)가 포함된다.

상기 압축기(10)는, 출력의 조절, 즉 운전 주파수의 조절이 가능한 인버터 압축기일 수 있다. 따라서, 히트펌프 시스템의 부하 또는 운전능력에 따라서, 상기 압축기(10)는 전체부하 운전(Full 가동) 또는 부분부하 운전이 가능할 수 있다.

상기 복수의 열교환기(20,40)에는, 제 1 열교환기(20) 및 제 2 열교환기(40)가 포함된다. 상기 제 1 열교환기(20) 및 제 2 열교환기(40) 중 일 열교환기는 응축기로서 기능을 하며, 타 열교환기는 증발기로서 기능을 한다. 이하에서는, 상기 제 1 열교환기(20)가 응축기이며, 제 2 열교환기(40)가 증발기인 경우를 예로 들어 설명한다.

상기 압축기(10)를 거친 냉매는 상기 유동조절부(15)를 경유하여 상기 제 1 열교환기(20)로 유입된다. 상기 제 1 열교환기(20)를 통과한 냉매는 응축되어 상기 팽창장치(30)에서 팽창된 후, 상기 제 2 열교환기(40)에서 증발된다.

상기 제 1 열교환기(20)에는, 축열 매체가 순환하는 축열 유로(75)가 연결된다. 상기 축열 매체는 상기 제 1 열교환기(20)에서 냉매와 열교환 된 후 상기 축열 유로(75)를 통하여 상기 축열부(70)로 회귀한다. 즉, 상기 축열 유로(75)는 상기 제 1 열교환기(20)와 축열부(70)를 순환하는 순환 유로로서 이해될 수 있다.

상기 축열 매체에는, 식염수, 염화칼슘 수용액 등의 브라인 또는 물이 포함될 수 있다.

상기 축열 유로(75)에는, 상기 축열 매체가 순환할 수 있도록 유동력을 제공하는 펌프(60)가 포함된다. 상기 펌프(60)가 구동되면, 상기 축열부(70)에 저장된 축열 매체는 상기 축열부(70)의 하부로부터 토출되며, 상기 제 1 열교환기(20)를 통과한 후 상기 축열부(70)의 상부로 회귀될 수 있다. 회귀된 축열 매체는 상기 냉동 사이클(5)의 냉매와 열교환되어 얻은 열원을 상기 축열부(70)내에 저장할 수 있다.

상기 축열부(70)에는, 급탕 또는 난방(radiator)에 사용될 물이 공급되는 공급라인(81) 및 상기 축열부(70)로부터 물의 배출을 가이드 하는 배출 라인(82)이 포함된다. 상기 공급라인(81)을 통하여 공급된 물은 상기 축열부(70)에 저장된 열원을 이용하여 가열될 수 있다. 가열된 물은 급탕 또는 난방에 활용될 수 있다. 이 경우, 상기 축열부(70)는 급탕기 또는 난방장치로 기능할 수 있다.

한편, 상기 축열부(70)에는, 냉난방을 위한 실내 열교환기가 연결될 수 있다. 상기 축열부(70)에 저장된 축열 매체는 상기 배출라인(82)을 통하여 상기 실내 열교환기로 유동하며, 상기 실내 열교환기에서 공기와 열교환된 후 상기 공급라인(81)을 통하여 상기 축열부(70)로 복귀할 수 있다. 축열 매체와 열교환 된 실내 공기는 냉방 또는 난방에 활용될 수 있다.

상기 축열 유로(75)에는, 상기 제 1 열교환기(20)로 유입되는 축열 매체의 온도(이하, 입수온도)를 감지하는 입수온도 감지부(51) 및 상기 제 1 열교환기(20)로부터 유출된 축열 매체의 온도(이하, 출수온도)를 감지하는 출수온도 감지부(55)가 제공된다. 물론, 상기 입수온도 감지부(51)는 상기 제 1 열교환기(20)의 입구측에 배치되며, 상기 출수온도 감지부(55)는 상기 제 1 열교환기(20)의 출구측에 배치된다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 구성을 보여주는 블럭도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트펌프 시스템(1)에는, 상기 제 1 열교환기(20)를 통과한 축열매체의 희망온도(이하, 출수 희망온도)를 입력하기 위한 입력부(110)와, 상기 제 1 열교환기(20)로 유입되는 축열매체의 입수온도에 따른 기준온도 정보가 기억되는 메모리부(120)와, 상기 입수온도를 감지하는 입수온도 감지부(51) 및 상기 출수온도를 감지하는 출수온도 감지부(55)가 포함된다.

그리고, 상기 히트펌프 시스템(1)에는, 상기 입력부(110), 메모리부(120), 입수온도 감지부(51) 및 출수온도 감지부(55)로부터 인식된 정보에 기초하여, 압축기(150)의 주파수를 조절하는 제어부(100)가 포함된다.

히트펌프 시스템(1)의 사용자는, 상기 입력부(110)를 통하여 출수 희망온도를 입력할 수 있다. 사용자의 기호에 따라, 상기 출수 희망온도는 특정 온도값 또는 특정 온도범위로 설정될 수 있다.

상기 메모리부(120)에는, 상기 입수온도 감지부(51)에서 인식된 입수온도에 따라 미리 설정된 기준온도가 매핑되어 저장된다. 상기 기준온도는 상기 압축기(150)의 주파수 조절을 위하여 제어 기준으로 이용되는 기준 출수온도 값으로 이해될 수 있다.

일례로, 아래의 표 1에 보여지는 바와 같이, 상기 입수온도의 범위에 따른 특정 기준온도가 미리 설정될 수 있다.

입수온도(A)	기준온도(B)
30℃≤ A < 35℃	B=40℃
35℃≤ A < 40℃	B=45℃
40℃≤ A < 45℃	B=50℃
45℃≤ A < 50℃	B=55℃
50℃≤ A < 55℃	B=60℃
55℃≤ A < 60℃	B=65℃
60℃≤ A < 65℃	B=70℃
65℃≤ A < 70℃	B=75℃
70℃≤ A < 75℃	B=80℃

상기 입수온도(A)는 외기온도에 영향을 받는 인자로서 이해된다. 일례로, 외기온도가 극저온일 경우, 상기 입수온도(A)는 낮은 온도값을 가질 수 있다.

상기 입수온도(A)가 낮을수록 이에 대응하는 기준온도(B)는 낮은 온도값을 가질 수 있다. 즉, 상기 제 1 열교환기(20)에 유입되는 축열 매체의 온도가 낮을수록 기준 출수온도 값은 낮게 설정된다.

그리고, 상기 히트펌프 시스템(1)이 구동한 이후 시간이 경과되면, 상기 축열 유로(75)를 순환하는 축열매체의 온도는 상승되며, 이에 따라 상기 입수온도(A)의 값은 상승된다. 이에 대응하여, 상기 기준온도(B)의 값도 상승된다.

상기 압축기(150)의 주파수는, 상기 기준온도(B)와 출수온도의 차이에 기초하여 조절될 수 있다. 일례로, 출수 희망온도가 80℃로 설정된 경우, 고온의 출수 희망온도를 기준으로 하지 않고, 점진적으로 증가되는 기준온도(B)와 실제 출수온도의 차이값을 기준으로 압축기(150)의 주파수를 조절할 수 있다. 따라서, 상기 압축기(150)의 주파수가 급격하게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 압축기(150)의 주파수가 완만하게 상승되도록 한다.

그리고, 상기 기준온도(B) 값이 출수 희망온도에 가까워지면 상기 압축기(150)의 주파수는 일정한 값을 가지거나, 다소 감소될 수 있다.

이와 같이, 출수 희망온도 외에, 입수온도에 기초한 기준온도 값을 미리 설정하여 두고, 상기 기준온도와 실제 출수온도의 차이값을 비교하여 압축기(150)의 주파수를 결정할 수 있으므로, 압축기(150)에 무리가 가는 것을 방지할 수 있다.

표 1에 기재된 입수온도(A) 및 기준온도(B)는 일례일 뿐 본 발명의 사상이 이에 제한되지는 않으며, 각각 다른 온도값 또는 온도범위로 설정될 수도 있다. 그리고, 표 1에 도시되는 바와 달리, 상기 입수온도(A) 및 기준온도(B)는 각각 특정 온도값으로 설정될 수도 있을 것이다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트펌프에 있어서, 시간에 따른 압축기 주파수의 변화를 보여주는 그래프이다. 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제어방법을 설명한다.

상기 압축기(150)와 펌프(60)가 ON 되어 히트펌프 시스템(1)이 운전되고, 상기 입력부(110)를 통하여, 출수 희망온도가 설정된다(S11,S12).

냉동 사이클(5)을 따라 냉매가 순환되고, 축열 유로(75)를 따라 축열 매체가 순환된다. 그리고, 상기 냉매와 축열 매체는 상기 제 1 열교환기(20)에서 열교환된다. 이 때, 상기 입수온도 감지부(51) 및 출수온도 감지부(55)를 통하여, 입수온도 및 출수온도가 감지될 수 있다(S13).

상기 입수온도에 따라, 미리 설정된 기준온도가 결정될 수 있다(S14). 입력된 출수 희망온도와, 결정된 기준온도의 대소가 비교될 수 있다(S15).

상기 출수 희망온도가 기준온도보다 큰 지 여부가 인식된다. 상기 출수 희망온도가 기준온도보다 크면, 상기 기준온도와 출수온도의 차이에 따라, 압축기(150)의 주파수를 제어한다(S16,S17).

반면에, 상기 출수 희망온도가 기준온도보다 작거나 같으면, 상기 출수 희망온도와 출수온도의 차이에 따라, 압축기(150)의 주파수를 제어한다(S18).

정리하면, 출수 희망온도와 기준온도 중 더 작은 온도 값에 기초하여, 상기 압축기(150)의 주파수를 제어하게 된다. 즉, 최종 제어대상이 되는 출수 희망온도가 오히려 기준온도보다 낮은 경우에는, 별도의 기준온도를 불러올 필요없이 출수 희망온도에 기초하여 압축기(150)의 주파수를 제어할 수 있다.

그리고, 출수 희망온도가 기준온도보다 높은 경우에만, 상기 기준온도에 기초하여 압축기(150)의 주파수를 제어함으로써 압축기(150)의 부하가 커지는 것을 방지하고, 압축기(150)의 손상을 방지할 수 있다.

이와 같이, 출수 희망온도 또는 기준온도와, 출수온도의 차이에 따라 압축기(150)의 주파수를 제어하는 과정에서, 출수온도는 출수 희망온도에 수렴하게 된다. 그리고, 출수온도가 상기 출수 희망온도에 도달하게 되면, 상기 압축기(150) 및 펌프(60)의 작동은 중지되거나, 출력 감소될 수 있다. 반면에, 출수온도가 상기 출수 희망온도에 도달하지 않으면, S15 이하의 단계로 되돌아갈 수 있다(S19,S20).

도 5를 참조하여, 히트펌프 시스템(1)의 구동이후 시간경과에 따라, 특정 온도값의 변화 및 압축기의 운전주파수의 변화에 대하여 간단하게 설명한다.

상기 제 1 열교환기(20)에서 토출되는 희망 출수온도는 T1으로 설정된다. 상기 제 1 열교환기(20)에서 열교환 작용이 일어나면서, 출수온도는 점점 상승하게 된다. 그리고, 축열매체의 순환에 따라 입수온도가 점진적으로 상승하면서, 상기 입수온도에 대응하는 기준온도가 단계적으로 상승된다.

도 5의 그래프에 보여지는 바와 같이, 상기 기준온도는 계단식 상승이 이루어진다. 임의의 시간 t2에서, 상기 기준온도는 T3 값을 가지며, 상기 출수온도는 T4 값을 가진다. 따라서, 상기 압축기(150)의 주파수는 T3와 T4의 온도 차이(D2)에 기초하여 결정된다. 이는, 종래의 압축기(150)의 주파수가 T1-T4의 온도 차이에 기초하여 결정되는 것에 대비된다.

결국, 상기 압축기(150)의 주파수는 상대적으로 작은 온도 차이값에 기초하여 결정되므로, 상기 압축기(150)의 운전 초기에 주파수가 급격하게 상승되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 압축기(150)의 부하가 줄어들고 소음 발생이 저감될 수 있다는 효과가 있다.

시간이 경과함에 따라 상기 출수온도는 상기 출수 희망온도에 수렴하며, 이에 대응하여 상기 압축기(150)의 주파수는 그 증가량이 감소하게 된다. 그리고, 상기 출수온도가 상기 출수 희망온도에 다다르면, 상기 압축기(150)의 주파수는 유지 또는 감소될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제 1 실시예와 비교하여, 히트펌프 시스템의 일부 제어구성과 제어방법에 있어서 차이가 있는 바, 차이점을 위주로 설명하고 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면부호를 원용한다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트펌프 시스템(1)에는, 시스템의 능력을 산출하는 능력 산출부(210) 및 시스템의 기준능력에 관한 정보가 저장되는 메모리부(250)가 포함된다.

상기 능력 산출부(210)에는, 상기 냉동 사이클(5)에서 형성되는 압력, 일례로 응축압력(고압) 및 증발압력(저압)이 감지되도록 하는 사이클 압력감지부(220)가 포함된다. 상기 응축압력 및 증발압력은 응축온도 및 증발온도로부터 결정될 수 있다. 따라서, 상기 사이클 압력감지부(220)에는, 응축온도 또는 증발온도를 감지할 수 있는 온도센서가 포함될 수 있다.

상기 능력 산출부(210)에는, 상기 제 1 열교환기(20)로 유입되는 축열매체의 입수온도를 인식하는 입수온도 감지부(230) 및 외기온도를 인식하는 외기온도 감지부(240)가 포함된다. 상기 입수온도 및 외기온도는 냉동 사이클(5)의 냉매 물성치를 결정하는 중요한 인자일 수 있다. 일례로, 상기 입수온도 또는 외기온도가 낮아지면 증발압력 또는 응축압력이 낮아질 수 있고, 이에 따라 상기 압축기(150)에 요구되는 부하가 커질 수 있다.

정리하면, 상기 사이클 압력감지부(220), 입수온도 감지부(230) 또는 외기온도 감지부(240)에서 인식된 정보로부터, 히트펌프 시스템(1)이 수행하는 운전능력이 예측(산출)될 수 있다.

상기 메모리부(250)에는, 상기 히트펌프 시스템(1)의 기준능력(설정능력)에 관한 정보가 저장된다. 상기 기준능력은 외기온도에 기초하여 미리 설정되는 값일 수 있다.

상기 히트펌프 시스템(1)에는, 상기 능력 산출부(210)에서 인식되는 정보와 상기 메모리부(250)에 저장된 정보에 기초하여, 상기 압축기(150)의 주파수를 제어하는 제어부(200)가 더 포함된다. 상기 제어부(200)는, 상기 능력 산출부(210)에서 인식된 능력(이하, 산출능력)과, 상기 메모리부(250)에 저장된 기준능력을 비교하여, 상기 산출능력과 기준능력의 차이값이 설정값 이내가 되도록 상기 압축기(150)의 주파수를 제어할 수 있다.

일례로, 상기 산출능력보다 기준능력의 값이 더 클 경우, 상기 산출능력을 증대시킬 수 있도록 상기 압축기(150)의 운전주파수를 증대시킬 수 있다. 반면에, 상기 기준능력보다 산출능력의 값이 더 클 경우, 상기 산출능력을 감소시킬 수 있도록 상기 압축기(150)의 운전주파수를 감소시킬 수 있다.

그리고, 상기 산출능력과 기준능력의 차이값이 설정값 이내가 되면 상기 압축기(150)의 주파수를 유지할 수 있다. 이와 같이, 상기 산출능력이 기준능력의 소정 범위이내(설정값 이내 오차)에 있을 수 있도록 상기 압축기(150)의 주파수를 제어할 수 있으므로, 종래 기술에 설명한 바와 같이, 상기 압축기(150)의 주파수가 급격하게 증가하거나 감소되는 것을 방지할 수 있다.

도 7을 참조하여, 본 실시예에 따른 제어방법을 설명한다.

상기 압축기(150)와 펌프(60)가 ON 되어 히트펌프 시스템(1)이 운전된다(S31). 그리고, 상기 능력 산출부(210)를 통하여 상기 히트펌프 시스템(1)의 능력이 산출된다(S32).

산출능력이 상기 기준능력에 대하여 오차범위 내에 있는지 여부가 인식된다. 즉, 상기 산출능력이 상기 기준능력의 상하로 설정값 이내 범위에 있는지 여부가 인식된다.

상기 산출능력이 상기 기준능력의 오차범위 내에 있으면, 상기 압축기(150)의 운전주파수는 현재 주파수로 유지된다. 그러나, 상기 산출능력이 상기 기준능력의 오차범위 외에 있으면, 상기 압축기(150)의 운전주파수는 증감 제어될 수 있다.

일례로, 상기 산출능력이 상기 기준능력보다 오차범위 이상으로 크면, 상기 압축기(150)의 운전주파수는 그 차이값에 기초하여 감소 제어될 수 있다. 반면에, 상기 산출능력이 상기 기준능력보다 오차범위 이상으로 작으면, 상기 압축기(150)의 운전주파수는 그 차이값에 기초하여 증가 제어될 수 있다.

이와 같이, 상기 히트펌프 시스템의 산출능력이 기준능력에 대하여 오차범위 내로 유지될 수 있도록 압축기의 주파수가 제어될 수 있으므로, 압축기 주파수의 급격한 증감이 이루어지는 것을 방지할 수 있고, 시스템이 안정화될 수 있다는 효과가 있다.

제 1 실시예는 입수온도로부터 기준온도를 결정하고, 기준온도와 출수온도의 비교값에 기초하여 압축기의 주파수를 제어함에 특징이 있고, 제 2 실시예는 입수온도로부터 시스템의 능력을 산출하고, 산출능력과 미리 설정된 기준능력의 비교값에 기초하여 압축기의 주파수를 제어함에 특징이 있다.

결국, 제 1,2 실시예는 입수온도로부터 결정된 온도 또는 시스템 능력과 관련된 값에 기초하여 압축기의 주파수를 제어하는 것을 특징으로 한다.

1 : 히트펌프 시슨템 10 : 압축기
20 : 제 1 열교환기 30 : 팽창장치
40 : 제 2 열교환기 51 : 입수온도 감지부
55 : 출수온도 감지부 60 : 펌프
70 : 축열부 100 : 제어부
110 : 입력부 120 : 메모리부
210 : 능력 산출부

Claims (11)

1. 냉매가 순환하는 냉동 사이클 및 상기 냉매와 열교환 되는 축열 매체가 순환하는 축열 유로가 포함되는 히트펌프 시스템에 있어서,
   냉매를 압축하는 압축기;
   상기 냉매와 축열 매체간 열교환이 이루어지는 열교환기;
   상기 열교환기로 유입되는 축열 매체의 입수온도를 인식하는 입수온도 감지부;
   상기 입수온도로부터 결정된 기준온도 값 또는 외기온도로부터 결정된 시스템 능력에 관한 정보가 저장되는 메모리부; 및
   상기 기준온도 값이나, 또는 상기 입수온도로부터 산출된 시스템의 산출능력에 기초하여, 상기 압축기의 주파수를 제어하는 제어부가 포함되는 히트펌프 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 열교환기로부터 배출되는 축열매체의 출수온도를 인식하는 출수온도 감지부가 더 포함되며,
   상기 출수온도와 상기 기준온도의 차이값에 기초하여, 상기 압축기의 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 출수온도에 관한 출수 희망온도에 관한 정보를 입력하는 입력부가 더 포함되며,
   상기 출수 희망온도와 기준온도 값 중 크기가 작은 온도값에 기초하여, 상기 압축기의 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 입수온도가 증가함에 따라, 이에 대응하여 상기 기준온도는 증가되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 입수온도의 범위에 관한 정보와, 상기 기준온도 값은 상기 메모리부에 미리 매핑되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 시스템의 능력을 산출하기 위한 능력 산출부가 더 포함되며,
   상기 능력 산출부에는,
   상기 입수온도 감지부;
   외기온도를 인식하는 외기온도 감지부; 및
   상기 냉동 사이클의 냉매압력을 감지하는 사이클 압력감지부가 포함되는 히트펌프 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 외기온도에 기초하여 미리 설정된 시스템의 기준능력과, 상기 산출능력의 차이값이 설정값 이내에 위치하도록, 상기 압축기의 주파수를 증가 또는 감소 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 산출능력이 상기 기준능력보다 설정값 이상만큼 크면, 상기 압축기의 주파수를 감소 제어하며,
   상기 산출능력이 상기 기준능력보다 설정값 이상만큼 작으면, 상기 압축기의 주파수를 증가 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
9. 압축기가 포함되는 냉동 사이클과, 축열매체의 순환을 위한 펌프 및 냉매와 상기 축열매체의 열교환을 위한 열교환기가 구비되는 히트펌프 시스템을 제어하는 방법에 있어서,
   상기 압축기 및 펌프를 운전하는 단계;
   상기 열교환기로부터 배출되는 축열매체의 출수 희망온도가 인식되는 단계;
   상기 열교환기로 유입되는 축열매체의 입수온도에 기초하여, 기준온도가 인식되는 단계; 및
   상기 출수 희망온도 및 기준온도 중 하나의 온도값과, 상기 열교환기로부터 배출되는 축열매체의 출수온도 값의 차이값에 기초하여, 상기 압축기의 주파수가 제어되는 단계가 포함되는 히트펌프 시스템의 제어방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하나의 온도값은,
    상기 출수 희망온도 및 기준온도 중 낮은 온도값인 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템의 제어방법.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준온도는,
    상기 입수온도 값 또는 입수온도 범위에 따라, 미리 매핑되어 저장되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템의 제어방법.

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