KR20130118793A - 히트펌프 열원 시스템 - Google Patents

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KR20130118793A
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히로아키 사사키
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린나이코리아 주식회사
린나이가부시기가이샤
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Abstract

(과제) 저탕탱크 내의 탕수로의 방열을 행하여 히트펌프의 작동을 계속시켜서 난방운전을 행하는 경우에, 히트펌프의 과열을 방지하는 히트펌프 열원 시스템을 제공한다.
(해결수단) 난방 실행 예측부(154)는 소정시간 이내에 제1 난방운전이 실행되는지 아닌지를 예측한다. 비등온도 설정부(155)는 난방 실행 예측부(154)에 의해 소정시간 이내에 제1 난방운전이 실행된다고 예측될 때에는 난방 오프 상태에 있어서 히트펌프 열교환기(55)에서의 히트펌프 열매체로부터 저탕탱크(11) 내의 탕수로의 방열이 가능한 난방 우선온도를 저탕탱크(11) 내의 탕수의 비등온도로 설정하고, 소정시간 이내에 상기 제1 난방운전이 실행된다고 예측되지 않을 때에는 설정 급탕온도 이상의 급탕 우선온도를 상기 비등온도로 설정한다.

Description

히트펌프 열원 시스템{HEAT PUMP HEAT SOURCE SYSTEM}
본 발명은 난방 단말이 접속된 난방 순환로 내를 순환하는 열매체를 히트펌프에 의해 가열하여 난방을 행하는 기능을 갖는 히트펌프 열원 시스템에 관한 것이다.
종래부터, 예를 들면 열매체로서 온수를 사용하여, 마루 난방기 등의 난방 단말이 도중에 접속된 난방 온수 순환로 내를 순환하는 온수를 히트펌프에 의해 가열하여 난방을 실시하는 열원 시스템이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에 기재된 열원 시스템은 급탕에 사용되는 저탕탱크 내의 탕수(湯水)를 순환시키는 탱크 순환로와, 히트펌프에 의해 가열되는 열매체가 순환하는 히트펌프 순환로에 접속된 급탕 열교환기와, 난방 온수 순환로와 히트펌프 순환로에 접속된 난방 열교환기를 구비하고 있다.
그리고, 저탕탱크 내의 탕수를 가열할 때에는 히트펌프를 작동시켜 히트펌프 순환로에 열매체를 순환시킨 상태에서 저탕탱크 내의 탕수를 탱크 순환로를 통하여 순환시킴으로써 급탕 열교환기에서 열교환을 실시한다. 또한, 난방 단말에 의한 난방을 행할 때에는 히트펌프를 작동시켜 히트펌프 순환로에 열매체를 순환시킨 상태에서 난방 온수 순환로 내에 온수를 순환시킴으로써 난방열교환기에서 열교환을 행한다.
여기에서, 히트펌프의 기동과 정지를 빈번하게 행하면, 히트펌프의 효율이 저하된다. 그래서, 특허문헌 1에 기재된 열원 시스템에 있어서는, 난방운전시에 실온이 난방 설정온도 이상으로 되었을 때에, 난방 온수 순환로의 온수의 순환을 정지하고 탱크 순환로의 탕수의 순환을 행함으로써 히트펌프를 정지하지 않고 난방 단말로부터의 방열을 억제하며, 그 후 실온이 난방 설정온도 미만으로 되었을 때에, 탱크 순환로의 탕수의 순환을 정지하고 난방 온수 순환로의 온수의 순환을 실시하도록 하고 있다.
특허문헌 1 : 일본국 특허 제4194215호 공보
상기 특허문헌 1에 기재된 열원 시스템에 있어서는, 난방운전시에, 실온이 난방 설정온도 이상으로 되었을 때에는 히트펌프에 의한 가열 대상을 난방 온수 순환로 내의 온수로부터 저탕탱크 내의 탕수로 전환하고, 실온이 난방 설정온도 미만으로 되었을 때에는 히트펌프에 의한 가열 대상을 저탕탱크 내의 탕수로부터 난방 온수 순환로 내의 온수로 전환한다.
그리고, 이와 같이, 난방운전 중에 히트펌프에 의한 가열 대상을 저탕탱크 내의 탕수로 전환하는 처리가 빈번하게 행해지면, 저탕탱크 내의 탕수의 온도가 상승하여 히트펌프의 열매체로부터 저탕탱크 내의 탕수로의 방열이 가능하지 않게 된다. 그 결과, 히트펌프의 온도가 상승하여 이상 정지할 우려가 있다.
본 발명은 이러한 배경을 감안하여 이루어진 것으로서, 저탕탱크 내의 탕수로의 방열을 행함으로써 히트펌프의 작동을 계속시켜 난방운전을 행하는 경우에, 히트펌프가 과열하는 것을 방지하는 히트펌프 열원 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 히트펌프 열원 시스템은,
하부에 급수관이 접속되고 상부에 급탕관이 접속되어 이 급수관으로부터 공급되는 수온센서가 저장되는 저탕탱크와,
상기 저탕탱크의 하부와 상부를 접속한 탱크 순환로와,
상기 저탕탱크의 하부에 저장된 수온센서를 상기 탱크 순환로를 통하여 상기 저탕탱크의 상부에 순환시키는 탱크 순환펌프와,
상기 급탕관의 도중에 설치되어 상기 저탕탱크로부터 상기 급탕관에 소정의 설정 급탕온도보다 낮은 온도의 탕수가 공급되고 있을 때에, 상기 급탕관으로부터 유입되는 탕수를 이 설정 급탕온도까지 가열하여 상기 급탕관에 출탕하는 급탕 보조 열원기와,
난방 단말이 접속된 난방 순환로와,
상기 난방 순환로 내에 난방 열매체를 순환시키는 난방 순환펌프와,
히트펌프 순환로를 갖고 이 히트펌프 순환로 내를 순환하는 히트펌프 열매체를 가열하는 히트펌프와,
상기 히트펌프 순환로 및 상기 탱크 순환로의 도중에 설치되어 상기 히트펌프 순환로 내를 순환하는 히트펌프 열매체와 상기 탱크 순환로 내를 순환하는 탕수와의 사이에서 열교환을 행하는 급탕 열교환기와,
상기 히트펌프 순환로 및 상기 난방 순환로의 도중에 설치되어 상기 히트펌프 순환로 내를 유통하는 히트펌프 열매체와 상기 난방 순환로 내를 유통하는 난방 열매체와의 사이에서 열교환을 실시하는 난방 열교환기와,
소정 조건에 근거하여, 상기 히트펌프를 작동 상태로 유지하면서, 상기 탱크 순환펌프를 정지 상태로 하여 상기 난방 순환펌프를 작동시킴으로써 상기 난방 열교환기로 난방 열매체를 히트펌프 열매체에 의해 가열하는 난방 온 상태와, 상기 난방 순환펌프를 정지 상태로 하여 상기 탱크 순환펌프를 작동시킴으로써 상기 급탕 열교환기로 히트펌프 열매체로부터 탕수에 방열하는 난방 오프 상태를 전환하여, 상기 난방 단말에 의한 난방을 행하는 제1 난방운전을 실행하는 난방 제어부를 구비한 히트펌프 열원 시스템에 관한 것이다.
그리고, 본 발명의 히트펌프 열원 시스템은,
소정시간 이내에 상기 제1 난방운전이 실행되는지 아닌지를 예측하는 난방 실행 예측부와,
상기 난방 실행 예측부에 의해 소정시간 이내에 상기 제1 난방운전이 실행된다고 예측될 때에는 상기 난방 오프 상태에 있어서 상기 급탕 열교환기에서의 히트펌프 열매체로부터 탕수로의 방열이 가능한 난방 우선온도를 상기 저탕탱크 내의 탕수의 비등온도로 설정하고, 상기 난방 실행 예측부에 의해 상기 소정시간 이내에 상기 제1 난방운전이 실행된다고 예측되지 않을 때에는 상기 설정 급탕온도 이상의 급탕 우선온도를 상기 비등온도로 설정하는 비등온도 설정부와,
상기 저탕탱크가 탕절(湯切) 상태가 되었을 때에, 상기 탱크 순환펌프와 상기 히트펌프를 작동시켜 상기 저탕탱크 내의 탕수를 상기 비등온도까지 가열하는 비등운전을 실행하는 탱크 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다(제1 발명).
또, 제1 발명에 있어서,
상기 난방 제어부에 의한 상기 제1 난방운전의 실행 이력을 나타내는 난방 이력 데이터를 보유하는 난방 이력 보유부를 구비하고,
상기 난방 실행 예측부는 상기 난방 이력 데이터에 근거하여 상기 소정시간 이내에 상기 제1 난방운전이 실행되는지 아닌지를 예측하는 것을 특징으로 한다(제2 발명).
또, 제1 발명 또는 제2 발명에 있어서,
외기온도를 검출하는 외기온도센서를 구비하고,
상기 난방 실행 예측부는 상기 외기온도센서의 검출온도가 소정의 저온 판정 온도보다 높을 때에, 상기 제1 난방운전이 상기 소정시간 이내에 실행되지 않는다고 예측하는 것을 특징으로 한다(제3 발명).
또, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 하나에 있어서,
상기 난방 순환로의 도중에 설치되어 상기 난방 순환로 내를 순환하는 난방 열매체를 가열하는 난방 보조 열원기와,
상기 난방 열교환기를 바이패스하여 상기 난방 순환로를 연통하는 히트펌프 바이패스로와,
상기 난방 순환로 내의 난방 열매체를 상기 히트펌프 바이패스로에의 유통을 금지하여 상기 난방 열교환기를 경유해 순환시키는 제1 난방 순환상태와, 상기 난방 순환로 내의 난방 열매체를 상기 난방 열교환기로의 유통을 금지하여 상기 히트펌프 바이패스로를 경유해 순환시키는 제2 난방 순환상태를 전환하는 난방 순환경로 전환부를 구비하고,
상기 난방 제어부는,
상기 비등운전이 실행되지 않을 때에는 상기 제1 난방 순환상태로 하여 상기 제1 난방운전을 실행하고,
상기 비등운전이 실행되고 있을 때에는 상기 제2 난방 순환상태로 하여 상기 난방 순환펌프를 작동시켜 상기 난방 보조 열원기에 의해 상기 난방 보조 열원기로부터 상기 난방 단말에 공급되는 난방 열매체를 가열함으로써, 상기 난방 단말로부터 방열하는 제2 난방운전을 실행하는 것을 특징으로 한다(제4 발명).
또, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 하나에 있어서,
상기 난방 순환로의 도중에 설치되어 상기 난방 순환로 내를 순환하는 난방 열매체를 가열하는 난방 보조 열원기와,
상기 난방 열교환기를 바이패스하여 상기 난방 순환로를 연통하는 히트펌프 바이패스로와,
상기 난방 순환로 내의 난방 열매체를 상기 히트펌프 바이패스로에의 유통을 금지하여 상기 난방 열교환기를 경유해 순환시키는 제1 난방 순환상태와, 상기 난방 순환로 내의 난방 열매체를 상기 난방 열교환기로의 유통을 금지하여 상기 히트펌프 바이패스로를 경유해 순환시키는 제2 난방 순환상태를 전환하는 난방 순환경로 전환부를 구비하고,
상기 난방 제어부는,
상기 저탕탱크 내의 상기 난방 우선온도 이하의 탕수가 소정의 판정량보다 많을 때에는 상기 제1 난방 순환상태로 하여 상기 제1 난방운전을 실행하고,
상기 저탕탱크 내의 상기 난방 우선온도 이하의 탕수가 상기 판정량 이하일 때에는 상기 제2 난방 순환상태로 하여 상기 난방 순환펌프를 작동시켜 상기 난방 보조 열원기에 의해 상기 난방 순환로 내를 유통하는 난방 열매체를 가열함으로써, 상기 난방 단말에 의한 난방을 행하는 제2 난방운전을 실행하는 것을 특징으로 한다(제5 발명).
제1 발명에 의하면, 상기 난방 실행 예측부에 의해 소정시간 이내에 상기 제1 난방운전이 실행되는지 아닌지가 예측된다. 그리고, 소정시간 이내에 상기 제1 난방운전이 실행된다고 예측될 때에는 상기 비등온도 설정부에 의해 상기 저탕탱크의 비등온도가 상기 난방 오프 상태에 있어서 상기 급탕 열교환기에서의 히트펌프 열매체로부터 탕수로의 방열이 가능한 난방 우선온도로 설정되어 상기 탱크 제어부에 의해 상기 저탕탱크 내의 탕수가 상기 난방 우선온도 이하로 가열된 상태로 된다.
이 때문에, 상기 소정시간 이내에 상기 제1 난방운전이 개시되었을 때에, 상기 난방 오프 상태에서, 상기 급탕 열교환기에 있어서 히트펌프 열매체로부터 탕수에 방열할 수 있고, 이에 의해 상기 히트펌프가 과열상태가 되는 것을 방지하면서 상기 히트펌프를 작동 상태로 유지할 수 있다. 이 경우, 상기 저탕탱크로부터 상기 급탕관에 공급되는 탕수의 온도는 상기 설정 급탕온도보다 낮아지는 일이 있지만, 상기 급탕 보조 열원기의 작동에 의해 상기 설정 급탕온도의 탕수를 상기 급탕관으로부터 공급할 수 있다.
한편, 상기 난방 실행 예측부에 의해 소정시간 이내에 상기 제1 난방운전이 실행되지 않는다고 예측될 때에는 상기 비등온도 설정부에 의해 상기 저탕탱크의 비등온도가 상기 설정 급탕온도 이상의 상기 급탕 우선온도로 설정되어, 상기 탱크 제어부에 의해 상기 저탕탱크 내의 탕수가 상기 난방 우선온도까지 가열된 상태로 된다. 이 때문에, 상기 급탕 보조 열원기를 작동시키는 일 없이, 상기 히트펌프에 의해 효율 좋게 가열한 상기 저탕탱크 내의 탕수에 의해 상기 설정 급탕온도의 탕수를 상기 급탕관으로부터 공급할 수 있다.
제2 발명에 의하면, 상기 난방 이력 데이터로부터, 사용자에 의한 과거의 상기 제1 난방운전의 사용실적을 인식할 수 있기 때문에, 이 사용실적에 근거하여 상기 소정시간 이내에 상기 제1 난방운전이 실행되는지 아닌지를 예상할 수 있다.
제3 발명에 의하면, 상기 외기온도센서의 검출온도가 상기 저온 판정 온도보다 높을 때(여름철 등)에, 상기 난방운전이 상기 소정시간 이내에 실행되지 않는다고 예상할 수 있다.
제4 발명에 의하면, 상기 난방 제어부는 상기 비등운전이 실행되고 있을 때에 상기 제2 난방 순환상태로 하여 상기 제2 난방운전을 실행함으로써, 상기 히트펌프에 의한 상기 급탕 열교환기에서의 탕수의 가열을 우선하여 행하여 효율이 좋은 급탕을 가능하게 함과 동시에, 상기 난방 보조 열원기에 의한 가열에 의해 상기 난방 단말에 의한 난방도 행할 수 있다.
제5 발명에 의하면, 상기 저탕탱크 내의 상기 난방 우선온도 이하의 탕수가 상기 판정량 이하이며, 상기 제1 난방운전의 상기 난방 오프 상태에서의 상기 난방 열교환기에 있어서의 히트펌프 열매체로부터 상기 저탕탱크 내의 탕수로의 흡열에 여유가 없게 될 때에, 상기 난방 제어부는, 상기 제2 난방운전 상태로 하여 상기 제2 난방운전을 실행한다. 이에 의해 상기 난방 단말로부터의 방열을 계속할 수 있다.
도 1은 히트펌프 열원 시스템의 구성도이다.
도 2는 마루 난방패널의 난방운전의 제1 플로차트이다.
도 3은 마루 난방패널의 난방운전의 제2 플로차트이다.
도 4는 마루 난방패널의 난방운전에 있어서의 온오프 듀티의 설정 테이블의 설명도이다.
본 발명의 실시형태에 대하여, 도 1 내지 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 실시형태의 히트펌프 열원 시스템은, 저탕 유닛(10), 히트펌프 유닛(50), 가스열원 유닛(80), 및 히트펌프 열원 시스템의 전체적인 작동을 제어하는 컨트롤러(150)를 구비하고 있다.
저탕 유닛(10)은 저탕탱크(11), 급수관(12), 급탕관(13) 등을 갖추고 있다. 저탕탱크(11)는 내부에 탕수를 보온해 저장하고, 높이 방향으로 대략 등간격으로 탱크 온도센서(14~17)가 설치되어 있다. 저탕탱크(11)의 저부에는 작업자의 수동 조작에 의해 개방되는 배수밸브(18)가 설치되어 있다.
급수관(12)은 일단이 급수구(30)를 통하여 도시하지 않은 수도에 접속되어 타단이 저탕탱크(11)의 하부에 접속되어 저탕탱크(11) 내의 하부에 물을 공급한다. 급수관(12)에는 저탕탱크(11)의 내압이 과대하게 되는 것을 방지하기 위한 감압 밸브(19)와, 저탕탱크(11)로부터 급수관(12)으로의 탕수의 유출을 저지하기 위한 역지밸브(20)가 설치되어 있다.
급수관(12)은 탱크 혼합 밸브(21)를 통하여 급탕관(13)에 연통하고 있어, 탱크 혼합 밸브(21)에 의해 저탕탱크(11)로부터 급탕관(13)에 공급되는 탕수와 급수관(12)으로부터 급탕관에 공급되는 물과의 혼합비가 변경된다. 급수관(12)에는 급수관(12) 내의 물의 온도를 검출하는 수 온도센서(22)와, 급수관(12)을 유통하는 물의 유량을 검출하는 수 유량 센서(23)와, 급탕관(13)으로부터 급수관(12)으로의 탕수의 유출을 저지하기 위한 역지밸브(24)가 설치되어 있다.
급탕관(13)은 일단이 급탕구(31)에 접속되고 타단이 저탕탱크(11)의 상부에 접속되어 있다. 저탕탱크(11)의 상부에 저장된 탕수는 급탕구(31)를 통하여 도시하지 않은 급탕전(부엌, 화장실, 욕실의 수도전이나 샤워기 등)으로 공급된다. 급탕관(13)에는 급탕관(13)으로부터 저탕탱크(11)로의 탕수의 유입을 저지하는 역지밸브(25)와, 급탕관(13) 내의 탕수의 온도를 검출하는 탕수 온도센서(26)와, 급탕관(13)을 유통하는 탕수의 유량을 검출하는 탕수 유량 센서(27)가 설치되어 있다.
더욱이, 급탕관(13)에는 급수관(12)의 분기관과의 접속부보다 하류측에서 가스열원 유닛(80)에 접속된 바이패스관(33){바이패스 왕관(往管,33a), 바이패스 복관(復管,33b)}이 개설되어 있다. 급탕관(13)의 바이패스 왕관(33a)과의 접속부와 탱크 혼합 밸브(21)의 사이에는 탕수 온도센서(28)가 설치되고, 급탕관(13)의 바이패스 복관(33b)과의 접속부와 급탕구(31)의 사이에 혼합탕수 온도센서(32)가 설치되어 있다.
또한, 급탕관(13)의 바이패스 왕관(33a)과의 접속부와 바이패스 복관(33b)과의 접속부의 사이에 바이패스 왕관(33a)에 공급되는 탕수의 유량을 조정하기 위한 바이패스 제어밸브(29)가 설치되어 있다. 히트펌프 유닛(50) 및 가스열원 유닛(80)과 접속된 난방 순환로(40)에는 난방 순환로(40)로부터 히트펌프 유닛(50)에 복귀하는 온수의 온도를 검출하는 난방 히트펌프 복귀 온도센서(45)와, 히트펌프 유닛(50)에 의해 가열되어 난방 순환로(40)에 출탕되는 온수의 온도를 검출하는 난방 히트펌프 출탕 온도센서(46)와, 히트펌프 유닛(50)을 바이패스하는 히트펌프 바이패스로(42)와 난방순환로(40)의 하류측의 접속 개소의 직하류부에 설치되어 난방 순환로(40)로부터의 온수와 히트펌프 바이패스로(42)로부터의 온수가 혼합된 온수의 온도를 검출하는 난방 혼합 온도센서(47)가 설치되어 있다.
더욱이, 난방 순환로(40) 측에 유통하는 온수와 히트펌프 바이패스로(42) 측에 유통하는 탕수의 비율을 조절하기 위한 난방측 혼합 밸브(48, 본 발명의 난방 순환경로 전환부의 기능을 포함함)가 설치되어 있다. 또한, 히트펌프 유닛(50)과 접속된 탱크 순환로(41)에는 저탕탱크(11)로부터 탱크 순환로(41)에 공급되는 탕수의 온도를 검출하는 탱크 하 온도센서(34)가 설치되어 있다.
저탕 유닛(10)에 구비된 각 센서의 검출신호는 컨트롤러(150)에 입력된다. 또, 컨트롤러(150)로부터 출력되는 제어신호에 의해 탱크 혼합 밸브(21), 바이패스 제어밸브(29) 및 난방측 혼합 밸브(48)의 작동이 제어된다.
다음에, 히트펌프 유닛(50)은 저탕탱크(11) 내의 탕수를 탱크 순환로(41)를 통하여 순환시켜 가열함과 동시에, 난방 순환로(40) 내를 유통하는 온수(본 발명의 난방 열매체에 상당함)를 가열하는 것이다. 히트펌프 유닛(50)은 히트펌프 순환로(52)에 의해 접속된 증발기(53), 압축기(54), 히트펌프 열교환기(55)(응축기, 본 발명의 급탕 열교환기 및 난방 열교환기의 기능을 포함함), 및 팽창밸브(56)에 의해 구성된 히트펌프(51)를 갖고 있다.
증발기(53)는 팬(60)의 회전에 의해 공급되는 공기와 히트펌프 순환로(52) 내를 유통하는 열매체{하이드로 플루오로 카본(HFC) 등의 대체 플론, 이산화탄소 등, 본 발명의 히트펌프 열매체에 상당함}와의 사이에서 열교환을 행한다. 압축기(54)는 증발기(53)로부터 토출된 열매체를 압축하여 고압·고온으로 해서 히트펌프 열교환기(55)에 송출한다. 팽창밸브(56)는 압축기(54)에서 가압된 열매체의 압력을 개방한다.
제상(除霜)밸브(61)는 팽창밸브(56)를 바이패스하여 설치되어 있어 압축기(54)로부터 송출되는 열매체에 의해 증발기(53)를 제상한다. 히트펌프 순환로(52)의 팽창밸브(56)의 상류측 및 하류측과 압축기(54)의 상류측 및 하류 측에는 히트펌프 순환로(52) 내를 유통하는 열매체의 온도를 검출하는 열매체 온도센서(62, 63, 64, 65)가 각각 설치되어 있다. 또한, 증발기(53)에는 증발기(53)에 흡입되는 공기의 온도(외기온도)를 검출하는 외기온도센서(67)가 설치되어 있다.
히트펌프 열교환기(55)는 탱크 순환로(41)와 접속되어 압축기(54)에 의해 고압·고온으로 된 열매체와, 탱크 순환로(41) 내를 유통하는 탕수와의 열교환에 의해 탱크 순환로(41) 내를 유통하는 탕수를 가열한다. 탱크 순환로(41)에는 저탕탱크(11) 내의 탕수를 탱크 순환로(41)를 통하여 순환시키기 위한 탱크 순환펌프(66)가 설치되어 있다.
저탕탱크(11) 내의 하부에 저장된 탕수는 탱크 순환펌프(66)에 의해 탱크 순환로(41)에 도입되어 히트펌프 열교환기(55)에서 가열되어 저탕탱크(11)의 상부에 복귀된다. 또한, 탱크 순환로(41)의 히트펌프 열교환기(55)의 상류측 및 하류측에는 탱크 순환로(41) 내를 유통하는 탕수의 온도를 검출하는 탕수 온도센서(68, 69)가 설치되어 있다. 또, 히트펌프 열교환기(55)에는 그 내부의 분위기 온도를 검출하는 분위기 온도센서(57)가 설치되어 있다.
또한, 히트펌프 열교환기(55)는 난방 순환로(40)와 접속되어 압축기(54)에 의해 고압·고온으로 된 열매체와, 난방 순환로(40) 내를 유통하는 온수와의 열교환에 의해 난방 순환로(40) 내를 유통하는 온수를 가열한다.
히트펌프 유닛(50)에 구비된 각 센서의 검출신호는 컨트롤러(150)에 입력된다. 또한, 컨트롤러(150)로부터 출력되는 제어신호에 의해 압축기(54), 탱크 순환펌프(66) 및 팬(60)의 작동이 제어된다.
다음에, 가스열원 유닛(80)은 바이패스관(33)으로부터 공급되는 탕수와 난방 순환로(40) 내를 유통하는 온수를 가열하는 것으로서, 급탕용의 제1 버너(71)와 제1 버너(71)에 의해 가열되는 제1 열교환기(72)를 갖는 급탕 보조 열원기(70), 난방용·추가가열용의 제2 버너(76)와 제2 버너(76)에 의해 가열되는 제2 열교환기(77)를 갖는 난방 보조 열원기(75), 급수관(85), 급탕관(86) 및 추가가열 열교환기(87) 등을 구비하고 있다.
제1 버너(71) 및 제2 버너(76)는 도시하지 않은 가스 공급관으로부터 연료 가스가 공급됨과 동시에, 도시하지 않은 연소팬에 의해 연소용 공기가 공급된다. 컨트롤러(150)는 제1 버너(71) 및 제2 버너(76)에 공급하는 연료 가스와 연소용 공기의 유량을 조절하여 제1 버너(71) 및 제2 버너(76)의 연소량을 제어한다.
제1 열교환기(72)는 급수관(85) 및 급탕관(86)에 연통하고 있어, 제1 버너(71)의 연소열에 의해 급수관(85)으로부터 공급되는 물을 가열하여 급탕관(86)에 출탕한다. 급수관(85)은 일단이 저탕 유닛(10)의 바이패스 왕관(33a)에 접속되어 바이패스 왕관(33a)을 통하여 물이 공급된다. 급탕관(86)은 일단이 저탕 유닛(10)의 바이패스 복관(33b)에 접속되어 있어 바이패스 복관(33b)을 통하여 급탕구(31)로부터 탕수를 공급한다.
급수관(85)에는 상류측으로부터 순서대로 지수(止水)밸브(93)와 수량 센서(88)가 설치되어 있다. 급수관(85)과 급탕관(86)은 바이패스관(89)에 의해 연통하고 있고, 바이패스관(89)에는 바이패스관(89)의 개방도를 조절하기 위한 수량 조절밸브(90)가 설치되어 있다. 급탕관(86)의 제1 열교환기(72)의 하류측 및 바이패스관(89)과의 접속 부분의 하류측에는 급탕관(86) 내를 유통하는 탕수의 온도를 검출하는 급탕온도센서(91, 92)가, 각각 설치되어 있다.
이 구성에 의해 저탕탱크(11)로부터 급탕관(13)에 공급되는 탕수의 온도가 설정 급탕온도보다 낮을 때(탕수소진 상태)에, 바이패스 왕관(33a)을 통하여 급수관(85)에 공급되는 물이 제1 열교환기(72)에 의해 가열되어 탕수가 되고, 바이패스관(89)으로부터의 물과 혼합되어 급탕관(86) 및 바이패스 복관(33b)을 통해 급탕구(31)로부터 공급되게 되어 있다.
또한, 급탕 보조 열원기(70)와 바이패스관(89)과 수량 조절밸브(90)에 의해 급탕구(31)로부터 설정 급탕온도의 뜨거운 물이 공급되도록 급탕 보조 열원기(70)에 의한 가열량과 수량 조절밸브(90)의 개방도를 조절하는 구성이 본 발명의 급탕 보조 열원기에 상당한다.
또한, 급탕관(86)은 온수채움관(100)에 의해 욕조(101)에 접속된 목욕탕 순환로(102)에 연통하고 있다. 온수채움관(100)에는 온수채움관(100)을 개폐하는 온수채움 밸브(103)와, 목욕탕 순환로(102)로부터 급탕관(86)으로의 탕수의 유입을 저지하는 역지밸브(104)가 설치되어 있다. 온수채움 밸브(103)를 개방함으로써, 급탕관(86)으로부터 온수채움관(100) 및 목욕탕 순환로(102)를 통하여 욕조(101)에 탕수를 공급할 수 있다.
목욕탕 순환로(102)에는 욕조(101) 내의 탕수를 목욕탕 순환로(102)를 통하여 순환시키는 목욕탕 순환펌프(105)와, 추가가열 열교환기(87)가 설치되어 있다. 추 분 열교환기(87)는 추가가열 왕관(107) 및 추가가열 복관(108)을 통하여 난방 순환로(40)에 접속되어 있다. 추가가열 왕관(107)에는 추가가열 왕관(107)을 개폐하는 추가가열 밸브(109)가 설치되어 있다.
컨트롤러(150)는 목욕탕 순환펌프(105)를 작동시켜, 욕조(101) 내의 탕수를 목욕탕 순환로(102)를 통하여 순환시킨 상태에서, 추가가열 밸브(109)를 개방하고, 후술하는 난방 순환펌프(111)를 작동시켜 난방 순환로(40)로부터 추가가열 왕관(107) 및 추가가열 복관(108)을 통하여 추가가열 열교환기(87)에 온수를 순환 공급함으로써, 욕조(101) 내의 탕수를 추가가열한다.
제2 열교환기(77)는 난방 순환로(40)의 도중에 설치되어 있어, 제2 버너(76)의 연소열에 의해 난방 순환로(40) 내를 유통하는 온수를 가열한다. 난방 순환로(40)는 제2 열교환기(77) 외에 마루 난방기(200, 본 발명의 난방 단말에 상당함) 및 온풍 난방기(210)에 온수에 의한 열을 공급한다.
난방 순환로(40)에는 상술한 히트펌프 열교환기(55) 및 난방 보조 열원기(75)의 제2 열교환기(77)와, 시스턴(cistern, 110)과, 난방 순환펌프(111)가 설치되어 있다. 또한, 난방 순환로(40)는 난방 순환펌프(111)와 제2 열교환기(77)의 사이의 개소에서 저온 난방로(112)와 고온 난방로(130)에 분기되어 있다.
고온 난방로(130)에는 온풍 난방기(210)가 접속되고, 저온 난방로(112)에는 마루 난방기(200)가 접속되어 있다. 고온 난방로(130)와 저온 난방로(112)는 온풍 난방기(210) 및 마루 난방기(200)의 하류측에서 합류하고 있다. 고온 난방로(130)와 온풍 난방기(210)의 접속부와 제2 열교환기(77)의 사이의 개소에 고온 난방로(130)로부터 분기되어 시스턴(110)에 연통하는 난방 바이패스로(113)가 설치되고, 난방 바이패스로(113)에는 난방 바이패스로(113)의 개방도를 조절하는 난방 바이패스 조절밸브(114)가 설치되어 있다.
난방 순환로(40)의 난방 순환펌프(111)의 출구 부근에는 난방 순환펌프(111)로부터 송출되는 온수의 온도를 검출하는 복귀 온수 온도센서(115)가 설치되어 있다. 또한, 난방 순환로(40)의 제2 열교환기(77)의 출구 부근에는 제2 열교환기(77)로부터 송출되는 온수의 온도를 검출하는 송출 온수 온도센서(116)가 설치되어 있다.
저온 난방로(112)는 열이동 밸브(120)를 통하여 마루 난방기(200)에 접속되어 있어, 열이동 밸브(120)의 개폐에 의해 저온 난방로(112)로부터 마루 난방기(200)로의 온수의 공급과 정지가 전환된다. 또한, 고온 난방로(130)로부터 온풍 난방기(210)로의 온수의 공급과 정지는, 온풍 난방기(210)에 구비된 열이동 밸브(211)의 개폐에 의해 행해진다. 마루 난방기(200)를 조작하기 위한 마루 난방 리모콘(201)에는 마루 난방기(200)가 설치된 실내의 온도를 검출하는 실온센서(202)가 접속되어 있다.
마루 난방 리모콘(201)과 컨트롤러(150)는 통신 가능하게 접속되어 마루 난방 리모콘(201)에 의해 설정된 목표 난방 온도의 데이터와, 실온센서(202)에 의한 검출온도의 데이터가 컨트롤러(150)에 송신된다.
컨트롤러(150)는 도시하지 않은 CPU, 메모리 등에 의해 구성된 전자 회로 유닛이며, 메모리에 보유된 히트펌프 열원 시스템의 제어용 프로그램을 CPU로 실행함으로써, 온 오프 듀티 결정부(151), 난방 제어부(152), 난방 이력 보유부(153), 난방실행 예측부(154), 비등온도 설정부(155) 및 탱크 제어부(156)로서 기능한다.
열원 리모콘(160)은 컨트롤러(150)와 통신 가능하게 접속되어 있다. 열원 리모콘(160)에는 히트펌프 열원 시스템의 운전 상태나 운전 조건의 설정 상태 등을 표시하는 표시기(161)와, 히트펌프 열원 시스템의 운전 조건 등을 설정하는 조작부(162)가 구비되어 있다.
히트펌프 열원 시스템의 사용자는 열원 리모콘(160)의 조작부(162)를 조작함으로써 저탕탱크(11) 내의 탕수의 비등 지시, 급탕구(31)로부터의 급탕온도(설정 급탕온도), 욕조(101)로의 급탕온도(설정 온수채움 온도) 등을 설정할 수 있다.
온 오프 듀티 결정부(151)는 마루 난방기(200)의 난방운전의 실행 중에, 마루 난방 리모콘(201)에 의해 설정된 설정 난방 온도와 실온센서(202)의 검출온도와의 차이에 따라서, 도 4에 나타낸 온 오프 듀티 설정 테이블에 따라, 1 제어 주기(20분)에 있어서, 난방 순환펌프(111)를 작동시켜 마루 난방기(200)의 온수를 공급하는 기간(온 기간)과, 난방 순환펌프(111)를 정지시켜 마루 난방기(200)로의 온수 공급을 정지하는 기간(오프 기간)의 비율인 온 오프 듀티를 1속~9속(1速~9速)의 9단계로 전환한다.
난방 제어부(152)는 마루 난방기(200)의 난방운전(후술하는 제1 난방운전 및 제2 난방운전)을 실행한다. 난방 이력 보유부(153)는 마루 난방기(200)의 과거의 난방운전의 실행 이력을 나타내는 난방 이력 데이터를 보유한다. 비등온도 설정부(155)는 저탕탱크(11) 내의 탕수의 비등온도를 결정한다. 난방 실행 예측부(154)는 마루 난방기(200)의 과거의 운전 이력 및 외기온도센서(67)의 검출온도 등에 근거하여, 소정시간 이내에 마루 난방기(200)의 난방운전이 실행되는지 아닌지를 예측한다. 탱크 제어부(156)는 저탕탱크(11) 내의 탕수를 비등온도 설정부(155)에 의해 설정된 비등온도까지 가열한다.
가스열원 유닛(80)에 구비된 각 센서의 검출신호는 컨트롤러(150)에 입력된다. 또한, 컨트롤러(150)로부터 출력되는 제어신호에 의해 제1 버너(71), 제2 버너(76), 수량 조절밸브(90), 지수밸브(93), 온수채움 밸브(103), 목욕탕 순환펌프(105), 추가가열), 난방 순환펌프(111), 난방 바이패스 조절밸브(114), 및 열이동 밸브(120)의 작동이 제어된다.
다음에, 도 2 및 도 3에 나타낸 플로차트에 따라, 컨트롤러(150)에 의한 마루 난방기(200)의 난방운전(마루 난방운전)의 실행 처리에 대해 설명한다.
도 2의 STEP 1은 난방 실행 예측부(154)에 의한 처리이다. 난방 실행 예측부(154)는 난방 이력 보유부(153)에 의해 보유된 과거의 마루 난방기(200)의 난방운전의 이력 데이터(예를 들면, 과거 1주간 분량의 난방운전의 이력 데이터)에 근거하여, STEP 1의 실행시부터 소정시간(예를 들면, 12시간) 이내에 난방운전이 실행되는지 아닌지를 예측한다.
구체적으로는, 예를 들면, 난방운전의 이력으로부터 과거 7일간에 있어서의 STEP 1의 실행시부터 소정시간 이내의 시간대에서, 난방운전이 실행된 실적(이 시간대에 마루 난방운전이 실행된 일수/7×100%)이 소정의 판정 기준(예를 들면, 80%) 이상일 때, 난방 실행 예측부(154)는 소정시간 이내에 마루 난방운전이 실행된다고 예측한다. 한편 난방운전이 실행된 실적이 판정 기준 미만일 때, 난방 실행 예측부(154)는 소정시간 이내에 마루 난방운전이 실행되지 않는다고 예측한다.
또한, 난방 실행 예측부(154)에 의한 소정시간 이내에 마루 난방운전이 실행되는지 아닌지의 예측은, 과거의 마루 난방운전의 이력에 의한 경우 외에, 외기온도센서(67)에 의한 검출온도나, 기상정보 등에 근거하여 판단해도 된다.
외기온도센서(67)의 검출온도에 의한 경우는, 난방 실행 예측부(154)는 외기온도센서(67)의 검출온도가 소정의 저온 판정 온도(예를 들면, 10℃) 이하일 때, 소정시간 이내에 마루 난방운전이 실행된다고 예측한다. 또한, 난방 실행 예측부(154)는 외기온도센서(67)의 검출온도가 저온 판정 온도보다 높을 때(여름철 등)에는 소정시간 이내에 마루 난방운전이 실행되지 않는다고 예측한다.
이 경우에는 STEP 1의 처리를 생략하고, STEP 2에서 외기온도센서(67)의 검출온도가 저온 판정 온도 이하인지 아닌지를 판단하면 된다. 또한, 외기온도센서(67)의 검출온도는 아니고, 통신에 의해 취득한 기상정보로부터 외기온도의 정보를 취득해도 된다.
다음의 STEP 2, STEP 3 및 STEP 20은 비등온도 설정부(155)에 의한 처리이다. 비등온도 설정부(155)는 STEP 2에서 난방 실행 예측부(154)에 의해 소정시간 이내의 마루 난방운전의 실행이 예측되는지 아닌지를 판단한다.
그리고, 소정시간 이내의 마루 난방운전의 실행이 예측될 때에는 STEP 3으로 진행하여, 비등온도 설정부(155)는 저탕탱크(11) 내의 탕수의 비등온도를 45℃(본 발명의 급탕 열교환기에서의 히트펌프 열매체로부터 탕수로의 방열이 가능한 난방 우선온도에 상당함) 이하로 설정한다.
또한, 45℃라고 하는 온도는 마루 난방운전이 종료했을 때에, 저탕탱크(11) 내의 탕수의 온도가 55℃ 이하로 되어, 난방운전 중의 히트펌프 열교환기(55)에서의 히트펌프 순환로(52)의 열매체로부터 탱크 순환로(41)의 탕수로의 방열이, 유지되도록 설정한 것이다.
한편, 소정시간 이내의 마루 난방운전의 실행이 예측되지 않을 때에는 STEP 20으로 분기하여 비등온도 설정부(155)는 열원 리모콘(160)에 의해 설정되어 있는 급탕온도(설정 급탕온도 또는 설정 온수채움 온도)에 따른 비등온도(본 발명의 급탕 우선온도에 상당함)를 이하의 표 1에 따라 설정한다.
설정되어 있는 급탕온도 비등온도
40℃미만 40℃
40℃이상 45℃미만 45℃
45℃이상 50℃미만 50℃
탱크 제어부(156)는 저탕탱크(11)가 탕수소진 상태로 되었을 때에, 탱크 순환펌프(66)를 작동시킴과 동시에, 히트펌프(51)를 기동하여, 저탕탱크(11) 내의 탕수를 비등온도까지 가열한다. 또한, 저탕탱크(11) 내의 탕수소진 판정 온도(예를 들면, 비등온도 -5℃) 이상의 탕수의 잔량이 소정의 탕수소진 판정량 이하가 되었을 때에, 저탕탱크(11)가 탕수소진 상태에 있다고 판단된다. 구체적으로는, ① 급탕 보조 열원기(70)의 작동, ② 탱크 온도센서(17)의 검출온도가 탕수소진 판정 온도 이하까지 저하, ③ 탕수 온도센서(26)의 검출온도가 탕수소진 판정 온도 이하까지 저하, 등에 의해 판단된다.
다음의 STEP 4 이하는 난방 제어부(152)에 의한 제1 난방운전의 처리이다. 난방 제어부(152)는 STEP 4에서 마루 난방 리모콘(201)으로부터의 마루 난방운전의 개시 지시를 인식했을 때에 STEP 5로 진행하여 히트펌프(51)를 기동한다. 또한, STEP 6에서, 난방 제어부(152)는 난방측 혼합 밸브(48)에 의해 히트펌프 바이패스로(42)에의 온수의 순환을 금지하여, 히트펌프 열교환기(55)를 경유해 난방 순환로(40) 내를 탕수가 순환하는 제1 난방 순환상태로 한다.
여기에서, 온 오프 듀티 결정부(151)는 상기 서술한 바와 같이, 마루 난방운전이 실행되고 있을 때에, 마루 난방 설정온도와 실온센서(202)의 검출온도와의 차이(본 발명의 소정 조건에 상당함)에 따라 1속~9속의 9단계로 온 오프 듀티를 전환한다. 또한, 제1 난방운전에 있어서의 온 오프 듀티의 온 기간은 본 발명의 난방 온 상태에 상당하고 오프 기간은 본 발명의 난방 오프 상태에 상당한다.
STEP 7 내지 STEP 11은 온 기간에서의 처리이다. 컨트롤러(150)는 STEP 7에서 난방 순환펌프(111)를 작동시켜, 난방 순환로(40) 및 난방 순환로(40)로부터 분기 된 저온 난방로(112)와 난방 바이패스로(113){이하, 난방 순환로(40) 등이라고 함} 온수를 순환시킨다. 이에 의해 히트펌프 열교환기(55)에서, 난방 순환로(40) 등의 내를 순환하는 온수를 가열한다.
또한, STEP 8에서 컨트롤러(150)는 탱크 순환펌프(66)를 정지 상태로 하고, 저탕탱크(11) 내의 탕수의 가열을 금지한다. 이어지는 STEP 9에서, 컨트롤러(150)는 마루 난방 리모콘(201)에 의해 마루 난방의 정지지시가 이루어진 것인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 마루 난방의 정지지시가 이루어졌을 때에는 STEP 30으로 분기하여 히트펌프(51)를 정지하고, 다음의 STEP 31에서 난방 순환펌프(111)를 정지하여 마루 난방운전(제1 난방운전)을 종료하고, STEP 1로 복귀한다.
한편, 마루 난방의 정지지시가 이루어지지 않을 때에는 STEP 10으로 진행하여, 탱크 제어부(156)에 의해 저탕탱크(11)의 축열요구가 이루어지고 있는지 아닌지를 판단한다. 그리고, 축열요구가 이루어지고 있을 때에는 STEP 40로 분기하여, 난방 제어부(152)는 「급탕 우선 제어」를 실행한다.
또한, 탱크 제어부(156)에 의한 축열요구는 저탕탱크(11)의 탕절이 생길 때에 그리고 레지오넬라균의 멸균 대책을 위해서, 저탕탱크(11) 내의 탕수를 고온(예를 들면,60~65℃)로 끓일 때에 이루어진다.
「급탕 우선 제어」에서는, 컨트롤러(150)는 난방측 혼합 밸브(48)을 히트펌프 열교환기(55)를 바이패스하는 제2 난방 순환상태{마루 난방기(200)로부터 히트펌프 열교환기(55)측으로의 온수의 유통을 금지하여, 히트펌프 바이패스로(42)를 경유해 난방 순환로(40) 내에 탕수가 순환하는 상태}로 하여, 제2 버너(76)를 연소시켜, 제2 열교환기(77)에 의해 난방 순환로(40) 등의 내를 유통하는 온수를 가열하는 제2 난방운전을 실행한다. 또한, 탱크 제어부(156)는 탱크 순환펌프(66)를 작동시켜 히트펌프(51)에 의해 저탕탱크(11) 내의 탕수를 비등온도까지 가열하는 비등운전을 실행한다.
다음의 STEP 11에서, 난방 제어부(152)는 오프 기간인지 아닌지(온 오프 듀티 결정부(151)에 의해 온 기간으로부터 오프 기간으로 전환되었는지 아닌지)를 판단하여 오프 기간이 아닐 때에는 STEP 7으로 복귀한다. 한편, 오프 기간일 때에는 도 3의 STEP 12으로 진행한다. 도 3의 STEP 12 ~ STEP 18은, 오프 기간에서의 처리이다.
컨트롤러(150)는 STEP 12에서 난방 순환펌프(111)를 정지하여 난방 순환로(40) 등의 내의 온수의 순환을 정지한다. 이에 의해 마루 난방기(200)로부터의 방열이 감소한다. 또한, 이어지는 STEP 13에서, 컨트롤러(150)는 탱크 순환펌프(66)를 작동시킨다.
탱크 순환펌프(66)를 작동시키면, 히트펌프 열교환기(55)에 있어서, 히트펌프 순환로(52) 내를 유통하는 열매체로부터의 방열을 탱크 순환로(41) 내를 유통하는 탕수에 의해 흡열할 수 있다. 이 때문에, 히트펌프(51)를 작동 상태로 유지하여 히트펌프의 ON/OFF 횟수를 줄일 수 있고, 이에 의해 히트펌프(51)의 효율이 저하하는 것을 억제할 수 있다.
이어지는 STEP 14에서, 난방 제어부(152)는 히트펌프(51)의 가열량을 STEP 12에서 난방 순환펌프(111)를 정지한 시점(전회의 온 기간부터 오프 기간으로의 전환 시점)의 가열량으로 유지한다. 또한, 다음의 STEP 15에서, 난방 제어부(152)는 탕 온도센서(69)에 의해 검출되는 저탕탱크(11)로 복귀하는 탕수의 온도가 비등온도가 되도록, 탱크 순환펌프(66)의 회전 속도를 조절하여 탱크 순환로(41) 내의 탕수의 유량을 제어한다. 이에 의해 저탕탱크(11) 내의 상부에 저장된 탕수의 온도를 비등온도로 유지할 수 있다.
이어지는 STEP 16에서, 컨트롤러(150)는 마루 난방 리모콘(201)에 의해 마루 난방의 정지지시가 이루어졌는지 아닌지를 판단한다. 그리고, 마루 난방의 정지지시가 이루어졌을 때에는 STEP 50으로 분기하여 히트펌프(51)를 정지시키고, 다음의 STEP 51에서 탱크 순환펌프(66)를 정지하여 마루 난방운전을 종료하고 도 2의 STEP 1로 복귀한다.
한편, 마루 난방의 정지지시가 이루어지지 않을 때에는 STEP 17로 진행하여, 탱크 제어부(156)에 의해 저탕탱크(11)의 축열요구가 이루어지고 있는지 아닌지를 판단한다. 그리고, 축열요구가 이루어지고 있을 때에는 STEP 60으로 분기하여, 난방 제어부(152)는 상술한 STEP 40과 같이 「급탕 우선 제어」를 실행한다.
한편, 축열요구가 이루어지지 않을 때에는 STEP 18로 진행하여, 난방 제어부(152)는 온 기간인지 아닌지(온 오프 듀티 결정부(151)에 의해 오프 기간으로부터 온 기간으로 전환되었는지 아닌지)를 판단하여, 온 기간이 아닐 때에는 STEP 12로 복귀한다. 한편, 온 기간일 때에는 도 2의 STEP 7로 진행한다.
도 2 및 도 3의 처리에서는, 도 3의 STEP 12 내지 STEP 18의 오프 기간에 있어서도, 탱크 순환펌프(66)를 작동시킴으로써 히트펌프(51)를 작동 상태로 하고 있기 때문에, 마루 난방운전의 실행 중에 히트펌프(51)를 작동 상태로 유지할 수 있다. 그리고, 이에 의해 마루 난방운전 중의 히트펌프(51)의 효율을 높이면서, 온 오프 듀티의 전환에 의해 마루 난방기(200)로부터의 방열량을 안정되게 제어할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 본 발명의 난방 열교환기 및 급탕 열교환기로서, 히트펌프(51)의 히트펌프 순환로(52)와, 탱크 순환로(41)와, 난방 순환로(40)가 접속된 히트펌프 열교환기(55)를 나타냈지만, 히트펌프 순환로(52)와 탱크 순환로(41)에 접속된 열교환기(본 발명의 난방 열교환기)와, 히트펌프 순환로(52)와 난방 순환로(4O)에 접속된 열교환기(본 발명의 방열용 열교환기)를 별개로 구비해도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 2의 STEP 10 또는 도 3의 STEP 17에서, 탱크 제어부(156)로부터 축열요구가 있을 때에, 「급탕 우선 제어」를 행하여 난방 보조 열원기(75)에 의해 난방 순환로(40) 내를 순환하는 온수를 가열하는 제2 난방운전을 실행했지만, 「급탕 우선 제어」를 행하지 않는 경우에도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 3의 STEP 13에서, 오프 기간 중의 히트펌프(51)의 가열량을 온 기간으로부터 오프 기간으로 완전히 전환된 시점에서의 가열량으로 유지하는 처리를 행했지만, 이 처리를 행하지 않는 경우에도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 3의 STEP 14에서, 오프 기간 중의 탱크 순환로(41) 내를 유통하는 탕수의 유량을 저탕탱크(11)로 복귀하는 탕수의 온도가 비등온도가 되도록 제어했지만, 이 제어를 실시하지 않는 경우에도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 2의 STEP 10 및 도 3의 STEP 17에서, 탱크 제어부(156)로부터의 축열요구가 있을 때에, 「급탕 우선 제어」에 의해 제1 난방운전으로부터 제2 난방운전으로 전환했지만, 저탕탱크(11) 내의 난방 우선온도 이하의 탕수가 소정의 판정량 이하로 되어, 제1 난방운전에 있어서의 난방 오프 상태에서의 히트펌프 열교환기(55)에서의 히트펌프(51)의 열매체로부터 탱크 순환로(41)의 탕수로의 방열이 불가 또는 불충분하게 되었을 때에도, 제1 난방운전으로부터 제2 난방운전으로 전환하여 히트펌프(51)의 과열을 방지하도록 해도 된다.
또한, 제2 난방운전에 있어서, 난방 보조 열원기(75) 및 난방 순환펌프(111)를 온(작동)/오프(정지) 시키는 듀티 제어에 의해 마루 난방기(200)의 방열량을 제어해도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 본 발명의 난방 단말로서 마루 난방기(200)를 예로 설명했지만, 온풍 난방기(210)를 본 발명의 난방 단말로서 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.
1 : 히트펌프 열원 시스템 10 : 저탕 유닛
11 : 저탕탱크 40 : 난방 순환로
41 : 탱크 순환로 42 : 히트펌프 바이패스로
48 : 난방측 혼합 밸브(난방 순환경로 전환부)
50 : 히트펌프 유닛 51 : 히트펌프
52 : 히트펌프 순환로
55 : 히트펌프 열교환기(급탕 열교환기, 난방 열교환기)
70 : 급탕 보조 열원기 75 : 난방 보조 열원기
80 : 가스열원 유닛 150 : 컨트롤러
151 : 온 오프 듀티 결정부 152 : 난방 제어부
153 : 난방 이력 보유부 154 : 난방 실행 예측부
155 : 비등온도 설정부 156 : 탱크 제어부
200 : 마루 난방기

Claims (5)

  1. 하부에 급수관이 접속되고 상부에 급탕관이 접속되어 이 급수관으로부터 공급되는 물이 저장되는 저탕탱크와,
    상기 저탕탱크의 하부와 상부를 접속한 탱크 순환로와,
    상기 저탕탱크의 하부에 저장된 물을 상기 탱크 순환로를 통하여 상기 저탕탱크의 상부에 순환시키는 탱크 순환펌프와,
    상기 급탕관의 도중에 설치되어 상기 저탕탱크로부터 상기 급탕관에 소정의 설정 급탕온도보다 낮은 온도의 탕수가 공급되고 있을 때에, 상기 급탕관으로부터 유입되는 탕수를 이 설정 급탕온도까지 가열하여 상기 급탕관에 출탕하는 급탕 보조 열원기와,
    난방 단말이 접속된 난방 순환로와,
    상기 난방 순환로 내에 난방 열매체를 순환시키는 난방 순환펌프와,
    히트펌프 순환로를 갖고 이 히트펌프 순환로 내를 순환하는 히트펌프 열매체를 가열하는 히트펌프와,
    상기 히트펌프 순환로 및 상기 탱크 순환로의 도중에 설치되어 상기 히트펌프 순환로 내를 순환하는 히트펌프 열매체와 상기 탱크 순환로 내를 순환하는 탕수와의 사이에서 열교환을 행하는 급탕 열교환기와,
    상기 히트펌프 순환로 및 상기 난방 순환로의 도중에 설치되어 상기 히트펌프 순환로 내를 유통하는 히트펌프 열매체와 상기 난방 순환로 내를 유통하는 난방 열매체와의 사이에서 열교환을 실시하는 난방 열교환기와,
    소정 조건에 근거하여, 상기 히트펌프를 작동 상태로 유지하면서 상기 탱크 순환펌프를 정지 상태로 하여 상기 난방 순환펌프를 작동시킴으로써 상기 난방 열교환기로 난방 열매체를 히트펌프 열매체에 의해 가열하는 난방 온 상태와, 상기 난방 순환펌프를 정지 상태로 하여 상기 탱크 순환펌프를 작동시킴으로써 상기 급탕 열교환기로 히트펌프 열매체로부터 탕수에 방열하는 난방 오프 상태를 전환하여, 상기 난방 단말에 의한 난방을 행하는 제1 난방운전을 실행하는 난방 제어부를 구비한 히트펌프 열원 시스템으로서,
    소정시간 이내에 상기 제1 난방운전이 실행되는지 아닌지를 예측하는 난방 실행 예측부와,
    상기 난방 실행 예측부에 의해 소정시간 이내에 상기 제1 난방운전이 실행된다고 예측될 때에는 상기 난방 오프 상태에 있어서 상기 급탕 열교환기에서의 히트펌프 열매체로부터 탕수로의 방열이 가능한 난방 우선온도를 상기 저탕탱크 내의 탕수의 비등온도로 설정하고, 상기 난방 실행 예측부에 의해 상기 소정시간 이내에 상기 제1 난방운전이 실행된다고 예측되지 않을 때에는 상기 설정 급탕온도 이상의 급탕 우선온도를 상기 비등온도로 설정하는 비등온도 설정부와,
    상기 저탕탱크의 탕수소진 상태가 되었을 때에, 상기 탱크 순환펌프와 상기 히트펌프를 작동시켜 상기 저탕탱크 내의 탕수를 상기 비등온도까지 가열하는 비등운전을 실행하는 탱크 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 히트펌프 열원 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 난방 제어부에 의한 상기 제1 난방운전의 실행 이력을 나타내는 난방 이력 데이터를 보유하는 난방 이력 보유부를 구비하고,
    상기 난방 실행 예측부는 상기 난방 이력 데이터에 근거하여 상기 소정시간 이내에 상기 제1 난방운전이 실행되는지 아닌지를 예측하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 열원 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    외기온도를 검출하는 외기온도센서를 구비하고,
    상기 난방 실행 예측부는 상기 외기온도센서의 검출온도가 소정의 저온 판정 온도보다 높을 때에, 상기 제1 난방운전이 상기 소정시간 이내에 실행되지 않는다고 예측하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 열원 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 난방 순환로의 도중에 설치되어 상기 난방 순환로 내를 순환하는 난방 열매체를 가열하는 난방 보조 열원기와,
    상기 난방 열교환기를 바이패스하여 상기 난방 순환로를 연통하는 히트펌프 바이패스로와,
    상기 난방 순환로 내의 난방 열매체를 상기 히트펌프 바이패스로에의 유통을 금지하여 상기 난방 열교환기를 경유해 순환시키는 제1 난방 순환상태와, 상기 난방 순환로 내의 난방 열매체를 상기 난방 열교환기로의 유통을 금지하여 상기 히트펌프 바이패스로를 경유해 순환시키는 제2 난방 순환상태를 전환하는 난방 순환경로 전환부를 구비하고,
    상기 난방 제어부는,
    상기 비등운전이 실행되지 않을 때에는 상기 제1 난방 순환상태로 하여 상기 제1 난방운전을 실행하고,
    상기 비등운전이 실행되고 있을 때에는 상기 제2 난방 순환상태로 하여 상기 난방 순환펌프를 작동시켜 상기 난방 보조 열원기에 의해 상기 난방 순환로 내를 유통하는 난방 열매체를 가열함으로써, 상기 난방 단말에 의한 난방을 행하는 제2 난방운전을 실행하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 열원 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 난방 순환로의 도중에 설치되어 상기 난방 순환로 내를 순환하는 난방 열매체를 가열하는 난방 보조 열원기와,
    상기 난방 열교환기를 바이패스하여 상기 난방 순환로를 연통하는 히트펌프 바이패스로와,
    상기 난방 순환로 내의 난방 열매체를 상기 히트펌프 바이패스로에의 유통을 금지하여 상기 난방 열교환기를 경유해 순환시키는 제1 난방 순환상태와, 상기 난방 순환로 내의 난방 열매체를 상기 난방 열교환기로의 유통을 금지하여 상기 히트펌프 바이패스로를 경유해 순환시키는 제2 난방 순환상태를 전환하는 난방 순환경로 전환부를 구비하고,
    상기 난방 제어부는,
    상기 저탕탱크 내의 상기 난방 우선온도 이하의 탕수가 소정의 판정량보다 많을 때에는 상기 제1 난방 순환상태로 하여 상기 제1 난방운전을 실행하고,
    상기 저탕탱크 내의 상기 난방 우선온도 이하의 탕수가 상기 판정량 이하일 때에는 상기 제2 난방 순환상태로 하여 상기 난방 순환펌프를 작동시켜 상기 난방 보조 열원기에 의해 상기 난방 순환로 내를 유통하는 난방 열매체를 가열함으로써, 상기 난방 단말에 의한 난방을 행하는 제2 난방운전을 실행하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 열원 시스템.
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