KR20140066773A - 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법 및 히트 펌프 시스템 - Google Patents

히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법 및 히트 펌프 시스템 Download PDF

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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

2대 이상의 히트 펌프가 동 시기에 제상 운전하는 것을 최대한 회피하고, 수배관 내의 수온의 저하를 방지하는 것이 가능한 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법 및 히트 펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법이며, 적어도 1대의 히트 펌프가 이미 제상 운전을 하고 있는 경우, 판단 대상으로 하는 대상 히트 펌프의 공기 열교환기의 온도와 제1 임계값 온도에 기초하여, 대상 히트 펌프에 제상 운전을 개시시킬지 여부를 판단하는 스텝(S2)과, 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않은 경우, 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재할 때, 대상 히트 펌프의 공기 열교환기의 온도와, 제1 임계값 온도보다도 높은 제2 임계값 온도에 기초하여, 대상 히트 펌프에 제상 운전을 개시시킬지 여부를 판단하는 스텝(S6)을 구비한다.

Description

히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법 및 히트 펌프 시스템{DEFROSTING OPERATION METHOD FOR HEAT PUMP SYSTEM, AND HEAT PUMP SYSTEM}
본 발명은, 복수대의 히트 펌프를 갖는 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법 및 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.
복수대의 히트 펌프(예를 들어 공냉식 히트 펌프 칠러)를 사용하는 히트 펌프 시스템에서는, 복수대의 히트 펌프가 수배관에 접속되고, 히트 펌프의 수열(水熱) 교환기가 수배관을 흐르는 물과 열교환한다. 이에 의해, 수배관 내의 물이 가열되거나, 냉각된다.
특허문헌 1에는, 복수대의 칠링 유닛이 액 계통에 접속되는 구성을 갖고, 칠링 유닛와 제어 유닛의 데이터 전송을 용이하게 행하면서, 칠링 유닛의 운전 대수를 효율적으로 제어하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 복수대의 히트 펌프식 칠러 유닛이 수배관에 접속되는 구성을 갖고, 칠러 유닛의 제상 시의 난방 능력의 저하를 작게 억제하면서, 칠러 유닛 각각의 운전 시간의 균일화를 도모하는 기술이 개시되어 있다.
일본 특허 제3731095호 공보 일본 특허 출원 공개 평6-74531호 공보
히트 펌프가 가열 운전하면, 공기 열교환기의 표면에 착상이 발생한다. 그로 인해, 공기 열교환기를 응축기로서 작용시켜, 서리를 녹이는 제상 운전(디프로스트 운전)을 행할 필요가 있다. 그러나, 제상 운전 시에는, 수열 교환기가 증발기로서 작용하고, 수배관 내의 물이 냉각되므로, 수온이 저하된다고 하는 문제가 있었다.
복수대의 히트 펌프가 수배관에 접속되는 히트 펌프 시스템의 경우, 1대의 히트 펌프가 제상 운전을 하고 있어도, 다른 히트 펌프에 의해 히트 펌프 시스템 전체의 가열 능력을 보충할 수 있는 경우도 있다. 그러나, 2대 이상의 히트 펌프가 동 시기에 제상 운전을 하면, 히트 펌프 시스템 전체의 가열 능력의 저하의 억제를 방지하는 것이 곤란하다.
본 발명은, 이러한 사정에 비추어 이루어진 것이며, 2대 이상의 히트 펌프가 동 시기에 제상 운전하는 것을 최대한 회피하고, 수배관 내의 수온의 저하를 방지하는 것이 가능한 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법 및 히트 펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태에 관한 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법은, 복수대의 히트 펌프가 수배관에 접속되고, 히트 펌프의 수열 교환기가 수배관을 흐르는 물과 열교환하는 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법이며, 적어도 1대의 히트 펌프가 이미 제상 운전을 하고 있는지 여부를 판단하는 스텝과, 적어도 1대의 히트 펌프가 이미 제상 운전을 하고 있는 경우, 판단 대상으로 하는 대상 히트 펌프의 공기 열교환기의 온도와 제1 임계값 온도에 기초하여, 대상 히트 펌프에 제상 운전을 개시시킬지 여부를 판단하는 스텝과, 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않은 경우, 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재하는지 여부를 판단하는 스텝과, 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재할 때, 대상 히트 펌프의 공기 열교환기의 온도와, 제1 임계값 온도보다도 높은 제2 임계값 온도에 기초하여, 대상 히트 펌프에 제상 운전을 개시시킬지 여부를 판단하는 스텝을 구비한다.
이 구성에 따르면, 수배관을 흐르는 물이 복수대의 히트 펌프의 수열 교환기를 통과함으로써, 열교환이 행해져 온도 변화한다. 그리고, 대상 히트 펌프의 제상 운전의 개시 타이밍에 대해, 이미 다른 히트 펌프가 제상 운전을 하고 있는 경우, 대상 히트 펌프의 공기 열교환기의 온도와 제1 임계값 온도를 비교하여, 대상 히트 펌프의 제상 운전을 개시할지 여부가 판단된다. 또한, 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않고, 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재하는 경우, 대상 히트 펌프의 공기 열교환기의 온도와 제1 임계값 온도보다도 높은 제2 임계값 온도를 비교하여, 대상 히트 펌프의 제상 운전을 개시할지 여부가 판단된다.
그 결과, 이미 다른 히트 펌프가 제상 운전을 하고 있는 경우에는, 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않은 경우에 비해, 대상 히트 펌프가 제상 운전을 개시하는 타이밍을 지연시킬 수 있다. 또한, 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않고, 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재하는 경우에는, 이미 다른 히트 펌프가 제상 운전을 하고 있는 경우에 비해, 대상 히트 펌프가 제상 운전을 개시하는 타이밍을 빠르게 할 수 있다.
본 발명의 제1 형태에 있어서, 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않은 경우, 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재하지 않을 때, 대상 히트 펌프의 공기 열교환기의 온도와, 제2 임계값 온도보다도 높은 제3 임계값 온도에 기초하여, 대상 히트 펌프에 제상 운전을 개시시킬지 여부를 판단하는 스텝을 더 구비해도 된다.
이 구성에 따르면, 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않고, 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재하지 않는 경우, 대상 히트 펌프의 공기 열교환기의 온도와 제2 임계값 온도보다도 높은 제3 임계값 온도를 비교하여, 대상 히트 펌프의 제상 운전을 개시할지 여부가 판단된다.
그 결과, 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않고, 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재하지 않는 경우에는, 이미 다른 히트 펌프가 제상 운전을 하고 있는 경우나, 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재하는 경우에 비해, 대상 히트 펌프가 제상 운전을 개시하는 타이밍을 빠르게 할 수 있다. 개시 타이밍을 빠르게 함으로써, 예를 들어 제상 운전에 걸리는 시간을 장기화시키는 것도 가능해진다.
본 발명의 제1 형태에 있어서, 적어도 1대의 히트 펌프가 이미 제상 운전 중이며, 대상 히트 펌프가 제상 운전을 행하는 경우, 통상의 제상 운전을 행할 때에 비해, 대상 히트 펌프의 압축기의 회전수를 저하시켜, 대상 히트 펌프가 제상 운전을 하는 스텝을 더 구비해도 된다.
이 구성에 따르면, 이미 제상 운전을 행하고 있는 히트 펌프가 존재하므로, 유체 배관을 흐르는 유체의 온도가 저하될 우려가 있지만, 통상의 제상 운전을 행할 때에 비해, 대상 히트 펌프의 압축기의 회전수를 저하시킴으로써, 대상 히트 펌프의 수열 교환기를 흐르는 냉매 속도를 느리게 하고, 가일층의 유체의 온도의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명의 제1 형태에 있어서, 적어도 1대의 히트 펌프가 이미 제상 운전 중이며, 대상 히트 펌프가 제상 운전을 행하는 경우, 이미 제상 운전 중의 히트 펌프가 제상 운전을 종료할 때까지, 대상 히트 펌프의 제상 운전을 정지시키는 스텝을 더 구비해도 된다.
이 구성에 따르면, 이미 제상 운전을 행하고 있는 히트 펌프가 존재하므로, 유체 배관을 흐르는 유체의 온도가 저하될 우려가 있지만, 이미 제상 운전 중의 히트 펌프가 제상 운전을 종료할 때까지, 대상 히트 펌프의 제상 운전이 정지하고 있으므로, 가일층의 유체의 온도의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명의 제1 형태에 있어서, 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않고, 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재하는 경우, 대상 히트 펌프의 압축기의 회전수는, 통상의 제상 운전을 행할 때의 회전수로 하여, 대상 히트 펌프가 제상 운전을 하는 스텝을 더 구비해도 된다.
이 구성에 따르면, 대상 히트 펌프가 통상의 제상 운전을 행함으로써, 제상 운전에 걸리는 시간을 가능한 한 짧게 할 수 있고, 다음에 제상 운전을 개시하는 히트 펌프가 제상 운전을 개시하기 전에, 또는 제상 운전이 중복되는 기간이 짧아지도록, 대상 히트 펌프의 제상 운전을 종료시킬 수 있다.
본 발명의 제1 형태에 있어서, 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않고, 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재하지 않는 경우, 통상의 제상 운전을 행할 때에 비해, 대상 히트 펌프의 압축기의 회전수를 저하시켜, 대상 히트 펌프가 제상 운전을 하는 스텝을 더 구비해도 된다.
이 구성에 따르면, 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재하지 않으므로, 제상 운전에 걸리는 시간을 장기화시키는 것도 가능하며, 통상의 제상 운전을 행할 때에 비해, 대상 히트 펌프의 압축기의 회전수를 저하시킴으로써, 대상 히트 펌프의 수열 교환기를 흐르는 냉매 유량을 적게 하고, 가일층의 유체의 온도의 저하를 억제할 수 있다.
대상 히트 펌프 이외의 통상 운전하고 있는 히트 펌프의 압축기의 회전수는, 통상 모드보다도 회전수를 높게 하여, 대상 히트 펌프 이외의 히트 펌프가 통상 운전하는 스텝을 더 구비해도 된다.
이 구성에 따르면, 대상 히트 펌프 이외의 제상 운전이 아니라 통상 운전하고 있는 히트 펌프는, 압축기의 회전수가 높아지므로, 수열 교환기를 흐르는 냉매 유량이 커지고, 대상 히트 펌프로 제상 운전을 하고 있어도, 유체의 온도의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 착상이 진행되지 않는 범위에서 압축기의 회전수를 높이는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 형태에 있어서, 대상 히트 펌프가 제상 운전을 개시하기 전에, 제상 운전 개시 직전의 대상 히트 펌프의 부하 또는 압축기 회전수를 취득하여, 제상 운전으로 이행하는 것에 의한 능력 저하분을 산출하는 스텝과, 능력 저하분을 다른 히트 펌프가 보충할 수 있도록, 제상 시의 대상 히트 펌프의 압축기의 상한 회전수를 결정하는 스텝을 더 구비해도 된다.
이 구성에 따르면, 제상 시의 대상 히트 펌프의 압축기의 상한 회전수가, 제상 운전으로 이행하는 것에 의한 능력 저하분을 다른 히트 펌프가 보충할 수 있도록 결정되므로, 대상 히트 펌프로 제상 운전을 하고 있어도, 유체의 온도의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 형태에 관한 히트 펌프 시스템은, 복수대의 히트 펌프가 수배관에 접속되고, 히트 펌프의 수열 교환기가 수배관을 흐르는 물과 열교환하는 히트 펌프 시스템이며, 적어도 1대의 히트 펌프가 이미 제상 운전을 하고 있는지 여부를 판단하는 운전 상황 판단부와, 적어도 1대의 히트 펌프가 이미 제상 운전을 하고 있는 경우, 판단 대상으로 하는 대상 히트 펌프의 공기 열교환기의 온도와 제1 임계값 온도에 기초하여, 대상 히트 펌프에 제상 운전을 개시시킬지 여부를 판단하는 제상 운전 개시 판단부를 구비하고, 운전 상황 판단부는, 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않은 경우, 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재하는지 여부를 판단하고, 제상 운전 개시 판단부는, 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재할 때, 대상 히트 펌프의 공기 열교환기의 온도와, 제1 임계값 온도보다도 높은 제2 임계값 온도에 기초하여, 대상 히트 펌프에 제상 운전을 개시시킬지 여부를 판단한다.
본 발명에 따르면, 2대 이상의 히트 펌프가 동 시기에 제상 운전하는 것을 최대한 회피하고, 수배관 내의 수온의 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 히트 펌프 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 히트 펌프 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 히트 펌프 시스템의 제상 운전 동작을 나타내는 흐름도이다.
이하에, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 히트 펌프 시스템(1)에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.
우선, 도 1을 참조하여, 히트 펌프 시스템(1)의 구성을 설명한다.
본 실시 형태에 관한 히트 펌프 시스템(1)은, 복수대의 히트 펌프(2)와, 히트 펌프(2)에 접속되는 수배관(11) 등으로 이루어진다. 히트 펌프(2)는, 예를 들어 공냉 히트 펌프 칠러이며, 수배관(11)을 흐르는 물과 열교환함으로써, 냉수 또는 온수를 생성할 수 있다.
히트 펌프(2)는, 압축기(5)와, 4방향 밸브(6)와, 수열 교환기(7)와, 팽창 밸브(8)와, 공기 열교환기(9)와, 어큐뮬레이터(10) 등으로 이루어진다. 압축기(5)와, 4방향 밸브(6)와, 수열 교환기(7)와, 팽창 밸브(8)와, 공기 열교환기(9)와, 어큐뮬레이터(10)는, 냉매 배관(3)에 의해 연결되고, 냉매 회로를 구성한다.
압축기(5)는, 인버터에 의해 모터가 구동된다. 압축기(5)는, 인버터의 출력 주파수에 의해 모터의 회전수, 즉 냉매의 토출량이 조정된다.
공기 열교환기(9)는, 외기와 냉매를 열교환시키고, 수열 교환기(7)는, 물과 냉매를 열교환시킨다. 어큐뮬레이터(10)는, 증발기[수열 교환기(7) 또는 공기 열교환기(9)]로 완전히 가스화되지 않은 냉매가 액상인 상태로 압축기(5)에 흡입되는 것을 방지한다.
히트 펌프(2)에 있어서, 가열 운전과 냉각(또는 제상) 운전은, 4방향 밸브(6)가 전환되어, 냉매의 흐름 방향이 변화함으로써 전환된다. 가열 운전 시에서는, 압축기(5)로부터 토출된 냉매는, 수열 교환기(7), 팽창 밸브(8), 공기 열교환기(9), 어큐뮬레이터(10)의 순으로 흐른다. 수열 교환기(7)가 응축기로서 작용하고, 공기 열교환기(9)가 증발기로서 작용한다. 그리고, 수열 교환기(7)에서 가열된 온수가 수배관(11)을 통해 다음 히트 펌프(2) 또는 외부에 공급된다.
냉각(제상) 운전 시에서는, 압축기(5)로부터 토출된 냉매는, 공기 열교환기(9), 팽창 밸브(8), 수열 교환기(7), 어큐뮬레이터(10)의 순으로 흐른다. 공기 열교환기(9)가 응축기로서 작용하고, 수열 교환기(7)가 증발기로서 작용한다. 그리고, 수열 교환기(7)에서 냉각된 냉수가 수배관(11)을 통해 다음 히트 펌프(2) 또는 외부에 공급된다.
히트 펌프 시스템(1) 전체적으로 가열 운전하고 있을 때, 히트 펌프(2)가 가열 운전하면, 공기 열교환기(9)의 표면에 착상이 발생한다. 그로 인해, 공기 열교환기(9)를 응축기로서 작용시켜, 서리를 녹이는 제상 운전(디프로스트 운전)을 행한다. 그러나, 수배관(11)을 흐르는 온수는, 제상 운전을 하고 있는 히트 펌프(2)의 수열 교환기(7)에 의해 냉각되므로, 수배관(11)을 흐르는 물의 온도가 저하될 우려가 있다.
본 실시 형태에서는, 복수의 히트 펌프(2)의 운전 상황을 확인하고, 운전 상황에 따라, 히트 펌프(2)가 제상 운전을 개시하는 타이밍이나, 제상 운전 시의 냉매 유량을 조정한다.
본 실시 형태의 히트 펌프 시스템(1)은, 복수의 히트 펌프(2)의 운전 상황을 확인하거나, 히트 펌프(2)의 운전을 전환하는 제어부(12)를 갖는다. 제어부(12)와 각 히트 펌프(2)는, 도 2에 나타내는 바와 같이 예를 들어 제어 케이블(13)에 의해 접속되어, 제어 신호가 송수신된다.
제어부(12)는, 예를 들어 운전 상황 판단부(14)와, 제상 운전 개시 판단부(15)와, 제상 운전 제어부(16)와, 통상 운전 제어부(17)와, 운전 능력 산출부(18) 등을 갖는다. 제어부(12)는, 각 히트 펌프(2)와는 별도로 설치되어도 되고, 어느 1대의 히트 펌프(2)에 설치되어도 된다.
운전 상황 판단부(14)는, 복수대의 히트 펌프(2) 중 적어도 1대의 히트 펌프(2)가 이미 제상 운전을 하고 있는지 여부를 판단한다. 또한, 운전 상황 판단부(14)는, 복수대의 히트 펌프(2) 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않은 경우, 대상 히트 펌프(2A)의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프(2)가 존재하는지 여부를 판단한다. 여기서, 대상 히트 펌프(2A)라 함은, 제상 운전 개시의 후보로 되어 있는 히트 펌프(2)를 말한다. 히트 펌프(2)는, 가열 운전을 계속하면, 공기 열교환기(9)에 착상이 발생하므로, 공기 열교환기(9)의 온도가 저하된다. 따라서, 히트 펌프(2)가 운전 개시 직전의 상태인지 여부나, 제상 운전 개시 예정의 순서는, 각 히트 펌프(2)의 공기 열교환기(9)의 온도에 기초하여 판단된다.
제상 운전 개시 판단부(15)는, 적어도 1대의 히트 펌프(2)가 이미 제상 운전을 하고 있는 경우, 대상 히트 펌프(2A)의 공기 열교환기(9)의 온도와 제1 임계값 온도(예를 들어 A℃)에 기초하여, 대상 히트 펌프(2A)에 제상 운전을 개시시킬지 여부를 판단한다. 제1 임계값 온도(예를 들어 A℃)라 함은, 이 온도 이상으로 저하되면, 공기 열교환기(9)의 착상 부하가 허용할 수 없을 만큼 증대되는 값이며, 이 온도 이하로 낮추는 것이 바람직하지 않은 값을 말한다.
또한, 제상 운전 개시 판단부(15)는, 복수대의 히트 펌프(2) 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않은 경우이며, 대상 히트 펌프(2A)의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프(2)가 존재할 때, 대상 히트 펌프(2A)의 공기 열교환기(9)의 온도와 제2 임계값 온도(예를 들어 A＋0.5℃)에 기초하여, 대상 히트 펌프(2A)에 제상 운전을 개시시킬지 여부를 판단한다. 제2 임계값 온도는, 제1 임계값 온도보다도 높다. 또한, 제2 임계값 온도의 A＋0.5℃는, 일례이며, 다른 값이어도 된다. 또한, 제2 임계값 온도는, 고정값에 한정되지 않고, 공기 열교환기(9)의 온도의 저하 속도 등에 따라, 제2 임계값 온도를 변화시켜도 된다.
또한, 제상 운전 개시 판단부(15)는, 복수대의 히트 펌프(2) 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않은 경우이며, 대상 히트 펌프(2A)의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프(2)가 존재하지 않을 때, 대상 히트 펌프(2A)의 공기 열교환기(9)의 온도와 제3 임계값 온도(예를 들어 A＋1.0℃)에 기초하여, 대상 히트 펌프(2A)에 제상 운전을 개시시킬지 여부를 판단한다. 제3 임계값 온도는, 제2 임계값 온도보다도 높다. 또한, 제3 임계값 온도의 A＋1.0℃는, 일례이며, 다른 값이어도 된다. 또한, 제3 임계값 온도는, 고정값에 한정되지 않고, 공기 열교환기(9)의 온도의 저하 속도 등에 따라, 제3 임계값 온도를 변화시켜도 된다.
제상 운전 제어부(16)는, 적어도 1대의 히트 펌프(2)가 이미 제상 운전 중이며, 대상 히트 펌프(2A)가 제상 운전을 행하는 경우, 통상의 제상 운전을 행할 때에 비해, 대상 히트 펌프(2A)의 압축기(5)의 회전수를 저하시켜, 대상 히트 펌프(2A)를 제상 운전시킨다. 또한, 제상 운전 제어부(16)는, 압축기(5)의 회전수를 저하시키는 것이 아니라, 이미 제상 운전 중의 히트 펌프(2)가 제상 운전을 종료할 때까지, 대상 히트 펌프(2A)의 제상 운전을 정지시켜도 된다.
제상 운전 제어부(16)는, 복수대의 히트 펌프(2) 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않고, 대상 히트 펌프(2A)의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프(2)가 존재하는 경우, 대상 히트 펌프(2A)의 압축기의 회전수를, 통상의 제상 운전을 행할 때의 회전수로 하여, 대상 히트 펌프(2A)를 제상 운전시킨다.
제상 운전 제어부(16)는, 복수대의 히트 펌프(2) 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않고, 대상 히트 펌프(2A)의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프(2)가 존재하지 않는 경우, 통상의 제상 운전을 행할 때에 비해, 대상 히트 펌프(2A)의 압축기(5)의 회전수를 저하시켜, 대상 히트 펌프(2A)를 제상 운전시킨다.
통상 운전 제어부(17)는, 복수대의 히트 펌프(2) 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않고, 대상 히트 펌프(2A)의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프(2)가 존재하지 않는 경우, 대상 히트 펌프(2A) 이외의 통상 운전하고 있는 히트 펌프(2)의 압축기(5)의 회전수를, 통상 모드보다도 회전수를 높게 하여, 대상 히트 펌프(2A) 이외의 히트 펌프(2)를 통상 운전시킨다.
운전 능력 산출부(18)는, 대상 히트 펌프(2A)가 제상 운전을 개시하기 전에, 제상 운전 개시 직전의 대상 히트 펌프(2A)의 부하 또는 압축기(5)의 회전수를 취득하여, 제상 운전으로 이행하는 것에 의한 능력 저하분을 산출한다. 이때, 제상 운전 제어부(16)는, 운전 능력 산출부(18)에서 산출된 능력 저하분을 다른 히트 펌프(2)가 보충할 수 있도록, 제상 시의 대상 히트 펌프(2A)의 압축기(5)의 상한 회전수를 결정한다. 이에 의해, 제상 시의 대상 히트 펌프(2A)의 압축기(5)의 상한 회전수가, 제상 운전으로 이행하는 것에 의한 능력 저하분을 다른 히트 펌프(2)가 보충할 수 있도록 결정되므로, 대상 히트 펌프(2A)로 제상 운전을 하고 있어도, 수배관(11)을 흐르는 물의 온도의 저하를 억제할 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 히트 펌프 시스템(1)의 제상 운전 동작에 대해 설명한다. 우선 히트 펌프(2)의 제상 운전의 개시 타이밍에 대해 설명한다.
우선, 복수대의 히트 펌프(2) 중 적어도 1대의 히트 펌프(2)가 이미 제상 운전을 하고 있는지 여부가 판단된다(스텝 S1). 적어도 1대의 히트 펌프(2)가 이미 제상 운전을 하고 있는 경우, 대상 히트 펌프(2A)의 공기 열교환기(9)의 온도가 제1 임계값 온도(예를 들어 A℃) 이하로 되었는지 여부로, 대상 히트 펌프(2A)에 제상 운전을 개시시킬지 여부가 판단된다(스텝 S2).
그리고, 대상 히트 펌프(2A)의 공기 열교환기(9)의 온도가 제1 임계값 온도(예를 들어 A℃) 이하로 되었을 때, 대상 히트 펌프(2A)에 제상 운전을 개시시킨다(스텝 S3).
한편, 복수대의 히트 펌프(2) 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않은 경우, 대상 히트 펌프(2A)의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프(2)가 존재하는지 여부가 판단된다(스텝 S5). 대상 히트 펌프(2A)의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프(2)가 존재할 때에는, 대상 히트 펌프(2A)의 공기 열교환기(9)의 온도가 제2 임계값 온도(예를 들어 A＋0.5℃) 이하로 되었는지 여부로, 대상 히트 펌프(2A)에 제상 운전을 개시시킬지 여부가 판단된다(스텝 S6).
그리고, 대상 히트 펌프(2A)의 공기 열교환기(9)의 온도가 제2 임계값 온도(예를 들어 A＋0.5℃) 이하로 되었을 때, 대상 히트 펌프(2A)에 제상 운전을 개시시킨다(스텝 S7).
즉, 이미 다른 히트 펌프(2)가 제상 운전을 하고 있는 경우에는, 복수대의 히트 펌프(2) 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않은 경우에 비해, 대상 히트 펌프(2A)가 제상 운전을 개시하는 타이밍을 지연시킬 수 있다. 그 결과, 복수대의 히트 펌프(2)가 중복하여 제상 운전하는 것을 회피할 수 있다.
또한, 복수대의 히트 펌프(2) 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않고, 대상 히트 펌프(2A)의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프(2)가 존재하는 경우에는, 이미 다른 히트 펌프(2)가 제상 운전을 하고 있는 경우에 비해, 대상 히트 펌프(2A)가 제상 운전을 개시하는 타이밍을 빠르게 할 수 있다. 그 결과, 대상 히트 펌프(2A)가 제상 운전을 개시하고 나서, 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프(2)가 제상 운전을 개시할 때까지의 시간을 길게 할 수 있어, 복수대의 히트 펌프(2)가 중복하여 제상 운전하는 것을 회피할 수 있다.
복수대의 히트 펌프(2) 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않은 경우이며, 대상 히트 펌프(2A)의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프(2)가 존재하지 않을 때, 대상 히트 펌프(2A)의 공기 열교환기(9)의 온도가 제3 임계값 온도(예를 들어 A＋1.0℃) 이하로 되었는지 여부로, 대상 히트 펌프(2A)에 제상 운전을 개시시킬지 여부가 판단된다(스텝 S9).
그리고, 대상 히트 펌프(2A)의 공기 열교환기(9)의 온도가 제3 임계값 온도(예를 들어 A＋1.0℃) 이하로 되었을 때, 대상 히트 펌프(2A)에 제상 운전을 개시시킨다(스텝 S10).
그 결과, 복수대의 히트 펌프(2) 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않고, 대상 히트 펌프(2A)의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재하지 않는 경우에는, 이미 다른 히트 펌프(2)가 제상 운전을 하고 있는 경우나, 대상 히트 펌프(2A)의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재하는 경우에 비해, 대상 히트 펌프(2A)가 제상 운전을 개시하는 타이밍을 빠르게 할 수 있다. 즉, 대상 히트 펌프(2A)의 제상 운전 개시 타이밍을 빠르게 함으로써, 예를 들어 대상 히트 펌프(2A)가 제상 운전에 걸리는 시간을 장기화시키는 것도 가능해진다.
상기한 본 실시 형태의 동작에 따르면, 복수대의 히트 펌프(2)가 동 시기에 중복하여 제상 운전을 하는 것을 가능한 한 회피할 수 있다.
다음으로, 제상 운전 중에 수배관(11)의 수온이 저하되는 것을 방지하기 위해, 제상 운전을 제어하는 동작에 대해 설명한다.
상기 스텝 S3과 같이, 적어도 1대의 히트 펌프(2)가 이미 제상 운전을 하고 있는 경우, 대상 히트 펌프(2A)의 공기 열교환기(9)의 온도가 제1 임계값 온도(예를 들어 A℃) 이하로 되었을 때, 대상 히트 펌프(2A)에 제상 운전을 개시시킨다.
이 경우에는, 통상의 제상 운전을 행할 때에 비해, 대상 히트 펌프(2A)의 압축기(5)의 회전수를 저하시켜, 대상 히트 펌프(2A)를 제상 운전시킨다(스텝 S4). 즉, 이미 제상 운전을 행하고 있는 히트 펌프(2)가 존재하므로, 새롭게 대상 히트 펌프(2A)의 제상 운전을 추가하면, 수배관(11)을 흐르는 수온이 저하될 우려가 있다. 그러나, 본 실시 형태와 같이, 통상의 제상 운전을 행할 때에 비해, 대상 히트 펌프(2A)의 압축기(5)의 회전수를 저하시킴으로써, 대상 히트 펌프(2A)의 수열 교환기(7)를 흐르는 냉매 유량을 적게 하여, 가일층의 수온의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 이에 의해, 통상 운전을 하고 있는 다른 히트 펌프(2)가 압축기(5)의 회전수를 증가시키거나 하여, 제상 운전을 하고 있는 2대의 히트 펌프(2)에 의한 능력 저하분을 보충하지 않아도 된다.
또한, 스텝 S4에서는, 압축기(5)의 회전수를 저하시키는 것이 아니라, 이미 제상 운전 중의 히트 펌프(2)가 제상 운전을 종료할 때까지, 대상 히트 펌프(2A)의 제상 운전을 정지시켜도 된다. 이에 의해, 대상 히트 펌프(2A)의 제상 운전이 정지하고 있으므로, 가일층의 수온의 저하를 억제할 수 있다.
상기 스텝 S7과 같이, 대상 히트 펌프(2A)의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프(2)가 존재하는 경우에는, 대상 히트 펌프(2A)의 공기 열교환기(9)의 온도가 제2 임계값 온도(예를 들어 A＋0.5℃) 이하로 되었을 때, 대상 히트 펌프(2A)에 제상 운전을 개시시킨다.
이 경우에는, 대상 히트 펌프(2A)의 압축기의 회전수를, 통상의 제상 운전을 행할 때의 회전수로 하여, 대상 히트 펌프(2A)를 제상 운전시킨다(스텝 S8). 이에 의해, 제상 운전에 걸리는 시간을 가능한 한 짧게 할 수 있고, 다음에 제상 운전을 개시하는 히트 펌프(2)가 제상 운전을 개시하기 전에, 또는 제상 운전이 중복되는 기간이 짧아지도록, 대상 히트 펌프(2A)의 제상 운전을 종료시킬 수 있다.
상기 스텝 S10과 같이, 대상 히트 펌프(2A)의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프(2)가 존재하지 않는 경우에는, 대상 히트 펌프(2A)의 공기 열교환기(9)의 온도가 제3 임계값 온도(예를 들어 A＋1.0℃) 이하로 되었을 때, 대상 히트 펌프(2A)에 제상 운전을 개시시킨다.
이 경우에는, 통상의 제상 운전을 행할 때에 비해, 대상 히트 펌프(2A)의 압축기(5)의 회전수를 저하시켜, 대상 히트 펌프(2A)를 제상 운전시킨다(스텝 S11). 즉, 대상 히트 펌프(2A)의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 히트 펌프가 존재하지 않으므로, 제상 운전에 걸리는 시간을 장기화시키는 것도 가능하며, 통상의 제상 운전을 행할 때에 비해, 대상 히트 펌프(2A)의 압축기의 회전수를 저하시킴으로써, 대상 히트 펌프(2A)의 수열 교환기(7)를 흐르는 냉매 유량을 적게 하여, 가일층의 수온의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 스텝 S11에서는, 대상 히트 펌프(2A) 이외의 통상 운전하고 있는 히트 펌프(2)의 압축기(5)의 회전수를, 통상 모드보다도 회전수를 높게 하여, 대상 히트 펌프(2A) 이외의 히트 펌프(2)를 통상 운전시킨다.
이에 의해, 대상 히트 펌프(2A) 이외의 제상 운전이 아니라 통상 운전하고 있는 히트 펌프(2)는, 압축기(5)의 회전수가 높아지므로, 수열 교환기를 흐르는 냉매 유량이 커지고, 대상 히트 펌프(2A)로 제상 운전을 하고 있어도, 수온의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 착상이 진행되지 않는 범위에서 압축기(5)의 회전수를 높이는 것이 바람직하다.
상기한 동작에 있어서, 대상 히트 펌프(2A)가 제상 운전을 개시하기 전에, 제상 운전 개시 직전의 대상 히트 펌프(2A)의 부하 또는 압축기(5)의 회전수를 취득하여, 제상 운전으로 이행하는 것에 의한 능력 저하분을 산출하면 좋다.
이때, 제상 운전 제어부(16)는, 운전 능력 산출부(18)에서 산출된 능력 저하분을 다른 히트 펌프(2)가 보충할 수 있도록, 제상 시의 대상 히트 펌프(2A)의 압축기(5)의 상한 회전수를 결정한다. 이에 의해, 제상 시의 대상 히트 펌프(2A)의 압축기(5)의 상한 회전수가, 제상 운전으로 이행하는 것에 의한 능력 저하분을 다른 히트 펌프(2)가 보충할 수 있도록 결정되므로, 대상 히트 펌프(2A)로 제상 운전을 하고 있어도, 수배관(11)을 흐르는 물의 온도의 저하를 억제할 수 있다.
1 : 히트 펌프 시스템
2 : 히트 펌프
3 : 냉매 배관
5 : 압축기
6 : 4방향 밸브
7 : 수열 교환기
8 : 팽창 밸브
9 : 공기 열교환기
10 : 어큐뮬레이터
11 : 수배관

Claims (9)

  1. 복수대의 히트 펌프가 수배관에 접속되고, 상기 히트 펌프의 수열 교환기가 상기 수배관을 흐르는 물과 열교환하는 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법이며,
    적어도 1대의 상기 히트 펌프가 이미 제상 운전을 하고 있는지 여부를 판단하는 스텝과,
    적어도 1대의 상기 히트 펌프가 이미 제상 운전을 하고 있는 경우, 판단 대상으로 하는 대상 히트 펌프의 공기 열교환기의 온도와 제1 임계값 온도에 기초하여, 상기 대상 히트 펌프에 제상 운전을 개시시킬지 여부를 판단하는 스텝과,
    상기 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않은 경우, 상기 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 상기 히트 펌프가 존재하는지 여부를 판단하는 스텝과,
    상기 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 상기 히트 펌프가 존재할 때, 상기 대상 히트 펌프의 상기 공기 열교환기의 온도와, 상기 제1 임계값 온도보다도 높은 제2 임계값 온도에 기초하여, 상기 대상 히트 펌프에 제상 운전을 개시시킬지 여부를 판단하는 스텝을 구비하는, 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않은 경우, 상기 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 상기 히트 펌프가 존재하지 않을 때, 상기 대상 히트 펌프의 상기 공기 열교환기의 온도와, 상기 제2 임계값 온도보다도 높은 제3 임계값 온도에 기초하여, 상기 대상 히트 펌프에 제상 운전을 개시시킬지 여부를 판단하는 스텝을 더 구비하는, 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 1대의 상기 히트 펌프가 이미 제상 운전 중이며, 상기 대상 히트 펌프가 제상 운전을 행하는 경우, 통상의 제상 운전을 행할 때에 비해, 상기 대상 히트 펌프의 압축기의 회전수를 저하시켜, 상기 대상 히트 펌프가 제상 운전을 하는 스텝을 더 구비하는, 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 1대의 상기 히트 펌프가 이미 제상 운전 중이며, 상기 대상 히트 펌프가 제상 운전을 행하는 경우, 이미 제상 운전 중의 상기 히트 펌프가 제상 운전을 종료할 때까지, 상기 대상 히트 펌프의 제상 운전을 정지시키는 스텝을 더 구비하는, 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않고, 상기 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 상기 히트 펌프가 존재하는 경우, 상기 대상 히트 펌프의 압축기의 회전수는, 통상의 제상 운전을 행할 때의 회전수로 하여, 상기 대상 히트 펌프가 제상 운전을 하는 스텝을 더 구비하는, 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않고, 상기 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 상기 히트 펌프가 존재하지 않는 경우, 통상의 제상 운전을 행할 때에 비해, 상기 대상 히트 펌프의 압축기의 회전수를 저하시켜, 상기 대상 히트 펌프가 제상 운전을 하는 스텝을 더 구비하는, 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 대상 히트 펌프 이외의 통상 운전하고 있는 상기 히트 펌프의 압축기의 회전수는, 통상 모드보다도 회전수를 높게 하여, 상기 대상 히트 펌프 이외의 상기 히트 펌프가 통상 운전하는 스텝을 더 구비하는, 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대상 히트 펌프가 제상 운전을 개시하기 전에, 제상 운전 개시 직전의 상기 대상 히트 펌프의 부하 또는 압축기 회전수를 취득하여, 제상 운전으로 이행하는 것에 의한 능력 저하분을 산출하는 스텝과,
    상기 능력 저하분을 다른 상기 히트 펌프가 보충할 수 있도록, 제상 시의 상기 대상 히트 펌프의 압축기의 상한 회전수를 결정하는 스텝을 더 구비하는, 히트 펌프 시스템의 제상 운전 방법.
  9. 복수대의 히트 펌프가 수배관에 접속되고, 상기 히트 펌프의 수열 교환기가 상기 수배관을 흐르는 물과 열교환하는 히트 펌프 시스템이며,
    적어도 1대의 상기 히트 펌프가 이미 제상 운전을 하고 있는지 여부를 판단하는 운전 상황 판단부와,
    적어도 1대의 상기 히트 펌프가 이미 제상 운전을 하고 있는 경우, 판단 대상으로 하는 대상 히트 펌프의 공기 열교환기의 온도와 제1 임계값 온도에 기초하여, 상기 대상 히트 펌프에 제상 운전을 개시시킬지 여부를 판단하는 제상 운전 개시 판단부를 구비하고,
    상기 운전 상황 판단부는, 상기 복수대의 히트 펌프 중 1대도 제상 운전을 하고 있지 않은 경우, 상기 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 상기 히트 펌프가 존재하는지 여부를 판단하고,
    상기 제상 운전 개시 판단부는, 상기 대상 히트 펌프의 다음에 제상 운전을 개시할 가능성이 있는 상기 히트 펌프가 존재할 때, 상기 대상 히트 펌프의 상기 공기 열교환기의 온도와, 상기 제1 임계값 온도보다도 높은 제2 임계값 온도에 기초하여, 상기 대상 히트 펌프에 제상 운전을 개시시킬지 여부를 판단하는, 히트 펌프 시스템.
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