KR20140071258A

KR20140071258A - 히트펌프 난방시스템

Info

Publication number: KR20140071258A
Application number: KR1020130149023A
Authority: KR
Inventors: 신코 아카키
Original assignee: 린나이코리아 주식회사; 린나이가부시기가이샤
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2014-06-11
Also published as: KR101514896B1; JP5914307B2; JP2014109411A

Abstract

(과제) 난방 단말로부터의 방열량을 안정되게 제어할 수 있는 히트펌프 난방시스템을 제공한다.
(해결수단) 난방제어부(151)는 바닥난방기(200a, 200b)의 난방운전에 있어서, 난방순환펌프(111) 및 히트펌프(51)를 작동상태로 유지하여 히트펌프(51)의 가열능력을 제 1 가열능력으로 하는 ON-duty기간과, 히트펌프(51)의 가열능력을 제 1 가열능력보다도 낮은 제 2 가열능력으로 하는 OFF-duty기간으로 이루어지는 제어사이클을 반복해서 실행하고, 각 제어사이클에 있어서의 ON-duty기간과 OFF-duty기간의 비율을 변경함으로써, 바닥난방기(200a, 200b)로부터의 방열량을 조절한다.

Description

히트펌프 난방시스템{HEAT PUMP HEATING SYSTEM}

본 발명은 난방 단말이 접속된 난방순환로 내를 순환하는 열매체를 히트펌프에 의해 가열하여 난방을 실행하는 히트펌프 난방시스템에 관한 것이다.

종래부터, 예를 들면 열매체로서 온수를 사용하고, 바닥난방기 등의 난방 단말이 도중에 접속된 난방순환로 내를 순환하는 온수를 히트펌프에 의해 가열함으로써 난방을 실행하는 히트펌프 난방시스템이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 l 참조).

특허문헌 1에 기재된 히트펌프 난방시스템은, 급탕에 사용되는 저탕(貯湯) 탱크 내의 탕수(湯水)를 순환시키는 탱크순환로와 히트펌프유닛의 히트펌프순환로와 난방순환로에 접속된 열교환기를 구비하고, 난방순환펌프에 의해 난방순환로 내로 온수를 순환시킨 상태에서 히트펌프유닛을 작동시킴으로써, 난방 단말에 온수를 공급하여 난방을 실행하고 있다.

또, 난방 단말에 있어서의 방열량의 제어방법으로서, 온수식의 난방 단말이 접속된 난방순환로 내를 순환하는 온수를 가스열원기에 의해 가열하는 난방시스템에 있어서, 소정의 제어사이클에 있어서의 난방 단말에 온수를 공급하는 기간(ON-duty기간)과 온수 공급을 정지하는 기간(OFF-duty기간)의 비율을 변경하고, 각 제어사이클에 있어서의 난방 단말로부터의 방열량을 조절하는 ON/OFF-duty제어가 이용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

특허문헌 1: 일본국 특개2009-250481호 공보 특허문헌 2: 일본국 특개평9-287749호 공보

상기 특허문헌 1에 기재된 히트펌프 난방시스템에 있어서, 상기 특허문헌 2에 기재된 ON/OFF-duty제어를 실행하여 난방 단말로부터의 방열량(단위 시간당의 방열량)을 제어하는 것을 생각할 수 있다.

그러나 가스열원기에서는 버너의 점화에 의해 즉시 온수의 가열을 개시할 수 있는 것에 대해, 히트펌프를 OFF(정지상태)에서 ON(작동상태)으로 전환할 때에는, 히트펌프의 특성에 의해 어느 정도의 시간을 필요로 한다. 그로 인해, ON/OFF-duty제어에 의해 히트펌프의 ON/OFF를 전환하여 난방 단말로부터의 방열량을 제어한 경우에는, 난방 단말로부터의 방열을 안정되게 제어하는 것이 어렵다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 배경에 감안하여 이루어진 것이며, 난방 단말로부터의 방열량을 안정되게 제어할 수 있는 히트펌프 난방시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 이루어진 것이며,

난방 단말이 접속된 난방순환로와,

상기 난방순환로 내로 난방 열매체를 순환시키는 난방순환펌프와,

상기 난방순환로 내를 순환하는 난방 열매체를 가열하는 히트펌프와,

상기 난방 단말로부터의 방열량을 조절하여 상기 난방 단말의 난방운전을 실행하는 난방제어부를 구비한 히트펌프 난방시스템에 관한 것이다.

그리고 상기 난방제어부는, 상기 난방운전에 있어서, 상기 난방순환펌프 및 상기 히트펌프를 작동상태로 유지하고, 상기 히트펌프의 가열능력을 제 1 가열능력으로 하는 제 1 가열기간과, 상기 히트펌프의 가열능력을 상기 제 1 가열능력보다도 낮은 제 2 가열능력으로 하는 제 2 가열기간을 포함하는 소정의 제어사이클을 반복해서 실행하며, 상기 제어사이클에 있어서의 상기 제 1 가열기간과 상기 제 2 가열기간의 비율을 변경함으로써, 상기 난방 단말로부터의 방열량을 조절하는 것을 특징으로 한다(제 1 발명).

제 1 발명에 따르면, 상기 난방제어부는 상기 난방운전에 있어서, 상기 제어사이클에 있어서의 상기 제 1 가열기간과 상기 2 가열기간의 비율을 변경함으로써, 상기 히트펌프를 작동상태로 유지하여 상기 난방 단말로부터의 방열량을 조절한다. 그로 인해, 상기 히트펌프의 작동과 정지를 전환하여 상기 난방 단말로부터의 방열량을 전환하는 경우와 같이, 상기 히트펌프를 정지상태에서 작동상태로 전환할 때의 소요시간에 의해, 상기 난방 단말로부터의 방열량이 불안정하게 되는 것을 방지하여 상기 난방 단말로부터의 방열량을 안정되게 제어할 수 있다.

또, 제 1 발명에 있어서,

상기 난방제어부는, 소정의 난방조건에 대응하여 상기 제 1 가열능력을 변경하는 것을 특징으로 한다(제 2 발명).

제 2 발명에 따르면, 상기 난방조건(실온, 난방설정온도, 난방능력설정 등)에 대응하여 상기 제 1 가열능력을 변경함으로써, 상기 난방운전에 있어서의 상기 난방 단말로부터의 방열량의 조절범위를 확대할 수 있다.

도 1은 히트펌프 난방시스템의 구성도.
도 2는 ON-duty기간 및 OFF-duty기간에 있어서의 히트펌프의 능력설정의 설명도.
도 3은 난방운전의 흐름도.
도 4는 시스템 전체의 ON/OFF duty제어의 흐름도.
도 5는 바닥난방기에 있어서의 duty속수(速數)의 설정표.
도 6은 난방운전시의 시스템 전체 상태의 설명도.

본 발명의 실시형태의 일예에 대해서, 도 1∼도 6을 참조하여 설명한다. 도 1을 참조하여 본 실시형태의 히트펌프 난방시스템은, 접속유닛(10), 히트펌프유닛 (50), 가스열원유닛(80) 및 히트펌프 난방시스템의 전체적인 작동을 제어하는 컨트롤러(150)를 구비하여 구성되어 있다.

히트펌프유닛(50)과 가스열원유닛(80)은 접속유닛(10)을 통하여 접속되고, 접속유닛(10)의 난방순환로(40)에는 난방순환로(40)에서 히트펌프유닛(50)으로 리턴하는 온수의 온도를 검출하는 난방 히트펌프 리턴 온도센서(45)와, 히트펌프유닛 (50)에 의해 가열되어 난방순환로(40)로 출탕(出湯)되는 온수의 온도를 검출하는 난방 히트펌프 공급 온도센서(46)와, 히트펌프유닛(50)을 바이패스하는 히트펌프 바이패스로{(路)(43)}와 히트펌프유닛(50)에 의해 가열되어 출탕되는 온수가 혼합된 온수의 온도를 검출하는 난방 혼합 온도센서(47)와, 열동(熱動)밸브(120a)와 바닥난방기(2OOa) 및 열동밸브(120b)와 바닥난방기(200b)를 바이패스하는 열동밸브바이패스로(203)에 설치된 열동밸브 바이패스밸브(204)가 설치되어 있다.

또한, 접속유닛(10)에는 히트펌프 바이패스로(43)를 개폐하기 위한 난방 바이패스밸브(44)가 설치되어 있다.

접속유닛(10)에 구비된 각 센서의 검출신호는, 컨트롤러(150)에 입력된다. 또, 컨트롤러(150)로부터 출력되는 제어신호에 의해 난방 바이패스밸브(44) 및 열동밸브 바이패스밸브(204)의 작동이 제어된다.

다음에, 히트펌프유닛(50)은 난방순환로(40) 내를 유통하는 온수(본 발명의 난방 열매체에 상당함)를 가열하는 것이다. 히트펌프유닛(50)은 히트펌프순환로 (52)에 의해 접속된 증발기(53), 압축기(54), 히트펌프 열교환기{(55)(응축기)} 및 팽창밸브(56)에 의해 구성된 히트펌프(51)를 가지고 있다.

증발기(53)는 팬(60)의 회전에 의해 공급되는 공기와 히트펌프순환로(52) 내를 유통하는 열매체(수소불화탄소(Hydrofluorocarbons, HFC) 등의 대체 프레온, 이산화탄소 등)의 사이에서 열교환을 실행한다. 압축기(54)는 증발기(53)로부터 토출된 열매체를 압축하여 고압ㆍ고온으로 하고, 히트펌프 열교환기(55)로 송출한다. 팽창밸브(56)는 압축기(54)로 가압된 열매체의 압력을 개방한다.

히트펌프순환로(52)의 팽창밸브(56)의 상류측 및 하류측, 압축기(54)의 상류측 및 하류측에는, 히트펌프순환로(52) 내를 유통하는 열매체의 온도를 검출하는 열매체 온도센서(62, 63, 64, 65)가 각각 설치되어 있다. 또, 증발기(53)에는 증발기(53)에 흡입되는 공기의 온도를 검출하는 공기 온도센서(67)가 설치되어 있다. 또, 히트펌프 열교환기(55)에는 그 내부의 열매체 온도를 검출하는 열매체 온도센서(57)가 설치되어 있다.

히트펌프 열교환기(55)는 난방순환로(40)와 접속되고, 압축기(54)에 의해 고압ㆍ고온으로 된 열매체와 난방순환로(40) 내를 유통하는 온수의 열교환에 의해 난방순환로(40) 내를 유통하는 온수를 가열한다. 또, 난방순환로(40)의 히트펌프 열교환기(55)의 상류측 및 하류측에, 난방순환로(40) 내를 유통하는 온수의 온도를 검출하는 탕 온도센서(58, 59)가 설치되어 있다.

히트펌프유닛(50)에 구비된 각 센서의 검출신호는 컨트롤러(150)에 입력된다. 또, 컨트롤러(150)로부터 출력되는 제어신호에 의해 압축기(54), 팬(60)의 작동이 제어된다.

다음에, 가스열원유닛(80)은 난방순환로(40) 내를 유통하는 온수를 가열하는 것이며, 난방 버너(76) 및 난방 열교환기(77)를 가지는 난방 열원기(75) 등을 구비하고 있다. 난방 버너(76)에는 도시하지 않는 가스공급관으로부터 연료가스가 공급됨과 아울러, 도시하지 않는 연소 팬에 의해 연소용 공기가 공급된다. 컨트롤러 (150)는 난방 버너(76)에 공급하는 연료가스와 연소용 공기의 유량을 조절하여 난방 버너(76)의 연소량을 제어한다.

난방 열교환기(77)는 난방순환로(40)의 도중에 설치되어 있으며, 난방 버너 (76)의 연소열에 의해서 난방순환로(40) 내를 유통하는 온수를 가열한다. 난방순환로(40)는 실내에 배치된 바닥난방기(200a) 및 바닥난방기(200b)(본 발명의 난방 단말에 상당함) 및 온풍 난방기(210)에 온수에 의한 열을 공급한다.

난방순환로(40)에는 상기한 히트펌프 열교환기(55) 및 난방 열교환기(77)와, 시스턴{(cistern)(110)}과, 난방순환펌프(111)가 설치되어 있다. 또, 난방순환로 (40)는 난방순환펌프(111)와 난방 열교환기(77) 사이의 개소에서 저온 난방로(112)와 고온 난방로(130)로 분기(分岐)하고 있다.

고온 난방로(130)에는 온풍 난방기(210)가 접속되고, 저온 난방로(112)에는 바닥난방기(2OOa) 및 바닥난방기(200b)와 히트펌프유닛(50)이 접속되어 있다. 고온 난방로(130)와 저온 난방로(112)는 가스열원유닛(80)의 리턴측에서 합류하고 있다. 고온 난방로(130)의 온풍 난방기(210)의 접속부와 난방 열교환기(77) 사이의 개소에서 고온 난방로(13O)로부터 분기하여 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.

난방순환로(40)의 난방순환펌프(111)의 출구 부근에는, 난방순환펌프(111)로부터 송출되는 온수의 온도를 검출하는 리턴 온수 온도센서(115)가 설치되어 있다. 또, 난방순환로(40)의 난방 열교환기(77)의 출구 부근에는, 난방 열교환기(77)로부터 송출되는 온수의 온도를 검출하는 공급 온수 온도센서(116)가 설치되어 있다.

저온 난방로(112)는 열동밸브(120a)를 통하여 바닥난방기(200a)에 접속되어 있으며, 열동밸브(120a)의 개폐에 의해 저온 난방로(112)에서 바닥난방기(200a)로의 온수의 공급과 정지가 전환된다. 마찬가지로, 저온 난방로(112)는 열동밸브 (120b)를 통하여 바닥난방기(2OOb)에 접속되어 있으며, 열동밸브(120b)의 개폐에 의해 저온 난방로(112)에서 바닥난방기(200b)로의 온수의 공급과 정지가 전환된다.

또, 고온 난방로(130)에서 온풍 난방기(210)로의 온수의 공급과 정지는, 온풍 난방기(210)에 구비된 열동밸브(211)의 개폐에 의해 실행된다. 바닥난방기 (200a)를 조작하기 위한 바닥난방 리모컨(201a)에는 바닥난방기(200a)가 설치된 실내의 온도를 검출하는 실온센서(202a)가 접속되어 있다. 마찬가지로, 바닥난방기 (200b)를 조작하기 위한 바닥난방 리모컨(201b)에는 바닥난방기(200b)가 설치된 실내의 온도를 검출하는 실온센서(202b)가 접속되어 있다.

바닥난방 리모컨(201a, 201b)과 컨트롤러(150)는 통신하는 것이 가능하게 접속되고, 바닥난방 리모컨(201a, 201b)에 의해 설정된 목표 난방 출력에 의한 ON-duty요구(본 발명의 소정의 난방조건에 상당함)의 데이터와, 실온센서(202a, 202b)에 의한 검출온도의 데이터가 컨트롤러(150)에 송신된다.

또한, 이하에서는 바닥난방기(200a)와 바닥난방기(200b)에 공통되는 사항을 정리하여 설명할 때에는, 바닥난방기(200), 바닥난방 리모컨(201), 실온센서(202), 열동밸브(120)로 기재하여 설명한다.

가스열원유닛(80)에 구비된 각 센서의 검출신호는 컨트롤러(150)에 입력된다. 또, 컨트롤러(150)로부터 출력되는 제어신호에 의해서 난방 버너(76), 난방순환펌프(111), 난방 바이패스 조절밸브(114) 및 열동밸브(120)의 작동이 제어된다.

다음에, 컨트롤러(150)는 도시하지 않는 CPU, 메모리 등에 의해 구성된 전자회로유닛이다. 컨트롤러(150)는 메모리에 보관된 히트펌프 난방시스템의 제어용 프로그램을 CPU에서 실행함으로써, 히트펌프 난방시스템의 전체적인 작동을 제어하는 기능을 완수하고, 온풍 난방기(210) 및 바닥난방기(200)에 의한 난방운전을 실행하는 난방제어부(151)로서 기능한다.

열원 리모컨(160)은 컨트롤러(150)와 통신하는 것이 가능하게 접속되어 있다. 열원 리모컨(160)에는 히트펌프 난방시스템의 운전상태나 운전조건의 설정상태 등을 표시하는 표시기(161)와, 히트펌프 난방시스템의 운전조건 등을 설정하는 조작부(162)가 구비되어 있다.

히트펌프 난방시스템의 사용자는, 열원 리모컨(160)의 조작부(162)를 조작함으로써 히트펌프 난방시스템의 운전의 개시 및 정지 등을 지시할 수 있다.

바닥난방 리모컨(201a)은 바닥난방기(200a)의 난방운전의 실행중에, 바닥난방 리모컨(201a)에 의해 설정된 목표 난방 출력(duty속수)에 대응하여 도 5에 나타낸 ON/OFF-duty설정테이블에 따라서 바닥난방기(200a)에 대한 1제어사이클(본 실시형태에서는 20분간, 본 발명의 소정의 제어사이클에 상당함)에 있어서의 ON-du ty기간과 OFF-duty기간의 비율(I속∼9속)을 설정한다.

도 5의 설정테이블에서는, 9속(ON-duty기간: 20분, OFF-duty기간: 0분)에서 바닥난방기(200)로부터의 방열량이 최대가 되고, 8속(ON-duty기간: 16분, OFF-duty기간: 4분), 7속(ON-duty기간: 14분, OFF-duty기간: 6분), …으로 바닥난방기(200)로부터의 방열량이 감소한다. 그리고 1속(ON-duty기간: 3분, OFF-duty기간: 17분)에서 바닥난방기(200)로부터의 방열량이 최소가 된다. 바닥난방 리모컨(201a)은 실온센서(202a)의 검출온도가 허용 실온을 초과한 경우는, 실온 과승(過昇) 방지를 위해, duty속수를 OFF-duty기간: 20분으로 설정한다.

마찬가지로, 바닥난방 리모컨(201b)은 바닥난방기(200b)의 난방운전의 실행중에, 바닥난방 리모컨(201b)에 의해 설정된 목표 난방 출력(duty속수)에 대응하여 도 5에 나타낸 ON/OFF-duty설정테이블에 따라서 바닥난방기(200b)에 대한 1제어사이클에 있어서의 ON-duty기간과 OFF-duty기간의 비율(I속∼9속)을 설정한다.

난방제어부(151)는 바닥난방기(200a)와 바닥난방기(200b)의 어느 것인가 일측만이 난방운전을 실행하고 있을 때는, 운전중인 바닥난방기(200)의 바닥난방 리모컨(201)에 의해 설정된 ON-duty기간 및 OFF-duty기간을 그대로 시스템 전체의 바닥난방운전의 ON-duty기간 및 OFF-duty기간으로 한다. 또한, 시스템 전체의 바닥난방운전의 ON-duty기간은 본 발명의 제 l 가열기간에 상당하고, 시스템 전체의 바닥난방운전의 OFF-duty기간은 본 발명의 제 2 가열기간에 상당한다.

한편, 바닥난방기(200a)와 바닥난방기(200b)가 함께 난방운전을 실행하고 있을 때는, 난방제어부(151)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 바닥난방기(200a)와 바닥난방기(200b)의 적어도 어느 것인가 일측이 ON-duty기간일 때는, 시스템 전체를 ON-duty기간으로 한다. 또, 바닥난방기(200a)와 바닥난방기(200b)가 어느 것이나 모두 OFF-duty기간일 때는, 난방제어부(151)는 시스템 전체를 OFF-duty기간으로 한다.

여기서, 도 2의 (a), (b)는 시스템 전체의 ON-duty기간 및 OFF-duty기간에 있어서의 히트펌프유닛(50)의 작동상태와 바닥난방기(200a, 200b)에 공급되는 온수의 온도를 나타낸 것이다.

도 2의 (a)는 ON-duty기간을 나타내고 있으며, 난방제어부(151)는 난방 바이패스밸브(44)를 개방하고(도 2의 (a)에서는, 난방 바이패스밸브(44)를 흰색으로 하여 개방상태를 나타내고 있다), 열동밸브 바이패스밸브(204)를 폐쇄한다(도 2의 (a)에서는, 열동밸브 바이패스밸브(204)를 흑색으로 칠하여 폐쇄상태를 나타내고 있다). 또, 난방제어부(151)는 바닥난방운전중인 바닥난방기(200)의 열동밸브(120)를 후술하는 바와 같이 실온이 허용 실온 이상으로 되어 있는 경우를 제외하고, 개방상태로 한다(도 2의 (a)에서는, 열동밸브(120)를 위 절반을 흑색으로 칠하고, 이와 같이 개방상태와 폐쇄상태가 전환되는 상태를 나타내고 있다).

그리고 난방제어부(151)는 히트펌프유닛(50)으로 유입되는 유량을 「중(中)유량」 설정으로 작동시킴과 아울러, 히트펌프유닛(50)의 히트펌프(51)의 가열능력을 히트펌프유닛(50)에서 난방순환로(40)로 공급되는 온수의 온도가 난방제어온도(예를 들면 45℃)가 되도록 제어한다. 이때의 히트펌프(51)의 가열능력은 본 발명의 「제 1 가열능력」에 상당한다. 또한, 히트펌프(51)의 가열능력은 압축기{(54) (도 1 참조)}의 회전속도에 의해 결정된다.

또, 도 2의 (b)는 OFF-duty기간을 나타내고 있으며, 난방제어부(151)는 난방 바이패스밸브(44)를 폐쇄하고(도 2의 (b)에서는, 난방 바이패스밸브(44)를 흑색으로 칠하여 폐쇄상태를 나타내고 있다), 열동밸브 바이패스밸브(204)를 개방하고 있다(도 2의 (b)에서는, 열동밸브 바이패스밸브(204)를 흰색으로 하여 개방상태를 나타내고 있다). 또, 난방제어부(151)는 바닥난방운전중인 바닥난방기(200)의 열동밸브(120)를 후술하는 바와 같이, 실온이 허용 실온 이상으로 되어 있는 경우를 제외하고 개방상태로 한다(도 2의 (b)에서는, 열동밸브(120)를 위 절반을 흑색으로 칠하고, 이와 같이 개방상태와 폐쇄상태가 전환되는 상태를 나타내고 있다).

그리고 난방제어부(151)는 히트펌프유닛(50)으로 유입되는 유량을 「대(大)유량」 설정으로 작동시킴과 아울러, 히트펌프유닛(50)의 히트펌프(51)를 「제 1 가열능력」보다도 낮은 「제 2 가열능력」으로 작동시킨다. 「제 2 가열능력」은 기본적으로는 히트펌프(51)의 최소 능력으로 설정되지만, 바닥난방기(200)로부터의 방열이 억제되는 레벨로 설정하면 좋다.

이와 같이, ON-duty기간에서는 히트펌프(51)의 가열능력이 높게 설정되어 바닥난방기(200a, 200b)로부터의 방열량이 많아진다. 한편, OFF-duty기간에서는 히트펌프(51)의 가열능력이 낮게 설정되어 바닥난방기(200a, 200b)로부터의 방열이 억제된다. 그로 인해, 1제어사이클에 있어서의(1제어사이클에 포함되는) 0N-duty기간과 OFF-duty기간의 비율을 변경함으로써 1제어사이클에 있어서의 바닥난방기(200a, 200b)로부터의 방열량을 조절할 수 있다.

또, ON-duty기간 및 OFF-duty기간에 있어서, 히트펌프(51)가 작동상태로 유지된다. 그로 인해, 히트펌프(51)의 작동과 정지를 전환하여 난방운전을 실행하는 경우와 같이, 히트펌프(51)의 작동개시시의 소요시간에 의해 바닥난방기(200a, 200b)에 공급되는 온수의 온도의 상승이 늦어져 바닥난방기(200a, 200b)의 방열량의 제어가 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있다.

도 5의 설정테이블에서는 9속(ON-duty기간: 20분, OFF-duty기간: 0분)에서 바닥난방기(200)로부터의 방열량이 최대가 되고, 8속(ON-duty기간: 16분, OFF-duty기간: 4분), 7속(ON-duty기간: 14분, OFF-duty기간: 6분), …으로 바닥난방기 (200a, 200b)로부터의 방열량이 감소한다. 그리고 1속(ON-duty기간: 3분, OFF-duty기간: 17분)에서 바닥난방기(200a, 200b)로부터의 방열량이 최소가 된다. 도 6에는 이상 설명한 난방운전시에 있어서의 각 부의 상태가 나타내어져 있다.

다음에, 도 3∼도 4에 나타낸 흐름도에 따라서 난방제어부(151)에 의한 바닥난방기(200a, 200b)의 난방운전(바닥난방운전)의 실행처리에 대해서 설명한다.

STEP 1에서 난방제어부(151)는 바닥난방의 개시조건이 성립되었는지 아닌지를 판단한다. 여기서, 바닥난방의 개시조건으로서는, 바닥난방 리모컨(201a) 또는 바닥난방 리모컨(201b)에 의해 바닥난방운전의 개시지시조작이 이루어진 것, 바닥난방 리모컨(201a) 또는 바닥난방 리모컨(201b)에 의해 설정된 타이머 운전의 개시시각이 된 것 등이 설정된다.

STEP 1에서 난방실행조건이 성립되었을 때에 STEP 2로 진행하고, 난방제어부 (151)는 바닥난방운전을 개시하는 바닥난방기(200)의 열동밸브(120)와, 난방 바이패스밸브(44)를“개방”으로 설정한다. 계속되는 STEP 3에서 난방제어부(151)는 난방순환펌프(111)를 작동시킨다. 그리고 난방제어부(151)는 다음의 STEP 4에서 히트펌프(51)의 ON-duty기간에서의 능력을 초기값으로 설정하고, STEP 5에서 히트펌프 (51)를 작동시킨다.

난방제어부(151)는 계속되는 STEP 6∼STEP 9의 루프를, STEP 9에서 바닥난방종료조건이 성립될 때까지 반복해서 실행한다. 여기서, 바닥난방의 종료조건으로서는 바닥난방 리모컨(201a, 201b)에 의해 바닥난방기(200a, 200b)의 난방운전의 정지가 이루어진 것, 바닥난방 리모컨(201a, 201b)에 의해 설정된 바닥난방기(200a, 20Ob)의 타이머 운전의 종료시각이 된 것 등이 설정된다.

STEP 6에서 난방제어부(151)는 바닥난방운전중인 바닥난방기(200)의 바닥난방 리모컨(201)으로부터 duty속수(도 5에 나타낸 l속∼9속)를 취득한다. 그리고 계속되는 STEP 7에서 난방제어부(151)는 도 6을 참조하여 상기한 바와 같이, 난방운전중인 바닥난방기(200)의 ON-duty기간과 OFF-duty기간의 타이밍에 대응하여 시스템 전체의 ON-duty기간과 OFF-duty기간을 설정한다.

다음에 STEP 8에서 난방제어부(151)는 시스템 전체의 ON/OFF-duty제어를 실행한다. 그리고 계속되는 STEP 9에서 바닥난방종료조건이 성립되었을 때에 STEP 10으로 진행하고, 난방제어부(151)는 모든 바닥난방기(200)의 열동밸브{(120) (120a, 120b)}와 난방 바이패스밸브(44)를 “폐쇄”로 설정한다. 또, 난방제어부(151)는 STEP 11에서 난방순환펌프(111)를 정지하고, STEP 12에서 히트펌프(51)를 정지하여 STEP 13으로 진행하며, 바닥난방운전의 제어를 종료한다.

다음에, STEP 8의 시스템 전체의 ON/OFF-duty제어에 대해 도 4에 나타낸 흐름도에 따라서 설명한다.

도 4의 STEP 20에서 난방제어부(151)는 바닥난방운전을 실행하고 있는 바닥난방기(20O)의 바닥난방 리모컨(201)마다 실온센서(202)의 검출온도가 허용 실온을 초과하고 있는지 아닌지를 판단한다. 그리고 실온센서(202)의 검출온도가 허용 실온을 초과하고 있을 때는 STEP 21로 진행하고, 실온센서(202)의 검출온도가 허용 실온 이하일 때는 STEP 50으로 분기한다.

STEP 21에서 난방제어부(151)는 실온센서(202)의 검출온도가 허용 실온을 초과하고 있는 바닥난방기(200)의 열동밸브(120)를“폐쇄”로 설정한다.

STEP 50에서 난방제어부(151)는 바닥난방운전을 실행하고 있는 바닥난방기 (200)의 난방 리모컨마다 바닥난방운전의 ON-duty기간 중인지 아닌지를 판단한다. 그리고 ON-duty기간 중일 때는 STEP 51로 진행하고, 난방제어부(151)는 ON-duty기간 중인 바닥난방기(200)의 열동밸브(120)를“개방”으로 설정하여 STEP 22로 진행한다.

한편, ON-duty기간 중이 아닐 때(OFF-duty기간일 때)에는 STEP 22로 분기한다. 이 경우, 난방제어부(151)는 열동밸브(120)의 제어조작을 실행하지 않고, 열동밸브(120)의 상태(개방상태/폐쇄상태)는 전회(前回)의 제어사이클에서의 상태가 유지된다.

STEP 22에서 난방제어부(151)는 시스템 전체가 ON-duty기간인지 아닌지를 판단하고, ON-duty기간일 때는 STEP 23으로 진행하며, ON-duty기간이 아닐 때(OFF-duty기간일 때)는 STEP 30으로 분기한다.

STEP 23∼STEP 27은 ON-duty기간에 있어서의 처리이며, 난방제어부(151)는 STEP 23에서 열동밸브바이패스로(203)를 닫는다{열동밸브 바이패스밸브(204)를 폐쇄한다). 이에 따라, 난방순환로(40)에서 바닥난방기(200)측으로 온수가 유입되는 상태가 된다.

계속되는 STEP 24에서 난방제어부(151)는 난방 열원기(75)가 작동중(연소중)인지 아닌지를 판단한다. 그리고 난방 열원기(75)가 작동중이 아닐 때는 STEP 25로 진행하고, 난방제어부(151)는 난방 온수 설정온도(예를 들면 45℃)를 난방 온수 제어온도로 한다. 한편, 난방 열원기(75)가 작동중일 때는 STEP 40으로 분기하고, 난방제어부(151)는 난방 온수 설정온도 ＋5℃(예를 들면 50℃)를 난방 온수 제어온도로 하여 STEP 26으로 진행한다. STEP 40의 처리는 난방 온수 제어온도를 높게 하여 난방 열원기(75)를 정지시키기 위한 것이다.

STEP 26에서 난방제어부(151)는 히트펌프유닛(50)으로부터 공급되는 온수의 온도가 난방 온수 제어온도가 되도록 히트펌프(51)의 압축기(54)의 회전속도를 제어한다. 또, 계속되는 STEP 27에서 난방제어부(151)는 난방 바이패스밸브(44)를“개방”으로 설정하여 STEP 28로 진행하고, 처리를 종료한다.

또, STEP 30∼STEP 33은 OFF-duty기간에 있어서의 처리이다. 난방제어부 (151)는 STEP 30에서 열동밸브바이패스로(203)를 연다(열동밸브 바이패스밸브(204)를 개방한다). 이에 따라, 난방순환로(40)에서 열동밸브바이패스로(203)측으로 온수가 유통하여 바닥난방기(200)측으로 흐르는 온수의 유량이 감소하고, 바닥난방기 (200)로부터의 방열량이 감소한다.

계속되는 STEP 31에서 난방제어부(151)는 난방 온수 설정온도(예를 들면 45℃)를 난방 온수 제어온도로 한다. 또한, 상기 STEP 31의 처리는 상기한 STEP 40에서 난방 온수 제어온도가 난방 설정 온도 ＋5℃로 되었을 때에, 그 후, ON-duty기간에서 OFF-duty기간으로 전환된 타이밍에서 난방 온수 제어온도를 난방 온수 설정온도로 되돌리기 위한 것이다.

다음의 STEP 32에서 난방제어부(151)는 히트펌프(51)를 최소 능력으로 작동시킨다. 또, STEP 33에서 난방제어부(151)는 난방 바이패스밸브(44)를“폐쇄”로 설정하여 STEP 28로 진행하고, 처리를 종료한다.

또한, 본 실시형태에서는 도 1에 나타낸 바와 같이, 1대의 컨트롤러(150)에 의해 히트펌프 난방시스템의 전체적인 작동을 제어하는 구성을 나타냈지만, 접속유닛(10)의 작동을 제어하는 컨트롤러와, 히트펌프유닛(50)의 작동을 제어하는 컨트롤러와, 가스열원유닛(80)의 작동을 제어하는 컨트롤러를 구비하고, 각 컨트롤러 사이에서 통신을 실행함으로써, 히트펌프 난방시스템의 전체적인 작동을 제어하는 구성으로 해도 좋다.

또, 본 실시형태에서는 히트펌프 난방시스템으로서, 바닥난방기(200a, 200b)와 온풍 난방기(210)에 의한 난방을 실행하는 난방 전용 시스템을 나타냈지만, 저탕 탱크를 구비하여 히트펌프에 의해 저탕 탱크 내의 물을 가열하는 구성이나, 급탕용의 가스열원기 등을 구비한 열원 시스템의 일부로서 구성되는 히트펌프 난방시스템에 대해서도 본 발명의 적용이 가능하다.

10…접속유닛
40…난방순환로
50…히트펌프유닛
51…히트펌프
52…히트펌프순환로
55…히트펌프 열교환기
80…가스열원유닛
150…컨트롤러
151…난방제어부
200…바닥난방기
202a, 202b…실온센서

Claims

난방 단말이 접속된 난방순환로와,
상기 난방순환로 내로 난방 열매체를 순환시키는 난방순환펌프와,
상기 난방순환로 내를 순환하는 난방 열매체를 가열하는 히트펌프와,
상기 난방 단말로부터의 방열량을 조절하여 상기 난방 단말의 난방운전을 실행하는 난방제어부를 구비한 히트펌프 난방시스템에 있어서,
상기 난방제어부는,
상기 난방운전에 있어서, 상기 난방순환펌프 및 상기 히트펌프를 작동상태로 유지하고, 상기 히트펌프의 가열능력을 제 1 가열능력으로 하는 제 1 가열기간과, 상기 히트펌프의 가열능력을 상기 제 l 가열능력보다도 낮은 제 2 가열능력으로 하는 제 2 가열기간을 포함하는 소정의 제어사이클을 반복해서 실행하며, 상기 제어사이클에 있어서의 상기 제 1 가열기간과 상기 제 2 가열기간의 비율을 변경함으로써, 상기 난방 단말로부터의 방열량을 조절하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 난방시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 난방제어부는, 소정의 난방조건에 대응하여 상기 제 1 가열능력을 변경하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 난방시스템.