KR20140133375A - Two stage heat pump cooling and heating apparatus using air heat source - Google Patents
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Abstract
Description
이 발명은 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고온 사이클의 고온 측 냉매 열을 저온 사이클이나 외기 증발기에 전달하여 효율을 높이면서 안정적인 운전을 할 수 있는 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a heat pump cycle heat pump for air-conditioning, and more particularly to a heat pump for circulating heat from a high-temperature cycle heat pump to a low-temperature cycle or ambient air evaporator, .
계절에 구분 없이 온수나 냉난방을 동시에 또는 선택적으로 사용할 수 있어 다양한 열 부하에 부합되는 운전을 할 수 있는 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치는, 공기 등의 열원으로부터 열을 취득하는 쪽은 저온 특성이 양호한 냉매를 사용한 저온 사이클로 운영하고, 온수 및 난방을 위한 고온의 열을 전달하는 쪽은 고온 특성이 양호한 냉매를 사용한 고온 사이클로 운영된다.The two-cycle heat pump cooling and heating apparatus capable of operating hot water or cooling and heating simultaneously or selectively regardless of the seasons and operating in accordance with various heat loads is suitable for the case where heat is taken from a heat source such as air, And the high-temperature heat for hot water and heating is operated as a high-temperature cycle using a refrigerant having good high-temperature characteristics.
그러나 외부 공기로부터 열을 공급받는 방식의 공기열 히트펌프에서 최대 단점이 혹한기 외부 온도가 낮아지면서 외기 증발기가 얼어 외부 공기와의 열 교환이 되지 않는 것이고, 이는 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치에서도 같아 외기증발기를 제상하는 사이클을 운영하고 있었다.However, the biggest disadvantage of the air-to-air heat pump, which receives heat from the outside air, is that the outside air temperature is low and the outside air evaporator does not exchange heat with the outside air. This is also the case with the double- I was running a cycle of defamation.
특허 제0796452호(발명의 명칭 : 히트펌프 및 이를 이용한 제상 방법)에서는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 난방 운전할 때 열전달 사이클(1')에서 고온 측 압축기(10)에서 배출된 냉매가 고온 측 응축 열교환기(11)로 이동하며, 바이패스 제상라인(41)을 통해 저온 측 증발기(22)를 지나면서 응축열을 이용하여 저온 측 증발기(22)의 성에를 제거하고, 고온 측 팽창밸브(14)와 중간 열교환기(15)를 통과하여 고온 측 압축기(10)로 유입되게 하는 제상 방법을 제안하고 있다.1, the refrigerant discharged from the high-
또한 특허 제0796452호에서는, 냉방 운전할 때 열전달 사이클(1')의 작동은 멈추고 열취득 사이클(2')만 작동하여 저온 측 압축기(20)에서 배출된 냉매는 저온 측 증발기(22)를 통과하고, 저온 측 팽창밸브(23)로 이동하여 저온 측 열교환기(24)를 통해 빙축을 이루고 증발압력 조절밸브(26)를 통해 저온 측 압축기(20)로 유입되는 내용도 개시되어 있다.In the case of Patent No. 0796452, in the cooling operation, the operation of the heat transfer cycle 1 'is stopped and only the heat acquisition cycle 2' is performed, so that the refrigerant discharged from the low
그러나 특허 제0796452호에서는 전체 구성이 복잡해져 제작 및 설치비용이 증가할 뿐만 아니라 고장 원인이 되기도 하며, 난방 운전할 때 제상라인(41)이 손상되는 경우에는 전체 작동이 정지될 수도 있는 문제점이 있었다.However, in the patent application No. 0796452, the entire construction is complicated and not only the manufacturing and installation costs are increased, but also the cause of the failure, and the entire operation may be stopped when the
그리고 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치는, 열전달 사이클(1') 및 열취득 사이클(2')이 전체로서 작동하면서 난방과 냉방을 모두 만족하도록 두 사이클 간의 압축기 용량을 조정하여 최적으로 설계하여야 하지만, 특허 제0796452호에서는 냉방 운전할 때 열전달 사이클(1')의 작동이 멈추고 열취득 사이클(2')만 작동하므로, 열전달 사이클(1')과 열취득 사이클(2)이 모두 작동하는 경우와 달리 냉방 용량과 난방 용량의 불균형에 따른 전체 용량의 최적 설계가 어려워지는 문제점도 있었다.The two-cycle cycle heat pump cooling and heating apparatus should be designed optimally by adjusting the capacity of the compressor in two cycles so that the heat transfer cycle (1 ') and the heat recovery cycle (2') operate as a whole and satisfy both heating and cooling. No. 0796452 discloses a cooling system in which the cooling cycle 1 'is stopped and only the heat-acquisition cycle 2' is operated during the cooling operation so that the cooling capacity 1 ' And the optimal design of the total capacity due to the unbalance of the heating capacity becomes difficult.
또한 열전달 사이클 및 열취득 사이클이 모두 작동하는 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치의 냉방 운전할 때에도, 열전달 사이클과 열취득 사이클이 모두 작동하면서 냉수를 생산하는 것뿐만 아니라 여기서 발생하는 열을 온수 생산에 투입하지만, 열전달 사이클의 온수 탱크에 열전달이 필요 없어지게 되면 남은 열이 그대로 고온 측 냉매에 실려 순환하면서 열취득 사이클의 저온 측 냉매와의 열 교환이 제대로 이루어지지 않아 냉수 생산이 효율적이지 못하게 되는 문제점도 발생한다.In addition, not only does the heat transfer cycle and the heat acquisition cycle operate while both the heat transfer cycle and the heat acquisition cycle operate both in the cooling operation of the two-cycle heat pump heating and cooling apparatus in which the heat transfer cycle and the heat acquisition cycle are operated, When the heat transfer to the hot water tank of the heat transfer cycle is no longer needed, the heat is circulated through the hot side refrigerant as it is, and the heat exchange with the low temperature side refrigerant in the heat acquisition cycle is not properly performed, .
이 발명은 위의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고온 사이클에서 고온 측 냉매의 열을, 저온 사이클에 전달하여 냉난방 효율을 높이거나 외기 증발기에 전달하여 난방 운전할 때 외기 증발기의 제상과 온수 사용 정도와 무관하게 냉방 운전을 할 수 있으며, 이로부터 냉방 용량과 난방 용량의 균형에 따른 전체 용량의 최적 설계가 가능하게 하는 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치의 제공을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an air conditioner which is capable of transmitting heat of a hot side refrigerant to a low temperature cycle in a high temperature cycle, And to provide a cooling / heating apparatus for a two-phase air / heat cycle heat pump which enables an optimum design of the total capacity in accordance with a balance between a cooling capacity and a heating capacity.
상기의 목적을 실현하기 위해 이 발명은, 제 1압축기(101), 제 1열 교환기(102), 제 1팽창밸브(105) 그리고 제 2열 교환기(106)로 폐 루프를 형성하여 고온 측 냉매가 순환하면서, 상기 제 2열 교환기(106)에서 흡수한 열을 상기 제 1열 교환기(102)를 통해 온수 탱크(103)로 전달하는 고온 사이클(100)과; 제 2압축기(203)와 상기 제 2열 교환기(106)에, 제 2팽창밸브(204)와 외기 증발기(205)로 폐 루프를 형성하여 저온 측 냉매가 순환하면서 난방 운전을 하거나, 또는 제 2압축기(203)와 상기 제 2열 교환기(106)에, 제 3팽창밸브(213)와 냉수 탱크(215)에 연결된 제 3열 교환기(214)로 폐 루프를 형성하여 저온 측 냉매가 순환하면서 냉방 운전을 하게 선택할 수 있으며, 선택에 의해 난방 또는 냉방 운전을 할 때 상기 외기 증발기(205) 또는 제 3열 교환기(214)에서 흡수한 열을 상기 제 2열 교환기(106)를 통해 상기 고온 측 냉매로 전달하는 저온 사이클(200);로 이루어지는 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치에 있어서, 상기 제 1열 교환기(102)와 제 1팽창밸브(105) 사이에 일 측이 연결되는 제 4열 교환기(104)와; 상기 제 2압축기(203) 입구 측에 일 측이 연결되는 제 5열 교환기(217); 및, 상기 제 4열 교환기(104)의 타 측과 제 5열 교환기(217)의 타 측이 연결되면서 폐 루프를 형성하거나, 또는 상기 제 4열 교환기(104)의 타 측과 연결되면서 상기 외기 증발기(205)에 열을 전달하게 폐 루프를 형성하게 선택하고, 선택되는 폐 루프로 내부에 수용하는 열매체를 순환시키는 열매체 순환부;를 더 포함하고, 상기 열매체 순환부는, 상기 제 4열 교환기(104)를 통해 흡수한 고온 측 냉매의 열을, 난방 운전을 할 때에는 상기 제 5열 교환기(217)를 통해 저온 사이클에 열을 전달하거나 또는 상기 외기 증발기(205)를 가열하게 열을 전달하도록 선택되는 한편, 냉방 운전을 할 때에는 상기 제 5열 교환기(217)를 통해 저온 사이클에 열을 전달하거나 또는 상기 외기 증발기(205)를 작동시키고 이를 통해 외부로 신속하게 방출시키게 선택되는 것을 특징으로 하는 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치를 제공한다.In order to achieve the above-described object, the present invention provides a refrigeration cycle in which a closed loop is formed by a first compressor (101), a first heat exchanger (102), a first expansion valve (105) and a second heat exchanger (106) A
바람직하게는, 상기 제 4열 교환기(104)를 통해 흡수한 고온 측 냉매의 열이, 상기 제 1열 교환기(102)에서 온수 탱크(103)로 전달되는 열의 조절을 통해 정해질 수 있다.Preferably, the heat of the high-temperature side refrigerant absorbed through the
상기의 구성을 갖는 이 발명의 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치에 의하면, 제 4열 교환기를 통해 흡수한, 상기 제 1열 교환기에서 온수 탱크로 전달되는 열의 조절을 통해 정해지는 고온 측 냉매의 열을, 제 5열 교환기를 통해 저온 사이클로 전달하거나 또는 외기 증발기로 전달함으로써, 냉난방 효율을 높이고, 난방 운전할 때 외기 증발기의 제상 및 온수 사용 정도와 무관하게 냉방 운전을 할 수 있으며, 냉방 용량과 난방 용량의 균형을 통해 전체 용량의 최적 설계를 가능하게 하는 효과가 있게 된다.According to the air conditioner of the present invention, the heat of the high-temperature side refrigerant, which is absorbed through the fourth heat exchanger and is regulated by the heat transferred from the first heat exchanger to the hot water tank, Cooling cycle through the fifth heat exchanger or by transferring the refrigerant to the outside air evaporator, thereby enabling the cooling and heating operation to be performed independently of the degree of defrosting and hot water use of the outside air evaporator during the heating operation, The effect of balancing enables the optimal design of the total capacity.
도 1은 종래 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치의 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 이 발명의 실시 예에 따른 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치의 구성을 나타낸 도면이고,
도 3a 및 3b는 도 2의 장치에서 난방 운전 과정을 나타낸 도면이고,
도 4a 및 4b는 도 2의 장치에서 냉방 운전 과정을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view showing a configuration of a conventional dual cycle heat pump cooling / heating apparatus,
FIG. 2 is a view showing a configuration of a heat and air-conditioning cycle heat pump heating and air-conditioning apparatus according to an embodiment of the present invention,
3A and 3B are diagrams showing a heating operation process in the apparatus of FIG. 2,
4A and 4B are views showing a cooling operation process in the apparatus of FIG.
이하에서는, 이 발명의 바람직한 실시 예를 첨부하는 도면들을 참조하여 상세하게 설명하는데, 이는 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 이 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be described in detail in order to facilitate a person skilled in the art to which the present invention belongs. And does not mean that the technical idea and scope of the present invention are limited.
도 2는 이 발명의 실시 예에 따른 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치의 구성을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a configuration of a heat and air-conditioning cycle heat pump heating and air-conditioning apparatus according to an embodiment of the present invention.
이 발명의 실시 예에 따른 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 기본적으로 고온 측 냉매가 순환하는 고온 사이클(100)과 저온 측 냉매가 순환하는 저온 사이클(200)에, 고온 사이클(100)의 제 1열 교환기(102)에서 온수 탱크(103)로 전달되는 열의 조절을 통해 정해지는 고온 측 냉매의 열을, 저온 사이클(200)과 외기증발기에 선택적으로 전달하는 구성이 추가된다.As shown in FIG. 2, the air-conditioning dual cycle heat pump cooling / heating apparatus according to an embodiment of the present invention basically includes a high-
고온 사이클(100)은, 고온 측 냉매가 순환하면서 압축, 응축, 팽창, 증발하는 과정으로 구성된다.The high-temperature cycle (100) comprises a process of compressing, condensing, expanding, and evaporating while the high-temperature side refrigerant circulates.
고온 측 압축기로서 제 1압축기(101)가 설치되고, 제 1압축기(101)의 출구에는 고온 측 응축 열교환기로서 제 1열 교환기(102) 타 측의 입구가 연결된다.A first compressor (101) is provided as a high-temperature side compressor, and an inlet of the other side of the first heat exchanger (102) is connected to an outlet of the first compressor (101) as a high temperature side condensing heat exchanger.
일 측에 온수 탱크(103)가 연결되는 제 1열 교환기(102)는, 고온 측 냉매의 열을 온수 탱크(103)에 저장된 물과 열 교환하여 온수 및 난방용수를 생산하게 한다.The
여기서 온수의 순환을 원활하게 하기 위해 제 1열 교환기(102)와 온수 탱크(103) 사이에 온수 순환펌프(107)를 설치할 수 있으며, 이 경우 온수 순환펌프(107)의 작동 주기를 조절함으로써 고온 사이클(100)의 제 1열 교환기(102)에서 온수 탱크(103)로 전달되는 열의 조절을 통해 제 4열 교환기를 통해 저온 사이클(200) 또는 외기 증발기로 전달되는 고온 측 냉매의 열을 정할 수 있게 된다.In this case, the hot
제 1열 교환기(102) 타 측의 출구에는, 제 1열 교환기(102)에서 온수 탱크(103)로 전달되는 열의 조절을 통해 정해지는 고온 측 냉매의 열을 교환하는 열 교환기로서 제 4열 교환기(104) 일 측의 입구가 연결된다.The outlet of the other side of the
그리고 제 4열 교환기(104) 타 측에는 고온 측 냉매의 열을, 저온 사이클(200) 또는 외기 증발기(205)를 선택하고, 선택된 저온 사이클(200) 또는 외기 증발기(205)에 전달하기 위해 열매체를 순환시키는 열매체 순환부가 연결된다.The
열매체 순환부는, 부동액, 식염수, 브라인과 같은 응고점이 낮은 열매체가 내부에 수용되어 순환하도록 열매체 순환관(111), 열매체 저장탱크(112), 열매체 순환펌프(113) 그리고 삼방밸브(114)(115)로 구성될 수 있다.The heating medium circulation unit is provided with a heating
여기서 열매체 순환관(111)은, 관 형태로 개방된 양단이 제 4열 교환기(104)의 타 측에 연결되어 외기 증발기(205)에 열 전달하기 좋은 형태로 위치시키게 형성된 폐 루프나, 제 4열 교환기(104) 타 측과 제 5열 교환기(217)의 타 측이 연결되면서 형성된 폐 루프 중 하나가 삼방밸브(114)(115)의 조작에 의해 선택된다.Here, the heat
그리고 열매체 순환관(111)에는, 내부에 수용되어 순환하는 열매체를 저장하면서 외기 증발기(205)에 열을 전달할 때 완충 역할도 하는 열매체 저장탱크(112)와, 열매체의 순환이 원활하도록 하는 열매체 순환펌프(113)가 연결된다.The heat
제 4열 교환기(104) 일 측의 출구에는 고온 측 팽창밸브로서 제 1팽창밸브(105)가 연결된다. 제 1팽창밸브(105)의 출구에는 제 2열 교환기(106) 일 측의 입구가 연결되며, 제 2열 교환기(106)는 일 측의 출구가 제 1압축기(101)의 입구와 연결된다.A first expansion valve (105) is connected to the outlet of one side of the fourth heat exchanger (104) as a high temperature side expansion valve. The outlet of the
제 2열 교환기(106)는 타 측이 저온 사이클(200)과 연결되면서, 고온 사이클(100)의 증발기 및 저온 사이클(200)의 응축기로 사용되는데, 저온 사이클(200)의 증발기에서 흡수한 열을 고온 사이클(100)에 전달하여, 고온 측 냉매와 저온 측 냉매 간 열 교환이 이루어지게 한다.The
저온 사이클(200)은, 저온 측 냉매가 순환하면서 압축, 응축, 팽창, 증발하는 과정으로 구성된다.The low-
저온 측 압축기로서 제 2압축기(203)가 설치되고, 제 2압축기(203)의 출구는 제 2열 교환기(106) 타 측의 입구와 연결되고, 제 2열 교환기(106) 타 측의 출구는 제 2팽창밸브(204)와 연결된다.The outlet of the second compressor (203) is connected to the inlet of the other side of the second heat exchanger (106), and the outlet of the other side of the second heat exchanger (106) is connected to the inlet And is connected to the second expansion valve (204).
제 2팽창밸브(204)의 출구는 외기 증발기(205)의 입구에 연결되고, 외기 증발기(205)의 출구는, 전자밸브(201)를 통해 제 5열교환기(217) 일 측의 입구와 연결되며, 제 5열교환기(217) 일 측의 출구는 액 분리기(206)의 입구와 연결된다.The outlet of the
여기서 외기 증발기(205)에는, 삼방밸브(114)(115)의 조작을 통해 열매체 순환관(111)이 제 4열 교환기(104) 타 측과 연결되면서 폐 루프를 형성하고 고온 측 냉매의 열 전달하기 좋은 형태로 위치하며, 온도 센서(216)가 설치된다.Here, the
한편 제 5열교환기(217) 일 측의 입구와 제 2열 교환기(106) 타 측의 출구 사이에는, 전자밸브(211)(212)를 통해 제 3열 교환기(214) 일 측과 제 3팽창밸브(213)가 연결된다. 제 3열 교환기(214)의 타 측에는 냉수 탱크(215)가 연결된다.On the other hand, between the inlet of one side of the
제 5열교환기(217) 타 측은, 삼방밸브(114)(115)의 조작을 통해 열매체 순환관(111)이 제 4열 교환기(104) 타 측과 연결되면서 폐 루프를 형성한다.The other side of the
상기와 같은 이 발명의 실시 예에 따른 공기열 이원 히트펌프 냉난방 장치의 작동 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the air conditioner according to the present invention will be described in detail.
도 3a 및 3b는 도 2의 장치에서 난방 운전 과정을 나타낸 도면이다.FIGS. 3A and 3B are views showing a heating operation process in the apparatus of FIG. 2. FIG.
먼저 컨트롤러(도면에 도시하지 않음)에서 온도 센서(216)의 검출에 의해 외기 증발기(205)의 결빙이 발생하지 않는 정도의 온도인 경우에는 열매체 순환부가 삼방밸브(114)(115)를 조작하여 제 4열 교환기(104) 타 측과 제 5열 교환기(217)의 타 측이 연결되면서 폐 루프를 형성하여 열매체를 순환시키고, 제 2압축기(203)와 제 2열 교환기(106)에 전자밸브(202), 제 2팽창밸브(204), 외기 증발기(205), 전자밸브(201), 제 5열 교환기(217) 그리고 액 분리기(206)로 폐 루프를 형성하여 저온 측 냉매가 순환하면서 외기 증발기(205)와 제 5열 교환기(217)에서 흡수한 열을 제 2열 교환기(106)를 통해 고온 측 냉매로 전달하는 난방 운전을 하게 제어하는 과정을 도 3a를 참조하여 설명한다.First, in the case where the temperature of the
저온 사이클(200)의 전자밸브(201)(202)는 열리고, 전자밸브(211)(212)는 닫히면서 고온 사이클(100)과 저온 사이클(200)이 작동한다.The
고온 사이클(100)에서는, 제 1압축기(101)에서 배출된 고온 측 냉매는 제 1열 교환기(102)에서 응축되고, 여기서 남은 열은 제 4열 교환기(104)를 통해 열매체를 매개로 고온 사이클(100)로부터 배출시킨다.In the high-
여기서, 제 1열 교환기(102)에는 온수 탱크(103)의 물이 순환하게 되며, 제 1열 교환기(102)를 통해 고온 측 냉매로부터 열을 취득한 물은 온수가 되어 온수 탱크(103)에 저장되는데, 온수 자체로도 사용되고 공조 설비 파이프를 통해 순환하면서 난방을 하게 된다.The water in the
그리고 제 1열 교환기(102)에서 응축되고 남은 열을 전부 배출시킨 고온 측 냉매는 제 1팽창밸브(105)를 거친 후, 제 2열 교환기(106)를 통과하면서 저온 사이클(200)의 저온 측 냉매 열을 최대한 교환받아 다시 제 1압축기(101)로 유입된다.The high-temperature side refrigerant, which has been completely condensed in the
한편, 저온 사이클(200)에서는 제 2압축기(203)에서 배출된 저온 측 냉매가 제 2열 교환기(106)를 통해 전자밸브(202)를 거쳐 제 2팽창밸브(204)로 이동하고, 그 후 외기 증발기(205)를 지나 전자밸브(201)와 제 5열 교환기(217)를 통과하여 액 분리기(206)를 거친 후 다시 제 2압축기(203)로 유입된다.On the other hand, in the low-
이때, 제 2열 교환기(106)에서는 제 1열 교환기(102)에서 응축되고 남은 열을 전부 배출시킨 고온 측 냉매와, 외기 증발기(205)의 공기 열과 제 5열 교환기(217)의 제 1열 교환기(102)에서 응축되고 남은 열을 흡수한 저온 측 냉매가 열 교환을 최대로 하므로 난방 효율이 높아지게 된다.At this time, in the second heat exchanger (106), the high-temperature side refrigerant, in which the heat remaining after condensation in the first heat exchanger (102) is completely discharged, the air heat of the outside air evaporator (205) The low-temperature side refrigerant absorbing the heat remaining after being condensed in the
다음으로 컨트롤러에서 온도 센서(216)의 검출에 의해 외기 증발기(205)의 결빙이 발생하는 정도의 온도인 경우에는 열매체 순환부가 삼방밸브(114)(115)를 조작하여 제 4열 교환기(104)의 타 측과 연결되면서 폐 루프를 형성하여 열매체를 순환시키는데, 이를 통해 외기 증발기(205)로 열을 전달하여 제상하면서 난방 운전을 하도록 제어하는 과정을 도 3b를 참조하여 설명한다.Next, in a case where the temperature of the controller is such that the freezing of the
외부 온도가 낮아짐에 따라 성에가 발생하므로 외기 증발기(214)의 원활한 작동을 위한 제상이 필요하게 되는데, 이 경우 온수 순환펌프(107)를 정지시키는 제어를 통해 고온 측 냉매 열이 열매체 순환부의 열매체를 통해 외기증발기(16)에 모두 전달되게 함으로써 외기증발기(205)의 제상을 신속하게 할 수 있도록 하여, 외부 온도가 낮아 외기 증발기(214)에 성에가 끼면서 작동이 멈추거나 원활하지 못한 상황이 발생하지 않도록 한다.The defrosting for smooth operation of the
도 4a 및 4b는 도 2의 장치에서 냉방 운전 과정을 나타낸 도면이다.4A and 4B are views showing a cooling operation process in the apparatus of FIG.
먼저 컨트롤러(도면에 도시하지 않음)에서 온도 센서(108)의 검출에 의해 온수 탱크(103)의 온수 사용이 계속되고 있는 경우에는 열매체 순환부가 삼방밸브(114)(115)를 조작하여 제 4열 교환기(104) 타 측과 제 5열 교환기(217)의 타 측이 연결되면서 폐 루프를 형성하여 열매체를 순환시키고, 제 2압축기(203)와 제 2열 교환기(106)에 전자밸브(212), 제 3팽창밸브(213), 냉수 탱크(215)에 연결된 제 3열 교환기(214), 전자밸브(211), 제 5열 교환기(217) 그리고 액 분리기(206)로 폐 루프를 형성하여, 저온 측 냉매가 순환하면서 제 3열 교환기(214)와 제 5열 교환기(217)에서 흡수한 열을 제 2열 교환기(106)를 통해 고온 측 냉매로 전달하는 냉방 운전을 하게 제어하는 과정을 도 4a를 참조하여 설명한다.First, when hot water use of the
저온 사이클(200)의 전자밸브(211)(212)는 열리고, 전자밸브(201)(202)는 닫히면서 고온 사이클(100)과 저온 사이클(200)이 작동한다.The
저온 사이클(100)에서는, 제 2압축기(203)에서 배출된 저온 측 냉매가 제 2열 교환기(106)와 전자밸브(212)를 지나 제 3팽창밸브(213)로 이동하고, 그 후 제 3열 교환기(214)를 통해 냉수 탱크(215)의 열과 제 5열 교환기(217)를 통해 열매체의 열을 전달받아 액 분리기(206)를 거쳐 제 2압축기(203)로 유입하게 된다.In the low-temperature cycle (100), the low-temperature side refrigerant discharged from the second compressor (203) flows through the second heat exchanger (106) and the electromagnetic valve (212) to the third expansion valve (213) The heat of the heat medium is transferred through the
여기서, 제 3열 교환기(214)를 순환하도록 설치된 냉수 탱크(215)에 저장된 물은, 제 3열 교환기(214)를 통해 열을 전달하고 냉수 탱크(20)로 복귀하면서 저장되는데, 냉수 탱크(20)에 저장되는 냉수는 공조 설비 파이프를 통해 순환하면서 냉방을 하게 된다.The water stored in the
고온 사이클(100)에서는, 제 1압축기(101)에서 배출된 고온 측 냉매가 제 1열 교환기(102)에서 응축되고, 여기서 남은 열은 제 4열 교환기(104)를 통해 열매체 순환부의 열매체를 매개로 고온 사이클(100)로부터 배출시킨다.In the high-
그리고 제 1열 교환기(102)에서 응축되고 남은 열을 전부 배출시킨 고온 측 냉매는 제 1팽창밸브(105)를 거친 후, 제 2열 교환기(106)를 통과하면서 저온 사이클(200)의 저온 측 냉매 열을 최대한 교환받아 다시 제 1압축기(101)로 유입된다.The high-temperature side refrigerant, which has been completely condensed in the
여기서, 제 1열 교환기(102)에는 온수 탱크(103)의 물이 순환하게 되며, 제 1열 교환기(102)를 통해 고온 측 냉매로부터 열을 취득한 물은 온수가 되어 온수 탱크(103)에 저장되면서 온수 사용이 가능하게 된다.The water in the
제 2열 교환기(106)에서는, 제 1열 교환기(102)에서 응축되고 남은 열을 전부 배출시킨 고온 측 냉매와, 제 3열 교환기(214)를 통해 얻은 냉수 탱크(215)의 열과 제 5열 교환기(217)를 통해 얻은 제 1열 교환기(102)에서 응축되고 남은 열을 흡수한 저온 측 냉매가 열 교환을 최대로 하므로 냉방 효율이 높아지게 된다.In the
다음으로 컨트롤러에서 온도 센서(108)의 검출에 의해 온수 탱크(103)의 온수 사용이 되지 않고 있는 경우에는 열매체 순환부가 삼방밸브(114)(115)를 조작하여 제 4열 교환기(104)의 타 측과 연결되면서 폐 루프를 형성하여 열매체를 순환시키고, 난방 운전할 때 증발기로 작동하던 외기 증발기(205)를 별도로 작동시키며, 제 2압축기(203)와 제 2열 교환기(106)에 전자밸브(212), 제 3팽창밸브(213), 냉수 탱크(215)에 연결된 제 3열 교환기(214), 전자밸브(211) 그리고 액 분리기(206)로 폐 루프를 형성하여, 저온 측 냉매가 순환하면서 제 3열 교환기(214)에서 흡수한 저온 측 냉매의 열을 제 2열 교환기(106)를 통해 고온 측 냉매로 전달하는 냉방 운전을 하게 제어하는 과정을 도 4b를 참조하여 설명한다.Next, when the hot water in the
고온 사이클(100)과 저온 사이클(200)의 작동은 도 4a와 동일하고, 다만 냉방에 따라 발생되는 열을 온수 탱크(103)로 공급하는데 있어서 온수를 사용하지 않아 온수 탱크(103)로의 열 공급이 되지 않으므로, 제 1열 교환기(102)를 거치면서 응축되고 남은 고온 측 냉매 열은, 열매체 순환부를 통해, 제 5열 교환기(217)를 통해 저온 사이클(200)로 전달하지 않고, 작동중인 외기 증발기(205)로 전달하여 신속하게 외부로 방출시키는 것에 차이가 있게 된다.The operation of the
이로부터 온수를 사용하지 않아 냉방에 따라 발생되는 열이 온수 탱크(103)로의 열 공급이 되지 않더라도, 항상 최적의 냉방 상태를 유지하게 할 수 있으며, 고온 사이클(100)의 작동을 멈추지 않고 두 사이클을 모두 사용하여 난방 용량과의 균형을 고려한 최적의 용량 설계를 할 수 있게 된다.It is possible to maintain the optimum cooling state at all times even if the heat generated by the cooling is not supplied to the
이 발명은 상기의 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재되는 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하고, 이러한 변형도 이 발명의 범위 내에 포함된다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and such modifications are also included in the scope of the invention.
100 : 고온 사이클 101 : 제 1압축기
102 : 제 1열 교환기 103 : 온수 탱크
104 : 제 4열 교환기 105 : 제 1팽창밸브
106 : 제 2열 교환기 107 : 온수 순환펌프
108, 216 : 온도 센서 111 : 열매체 순환관
112 : 열매체 저장탱크 113 : 열매체 순환펌프
114, 115 : 삼방밸브 200 : 저온 사이클
201, 202, 211, 212 : 전자밸브 203 : 제 2압축기
204 : 제 2팽창밸브 205 : 외기 증발기
206 : 액 분리기 213 : 제 3팽창밸브
214 : 제 3열 교환기 215 : 냉수 탱크
217 : 제 5열 교환기100: high temperature cycle 101: first compressor
102: first heat exchanger 103: hot water tank
104: fourth heat exchanger 105: first expansion valve
106: second heat exchanger 107: hot water circulation pump
108, 216: Temperature sensor 111: Heat medium circulation pipe
112: Heating medium storage tank 113: Heat medium circulation pump
114, 115: Three-way valve 200: Low temperature cycle
201, 202, 211, 212: Solenoid valve 203: Second compressor
204: second expansion valve 205: outdoor evaporator
206: liquid separator 213: third expansion valve
214: third heat exchanger 215: cold water tank
217: fifth heat exchanger
Claims (2)
상기 제 1열 교환기(102)와 제 1팽창밸브(105) 사이에 일 측이 연결되는 제 4열 교환기(104)와; 상기 제 2압축기(203) 입구 측에 일 측이 연결되는 제 5열 교환기(217); 및, 상기 제 4열 교환기(104)의 타 측과 제 5열 교환기(217)의 타 측이 연결되면서 폐 루프를 형성하거나, 또는 상기 제 4열 교환기(104)의 타 측과 연결되면서 상기 외기 증발기(205)에 열을 전달하게 폐 루프를 형성하게 선택하고, 선택되는 폐 루프로 내부에 수용하는 열매체를 순환시키는 열매체 순환부;를 더 포함하고,
상기 열매체 순환부는, 상기 제 4열 교환기(104)를 통해 흡수한 고온 측 냉매의 열을, 난방 운전을 할 때에는 상기 제 5열 교환기(217)를 통해 저온 사이클에 열을 전달하거나 또는 상기 외기 증발기(205)를 가열하게 열을 전달하도록 선택되는 한편, 냉방 운전을 할 때에는 상기 제 5열 교환기(217)를 통해 저온 사이클에 열을 전달하거나 또는 상기 외기 증발기(205)를 작동시키고 이를 통해 외부로 신속하게 방출시키게 선택되는 것을 특징으로 하는 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치.The first heat exchanger 102, the first heat exchanger 102, the first heat exchanger 105 and the second heat exchanger 106 form a closed loop so that the high-temperature side refrigerant circulates while the second heat exchanger 106 A hot cycle 100 for transferring the heat absorbed in the first heat exchanger 102 to the hot water tank 103 through the first heat exchanger 102; A closed loop is formed in the second compressor 203 and the second heat exchanger 106 by the second expansion valve 204 and the ambient air evaporator 205 to perform the heating operation while circulating the low temperature side refrigerant, A closed loop is formed in the compressor 203 and the second heat exchanger 106 by the third heat exchanger 214 connected to the third expansion valve 213 and the cold water tank 215 so that the low- And the heat absorbed by the outside air evaporator 205 or the third heat exchanger 214 is supplied to the high temperature side refrigerant through the second heat exchanger 106 when the heating or cooling operation is performed by selection, And a low-temperature cycle (200) for delivering the heat to the heat pump
A fourth heat exchanger (104) having one side connected between the first heat exchanger (102) and the first expansion valve (105); A fifth heat exchanger (217) having one side connected to the inlet side of the second compressor (203); And the other side of the fourth heat exchanger (104) is connected to the other side of the fifth heat exchanger (217) to form a closed loop, or connected to the other side of the fourth heat exchanger (104) Further comprising a heating medium circulation unit for selecting a closed loop to transmit heat to the evaporator (205), and circulating the heating medium accommodated in the selected closed loop,
The heating medium circulation unit conveys the heat of the high temperature side refrigerant absorbed through the fourth heat exchanger 104 to the low temperature cycle through the fifth heat exchanger 217 when the heating operation is performed, The heat is transferred to the low temperature cycle through the fifth heat exchanger 217 or the outside air evaporator 205 is operated through the fifth heat exchanger 217, And the air is discharged rapidly.
상기 제 4열 교환기(104)를 통해 흡수한 고온 측 냉매의 열은, 상기 제 1열 교환기(102)에서 온수 탱크(103)로 전달되는 열의 조절을 통해 정해지는 것을 특징으로 하는 공기열 이원 사이클 히트펌프 냉난방 장치.The method according to claim 1,
The heat of the high temperature side refrigerant absorbed through the fourth heat exchanger (104) is determined by controlling the heat transferred from the first heat exchanger (102) to the hot water tank (103) Pump heating and cooling system.
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CN108592296A (en) * | 2018-06-01 | 2018-09-28 | 青岛海尔空调器有限总公司 | Air conditioner defrosting control method |
CN109579339A (en) * | 2019-01-21 | 2019-04-05 | 天津商业大学 | A kind of improved single-double stage mixed heat pump system |
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- 2013-05-11 KR KR1020130053480A patent/KR20140133375A/en not_active Application Discontinuation
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CN108592296A (en) * | 2018-06-01 | 2018-09-28 | 青岛海尔空调器有限总公司 | Air conditioner defrosting control method |
CN108592296B (en) * | 2018-06-01 | 2021-03-16 | 青岛海尔空调器有限总公司 | Defrosting control method for air conditioner |
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