KR20150081163A - 난방 시스템 - Google Patents

Abstract

(과제) 상황에 따라서 열교환기를 통과하는 열매체의 유량을 적절하게 변경하는 것이 가능한 난방 시스템을 제공한다.
(해결수단) 급탕 난방 시스템(2)은 히트펌프(50)와 탱크(10)와 탱크물 순환로(20)와 3유체 열교환기(58)와 난방용수 순환로(71)와 6개의 난방기(76a∼76f)를 구비한다. 난방용수 순환로(71)는 바이패스로(94)와 조정밸브(90)를 구비한다. 바이패스로(94)는 3유체 열교환기(58)의 상류측과 하류측을 접속한다. 조정밸브(90)는 개방도를 변화시킴에 의해서 3유체 열교환기(58)를 통과하는 물의 유량과 바이패스로(94)를 통과하는 물의 유량의 비율을 변화시킨다. 순환펌프(74)의 작동에 의해서, 작동하는 난방기(76)의 개수가 많아질수록 난방용수 순환로(71) 내를 순환하는 물의 유량이 증가한다. 조정밸브(90)는 작동하는 난방기(76)의 개수가 많아질수록 바이패스로(94)를 통과하는 물의 유량의 비율이 높아지도록 개방도를 변화시킨다.

Description

난방 시스템{HEATING SYSTEM}

본 명세서에서 개시하는 기술은 난방 시스템에 관한 것이다.

특허문헌 1에는 제 1 열매체를 순환시키는 히트펌프와, 제 2 열매체를 순환시키는 제 2 열매체 순환로와, 제 2 열매체 순환로 내의 제 2 열매체를 하류측으로 송출하는 순환펌프와, 제 1 열매체와의 열교환에 의해서 제 2 열매체를 가열하는 열교환기와, 히트펌프보다 단위 시간당의 가열량이 크며 제 2 열매체를 가열하는 가열장치와, 제 2 열매체의 열을 이용하여 난방하는 난방기를 구비하는 난방 시스템이 개시되어 있다. 특허문헌 1의 시스템은 제 2 열매체 순환로에 열교환기를 바이패스하는 바이패스로를 설치함과 아울러, 바이패스로를 개폐하는 개폐밸브를 설치하고 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 2009-299941호 공보

특허문헌 1의 기술에서는 개폐밸브가 바이패스로를 개방하는 상태와 바이패스로를 폐쇄하는 상태인 2개의 상태를 전환하는 것밖에 할 수 없다. 그러므로, 상황에 따라서 바이패스로를 통과하는 열매체의 유량을 적절하게 변경할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 본 명세서는 상황에 따라서 바이패스로를 통과하는 열매체의 유량을 적절하게 변경하는 것이 가능한 난방 시스템을 제공한다.

본 명세서가 개시하는 난방 시스템은 히트펌프와, 제 2 열매체 순환로와, 순환펌프와, 열교환기와, 복수개의 난방기와, 바이패스로와, 조정밸브를 구비한다. 히트펌프는 제 1 열매체를 순환시키는 제 1 열매체 순환로를 구비한다. 제 2 열매체 순환로는 제 2 열매체를 순환시킨다. 순환펌프는 제 2 열매체 순환로 내의 제 2 열매체를 하류측으로 송출한다. 열교환기는 제 1 열매체와의 열교환에 의해서 제 2 열매체를 가열한다. 복수개의 난방기는 제 2 열매체의 열을 이용하여 난방한다. 바이패스로는 제 2 열매체 순환로에 설치되어 열교환기의 상류측과 하류측을 접속한다. 조정밸브는 바이패스로에 설치되며, 개방도를 변화시킴에 의해서 열교환기를 통과하는 제 2 열매체의 유량과 바이패스로를 통과하는 제 2 열매체의 유량의 비율을 변화시킨다. 순환펌프의 작동에 의해서, 복수개의 난방기 중 작동하는 난방기의 개수가 많아질수록 제 2 열매체 순환로 내를 순환하는 제 2 열매체의 유량이 증가한다. 조정밸브는 복수개의 난방기 중 작동하는 난방기의 개수가 많아질수록 바이패스로를 통과하는 제 2 열매체의 유량의 비율이 높아지도록 개방도를 변화시킨다.

상기 복수개의 난방기는 서로 병렬로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 난방 시스템에서는 조정밸브의 개방도를 변화시킴에 의해서 열교환기를 통과하는 제 2 열매체의 유량과 바이패스로를 통과하는 제 2 열매체의 유량의 비율을 변화시킬 수 있다. 따라서, 상기 난방 시스템에서는 상황에 따라서 바이패스로를 통과하는 제 2 열매체의 유량을 적절하게 변경하는 것이 가능하다.

또, 비교를 위해서, 상기한 바와 마찬가지로 복수개의 난방기를 구비하는 난방 시스템에 있어서, 바이패스로에 이 바이패스로를 개폐하는 것에 지나지 않는 개폐밸브를 구비하는 종래의 구성을 생각한다. 종래의 구성에 있어서, 히트펌프를 열원으로서 이용하여 난방운전을 실시하는 경우에는 바이패스로를 폐쇄할 필요가 있다. 한편, 작동하는 난방기의 개수가 증가할 경우, 각 난방기에 제 2 열매체를 공급하기 위해서, 제 2 열매체 순환로를 순환하는 제 2 열매체의 유량을 증가시킬 필요가 있다. 여기서, 종래의 구성에서는, 히트펌프를 열원으로서 이용하여 난방운전을 실시하는 경우, 제 2 열매체 순환로를 순환하는 제 2 열매체의 전체 유량이 열교환기에 도입되게 된다. 그러나, 열교환기의 배관저항은 통상 제 2 열매체 순환로의 배관저항에 비해 크다. 이 때문에, 제 2 열매체 순환로를 순환하는 제 2 열매체의 유량을 증가시키려고 하더라도, 순환펌프의 양정(揚程)이 부족하여 제 2 열매체 순환로를 순환하는 제 2 열매체의 전체 유량이 열교환기 내를 통과할 수 없는 사태가 생길 수 있다. 그 결과, 제 2 열매체 순환로 전체로서 각 난방기가 필요로 하는 유량이 얻어지지 않는 경우가 있다.

이 점에서, 상기 난방 시스템에서는, 복수개의 난방기 중 작동하는 난방기의 개수가 많아질수록 바이패스로를 통과하는 제 2 열매체의 유량의 비율을 높이도록 조정밸브의 개방도를 변화시킨다. 이 때문에, 순환펌프의 작동에 의해서, 작동하는 난방기의 개수의 증가에 따라서 제 2 열매체 순환로를 순환하는 제 2 열매체의 유량이 증가할 경우에, 바이패스로를 통과하는 제 2 열매체의 유량의 비율을 높임으로써, 순환펌프의 양정이 부족하게 되는 것을 억제하여, 제 2 열매체 순환로를 순환하는 제 2 열매체의 전체 유량을 적절하게 순환시킬 수 있다. 이 때문에, 각 난방기에 필요한 양의 제 2 열매체를 공급할 수 있다. 즉, 상기 난방 시스템에 의하면, 작동하는 난방기의 개수가 많아지게 되는 상황에서도 바이패스로를 통과하는 제 2 열매체의 유량을 적절하게 변경할 수 있다. 따라서, 상기한 바와 같이 상기 난방 시스템에 의하면, 상황에 따라서 바이패스로를 통과하는 제 2 열매체의 유량을 적절하게 변경하는 것이 가능하다.

도 1은 축열(蓄熱)운전시 및 급탕운전시의 제 1 실시예의 급탕 난방 시스템의 동작을 모식적으로 나타내는 도면
도 2는 작동하는 난방기의 개수마다의 각종 설정값을 나타내는 표
도 3은 급탕 난방 시스템이 난방운전시에 실행하는 처리를 나타내는 플로차트
도 4는 온도조절제어를 나타내는 플로차트
도 5는 난방운전시의 급탕 난방 시스템의 동작을 모식적으로 나타내는 도면
도 6은 난방운전시의 급탕 난방 시스템의 동작을 모식적으로 나타내는 도면

이하에 설명하는 실시예의 주요한 특징을 열거하여 둔다. 또한, 이하에 기재하는 기술요소는 각각 독립된 기술요소로서 단독으로 혹은 각종 조합에 의해서 기술적 유용성을 발휘하는 것이며, 출원시 청구항 기재의 조합에 한정되는 것은 아니다.

(특징 1)

조정밸브는 순환펌프의 양정값이 소정의 기준값 이상이 되도록 개방도를 더 변화시켜도 좋다. 여기서, "소정의 기준값"이란, 순환펌프의 양정값이 이 기준값을 하회할 경우, 제 2 열매체 순환로 내에서 필요한 유량의 제 2 열매체를 순환시키는 것이 곤란하게 될 가능성이 높은 값이다. 이 구성에 의하면, 작동하는 난방기의 개수가 많아지게 될 경우에도 제 2 열매체 순환로 내에서 필요한 유량의 제 2 열매체를 순환시킬 수 있다.

(특징 2)

히트펌프는 단위 시간당의 가열량을 변화시키는 것이 가능하여도 좋다. 히트펌프는 바이패스로를 통과하는 제 2 열매체의 유량의 비율이 높아질수록 단위 시간당의 가열량이 커지도록 단위 시간당의 가열량을 변화시켜도 좋다. 이 구성에 의하면, 작동하는 난방기의 개수에 따라서 히트펌프에 의해서 제 2 열매체를 적절하게 가열할 수 있다.

(특징 3)

히트펌프에 비해서 단위 시간당의 가열량이 크며, 제 2 열매체를 가열하는 가열장치를 더 구비하여도 좋다. 이 구성에 의하면, 히트펌프에 의해서 제 2 열매체를 충분히 가열할 수 없는 경우에 상기 가열장치에 의해서 제 2 열매체를 가열할 수 있다.

《실시예》

본 실시예에 관한 급탕 난방 시스템(2)은 도 1에 나타낸 바와 같이 급탕계통(104)과 히트펌프계통(106)과 난방계통(108)과 제어장치(100)를 구비하고 있다.

히트펌프계통(106)은 히트펌프(50)와 3유체 열교환기(58)를 구비한다. 히트펌프(50)는 열매체(예를 들면, 프론가스 R410A 등)를 순환시키기 위한 열매체 순환로(52)와, 열교환기(증발기)(54)와, 팬(56)과, 압축기(62)와, 팽창밸브(60)를 구비하고 있다. 열매체 순환로(52)는 3유체 열교환기(58) 내를 통과하고 있다. 또, 열교환기(54)와 압축기(62)와 팽창밸브(60)는 열매체 순환로(52) 내에 설치되어 있다.

열교환기(54)는 팬(56)에 의해서 송풍된 외기와 열매체 순환로(52) 내의 열매체와의 사이에서 열교환시킨다. 후술하는 바와 같이, 열교환기(54)에는 팽창밸브(60)를 통과한 저압 저온의 액체 상태의 열매체가 공급된다. 열교환기(54)는 열매체와 외기를 열교환시킴으로써 열매체를 가열한다. 열매체는 가열됨으로써 기화하여 비교적 고온 저압의 기체 상태로 된다.

압축기(62)는 열매체 순환로(52) 내의 열매체를 압축하여 3유체 열교환기(58) 측으로 송출한다. 압축기(62)에는 열교환기(54)를 통과한 열매체가 공급된다. 즉, 압축기(62)에는 비교적 고온 저압의 기체 상태의 열매체가 공급된다. 압축기(62)에 의해서 열매체가 압축됨으로써, 열매체는 고온 고압의 기체 상태로 된다. 압축기(62)는 압축된 고온 고압의 기체 상태의 열매체를 3유체 열교환기(58) 측으로 송출한다. 이것에 의해서, 열매체 순환로(52) 내의 열매체는 열교환기(54), 압축기(62), 3유체 열교환기(58), 팽창밸브(60)의 순서로 순환된다.

3유체 열교환기(58)의 열매체 순환로(52)에는 압축기(62)에서 송출된 고온 고압의 기체 상태의 열매체가 공급된다. 3유체 열교환기(58)는 열매체 순환로(52) 내의 열매체와 후술하는 탱크물 순환로(20) 내의 물과의 사이에서 열교환시킬 수 있다. 또한, 3유체 열교환기(58)는 열매체 순환로(52) 내의 열매체와 후술하는 열회수로(88) 내의 물과의 사이에서 열교환시킬 수 있다. 즉, 3유체 열교환기(58)는 탱크물 순환로(20) 내의 물을 가열하는 제 1 열교환기 및 열회수로(88) 내의 물을 가열하는 제 2 열교환기로서 기능한다. 열매체는 열교환한 결과, 열을 빼앗겨 응축된다. 이것에 의해서, 열매체는 비교적 저온 고압의 액체 상태로 된다.

팽창밸브(60)에는 3유체 열교환기(58)를 통과한 비교적 저온 고압의 액체 상태의 열매체가 공급된다. 열매체는 팽창밸브(60)를 통과함으로써 감압되어 저온 저압의 액체 상태로 된다. 팽창밸브(60)를 통과한 열매체는 상기한 바와 같이 열교환기(54)에 공급된다.

나중에 상세하게 설명하는데, 본 실시예에서는, 히트펌프(50)는 조정밸브(90)의 개방도에 따라서{즉, 작동하는 난방기(76)의 개수에 따라서} 가열능력(단위 시간당의 가열량)을 변화시킬 수 있다. 구체적으로는, 압축기(62)에 의한 열매체의 압축률을 변화시켜 열매체의 온도를 변화시킴으로써, 단위 시간당의 가열량(가열능력)을 변화시킬 수 있다. 본 실시예에서는, 열매체의 압축률을 높이면, 열매체의 온도가 높아져서 단위 시간당의 가열량도 커지게 된다. 그 결과, 3유체 열교환기(58)에 의해서 가열된 물의 온도도 높아지게 된다. 본 실시예에서는, 히트펌프(50)는 바이패스로(94)를 통과하는 물의 유량의 비율이 높아질수록 단위 시간당의 가열량이 커지도록 압축기(62)에 의한 열매체의 압축률을 조정한다.

급탕계통(104)은 탱크(10)와 탱크물 순환로(20)와 수도물 도입로(24)와 공급로(36)와 버너가열장치(81)를 구비한다.

탱크(10)는 히트펌프(50)에 의해서 가열된 온수를 저장한다. 탱크(10)는 밀폐형이며, 단열재에 의해서 외측이 덮여져 있다. 탱크(10) 내에는 만수까지 물이 저류되어 있다. 탱크(10)에는 서미스터(12,14,16,18)가 탱크(10)의 높이 방향으로 대략 균등 간격으로 장착되어 있다. 각 서미스터(12,14,16,18)는 그 장착위치의 물의 온도를 측정한다.

탱크물 순환로(20)는 그 상류단이 탱크(10)의 하부에 접속되어 있고, 하류단이 탱크(10)의 상부에 접속되어 있다. 탱크물 순환로(20)에는 순환펌프(22)가 개재되어 있다. 순환펌프(22)는 탱크물 순환로(20) 내의 물을 상류측에서 하류측으로 송출한다. 또, 상기한 바와 같이 탱크물 순환로(20)는 3유체 열교환기(58)를 통과하고 있다. 이 때문에, 히트펌프(50)를 작동시키면, 탱크물 순환로(20) 내의 물이 3유체 열교환기(58)에 의해서 가열된다. 따라서, 순환펌프(22)와 히트펌프(50)를 작동시키면, 탱크(10)의 하부의 물이 3유체 열교환기(58)로 보내져서 가열되고, 가열된 물은 탱크(10)의 상부로 되돌려진다. 탱크물 순환로(20)는 탱크(10)에 축열하기 위한 수로이다.

수도물 도입로(24)는 그 상류단이 수도물 공급원(32)에 접속되어 있다. 수도물 도입로(24)의 하류측은 제 1 도입로(24a)와 제 2 도입로(24b)로 분기되어 있다. 제 1 도입로(24a)의 하류단은 탱크(10)의 하부에 접속되어 있다. 제 2 도입로(24b)의 하류단은 공급로(36)의 도중에 접속되어 있다. 접속부에는 제 1 도입로(24a){즉, 공급로(36)}를 흐르는 물의 유량과 제 2 도입로(24b)를 흐르는 물의 유량의 비율을 조정하는 혼합밸브(36a)가 배치되어 있다. 제 1 도입로(24a)에는 역지밸브(26)가 개재되어 있다. 제 2 도입로(24b)에는 역지밸브(28)와 수량센서(30)가 개재되어 있다. 수량센서(30)는 제 2 도입로(24b) 내를 흐르는 수도물의 유량을 검출한다.

공급로(36)는 그 상류단이 탱크(10)의 상부에 접속되어 있다. 상기한 바와 같이 공급로(36)의 도중에는 수도물 도입로(24)의 제 2 도입로(24b)가 접속되어 있다. 제 2 도입로(24b)와의 접속부보다 상류측의 공급로(36)에는 수량센서(34)가 개재되어 있다. 수량센서(34)는 공급로(36) 내를 흐르는 물의 유량을 검출한다. 제 2 도입로(24b)와의 접속부보다 하류측의 공급로(36)에는 버너가열장치(81)가 개재되어 있다. 버너가열장치(81)는 공급로(36) 내의 물을 가열한다. 공급로(36)의 하류단은 급탕전(38)에 접속되어 있다. 공급로(36)에는 버너가열장치(81)를 바이패스하는 유로인 바이패스로(36b)가 설치되어 있다. 또, 바이패스로(36b)에는 이 바이패스로(36b)의 개방도를 조정하기 위한 바이패스 제어밸브(36c)가 개재되어 있다.

난방계통(108)은 시스턴(70)과 난방용수 순환로(71)와 버너가열장치(82)와 6개의 난방기(76a,76b,76c,76d,76e,76f)를 구비하고 있다. 이하에서는 난방기(76a∼76f)를 간단히 "난방기(76)"라고도 한다. 난방용수 순환로(71)는 난방 왕로(往路)(72)와 난방 복로(復路)(84)와 조정밸브(90)와 열회수로(88)와 바이패스로(94)와 순환유로(96)를 구비하고 있다. 난방용수 순환로(71)는 시스턴(70) 내의 물을 순환시키기 위한 수로이다. 난방용수 순환로(71) 내의 물은 버너가열장치(82), 3유체 열교환기(58)에 의해서 가열된다.

시스턴(70)은 상부가 개방되어 있는 용기이며, 그 내부에 물이 저류되어 있다. 시스턴(70)에는 순환유로(96)의 하류단과 난방 왕로(72)의 상류단이 접속되어 있다. 시스턴(70) 내에는 순환유로(96)로부터 물이 유입된다. 시스턴(70) 내의 물은 난방 왕로(72)에 도입된다.

난방 왕로(72)는 그 상류단이 시스턴(70)에 접속되고, 하류단이 6개로 분기되어 각 난방기(76a∼76f)의 난방입구에 접속되어 있다. 난방 왕로(72)에는 순환펌프(74)가 개재되어 있다. 순환펌프(74)는 난방 왕로(72) 내의 물을 하류측으로 송출하는 펌프이다. 나중에 상세하게 설명하는데, 작동하는 난방기(76)의 개수에 따라서 난방용 순환로(71) 내를 순환하는 물의 유량이 변화한다. 즉, 순환펌프(74)의 단위 시간당의 회전수가 일정하더라도 작동하는 난방기(76)의 개수가 증가하면, 난방 왕로(72)의 저항이 감소되어 난방용수 순환로(71) 내를 순환하는 물의 유량이 증가한다. 따라서, 본 실시예에서는, 작동하는 난방기(76)의 개수가 많아질수록 난방용수 순환로(71) 내를 순환하는 물의 유량이 증가한다. 난방기(76a∼76f)보다 상류측의 난방 왕로(72)에는 버너가열장치(82)가 개재되어 있다. 버너가열장치(82)는 난방 왕로(72) 내의 물을 가열한다. 버너가열장치(82)가 작동하는 형태는 도 5에 도시되어 있다. 버너가열장치(82)는 히트펌프(50)보다도 난방용수 순환로(71) 내를 순환하는 물을 가열하는 능력이 높다. 환언하면, 버너가열장치(82)는 히트펌프(50)보다도 단위 시간당의 가열량이 크다. 버너가열장치(82)에 의해서 가열된 물은 각 난방기(76a∼76f)에 공급된다. 또, 난방 왕로(72)의 버너가열장치(82)의 하류측에는 서미스터(78)가 개재되어 있다. 서미스터(78)는 버너가열장치(82)를 통과한 난방 왕로(72) 내의 물의 온도를 측정한다.

각 난방기(76a∼76f)는 난방 왕로(72)로부터 공급되는 물의 열을 이용하여 거실을 난방하는 단말기이다. 각 난방기(76a∼76f) 모두는 서로 병렬로 배치되어 있다. 작동하고 있는 각 난방기(76a∼76f)에는 난방 왕로(72)로부터 물이 공급된다. 한편, 정지되어 있는(작동하지 않는) 각 난방기(76a∼76f)에는 난방 왕로(72)로부터 물이 공급되지 않는다. 난방 왕로(72)로부터 공급되는 물은, 난방에 이용될 때에 열을 빼앗김으로써 비교적 저온의 물이 된다. 난방에 이용된 후의 비교적 저온의 물은 난방 복로(84)에 도입된다.

난방 복로(84)는 그 상류단이 6개로 분기되어 각 난방기(76a∼76f)의 난방출구에 접속되고, 하류단이 바이패스로(94)의 상류단 및 열회수로(88)의 상류단에 접속되어 있다. 난방 복로(84)에는 서미스터(86)가 개재되어 있다. 서미스터(86)는 난방 복로(84) 내의 물의 온도를 측정한다.

열회수로(88)는 그 상류단이 바이패스로(94)의 상류단 및 난방 복로(84)의 하류단에 접속되고, 하류단이 바이패스로(94)의 하류단 및 순환유로(96)의 상류단에 접속되어 있다. 열회수로(88)는 3유체 열교환기(58)를 통과하고 있다. 이 때문에, 히트펌프(50)를 작동시키면, 열회수로(88) 내의 물이 3유체 열교환기(58)에 의해서 가열된다. 열회수로(88)의 3유체 열교환기(58)의 하류측에는 서미스터(92)가 개재되어 있다. 서미스터(92)는 3유체 열교환기(58)를 통과한 열회수로(88) 내의 물의 온도를 측정한다.

바이패스로(94)는 그 상류단이 난방 복로(84)의 하류단 및 열회수로(88)의 상류단에 접속되고, 하류단이 열회수로(88)의 하류단 및 순환유로(96)의 상류단에 접속되어 있다. 즉, 바이패스로(94)는 3유체 열교환기(58)의 상류측과 하류측을 바이패스한다.

조정밸브(90)는 난방 복로(84)의 하류단과 열회수로(88)의 상류단과 바이패스로(94)의 상류단의 접속부분에 장착되어 있다. 조정밸브(90)는 그 개방도를 변화시킴에 의해서 열회수로(88)를 통과하는 물의 유량{3유체 열교환기(58)를 통과하는 물의 유량}과 바이패스로(94)를 통과하는 물의 유량의 비율을 변화시킬 수 있다. 본 실시예의 조정밸브(90)에는 예를 들면 3방밸브가 이용된다. 나중에 상세하게 설명하는데, 조정밸브(90)는 작동하는 난방기(76)의 개수에 따라서 개방도를 변화시킬 수 있다. 본 실시예에서는, 조정밸브(90)는 작동하는 난방기(76)의 개수가 많아질수록 바이패스로(94)를 통과하는 제 2 열매체의 유량의 비율이 높아지도록 개방도를 변화시킨다.

순환유로(96)는 그 상류단이 열회수로(88)의 하류단 및 바이패스로(94)의 하류단에 접속되고, 하류단이 시스턴(70)에 접속되어 있다. 순환유로(96)에는 서미스터(98)가 개재되어 있다. 서미스터(98)는 순환유로(96) 내의 물의 온도를 측정한다.

제어장치(100)는 급탕계통(104), 히트펌프계통(106) 및 난방계통(108)과 전기적으로 접속되어 있으며, 각 구성요소의 동작을 제어한다.

《작동하는 난방기(76)의 개수에 따른 설정》

상기한 바와 같이, 본 실시예에서는 작동하는 난방기(76)의 개수에 따라서 난방용수 순환로(71) 내의 물의 유량이 변화한다. 또, 조정밸브(90)는 작동하는 난방기(76)의 개수에 따라서 개방도를 변화시킨다.

도 2는 작동하는 난방기(76)의 개수마다의 펌프 유량, 조정밸브스텝, 양정, 3유체 열교류량 및 열교류량의 비율의 각 설정값을 나타내는 표이다.

도 2에서의 "펌프 유량"이란, 난방용수 순환로(71) 내를 흐르는 물의 유량(L/min)을 나타내는 수치이다. 본 실시예에서는 순환펌프(74)의 회전수는 변화하지 않지만, 작동하는 난방기(76)가 1개씩 증가할 때마다 배관 저항이 감소하며, 그 결과 난방용수 순환로(71) 내를 흐르는 물의 유량이 2L/min씩 증가한다.

도 2에서의 "조정밸브스텝"이란, 조정밸브(90)의 개방도를 나타내는 수치이다. 수치가 커질수록 바이패스로(94)를 통과하는 유량의 비율이 커지게 된다. 예를 들면, 조정밸브스텝 '400'은 난방용수 순환로(71)를 순환하는 물의 전체 유량이 열회수로(88){3유체 열교환기(58)}를 통과하고, 바이패스로(94)로는 전혀 통과하지 않을 때의 조정밸브(90)의 개방도이다. 조정밸브스텝 '880', '1080', '1840' 모두는 난방용수 순환로(71)를 순환하는 물의 일부가 열회수로(88){3유체 열교환기(58)}를 통과하고, 다른 일부가 바이패스로(94)를 통과할 때의 조정밸브(90)의 개방도이다. 또한, 조정밸브스텝 '2700'은 난방용수 순환로(71)를 순환하는 물의 전체 유량이 바이패스로(94)를 통과하고, 열회수로(88){3유체 열교환기(58)}로는 전혀 통과하지 않을 때의 조정밸브(90)의 개방도이다.

도 2에서의 "양정(楊程)"이란, 순환펌프(74)의 양정(kPa)을 나타내는 수치이다. 순환펌프(74)의 양정은 통상 난방용수 순환로(71) 내를 흐르는 물의 유량이 증가할수록 저하된다. 본 실시예에서는 작동하는 난방기(76)의 개수에 관계없이 순환펌프(74)의 양정값이 소정의 기준값(50kPa) 이상이 되도록 조정밸브(90)의 개방도가 조정되어 있다. 여기서, "소정의 기준값"이란 순환펌프(74)의 양정값이 이 기준값을 하회할 경우, 난방용수 순환로(71) 내에서 필요한 유량의 물을 순환하는 것이 곤란하게 될 가능성이 높은 값이다. 또한, 도 2에서의 양정값이 '77(61)'과 같이 표현되어 있는 개소가 있다. 이들 수치 중 괄호 외의 수치 '77'은 조정밸브(90)의 개방도를 대응하는 조정밸브스텝의 값(880)으로 조정한 경우의 양정값을 나타내고, 괄호 내의 수치 '(61)'은 조정밸브(90)의 개방도를 대응하는 조정밸브스텝의 값으로 조정하지 않은 경우(즉, 조정밸브스텝의 값을 400으로 유지한 경우)의 양정값을 나타낸다.

도 2에서의 "3유체 열교류량"이란, 3유체 열교환기(58)를 흐르는 물의 유량(L/min)을 나타내는 수치이다.

도 2에서의 "열교류량의 비율"이란, 난방용수 순환로(71) 내를 흐르는 물의 유량 중 3유체 열교환기(58)를 흐르는 물의 유량의 비율(%)을 나타내는 수치이다.

예를 들면, 작동하는 난방기(76)의 개수가 1개인 경우, 순환펌프(74)의 작동에 의해서 난방용수 순환로(71) 내를 흐르는 물의 유량이 2L/min가 된다. 이때 조정밸브(90)는 조정밸브스텝이 400이 되도록 개방도를 조정한다. 즉, 난방용수 순환로(71)를 순환하는 물의 전체 유량이 열회수로(88){3유체 열교환기(58)}를 통과한다. 이 경우의 순환펌프(74)의 양정은 100kPa이다. 또, 상기한 바와 같이 난방용수 순환로(71)를 순환하는 물의 전체 유량이 열회수로(88){3유체 열교환기(58)}를 통과하기 때문에, 3유체 열교류량은 2L/min이고, 열교류량의 비율도 100%이다.

또, 예를 들면, 작동하는 난방기(76)의 개수가 4개인 경우, 순환펌프(74)의 작동에 의해서 난방용수 순환로(71) 내를 흐르는 물의 유량이 8L/min가 된다. 이때 조정밸브(90)는 조정밸브스텝이 '1080'이 되도록 개방도를 조정한다. 즉, 난방용수 순환로(71)를 순환하는 물의 일부가 열회수로(88){3유체 열교환기(58)}를 통과하고, 다른 일부가 바이패스로(94)를 통과한다. 이 경우의 순환펌프(74)의 양정은 70kPa이다. 또, 이 경우, 3유체 열교류량은 3.5L/min이고, 열교류량의 비율은 44%이다.

《급탕 난방 시스템의 동작》

이어서, 본 실시예의 급탕 난방 시스템(2)의 동작에 대해서 설명한다. 급탕 난방 시스템(2)은 축열운전, 급탕운전, 난방운전을 실행할 수 있다. 이하, 각 운전에 대해서 설명한다.

〈축열운전〉

축열운전은, 히트펌프(50)에서 생성된 열에 의해서 탱크(10) 내의 물을 가열하는 운전이다. 도 1에서의 실선 화살표는 축열운전중에 있어서의 히트펌프(50)의 열매체의 흐름 및 탱크(10)의 물의 흐름을 나타내고 있다. 제어장치(100)에 의해서 축열운전의 실행이 지시되면, 히트펌프(50)가 작동함과 동시에 순환펌프(22)가 회전한다. 이때 히트펌프(50)에서는 압축기(62)가 작동한다.

히트펌프(50)가 작동함으로써, 열매체 순환로(52) 내의 열매체는 열교환기(54), 압축기(62), 3유체 열교환기(58), 팽창밸브(60)의 순서로 순환한다. 이 경우, 3유체 열교환기(58)를 통과하는 열매체 순환로(52) 내의 열매체는 고온 고압의 기체 상태이다. 또, 순환펌프(22)가 회전하면, 탱크물 순환로(20) 내를 탱크(10) 내의 물이 순환한다. 즉, 탱크(10)의 하부에 존재하는 물이 탱크물 순환로(20) 내에 도입되고, 도입된 물이 3유체 열교환기(58)를 통과할 때에 열매체 순환로(52) 내의 열매체의 열에 의해서 가열되고, 가열된 물이 탱크(10)의 상부로 되돌려진다. 이것에 의해서, 탱크(10)에 고온의 물이 저장된다. 탱크(10)의 상부에는 고온의 물의 층이 형성되고, 하부에는 저온의 물의 층이 형성된다.

〈급탕운전〉

급탕운전은, 탱크(10) 내의 물을 급탕전(38)에 공급하는 운전이다. 도 1에서의 파선 화살표는 급탕운전중에 있어서의 탱크(10)의 물의 흐름을 나타내고 있다. 급탕운전은 상기한 축열운전중에도 실행할 수 있다. 급탕전(38)이 개방되면, 제어장치(100)는 혼합밸브(36a)를 개방한다. 그러면, 수도물 공급원(32)으로부터의 수압에 의해서 수도물 도입로(24){제 1 도입로(24a)}를 통해서 탱크(10)의 하부에 수도물이 유입된다. 동시에, 탱크(10) 상부의 온수가 공급로(36)를 통해서 급탕전(38)에 공급된다.

제어장치(100)는, 탱크(10)에서 공급로(36)로 공급되는 물의 온도{즉, 서미스터(12)의 검출온도}가 급탕설정온도보다 높은 경우에는 혼합밸브(36a)를 조정하여 제 2 도입로(24b)를 통해서 공급로(36)에 수도물을 도입한다. 따라서, 탱크(10)에서 공급된 물과 제 2 도입로(24b)에서 공급된 수도물이 공급로(36) 내에서 혼합된다. 제어장치(100)는 급탕전(38)에 공급되는 물의 온도가 급탕설정온도와 일치하도록 혼합밸브(36a)의 개방도의 비율을 조정한다. 한편, 제어장치(100)는, 탱크(10)에서 공급로(36)로 공급되는 물의 온도가 급탕설정온도보다 낮은 경우에는 버너가열장치(81)를 작동시킨다. 따라서, 공급로(36)를 통과하는 물이 버너가열장치(81)에 의해서 가열된다. 가열된 물은 바이패스 제어밸브(36c)에 의해서 개방도가 조정된 바이패스로(36b)로부터의 물과 혼합되어 급탕전(38)에 공급된다. 제어장치(100)는 급탕전(38)에 공급되는 물의 온도가 급탕설정온도와 일치하도록 버너가열장치(81)의 출력을 제어한다.

〈난방운전〉

난방운전은, 난방기(76)를 작동시켜서 거실을 난방하는 운전이다. 도 3 및 도 4는 난방운전시에 제어장치(100)가 실행하는 처리를 나타내는 플로차트이다. 도 5는 1개의 난방기(76a)만이 작동하고 있는 경우에 있어서의 난방운전중의 각 구성요소의 동작을 나타낸다. 도 5에서의 실선 화살표는 히트펌프(50)의 열매체의 흐름 및 난방용수 순환로(71) 내의 물의 흐름을 나타내고 있다. 또, 도 6은 4개의 난방기(76a∼76d)가 작동하고 있는 경우에 있어서의 난방운전중의 각 구성요소의 동작을 나타낸다.

사용자에 의해서 난방운전의 실행이 지시되면, S10에서는, 제어장치(100)는 우선 작동하는 난방기(76)의 개수에 따라서 조정밸브(90)의 개방도를 조정한다. 구체적으로는, S10에서는, 제어장치(100)는 작동하는 난방기(76)의 개수에 따라서 미리 설정되어 있는 조정밸브스텝(도 2 참조)으로 조정밸브(90)의 개방도를 조정한다.

이것에 의해서, 시스턴(70) 내의 물이 난방 왕로(72), 난방기(76), 난방 복로(84), 열회수로(88) 및 순환유로(96)를 이 순서로 통과하여 시스턴(70)으로 되돌아오는 경로가 형성된다(도 5 참조). 또, 조정밸브(90)의 개방도에 따라서는 열회수로(88)를 흐르는 물의 일부가 바이패스로(94)를 통과하여 순환유로(96)에 도입되는 경로도 형성된다(도 6 참조).

그 다음, S12에서는, 제어장치(100)는 소정의 회전수로 순환펌프(74)를 작동시킨다.

그 다음, S14에서는, 제어장치(100)는 온도조절제어(도 4 참조)를 개시한다. 온도조절제어의 상세한 내용에 대해서는 후술한다. 온도조절제어가 개시됨으로써, 상기 경로를 순환하는 물이 버너가열장치(82)와 히트펌프(50) 중 적어도 일방에 의해서 가열되고, 가열된 물이 작동하는 난방기(76)에 공급된다. 작동하는 난방기(76)는 공급된 물의 열을 이용하여 거실을 난방한다.

S14에서 온도조절제어를 개시하면, S16으로 진행하여, 제어장치(100)는 작동하는 난방기(76)의 개수가 변화하는 것을 감시한다. 작동하는 난방기(76)의 개수가 변화한 경우, 제어장치(100)는 S16에서 YES라고 판단하고, S18로 진행한다.

S18에서는, 제어장치(100)는 작동하는 난방기(76)의 개수가 0개로 되었는지 아닌지를 판단한다. 작동하는 난방기(76)의 개수가 0개가 아닌 경우, 제어장치(100)는 S18에서 NO라고 판단하고, S10으로 되돌아간다. S10에서는, 제어장치(100)는 그 시점에서 작동하고 있는 난방기(76)의 개수에 따라서 조정밸브(90)의 개방도를 재조정한다.

한편, 작동하는 난방기(76)의 개수가 0개인 경우, 제어장치(100)는 S18에서 YES라고 판단하고, S20으로 진행한다. S20에서는, 제어장치(100)는 작동중인 히트펌프(50), 버너가열장치(82) 및 순환펌프(74)를 모두 정지시킨다. S20의 처리가 끝나면, 난방운전이 종료된다.

이어서, 도 4를 참조하여 온도조절제어의 내용을 설명한다. 온도조절제어는 난방기(76)에 공급되는 물의 온도가 소정의 설정온도(예를 들면, 40℃)가 되도록 제어장치(100)가 실행되는 제어이다. 온도조절제어가 개시되면(도 3의 S14 참조), 제어장치(100)는 S30∼S36의 처리{버너가열장치(82)의 제어처리}와 S40∼S46의 처리{히트펌프(50)의 제어처리}를 병행하여 실행한다. 이하, 양 처리를 순차적으로 설명한다.

S30에서는, 제어장치(100)는 서미스터(78)의 검출온도(T1)가 소정의 역치(Tbon) 이하로 되는 것을 감시한다. 여기서, 역치(Tbon)는 버너가열장치(82)를 작동시키기 위한 역치로서, 예를 들면 30℃로 할 수 있다. 서미스터(78)의 검출온도(T1)가 소정의 역치(Tbon) 이하인 경우, 제어장치(100)는 S30에서 YES라고 판단하고, S32로 진행한다.

S32에서는, 제어장치(100)는 버너가열장치(82)를 작동시킨다. 이것에 의해서 난방 왕로(72)를 통과하는 물이 버너가열장치(82)에 의해서 가열된다. S32에서 버너가열장치(82)를 작동시키면, 제어장치(100)는 S34로 진행한다.

S34에서는, 제어장치(100)는 서미스터(78)의 검출온도(T1)가 소정의 역치(Tboff) 이상으로 되는 것을 감시한다. 여기서, 역치(Tboff)는 버너가열장치(82)를 정지시키기 위한 역치로서, 예를 들면 45℃로 할 수 있다. 역치(Tboff)는 상기한 소정의 설정온도(예를 들면 40℃)보다 고온이다. 서미스터(78)의 검출온도(T1)가 소정의 역치(Tboff) 이상인 경우, 제어장치(100)는 S34에서 YES라고 판단하고, S36으로 진행한다.

S36에서는, 제어장치(100)는 버너가열장치(82)를 정지시킨다. 이것에 의해서 난방 왕로(72)를 통과하는 물은 버너가열장치(82)에 의해서 가열되지 않게 된다. 이 경우, 버너가열장치(82)의 하류측의 난방 왕로(72) 내의 물{즉, 난방기(76)에 공급되는 물}의 온도가 소정의 설정온도보다 고온인 것을 의미한다. 따라서, 그 이상 난방 왕로(72)를 통과하는 물을 버너가열장치(82)로 가열할 필요가 없다. 이 때문에, 본 실시예에서는 서미스터(78)의 검출온도(T1)가 소정의 역치(Tboff) 이상으로 되는 경우에, 버너가열장치(82)를 정지시킨다. S36에서 버너가열장치(82)를 정지시키면, 제어장치(100)는 S30으로 되돌아간다.

한편, S40에서는, 제어장치(100)는 서미스터(92)의 검출온도(T2)가 소정의 역치(Thon) 이하로 되는 것을 감시한다. 여기서, 역치(Thon)는 히트펌프(50)를 작동시키기 위한 역치로서, 예를 들면 37℃로 할 수 있다. 역치(Thon)는 상기한 역치(Tbon)(예를 들면 30℃)보다도 고온으로 설정되어 있다. 서미스터(92)의 검출온도(T2)가 소정의 역치(Thon) 이하인 경우, 제어장치(100)는 S40에서 YES라고 판단하고, S42로 진행한다.

S42에서는, 제어장치(100)는 히트펌프(50)를 작동시킨다. 이것에 의해서 열회수로(88)를 통과하는 물이 3유체 열교환기(58) 내에서 열매체 순환로(52) 내의 열매체의 열에 의해서 가열된다. 이때 제어장치(100)는 조정밸브(90)의 개방도에 따라서{즉, 작동하는 난방기(76)의 개수에 따라서} 압축기(62)에 의한 열매체의 압축률을 변화시켜 단위 시간당의 가열량(가열능력)을 변화시킨다. 본 실시예에서는, 제어장치(100)는 바이패스로(94)를 통과하는 물의 유량의 비율이 높아질수록 단위 시간당의 가열량이 커지도록 압축기(62)에 의한 열매체의 압축률을 조정한다. S42에서 히트펌프(50)를 작동시키면, 제어장치(100)는 S44로 진행한다.

S44에서는, 제어장치(100)는 서비스터(92)의 검출온도(T2)가 소정의 역치(Thoff) 이상으로 되는 것을 감시한다. 여기서, 역치(Tboff)는 히트펌프(50)를 정지시키기 위한 역치로서, 예를 들면 40℃로 할 수 있다. 역치(Thoff)는 상기한 역치(Tboff)(예를 들면 45℃)보다도 저온으로 설정되어 있다. 서비스터(92)의 검출온도(T2)가 소정의 역치(Thoff) 이상인 경우, 제어장치(100)는 S44에서 YES라고 판단하고, S46으로 진행한다.

S46에서는, 제어장치(100)는 히트펌프(50)를 정지시킨다. 이것에 의해서 열회수로(88)를 통과하는 물은 3유체 열교환기(58) 내에서 열매체 순환로(52) 내의 열매체의 열에 의해서 가열되지 않게 된다. 난방 복로(84) 내의 물의 온도가 상승하면, 3유체 열교환기(58)를 통과하는 열매체 순환로(52) 내의 열매체의 온도와 3유체 열교환기(58)를 통과하는 열회수로(88) 내의 물의 온도의 차이가 작아지게 되어, 히트펌프(50)에 의한 가열 효율이 저하된다. 이 때문에, 본 실시예에서는 서비스터(92)의 검출온도(T2)가 소정의 역치(Thoff) 이상으로 될 경우에 히트펌프(50)를 정지시킨다. S46에서 히트펌프(50)를 정지시키면, 제어장치(100)는 S40으로 되돌아간다.

상기한 바와 같이 온도조절제어가 개시되면, 제어장치(100)는 S30∼S36의 처리와 S40∼S46의 처리를 반복해서 실행한다. 다만, 상기한 바와 같이 작동하는 난방기(76)의 개수가 0개로 될 경우(도 3의 S18에서 YES인 경우), 제어장치(100)는 작동중인 히트펌프(50), 버너가열장치(82) 및 순환펌프(74)를 모두 정지시킨다. 이 경우, 도 4의 온도조절제어도 종료된다.

〈난방운전의 구체적인 예〉

난방운전의 구체적인 예를 들어 설명한다. 예를 들면, 사용자가 6개의 난방기(76a∼76f) 중 1개의 난방기(76a)를 작동시켜서 난방운전이 개시될 경우, 제어장치(100)는 우선 조정밸브(90)의 개방도를 조정밸브스텝 '400'으로 설정하여(도 2 참조), 난방용수 순환로(71)를 순환하는 물의 전체 유량이 열회수로(88){3유체 열교환기(58)}를 통과하고, 바이패스로(94)로는 전혀 통과하지 않도록 한다(도 3의 S10). 이것에 의해서 도 5에 나타낸 바와 같이 시스턴(70) 내의 물이 난방 왕로(72), 난방기(76), 난방 복로(84), 열회수로(88) 및 순환유로(96)를 이 순서로 통과하여 시스턴(70)으로 되돌아오는 경로가 형성된다. 그 다음, 제어장치(100)는 순환펌프(74)를 작동시킨다(도 3의 S12). 이것에 의해서 난방용수 순환로(71) 내를 흐르는 물의 유량이 2L/min가 된다.

그 다음, 제어장치(100)는 온도조절제어(도 4 참조)를 개시한다. 난방운전 개시 직후에는 난방용수 순환로(71) 내의 각부의 물의 온도가 비교적 낮다. 본 실시예에서는, 이 시점에서는 서미스터(78)의 검출온도(T1)가 역치(Tbon)(예를 들면 30℃)보다 낮고, 또한 서미스터(92)의 검출온도(T2)가 역치(Thon)(예를 들면 37℃)보다 낮다(도 4의 S30에서 YES 및 S40에서 YES). 이 때문에, 본 실시예에서는, 제어장치(100)는 히트펌프(50)와 버너가열장치(82)를 모두 작동시킨다(도 4의 S32 및 S42). 이것에 의해서 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 경로를 순환하는 물은 난방 왕로(72)를 통과할 때에 버너가열장치(82)에 의해서 가열됨과 동시에, 열회수로(88)를 통과할 때에 3유체 열교환기(58) 내에서 열매체 순환로(52) 내의 열매체의 열에 의해서 가열된다. 이 결과, 작동하고 있는 1개의 난방기(76a)에는 버너가열장치(82)와 히트펌프(50)를 모두 이용해서 가열한 물이 공급된다. 난방기(76a)는 공급된 물의 열을 이용하여 거실을 난방한다.

상기의 운전을 계속하면, 난방용수 순환로(71) 내의 각부의 물의 온도가 상승하여 간다. 제어장치(100)는 서미스터(78)의 검출온도(T1)가 소정의 역치(Tboff)(예를 들면 45℃) 이상으로 되면(도 4의 S34에서 YES), 우선 버너가열장치(82)를 정지시킨다(도 4의 S36).

버너가열장치(82)가 정지되어도 히트펌프(50)가 계속해서 작동하기 때문에, 난방용수 순환로(71) 내의 각부의 물의 온도는 더욱더 상승하여 간다. 제어장치(100)는 서미스터(92)의 검출온도(T2)가 소정의 역치(Thoff)(예를 들면 40℃) 이상으로 되면(도 4의 S44에서 YES), 히트펌프(50)도 정지시킨다(도 4의 S46). 이 경우, 난방기(76a)는 난방용수 순환로(71) 내를 순환하는 물의 여열을 이용하여 거실을 난방한다.

이 상태로 난방기(76a)가 계속해서 작동하면, 난방용수 순환로(71) 내를 순환하는 물의 온도는 점차 낮아지게 된다. 제어장치(100)는 서미스터(92)의 검출온도(T2)가 다시 소정의 역치(Thon)(예를 들면 37℃) 이하로 되면(도 4의 S40에서 YES), 히트펌프(50)를 다시 작동시킨다. 이것에 의해서 열회수로(88)를 통과하는 물이 가열된다.

이것에 의해서 난방용수 순환로(71) 내의 각부의 물의 온도가 다시 상승하여 간다. 제어장치(100)는 서미스터(92)의 검출온도(T2)가 다시 소정의 역치(Thoff)(예를 들면 40℃) 이상으로 되면(도 4의 S44에서 YES), 히트펌프(50)를 다시 정지시킨다(도 4의 S46). 이와 같이 히트펌프(50)의 작동과 정지를 반복하면서 안정한 난방운전을 계속할 수 있다. 이 경우, 히트펌프(50)를 버너가열장치(82)보다 우선적으로 작동시키기 때문에, 에너지 효율이 좋은 난방운전이 실현된다.

이 상태에서, 작동하는 난방기의 개수가 1개{난방기(76a)}에서 4개{난방기(76a∼76d)}로 증가하는 경우의 예에 대해서 설명한다. 이 경우, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제어장치(100)는 조정밸브(90)의 개방도를 조정밸브스텝 '1080'으로 설정하여(도 2 참조), 난방용수 순환로(71)를 순환하는 물의 일부가 열회수로(88){3유체 열교환기(58)}를 통과하고, 다른 일부가 바이패스로(94)를 통과하도록 한다(도 3의 S16에서 YES, S18에서 NO 및 S10). 그 다음, 제어장치(100)는 순환펌프(74)를 작동시킨다(도 3의 S12). 이것에 의해서 난방용수 순환로(71) 내를 흐르는 물의 유량이 8L/min가 된다(도 2 참조).

작동하는 난방기의 개수가 1개{난방기(76a)}에서 4개{난방기(76a∼76d)}로 증가함에 따라서 난방기(76a∼76d)에 있어서의 방열량도 증가한다. 그 결과, 난방용수 순환로(71) 내의 각부의 물의 온도가 다시 낮아지게 되는 경우가 있다. 본 실시예에서는 이 시점에서 서미스터(78)의 검출온도(T1)가 역치(Tbon)(예를 들면 30℃)보다 낮고, 또한 서미스터(92)의 검출온도(T2)가 역치(Thon)(예를 들면 37℃)보다 낮아지게 된다(도 4의 S30에서 YES 및 S40에서 YES). 이 때문에, 제어장치(100)는 히트펌프(50)와 버너가열장치(82)를 모두 다시 작동시킨다(도 4의 S32 및 S42). 상기한 바와 같이 히트펌프(50)의 단위 시간당의 가열량(가열능력)은 조정밸브(90)의 개방도에 따라서{즉, 작동하는 난방기(76)의 개수에 따라서} 조정된다. 본 실시예에서는, 제어장치(100)는 바이패스로(94)를 통과하는 물의 유량의 비율이 높아짐에 따라서{즉, 작동하는 난방기(76)의 개수가 증가하여 방열량이 증가함에 따라서} 단위 시간당의 가열량이 커지도록 압축기(62)에 의한 열매체의 압축률을 조정한다. 이것에 의해서 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 경로를 순환하는 물은 난방 왕로(72)를 통과할 때에 버너가열장치(82)에 의해서 가열됨과 동시에, 열회수로(88)를 통과할 때에 3유체 열교환기(58) 내에서 열매체 순환로(52) 내의 열매체의 열에 의해서 가열된다. 3유체 열교환기(58)에 의해서 가열된 물의 온도는 난방기(76a)만을 작동시키는 경우에 비해서 높아지게 된다. 이 결과, 작동하고 있는 4개의 난방기(76a∼76d)에는 버너가열장치(82)와 히트펌프(50)를 모두 이용해서 가열한 물이 공급된다. 난방기(76a∼76d)는 공급된 물의 열을 이용하여 거실을 난방한다.

이후의 각 처리는 상기한 1개의 난방기(76a)만이 작동하는 경우와 같다. 또, 작동하는 난방기(76)의 개수가 증감하는 경우도 상기한 바와 같은 처리를 실행한다. 다만, 작동하는 난방기(76)의 개수가 0개로 될 경우(도 3의 S18에서 YES), 제어장치(100)는 작동중인 히트펌프(50), 버너가열장치(82) 및 순환펌프(74)를 모두 정지시킨다(도 3의 S20 참조). 이 경우, 난방운전이 종료된다.

이상, 본 실시예의 급탕 난방 시스템(2)의 구성 및 동작에 대해서 설명하였다. 상기한 바와 같이, 본 실시예의 급탕 난방 시스템(2)에서는 조정밸브(90)의 개방도를 변화시킴에 의해서 3유체 열교환기(58)를 통과하는 물의 유량과 바이패스로(94)를 통과하는 물의 유량의 비율을 변화시킬 수 있다. 따라서, 이 급탕 난방 시스템(2)에서는 조정밸브(90)의 개방도를 조정함에 의해서, 상황에 따라서 3유체 열교환기(58)를 통과하는 난방용수 순환로(71) 내의 물의 유량을 적절하게 변경하는 것이 가능하다.

또, 본 실시예의 급탕 난방 시스템(2)에서는, 작동하는 난방기(76)의 개수가 많아질수록 바이패스로(94)를 통과하는 물의 유량의 비율을 높이도록 조정밸브(90)의 개방도를 변화시킨다(도 2 참조). 이 때문에, 순환펌프(74)의 작동에 의해서, 작동하는 난방기(76)의 개수의 증가에 따라서 난방용수 순환로(71)를 순환하는 물의 유량이 증가할 경우에, 바이패스로(94)를 통과하는 물의 유량의 비율을 높임으로써, 순환펌프(74)의 양정이 부족하게 되는 것을 억제하여, 난방용수 순환로(71)를 순환하는 물의 전체 유량을 적절하게 순환시킬 수 있다. 이 때문에, 작동하는 각 난방기(76)에 필요한 양의 물을 공급할 수 있다. 즉, 본 실시예의 급탕 난방 시스템(2)에 의하면, 작동하는 난방기(76)의 개수가 많아지게 되는 상황에서도 바이패스로(94)를 통과하는 물의 유량을 적절하게 변경할 수 있다.

또, 본 실시예에서는, 조정밸브(90)의 개방도는 작동하는 난방기(76)의 개수에 관계없이 순환펌프(74)의 양정값이 소정의 기준값(50kPa) 이상이 되도록 조정되고 있다. 이 때문에, 작동하는 난방기(76)의 개수가 많아지게 되는 경우에서도, 난방용수 순환로(71) 내에서 필요한 유량의 물을 순환시킬 수 있다.

또, 본 실시예에서는, 히트펌프(50)는 단위 시간당의 가열량(즉 가열능력)을 변화시키는 것이 가능하다. 히트펌프(50)는 바이패스로(94)를 통과하는 물의 유량의 비율이 높아질수록{즉, 작동하는 난방기(76)의 개수가 증가할수록} 단위 시간당의 가열량이 커지도록 단위 시간당의 가열량을 변화시켜도 좋다. 이 구성에 의하면, 작동하는 난방기(76)의 개수에 따라서 히트펌프(50)에 의해서 물을 적절하게 가열할 수 있다.

또, 본 실시예의 급탕 난방 시스템(2)은 히트펌프(50)에 더하여 버너가열장치(82)를 열원으로서 구비하고 있다. 이 때문에, 히트펌프(50)에 의해서 물을 충분히 가열할 수 없는 경우에, 버너가열장치(82)를 보조 열원으로서 이용함으로써 물을 목표 온도까지 가열할 수 있다.

본 실시예의 급탕 난방 시스템(2)은 "난방 시스템"의 일례이다. 열매체 순환로(52), 난방용수 순환로(71)는 각각 "제 1 열매체 순환로", "제 2 열매체 순환로"의 일례이다. 3유체 열교환기(58)는 "열교환기"의 일례이다.

이상, 본 발명의 실시예에 대해서 상세하게 설명하였는데, 이것들은 예시에 지나지 않으며, 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 특허청구범위에 기재된 기술에는 이상에서 예시한 구체적인 예를 여러 가지로 변형, 변경한 것이 포함된다.

〈변형예 1〉

급탕 난방 시스템(2)은 난방기(76a∼76f)와는 별도로 고온 난방기를 구비하여도 좋다. 또한, 급탕 난방 시스템(2)은 난방기(76a∼76f)를 이용한 난방운전(이하, 본 변형예에서는 "저온 난방운전"이라 한다)에 더하여 상기 고온 난방기를 이용한 고온 난방운전을 실행하여도 좋다. 고온 난방운전에서는, 제어장치(100)는 조정밸브(90)의 개방도를 조정밸브스텝 '2700'이 되도록 조정한다. 즉, 제어장치(100)는 난방용수 순환로(71)를 순환하는 물의 전체 유량이 바이패스로(94)를 통과하고, 열회수로(88){3유체 열교환기(58)}로는 전혀 통과하지 않도록 조정밸브(90)의 개방도를 조정한다. 즉, 고온 난방운전에서는 히트펌프(50)를 작동시키지 않고 버너가열장치(82)만을 열원으로서 이용한다. 또한, 고온 난방운전에서는 고온 난방기에 공급되는 물의 설정온도가 상기 저온 난방운전에서의 설정온도보다 높다.

〈변형예 2〉

제어장치(100)는 난방운전중에 각 서미스터(78,86,92,98)의 검출온도를 감시하여, 조정밸브(90)의 개방도로부터 계산되는 각부의 물의 온도와 각 서미스터(78,86,92,98)의 실제의 검출온도와의 사이에 소정의 역치 이상의 차이가 있는지 아닌지를 감시하고 있어도 좋다. 조정밸브(90)의 개방도로부터 계산되는 각부의 물의 온도와 각 서미스터(78,86,92,98)의 실제의 검출온도와의 사이에 소정의 역치 이상의 차이가 있는 경우, 제어장치(100)는 에러가 발생하였다고 판단하고, 난방운전을 정지하여도 좋다.

〈변형예 3〉

제어장치(100)는 난방운전을 실행하지 않는 동안에 조정밸브(90)의 동작 체크를 하여도 좋다. 구체적으로는, 제어장치(100)는 조정밸브(90)가 3유체 열교환기(58) 측으로 완전히 개방되는(이하, 본 변형예에서는 "전개(全開)"라 한다) 동작과 바이패스로(94) 측으로 완전히 개방되는(이하, 본 변형예서는 "전폐(全閉)"라 한다) 동작을 하도록 한다. 통상, 제어장치(100)는 조정밸브(90)가 전개되면 그 취지를 나타내는 신호(이른바 '리미터')를 검출한다. 마찬가지로, 제어장치(100)는 조정밸브(90)가 전폐될 경우에도 그 취지를 나타내는 신호(이른바 '리미터')를 검출한다. 이 동작 체크의 결과, 제어장치(100)가 리미터를 검출하지 않으면, 제어장치(100)는 조정밸브(90)의 전개, 전폐의 설정이 정상이 아니라고 판단하고, 그 취지의 통지를 할 수 있다.

2 - 급탕 난방 시스템 10 - 탱크
12,14,16,18 - 서미스터 20 - 탱크물 순환로
22 - 순환펌프 24 - 수도물 도입로
24a - 제 1 도입로 24b - 제 1 도입로
26 - 역지밸브 28 - 역지밸브
30 - 수량센서 32 - 수도물 공급원
34 - 수량센서 36 - 공급로
36a - 혼합밸브 36b - 바이패스로
36c - 바이패스 제어밸브 38 - 급탕전
50 - 히트펌프 52 - 열매체 순환로
54 - 열교환기 56 - 팬
58 - 3유체 열교환기 60 - 팽창밸브
62 - 압축기 70 - 시스턴
71 - 난방용수 순환로 72 - 난방 왕로(往路)
74 - 순환펌프 76a,76b,76c,76d,76e,76f - 난방기
78 - 서미스터 81 - 버너가열장치
82 - 버너가열장치 84 - 난방 복로(復路)
86 - 서미스터 88 - 열회수로
90 - 조정밸브 92 - 서미스터
94 - 난방용 바이패스로 96 - 순환유로
98 - 서미스터 100 - 제어장치
104 - 급탕계통 106 - 히트펌프계통
108 - 난방계통

Claims (4)

1. 난방 시스템으로서,
   제 1 열매체를 순환시키는 제 1 열매체 순환로를 구비하는 히트펌프와,
   제 2 열매체를 순환시키는 제 2 열매체 순환로와,
   제 2 열매체 순환로 내의 제 2 열매체를 하류측으로 송출하는 순환펌프와,
   제 1 열매체와의 열교환에 의해서 제 2 열매체를 가열하는 열교환기와,
   제 2 열매체의 열을 이용하여 난방하는 복수개의 난방기와,
   제 2 열매체 순환로에 설치되어 열교환기의 상류측과 하류측을 접속하는 바이패스로와,
   바이패스로에 설치되어, 개방도를 변화시킴에 의해서 열교환기를 통과하는 제 2 열매체의 유량과 바이패스로를 통과하는 제 2 열매체의 유량의 비율을 변화시키는 조정밸브를 구비하고,
   순환펌프의 작동에 의해서 복수개의 난방기 중 작동하는 난방기의 개수가 많아질수록 제 2 열매체 순환로 내를 순환하는 제 2 열매체의 유량이 증가하고,
   조정밸브는 복수개의 난방기 중 작동하는 난방기의 개수가 많아질수록 바이패스로를 통과하는 제 2 열매체의 유량의 비율이 높아지도록 개방도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 난방 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   조정밸브는 순환펌프의 양정값이 소정의 기준값 이상이 되도록 개방도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 난방 시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   히트펌프는 단위 시간당의 가열량을 변화시키는 것이 가능하고,
   히트펌프는 바이패스로를 통과하는 제 2 열매체의 유량의 비율이 높아질수록 단위 시간당의 가열량이 커지도록 단위 시간당의 가열량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 난방 시스템.
   
4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   히트펌프에 비해서 단위 시간당의 가열량이 크며, 제 2 열매체를 가열하는 가열장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 난방 시스템.
   

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