KR20160143525A - 난방 시스템 - Google Patents

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KR20160143525A
KR20160143525A KR1020160064710A KR20160064710A KR20160143525A KR 20160143525 A KR20160143525 A KR 20160143525A KR 1020160064710 A KR1020160064710 A KR 1020160064710A KR 20160064710 A KR20160064710 A KR 20160064710A KR 20160143525 A KR20160143525 A KR 20160143525A
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heated
water
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KR1020160064710A
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마사히로 이구치
노부히로 도코로
준이치 오가와
다케시 야마다
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린나이코리아 주식회사
린나이가부시기가이샤
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Abstract

(과제) 에너지 효율의 저하를 가능한 한 억제하면서 난방 대상의 온도를 급속히 높일 수 있는 기술을 제공한다.
(해결 수단) 제어장치(100)는 핫대시운전모드에 있어서, 가스 열원기(82)에 의해서 물을 가열하는 제 1 운전형태로 난방을 실행하고, 그 후에 히트 펌프(50)에 의해서 물을 가열하는 제 2 운전형태로 난방을 실행하도록 가스 열원기(82) 및 히트 펌프(50)를 제어하도록 구성되어 있다. 또, 제어장치(100)는 핫대시운전모드에 있어서, 거실(20)의 난방 부하의 크기에 의거하여 제 1 운전형태에서 제 2 운전형태로 전환하는 타이밍을 결정하도록 구성되어 있다.

Description

난방 시스템{HEATING SYSTEM}
본 명세서에 개시(開示)하는 기술은 난방 시스템에 관한 것이다.
특허문헌 1에 개시되어 있는 난방 시스템은 열매체를 가열하는 히트 펌프와, 히트 펌프에 의해서 가열된 열매체의 열에 의해서 난방 대상을 난방하는 난방기를 구비하고 있다. 또, 특허문헌 1의 난방 시스템은 통상운전모드와, 통상운전모드보다도 급속으로 난방하는 핫대시(hot dash)운전모드를 구비하고 있다.
특허문헌 1: 일본국 특개2007-085662호 공보
특허문헌 1의 난방 시스템에서는 히트 펌프에 의해서 열매체를 가열하고 있다. 히트 펌프에 의해서 열매체를 가열할 경우, 가열의 기동에 시간이 걸리므로, 난방 대상의 온도가 상승할 때의 온도 상승률이 낮아진다고 하는 문제가 있었다. 또한, 히트 펌프에 의해서 단위시간당에 열매체에 공급되는 열량이 작은 경우, 난방 대상의 온도가 상승할 때의 온도 상승률이 더욱더 낮아진다고 하는 문제가 있었다. 특히 핫대시운전모드에서는 난방 대상의 온도를 급속히 높이는 것이 요구되고 있으므로, 난방 대상의 온도 상승률이 낮아지는 것은 문제였다.
난방 대상의 온도를 급속히 높이기 위해서는, 히트 펌프에 대신하여 가스 열원기에 의해서 열매체를 가열하는 방법을 생각할 수 있다. 가스 열원기에 의해서 열매체를 가열할 경우, 가열의 기동이 빠르기 때문에, 난방 대상의 온도를 급속히 높일 수 있다. 또한, 단위시간당에 열매체에 공급되는 열량이 더욱더 큰 가스 열원기를 이용하면, 난방 대상의 온도를 더욱더 급속히 높일 수 있다. 그러나 가스 열원기에서는 히트 펌프보다도 에너지 효율이 낮다고 하는 문제가 있었다.
그래서 본 명세서는 에너지 효율의 저하를 가능한 한 억제하면서 난방 대상의 온도를 급속히 높일 수 있는 기술을 제공한다.
본 명세서에 개시하는 난방 시스템은 통상운전모드와, 통상운전모드보다도 급속히 난방하는 핫대시운전모드를 구비하고 있다. 이 난방 시스템은 열매체를 가열하는 가스 열원기와, 열매체를 가열하는 히트 펌프와, 가스 열원기와 히트 펌프 중, 적어도 어느 하나 이상에 의해서 가열된 열매체의 열에 의해서 난방 대상을 난방하는 난방기와, 제어 수단을 구비하고 있다. 제어 수단은 핫대시운전모드에 있어서, 적어도 가스 열원기에 의해서 열매체를 가열하는 제 1 운전형태로 난방을 실행하고, 그 후에 히트 펌프에 의해서 열매체를 가열하는 제 2 운전형태로 난방을 실행하도록 가스 열원기 및 히트 펌프를 제어하도록 구성되어 있다. 또, 제어 수단은 핫대시운전모드에 있어서, 난방 대상의 난방 부하의 크기에 의거하여 제 1 운전형태에서 제 2 운전형태로 전환하는 타이밍을 결정하도록 구성되어 있다.
상기의 난방 시스템에서는 핫대시운전모드에 있어서, 처음부터 마지막까지 히트 펌프(제 2 운전형태)에 의해서만 열매체를 가열하는 것이 아니라, 처음에 가스 열원기(제 1 운전형태)에 의해서 열매체를 가열하고 있다. 가스 열원기에 의해서 열매체를 가열할 경우, 가열의 기동이 빠르고, 단위시간당에 열매체에 공급되는 열량이 크다. 그로 인해, 난방 대상을 난방할 때에 처음에 가스 열원기에 의해서 열매체를 가열함으로써, 처음의 단계에서 난방 대상의 온도를 급속히 높일 수 있다. 또, 가스 열원기에 의해서 열매체를 계속 가열하는 것은 아니고, 가스 열원기의 후에 히트 펌프에 의해서 열매체를 가열하고 있다. 히트 펌프에 의해서 열매체를 가열할 경우, 가스 열원기의 경우보다도 에너지 효율이 높아진다. 처음부터 마지막까지 가스 열원기에 의해서 열매체를 계속 가열하면 에너지 효율이 저하하지만, 가스 열원기의 후에 히트 펌프에 의해서 열매체를 가열함으로써, 에너지 효율의 저하를 억제할 수 있다.
또, 난방 대상을 난방할 때, 난방 대상의 난방 부하가 큰 경우는 난방 대상의 온도가 높아지기 어렵고, 한편, 난방 대상의 난방 부하가 작은 경우는 난방 대상의 온도가 높아지기 쉽다. 그래서 상기의 난방 시스템에서는 난방 대상의 난방 부하의 크기에 의거하여 제 1 운전형태에서 제 2 운전형태로 전환하는 타이밍을 결정하고 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 난방 대상의 난방 부하가 큰 경우는 제 1 운전형태에서 제 2 운전형태로 전환하는 타이밍을 늦게 할 수 있다. 이에 따라서, 난방 대상의 온도가 높아지기 어려운 경우는 열량이 큰 가스 열원기에 의해서 열매체를 가열하는 시간(제 1 운전형태의 시간)을 길게 할 수 있다. 그 결과, 난방 대상의 온도가 높아지기 어려운 경우라도 열량이 큰 가스 열원기에 의해서 열매체를 가열하는 비율을 크게 할 수 있으므로, 난방 대상의 온도를 급속히 높일 수 있다. 또, 그 후는 제 1 운전형태에서 제 2 운전형태로 전환하여 히트 펌프에 의해서 열매체를 가열하므로, 에너지 효율의 저하를 억제할 수 있다.
한편, 난방 대상의 난방 부하가 작은 경우는 제 1 운전형태에서 제 2 운전형태로 전환하는 타이밍을 빠르게 할 수 있다. 이에 따라서, 난방 대상의 온도가 높아지기 쉬운 경우는 열량이 큰 가스 열원기에 의해서 열매체를 가열하는 시간(제 1 운전형태의 시간)을 짧게 할 수 있다. 난방 대상의 온도가 높아지기 쉬운 경우는 열량이 큰 가스 열원기에 의해서 열매체를 가열하면 난방 대상의 온도가 급속히 높아진다. 그래서 가스 열원기에 의해서 열매체를 가열하는 비율을 작게 하고, 히트 펌프에 의해서 열매체를 가열하는 제 2 운전형태의 비율을 크게 한다. 그 결과, 에너지 효율의 저하를 가능한 한 억제하면서 난방 대상의 온도를 급속히 높일 수 있다.
상기의 난방 시스템은 난방 대상의 온도를 검지하는 온도검지수단을 더 구비하고 있어도 좋다. 또, 제어 수단이 온도검지수단에 의해서 검지된 온도에 의거하여 단위시간당의 온도 상승량을 연산하고, 연산한 단위시간당의 온도 상승량에 의거하여 난방 대상의 난방 부하의 크기를 판단하도록 구성되어 있어도 좋다.
이 구성에 따르면, 난방 대상의 난방 부하의 크기를 정확하게 판단할 수 있고, 그것에 의거하여 제 1 운전형태에서 제 2 운전형태로 전환할 수 있다.
또, 상기의 난방 시스템에 있어서, 제어 수단은 제 2 운전형태에 있어서, 온도검지수단에 의해서 검지된 온도에 의거하여 히트 펌프를 제어해도 좋다.
이 구성에 따르면, 난방 대상의 온도에 의거하여 히트 펌프를 제어할 수 있으므로, 난방 운전에 있어서의 낭비를 적게 할 수 있다.
도 1은 실시예에 관련되는 난방 시스템을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 난방 운전시에 제어장치가 실행하는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 핫대시운전모드에 있어서 제어장치가 실행하는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 난방 운전시에 있어서의 물과 거실의 온도를 나타내는 그래프이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 관련되는 난방 시스템(2)은 히트 펌프 계통(106)과, 난방 계통(108)과, 제어장치(100)를 구비하고 있다.
히트 펌프 계통(106)은 히트 펌프(50)를 구비한다. 히트 펌프(50)는 냉매(예를 들면, 프레온 가스 R410A 등)를 순환시키기 위한 냉매 순환로(52)와, 열교환기(증발기, 54)와, 팬(56)과, 압축기(62)와, 유체 열교환기(응축기, 58)와, 팽창 밸브(60)를 구비하고 있다. 냉매 순환로(52)는 유체 열교환기(58) 내를 통과하고 있다. 또, 열교환기(54)와, 압축기(62)와, 팽창 밸브(60)는 냉매 순환로(52) 내에 조립되어 있다. 이와 같은 구성을 구비하는 히트 펌프(50)를 작동시킴으로써, 유체 열교환기(58)를 통과하는 냉매 순환로(52) 내에 고온 고압의 냉매를 보낼 수 있다.
난방 계통(108)은 시스턴(70)과, 난방 용수 순환로(71)와, 가스 열원기(82)와, 6개의 난방기(76a, 76b, 76c, 76d, 76e, 76f)를 구비하고 있다. 이하에서는, 난방기(76a∼76f)를 단지 난방기(76)라고 부르는 경우가 있다. 난방 용수 순환로 (71)는 난방 왕로(72)와, 난방 복로(84)와, 조정 밸브(90)와, 열회수로(88)와, 바이패스로(94)와, 순환 유로(96)를 구비하고 있다. 난방 용수 순환로(71)는 시스턴 (70) 내의 물을 순환시키기 위한 수로이다. 난방 용수 순환로(71) 내의 물은 가스 열원기(82) 및/또는 히트 펌프(50)에 의해서 가열된다.
시스턴(70)은 상부가 개방되어 있는 용기이며, 내부에 열매체인 물을 저류하고 있다. 시스턴(70)에는 순환 유로(96)의 하류단과 난방 왕로(72)의 상류단이 접속되어 있다. 시스턴(70) 내에는 순환 유로(96)로부터 물이 유입된다. 시스턴(70) 내의 물은 난방 왕로(72)에 도입된다.
난방 왕로(72)는 상류단이 시스턴(70)에 접속되고, 하류단이 6개로 분기하여 각 난방기(76a∼76f)의 공급구에 접속되어 있다. 난방 왕로(72)에는 순환 펌프(74)가 끼워 장착되어 있다. 순환 펌프(74)는 난방 왕로(72) 내의 물을 하류측으로 송출하는 펌프이다. 작동하는 난방기(76)의 수에 따라서 난방 용수 순환로(71) 내를 순환하는 물의 유량이 변화한다. 즉, 순환 펌프(74)의 단위시간당의 회전수가 일정하더라도 작동하는 난방기(76)의 수가 증가하면, 난방 왕로(72)의 저항이 감소하여 난방 용수 순환로(71) 내를 순환하는 물의 유량이 증가한다. 난방기(76a∼76f)보다 상류측의 난방 왕로(72)에는 가스 열원기(82)가 끼워 장착되어 있다. 가스 열원기 (82)는 가스를 연소한 열에 의해서 난방 왕로(72) 내의 물을 가열한다. 가스 열원기(82)는 히트 펌프(50)보다도 난방 용수 순환로(71) 내를 순환하는 물을 가열하는 능력이 높다. 환언하면, 가스 열원기(82)는 히트 펌프(50)보다도 단위시간당에 물에 공급되는 열량이 크다. 가스 열원기(82)에 의해서 물을 가열할 경우, 히트 펌프 (50)에 의해서 물을 가열하는 경우보다도 가열의 기동이 빠르다. 가스 열원기(82)에 의해 가열된 물은 각 난방기(76a∼76f)에 공급된다. 또, 난방 왕로(72)의 가스 열원기(82)의 하류측에는 서미스터(78)가 끼워 장착되어 있다. 서미스터(78)는 가스 열원기(82)를 통과한 후의 난방 왕로(72) 내의 물의 온도를 검지한다.
각 난방기(76a∼76f)는 난방 왕로(72)로부터 공급되는 물의 열을 이용하여 거실(20)을 난방하는 단말이다. 각 난방기(76a∼76f)는 어느 것이나 서로 병렬로 배치되어 있다. 작동하고 있는 각 난방기(76a∼76f)에는 난방 왕로(72)로부터 물이 공급된다. 한편, 정지하고 있는(작동하고 있지 않은) 각 난방기(76a∼76f)에는 난방 왕로(72)로부터 물이 공급되지 않는다. 난방 왕로(72)로부터 공급되는 물은 난방에 이용되면 열을 빼앗겨 비교적 저온의 물이 된다. 난방에 이용된 후의 비교적 저온의 물은 난방 복로(84)에 도입된다.
난방기(76)는 거실(20)에 설치되어 있다. 예를 들면, 난방기(76)는 거실(20)의 바닥 밑에 설치되어 있다. 난방기(76)가 작동되면, 거실(20)이 난방된다. 거실 (20)에는 서미스터(21)가 설치되어 있다. 서미스터(21)는 거실(20) 내의 온도를 검지한다.
난방 복로(84)는 상류단이 6개로 분기하여 각 난방기(76a∼76f)의 출구에 접속되고, 하류단이 조정 밸브(90)를 통하여 바이패스로(94)의 상류단 및 열회수로 (88)의 상류단에 접속되어 있다. 난방 복로(84)에는 서미스터(86)가 끼워 장착되어 있다. 서미스터(86)는 난방 복로(84) 내의 물의 온도[즉, 유체 열교환기(58)로 보내어지는 물의 온도)를 검지한다.
열회수로(88)는 상류단이 조정 밸브(90)를 통하여 바이패스로(94)의 상류단 및 난방 복로(84)의 하류단에 접속되고, 하류단이 바이패스로(94)의 하류단 및 순환 유로(96)의 상류단에 접속되어 있다. 열회수로(88)는 유체 열교환기(58)를 통과하고 있다. 그로 인해, 히트 펌프(50)를 작동시키면, 열회수로(88) 내의 물이 유체 열교환기(58)에서 가열된다. 열회수로(88)의 유체 열교환기(58)의 하류측에는 서미스터(92)가 끼워 장착되어 있다. 서미스터(92)는 유체 열교환기(58)를 통과한 후의 열회수로(88) 내의 물의 온도를 검지한다.
바이패스로(94)는 상류단이 조정 밸브(90)를 통하여 난방 복로(84)의 하류단 및 열회수로(88)의 상류단에 접속되고, 하류단이 열회수로(88)의 하류단 및 순환 유로(96)의 상류단에 접속되어 있다. 즉, 바이패스로(94)는 유체 열교환기(58)의 상류측과 하류측을 바이패스한다.
조정 밸브(90)는 난방 복로(84)의 하류단과, 열회수로(88)의 상류단과, 바이패스로(94)의 상류단의 접속 부분에 장착되어 있다. 조정 밸브(90)는 그 개방도를 변화시킴으로써, 열회수로(88)를 통과하는 물의 유량[유체 열교환기(58)를 통과하는 물의 유량]과, 바이패스로(94)를 통과하는 물의 유량의 비율을 변화시킬 수 있다. 본 실시예의 조정 밸브(90)에는 예를 들면 3방 밸브가 이용된다. 조정 밸브 (90)는 작동하는 난방기(76)의 수에 따라서 개방도를 변화시킬 수 있다. 본 실시예에서는 모든 난방기(76)를 사용하는 경우에 대해서 설명한다. 또, 난방 용수 순환로(71)를 순환하는 물의 전량이 열회수로[88, 유체 열교환기(58)]를 통과하고, 바이패스로(94)를 전혀 통과하지 않는 경우에 대해서 설명한다.
순환 유로(96)는 상류단이 열회수로(88)의 하류단 및 바이패스로(94)의 하류단에 접속되고, 하류단이 시스턴(70)에 접속되어 있다. 순환 유로(96)에는 서미스터(98)가 끼워 장착되어 있다. 서미스터(98)는 순환 유로(96) 내의 물의 온도를 검지한다.
제어장치(100)는 히트 펌프 계통(106) 및 난방 계통(108)과 전기적으로 접속되어 있으며, 각 구성 요소의 동작을 제어한다.
다음에, 본 실시예의 난방 시스템(2)의 동작에 대해서 설명한다.
(난방 운전)
난방 운전은 난방기(76)를 작동시켜서 거실[20, 난방 대상의 일례]을 난방하는 운전이다. 도 2는 난방 운전시에 제어장치(100)가 실행하는 처리를 나타내는 흐름도이다.
사용자에 의해서 난방 운전의 실행이 지시되면, 도 2의 S10에서는, 제어장치 (100)는 우선, 난방설정온도를 인식한다. 난방설정온도는 사용자가 거실(20)의 온도로서 요구하고 있는 온도이다. 난방설정온도는 다단계의 레벨로 구분되어 있다. 다단계의 레벨은, 예를 들면 제어장치(100)에 전기적으로 접속되어 있는 리모컨 등의 입력장치로부터 입력된다.
계속되는 S11에서는, 제어장치(100)는 조정 밸브(90)의 개방도를 조정한다. 본 실시예에서는, 제어장치(100)는 난방 용수 순환로(71)를 순환하는 물의 전량이 열회수로[88, 유체 열교환기(58)]를 통과하고, 바이패스로(94)를 물이 통과하지 않도록 조정 밸브(90)의 개방도를 조정한다. 이에 따라, 시스턴(70) 내의 물이 시스턴(70)에서 난방 왕로(72), 난방기(76), 난방 복로(84), 열회수로(88) 및 순환 유로(96)를 이 순서로 통과하여 시스턴(70)으로 되돌아오는 경로가 형성된다.
계속되는 S12에서는, 제어장치(100)는 소정의 회전수로 순환 펌프(74)를 작동시킨다. 순환 펌프(74)를 작동시킴으로써, 상기의 경로 내를 물이 순환한다.
계속되는 S13에서는, 제어장치(100)는 히트 펌프(50)를 작동시킨다. 히트 펌프(50)가 작동함으로써, 유체 열교환기(58)를 통과하는 냉매 순환로(52) 내의 냉매가 고온 고압의 기체 상태로 된다. 또, 난방 용수 순환로(71)를 순환하는 물이 유체 열교환기(58)를 통과할 때에 냉매 순환로(52) 내의 냉매의 열에 의해서 가열된다. 히트 펌프(50)에 의해서 가열된 물은 난방기(76)에 공급된다. 난방기(76)는 공급된 물의 열을 이용하여 거실(20)을 난방한다. 히트 펌프(50)에 의해서만 물을 가열하는 것 만으로는 가열의 기동에 시간이 걸리고, 단위시간당에 물에 공급되는 열량이 작기 때문에, 거실(20)의 온도가 상승할 때의 온도 상승률이 낮아진다.
그래서 계속되는 S14에서는, 제어장치(100)는 핫대시운전모드를 개시한다. 핫대시운전모드는 후술의 통상운전모드보다도 거실(20)을 급속히 난방하는 운전이다. 도 3은 핫대시운전모드에 있어서 제어장치(100)가 실행하는 처리를 나타내는 흐름도이다.
(핫대시운전모드)
핫대시운전모드에 있어서, S21에서는, 우선, 제어장치(100)는 가스 열원기 (82)를 작동시킨다. 이에 따라, 난방 왕로(72)를 통과하는 물이 가스 열원기(82)에 의해서 가열된다. 가스 열원기(82)는 서미스터(78)에 의해서 검지되는 물의 온도가 제 1 온도(예를 들면 72℃)가 되도록 물을 가열한다(도 4 참조). 가스 열원기(82)에 의해서 가열된 물은 난방기(76)에 공급된다. 난방기(76)는 공급된 물의 열을 이용하여 거실(20)을 난방한다. S13과 S21에 의해서, 난방 용수 순환로(71)를 순환하는 물이 가스 열원기(82) 및 히트 펌프(50)에 의해서 가열된다(제 1 운전형태).
계속되는 S22에서는, 제어장치(100)는 가스 열원기(82)를 작동시키고 나서 제 1 소정시간(예를 들면 3분)이 경과했는지 아닌지를 판단한다. 제 1 소정시간이 경과하고 있는 경우, 제어장치(100)는 S22에서 Yes라고 판단하고 S23으로 진행한다. 한편, 제 1 소정시간이 경과하고 있지 않은 경우, 제어장치(100)는 S22에서 No라고 판단하고 그대로 대기한다.
S23에서는, 제어장치(100)는 서미스터(21)에 의해서 검지된 온도에 의거하여 단위시간당의 온도 상승량을 연산한다. 서미스터(21)는 거실(20)의 온도를 계속적으로 검지하고 있다. 따라서, 거실(20)의 온도의 단위시간당의 상승량[즉, 온도 상승률(△T)]이 연산된다.
제어장치(100)는 거실(20)의 온도의 단위시간당의 상승량[즉, 온도 상승률(△T)]에 의해서, 거실(20)의 난방 부하를 판단한다. 온도 상승률(△T)이 큰 경우, 거실(20)은 따뜻해지기 쉬우므로 거실(20)의 난방 부하가 작다고 판단할 수 있다. 한편, 온도 상승률(△T)이 작은 경우, 거실(20)은 따뜻해지기 어려우므로 거실(20)의 난방 부하가 크다고 판단할 수 있다.
S24에서는, 제어장치(100)는 연산된 온도 상승률(△T, 단위시간당의 온도 상승량)이 제 1 온도 상승률(T1, 예를 들면 0.5℃/min) 이상인지 아닌지를 판단한다. 연산된 온도 상승률(△T)이 제 1 온도 상승률(T1) 이상인 경우, 제어장치(100)는 S24에서 Yes라고 판단하고 S25로 진행한다. 이 경우, 온도 상승률(△T)이 비교적 크므로, 제어장치(100)는 거실(20)의 난방 부하가 비교적 작다고 판단할 수 있다. 한편, 연산된 온도 상승률(△T)이 제 1 온도 상승률(T1) 이상이 아닌[제 1 온도 상승률(T1) 미만인] 경우, 제어장치(100)는 S24에서 No라고 판단하고 S41로 진행한다. 이 경우, 온도 상승률(△T)이 비교적 작으므로, 제어장치(100)는 거실(20)의 난방 부하가 비교적 크다고 판단할 수 있다.
S25에서는, 제어장치(100)는 가스 열원기(82)를 작동시키고 나서 제 2 소정시간(예를 들면 5분)이 경과했는지 아닌지를 판단한다. 제 2 소정시간이 경과하고 있는 경우, 제어장치(100)는 S25에서 Yes라고 판단하고, S26으로 진행한다. 한편, 제 2 소정시간이 경과하고 있지 않은 경우, 제어장치(100)는 S25에서 No라고 판단하고, 그대로 대기한다.
S41에서는, 제어장치(100)는 연산된 온도 상승률(△T, 단위시간당의 온도 상승량)이 제 2 온도 상승률(T2, 예를 들면 0.2℃/min) 이상인지 아닌지를 판단한다. 제 2 온도 상승률(T2)은 제 1 온도 상승률(T1)보다 작은 값이다. 연산된 온도 상승률(△T)이 제 2 온도 상승률(T2) 이상인 경우, 제어장치(100)는 S41에서 Yes라고 판단하고, S42로 진행한다. 한편, 연산된 온도 상승률(△T)이 제 2 온도 상승률 (T2) 이상이 아닌[제 2 온도 상승률(T2) 미만인] 경우, 제어장치(100)는 S41에서 No라고 판단하고, S51로 진행한다. S41에서는 제어장치(100)는 S25와 마찬가지로, 온도 상승률(△T)에 의거하여 거실(20)의 난방 부하의 크기를 판단할 수 있다.
S42에서는, 제어장치(100)는 가스 열원기(82)를 작동시키고 나서 제 3 소정시간(예를 들면 10분)이 경과했는지 아닌지를 판단한다. 제 3 소정시간(10분)은 제 2 소정시간(5분)보다 긴 시간이다. 제 3 소정시간이 경과하고 있는 경우, 제어장치 (100)는 S42에서 Yes라고 판단하고, S26으로 진행한다. 한편, 제 3 소정시간이 경과하고 있지 않은 경우 제어장치(100)는 S42에서 No라고 판단하고, 그대로 대기한다.
S51에서는, 제어장치(100)는 가스 열원기(82)를 작동시키고 나서 제 4 소정시간(예를 들면 15분)이 경과했는지 아닌지를 판단한다. 제 4 소정시간(15분)은 제 3 소정시간 10분)보다 긴 시간이다. 제 4 소정시간이 경과하고 있는 경우, 제어장치(100)는 S51에서 Yes라고 판단하고, S26으로 진행한다. 한편, 제 4 소정시간이 경과하고 있지 않은 경우, 제어장치(100)는 S51에서 No라고 판단하고, 그대로 대기한다.
S26에서는, 제어장치(100)는 가스 열원기(82)를 정지시킨다. 이에 따라, 난방 왕로(72)를 통과하는 물이 가스 열원기(82)에 의해서 가열되지 않게 된다. 따라서, 난방 용수 순환로(71)를 순환하는 물은 히트 펌프(50)에 의해서만 가열된다(제 2 운전형태)
상기의 S24, S25, S41, S42, S51, S26에서는, 제어장치(100)는 온도 상승률[△T, 거실(20)의 온도의 단위시간당의 상승량]에 의거하여 거실(20)의 난방 부하의 크기를 판단하고, 거실(20)의 난방 부하의 크기에 의거하여 제 1 운전형태에서 제 2 운전형태로 전환하는 타이밍을 결정하고 있다.
S26에서 가스 열원기(82)가 정지한 후, 계속되는 S27에서는, 제어장치(100)는 히트 펌프(50)를 제어한다. 제어장치(100)의 제어에 의해서, 히트 펌프(50)는 서미스터(92)에 의해서 검지되는 물의 온도가 제 2 온도(예를 들면 60℃)가 되도록 물을 가열한다(도 4 참조). 제 2 온도(60℃)는 제 1 온도(72℃)보다 낮은 온도이다. 히트 펌프(50)에 의해서 가열된 물은 난방기(76)에 공급된다. 난방기(76)는 공급된 물의 열을 이용하여 거실(20)을 난방한다.
계속되는 S28에서는, 제어장치(100)는 서미스터(21)의 검지 온도가 난방설정온도(-α, 예를 들면 -2℃) 이상인지 아닌지를 판단한다. 서미스터(21)의 검지 온도가 난방설정온도(-α) 이상인 경우, 제어장치(100)는 S28에서 Yes라고 판단하고 S29로 진행한다. 한편, 서미스터(21)의 검지 온도가 난방설정온도(-α) 이상이 아닌[난방설정온도(-α) 미만인] 경우, 제어장치(100)는 S28에서 No라고 판단하고, 그대로 대기한다.
S29에서는, 제어장치(100)는 히트 펌프(50)를 제어한다. 제어장치(100)의 제어에 의해서, 히트 펌프(50)는 서미스터(92)에 의해서 검지되는 물의 온도가 제 3 온도(예를 들면 50℃)가 되도록 물을 가열한다(도 4 참조). 제 3 온도(50℃)는 제 2 온도(60℃)보다 낮은 온도이다. 히트 펌프(50)에 의해서 가열된 물은 난방기(76)에 공급된다. 난방기(76)는 공급된 물의 열을 이용하여 거실(20)을 난방한다.
계속되는 S30에서는, 제어장치(100)는 서미스터(21)의 검지 온도가 난방설정온도(-β, 예를 들면 -1℃) 이상인지 아닌지를 판단한다. β(1℃)는 α(2℃)보다 작은 값이다. 서미스터(21)의 검지 온도가 난방설정온도(-β) 이상인 경우, 제어장치(100)는 S30에서 Yes라고 판단하고, S31로 진행한다. 한편, 서미스터(21)의 검지 온도가 난방설정온도(-β) 이상이 아닌[난방설정온도(-β) 미만인] 경우, 제어장치 (100)는 S30에서 No라고 판단하고, 그대로 대기한다.
S31에서는, 제어장치(100)는 히트 펌프(50)를 제어한다. 제어장치(100)의 제어에 의해서, 히트 펌프(50)는 서미스터(92)에 의해서 검지되는 물의 온도가 제 4 온도(예를 들면 40℃)가 되도록 물을 가열한다(도 4 참조). 제 4 온도(40℃)는 제 3 온도(50℃)보다 낮은 온도이다. 히트 펌프(50)에 의해서 가열된 물은 난방기(76)에 공급된다. 난방기(76)는 공급된 물의 열을 이용하여 거실(20)을 난방한다.
계속되는 S32에서는, 제어장치(100)는 가스 열원기(82)를 작동시키고 나서 제 5 소정시간(예를 들면 30분)이 경과했는지 아닌지를 판단한다. 제 5 소정시간이 경과하고 있는 경우, 제어장치(100)는 S32에서 Yes라고 판단하고, 핫대시운전모드를 종료한다. 한편, 제 5 소정시간이 경과하고 있지 않은 경우, 제어장치(100)는 S32에서 No라고 판단하고, 그대로 대기한다.
핫대시운전모드가 종료되면, 도 2의 S15에 나타내는 바와 같이, 제어장치 (100)는 통상운전모드를 개시한다. 통상운전모드는 핫대시운전모드보다도 완만하게 거실(20)을 난방하는 운전이다. 통상운전모드에서는, 제어장치(100)는 히트 펌프 (50)로 물을 가열하면서, 미리 설정되어 있는 듀티비에 의거하여 난방기(76)로의 물의 공급을 제어한다. 통상운전모드에서는 난방 부하에 대해서 히트 펌프(50)의 열량이 부족할 경우는, 그 부족분을 가스 열원기(82)에 의해서 가열해도 좋다. 그 후, 난방 운전의 종료가 지시되면, 통상운전모드가 종료된다.
이상, 본 실시예의 난방 시스템(2)의 구성 및 운전 내용에 대해서 설명했다. 이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예의 난방 시스템(2)은 도 1에 나타내는 바와 같이, 물(열매체의 일례)을 가열하는 가스 열원기(82)와, 물을 가열하는 히트 펌프(50)와, 가스 열원기(82)와 히트 펌프(50) 중, 적어도 어느 하나 이상에 의해서 가열된 물의 열에 의해서 거실(20, 난방 대상의 일례)을 난방하는 난방기(76)와, 제어장치(100)를 구비하고 있다. 또, 난방 시스템(2)은 도 2에 나타내는 바와 같이, 통상운전모드와, 통상운전모드보다도 급속히 난방하는 핫대시운전모드를 구비하고 있다. 제어장치(100)는 핫대시운전모드에 있어서, 최초에 가스 열원기(82)에 의해서 물을 가열하는 제 1 운전형태로 난방을 실행하고, 그 후에 히트 펌프(50)에 의해서만 물을 가열하는 제 2 운전형태로 난방을 실행하도록, 가스 열원기(82) 및 히트 펌프(50)를 제어하도록 구성되어 있다. 또, 제어장치(100)는 핫대시운전모드에 있어서, 거실(20)의 난방 부하의 크기에 의거하여 제 1 운전형태에서 제 2 운전형태로 전환하는 타이밍을 결정하도록 구성되어 있다.
이와 같은 구성에 따르면, 핫대시운전모드에 있어서, 히트 펌프(50)에 의해서만 물을 가열하는 것이 아니라, 처음에 가스 열원기(82)에 의해서 물을 가열하고 있다. 가스 열원기(82)에 의해서 물을 가열하면, 가열의 기동이 빠르고, 단위시간당 물에 공급되는 열량이 커지므로, 물의 온도를 급속히 높일 수 있으며, 그 열에 의해서 거실(20)을 급속히 난방할 수 있다. 또, 상기의 구성에 따르면, 가스 열원기(82)에 의해서 물을 계속 가열하는 일없이 난방 부하의 크기에 의거하여 가스 열원기(82)의 후에 히트 펌프(50)에 의해서만 물을 가열하고 있다. 히트 펌프(50)에 의해서 물을 가열하면, 가스 열원기(82)에 의해서 물을 가열하는 것보다도 에너지 효율이 높아진다. 따라서, 가스 열원기(82)에 의해서 물을 가열하는 제 1 운전형태를 계속하면 에너지 효율이 저하되지만, 도중에 히트 펌프(50)에 의해서만 물을 가열하는 제 2 운전형태로 전환하므로 에너지 효율의 저하를 억제할 수 있다.
또, 상기의 구성에서는 거실(20)의 난방 부하의 크기에 의거하여 제 1 운전형태에서 제 2 운전형태로 전환하는 타이밍을 결정하고 있다. 따라서, 예를 들면 거실(20)의 난방 부하가 큰 경우는, 가스 열원기(82)에서 히트 펌프(50)로 전환하는 타이밍을 늦게 할 수 있다. 이에 따라서, 거실(20)의 온도가 높아지기 어려운 경우는, 열량이 큰 가스 열원기(82)에 의해서 물을 가열하는 비율을 크게 할 수 있어 거실(20)의 온도를 급속히 높일 수 있다. 또, 가스 열원기(82)에서 히트 펌프 (50)로 전환함으로써, 에너지 효율의 저하를 억제할 수 있다. 한편, 거실(20)의 난방 부하가 작은 경우는, 가스 열원기(82)에서 히트 펌프(50)로 전환하는 타이밍을 빨리 할 수 있다. 이 경우는, 거실(20)의 온도가 높아지기 쉬우므로, 열량이 큰 가스 열원기(82)에 의해서 물을 가열하면 거실(20)의 온도를 급속히 높게 할 수 있다. 그래서 가스 열원기(82)에 의해서 물을 가열하는 비율을 작게 함으로써, 에너지 효율의 저하를 가능한 한 억제하면서, 난방 대상의 온도를 급속히 높일 수 있다.
이와 같이, 상기의 구성에 따르면, 핫대시운전모드에 있어서, 가스 열원기 (82)에 의해서 물을 가열하는 제 1 운전형태로 난방을 실행하고, 그 후에 히트 펌프(50)에 의해서 물을 가열하는 제 2 운전형태로 난방을 실행한다. 또, 핫대시운전모드에 있어서, 거실(20)의 난방 부하의 크기에 의거하여 제 1 운전형태에서 제 2 운전형태로 전환하는 타이밍을 결정하고 있다. 이와 같이, 제 1 운전형태와 제 2 운전형태를 구별하여 사용함으로써, 에너지 효율의 저하를 가능한 한 억제하면서 난방 대상의 온도를 급속히 높일 수 있다.
또, 상기의 실시예에서는 거실(20)의 온도를 검지하는 서미스터(21)를 더 구비하고 있으며, 제어장치(100)가 서미스터(21)에 의해서 검지된 온도에 의거하여 단위시간당의 온도 상승량을 연산하고, 그것에 의거하여 거실(20)의 난방 부하의 크기를 판단하고 있다. 이 구성에 따르면, 거실(20)의 난방 부하의 크기를 정확하게 판단할 수 있으며, 그것에 의거하여 가스 열원기(82)에서 히트 펌프(50)로 전환할 수 있다.
또, 상기의 실시예에서는 제어장치(100)가 제 2 운전형태에 있어서, 서미스터(21)에 의해서 검지된 온도에 의거하여 히트 펌프(50)를 제어하고 있다. 이 구성에 따르면, 거실(20)의 온도에 의거하여 히트 펌프(50)를 제어할 수 있으므로, 거실(20)을 난방할 때에 적절한 온도로 난방할 수 있어 난방 운전에 있어서의 낭비를 적게 할 수 있다.
이상, 일실시예에 대해서 설명했지만, 구체적인 형태는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 상기의 실시예에서는 난방 대상의 난방 부하의 크기를 판단하는 구성의 일례로서 거실(20)의 온도를 검지하는 구성에 대해서 설명했지만, 난방 대상의 난방 부하의 크기를 판단하는 구성은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 난방 대상의 난방 부하의 크기를 판단하는 구성의 다른 일례로서는 바닥의 온도를 검지하는 구성을 들 수 있다. 바닥을 난방함으로써, 그 바닥이 설치되어 있는 거실을 난방한다. 이 구성에서는, 제어장치(100)는 검지된 바닥의 온도에 의거하여 바닥의 온도 상승률을 연산하고, 바닥의 온도 상승률에 의거하여 난방 대상의 난방 부하의 크기를 판단한다. 바닥의 온도를 검지할 때는, 바닥의 복수의 개소에 서미스터를 배치하고, 소정시간마다 바닥의 온도를 검지하여 복수의 서미스터에 의해서 바닥 전체의 평균 온도를 검지한다. 바닥의 온도와 거실의 온도는 상관하고 있다.
또, 상기의 실시예에서는 제 1 운전형태에 있어서, 가스 열원기(82)와 히트 펌프(50)에 의해서 물을 가열하고 있었지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서는 제 1 운전형태에 있어서, 가스 열원기(82)에 의해서만 물을 가열해도 좋다. 그리고 제 2 운전형태에 있어서, 1단계로 히트 펌프(50)에 의해서만 물을 가열해도 좋다.
이상, 본 발명의 구체적인 예를 상세하게 설명했지만, 이들은 예시에 지나지 않고, 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 특허청구범위에 기재된 기술에는 이상으로 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다. 본 명세서 또는 도면에 설명한 기술 요소는 단독으로 혹은 각종의 조합에 의해서 기술적 유용성을 발휘하는 것이며, 출원시 청구항 기재의 조합에 한정되는 것은 아니다. 또, 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수 목적을 동시에 달성할 수 있는 것이며, 그 중 하나의 목적을 달성하는 것 자체로 기술적 유용성을 가지는 것이다.
2: 난방 시스템 20: 거실
21: 서미스터 50: 히트 펌프
52: 냉매 순환로 54: 열교환기
56: 팬 58: 유체 열교환기
60: 팽창 밸브 62: 압축기
70: 시스턴 71: 난방 용수 순환로
72: 난방 왕로 74: 순환 펌프
76: 난방기 78: 서미스터
82: 가스 열원기 84: 난방 복로
86: 서미스터 88: 열회수로
90: 조정 밸브 92: 서미스터
94: 바이패스로 96: 순환 유로
98: 서미스터 100: 제어장치
106: 히트 펌프 계통 108: 난방 계통

Claims (3)

  1. 통상운전모드와, 상기 통상운전모드보다도 급속히 난방하는 핫대시운전모드를 구비하고 있는 난방 시스템으로서,
    열매체를 가열하는 가스 열원기와,
    열매체를 가열하는 히트 펌프와,
    상기 가스 열원기와 상기 히트 펌프 중, 적어도 어느 하나 이상에 의해서 가열된 열매체의 열에 의해서 난방 대상을 난방하는 난방기와,
    제어 수단을 구비하고 있으며,
    상기 제어 수단은 상기 핫대시운전모드에 있어서, 적어도 상기 가스 열원기에 의해서 열매체를 가열하는 제 1 운전형태로 난방을 실행하고, 그 후에 상기 히트 펌프에 의해서 열매체를 가열하는 제 2 운전형태로 난방을 실행하도록 상기 가스 열원기 및 상기 히트 펌프를 제어하도록 구성되어 있으며,
    상기 제어 수단은 상기 핫대시운전모드에 있어서, 난방 대상의 난방 부하의 크기에 의거하여 상기 제 1 운전형태에서 상기 제 2 운전형태로 전환하는 타이밍을 결정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 난방 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    난방 대상의 온도를 검지하는 온도검지수단을 더 구비하고 있으며.
    상기 제어 수단이 상기 온도검지수단에 의해서 검지된 온도에 의거하여 단위시간당의 온도 상승량을 연산하고, 연산한 단위시간당의 상기 온도 상승량에 의거하여 난방 대상의 난방 부하의 크기를 판단하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 난방 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어 수단이 상기 제 2 운전형태에 있어서, 상기 온도검지수단에 의해서 검지된 온도에 의거하여 상기 히트 펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 난방 시스템.
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