KR20170020153A - 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기 - Google Patents

열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기 Download PDF

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Abstract

열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에 관한 발명이다. 본 발명의 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기는, 전기를 이용해서 저온저압의 냉매가스를 고온고압의 가스로 압축시키는 압축기; 고온고압의 가스를 냉난방용과 열회수 급탕용으로 사용하기 위해 해당 유로를 선택적으로 변경시키는 열회수용 1차 4way 밸브; 냉난방 운전모드를 절환시키는 냉난방 절환용 2차 4way 밸브; 상기 1차 및 2차 4way 밸브를 거친 고온고압의 가스를 이용하여 난방 모드 시 온수를 생산하고 냉매를 응축시키는 부하측 열교환기; 냉방 모드 시 응축열 회수를 통해 무료로 급탕수를 생성하거나 난방 모드 시 급탕을 생성하는 열회수 열교환기; 저온저압의 액냉매를 이용하여 냉수를 생산하고 저온저압의 가스로 상변화시키는 열원측 열교환기; 냉매가 필터드라이어를 향해 정방향으로 흐를 수 있도록 해당 유로를 막거나 통과시키는 제1 내지 제3 체크밸브; 냉매가 필터드라이어를 향해 정방향으로 흐를 수 있도록 해당 유로를 막거나 통과시키는 1차(난방용) 또는 2차(냉방용) 솔레노이드밸브; 응축된 냉매를 교축하여 저온저압의 액냉매로 상변화시키는 냉방용 또는 난방용 팽창밸브; 및 유저(user) 쪽의 냉방, 난방 또는 급탕의 수요에 따라 상기 1차 또는 2차 4way 밸브, 상기 제1 내지 제3 체크밸브, 또는 상기 1차 또는 2차 솔레노이드밸브의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기{Heat recovery heat-pump cooling/heating device having hot water supplinh function}
본 발명은, 히트펌프 냉난방기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 하나의 단일기기로 냉방, 난방, 열회수 급탕운전 모드가 가능하며, 2개의 4WAY 밸브와 3개의 열교환기를 구비하여 각 운전모드에서 부하가 발생할 경우 히트펌프의 전부하 또는 부분부하 용량으로 운전할 수 있는 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에 관한 것이다.
최근 여름 연평균 기온이 점차 상승하고 이로 인해 냉방 기간 및 수요가 늘어나고 있는 추세다.
또한 화석연료 사용으로 인한 지구 온난화 및 화석연료 고갈로 인해서 청정에너지원인 전기구동 히트펌프가 널리 보급화 되었다.
히트펌프는 높은 효율로 냉/난방/급탕 운전비 절감은 물론 온난화지수가 낮아 전세계적으로 미래 냉난방 공조의 핵심 산업이 된 것은 자명한 일이다. 따라서 근자에 시스템에어컨, 터보 히트펌프, 지열히트펌프 등의 효율을 높이는 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
이로 인해 효율은 높아졌으나 여름철 실내 냉방을 위한 증발열량보다 약 125% 이상의 응축열량이 대기로 버려지고 있다.
따라서 대기로 버려지는 막대한 응축열량을 회수하여 일상생활에 필요한 급탕 또는 상업온수로 사용하고자 하는 연구는 계속해서 이뤄지고 있다.
하지만 종래의 열회수 히트펌프의 한계는 냉방운전 시 버려지는 응축열량을 회수하기 위해 복잡한 수배관 시스템을 구성하여 히트펌프가 냉방 운전하는 시간대에만 급탕을 무료로 일부 생산하거나 별도의 급탕 탱크를 설치하여 저장 후 사용하고 부족한 열량은 보조열원을 추가로 설치하여 급탕부하를 해결하여 왔다.
이는 냉방 부하와 급탕 부하가 서로 열평형이 맞을 때에만 열회수가 가능하다는 것을 의미한다.
따라서 냉방 부하가 적어지고 급탕부하가 피크로 발생할 경우 응축열량과 증발열량의 밸런스가 맞지 않아 정상적인 운전이 불가능 하게 된다.
예컨대, 냉방부하가 지속적으로 존재할 경우 응축열량 또한 지속적으로 발생함으로 이를 급탕에 지속적으로 사용할 수 있지만 냉방부하가 만족되거나 없으면 급탕을 생산할 수 없다. 또한 겨울철에는 급탕전용 운전 모드가 없거나 난방수와 동시에 사용하여 깨끗한 청수가 필요한 급탕을 위해 간접 열교환기를 설치하여 사용하였다.
이는 종래 히트펌프의 구조적인 한계로 냉/난방과 급탕을 별도로 분리할 수 없었으며, 냉/난방을 위한 압축기 구동전력과 급탕을 위한 화석연료 사용 또는 별도의 보조열원 까지 포함되어 상대적으로 높은 에너지 비용이 발생하였다. 또한 냉난방과 급탕을 별도로 설치함으로써 시공비용은 물론 설치 면적이 증가하는 문제점이 있다.
결과적으로, 히트펌프는 높은 설치단가와 초기투자비용이 발생하는 설비로 소비자들에게 인식되었고 이로 인해 히트펌프 보급 확산을 저해하는 요인으로 작용하였다.
종래의 열회수 히트펌프는 1개의 4Way 밸브, 응축기와 증발기 각각 한개씩 구비하여 히트펌프 사이클(Cycle)로 구동되는 형식을 갖는다.
부하측 필요 부하에 따라 열원에서 흡열 또는 방열하여 부하측과 열원측 히트밸런스를 맞추는 것이라고 볼 수 있다. 따라서 열원은 공기, 지열, 해수, 폐열 등 언제나 유저측에 부하가 발생할 경우 응축기와 증발기 히트밸런스를 만족시킬 수 있는 풍부한 것이어야 한다.
종래의 열회수 히트펌프는 상기와 같이 응축기 1개와 증발기 1개로 구성되어 있는 시스템으로 열회수 급탕 기능을 별도로 사용할 경우 냉방 운전시 발생하는 응축열을 별도로 회수하기 위해 열원측으로 방열하는 열량을 복잡한 수배관 시스템을 설치하여 열원측으로 버리지 않고 별도로 설치된 급탕 탱크로 축열하여 사용해야 한다. 또한 열회수 급탕은 응축기와 증발기 히트밸런스가 맞을 때만 사용가능하기 때문에 냉방 부하가 없을 경우 히트펌프 기동을 할 수 없어 급탕수를 생산할 수 없다.
그리고 겨울철 난방운전을 할 경우 열원측은 증발기가 되기 때문에 급탕은 부하측 난방수와 같이 사용하거나 별도의 급탕 보조열원을 설치해야 한다. 난방수와 급탕을 같이 사용할 경우 청수가 필요한 급탕을 위해 별도의 물-물 열교환기를 설치하여야 하기 때문에 수배관이 복잡하고 그 비용 또한 늘어난다.
결론적으로, 종래의 열회수 히트펌프는 냉/난방이 주목적이며, 급탕은 여름철 냉방운전을 할 경우에만 부가적으로 생산할 수 있는 것으로 한대의 열회수 히트펌프로 냉방/난방/급탕 부하를 모두 만족하기에는 한계가 있었다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2007-0020413호 대한민국특허청 출원번호 제10-2009-0034667호 대한민국특허청 출원번호 제10-2009-0047290호 대한민국특허청 출원번호 제10-2012-0122924호
본 발명의 목적은, 하나의 단일기기로 냉방, 난방, 열회수 급탕운전 모드가 가능하며, 2개의 4WAY 밸브와 3개의 열교환기를 구비하여 각 운전모드에서 부하가 발생할 경우 히트펌프의 전부하 또는 부분부하 용량으로 운전할 수 있는 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 냉방운전 시 열원측으로 버려지는 응축열을 별도로 구비된 열회수 열교환기로 유로를 선택적으로 변경하여 별도의 급탕기기 및 비용 없이 무료로 급탕을 생산할 수 있는 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 전기를 이용해서 저온저압의 냉매가스를 고온고압의 가스로 압축시키는 압축기; 고온고압의 가스를 냉난방용과 열회수 급탕용으로 사용하기 위해 해당 유로를 선택적으로 변경시키는 열회수용 1차 4way 밸브; 냉난방 운전모드를 절환시키는 냉난방 절환용 2차 4way 밸브; 상기 1차 및 2차 4way 밸브를 거친 고온고압의 가스를 이용하여 난방 모드 시 온수를 생산하고 냉매를 응축시키는 부하측 열교환기; 냉방 모드 시 응축열 회수를 통해 무료로 급탕수를 생성하거나 난방 모드 시 급탕을 생성하는 열회수 열교환기; 저온저압의 액냉매를 이용하여 냉수를 생산하고 저온저압의 가스로 상변화시키는 열원측 열교환기; 냉매가 필터드라이어를 향해 정방향으로 흐를 수 있도록 해당 유로를 막거나 통과시키는 제1 내지 제3 체크밸브; 냉매가 필터드라이어를 향해 정방향으로 흐를 수 있도록 해당 유로를 막거나 통과시키는 1차(난방용) 또는 2차(냉방용) 솔레노이드밸브; 응축된 냉매를 교축하여 저온저압의 액냉매로 상변화시키는 냉방용 또는 난방용 팽창밸브; 및 유저(user) 쪽의 냉방, 난방 또는 급탕의 수요에 따라 상기 1차 또는 2차 4way 밸브, 상기 제1 내지 제3 체크밸브, 또는 상기 1차 또는 2차 솔레노이드밸브의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에 의해 달성된다.
상기 컨트롤러의 시스템 컨트롤에 의해 냉방 모드, 난방 모드, 냉방 및 열회수 급탕 모드, 열회수 급탕 모드의 구현이 가능하다.
상기 컨트롤러의 시스템 컨트롤에 의해 1 사이클(Cycle) 구성 시 (냉방 100%), (난방 100%), (냉방 100% + 열회수 급탕 100%), (열회수 급탕 100%)의 운전 모드의 구현이 가능하고, 2 사이클(Cycle) 구성 시 (냉방 100 %), (난방 100 %), (냉방 100 % + 열회수 급탕 100 %), (열회수 급탕 100 %), (냉방 100 % + 열회수 급탕 50%), (냉방 50% + 열회수 급탕 100%), (난방 50%+ 열회수 급탕 50%)의 운전 모드의 구현이 가능하다.
냉매 사이클에서 상기 2차 4Way 밸브의 절환을 용이하게 하기 위한 제1 배관; 및 상기 1차 4Way 밸브가 열회수 모드로 절환될 경우 상기 2차 4Way 밸브의 파일롯 고압모세관을 항상 고압으로 형성시킬 수 있도록 하는 제2 배관을 더 포함할 수 있다.
수열원이 부족한 경우 공기를 열원으로 하여 부하측(냉방/난방)과 열회수측(급탕) 부하를 모두 만족시킬 수 있도록 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나의 단일기기로 냉방, 난방, 열회수 급탕운전 모드가 가능하며, 2개의 4WAY 밸브와 3개의 열교환기를 구비하여 각 운전모드에서 부하가 발생할 경우 히트펌프의 전부하 또는 부분부하 용량으로 운전할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 냉방운전 시 열원측으로 버려지는 응축열을 별도로 구비된 열회수 열교환기로 유로를 선택적으로 변경하여 별도의 급탕기기 및 비용 없이 무료로 급탕을 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 종래의 열회수 히트펌프가 냉방, 난방, 급탕수를 한 대의 단일기기로 공급하지 못한 한계를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 하나의 단일기기로 냉방 부하가 존재해야만 열회수 급탕을 생산하고 겨울철에는 별도의 물-물 열교환기 등 복잡한 수배관 설비를 설치해야 하는 종래의 열회수 히트펌프의 한계를 극복할 수 있는 효과가 있다. 즉 본 발명에 따르면, 종전처럼 수배관에서 열회수를 하기 위해 복잡한 수배관 설비를 설치할 필요가 없으며, 별도의 열회수 급탕용 열교환기와 2개의 4Way 밸브를 설치하여 급탕과 냉난방과 분리시키고 부하측에 부하가 발생하지 않더라고 나머지 두개의 열교환기가 응축기 및 증발기 역할을 하게 되도록 제어하여 항상 히트밸런스를 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 종래의 히트펌프와 달리 냉방운전 시 무료 열회수 급탕수를 생산하고, 냉방운전을 하지 않더라도 급탕을 생산할 수 있으며, 별도의 급탕 열교환기가 구비되어 있기 때문에 겨울철에도 난방수와 급탕수를 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 한대의 단일기기로 냉방 운전 시 무료로 열회수 급탕수를 생산하고, 냉방부하가 없을 경우에도 급탕운전이 가능하며, 난방 운전시에도 난방 운전과 급탕운전을 동시에 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 1 사이클(Cycle) 구성 시 냉방 모드의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 1 사이클(Cycle) 구성 시 난방 모드의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 1 사이클(Cycle) 구성 시 냉방 및 열회수 급탕 모드의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 1 사이클(Cycle) 구성 시 열회수 급탕 전용 모드의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 냉방 모드(100%)의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 난방 모드(100%)의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 냉방(100%) 및 열회수 급탕(100%) 모드의 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 열회수 급탕(100%) 전용 모드의 회로도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 냉방(100%) 및 열회수 급탕(50%) 모드의 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 냉방(50%) 및 열회수 급탕(100%) 모드의 회로도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 난방(50%) 및 열회수 급탕(50%) 모드의 회로도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기의 제어블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
예컨대, 실시예들은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있기 때문에 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니기 때문에 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 사전적 의미에 제한되지 않으며, 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 실시예의 설명 중 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하며, 경우에 따라 동일한 참조부호에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 1 사이클(Cycle) 구성 시 냉방 모드의 회로도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 1 사이클(Cycle) 구성 시 난방 모드의 회로도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 1 사이클(Cycle) 구성 시 냉방 및 열회수 급탕 모드의 회로도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 1 사이클(Cycle) 구성 시 열회수 급탕 전용 모드의 회로도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 냉방 모드(100%)의 회로도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 난방 모드(100%)의 회로도, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 냉방(100%) 및 열회수 급탕(100%) 모드의 회로도, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 열회수 급탕(100%) 전용 모드의 회로도, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 냉방(100%) 및 열회수 급탕(50%) 모드의 회로도, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 냉방(50%) 및 열회수 급탕(100%) 모드의 회로도, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 난방(50%) 및 열회수 급탕(50%) 모드의 회로도, 그리고 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기의 제어블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기는 하나의 단일기기로 냉방, 난방, 열회수 급탕운전 모드가 가능하며, 2개의 4WAY 밸브와 3개의 열교환기를 구비하여 각 운전모드에서 부하가 발생할 경우 히트펌프의 전부하 또는 부분부하 용량으로 운전할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기는 전기를 이용해서 저온저압의 냉매가스를 고온고압의 가스로 압축시키는 압축기(100,100-1), 고온고압의 가스를 냉난방용과 열회수 급탕용으로 사용하기 위해 해당 유로를 선택적으로 변경시키는 열회수용 1차 4way 밸브(110,110-1), 냉난방 운전모드를 절환시키는 냉난방 절환용 2차 4way 밸브(120,120-1), 1차 및 2차 4way 밸브(110,110-1,120,120-1)를 거친 고온고압의 가스를 이용하여 난방 모드 시 온수를 생산하고 냉매를 응축시키는 부하측 열교환기(140), 냉방 모드 시 응축열 회수를 통해 무료로 급탕수를 생성하거나 난방 모드 시 급탕을 생성하는 열회수 열교환기(150), 저온저압의 액냉매를 이용하여 냉수를 생산하고 저온저압의 가스로 상변화시키는 열원측 열교환기(130,130-1), 냉매가 팽창밸브 및 필터드라이어를 향해 정방향으로 흐를 수 있도록 해당 유로를 막거나 통과시키는 제1 내지 제3 체크밸브(200,200-1,210,210-1,220,220-1), 냉매가 팽창밸브((160,160-1,170,170-1)) 및 필터드라이어(240,240-1)를 향해 정방향으로 흐를 수 있도록 해당 유로를 막거나 통과시키는 1차(난방용) 또는 2차(냉방용) 솔레노이드밸브(190,190-1,180,180-1), 응축된 냉매를 교축하여 저온저압의 액냉매로 상변화시키는 냉방용 또는 난방용 팽창밸브(160,160-1,170,170-1), 유저(user) 쪽의 냉방, 난방 또는 급탕의 수요에 따라 1차 또는 2차 4way 밸브(110,110-1,120,120-1), 제1 내지 제3 체크밸브(200,200-1,210,210-1,220,220-1), 또는 1차 또는 2차 솔레노이드밸브(190,190-1,180,180-1) 등의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러(300, 도 12 참조)를 포함할 수 있다.
이때, 본 실시예의 냉매 사이클에서 2차 4Way 밸브(120,120-1)의 절환을 용이하게 하기 위한 제1 배관(a,a-1); 및 상기 1차 4Way 밸브(110,110-1)가 열회수 모드로 절환될 경우 상기 2차 4Way 밸브(120,120-1)의 파일롯 고압모세관을 항상 고압으로 형성시킬 수 있도록 하는 제2 배관(b,b-1)을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우, 컨트롤러(300)의 시스템 컨트롤에 의해 냉방 모드, 난방 모드, 냉방 및 열회수 급탕 모드, 열회수 급탕 모드의 구현이 가능하다.
즉 컨트롤러(300)의 시스템 컨트롤에 의해 본 시스템은 1 사이클(Cycle) 구성 시 도 1 내지 도 4처럼 (냉방 100%), (난방 100%), (냉방 100% + 열회수 급탕 100%), (열회수 급탕 100%)의 운전 모드의 구현이 가능하다.
그리고 2 사이클(Cycle) 구성 시 도 5 내지 도 11처럼 (냉방 100 %), (난방 100 %), (냉방 100 % + 열회수 급탕 100 %), (열회수 급탕 100 %), (냉방 100 % + 열회수 급탕 50%), (냉방 50% + 열회수 급탕 100%), (난방 50%+ 열회수 급탕 50%)의 운전 모드의 구현이 가능하다. 따라서 다양한 요구 부하조건에도 별도의 급탕 보조 열원기기 없이 부하를 만족시킬 수 있다.
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(300)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(310, CPU), 메모리(320, MEMORY), 서포트 회로(330, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(310)는 본 실시예에서 1차 또는 2차 4way 밸브(110,110-1,120,120-1), 제1 내지 제3 체크밸브(200,200-1,210,210-1,220,220-1), 또는 1차 또는 2차 솔레노이드밸브(190,190-1,180,180-1) 등의 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(320, MEMORY)는 중앙처리장치(310)와 연결된다. 메모리(320)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다.
서포트 회로(330, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(310)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(330)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨트롤러(300)는 1차 또는 2차 4way 밸브(110,110-1,120,120-1), 제1 내지 제3 체크밸브(200,200-1,210,210-1,220,220-1), 또는 1차 또는 2차 솔레노이드밸브(190,190-1,180,180-1) 등의 동작을 컨트롤한다. 이때, 컨트롤러(300)가 제1 내지 제3 체크밸브(200,200-1,210,210-1,220,220-1), 또는 1차 또는 2차 솔레노이드밸브(190,190-1,180,180-1) 등의 동작을 컨트롤하는 일련의 프로세스 등은 메모리(320)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(320)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 1 사이클(Cycle) 구성 시 냉방 모드의 회로도이다.
압축기(100)에서 고온 고압으로 압축한 냉매는 1차 4Way 밸브(110)에서 열회수 모드와 일반 냉난방 모드로 결정될 수 있다.
따라서 냉방 모드에서는 1차 4Way 밸브(110)의 전기신호는 OFF가 되고 2차 4Way 밸브(120)의 전기신호는 ON이 발생된다.
냉매의 유로가 2개의 4Way 밸브(110,120)에 의해 결정되면 고온고압의 가스 냉매는 열원측(수열) 열교환기(130)로 유입되어 열원수와 열교환되어 고압의 액냉매로 상태변화가 된다.
이 냉매는 1차(난방용) 솔레노이드밸브(190)와 제1 및 제2 체크밸브(200,210)에 의해 필터드라이어(240) 입구로 정방향 유입되고 냉방용 팽창밸브(160)에 의해 저압의 액냉매로 교축된다.
이때 2차(냉방용) 솔레노이드밸브(180)는 제어에 의해 ON신호가 발생되어 팽창밸브(160)로 냉매가 흐를 수 있도록 한다.
저압의 액냉매는 유저측의 부하수와 열교환되는 부하측 열교환기(140)에 의해 저압의 가스 냉매로 증발된다.
부하수는 부하측 열교환기(140)에 의해 열을 빼앗겨 냉방을 달성할 수 있다.
부하측 열교환기에 의해 증발된 저압의 가스냉매는 2차 4Way 밸브(120)에 의해 다시 압축기(100)로 유입되게 되는 냉매 사이클을 이룬다.
이때, 4Way 밸브 및 솔레노이드밸브 제어 신호를 살펴보면 아래와 같다.
Figure pat00001
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 1 사이클(Cycle) 구성 시 난방 모드의 회로도이다.
압축기(100)에서 고온 고압으로 압축한 냉매는 1차 4Way 밸브(110)에서 열회수 모드와 일반 냉난방 모드로 결정될 수 있다. 이에, 난방 모드에서는 1차 4Way 밸브(110)의 전기신호는 OFF가 되고 2차 4Way 밸브(120)의 전기신호는 ON가 된다.
따라서 고온고압의 가스 냉매는 부하측 열교환기(140)로 유입되고 부하수에 의해 고압의 액냉매로 응축된다. 이때 부하수는 부하측 열교환기(140)에서 고온 고압의 냉매와 열교환하여 난방을 달성한다.
응축된 고압액냉매는 2차(냉방용) 솔레노이드밸브(180)와 제2 및 제3 체크밸브(210,220)에 의해 필터드라이어(240) 입구로 정방향 유입되고 난방용 팽창밸브(170)에 의해 저압의 액냉매로 교축된다.
이때 1차(난방용) 솔레노이드밸브(190)는 제어에 의해 ON 신호가 발생되어 난방용 팽창밸브(170)로 냉매가 흐를 수 있도록 한다.
저압의 액냉매는 열원측의 열원수와 열교환되는 열원측 열교환기(130)에 의해 저압의 가스냉매로 증발되고 2차 4Way 밸브(120)를 거쳐 다시 압축기(100)로 유입되는 냉매 사이클을 이룬다.
이때, 4Way 밸브 및 솔레노이드밸브 제어 신호를 살펴보면 아래와 같다.
Figure pat00002
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 1 사이클(Cycle) 구성 시 냉방 및 열회수 급탕 모드의 회로도이다.
본 냉매 계통은 여름철 냉방부하와 급탕 부하가 동시에 존재하는 경우로서 급탕을 무료로 생산할 수 있는 모드이다.
압축기(100)에서 고온 고압으로 압축한 냉매는 1차 4Way 밸브(110)에서 열회수 모드와 일반 냉난방 모드로 결정될 수 있다.
급탕 부하가 필요한 모드로 1차 4Way 밸브(110)는 열회수 열교환기(150)로 냉매유로를 변경시키기 위해 전기신호 ON을 발생시킨다.
그러나 냉난방 절환 역할을 하는 2차 4Way 밸브(120)를 절환시키기 위해서는 4Way 밸브(120) 고압배관(b)이 항상 고압이 되어야 하나 상기 시스템은 배관(b)이 저압으로 형성되어 원활한 냉난방 절환을 할 수 없다.
따라서 2차 4Way 밸브(120) 파일롯 고압측 모세관을 항상 고압이 형성되는 압축기 토출관에 연결시키는 배관(a)을 설치하여 어떠한 모드에서도 2차 4Way 밸브(120)가 원활히 절환될 수 있도록 한다.
따라서 고온고압의 가스 냉매는 열회수 열교환기(150)로 유입되고 급탕수에 의해 고압의 액냉매로 응축된다. 이때 급탕수는 열회수 열교환기(150)에서 고온고압의 냉매와 열교환하여 급탕을 달성한다.
응축된 고압액냉매는 1차(난방용) 솔레노이드밸브(190)와 제1 및 제3 체크밸브(200,220)에 의해 필터드라이어(240) 입구로 정방향 유입되고 냉방용 팽창밸브(160)에 의해 저압의 액냉매로 교축된다. 이때 2차(냉방용) 솔레노이드밸브(180)는 제어에 의해 ON 신호가 발생되어 냉방용 팽창밸브(160)로 냉매가 흐를 수 있도록 한다.
저압의 액냉매는 부하측 부하수와 열교환되는 부하측 열교환기(140)에 의해 저압의 가스냉매로 증발되고 2차 4Way 밸브(120)를 거처 다시 압축기(100)로 유입되는 냉매 사이클을 이룬다.
이다.
이때, 4Way 밸브 및 솔레노이드밸브 제어 신호를 살펴보면 아래와 같다.
Figure pat00003
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 1 사이클(Cycle) 구성 시 열회수 급탕 전용 모드의 회로도이다.
본 운전 모드는 냉난방 부하가 존재하지 않고 급탕 부하만 존재할 경우의 냉매계통이다.
압축기(100)에서 고온 고압으로 압축한 냉매는 1차 4Way 밸브(110)에서 열회수 모드와 일반 냉난방 모드로 결정될 수 있다.
급탕 부하가 필요한 모드로 1차 4Way 밸브(110)는 열회수 열교환기(150)로 냉매유로를 변경시키기 위해 전기신호 ON, 2차 4Way 밸브(120)는 ON을 발생시킨다.
이때 저압이 된 배관(b)으로 인해 절환 불가된 2차 4Way 밸브(120) 절환은 파일롯 모세관(a)으로 인해 절환 달성할 수 있다. 따라서 고온 고압의 가스는 열회수 열교환기(150)로 유입되고 급탕수에 의해 고압의 액냉매로 응축된다.
이때 급탕수는 열회수 열교환기(150)에서 고온고압의 냉매와 열교환하여 급탕을 달성한다.
응축된 고압 액냉매는 2차(냉방용) 솔레노이드밸브(180)와 제1 및 제3 체크밸브(200,220)에 의해 필터드라이어(240) 입구로 정방향 유입되고 난방용 팽창밸브(170)에 의해 저압의 액냉매로 교축된다.
이때 1차(난방용) 솔레노이드밸브(190)는 제어에 의해 ON 신호가 발생되어 난방용 팽창밸브(170)로 냉매가 흐를 수 있도록 한다.
저압의 액냉매는 열원측 열원수와 열교환되는 열원측 열교환기(130)에 의해 저압의 가스냉매로 증발되고 2차 4Way 밸브(120)를 거처 다시 압축기(100)로 유입되는 냉매 사이클을 이룬다.
이때, 4Way 밸브 및 솔레노이드밸브 제어 신호를 살펴보면 아래와 같다.
Figure pat00004
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 냉방 모드(100%)의 회로도이다.
본 운전모드는 듀얼타입의 열교환기를 사용한 2 사이클(Cycle)의 냉방 100% 운전 모드이다.
1호기와 2호기가 모두 같은 제어로 운전되며, 급탕부하가 없고 냉방 피크부하가 발생한 경우의 운전모드이다.
각각의 열회수 절환용(110,110-1), 냉난방 절환용(120,120-1) 4Way 밸브는 1 사이클의 냉방모드와 같은 흐름 및 제어로 운전된다.
다만 각각의 열교환기가 듀얼타입으로 적용되어 있는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 듀얼타입 열교환기는 각각 분리된 냉매 회로와 공통된 수(水)회로를 가지고 있는 것이 특징이다.
사이클당 각각의 열교환기를 적용해도 무방하지만 냉매배관이 복잡해지고 제품 단가가 상승하기 때문에 듀얼타입의 열교환기를 적용하였다.
이때, 4Way 밸브 및 솔레노이드밸브 제어 신호를 살펴보면 아래와 같다.
- 1호기
Figure pat00005
- 2호기
Figure pat00006
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 난방 모드(100%)의 회로도이다.
본 운전 모드는 듀얼타입의 열교환기를 사용한 2Cycle의 난방 100% 운전모드이다.
1호기와 2호기가 모두 같은 제어로 운전되며, 급탕부하와 냉방 부하가 없고 난방 피크부하가 발생한 경우의 운전 모드이다.
각각의 열회수 절환용(110, 110-1), 냉난방 절환용(120, 120-1) 4Way 밸브는 1 사이클의 난방 모드와 같은 흐름 및 제어로 운전된다.
다만 각각의 열교환기가 듀얼타입으로 적용되어 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 4Way 밸브 및 솔레노이드밸브 제어 신호를 살펴보면 아래와 같다.
- 1호기
Figure pat00007
- 2호기
Figure pat00008
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 냉방(100%) 및 열회수 급탕(100%) 모드의 회로도이다.
본 운전 모드는 듀얼타입의 열교환기를 사용한 2 사이클의 냉방100% + 열회수 급탕100% 운전 모드이다.
1호기와 2호기가 모두 같은 냉방 + 열회수 급탕 모드로 운전되며, 냉방부하와 급탕부하가 피크로 발생하는 경우의 운전 모드이다.
각각의 열회수 절환용(110, 110-1), 냉난방 절환용(120, 120-1) 4Way 밸브는 앞에서 설명한 1 사이클의 냉방 + 열회수 급탕 모드와 같은 흐름 및 제어로 운전된다. 다만 각각의 열교환기가 듀얼타입으로 적용되어 있는 것을 특징으로 한다.
- 1호기
Figure pat00009
- 2호기
Figure pat00010
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 열회수 급탕(100%) 전용 모드의 회로도이다.
본 운전 모드는 듀얼타입의 열교환기를 사용한 2 사이클의 열회수 급탕 100% 운전모드이다.
1호기와 2호기가 모두 같은 열회수 급탕 모드로 운전되며, 냉방, 난방 부하가 없고 급탕부하가 피크로 발생하는 경우의 운전 모드이다.
각각의 열회수 절환용(110, 110-1), 냉난방 절환용(120, 120-1) 4Way 밸브는 앞에서 설명한 1 사이클의 열회수 급탕 모드와 같은 흐름 및 제어로 운전된다.
다만 각각의 열교환기가 듀얼타입으로 적용되어 있는 것을 특징으로 한다.
- 1호기
Figure pat00011
- 2호기
Figure pat00012
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 냉방(100%) 및 열회수 급탕(50%) 모드의 회로도이다.
본 운전 모드는 듀얼타입의 열교환기를 사용한 2 사이클의 냉방100% + 열회수 급탕 50% 운전 모드이다.
1호기와 2호기가 서로 다른 모드로 운전되는 것을 특징으로 하며, 1호기는 냉방 + 열회수 모드, 2호기는 냉방 모드 운전하는 냉매 사이클이다.
이때 1호기와 2호기의 운전 모드는 서로 반대가 되어도 무방하다. 한 가지 주의할 점은 1,2호기 사이클의 듀얼타입 열교환기에 같은 상(저압 또는 고압)의 냉매가 형성되어야 한다는 점이다.
상기와 같은 사이클은 냉방부하가 피크로 발생하고 급탕부하가 부분적으로 발생할 경우에 사용되는 모드이다.
만약 급탕부하가 모두 만족될 경우에 1호기의 운전모드를 냉방 모드로 전환하여 100% 냉방 운전을 할 수 있다.
1호기의 열회수 절환용(110), 냉난방 절환용(120) 4Way 밸브는 앞에서 설명한 1 사이클의 냉방+열회수 급탕모드와 같은 흐름 및 제어로 운전되고, 2호기의 열회수 절환용(110-1), 냉난방 절환용(120-1) 4Way 밸브는 앞에서 설명한 1 사이클의 냉방모드와 같은 흐름 및 제어로 운전된다.
- 1호기
Figure pat00013
- 2호기
Figure pat00014
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 냉방(50%) 및 열회수 급탕(100%) 모드의 회로도이다.
본 운전 모드는 듀얼타입의 열교환기를 사용한 2Cycle의 냉방50% + 열회수 급탕 100% 운전 모드이다.
1호기와 2호기가 서로 다른 모드로 운전되는 것을 특징으로 하며, 1호기는 열회수 급탕 모드, 2호기는 열회수 급탕 + 냉방 모드 운전하는 냉매 사이클이다. 이때 1호기와 2호기의 운전모드는 서로 반대가 되어도 무방하다.
한 가지 주의할 점은 1,2호기 사이클의 듀얼타입 열교환기에 같은 상(저압 또는 고압)의 냉매가 형성되어야 한다는 점이다.
상기와 같은 사이클은 냉방부하가 부분부하로 발생하고 급탕부하가 피크로 발생할 경우에 사용되는 모드이다. 만약 냉방부하가 모두 만족될 경우에 2호기의 운전모드를 열회수 급탕 모드로 전환하여 100% 열회수 급탕 운전할 수 있다.
1호기의 열회수 절환용(110), 냉난방 절환용(120) 4Way 밸브는 앞에서 설명한 1Cycle의 열회수 급탕모드와 같은 흐름 및 제어로 운전되고, 2호기의 열회수 절환용(110-1), 냉난방 절환용(120-1) 4Way 밸브는 앞에서 설명한 1 사이클의 냉방 + 열회수 급탕모드와 같은 흐름 및 제어로 운전된다.
- 1호기
Figure pat00015
- 2호기
Figure pat00016
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기에서 2 사이클(Cycle) 구성 시 난방(50%) 및 열회수 급탕(50%) 모드의 회로도이다.
본 운전 모드는 듀얼타입의 열교환기를 사용한 2 사이클의 난방50% + 열회수 급탕 50% 운전 모드이다.
1호기와 2호기가 서로 다른 모드로 운전되는 것을 특징으로 하며, 1호기는 난방 모드, 2호기는 열회수 급탕 모드로 운전하는 냉매 사이클이다.
이때 1호기와 2호기의 운전 모드는 서로 반대가 되어도 무방하다. 한 가지 주의할 점은 1,2호기 사이클의 듀얼타입 열교환기에 같은 상(저압 또는 고압)의 냉매가 형성되어야 한다는 점이다.
상기와 같은 사이클은 난방부하와 급탕부하가 부분부하로 발생할 경우에 사용되는 모드이다. 만약 난방 부하가 만족될 경우 1호기 정지, 급탕부하가 만족될 경우 2호기 정지를 통해 요구부하를 만족할 수 있다.
1호기의 열회수 절환용(110), 냉난방 절환용(120) 4Way 밸브는 앞에서 설명한 1 사이클의 난방 모드와 같은 흐름 및 제어로 운전되고, 2호기의 열회수 절환용(110-1), 냉난방 절환용(120-1)4Way 밸브는 앞에서 설명한 1 사이클의 열회수 급탕모드와 같은 흐름 및 제어로 운전된다.
- 1호기
Figure pat00017
- 2호기
Figure pat00018
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 발명에 따르면, 본 발명에 따르면, 하나의 단일기기로 냉방, 난방, 열회수 급탕운전 모드가 가능하며, 2개의 4WAY 밸브와 3개의 열교환기를 구비하여 각 운전모드에서 부하가 발생할 경우 히트펌프의 전부하 또는 부분부하 용량으로 운전할 수 있게 된다.
또한 본 발명예에 따르면, 냉방운전 시 열원측으로 버려지는 응축열을 별도로 구비된 열회수 열교환기로 유로를 선택적으로 변경하여 별도의 급탕기기 및 비용 없이 무료로 급탕을 생산할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 종래의 열회수 히트펌프가 냉방, 난방, 급탕수를 한 대의 단일기기로 공급하지 못한 한계를 해결할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 하나의 단일기기로 냉방 부하가 존재해야만 열회수 급탕을 생산하고 겨울철에는 별도의 물-물 열교환기 등 복잡한 수배관 설비를 설치해야 하는 종래의 열회수 히트펌프의 한계를 극복할 수 있다. 즉 본 발명에 따르면, 종전처럼 수배관에서 열회수를 하기 위해 복잡한 수배관 설비를 설치할 필요가 없으며, 별도의 열회수 급탕용 열교환기와 2개의 4Way 밸브를 설치하여 급탕과 냉난방과 분리시키고 부하측에 부하가 발생하지 않더라고 나머지 두개의 열교환기가 응축기 및 증발기 역할을 하게 되도록 제어하여 항상 히트밸런스를 유지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 종래의 히트펌프와 달리 냉방운전 시 무료 열회수 급탕수를 생산하고, 냉방운전을 하지 않더라도 급탕을 생산할 수 있으며, 별도의 급탕 열교환기가 구비되어 있기 때문에 겨울철에도 난방수와 급탕수를 생산할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 한대의 단일기기로 냉방 운전 시 무료로 열회수 급탕수를 생산하고, 냉방부하가 없을 경우에도 급탕운전이 가능하며, 난방 운전시에도 난방 운전과 급탕운전을 동시에 할 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 효과를 좀 더 정리하면, 특히, 본 발명은 하나의 단일기기로 냉방, 난방, 급탕 운전이 가능하며, 특히 여름철 외기나 열원으로 버려지는 응축열량을 선택적으로 회수하여 무료로 급탕수를 생산할 수 있으며, 냉방 부하가 없을 경우에도 급탕수를 생산할 수 있고, 겨울철에도 난방수와 급탕수를 별도로 생산할 수 있다.
따라서 급탕 수요가 많은 현장에 최적화될 수 있다. 예컨대, 냉방과 급탕이 동시에 필요한 현장의 경우 냉각탑 또는 지열 등으로 버리는 응축열량을 회수하여 급탕에 이용함으로써 총합 효율이 최고점에 달할 수 있다.
그리고 냉방부하가 만족되었지만 급탕부하가 만족되지 못했을 경우에는 열회수용 4way 밸브와 냉난방용 4way 밸브 절환을 통해 지속적으로 급탕부하를 만족할 수 있도록 설계되어 다양한 요구 부하에도 대응가능하다.
또한 수열원이 부족하거나 열원 설비를 구축하기 위한 장소가 협소한 경우에는 열원측 열교환기를 공냉식 열교환기로 사용할 수 있다. 공냉식 열교환기를 사용할 경우 별도의 기계실이 없어도 설치가능하며, 열원측 수배관이 필요 없기 때문에 시스템 설치비용이 절약되어 투자회수 기간이 매우 짧다. 따라서 대기 또는 열원측으로 버려지는 열량을 회수하여 사용하기 때문에 최적의 시스템 효율을 달성할 수 있고 종래의 열회수 히트펌프와 비교하여 수배관 설비가 간단해지고 급탕용 보조열원을 추가적으로 설치할 필요가 없어 시공비와 운전비 절감에 탁월한 효과가 있을 것으로 기대된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100,100-1 ; 압축기
110,110-1 ; 열회수용 1차 4way(사방)밸브
120,120-1 ; 냉난방 절환용 2차 4way(사방)밸브
130 ; 열원측(수열) 열교환기
130-1 ; 열원측(공기) 열교환기
140 ; 부하측 열교환기
150 ; 열회수 열교환기
160,160-1 ; 냉방용 팽창밸브
170,170-1 ; 난방용 팽창밸브
180,180-1 ; 2차(냉방용) 솔레노이드밸브
190,190-1 ; 1차(난방용) 솔레노이드밸브
200,200-1 ; 제1 체크밸브
210,210-1 ; 제2 체크밸브
220,220-1 ; 제3 체크밸브
230,230-1 ; 사이트글라스
240,240-1 ; 필터드라이어
300 ; 컨트롤러
a,a-1 ; 제1 배관
b,b-1 ; 제2 배관

Claims (5)

  1. 전기를 이용해서 저온저압의 냉매가스를 고온고압의 가스로 압축시키는 압축기;
    고온고압의 가스를 냉난방용과 열회수 급탕용으로 사용하기 위해 해당 유로를 선택적으로 변경시키는 열회수용 1차 4way 밸브;
    냉난방 운전모드를 절환시키는 냉난방 절환용 2차 4way 밸브;
    상기 1차 및 2차 4way 밸브를 거친 고온고압의 가스를 이용하여 난방 모드 시 온수를 생산하고 냉매를 응축시키는 부하측 열교환기;
    냉방 모드 시 응축열 회수를 통해 무료로 급탕수를 생성하거나 난방 모드 시 급탕을 생성하는 열회수 열교환기;
    저온저압의 액냉매를 이용하여 냉수를 생산하고 저온저압의 가스로 상변화시키는 열원측 열교환기;
    냉매가 필터드라이어를 향해 정방향으로 흐를 수 있도록 해당 유로를 막거나 통과시키는 제1 내지 제3 체크밸브;
    냉매가 필터드라이어를 향해 정방향으로 흐를 수 있도록 해당 유로를 막거나 통과시키는 1차(난방용) 또는 2차(냉방용) 솔레노이드밸브;
    응축된 냉매를 교축하여 저온저압의 액냉매로 상변화시키는 냉방용 또는 난방용 팽창밸브; 및
    유저(user) 쪽의 냉방, 난방 또는 급탕의 수요에 따라 상기 1차 또는 2차 4way 밸브, 상기 제1 내지 제3 체크밸브, 또는 상기 1차 또는 2차 솔레노이드밸브의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러의 시스템 컨트롤에 의해 냉방 모드, 난방 모드, 냉방 및 열회수 급탕 모드, 열회수 급탕 모드의 구현이 가능한 것을 특징으로 하는 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤러의 시스템 컨트롤에 의해 1 사이클(Cycle) 구성 시 (냉방 100%), (난방 100%), (냉방 100% + 열회수 급탕 100%), (열회수 급탕 100%)의 운전 모드의 구현이 가능하고, 2 사이클(Cycle) 구성 시 (냉방 100 %), (난방 100 %), (냉방 100 % + 열회수 급탕 100 %), (열회수 급탕 100 %), (냉방 100 % + 열회수 급탕 50%), (냉방 50% + 열회수 급탕 100%), (난방 50%+ 열회수 급탕 50%)의 운전 모드의 구현이 가능한 것을 특징으로 하는 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기.
  4. 제1항에 있어서,
    냉매 사이클에서 상기 2차 4Way 밸브의 절환을 용이하게 하기 위한 제1 배관; 및
    상기 1차 4Way 밸브가 열회수 모드로 절환될 경우 상기 2차 4Way 밸브의 파일롯 고압모세관을 항상 고압으로 형성시킬 수 있도록 하는 제2 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    수열원이 부족한 경우 공기를 열원으로 하여 부하측(냉방/난방)과 열회수측(급탕) 부하를 모두 만족시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 열회수 온수공급 기능을 보유한 히트펌프 냉난방기.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107166829A (zh) * 2017-04-25 2017-09-15 珠海格力电器股份有限公司 应用于风冷冷水热回收机组的控制方法及装置
CN107543331A (zh) * 2017-10-20 2018-01-05 无锡同方人工环境有限公司 一种带冷凝热回收装置的风冷冷水制冷系统
KR102251194B1 (ko) 2020-11-06 2021-05-13 주식회사 시스웍스 가축사용 히트펌프 냉난방시스템

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000179970A (ja) * 1998-12-11 2000-06-30 Sanyo Electric Co Ltd 空気調和システム
JP2002318028A (ja) * 2001-02-19 2002-10-31 Denso Corp ヒートポンプ式チラー
KR100580277B1 (ko) * 2004-06-16 2006-05-16 윤명혁 냉난방 겸용 냉온수 히트펌프 시스템
KR20070020413A (ko) 2004-01-26 2007-02-21 티비더블유 인더스트리즈, 인코포레이티드 원위치 내 처리 공정을 이용한 화학 기계적 연마 공정 제어
KR20090034667A (ko) 2007-10-04 2009-04-08 주식회사그린훼미리 유기성 폐기물 처리장치
KR20090047290A (ko) 2007-11-07 2009-05-12 주식회사 바이오인프라 엑소좀 및 이를 함유한 암 백신 조성물
KR20120122924A (ko) 2011-04-27 2012-11-07 한국화학연구원 유기 반도체 화합물, 이의 제조방법 및 이를 채용한 유기 반도체 디바이스
KR101336461B1 (ko) * 2012-06-21 2013-12-04 대성히트펌프 주식회사 히트펌프 제습기를 이용한 온수 생산장치, 이를 이용한 제습과 온수 생산방법 및 제상방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000179970A (ja) * 1998-12-11 2000-06-30 Sanyo Electric Co Ltd 空気調和システム
JP2002318028A (ja) * 2001-02-19 2002-10-31 Denso Corp ヒートポンプ式チラー
KR20070020413A (ko) 2004-01-26 2007-02-21 티비더블유 인더스트리즈, 인코포레이티드 원위치 내 처리 공정을 이용한 화학 기계적 연마 공정 제어
KR100580277B1 (ko) * 2004-06-16 2006-05-16 윤명혁 냉난방 겸용 냉온수 히트펌프 시스템
KR20090034667A (ko) 2007-10-04 2009-04-08 주식회사그린훼미리 유기성 폐기물 처리장치
KR20090047290A (ko) 2007-11-07 2009-05-12 주식회사 바이오인프라 엑소좀 및 이를 함유한 암 백신 조성물
KR20120122924A (ko) 2011-04-27 2012-11-07 한국화학연구원 유기 반도체 화합물, 이의 제조방법 및 이를 채용한 유기 반도체 디바이스
KR101336461B1 (ko) * 2012-06-21 2013-12-04 대성히트펌프 주식회사 히트펌프 제습기를 이용한 온수 생산장치, 이를 이용한 제습과 온수 생산방법 및 제상방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107166829A (zh) * 2017-04-25 2017-09-15 珠海格力电器股份有限公司 应用于风冷冷水热回收机组的控制方法及装置
CN107543331A (zh) * 2017-10-20 2018-01-05 无锡同方人工环境有限公司 一种带冷凝热回收装置的风冷冷水制冷系统
KR102251194B1 (ko) 2020-11-06 2021-05-13 주식회사 시스웍스 가축사용 히트펌프 냉난방시스템

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