KR20180109449A - Heat pump system which can supply heat and chill - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a heat pump system capable of maintaining a balance between a hot load and a cold load so that demands for heat and cold can be satisfied at the same time. The heat pump system includes a compressor, a plurality of condensers connected in parallel to be supplied with and condense a gas refrigerant compressed by the compressor; a plurality of expansion valves connected in parallel to be supplied with and expand a liquid refrigerant condensed by the condenser, a plurality of evaporators connected to each of the expansion valves to vaporize the expanded liquid refrigerant and then transfer the refrigerant to the compressor; a heat-chill heat pump including a core filter dryer installed between the plurality of evaporators and the compressor, a heat demand portion including a plurality of heat consumers for recovering heat energy from the plurality of condensers and using the energy, and a cold heat demand portion maintaining a cold temperature by transferring heat energy to the evaporators. An accumulator is installed between the core filter dryer and the compressor, a liquid receiver is provided between the plurality of condensers and the plurality of expansion valves, and a bypass pipe for directly connecting the outlet side of the receiver and the inlet side of the accumulator and a bypass module including an expansion valve and an on-off valve installed in the bypass pipe are provided to maintain a balance between the hot load and the cold load. As a result, the heat-chill heat pump system is capable of satisfying both heat and chill demands in summer and winter alike.

Description

냉온동시 히트펌프 시스템{Heat pump system which can supply heat and chill}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a heat pump system,

본 발명은 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 특히 온열 및 냉열수요가 동시에 충족될 수 있도록 온열부하와 냉열부하 간의 균형유지가 가능한 히트펌프 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat pump system, and more particularly, to a heat pump system capable of maintaining a balance between a heat load and a cold load so that the demand for heat and cold can be satisfied at the same time.

히트펌프는 동력으로 구동되는 압축기가 기체 냉매를 압축시킴으로써 저온 열원의 열에너지를 고온열원으로 보내어 저온열원의 폐열을 회수하는 장치이다. 따라서 히트펌프는 폐열을 회수하는 작용도 하면서 또한 열 회수 작용을 통해서 저온이 필요한 공간이나 물질에서 열을 제거시키는 작용을 한다.The heat pump is a device in which a power driven compressor compresses a gas refrigerant to send thermal energy of a low-temperature heat source to a high-temperature heat source to recover waste heat of the low-temperature heat source. Accordingly, the heat pump also functions to recover the waste heat and to remove heat from the space or material requiring low temperature through the heat recovery operation.

그런데 열을 공급받아 가열되어야 하는 고온 수요와 저온이 유지되어야 하는 저온 수요는 열 수급이 서로 일치되기 힘들므로 일반적으로 히트펌프는 가열작용 또는 냉각작용 중 어느 하나만 수행한다.However, since the high temperature demand to be heated by the heat supply and the low temperature demand to maintain the low temperature are difficult to match with each other, the heat pump generally performs only one of the heating operation and the cooling operation.

또한 고온 수요와 저온 수요는 계절에 따라 차이가 크므로, 어느 하나의 히트펌프가 가열과 냉각 작용을 모두 수행하더라도 통상적으로 동절기에는 가열작용 만을 수행하고 하절기에는 냉각작용 만을 수행한다. 따라서 고온 수요와 저온 수요를 동시에 충족시킬 수 있게 설계된 히트펌프라 하더라도 계절에 따라 열 수급이 달라지므로 가열작용과 냉각작용이 동절기와 하절기 구분 없이 동시에 수행되긴 힘든 것이다.Also, since high-temperature demand and low-temperature demand differ from season to season, even if any one of the heat pumps performs both heating and cooling, usually only the heating operation is performed during the winter season and only the cooling operation is performed during the summer season. Therefore, even though a heat pump designed to satisfy both high-temperature and low-temperature demands, heat supply and cooling can not be performed at the same time regardless of the winter season and the summer season.

이러한 이유로 히트펌프를 하절기에는 냉각 작용만을 수행하도록 가동하고 동절기에는 가열 작용만을 수행하도록 가동한다면, 동절기에도 냉각 작용이 필요한 냉장 또는 냉동고나 또는 하절기에도 가열 작용이 필요한 건조실이나 건조로를 운영하기 위해서는 결국 두 대 이상의 히트펌프가 필요하게 되어 설비비가 증대 될 뿐만 아니라 두 대 이상의 히트펌프 가동을 위한 전력 소모량도 히트펌프의 수만큼 증가하게 된다.For this reason, if a heat pump operates to perform only a cooling action during the summer season and operates only to perform a heating action during the winter season, in order to operate a refrigerator or a freezer requiring cooling action during the winter season or a drying room or a drying oven requiring a heating action during the summer season, Not only the equipment cost is increased because more heat pumps are required, and the power consumption for operating two or more heat pumps also increases by the number of heat pumps.

관련 종래기술을 살펴보면 도 1에 도시된 종래기술인 등록특허공보 제10-0686189호(등록일자: 2007. 02. 15)에 공개된 '온수의 폐열 회수 장치'를 들 수 있다.A related art related to the related art is a 'hot water waste heat recovering device' disclosed in the prior art Patent Publication No. 10-0686189 (registered on February 15, 2007) shown in FIG. 1.

상기 종래기술은 사용된 온수가 인입되는 폐수 인입 관(102)이 연결되는 폐수 수집 조(100)와, 폐수 수집 조(100)와 별체로 구비되어 폐수공급관(202)에 의해 접속되며 열교환기(210)가 설치된 폐수 열 교환 조(200)와, 폐수 열교환조(200)에 연결되는 폐수배출관(204)을 포함하는 온수의 폐열회수장치로서, 열교환기(210)를 통해 얻은 열의 회수가 가능하게 되는 효과가 있다.The prior art is provided with a waste water collecting tank 100 connected to a waste water inlet pipe 102 through which used hot water is introduced and a waste water collecting tank 100 provided separately from the waste water collecting tank 100 and connected by a waste water supply pipe 202, And a waste water discharge pipe 204 connected to the waste water heat exchange tank 200. The waste heat recovering device is a hot water waste heat recovering device that is capable of recovering heat obtained through the heat exchanger 210 .

그러나 상기 종래기술에서 제시된 폐열회수장치는 폐수에서 회수된 열에너지가 제공될 수 있는 효과와 폐수가 어느 정도 냉각되는 효과는 있지만, 적극적으로 냉열과 온열이 요구되는 서로 다른 수요처를 동시에 만족시킬 수 있는 열 부하 수급 구성이 제시되지 못하는 한계가 있다.However, the waste heat recovery apparatus proposed in the prior art has the effect of providing the heat energy recovered from the wastewater and the effect of cooling the wastewater to some degree, but the heat There is a limitation that the load supply and demand configuration can not be presented.

등록특허공보 제10-0686189호(등록일자: 2007. 02. 15)Patent Registration No. 10-0686189 (Registered Date: Feb. 15, 2007)

이에 본 발명은 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로써, 서로 분리된 온열 수요와 냉열 수요가 하나의 사이클로 동시에 충족될 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 동시 충족 작용이 기온 차이가 큰 동절기와 하절기에 모두 이루어질 수 있는 냉온동시 히트펌프 시스템을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a system and a method for the same, in which not only the heat demand and the cold heat demand separated from each other can be satisfied simultaneously in one cycle, Temperature heat pump system.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉온동시 히트펌프 시스템은, 기체 냉매를 압축시키는 압축기와, 압축기에서 압축된 기체 냉매를 공급받아 응축시키는 병렬로 연결된 복수개의 응축기와, 응축기로 응축된 액체 냉매를 공급받아 팽창시키는 병렬로 연결된 복수개의 팽창밸브와, 각 팽창밸브 마다 하나씩 연결되어 팽창된 액체냉매를 기화시킨 후 다시 상기 압축기로 냉매를 이송시키는 복수개의 증발기 및, 상기 복수개의 증발기와 압축기 사이에 설치되는 코어 필터 건조기로 구성되는 냉온동시 히트펌프와, 상기 복수개의 응축기로부터 열에너지를 회수하여 이용하는 복수개의 열 수요처로 구성되는 온열 수요부 및, 상기 복수개의 증발기에 열에너지를 전달하여 냉온을 유지시키는 냉열 수요부로 이루어지되, 상기 코어 필터 건조기와 압축기 사이에 어큐뮬레이터가 설치되고, 상기 복수개의 응축기와 복수개의 팽창밸브 사이에 수액기가 설치되며, 수액기의 출구 측과 어큐뮬레이터의 입구 측을 직접 연결시키는 바이패스 관과, 바이패스 관에 설치되는 팽창밸브 및 개폐밸브로 이루어지는 바이패스 모듈이 설치되어, 동절기에 온열부하가 냉열부하보다 증가될 경우, 냉매 중의 일부가 증발기를 통과하지 않고 순환됨으로써, 온열부하와 냉열부하 간의 균형이 유지되어 하절기와 동절기의 구분 없이 온열수요와 냉열수요를 모두 충족시키는 것을 특징으로 한다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described, the present invention provides a cold-heat and heat pump system including a compressor for compressing gas refrigerant, a plurality of condensers connected in parallel for supplying and condensing the gas refrigerant compressed in the compressor, A plurality of evaporators connected to each of the expansion valves to vaporize the expanded liquid refrigerant and then transfer the refrigerant to the compressor again; and a plurality of evaporators connected between the plurality of evaporators and the compressor, And a plurality of heat demanders for recovering heat energy from the plurality of condensers, and a cooler for transferring heat energy to the plurality of evaporators, The core filter dryer, A bypass pipe provided with an accumulator between the condensers and provided with a receiver between the plurality of condensers and the plurality of expansion valves and directly connecting the outlet side of the receiver with the inlet side of the accumulator, A bypass module including a valve and an on-off valve is provided so that when a heat load is increased over a cold load in the winter season, a part of the refrigerant circulates without passing through the evaporator, whereby a balance between the heat load and the cold load is maintained, The heat demand and the cold heat demand are all satisfied.

이 경우 바람직하게는 상기 어큐뮬레이터로부터 응축기로 흐르는 냉매 압력과 복수개의 응축기로부터 복수개의 팽창밸브로 흐르는 냉매의 압력이 동시에 측정되는 듀얼 압력 센서와, 압축기로부터 배출되는 냉매의 온도가 측정되는 온도 센서가 설치되어, 듀얼 압력 센서의 압력 수치와 온도 센서의 온도 수치에 따라 수액기에 저장된 냉매를 추가적으로 추출하거나 또는 상기 히트펌프에서 순환중인 냉매 중의 일부가 수액기에 저장될 수 있다.In this case, preferably, a dual pressure sensor in which the refrigerant pressure flowing from the accumulator to the condenser and the pressure of the refrigerant flowing from the plurality of condensers to the plurality of expansion valves are simultaneously measured, and a temperature sensor for measuring the temperature of the refrigerant discharged from the compressor The refrigerant stored in the receiver may be additionally extracted according to the pressure value of the dual pressure sensor and the temperature of the temperature sensor, or a part of the refrigerant circulating in the heat pump may be stored in the receiver.

이때 바람직하게는 상기 온도 센서와 개폐밸브를 연동시켜서, 온도 센서에서 측정된 온도 수치가 일정한 값 보다 작은 경우에 개폐밸브가 개방되면서 어큐뮬레이터로 진입되는 냉매 양이 증가됨으로써, 압축기에서 배출되는 냉매의 압력과 온도가 증가된다.In this case, preferably, the temperature sensor and the on-off valve are interlocked to increase the amount of refrigerant entering the accumulator when the temperature measured by the temperature sensor is smaller than a predetermined value, And the temperature is increased.

또한 본 발명에 따른 냉온동시 히트펌프 시스템은 기체 냉매를 압축시키는 압축기와, 압축기에서 압축된 기체 냉매를 공급받아 응축시키는 병렬로 연결된 복수개의 응축기와, 응축기로 응축된 액체 냉매를 공급받아 팽창시키는 병렬로 연결된 복수개의 팽창밸브와, 각 팽창밸브 마다 하나씩 연결되어 팽창된 액체냉매를 기화시킨 후 다시 상기 압축기로 냉매를 이송시키는 복수개의 증발기 및, 상기 복수개의 증발기와 압축기 사이에 설치되는 코어 필터 건조기로 구성되는 냉온동시 히트펌프와, 지하에 매립되게 설치되는 지하수조와, 지하수조에 잠기게 설치되는 고온수조 및, 지하수조에 잠기게 설치되는 저온수조로 이루어지며, 고온수조는 상기 응축기 중 하나로부터 열에너지를 공급받아 가열되고, 저온수조는 지하수조에서 유출되는 지하수가 상기 증발기 중 하나를 통과하면서 증발기에 폐열을 전달하여 냉각된 후 회수되는 지하수를 공급받음으로써, 고온수조 내부의 고온수와 저온수조 내부의 저온수 온도가 장시간 유지되어 온수 및 냉기 생산용 냉수를 제공하는 것을 특징으로 하는 삼중수조와, 상기 응축기 중 하나로부터 열에너지를 공급받는 건조실과, 상기 증발기 중 하나로부터 냉열을 공급받는 냉장창고 및, 상기 증발기 중 하나로부터 냉열을 공급받는 냉동고 로 이루어지되, 상기 코어 필터 건조기와 압축기 사이에 어큐뮬레이터가 설치되고, 상기 복수개의 응축기와 복수개의 팽창밸브 사이에 수액기가 설치되며, 수액기의 출구 측과 어큐뮬레이터의 입구 측을 직접 연결시키는 바이패스 관과, 바이패스 관에 설치되는 팽창밸브 및 개폐밸브로 이루어지는 바이패스 모듈이 설치되어, 동절기에 온열부하가 냉열부하보다 증가될 경우, 냉매 중의 일부가 증발기를 통과하지 않고 순환됨으로써, 온열 부하와 냉방 부하 간의 균형이 유지되어 하절기와 동절기의 구분 없이 온열 수요와 냉열 수요를 모두 충족시키게 구성된다.The heat pump system according to the present invention comprises a compressor for compressing a gas refrigerant, a plurality of condensers connected in parallel for supplying and condensing the gas refrigerant compressed in the compressor, and a condenser for condensing the condensed liquid refrigerant, A plurality of evaporators connected to each of the expansion valves to vaporize the expanded liquid refrigerant and then transfer the refrigerant to the compressor, and a core filter drier installed between the plurality of evaporators and the compressor, And a low-temperature water tank installed in the groundwater tank. The high-temperature water tank supplies heat energy from one of the condensers to the groundwater tank, The low-temperature water tank is heated by the groundwater The hot water in the high-temperature water tank and the low-temperature water temperature in the low-temperature water tank are maintained for a long time, thereby providing cold water for hot water and cold water production And a refrigerator which receives cold heat from one of the evaporators, and a freezer which receives cold heat from one of the evaporators, wherein the refrigerator comprises: An accumulator is provided between the filter drier and the compressor, a bypass pipe is provided between the plurality of condensers and the plurality of expansion valves, the bypass pipe directly connecting the outlet side of the receiver with the inlet side of the accumulator, A bypass module including an expansion valve and an on-off valve is installed When the heat load is increased from the cold load in the winter season, a part of the refrigerant is circulated without passing through the evaporator, so that the balance between the heat load and the cooling load is maintained, thereby satisfying both the heat demand and the cold demand .

여기서 바람직하게는 상기 어큐뮬레이터로부터 응축기로 흐르는 냉매 압력과 복수개의 응축기로부터 복수개의 팽창밸브로 흐르는 냉매의 압력이 동시에 측정되는 듀얼 압력 센서와, 압축기로부터 배출되는 냉매의 온도가 측정되는 온도 센서가 설치되어, 듀얼 압력 센서의 압력 수치와 온도 센서의 온도 수치에 따라 수액기에 저장된 냉매를 추가적으로 추출하거나 또는 상기 히트펌프에서 순환중인 냉매 중의 일부가 수액기에 저장된다.Preferably, a dual pressure sensor in which the refrigerant pressure flowing from the accumulator to the condenser and the pressure of the refrigerant flowing from the plurality of condensers to the plurality of expansion valves are simultaneously measured, and a temperature sensor for measuring the temperature of the refrigerant discharged from the compressor , The refrigerant stored in the receiver is additionally extracted according to the pressure value of the dual pressure sensor and the temperature value of the temperature sensor, or a part of the refrigerant circulating in the heat pump is stored in the receiver.

이 경우 바람직하게는 상기 온도 센서와 개폐밸브를 연동시켜서, 온도 센서에서 측정된 온도 수치가 일정한 값 보다 작은 경우에 개폐밸브가 개방되면서 어큐뮬레이터로 진입되는 냉매 양이 증가됨으로써, 압축기에서 배출되는 냉매의 압력과 온도가 증가된다.In this case, preferably, the temperature sensor and the on-off valve are interlocked to increase the amount of refrigerant entering the accumulator as the on-off valve is opened when the temperature measured by the temperature sensor is smaller than a predetermined value. Pressure and temperature are increased.

한편 바람직하게는 상기 고온수조와 연결되어 고온수조 내부의 온수를 전달받아 저장시키거나 또는 저장된 고온수를 고온수조로 전달시키는 고온수탱크와, 태양열로 고온수탱크 내부의 고온수를 가열시키는 태양열집진기로 이루어지는 태양열회수부가 설치되며, 상기 증발기 중 어느 하나는 하절기에 고온수탱크 내부의 고온수를 전달받아 냉각시킨 후 냉각된 고온수가 상기 삼중수조를 구성하는 지하수조 내부로 이송됨으로써, 하절기에 온열부하와 냉열부하의 수급이 이루어질 수 있다.Preferably, the high-temperature water tank is connected to the high-temperature water tank to transmit and store the hot water in the high-temperature water tank, or to deliver the stored hot water to the hot water tank. Wherein one of the evaporators receives the high temperature water in the hot water tank during the summer season and then the cooled high temperature water is transferred to the inside of the groundwater tank constituting the triple water tank, And the supply of cold heat load can be performed.

본 발명에 따른 냉온동시 히트펌프 시스템에 따르면, 하나의 히트펌프로 온열 수요와 냉열 수요가 동시에 충족 가능함과 아울러 계절 변화에 관계없이 하나의 히트펌프를 그대로 활용하면서도 항상적인 온열 및 냉열 수요와 계절적인 온열 및 냉열 수요가 모두 충족됨으로써, 두 개의 히트펌프를 사용할 필요가 없어 효율이 극대화 되고 설비비의 대폭 감소 및 소요 동력의 대폭 절감이 가능한 효과가 있다.According to the cold / hot simultaneous heat pump system according to the present invention, one heat pump can simultaneously satisfy the demand for hot water and the demand for cold water. In addition, one heat pump is used as it is regardless of seasonal changes, Since both the heat and cold heat demands are satisfied, there is no need to use two heat pumps, thereby maximizing the efficiency, drastically reducing the equipment cost, and drastically reducing the required power.

도 1은 종래기술을 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 히트펌프 시스템의 개념도,
도 3은 도 2를 구체적으로 나타낸 구성도,
도 4는 추가 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 개념도,
도 5는 히트펌프의 냉매 순환을 나타내는 온도-엔트로피 그래프,
도 6은 히트펌프의 냉매 순환을 나타내는 압력-엔탈피 그래프,
1 is a block diagram showing a conventional technique,
2 is a conceptual view of a heat pump system according to the present invention,
Fig. 3 is a configuration diagram specifically showing Fig. 2,
4 is a conceptual view of a heat pump system according to a further embodiment;
5 is a temperature-entropy graph showing the refrigerant circulation of the heat pump,
6 is a pressure-enthalpy graph showing the refrigerant circulation of the heat pump,

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
The specific structure or functional description presented in the embodiment of the present invention is merely illustrative for the purpose of illustrating an embodiment according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention can be implemented in various forms. And should not be construed as limited to the embodiments described herein, but should be understood to include all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 히트펌프 시스템은 하나의 히트펌프로 온열 수요와 냉열 수요를 계절 변화에 상관없이 충족시켜줄 수 있는 부하 조절 수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.The heat pump system according to the present invention is characterized in that a single heat pump is provided with a load adjusting means capable of satisfying the demand for hot water and the demand for cold water regardless of the seasonal change.

본 발명에 따른 히트펌프 시스템은 아래에서 제시되는 제1실시예와 제2실시예로 구현될 수 있다. 이하에서는 도 2와 도 3을 참조하여 제1실시예를 설명하고, 도 4를 참조하여 제2실시예를 설명하기로 한다.The heat pump system according to the present invention can be implemented in the first and second embodiments shown below. Hereinafter, a first embodiment will be described with reference to FIG. 2 and FIG. 3, and a second embodiment will be described with reference to FIG.

<제1실시예>&Lt; Embodiment 1 >

제1실시예에서 본 발명에 따른 히트펌프 시스템은 냉온동시 히트펌프(10)와, 온열 수요부(20) 및, 냉열 수요부(40)로 이루어진다.In the first embodiment, the heat pump system according to the present invention includes a cold / hot heat pump 10, a hot water demand unit 20, and a cold / hot water demand unit 40.

냉온동시 히트펌프(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 기체 냉매를 압축시키는 압축기(11)와, 압축기(11)에서 압축된 기체 냉매를 공급받아 응축시키는 병렬로 연결된 복수개의 응축기(21)와, 복수개의 응축기(21)로 응축된 액체 냉매를 공급받아 팽창시키는 병렬로 연결된 복수개의 팽창밸브(13)와, 각 팽창밸브 마다 하나씩 연결되어 팽창된 액체냉매를 기화시킨 후 다시 압축기(11)로 냉매를 이송시키는 복수개의 증발기(14) 및, 복수개의 증발기(14)와 압축기(11) 사이에 설치되는 코어 필터 건조기(16)로 구성된다.As shown in FIGS. 2 and 3, the cold / hot simultaneous heat pump 10 includes a compressor 11 for compressing gas refrigerant, a plurality of condensers (not shown) connected in parallel for supplying and condensing the gas refrigerant compressed in the compressor 11 A plurality of expansion valves 13 connected in parallel for supplying and expanding the liquid refrigerant condensed by the plurality of condensers 21; and a plurality of expansion valves 13 connected to the respective expansion valves to vaporize the expanded liquid refrigerant, A plurality of evaporators 14 for transferring the refrigerant to the evaporator 14 and a core filter dryer 16 installed between the evaporators 14 and the compressor 11.

온열 수요부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 복수개의 응축기(12) 중 각각의 응축기로부터 열에너지를 공급받는 건조실(21)과 온수탱크(22)를 말한다. 이때 건조실에 연결되는 응축기를 제1응축기(121)라 하고 온수탱크(22)에 연결되는 응축기를 제2응축기(122)라 한다. 나머지 응축기를 제3응축기(123)라 하며, 제3응축기로(123)부터 열에너지를 공급받는 온열 수요부는 도시되진 않았지만 건조로 또는 발전기의 증발기와 같이 열에너지를 필요로 하는 시설물일 수 있다.The heat demand section 20 refers to a drying chamber 21 and a hot water tank 22 to receive thermal energy from the respective condensers of the plurality of condensers 12 as shown in FIG. In this case, the condenser connected to the drying chamber is referred to as a first condenser 121, and the condenser connected to the hot water tank 22 is referred to as a second condenser 122. The other condenser is referred to as a third condenser 123 and the heat demand part for receiving thermal energy from the third condenser 123 is not shown but may be a facility requiring thermal energy such as a drying furnace or an evaporator of a generator.

냉열 수요부(40)는 상기 복수개의 증발기(14)로 열에너지를 뺏기면서 낮은 온도가 유지되는 시설이다. 구체적으로는 냉장창고(41), 냉동고(42), 냉수탱크(43)이다. 이때 냉장창고(41)에 연결되는 증발기를 제1증발기(141)라 하고, 냉동고(42)에 연결되는 증발기를 제2증발기(142)라 하며, 냉수탱크(43)에 연결되는 증발기를 제3증발기(143)라 한다. 냉수탱크(43)에 공급되는 물은 지하수탱크(45)로부터 공급되며 지하수탱크(45)로부터 공급되는 물이 제3증발기(143)를 통과하면서 냉각되어 냉수탱크(43)로 이동된다. 나머지 하나의 증발기를 제4증발기(144)라 하며, 제4증발기(144)와 연결되는 냉열 수요부는 추가적인 냉동고 또는 냉장창고(미도시)일 수 있으며 또는 기타 낮은 온도가 유지되어야 하는 시설물일 수 있다.The cold / hot water demand unit 40 is a facility in which a low temperature is maintained while the heat energy is lost to the plurality of evaporators 14. More specifically, it is a refrigeration storage 41, a freezer 42, and a cold water tank 43. At this time, the evaporator connected to the cold storage 41 is referred to as a first evaporator 141, the evaporator connected to the freezer 42 is referred to as a second evaporator 142 and the evaporator connected to the cold water tank 43 is referred to as a third evaporator And is referred to as an evaporator 143. Water supplied to the cold water tank 43 is supplied from the groundwater tank 45 and water supplied from the groundwater tank 45 is cooled while passing through the third evaporator 143 and is transferred to the cold water tank 43. The remaining one evaporator is referred to as a fourth evaporator 144 and the cold and hot water demand portion connected to the fourth evaporator 144 may be an additional freezer or a refrigerated warehouse (not shown) .

그리고 냉온동시 히트펌프에는 어큐뮬레이터(17)와 수액기(18) 및 바이패스 모듈(15)이 설치된다. 어큐뮬레이터(17)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 코어 필터 건조기(16)와 압축기(11) 사이에 설치된다. 어큐뮬레이터(17)는 압축기(11)로 진입되는 냉매 중에 미처 증발되지 않은 액상의 냉매가 함유될 경우 냉매를 액체와 기체로 분리시켜서 기체 냉매만 압축기(11)로 통과시키고 액체 상태의 냉매는 일시적으로 저장하는 탱크 형태의 용기이다.The accumulator (17), the receiver (18), and the bypass module (15) are installed in the cold / hot heat pump. The accumulator 17 is installed between the core filter drier 16 and the compressor 11 as shown in Figs. The accumulator 17 separates the refrigerant into a liquid and a gas when the liquid refrigerant that has not evaporated yet is contained in the refrigerant entering the compressor 11, passes only the gas refrigerant through the compressor 11, It is a container in the form of a tank to store.

수액기(18)는 상기 복수개의 응축기(12)와 복수개의 팽창밸브(13) 사이에 설치되어 복수개의 응축기(12)에서 액화된 고온 고압의 냉매액을 일시적으로 저장하는 용기로서 복수개의 증발기(14) 내의 부하 변동에 따른 냉매 량의 변화를 흡수하는 작용을 한다.The receiver (18) is a container which is provided between the plurality of condensers (12) and the plurality of expansion valves (13) to temporarily store the high temperature and high pressure refrigerant liquid liquefied in the plurality of condensers (12) 14 to absorb the change in the refrigerant amount due to the load variation within the refrigerant circuit.

그리고 바이패스 모듈(15)은 수액기(18)의 출구 측과 어큐뮬레이터(17)의 입구 측을 직접 연결시키는 바이패스 관(151)과, 바이패스 관(151)에 설치되는 팽창밸브(제5팽창밸브(152)) 및 개폐밸브(154)로 이루어진다. 여기서 개폐밸브(154)가 개방되는 경우 복수개의 응축기(12)에서 배출되어 복수개의 팽창밸브(13)로 이송되는 냉매 중의 일부가 개폐밸브(154)의 개방 정도에 따라 유량이 조절되면서 복수개의 팽창밸브(13)를 거치지 않고 바이패스 관(151)을 따라 이동되어 곧바로 어큐뮬레이터(17)로 진입된다.The bypass module 15 includes a bypass pipe 151 for directly connecting the outlet side of the receiver 18 and the inlet side of the accumulator 17 and an expansion valve An expansion valve 152) and an opening / closing valve 154. When the opening / closing valve 154 is opened, a part of the refrigerant discharged from the plurality of condensers 12 and delivered to the plurality of expansion valves 13 is regulated in accordance with the opening degree of the opening / closing valve 154, Passes through the bypass pipe 151 without passing through the valve 13, and enters the accumulator 17 immediately.

바이패스 모듈(15)이 설치됨으로써, 첫째로 특히 동절기에 난방이나 온수 소비가 늘어나면서 복수개의 응축기(12)의 부하가 커질 때, 만일 복수개의 증발기(14) 중 일부가 동절기에 가동되지 않는다면 냉매가 복수개의 증발기(14)를 거치지 않고 바로 바이패스 관(151)을 따라 이동됨으로써 곧바로 어큐뮬레이터(17)를 통과하여 압축기(11)로 이송되어 온열 부하와 냉열 부하의 수급이 조절될 수 있다. 이때 바이패스 관(151)에 팽창밸브(제5팽창밸브(152))가 있으므로 냉매는 일정정도 증발하여 일부는 기체 상태가 되지만 여전히 액체 상태의 냉매가 섞여 있으므로 어큐뮬레이터(17)는 액체 상태의 냉매를 분리시켜 기체 상태의 냉매만 압축기(11)로 보내고 액체 상태의 냉매는 액상냉매 바이패스 관(19)을 따라 곧바로 복수개의 응축기(12)로 진입된다. 따라서 바이패스 모듈(15)과 어큐뮬레이터(17)만으로 일차적인 부하 수급 조절이 이루어진다.By installing the bypass module 15, firstly, when the load of the plurality of condensers 12 becomes large, especially when the heating or hot water consumption increases during the winter season, if a part of the plurality of evaporators 14 is not operated in the winter season, The refrigerant passes through the accumulator 17 directly to the compressor 11 as it is moved along the bypass pipe 151 without passing through the plurality of evaporators 14 and the supply and discharge of the heat load and the cold load can be controlled. At this time, since the expansion valve (the fifth expansion valve 152) is provided in the bypass pipe 151, the refrigerant evaporates to a certain extent to become a gaseous state. However, since the refrigerant in the liquid state is still mixed, Only the refrigerant in the gaseous state is sent to the compressor 11 and the refrigerant in the liquid state enters the plurality of condensers 12 directly along the liquid refrigerant bypass pipe 19. [ Therefore, only the bypass module 15 and the accumulator 17 are used to adjust the supply and demand of the load.

둘째로 바이패스 모듈(15)은 수액기(18)와의 상호작용을 통하여 부하조절 작용이 더욱 대량으로 이루어질 수 있다. 바이패스 모듈(15)만으로는 동절기 온열 수호 급증 상황에서 부하 조절에 한계가 있을 때 수액기(18)에 저장된 냉매를 배출시키면서 그중 일부 냉매를 바이패스 관(151)을 통하여 압축기(11)로 이송시킨다면, 온열 수요가 증가된 만큼 냉매 량을 증가시킬 수 있고, 그러는 와중에도 냉열 부하는 동절기에 요구되는 적은 수요량만큼을 충족시키는 것이 가능하게 된다. 즉 동절기에 온열 수요의 증대가 냉열 부하량에 영향을 미치지 않으면서 충족 가능하게 되는 것이다.Secondly, the bypass module 15 can be operated in a larger amount through the interaction with the receiver 18. The bypass module 15 only discharges the refrigerant stored in the receiver 18 and transfers some of the refrigerant among the refrigerant to the compressor 11 through the bypass pipe 151 when there is a limit in the load control in the surge of thermal protection in the winter season , It is possible to increase the amount of refrigerant as the demand for heat increases, and in the meantime, it becomes possible to satisfy the amount of cold demand required by the small amount demanded in the winter season. That is, the increase of the heat demand in the winter season can be satisfied without affecting the cold load.

한편, 도 2에서 각각 A, B, C, D1,D2,D3,D4라고 표시된 지점은 도 5 및 도 6의 그래프에 표시된 A, B, C, D에 대응된다. 참고로 도 5 및 도 6의 그래프에서는 증발기는 복수개가 아니라 하나인 것으로 가정하여 도 2 및 도 3에서 D1,D2,D3,D4 지점은 도 5 및 도 6에서는 D인 것으로 표시하기로 한다.The points indicated by A, B, C, D1, D2, D3 and D4 in FIG. 2 correspond to A, B, C and D shown in the graphs of FIG. 5 and FIG. In the graphs of FIGS. 5 and 6, it is assumed that the evaporator is not one but a plurality, and the points D1, D2, D3 and D4 in FIGS. 2 and 3 are denoted by D in FIG. 5 and FIG.

이 경우 동절기와 같이 온열 부하가 증가되면서도 복수개의 증발기(14)는 주위 온도 저하로 인하여 압축기(11)에 진입하는 냉매가 도 5에서 압력 P2 보다 낮아지거나 또는 복수개의 응축기(12)에서 배출되는 냉매 압력이 P1보다 낮을 경우 압축기(11)의 출력을 증가시켜 냉매를 더욱 고압으로 압축시킴으로써 압축기(11)에서 배출되는 냉매 압력이 P1이 되도록 조절시킬 수 있다.In this case, while the heat load is increased as in the winter season, the plurality of evaporators 14 are arranged in such a manner that the refrigerant entering the compressor 11 due to the ambient temperature drop becomes lower than the pressure P2 in FIG. 5 or the refrigerant discharged from the plurality of condensers 12 When the pressure is lower than P1, the output of the compressor 11 is increased to compress the refrigerant to a higher pressure so that the refrigerant pressure discharged from the compressor 11 can be controlled to be P1.

이처럼 압축기(11)를 이용하여 냉매 압력을 원활하게 조절시키기 위하여 냉매 압력이 실시간으로 측정될 필요가 있다. 따라서 도 2에 도시된 바와 같이 A 지점과 C 지점의 압력을 동시에 측정하는 듀얼 압력 센서(31)가 설치된다. 참고로 도 5 및 도 6에 도시된 압력 P2는 A 지점의 압력이고 P1은 C 지점의 압력이다.In order to smoothly control the refrigerant pressure using the compressor 11, the refrigerant pressure needs to be measured in real time. Therefore, as shown in FIG. 2, a dual pressure sensor 31 for simultaneously measuring pressures at points A and C is provided. For reference, the pressure P2 shown in Figs. 5 and 6 is the pressure at the point A and P1 is the pressure at the point C.

또한 복수개의 증발기(14)를 거치지 않고 바이패스 관(151)을 통하여 곧바로 압축기(11)를 통과한 후 복수개의 응축기(12)로 진입되는 냉매 량을 제어시키기 위하여 압축기(11)에서 배출되는 냉매 온도를 측정하는 온도 센서(32)와, 온도 센서(32)의 측정값에 따라 바이패스 관(151)에 설치된 개폐밸브(154)의 개폐 정도를 자동으로 제어시키는 연동 제어기(153)가 설치될 수 있다.In order to control the amount of refrigerant entering the plurality of condensers 12 after passing through the compressor 11 directly through the bypass pipe 151 without passing through the plurality of evaporators 14, An interlock controller 153 for automatically controlling the degree of opening and closing of the opening and closing valve 154 provided in the bypass pipe 151 is provided according to the measured value of the temperature sensor 32 .

압축기(11)에서 배출되는 기체 냉매의 온도는 도 5 및 도 6에서 B 로 표시된 지점의 온도이다. 특히 동절기의 경우 주위의 낮은 온도로 인하여 냉매 열 부하가 낮아지면 온도와 압력이 함께 낮아지게 된다. 이러한 현상이 누적되면 순환되는 냉매의 압력은 계속 낮아지게 되어 결국 도 5의 그래프에서 배출열량이 낮아지면서 효율이 저하된다. 이때 냉매의 압력을 높여줌으로써 냉매의 온도를 올리려면 추가적인 냉매의 공급이 필요하게 된다. 따라서 수액기(18)로부터 냉매를 추가적으로 배출시키면서 또한 냉매의 열 부하를 유지시키기 위해서 추가되는 냉매를 복수개의 증발기(14)를 거치지 않고 곧바로 압축기(11)로 보낼 필요가 있다.The temperature of the gas refrigerant discharged from the compressor 11 is the temperature at the point indicated by B in Fig. 5 and Fig. Especially in the winter season, when the refrigerant heat load is lowered due to the low ambient temperature, the temperature and pressure are lowered together. When these phenomena accumulate, the pressure of the circulating refrigerant continues to be lowered, and as a result, the efficiency of the refrigerant decreases as the discharge heat amount decreases in the graph of FIG. In this case, it is necessary to supply additional refrigerant to raise the temperature of the refrigerant by increasing the pressure of the refrigerant. Therefore, it is necessary to send the additional refrigerant to the compressor 11 directly without passing through the plurality of evaporators 14 while further discharging the refrigerant from the receiver 18 and maintaining the heat load of the refrigerant.

따라서 B 지점에서의 온도가 낮아지면 자동적으로 수액기(18)에서 추가 냉매가 배출되면서 온도가 낮아질수록 개폐밸브(154)가 더 많이 개방되게 연동시키면 동절기에 열효율이 저하되는 것이 방지될 수 있는 것이다.Therefore, when the temperature at the point B is lowered, the additional refrigerant is automatically discharged from the receiver 18, and if the temperature is lowered, the opening / closing valve 154 is opened to open more, so that the thermal efficiency can be prevented from lowering in the winter season .

<제2실시예>&Lt; Embodiment 2 >

제2실시예는 냉온동시 히트펌프(10)와, 냉온동시 히트펌프(10)에 설치되는 바이패스 모듈(15)과 듀얼 압력 센서(31) 및 온도센서(32)의 구성은 모두 제1실시예와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.In the second embodiment, the configurations of the cold / hot heat pump 10, the bypass module 15, the dual pressure sensor 31 and the temperature sensor 32 provided in the cold / hot heat pump 10 are both the first The description thereof will be omitted.

제2실시예는 제1실시예에서 온수탱크(22)와 냉수탱크(43)가 별도의 구성으로 설치되는 것과 달리 도 4에 도시된 바와 같이 온수탱크와 냉수탱크가 하나의 지하수조(51) 내부에 배치되는 구조로 설치된다. 이때 제2실시예에서는 제1실시예에서의 온수탱크와 냉수탱크를 각각 고온수조(52)와 저온수조(53)로 칭하기로 한다.The second embodiment differs from the first embodiment in that the hot water tank 22 and the cold water tank 43 are provided separately from each other, but the hot water tank and the cold water tank are connected to one groundwater tank 51, As shown in FIG. At this time, in the second embodiment, the hot water tank and the cold water tank in the first embodiment will be referred to as a hot water tank 52 and a low-temperature water tank 53, respectively.

고온수조(52)와 저온수조(53)는 각각 제2응축기(122)와 제3증발기(143)로 가열 또는 냉각되긴 하지만, 고온수조(52)와 저온수조(53)가 외부 대기와 접촉되게 설치되면 동절기에는 고온수조(52)가 차가운 공기의 영향으로 식어버리게 되고, 하절기에는 저온수조(53)가 더운 외부 공기의 영향으로 온도가 상승하게 된다.The high temperature water tank 52 and the low temperature water tank 53 are heated or cooled by the second condenser 122 and the third evaporator 143 respectively but the high temperature water tank 52 and the low temperature water tank 53 are brought into contact with the outside atmosphere When installed, the hot water tank 52 is cooled by the influence of the cold air in the winter season, and in the summer, the temperature of the low temperature water tank 53 is raised by the influence of the hot outside air.

따라서 본 발명에서는 이러한 현상을 방지시키기 위해서 지면 하부에 지하수조(51)를 매립시키고 고온수조(52)와 저온수조(53)가 지하수조(51) 내부에 잠기게 설치된다. 이 경우 지하에 매립되는 점에서 계절 변화에 따른 온도 영향이 대폭 감소될 뿐만 아니라, 수중에 배치되는 점에서 주위 온도 변화가 느리고 온도 변화 폭이 작아 고온수조(52)와 저온수조(53)의 온도가 오랜시간 일정하게 유지될 수 있다. 이때 지하수조(51) 내부의 지하수는 도 4에 도시된 바와 같이 지하수원(S)에서 인양되는 지하수일 수도 있고 또는 우수 탱크(R)에 수집된 빗물일 수도 있다.Therefore, in order to prevent such a phenomenon, a groundwater tank 51 is buried in the lower part of the ground, and a high-temperature water tank 52 and a low-temperature water tank 53 are installed to be submerged in the groundwater tank 51. In this case, not only the temperature effect due to the seasonal change is significantly reduced at the point of being buried in the ground, but also the temperature of the high temperature water tank 52 and the temperature of the low temperature water tank 53 Can be kept constant for a long time. At this time, the groundwater in the groundwater tank 51 may be groundwater salvaged from the groundwater source S as shown in FIG. 4, or rainwater collected in the stormwater tank R.

특히 본 발명에서는 고온수조(52)가 상부에 배치되고 저온수조(53)는 하부에 배치됨으로써 지하수조(51) 내부의 열대류로 인하여 상대적으로 높은 온도의 지하수가 고온수조(52) 주위에 모이고 낮은 온도의 지하수가 저온수조(53) 주위에 모이게 되어 고온수조(52)와 저온수조(53)의 온도가 더욱 장시간 유지될 수 있다.Particularly, in the present invention, the high-temperature water tank 52 is disposed at the upper portion and the low-temperature water tank 53 is disposed at the lower portion, so that groundwater having a relatively high temperature is gathered around the hot water tank 52 due to the thermal flow inside the groundwater tank 51 The low-temperature groundwater collects around the low-temperature water tank 53, and the temperature of the high-temperature water tank 52 and the low-temperature water tank 53 can be maintained for a longer time.

이때 고온수조(52)의 저면과 저온수조(53)의 상면은 도 4에 도시된 바와 같이 상승관(54)이 서로 연결시킨다. 상승관(54)은 고온수조(52) 하부에 가라앉는 낮은 온도의 물과 저온수조(53) 상부에 모이는 높은 온도의 물중에서 저온수조(53) 상부의 물 온도가 고온수조(52) 하부의 물 온도보다 더 높을 경우 저온수조(53) 상부의 물이 고온수조(52)로 상승하게 되어 고온수조(52)와 저온수조(53)의 상대적 온도 차이가 더 장시간 유지될 수 있는 작용을 한다. 이러한 현상은 하절기에 냉방수요 충족을 위해서 저온수조(53) 내부의 물이 근린생활시설 또는 기타 냉방이 필요한 공간에 설치된 직팽식 공기조화기(미도시)를 통과한 후 다시 저온수조(53)로 복귀되는 과정이 반복되면서 발생될 수 있다.At this time, the bottom surface of the hot water tank 52 and the top surface of the low temperature water tank 53 are connected to each other by the uprising pipe 54 as shown in FIG. The uprising pipe 54 is connected to the water supply pipe 54 so that the water temperature of the upper portion of the low temperature water tank 53 is lower than the water temperature of the low temperature water sinking below the high temperature water tank 52, The water above the low temperature water tank 53 rises to the high temperature water tank 52 so that the relative temperature difference between the high temperature water tank 52 and the low temperature water tank 53 can be maintained for a longer time. This phenomenon occurs when water in the low-temperature water tank 53 passes through a direct air-conditioning unit (not shown) installed in a neighborhood or other room where cooling is required to meet the cooling demand during the summer, The process of returning may be repeated.

그리고 고온수조(52)와 저온수조(53)는 각각 온수와 냉수의 수원으로도 사용될 수 있어 보충이 필요할 수 있다. 이때 고온수조(52)와 저온수조(53)에는 각각 온수조 보충밸브(55)와 냉수조 보충밸브(56)가 설치되어 주위의 지하수로부터 물을 보충받을 수 있다. 이 경우 지하수의 이물질이 걸러질 수 있게 온수조 보충밸브(55)와 냉수조 보충밸브(56)에는 이물질 제거 필터가 설치될 수 있다.The high-temperature water tank 52 and the low-temperature water tank 53 can also be used as hot and cold water sources, respectively, so that supplementation may be required. At this time, a hot water tank replenishment valve 55 and a cold water tank replenishment valve 56 are installed in the high temperature water tank 52 and the low temperature water tank 53, respectively, so that water can be replenished from the surrounding ground water. In this case, a foreign matter removing filter may be installed in the hot water tank refill valve 55 and the cold water tank refill valve 56 so that foreign matter in the ground water can be filtered.

제2응축기(122)는 도 4에 도시된 바와 같이 고온수조(52) 내부의 물을 높은 온도로 유지시켜 주며, 제3증발기(143)는 저온수조(53) 내부의 물을 낮은 온도로 유지시켜 준다. 이때 고온수조(152)는 특히 동절기에 온수를 제공하거나 또는 공기조화기(미도시)에 난방을 제공하며, 저온수조(53)는 특히 하절기에 냉수를 제공하거나 또는 공기조화기(미도시)에 냉방을 제공한다.The second condenser 122 maintains the water inside the high temperature water tank 52 at a high temperature and the third evaporator 143 maintains the water inside the low temperature water tank 53 at a low temperature as shown in FIG. I will. In this case, the hot water tank 152 provides hot water in the winter season or provides air to the air conditioner (not shown), and the low temperature water tank 53 provides cold water in the summer season, Provides cooling.

그런데, 동절기에는 온수 및 난방이 대량으로 요구될 수 있으므로 추가적인 온수 제공 수단이 필요하게 된다. 이러한 경우 온수 대량 소비를 위해서 지하수가 온수조 보충밸브(55)를 통하여 유입되면 동절기의 지하수 온도는 낮으므로 제2응축기(122)만 가동시켜 데우려면 상당히 많은 시간이 소요될 수 있다. 따라서 온수조 보충밸브(55)로 지하수가 보충되는 것이 아니라 제3응축기(123)가 지하수를 데운 다음 데워진 지하수를 곧바로 고온수조(52) 내부로 유입시킴으로써, 온수 소비로 감소되는 고온수조(52)의 유량을 보충시킴과 동시에 고온수조(52)의 수온이 온수로 사용될 수 있을 정도로 높게 유지될 수 있다.However, hot water and heating may be required in large quantities during the winter season, so that an additional hot water supply means is required. In this case, when the groundwater is introduced through the hot water tank replenishment valve 55 in order to consume a large amount of hot water, the groundwater temperature in the winter season is low, so that it may take considerable time to operate only the second condenser 122. Therefore, instead of replenishing the ground water with the hot water tank replenishment valve 55, the third condenser 123 warms the ground water and immediately flows the warmed ground water into the hot water tank 52, whereby the hot water tank 52, And the water temperature of the hot water tank 52 can be kept high enough to be used as hot water.

한편, 제2실시예에서는 특히 동절기 온수 및 난방을 위한 열원으로서 고온수조(52)만 활용하였을 때 고온수조(52)의 용량 한계로 인하여 온수 및 난방 수요를 충족시키지 못하는 경우를 대비하여 고온수탱크(61)와 태양열집진기(62)로 이루어지는 태양열 회수부(60)가 마련될 수 있다.On the other hand, in case of using only the high-temperature water tank 52 as the heat source for the winter season hot water and the heating in the second embodiment, in case that the hot water and the heating demand can not be satisfied due to the capacity limit of the hot water tank 52, A solar heat recovery unit 60 including a solar collector 61 and a solar collector 62 may be provided.

고온수탱크(61)는 기본적으로 태양열집진기(62)로 가열된 물이 내부에 저장되고, 저장된 물로 온수와 난방을 각 수요처에 공급하게 된다. 그런데 고온수탱크(61)에 저장된 고온수가 온수와 난방 수요를 충족시킨 후 남을 경우에는 고온수조(52) 내부로 남은 고온수를 이송시킬 수 있게 도 4에 도시된 바와 같이 고온수탱크(61)와 고온수조(52)는 고온수 공급관(63)과 고온수 회수관(64)으로 연결된다.The hot water tank 61 basically stores the water heated by the solar collector 62 and supplies hot water and heating to the respective consumers with the stored water. 4, when the high temperature water stored in the high temperature water tank 61 is satisfied after the hot water and the heating demand are satisfied, the high temperature water tank 61 is provided in the high temperature water tank 61, And the high temperature water tank 52 are connected to the high temperature water supply pipe 63 and the high temperature water recovery pipe 64.

또한, 동절기에 난방 및 온수 수요를 고온수조(52) 내부의 온수로만 충족시킬 경우, 앞서 설명된 바와 같이 제2응축기(122)와 제3응축기(123)가 풀가동되므로 증발기도 이에 대응될 수 있게 응축기와 같은 양의 냉매를 증발시켜서 전체 히트펌프 시스템이 완전히 가동될 수 있게 되어야 한다.When the heating and hot water demand is satisfied only in the hot water tank 52 in the winter season, since the second condenser 122 and the third condenser 123 are fully operated as described above, the evaporator can also respond thereto So that the entire heat pump system can be fully operated by evaporating the same amount of refrigerant as the condenser.

그러나 동절기에는 냉방 수요가 없고, 다만 동절기와 하절기에 모두 가동이 필요한 냉장창고(41)와 냉동고(42)를 위해서 제1증발기(141)와 제2증발기(142)만 가동될 뿐이어서 제3증발기(143) 및 제4증발기(144)는 가동이 필요 없게 된다. 하지만 이런 상황에서도 제1 내지 제3응축기(121,122,123)의 용량에 대응될 수 있게 증발기도 가동되어야 한다. In the winter season, however, only the first evaporator 141 and the second evaporator 142 are operated only for the refrigerator 41 and the freezer 42, which are not required for cooling and are required to be operated during the winter season and the summer, The first evaporator 143 and the fourth evaporator 144 need not be operated. However, even in such a situation, the evaporator must be operated so as to correspond to the capacities of the first to third condensers 121, 122 and 123.

이 경우 태양열로 가열된 고온수탱크(61) 내의 고온수를 제4증발기(144)로 상온까지 식혀서 지하수조(51) 내부로 고온수를 이동시킨다면, 지하수조(51) 내부의 지하수는 동절기의 기온 영향을 받지 않고 상온 상태가 유지될 수 있으며, 또한 제4증발기(144)의 가동으로 인하여 제1 내지 제3응축기(121,122,123)의 가동이 제1, 2, 4증발기(141,142,144)의 가동과 균형을 이루게 되어 결국 온수와 난방 수요도 충족시키면서 4계절 모두 사용되는 건조실(21)의 운영도 정상적으로 이루어질 수 있게 된다. 참고로 이때 고온수조(52)가 제4증발기(144)에 열에너지를 전달하여 식혀져서 상온까지 온도가 낮아질 때의 '상온'은 사계절을 거쳐서 평균적인 수준의 상온이므로 대략 섭씨 15도 내지 섭씨 20도 전후를 지칭하며 동절기의 상온인 영하의 온도는 아니다.In this case, if the hot water in the hot water tank 61 heated by the sun is cooled to room temperature by the fourth evaporator 144 and the hot water is moved into the underground water tank 51, The operation of the first to third condensers 121, 122 and 123 can be controlled by the operation of the first, second and fourth evaporators 141, 142 and 144 So that the drying room 21 used for all four seasons can be normally operated while meeting hot water and heating demand. In this case, when the high temperature water tank 52 conveys heat energy to the fourth evaporator 144 and the temperature is lowered to room temperature, the 'normal temperature' is about 15 degrees Celsius to 20 degrees Celsius It refers to the postwar period, not the subzero temperature, which is the normal temperature in winter.

본 발명에 따른 냉온동시 히트펌프 시스템의 제2실시예는 이와 같이 구성됨으로써 하나의 히트펌프로도 냉열과 온열 수요가 모두 충족될 수 있고 이러한 냉열과 온열 수요의 동시 충족은 동절기와 하절기에 모두 다 이루어질 수 있다.The second embodiment of the cold / hot heat pump system according to the present invention is configured as described above, so that one heat pump can satisfy both cold and hot heat demands, and simultaneous satisfying of the cold and hot heat demands can be performed both in the winter season and the summer season Lt; / RTI &gt;

다만 본 발명이 구현되는 구체적인 형태는 제1 및 제2실시예로 한정되는 것은 아니며, 공지의 기술이 제1 및 제2실시예의 공통적인 기술적 특징에 부가되는 형태의 실시예라면 구현되는 실시예의 종류와 형태에 제한은 없다.
However, the present invention is not limited to the first and second embodiments. In the case where the known technology is added to the common technical features of the first and second embodiments, And there is no limit to the form.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

R : 우수 탱크 S : 지하수원
10 : 냉온동시 히트펌프 11 : 압축기
12 : 복수개의 응축기 13 : 복수개의 팽창밸브
14 : 복수개의 증발기 15 : 바이패스 모듈
16 : 코어 필터 건조기 17 : 어큐뮬레이터
18 : 수액기 19 : 액상냉매 바이패스 관
20 : 온열 수요부 21 : 건조실
22 : 온수탱크 30 : 센서부
31 : 듀얼 압력 센서 32 : 온도 센서
40 : 냉열 수요부 41 : 냉장창고
42 : 냉동고 43 : 냉수탱크
45 : 지하수 탱크 50 : 삼중수조
51 : 지하수조 52 : 고온수조
53 : 저온수조 54 : 상승관
55 : 온수조 보충밸브 56 : 냉수조 보충밸브
60 : 태양열 회수부 61 : 고온수탱크
62 : 태양열 집진기 63 : 고온수 공급관
64 : 고온수 회수관 121 : 제1응축기
122 : 제2응축기 123 : 제3응축기
131 : 제1팽창밸브 132 : 제2팽창밸브
133 : 제3팽창밸브 134 : 제4팽창밸브
141 : 제1증발기 142 : 제2증발기
143 : 제3증발기 144 : 제4증발기
151 : 바이패스관 152 : 제5팽창밸브
153 : 연동제어기 154 : 개폐밸브
R: Excellent tank S: Underground water source
10: simultaneous cold and hot heat pump 11: compressor
12: a plurality of condensers 13: a plurality of expansion valves
14: plurality of evaporators 15: bypass module
16: Core filter dryer 17: Accumulator
18: Receiver unit 19: Liquid refrigerant bypass pipe
20: Heating and Demand Department 21: Drying Room
22: hot water tank 30:
31: Dual pressure sensor 32: Temperature sensor
40: cold / hot demand part 41: cold storage warehouse
42: Freezer 43: Cold water tank
45: ground water tank 50: triple water tank
51: Groundwater tank 52: High temperature water tank
53: low temperature water tank 54: rising pipe
55: Hot water tank replenishment valve 56: Cold water tank replenishment valve
60: solar heat recovery unit 61: high temperature water tank
62: solar collector 63: high temperature water supply pipe
64: high temperature water recovery pipe 121: first condenser
122: second condenser 123: third condenser
131: first expansion valve 132: second expansion valve
133: third expansion valve 134: fourth expansion valve
141: first evaporator 142: second evaporator
143: Third evaporator 144: Fourth evaporator
151: bypass pipe 152: fifth expansion valve
153: interlock controller 154: opening / closing valve

Claims (8)

기체 냉매를 압축시키는 압축기와, 압축기에서 압축된 기체 냉매를 공급받아 응축시키는 병렬로 연결된 복수개의 응축기와, 응축기로 응축된 액체 냉매를 공급받아 팽창시키는 병렬로 연결된 복수개의 팽창밸브와, 각 팽창밸브 마다 하나씩 연결되어 팽창된 액체냉매를 기화시킨 후 다시 상기 압축기로 냉매를 이송시키는 복수개의 증발기 및, 상기 복수개의 증발기와 압축기 사이에 설치되는 코어 필터 건조기로 구성되는 냉온동시 히트펌프와;
상기 복수개의 응축기로부터 열에너지를 회수하여 이용하는 복수개의 열 수요처로 구성되는 온열 수요부; 및,
상기 복수개의 증발기에 열에너지를 전달하여 냉온을 유지시키는 냉열 수요부;로 이루어지되,
상기 코어 필터 건조기와 압축기 사이에 어큐뮬레이터가 설치되고, 상기 복수개의 응축기와 복수개의 팽창밸브 사이에 수액기가 설치되며, 수액기의 출구 측과 어큐뮬레이터의 입구 측을 직접 연결시키는 바이패스 관과, 바이패스 관에 설치되는 팽창밸브 및 개폐밸브로 이루어지는 바이패스 모듈이 설치되어,
동절기에 온열부하가 냉열부하보다 증가될 경우, 냉매 중의 일부가 증발기를 통과하지 않고 순환됨으로써, 온열부하와 냉열부하 간의 균형이 유지되어 하절기와 동절기의 구분 없이 온열수요와 냉열수요를 모두 충족시키는 것을 특징으로 하는 냉온동시 히트펌프 시스템.
A plurality of expansion valves connected in parallel for expanding and expanding the liquid refrigerant condensed by the condenser; and a plurality of expansion valves connected in parallel to each other for expanding and expanding the liquid refrigerant condensed by the condenser, A plurality of evaporators connected to the plurality of evaporators to vaporize the expanded liquid refrigerant and then transfer the refrigerant to the compressor, and a core filter drier installed between the plurality of evaporators and the compressor;
A heat demand unit configured by a plurality of heat demanders for recovering heat energy from the plurality of condensers; And
And a cold / hot water supply unit for supplying cold energy to the plurality of evaporators,
An accumulator is provided between the core filter drier and the compressor, a bypass pipe is provided between the plurality of condensers and the plurality of expansion valves, the bypass pipe directly connecting the outlet side of the receiver with the inlet side of the accumulator, A bypass module comprising an expansion valve and an on-off valve installed in the pipe,
When the heat load is increased over the cold load in the winter season, a part of the refrigerant circulates without passing through the evaporator, so that the balance between the heat load and the cold load can be maintained to satisfy both the heat demand and the cold demand Features cold and hot heat pump system.
제1항에 있어서,
상기 어큐뮬레이터로부터 압축기로 흐르는 냉매 압력과 수액기로부터 복수개의 팽창밸브로 흐르는 냉매의 압력이 동시에 측정되는 듀얼 압력 센서가 설치되어, 압축기로 흐르는 냉매 압력이 포화증기압에 미달되거나 또는 팽창밸브로 흐르는 냉매 압력이 포화액체압력보다 미달되는 경우 압축기 출력이 더 증가되는 것을 특징으로 하는 냉온동시 히트펌프 시스템.
The method according to claim 1,
A dual pressure sensor in which the pressure of the refrigerant flowing from the accumulator to the compressor and the pressure of the refrigerant flowing from the receiver to the plurality of expansion valves are measured at the same time and the pressure of the refrigerant flowing into the compressor is lower than the saturated vapor pressure, Wherein the compressor output is further increased when the saturated liquid pressure is less than the saturated liquid pressure.
제1항에 있어서,
압축기로부터 배출되는 냉매의 온도가 측정되는 온도 센서가 상기 바이패스 모듈에 설치된 개폐밸브와 연동되게 설치되어, 온도 센서에서 측정되는 온도 값이 포화수증기 온도에 미달될 경우 자동으로 개폐밸브가 개방되는 것을 특징으로 하는 냉온동시 히트펌프 시스템.
The method according to claim 1,
A temperature sensor for measuring the temperature of the refrigerant discharged from the compressor is installed to be interlocked with an on-off valve installed in the bypass module. When the temperature value measured by the temperature sensor is lower than the saturation steam temperature, Features cold and hot heat pump system.
기체 냉매를 압축시키는 압축기와, 압축기에서 압축된 기체 냉매를 공급받아 응축시키는 병렬로 연결된 복수개의 응축기와, 응축기로 응축된 액체 냉매를 공급받아 팽창시키는 병렬로 연결된 복수개의 팽창밸브와, 각 팽창밸브 마다 하나씩 연결되어 팽창된 액체냉매를 기화시킨 후 다시 상기 압축기로 냉매를 이송시키는 복수개의 증발기 및, 상기 복수개의 증발기와 압축기 사이에 설치되는 코어 필터 건조기로 구성되는 냉온동시 히트펌프와;
지하에 매립되게 설치되는 지하수조와, 지하수조에 잠기게 설치되는 고온수조 및, 지하수조에 잠기게 설치되는 저온수조로 이루어지며, 고온수조는 상기 응축기 중 하나로부터 열에너지를 공급받아 가열되고, 저온수조는 상기 증발기 중 하나에 열에너지를 전달하면서 냉각되며, 고온수조 내부의 고온수와 저온수조 내부의 저온수 온도가 장시간 유지되어 온수 및 냉기 생산용 냉수를 제공하는 것을 특징으로 하는 삼중수조와;
상기 응축기 중 하나로부터 열에너지를 공급받는 건조실과;
상기 증발기 중 하나로부터 냉열을 공급받는 냉장창고; 및,
상기 증발기 중 하나로부터 냉열을 공급받는 냉동고; 로 이루어지되,
상기 코어 필터 건조기와 압축기 사이에 어큐뮬레이터가 설치되고, 상기 복수개의 응축기와 복수개의 팽창밸브 사이에 수액기가 설치되며, 수액기의 출구 측과 어큐뮬레이터의 입구 측을 직접 연결시키는 바이패스 관과, 바이패스 관에 설치되는 팽창밸브 및 개폐밸브로 이루어지는 바이패스 모듈이 설치되어,
동절기에 온열부하가 냉열부하보다 증가될 경우, 냉매 중의 일부가 증발기를 통과하지 않고 순환됨으로써, 온열 부하와 냉방 부하 간의 균형이 유지되어 하절기와 동절기의 구분 없이 온열 수요와 냉열 수요를 모두 충족시키는 것을 특징으로 하는 냉온동시 히트펌프 시스템.
A plurality of expansion valves connected in parallel for expanding and expanding the liquid refrigerant condensed by the condenser; and a plurality of expansion valves connected in parallel to each other for expanding and expanding the liquid refrigerant condensed by the condenser, A plurality of evaporators connected to the plurality of evaporators to vaporize the expanded liquid refrigerant and then transfer the refrigerant to the compressor, and a core filter drier installed between the plurality of evaporators and the compressor;
A high-temperature water tank installed in a ground water tank, and a low-temperature water tank installed in a groundwater tank, wherein the high-temperature water tank is heated by receiving heat energy from one of the condensers, and the low- Wherein the high temperature water in the high temperature water tank and the low temperature water temperature in the low temperature water tank are maintained for a long time to provide cold water for hot water and cold water production;
A drying chamber for receiving thermal energy from one of the condensers;
A refrigerator for receiving cold heat from one of the evaporators; And
A freezer for receiving cold heat from one of the evaporators; Lt; / RTI &gt;
An accumulator is provided between the core filter drier and the compressor, a bypass pipe is provided between the plurality of condensers and the plurality of expansion valves, the bypass pipe directly connecting the outlet side of the receiver with the inlet side of the accumulator, A bypass module comprising an expansion valve and an on-off valve installed in the pipe,
In the winter season, when the heat load is increased over the cold load, a part of the refrigerant circulates without passing through the evaporator, so that the balance between the heat load and the cooling load is maintained to satisfy both the hot water demand and the cold water demand Features cold and hot heat pump system.
제4항에 있어서,
상기 응축기 중 하나는 지하수조 내부의 물을 가열시켜 고온수조 내부로 직접 이송시킴으로써 동절기에 온수 사용 증가로 인하여 고온수조의 유량이 저하될 때 고온수조에 가열된 온수를 공급하여 열과 유량을 모두 보충시키는 것을 특징으로 하는 냉온동시 히트펌프 시스템.
5. The method of claim 4,
One of the condensers heats water in the groundwater tank and transfers it directly to the inside of the hot water tank. When the flow rate of the hot water tank is lowered due to an increase in hot water usage in the winter season, hot water heated in the hot water tank is supplied to supplement both heat and flow Wherein the heat pump system comprises:
제4항에 있어서,
상기 어큐뮬레이터로부터 압축기로 흐르는 냉매 압력과 수액기로부터 복수개의 팽창밸브로 흐르는 냉매의 압력이 동시에 측정되는 듀얼 압력 센서가 설치되어, 압축기로 흐르는 냉매 압력이 포화수증기압에 미달되거나 또는 팽창밸브로 흐르는 냉매 압력이 포화액체압력보다 미달되는 경우 압축기 출력이 더 증가되는 것을 특징으로 하는 냉온동시 히트펌프 시스템.
5. The method of claim 4,
A dual pressure sensor is provided in which the pressure of the refrigerant flowing from the accumulator to the compressor and the pressure of the refrigerant flowing from the receiver to the plurality of expansion valves are simultaneously measured so that the refrigerant pressure flowing into the compressor becomes lower than the saturated steam pressure, Wherein the compressor output is further increased when the saturated liquid pressure is less than the saturated liquid pressure.
제6항에 있어서,
압축기로부터 배출되는 냉매의 온도가 측정되는 온도 센서가 상기 바이패스 모듈에 설치된 개폐밸브와 연동되게 설치되어, 온도 센서에서 측정되는 온도 값이 포화수증기 온도에 미달될 경우 자동으로 개폐밸브가 개방되는 것을 특징으로 하는 냉온동시 히트펌프 시스템.
The method according to claim 6,
A temperature sensor for measuring the temperature of the refrigerant discharged from the compressor is installed to be interlocked with an on-off valve installed in the bypass module. When the temperature value measured by the temperature sensor is lower than the saturation steam temperature, Features cold and hot heat pump system.
제4항에 있어서,
상기 고온수조와 연결되어 고온수조 내부의 온수를 전달받아 저장시키거나 또는 저장된 고온수를 고온수조로 전달시키는 고온수탱크와, 태양열로 고온수탱크 내부의 고온수를 가열시키는 태양열집진기로 이루어지는 태양열회수부가 설치되며,
상기 증발기 중 어느 하나는 하절기에 고온수탱크 내부의 물을 전달받아 상온으로 냉각시킨 후 상기 삼중수조를 구성하는 지하수조 내부로 이송시킴으로써, 동절기에 응축기 가동률이 최대로 될 때 응축기 가동률에 대응되게 증발기를 가동시킴과 동시에 지하수조의 지하수 온도가 동절기 환경의 영향을 받지 않게 상온으로 유지시킴으로써 겨울철 온열 공급 효율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 냉온동시 히트펌프 시스템.
5. The method of claim 4,
A high temperature water tank connected to the high temperature water tank for transferring and storing the hot water in the high temperature water tank or delivering the stored high temperature water to the high temperature water tank and a solar heat recovery unit including a solar heat collector for heating the high temperature water inside the hot water tank with solar heat In addition,
One of the evaporators receives the water in the hot water tank in the summer, and after cooling it to room temperature, transfers it to the inside of the groundwater tank constituting the triple water tank. Thus, when the operation rate of the condenser is maximized during the winter season, And the groundwater temperature of the groundwater tank is kept at room temperature without being influenced by the winter environment, thereby increasing the heat supply efficiency in the winter season.
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