KR20200111067A - Condensing pressure control method of heat pump - Google Patents

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KR20200111067A KR1020190030822A KR20190030822A KR20200111067A KR 20200111067 A KR20200111067 A KR 20200111067A KR 1020190030822 A KR1020190030822 A KR 1020190030822A KR 20190030822 A KR20190030822 A KR 20190030822A KR 20200111067 A KR20200111067 A KR 20200111067A
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Abstract

The present invention relates to a heat pump control method and, more specifically, to a heat pump control method including a compressor, a condenser, a liquid refrigerant storage space, an expansion valve, an evaporator, and a condenser fan. The heat pump control method controls the amount of compression per unit time of the compressor according to the size of the indoor heat load, wherein a target condensation temperature (Tc_t) of the condenser is a value obtained by adding a predetermined value (c1, hereinafter ″offset″) to the outside air temperature (Ta), the offset (c1) is the temperature difference between a condensation temperature (Tc) and the outside air temperature (Ta), which is the optimum efficiency at the minimum design load, when the condensation temperature (Tc) is higher than the target condensation temperature (Tc_t), the speed of the condenser fan is increased (than present), and when the condensation temperature is lower, the speed of the condenser fan is further lowered (than present) to achieve the target condensation temperature, when the outside temperature increases from a lower side to a higher side, the (excess) liquid refrigerant stored in the liquid refrigerant storage space decreases.

Description

히트펌프 응축압력 조절방법 {Condensing pressure control method of heat pump}Condensing pressure control method of heat pump}

본 발명은 히트펌프의 응축압력(온도)을 조절하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of controlling the condensing pressure (temperature) of a heat pump.

히트펌프는 열원으로부터 "히터싱크"라 불리는 목적지로 열을 전달하는 장치이다. 히트펌프는 차가운 공간에서 열을 흡수하고, 따뜻한 공간에서 열을 방출한다. 즉, 히트펌프에서는 자연적인 열전달 방향의 반대방향으로 열에너지 전달이 이루어진다. 이를 위해 히트펌프는 소량의 외부에너지를 사용하여, 열원에서 히트싱크로 에너지를 전송하는 작업을 수행한다.A heat pump is a device that transfers heat from a heat source to a destination called a “heater sink”. Heat pumps absorb heat in cold spaces and dissipate heat in warm spaces. That is, in the heat pump, heat energy is transferred in a direction opposite to the natural heat transfer direction. To this end, the heat pump uses a small amount of external energy to transfer energy from the heat source to the heat sink.

에어컨, 냉장고 및 공조장치 (HVAC : Heating Ventialating and Air Conditioning)가 히트펌프의 대표적인 예이다. 그리고 히트펌프를 사용하는 기기로는 냉수/온수를 제공하는 정수기, 건조기, 세탁기, 자판기 등이 있다.Air conditioners, refrigerators and air conditioners (HVAC: Heating Ventialating and Air Conditioning) are representative examples of heat pumps. In addition, devices using a heat pump include water purifiers, dryers, washing machines, and vending machines that provide cold/hot water.

ISO 15042:2017 히프펌프 성능시험 및 평가 표준에는, 과부하 시험조건, 표준 시험조건, 저부하 시험조건 등, 여러 가지 시험조건이 있다. 시스템 효율이 최적이 되는 충전냉매량은 상기 각 시험 조건별로 다 다른 문제점이 있다. In the ISO 15042:2017 hip pump performance test and evaluation standard, there are several test conditions, such as overload test conditions, standard test conditions, and low load test conditions. The amount of charged refrigerant at which the system efficiency is optimal has different problems for each of the above test conditions.

시스템 효율을 최적으로 하기 위하여, US2018073791 A1, US20160131405 A1 등에서 응축온도(압력)를 조절하는 방법들을 제시하였다. 하지만, 그 절차들이 복잡한 문제점이 있다. 또한 각 부품들의 제어방법이 명확하게 제시되어 있지 않아서, 실제로 구현하는데 어려움이 많다.In order to optimize the system efficiency, methods of controlling the condensation temperature (pressure) in US2018073791 A1, US20160131405 A1, etc. have been suggested. However, the procedures are complicated. In addition, since the control method of each component is not clearly presented, it is difficult to implement it in practice.

시중에 판매되는 응축기 팬 속도제어기들의 데이터 시트에 의하면, 속도 제어기의 입력은 고압(응축압력)이고, (입력값에 선형적으로 비례하는) 값으로 팬의 속도를 제어(도1 참고)한다. 그리고 팬의 속도 제어결과로 응축량이 변경되어서 고압(응축압력)을 안정화시킨다. 즉, 여러 가지 변수에 의하여 응축압력이 올라가면, 조금 덜 올라가도록 하고, 내려가면 조금 덜 내려가도록 소극적인 제어를 수행하는 문제점이 있다.According to the data sheet of commercially available condenser fan speed controllers, the input of the speed controller is high pressure (condensing pressure), and the fan speed is controlled by a value (linearly proportional to the input value) (see Fig. 1). And as a result of fan speed control, the amount of condensation is changed to stabilize the high pressure (condensation pressure). That is, if the condensation pressure increases due to various variables, there is a problem of performing passive control so that the condensation pressure is increased slightly, and when the condensation pressure is lowered, it is slightly lowered.

US20180073791 A1US20180073791 A1 US20160131405 A1US20160131405 A1

Johnson Controls (May 2018), “P266 Series Single-Phase Condenser Fan Speed Controls”, Code No. LIT-12011534, p3Johnson Controls (May 2018), “P266 Series Single-Phase Condenser Fan Speed Controls”, Code No. LIT-12011534, p3 Danfoss, (April 2018), ”Fan speed controller type Saginomiya RGE”, DKRCC.PD.LA0.C1.02, p2Danfoss, (April 2018), ”Fan speed controller type Saginomiya RGE”, DKRCC.PD.LA0.C1.02, p2

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출한 것이다. 더욱 상세하게는, 시스템 효율을 최적으로 하기 위하여 응축온도를 직관적으로 쉽게 조절하는 히트펌프를 제공하는 데 있다.The present invention is derived to solve the problems of the prior art. More specifically, it is to provide a heat pump that intuitively and easily adjusts the condensation temperature in order to optimize system efficiency.

본 발명의 히트펌프 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기, 응축기, 액체냉매 저장공간, 팽창밸브, 증발기 및 응축기 팬을 포함하는 히트펌프 제어방법에 있어서, 실내 열부하 크기에 따라서 상기 압축기의 단위시간당 압축량을 조절;하고, 상기 응축기의 목표 응축온도(Tc_t)는 외기온도(Ta)에 소정의 값(c1, 이하 “옵셋”)을 더한 값; 이고, 상기 옵셋(c1)은 최소 설계부하에서 최적 효율인 응축온도(Tc)와 외기온도(Ta) 와의 온도차; 이고, 응축온도(Tc)가 상기 목표 응축온도(Tc_t) 보다 높으면 상기 응축기 팬의 속도를 (현재보다) 더 높이고, 낮으면 상기 응축기 팬의 속도를 (현재보다) 더 낮추어서 상기 목표 응축온도를 달성하고, 외기온도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 증가하면, 상기 액체냉매 저장공간에 저장되는 (잉여) 액체냉매는 감소하는 것; 을 특징으로 한다.A heat pump control method of the present invention relates to a heat pump control method including a compressor, a condenser, a liquid refrigerant storage space, an expansion valve, an evaporator, and a condenser fan, and more particularly, the unit of the compressor according to the size of the indoor heat load. The amount of compression per hour is adjusted, and the target condensation temperature (Tc_t) of the condenser is a value obtained by adding a predetermined value (c1, hereinafter “offset”) to the outside air temperature (Ta); Wherein, the offset (c1) is a temperature difference between the condensation temperature (Tc) and the outside temperature (Ta), which is the optimum efficiency at the minimum design load; If the condensation temperature (Tc) is higher than the target condensation temperature (Tc_t), the speed of the condenser fan is increased (than current), and if it is lower, the speed of the condenser fan is lowered (than present) to achieve the target condensation temperature. And, when the outside temperature increases from a lower side to a higher side, the (excess) liquid refrigerant stored in the liquid refrigerant storage space decreases; It features.

이때, 상기 응축기 팬이 포화가 개시되는 부하의 값과 최대 부하에서 옵셋(c1)값을 사용하여서, 상기 두 부하값 사이에 있는 부하의 목표 응축온도는 보간 하여서 구하는 것; 이 바람직하다.At this time, the condenser fan uses the value of the load at which saturation starts and the offset (c1) value at the maximum load, and obtains a target condensation temperature of the load between the two load values by interpolation; This is desirable.

또한, 상기 응축기 팬의 속도가 포화가 된 경우는, 현재 개도보다 큰 개도(예, 현재개도의 110% 개도)와 현재 개도 보다 작은 개도(예, 현재개도의 90% 개도) 를 [ 소정의 시간간격(예, 15초)으로 ] 번갈아 가면서 반복적으로 제어하여 목표 응축온도를 달성하는 것; 이 바람직하다. In addition, when the speed of the condenser fan is saturated, the opening degree larger than the current opening degree (eg, 110% opening degree of the current opening degree) and the opening degree smaller than the current opening degree (eg, 90% opening degree of the current opening degree) are selected [predetermined time. At intervals (eg, 15 seconds)] to achieve the target condensation temperature by repeatedly controlling it alternately; This is desirable.

또한, 최소부하에서 최대부하 사이가 다수의 부하구간으로 나누어지고, 최소부하에서 최대부하로 갈수록 상기 각 부하구간의 옵셋(c1)은 증가하고, 각 부하구간에서 상기 응축기 팬의 속도는 증가하는 경향을 가지고, 각 부하구간의 끝에서 상기 응축기 팬(FN_C)의 속도는 최대 설계속도이고, 인접한 부하구간과는 옵셋값(c1)의 차이는 5 ℃ 이하인 것; 이 바람직하다.In addition, the interval between the minimum load and the maximum load is divided into a number of load sections, the offset (c1) of each load section increases as it goes from the minimum load to the maximum load, and the speed of the condenser fan in each load section tends to increase. And, at the end of each load section, the speed of the condenser fan (FN_C) is the maximum design speed, and the difference between the offset value (c1) from the adjacent load section is 5 °C or less; This is desirable.

또한, 상기 옵셋(c1)은 5 내지 12 ℃ 인 것; 이 바람직하다.In addition, the offset (c1) is 5 to 12 ℃; This is desirable.

본 발명에 따른 히트펌프 제어방법은, 압축기, 실외 열교환기, 팽창밸브, 및 실내 열교환기를 포함하는 히트펌프에 있어서, 상기 실외 열교환기와 상기 팽창밸브 사이에 설치된 실외 냉매저장공간; 상기 실내 열교환기와 상기 팽창밸브 사이에 설치된 실내 냉매저장공간; 및 압축기의 연결을 절환하는 사방변을 더 포함; 하고, 상기 히트펌프가 냉방모드로 동작할 때는 상기 실외 냉매저장공간에 액체 냉매를 저장하고, 상기 실내 냉매저장공간은 배관 역할을 하고, 히트펌프가 난방모드로 동작할 때는 상기 실내 냉매저장공간에 액체냉매를 저장하고, 상기 실외 냉매저장공간은 배관 역할을 하는 것; 이 바람직하다.A heat pump control method according to the present invention includes a heat pump including a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger, comprising: an outdoor refrigerant storage space installed between the outdoor heat exchanger and the expansion valve; An indoor refrigerant storage space installed between the indoor heat exchanger and the expansion valve; And a four-way side for switching the connection of the compressor. And, when the heat pump operates in the cooling mode, the liquid refrigerant is stored in the outdoor refrigerant storage space, the indoor refrigerant storage space serves as a pipe, and when the heat pump operates in the heating mode, it is stored in the indoor refrigerant storage space. Storing a liquid refrigerant, and the outdoor refrigerant storage space serving as a pipe; This is desirable.

본 발명에 따른 히트펌프 제어방법은, 압축기, 실외 열교환기, 팽창밸브, 및 실내 열교환기를 포함하는 히트펌프에 있어서, 상기 압축기의 연결을 절환하는 제1 사방변; 상기 팽창밸브의 연결을 절환하는 제2 사방변; 및 액체냉매 저장공간이 상기 팽창밸브와 상기 제2 사방변 사이에 설치되는 것; 이 바람직하다.A heat pump control method according to the present invention is a heat pump including a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger, comprising: a first four-way side for switching the connection of the compressor; A second four-way side for switching the connection of the expansion valve; And a liquid refrigerant storage space installed between the expansion valve and the second four sides. This is desirable.

본 발명의 히트펌프 제어방법에 의하면, 히트펌프 가동중에 능동적으로 응축온도를 제어하여서, 시스템 효율이 개선된 히트펌프가 제공되는 효과가 있다.According to the heat pump control method of the present invention, there is an effect of providing a heat pump with improved system efficiency by actively controlling the condensation temperature during operation of the heat pump.

도1 은 종래기술에 의한 응축기 팬 속도 조절방법을 나타낸 것이다.
도2 는 본 발명에 바람직한 히트펌프 회로도이다.
도3 은 본 발명을 설명하기 위한 기본자료이다.
도4 는 본 발명에 바람직한 목표 응축온도를 나타낸 것이다.
도5 는 본 발명에 바람직한 최적 충전냉매량 및 저장냉매량을 나타낸 것이다.
도6 은 본 발명에 바람직한 응축기 팬 속도 제어 방법이다.
도7 은 본 발명에 바람직한 또 다른 응축기 팬 속도 제어 방법이다.
도8 은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 p-h 선도이다.
도9 은 본 발명에 바람직한 또 다른 히트펌프 회로도이다.
도10 은 본 발명에 바람직한 또 다른 히트펌프 회로도이다.
1 shows a method for controlling a condenser fan speed according to the prior art.
2 is a circuit diagram of a heat pump according to the present invention.
3 is basic data for explaining the present invention.
Figure 4 shows the preferred target condensation temperature in the present invention.
5 shows an optimal amount of refrigerant charged and stored in the present invention.
Figure 6 is a preferred condenser fan speed control method in the present invention.
7 is another preferred condenser fan speed control method in the present invention.
8 is a ph diagram for explaining the effect of the present invention.
9 is another preferred heat pump circuit diagram in the present invention.
10 is another preferred heat pump circuit diagram according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 가능한 동일한 부호로 나 타내고 있음에 유의하여야 한다. 공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등 은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서, 용어 "압력"은 "그 압력에서 냉매가 끓는 온도, 응축온도 또는 증발온도"로 해석 할 수도 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this case, it should be noted that in the accompanying drawings, the same components are indicated by the same reference numerals as possible. Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc., as shown in the figure It can be used to easily describe the correlation between components and other components. In addition, in the present specification, the term "pressure" may be interpreted as "a temperature at which the refrigerant boils, condensation temperature, or evaporation temperature".

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이 상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification, "comprises" and/or "comprising" refers to the presence or addition of one or more other components, steps and/or actions. Do not exclude

또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석해서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지구성 및 기능에 대한 상세한 설명을 생략한다.In addition, terms or words used in the present specification and claims described below should not be interpreted as being limited to a conventional or dictionary meaning, but should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention. In addition, detailed descriptions of known configurations and functions that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

이하의 설명에서는 편의상 특별한 언급이 없는 한 이상적인 히트펌프를 사용하여 설명한다.In the following description, for convenience, an ideal heat pump will be used unless otherwise specified.

본 발명의 목표는 잉여 냉매를 냉매 저장공간에 저장하여서 응축온도를 조절하고, 그 결과 효율이 높은 히트펌프를 제공하는데있다.An object of the present invention is to control the condensation temperature by storing excess refrigerant in a refrigerant storage space, and as a result, to provide a heat pump with high efficiency.

<핵심개념 설명><Explanation of core concepts>

공기 열교환기의 열교환량은 Q = c·m·dT 로 계산할 수 있다. 여기서 Q 를 같게 하는 m 과 dT 의 조합은 많다. 위 수식에서 m 은 (공기습도에 따라 다를 수 있지만) 공기량, 공기무게, 바람속도, 열교환기 팬속도, 팬 소비전력 등으로 해석할 수 있다. 이때 c 는 공기비열 또는 비례계수이다. 그리고 온도차 dT (=열교환기 통과전 공기온도 - 통과후 공기온도) 는 열교환기 내부에서 냉매가 끓는 온도와 유입 공기와의 온도차에 의하여 변할 수 있다. 설명의 편의상, 본 명세서에서 상기 m은 “팬의 속도”를 사용하여서 설명한다. The heat exchange amount of the air heat exchanger can be calculated as Q = c·m·dT. Here, there are many combinations of m and dT that make Q equal. In the above formula, m can be interpreted as air volume, air weight, wind speed, heat exchanger fan speed, fan power consumption, etc. (though it may vary depending on air humidity). Here, c is the air specific heat or proportionality coefficient. And the temperature difference dT (=air temperature before passing through the heat exchanger-air temperature after passing through) can be changed by the temperature difference between the temperature at which the refrigerant boils inside the heat exchanger and the incoming air. For convenience of explanation, in the present specification, m is described using “the fan speed”.

더욱 상세히 설명하면 열교환기 온도(다르게 표현하면, 열교환기에서 냉매가 끓는 온도)와 공기온도가 같다면 열교환은 일어나지 않는다. 상기 온도차 dT 를 줄이는 방법 중 하나는 열교환기에 유입되는 공기온도와 열교환기 내부에서 냉매 끓는 온도와의 차를 줄이는 것이다. 열교환기 내부 압력을 변경하면 열교환기에서 냉매가 끓는 온도가 조절되고, 이것은 압축기의 소비전력과 관계가 있음은 당연하다. In more detail, if the heat exchanger temperature (in other words, the temperature at which the refrigerant boils in the heat exchanger) and the air temperature are the same, no heat exchange occurs. One of the methods of reducing the temperature difference dT is to reduce the difference between the temperature of the air flowing into the heat exchanger and the boiling temperature of the refrigerant inside the heat exchanger. When the pressure inside the heat exchanger is changed, the temperature at which the refrigerant boils in the heat exchanger is controlled, and it is natural that this is related to the power consumption of the compressor.

일반적으로, 상대적으로 소비전력이 낮은 부품의 소비전력은 높이고, 소비전력이 높은 부품의 소비전력은 낮추면서, 열부하에 맞게 열교환을 한다면, 히트펌프의 효율은 개선됨은 당연하다. 예를 들어서 설명하면, 승용차 에어컨의 경우 전기 압축기 용량은 3.5 kW 정도이고, 열교환기 팬은 150 W 정도(대략 압축기의 5% 수준)이다. 대부분의 경우에는, 팬의 소비전력을 최대로 하고, 압축기의 소비전력은 낮추어서, 열부하에 맞게 열교환을 한다면, 히트펌프의 효율은 종래보다 개선될 것이다.In general, if the power consumption of components with relatively low power consumption is increased, the power consumption of components with high power consumption is lowered, and heat exchange is performed according to the heat load, it is natural that the efficiency of the heat pump is improved. For example, in the case of a passenger car air conditioner, the electric compressor capacity is about 3.5 kW, and the heat exchanger fan is about 150 W (approximately 5% of the compressor). In most cases, if the power consumption of the fan is maximized, the power consumption of the compressor is lowered, and heat exchange is performed according to the heat load, the efficiency of the heat pump will be improved compared to the prior art.

본 발명에서는, 단위시간당 1) 압축기가 압축하는 냉매량, 2) 응축기에서 응축되는 냉매량, 3) 팽창밸브를 통과하는 냉매량 및 4) 증발기에서 증발되는 냉매량; 이 같게 되도록 제어하는 것을 기본으로 한다.In the present invention, per unit time 1) the amount of refrigerant compressed by the compressor, 2) the amount of refrigerant condensed in the condenser, 3) the amount of refrigerant passing through the expansion valve, and 4) the amount of refrigerant evaporated in the evaporator; It is based on controlling to be like this.

그리고, 일반 운전조건에서 과 충전되어 있는 잉여 냉매는 액체상태로 만들어서, 상기 잉여냉매가 기체상태로 있을 때 보다 고압이 낮게 되도록 제어 하는 것을 기본으로 한다.In addition, under normal operating conditions, the excess refrigerant overcharged is made into a liquid state, and the high pressure is controlled to be lower than when the excess refrigerant is in a gaseous state.

<주요부품 제어방법><Main parts control method>

이하 도2를 참조하여 히트펌프 주요부품의 (바람직한 냉방모드) 제어방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method for controlling (preferred cooling mode) of the main parts of the heat pump will be described with reference to FIG. 2.

도2에서, 히트펌프(100)은 압축기(C), 응축기 (HX_C), 액체냉매 저장공간(RS), 팽창밸브 (EXV) 및 증발기(HX_E) 가 상기 설명된 순으로 연결되어 냉매 순환 회로를 이룬다. 그리고, 상기 히트펌프(100)은 응축기(HX_C)의 출구부에 온도와 압력을 측정하는 센서(PT) 와 응축기 팬(FN_C)를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.In Figure 2, the heat pump 100 is a compressor (C), a condenser (HX_C), a liquid refrigerant storage space (RS), an expansion valve (EXV) and an evaporator (HX_E) are connected in the above-described order to form a refrigerant circulation circuit. Achieve. In addition, it is preferable that the heat pump 100 further includes a sensor PT for measuring temperature and pressure and a condenser fan FN_C at the outlet of the condenser HX_C.

1) 실내부하 크기결정 : Ld_in=(Tm_indoor - Ts_indoor) x 실내공간크기1) Determine the size of the indoor load: Ld_in=(Tm_indoor-Ts_indoor) x indoor space size

실내부하(Ld_in)는 실내온도의 측정값(Tm_indoor)과 실내온도의 설정값 (Ts_indoor)의 차이로 결정될 수 있다. 히트펌프가 물리적으로 설치되면, 다수의 실험을 수행하여서, 실내부하(Ld_in)의 크기를 % 로 표현할 수 있다. 본 명세서에서는 별다른 언급이 없는 한 실내부하(Ld_in)는 % 단위인 것으로 하여서 설명한다. 그리고, 히트펌프가 제공할 수 있는 최대 (설계) 실내부하를 100% 로 한다.The indoor load Ld_in may be determined by a difference between the measured value Tm_indoor of the indoor temperature and the set value Ts_indoor of the indoor temperature. When the heat pump is physically installed, a number of experiments are performed, and the size of the indoor load (Ld_in) can be expressed in %. In this specification, unless otherwise stated, the indoor load (Ld_in) will be described as being in units of %. And, the maximum (design) indoor load that the heat pump can provide is 100%.

2) 가변용량 압축기 구동2) Variable displacement compressor drive

압축기는 실내부하(Ld_in)의 크기에 따라서 목표로 하는 단위시간당 냉매압축량 ( Refrigerant Amount by Compressor, 이하 “RAcp” )을 달성 할 수 있도록 구동한다. (이하에서는 “단위시간당”은 특별히 강조하고자 하는 경우가 아닌 경우에는 생략하고, 단순히 “냉매압축량”이라고 표현함에 유의하여야 한다. )The compressor is driven to achieve the target refrigerant amount per unit time (Refrigerant Amount by Compressor, hereinafter “RAcp”) according to the size of the indoor load (Ld_in). (In the following, it should be noted that “per unit time” is omitted unless specifically emphasized, and is simply expressed as “refrigerant compressed amount”.)

가변 성능 압축기 중 하나인 인버터 압축기는, 압축기 구동주파수를 변경하여서 단위시간당 목표 냉매압축량(이하 “RAcp_t”)을 달성한다. 구체적은 수치로 일 예를 들면, 실내부하 (Ld_in)가 100% 일 경우는 100 gram/sec 냉매를 압축기에서 압축 하고 (이때, RAcp_t 를 % 로 표시하면 100% 임, 즉 최대 설계 실내부하에 대한 단위시간당 냉매압축량은 100%임), 실내부하(Ld_in)가 20% 일 경우는 20 gram/sec 냉매를 압축하도록 압축기 구동주파수를 제어한다 (이때, RAcp_t 를 % 로 표시하면 20% 임). One of the variable performance compressors, an inverter compressor, achieves a target refrigerant compression amount per unit time (hereinafter "RAcp_t") by changing a compressor driving frequency. For example, if the indoor load (Ld_in) is 100%, 100 gram/sec refrigerant is compressed in the compressor (at this time, if RAcp_t is expressed as %, it is 100%, that is, for the maximum design indoor load). Refrigerant compression amount per unit time is 100%), and when the indoor load (Ld_in) is 20%, the compressor drive frequency is controlled to compress the refrigerant 20 gram/sec (at this time, when RAcp_t is expressed as %, it is 20%).

실제로 단위시간당 냉매압축량(RAcp)은 인버터의 구동주파수가 고정일 때, 저압에서 냉매밀도, 냉매온도 및 압축기 온도 등에 의하여 변한다. 하지만 상기 요인들은 구동주파수 보다는 영향이 작은 요인이다. 따라서 본 명세서에서 “압축기 구동주파수 변경” 은 단순한 구동주파수 변경일 수도 있고, 상기 여러 요인들을 고려한 변경일 수도 있다. 이것은 실제로 히트펌프를 구현할 때는, 비용과 품질을 고려하기 때문이다. 보다 상세하게는, 비용을 우선으로 하는 히트펌프는 단순히 구동주파수를 변경하는 방법 채용할 것이고, 품질을 우선으로 하는 히트펌프는 상기 여러 요인들을 고려하여 구동주파수를 변경하는 방법을 채용할 것이기 때문이다.Actually, the amount of refrigerant compression per unit time (RAcp) varies depending on the refrigerant density, refrigerant temperature and compressor temperature at low pressure when the drive frequency of the inverter is fixed. However, the above factors have a smaller influence than the driving frequency. Therefore, in the present specification, the “compressor driving frequency change” may be a simple driving frequency change, or may be a change in consideration of the above various factors. This is because cost and quality are considered when actually implementing a heat pump. More specifically, a heat pump that prioritizes cost will simply adopt a method of changing the driving frequency, and a heat pump that prioritizes quality will adopt a method of changing the driving frequency in consideration of the above factors. .

본 발명에서 히트펌프의 정상 운전조건에서는, 실내부하 (Ld_in)의 크기에 의하여 압축기 구동주파수를 변경하는 것이 바람직하다. 즉, 압축기의 토출압력을 소정의 값으로 만들기 위하여 압축기 구동주파수를 제어하지 않음에 유의하여야 한다.In the present invention, in the normal operating condition of the heat pump, it is preferable to change the compressor driving frequency according to the size of the indoor load Ld_in. That is, it should be noted that the compressor drive frequency is not controlled to make the discharge pressure of the compressor a predetermined value.

3) 과냉도 측정3) Measurement of subcooling

과냉도(이하, “SC”)는 응축된 액체냉매가 응축온도보다 얼마나 낮은지를 나타내는 지표로써, 아래 공식으로 구하는 것이 바람직하다.The degree of subcooling (hereinafter, “SC”) is an index indicating how low the condensed liquid refrigerant is below the condensing temperature, and is preferably obtained by the formula below.

Tpcm = f (Pcm)Tpcm = f (Pcm)

SC = Tcm - TpcmSC = Tcm-Tpcm

여기서, Pcm 은 측정압력 이고, Tcm 은 측정온도이다. 이 값들은 상기 온도와 압력을 측정하는 센서(PT)로 측정된 것이다. 그리고, 이론적인 응축온도인 Tpcm 은 상기 측정된 압력 Pcm 에서 냉매의 이론적인 끓는 온도이다. Here, Pcm is the measurement pressure and Tcm is the measurement temperature. These values were measured with a sensor (PT) that measures the temperature and pressure. In addition, Tpcm, which is the theoretical condensing temperature, is the theoretical boiling temperature of the refrigerant at the measured pressure Pcm.

그 외에, 본 발명에 바람직한 과냉도를 구하는 종래기술이 다수 더 있으나 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.In addition, there are many more conventional techniques for obtaining a preferred subcooling degree in the present invention, but a detailed description thereof will be omitted.

4) 팽창밸브(EXV) 및 증발기 제어4) Expansion valve (EXV) and evaporator control

본 발명에서 팽창밸브(EXV)는 특별한 제한이 없기 때문에 모든 종류의 팽창밸브를 사용할 수 있다. 다르게 설명하면, 전자식 팽창밸브(이하, “EEV”) 및 기계식 팽창밸브(TXV, 모세관…) 모두 사용할 수 있다. In the present invention, since the expansion valve EXV is not particularly limited, all types of expansion valves can be used. In other words, both an electronic expansion valve (hereinafter, "EEV") and a mechanical expansion valve (TXV, capillary tube...) can be used.

4-1) 기계식 팽창밸브를 사용하는 경우4-1) When using a mechanical expansion valve

기계식 팽창밸브를 사용하는 경우는 기구적으로 작동하므로, 연산이 가능한 제어기(예, 마이컴, 소형컴퓨터 등)에 의한 팽창밸브 제어는 필요 없다. 이때 증발기 팬(FN_E) 의 속도는, 실내부하(Ld_in)의 크기에 따라서 제어되는 것이 바람직하다. 이에 대한 다수의 선행기술이 존재하므로 상세한 설명은 생략한다.In the case of using a mechanical expansion valve, since it operates mechanically, there is no need to control the expansion valve by a controller (eg, microcomputer, small computer, etc.) capable of calculation. At this time, the speed of the evaporator fan FN_E is preferably controlled according to the size of the indoor load Ld_in. Since there are a number of prior art for this, a detailed description will be omitted.

4-2) 전자식 팽창밸브로 과열도를 제어하는 경우4-2) In case of controlling superheat degree with electronic expansion valve

EEV 로 과열도를 제어하는 것에 대한 다수의 선행기술이 존재하므로 상세한 설명은 생략한다.Since there are a number of prior art for controlling the superheat degree with an EEV, a detailed description will be omitted.

이때, 증발기 팬(FN_E) 의 속도는 실내부하(Ld_in) 크기에 비례하여서 제어되는 것이 바람직하다. 이에 대한 다수의 선행기술이 존재하므로 상세한 설명은 생략한다.At this time, the speed of the evaporator fan FN_E is preferably controlled in proportion to the size of the indoor load Ld_in. Since there are a number of prior art for this, a detailed description will be omitted.

4-3) 전자식 팽창밸브로 단위시간당 냉매통과량을 제어하는 경우4-3) When controlling the refrigerant passage per unit time with an electronic expansion valve

본 발명에 바람직한 EEV 의 일 제어방법은, 단위시간당 상기 EEV 를 통과하는 냉매통과량 (Refrigerant Amount flowing through expansion Valve, 이하 “RAvv” ) 과 상기 압축기의 목표압축량 (RAcp_t) 이 같게 되도록 상기 EEV 개도를 제어하는 것이다. ( 이하에서는 “단위시간당”은 특별히 강조하고자 하는 경우가 아닌 경우에는 생략하고, 단순히 “냉매통과량”이라고 표현함에 유의하여야 한다. ) One preferred control method of an EEV in the present invention is the opening of the EEV so that a refrigerant amount flowing through expansion valve (RAvv) per unit time and a target compression amount (RAcp_t) of the compressor are the same. Is to control. (In the following, it should be noted that “per unit time” is omitted unless specifically emphasized, and is simply expressed as “refrigerant passing amount”.)

이를 위하여, 선행 실험으로 (다수의 고압과 저압 조건에서) EEV 개도별로 냉매통과량(RAvv)을 측정하고, 이것을 테이블로 만들거나, EEV 개도별로 냉매통과량(RAvv)을 구하는 공식을 만들 수 있음은 당연하다. To this end, it is possible to measure the refrigerant passage amount (RAvv) for each EEV opening degree (under a number of high and low pressure conditions) as a previous experiment, and make this as a table, or make a formula for calculating the refrigerant passage amount (RAvv) for each EEV opening degree. Is of course.

그리고, (다수의 고압과 저압 조건에서) EEV 개도별로 EEV를 통과한 냉매가 전부 기화되었을 때의 열교환량을 계산하고, 상기 EEV 개도별로 [ 실내부하(Ld_in)에 대응하는 ] 열교환량 테이블로 만들거나, EEV 개도별로 열교환량을 구하는 공식을 만들 수 있음은 당연하다Then, calculate the heat exchange amount when all the refrigerants that have passed through the EEV are vaporized for each EEV opening (under multiple high and low pressure conditions), and make a heat exchange amount table [corresponding to the indoor load (Ld_in)] for each EEV opening. Or, it is natural that a formula to obtain the heat exchange amount for each EEV opening degree can be made.

이때, 증발기 팬(FN_E) 의 속도로 과열도(SH)를 조절하는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는, 기본적으로 현재보다 실내부하(Ld_in)가 증가하면 증발기 팬(FN_E) 속도도 같이 증가한다. 그리고 임의의 값을 가지는 실내부하 (Ld_in)에서 상기 증발기 팬(FN_E)의 속도는 증감이 있을 수 있는데, 이것은 과열도(SC)를 소정의 정해진 값으로 제어하기 위해서이다.At this time, it is preferable to control the superheat (SH) at the speed of the evaporator fan (FN_E). More specifically, basically, when the indoor load (Ld_in) increases than the present, the speed of the evaporator fan (FN_E) also increases. In addition, the speed of the evaporator fan FN_E may increase or decrease in the indoor load Ld_in having an arbitrary value, in order to control the superheat SC to a predetermined value.

배경기술에서 언급 하였듯이, 다수의 시험조건에 맞는 하나의 최적 냉매 충전량은 없다. 이를 해결하는 방법 중 하나는 고압부내의 기체냉매량을 조절하는 것이다. As mentioned in the background art, there is no single optimal refrigerant charge for multiple test conditions. One of the ways to solve this is to control the amount of gas refrigerant in the high pressure section.

예를 들어서 열감응식 팽창밸브(TXV)를 사용하는 히트펌프에서, 특정부하에서 저압부에 있는 냉매량은 거의 일정할 것이다. 그리고, 충전된 냉매 중 나머지는 모두 고압부에 존재하게 된다. 고압부에 일정량의 냉매가 기체와 액체로 공존하는 경우, 기체량에 따라서 압력이 변한다. 즉 고압을 현재보다 더 낮추고 싶으면, 고압의 기체냉매가 액체냉매로 되어서 현재보다 기체냉매가 더 적게 되도록 제어를 하면 된다. 본 발명에서는 상기 액체냉매를 냉매저장공간(RS) 에 보관한다. 참고로, 상기 냉매 저장공간(RS)는 응축기(HX_C) 내부에 있을 수도 있다. For example, in a heat pump using a thermal expansion valve (TXV), the amount of refrigerant in the low pressure section will be almost constant under a specific load. And, the rest of the charged refrigerants are all present in the high-pressure part. When a certain amount of refrigerant coexists as gas and liquid in the high-pressure part, the pressure changes according to the amount of gas. That is, if you want to lower the high pressure more than the present, the high-pressure gas refrigerant becomes a liquid refrigerant, so that the gas refrigerant is less than the present. In the present invention, the liquid refrigerant is stored in the refrigerant storage space RS. For reference, the refrigerant storage space RS may be inside the condenser HX_C.

이하 도3 내지 7을 참조하여서 본 발명에 바람직한 응축온도 (냉방모드) 제어방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of controlling the condensation temperature (cooling mode) preferred in the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7.

도3 은 부하의 크기에 따른 응축기 팬 속도(31)를 개념적으로 도시한 예이다. 즉 부하크기가 커지면 커질수록 응축기 팬속도(31)도 같이 증가함을 의미한다. [ 이때 시험 조건인 외기온도(Ta) 와 응축온도(Tc)는 일정한 값이다. ] 3 is an example conceptually showing the condenser fan speed 31 according to the size of the load. That is, as the load size increases, the condenser fan speed 31 also increases. [At this time, the test conditions, outdoor temperature (Ta) and condensation temperature (Tc) are constant values. ]

일반 가정집의 경우 외기온도가 증가하면, 실내부하도 같이 증가하는 경향이 많다. 따라서 외기온도가 증가하면, 응축기 팬 속도(37)도 같이 증가하는 경향이 많다. 불을 많이 사용하는 식당 주방의 경우는 외기온도가 설계 하한값에 있을 때에도 실내부하가 높을 수 있다. 즉, 외기온도에 관계없이 실내부하가 항상 높을 수 있다. 그리고 히트펌프가 가동하여서 소정의 시간이 지나서, 실내온도가 설정온도 근처에 도달하면, 부하는 작아진다. 그러면, 외기온도에 관계없이 실내부하가 항상 낮을 수 있다. In the case of a general home, when the outside temperature increases, the indoor load tends to increase as well. Therefore, when the outside temperature increases, the condenser fan speed 37 also tends to increase. In the case of a restaurant kitchen that uses a lot of fire, the interior load may be high even when the outside temperature is within the design lower limit. In other words, the indoor load may always be high regardless of the outside temperature. In addition, when a predetermined period of time has elapsed since the heat pump is operated and the indoor temperature reaches near the set temperature, the load decreases. Then, the indoor load can always be low regardless of the outside temperature.

외기온도에 관계없이, 실내부하는 설계 최소값에서 설계 최대값 사이 값이 될 수 있음을 앞서 설명하였다. 본 발명에 바람직한 응축온도는 도4 의 (41) 처럼 외기온도에 소정의 값(c1, 이하 “옵셋”) 만큼 높게 형성되는 것이 바람직하다. 이것을 공식으로 표현하면, 목표 응축온도(Tc_t) = 외기온도(Ta) + 옵셋(c1) 이 된다.Regardless of the outside temperature, it has been described above that the indoor load can be a value between the design minimum value and the design maximum value. The preferred condensation temperature in the present invention is preferably formed as high as a predetermined value (c1, hereinafter “offset”) to the outside temperature as shown in (41) of FIG. 4. If this is expressed in the formula, the target condensation temperature (Tc_t) = outside temperature (Ta) + offset (c1).

도5 는 최적 응축온도를 형성하는데 필요한 냉매충전량(51)을 외기온도별로 개념적으로 나타낸 것이다. 외기온도가 상승하면, 상기 냉매충전량(51)도 증가 하여야 최적 응축온도를 실현할 수 있다. 상기 최적 냉매충전량(51)은 저압을 형성하는데 필요한 냉매량, 고압을 형성하는데 필요한 기체 냉매량 그리고 응축기(HX_C) 내부에 저장되는 액체 냉매량(53)의 합(51)이다.FIG. 5 conceptually shows the refrigerant charge amount 51 required to form the optimum condensation temperature for each outdoor temperature. When the outside temperature rises, the refrigerant charge amount 51 must also increase to achieve the optimum condensation temperature. The optimum refrigerant charge amount 51 is the sum 51 of the amount of refrigerant required to form a low pressure, the amount of gaseous refrigerant required to form a high pressure, and the amount of liquid refrigerant 53 stored in the condenser HX_C.

일반 운전조건에서 과충전되어 있는 잉여냉매(57)는 액체로 만들어서 냉매저장공간(RS)에 보관하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 잉여냉매(57)은 외기온도가 낮아질수록 커짐은 당연하다.It is preferable to make the excess refrigerant 57 overcharged under normal operating conditions into a liquid and store it in the refrigerant storage space RS. At this time, it is natural that the excess refrigerant 57 increases as the outside temperature decreases.

이하 도6을 사용하여서 본 발명에 바람직한 응축온도 제어방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a preferred condensation temperature control method in the present invention will be described with reference to FIG. 6.

종래기술에 의한 응축온도(o_tc) 와 응축기 팬 속도(o_fspd) 는 부하가 커지면 같이 증가하는 경향을 가진다. (도1 을 다르게 표현한 것)The condensing temperature (o_tc) and the condenser fan speed (o_fspd) according to the prior art tend to increase as the load increases. (Figure 1 is expressed differently)

본 발명에서는 최소 설계부하에서 최적 효율인 응축온도(Tc)와 외기온도와의 차를 옵셋(c1)으로 하여, 목표 응축온도(Tc_t)를 구하는 수식에 적용한다. 그러면, 목표응축온도(Tc_t)는 전 부하영역에서 (외기온도가 변하지 않는다면) 일정한 값을 가진다. 도6 에서 목표 응축온도(Tc_t)는 50 ℃ 인 경우를 도시한 예이다. In the present invention, the difference between the condensation temperature (Tc), which is the optimum efficiency, and the outside temperature at the minimum design load, is set as an offset (c1), and is applied to an equation for obtaining the target condensation temperature (Tc_t). Then, the target condensation temperature Tc_t has a constant value (if the outside temperature does not change) in the entire load range. 6 shows an example in which the target condensation temperature Tc_t is 50°C.

도6 에서, 부하가 20% 에서 68% 로 증가하면, 종래기술에서는 응축온도 (o_tc)도 같이 증가한다. 하지만 본 발명에 따른 응축온도는 최소 설계부하에서 구한 목표 응축온도(Tc_t) 로 고정되어 있다. 그러므로 최소 설계부하 이외에서는 목표 응축온도(Tc_t)와 외기온도(Ta) 와의 차에 의한 열교환량이 종래기술보다 작아진다. 이것을 보상하기 위해서는 응축기 팬(FN_C)를 더 빠르게 가동하여서, 열교환에 사용되는 공기를 종래보다 더 많이 응축기(HX_C)에 공급하는 것이 (예, fspd_2) 바람직하다. ( Q=c.m.dT=일정, dT 작은 값으로 유지, m 값을 높은 값으로)In Fig. 6, when the load increases from 20% to 68%, the condensation temperature (o_tc) also increases in the prior art. However, the condensation temperature according to the present invention is fixed to the target condensation temperature Tc_t obtained at the minimum design load. Therefore, the amount of heat exchange due to the difference between the target condensation temperature Tc_t and the outside air temperature Ta becomes smaller than that of the prior art except for the minimum design load. In order to compensate for this, it is preferable to operate the condenser fan (FN_C) faster to supply more air used for heat exchange to the condenser (HX_C) (eg, fspd_2). (Q=c.m.dT=constant, dT keeps a small value, m value is a high value)

그러므로 응축기 팬(FN_C)가 설계 최대속도(=100% 속도) 이하로 구동하는 경우에는, 상기 응축기 팬(FN_C)의 속도로 응축온도(Tc)가 목표 응축온도(Tc_t)가 되도록 제어하는 것이 바람직하다. 이때 상기 응축온도(Tc)는 냉매의 이론 응축온도 일 수도 있고, 응축기(EX_C)에서 측정한 응축온도 일 수도 있음은 당연하다. Therefore, when the condenser fan (FN_C) is driven below the design maximum speed (=100% speed), it is preferable to control the condensation temperature (Tc) to the target condensation temperature (Tc_t) at the speed of the condenser fan (FN_C). Do. At this time, it is natural that the condensation temperature Tc may be the theoretical condensation temperature of the refrigerant or the condensation temperature measured by the condenser EX_C.

응축기 팬(FN_C)가 설계 최대속도 이하로 구동하는 경우에는, 고압에 존재하는 기체냉매량에 의하여 (이론)응축온도가 결정된다. 그러므로, 본 발명에서는 고압이 높으면(즉, 현재 응축온도가 목표값 보다 높으면) 팬의 속도를 현재보다 더 높여서 기체냉매를 현재보다 더 많이 응축하여 고압(응축온도)을 낮추어 상기 목표를 달성하는 것이 바람직하다. 반대로 고압이 낮으면(즉, 현재 응축온도가 목표값 보다 낮으면) 팬의 속도를 현재보다 더 낮추어서 기체냉매를 현재보다 더 적게 응축하여 고압 (응축온도)을 높여서 상기 목표를 달성하는 것이 바람직하다. 그러면, 임의의 외기온도에서 잉여냉매는 액체냉매로 변환되어서 저장공간 (RS)에 자동으로 저장된다.When the condenser fan FN_C is driven below the design maximum speed, the (theory) condensation temperature is determined by the amount of gas refrigerant present at high pressure. Therefore, in the present invention, when the high pressure is high (i.e., the current condensation temperature is higher than the target value), the speed of the fan is increased to condense the gas refrigerant more than the present, and the high pressure (condensation temperature) is lowered to achieve the above goal. desirable. On the contrary, if the high pressure is low (that is, if the current condensation temperature is lower than the target value), it is desirable to achieve the above goal by increasing the high pressure (condensation temperature) by lowering the fan speed to condense the gas refrigerant less than the current one. . Then, the excess refrigerant is converted into a liquid refrigerant at a certain outside air temperature and automatically stored in the storage space RS.

도6 에서, 부하가 68% 에서 100% 로 증가하면, 응축기 팬(FN_C)이 설계 최대속도로 포화가 되었다. 따라서 목표 응축온도(Tc_t)를 유지하지 못하고, 응축온도(Tc)는 커브 (Tc_2) 를 따라서 상승하게 되고, 최종적으로 종래의 응축온도(Tc)와 같게 된다. In Fig. 6, when the load was increased from 68% to 100%, the condenser fan FN_C was saturated at the design maximum speed. Therefore, the target condensation temperature Tc_t cannot be maintained, and the condensation temperature Tc rises along the curve Tc_2, and finally becomes the same as the conventional condensation temperature Tc.

여기서 응축온도 변곡점(예, 도6 에서는 68%)은 실 제품의 열교환량 마진이 크면 부하 100% 쪽으로 이동하고, 마진이 작으면 최소 설계부하 값 쪽으로 이동한다. (이미 설치되어 있는 종래 제품을 개선하는 경우에 많이 발생함)Here, the condensation temperature inflection point (eg, 68% in FIG. 6) moves toward the load 100% when the heat exchange amount margin of the actual product is large, and moves toward the minimum design load value when the margin is small. (It occurs a lot when improving the existing products that are already installed)

만약, 응축기 팬(FN_C)의 속도(fspd_2)가 포화되지 않고, 계속 상승할 수 있다면, (예, 종래기술의 150% 까지 상승) 전 부하영역에서 목표 응축온도(Tc_t)를 달성 할 수 있음은 당연하다. 이것은 응축기와 팬의 설치공간에 제약이 없는 경우에 바람직하다. If the speed (fspd_2) of the condenser fan (FN_C) is not saturated and can continue to rise (e.g., up to 150% of the prior art), the target condensation temperature (Tc_t) can be achieved in the entire load range. Of course. This is desirable in cases where there are no restrictions on the installation space of the condenser and fan.

한편, 응축기 팬(FN_C) 속도가 포화가 되었을 때 는 (예, 도6에서 68% ~ 100% 부하구간), 상기 응축온도(Tc_2)가 적절한 값이 되도록 능동적으로 제어를 할 수가 없는 문제점이 있다. 보다 상세하게는 잉여 기체냉매가 존재하면 이것을 액체냉매로 변환을 시킬 수 없다. 도7 은 이 문제를 해결하는 응축기 팬(FN_C) 속도 제어 방법이다. 응축기 팬(FN_C) 속도가 포화값 이하에서 포화값으로 상승하는 경우는, 온도 옵센을 소정의 값만큼 높게 올린다(예, c1_a 에서 c1_b, 또는 c1_b 에서 c1_c ). 즉, 응축온도를 높게 하면, Q=c.m.dT 에서 dT 가 증가하게 되므로, 팬(FN_C)에 의한 m 을 낮추어서 열교환량을 부하와 일치 시키는 것이다. ( 다수의 선행실험으로, 상기 응축온도가 변경되는 부하값, 이때 응축온도 변화분(delta Tc), 팬(FN_C) 속도 등을 테이블로 기억해 두는 것이 바람직하다.)On the other hand, when the speed of the condenser fan (FN_C) is saturated (e.g., in the 68% to 100% load section in Fig. 6), there is a problem that it is not possible to actively control the condensation temperature (Tc_2) to an appropriate value. . More specifically, if there is an excess gas refrigerant, it cannot be converted into a liquid refrigerant. 7 is a condenser fan (FN_C) speed control method to solve this problem. If the condenser fan (FN_C) speed rises from below the saturation value to the saturation value, increase the temperature offset by a predetermined value (eg, c1_a to c1_b, or c1_b to c1_c). In other words, if the condensation temperature is increased, dT increases at Q=c.m.dT, so the amount of heat exchange matches the load by lowering m by the fan (FN_C). (As a number of previous experiments, it is desirable to store the load value at which the condensation temperature changes, the change in the condensation temperature (delta Tc), and the fan (FN_C) speed in a table.)

최대 설계부하 값에서 최소 설계부하 값으로 부하가 내려올 때는 앞서 구한 테이블에 근거하여서 팬(FN_C) 속도를 제어할 수 있음은 당연하다. 이때, 상기 응축온도가 변경되는 지점은 히스테리시스 특성은 부가하는 것이 바람직하다.When the load goes down from the maximum design load value to the minimum design load value, it is natural that the fan (FN_C) speed can be controlled based on the previously obtained table. At this time, it is preferable to add hysteresis characteristics to the point at which the condensation temperature is changed.

이상의 설명으로 전 부하영역에서 응축기 팬(FN_C)의 속도가 포화가 되지 않기 때문에, 잉여냉매를 액체냉매 저장공간(RS)에 저장할 수 있게 되었다.As described above, since the speed of the condenser fan FN_C is not saturated in the entire load region, the excess refrigerant can be stored in the liquid refrigerant storage space RS.

도7 에서는 세 개의 부하구간에서 목표 응축온도(Tc_t)가 일정하였다. 보다 상세하게는, 부하가 20% ~68% 구간, 68% ~85% 구간 및 85% ~ 100% 구간에서 옵셋(c1)은 각각 (c1_a), (c1_b) 및 (c1_c)가 되어 목표 응축온도 (Tc_t)를 달성하였다. (공식 : Tc_t = Ta + c1) 그리고 이때 각 구간에서 팬(FN_C)의 속도는 (fspd_a) ( fspd_b) 및 ( fspd_c) 이다. 각 부하구간의 끝에서 응축기 팬(FN_C)의 속도는 최대 설계속도인 것이 바람직하다. 그리고 최소부하에서 최대부하로 갈수록 상기 각 부하구간의 옵셋(c1)은 증가하는 것이 바람직하다. 그리고 인접한 부하구간과는 옵셋값(c1)의 차이는 5 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 인접한 부하구간과의 옵셋값이 작으면 작을수록 상대적으로 효율은 높아지지 제어가 더 복잡해 지기 때문이다.In FIG. 7, the target condensation temperature Tc_t was constant in three load sections. In more detail, the offset (c1) is (c1_a), (c1_b) and (c1_c) in the 20% ~ 68% section, 68% ~ 85% section, and 85% ~ 100% section of the load, respectively, and the target condensation temperature (Tc_t) was achieved. (Formula: Tc_t = Ta + c1) And at this time, the speed of the fan (FN_C) in each section is (fspd_a) (fspd_b) and (fspd_c). It is preferable that the speed of the condenser fan (FN_C) at the end of each load section is the maximum design speed. And it is preferable that the offset (c1) of each load section increases as it goes from the minimum load to the maximum load. And it is preferable that the difference between the offset value (c1) from the adjacent load section is 5 °C or less. This is because the smaller the offset value with the adjacent load section, the higher the efficiency and the more complicated the control.

이하, 도6 에서 부하가 68% 에서 100% 로 증가할 때(즉, 응축기 팬의 속도가 최대 설계값으로 포화가 되었을 때), 잉여냉매를 저장하는 또 다른 방법에 대하여 설명한다. Hereinafter, when the load increases from 68% to 100% in FIG. 6 (that is, when the speed of the condenser fan is saturated to the maximum design value), another method of storing the excess refrigerant will be described.

본 발명에서는 단위시간당, 압축기(C)에서 압축하는 냉매량, 응축기(HX_C)에서 응축하는 냉매량, 팽창밸브(EXV)를 통과하는 냉매량, 증발기(HX_E)에서 증발하는 냉매량이 같도록 각 부품을 제어한다. 따라서, 응축된 고압 냉매를 저압으로 내려 보내지 않으면 상기 응축된 냉매는 냉매 저장공간(RS)에 저장이 될 것이다. 즉 응축하는 냉매량은 일정한데, 응축된 냉매를 저압으로 내려 보내지 않으니까 액체 냉매가 증가하게 되는 것이다. 그 결과 잉여냉매는 저장공간(RS)에 저장되고 응축온도는 낮아진다.In the present invention, each component is controlled so that the amount of refrigerant compressed by the compressor (C), the amount of refrigerant condensed by the condenser (HX_C), the amount of refrigerant passing through the expansion valve (EXV), and the amount of refrigerant evaporated from the evaporator (HX_E) are the same per unit time. . Therefore, if the condensed high-pressure refrigerant is not sent down to a low pressure, the condensed refrigerant will be stored in the refrigerant storage space RS. In other words, the amount of condensed refrigerant is constant, but the liquid refrigerant increases because the condensed refrigerant is not sent down to a low pressure. As a result, the excess refrigerant is stored in the storage space RS and the condensation temperature is lowered.

구체적인 수치로 예를 들면, 현재 응축기 팬(FN_C) 속도는 100% , 현재 팽창밸브의 개도를 설계 최대 개도의 70% 라고 하면, 상기 70% 팽창밸브 개도에서는 부하에 대응하는 냉매량이 팽창밸브를 통과하게 된다. 하지만 상기 팽창밸브 개도를 현재 개도의 80% (즉 개도 56% = 70% x 80% ) 수준으로 낮추면, 부하가 요구하는 것 보다는 적은량의 냉매가 증발기(HX_E) 에 공급된다. 그리고, 이때 응축된 액체냉매 중 일부는 저장공간(RS)에 저장되어 응축온도가 낮아지게 된다. 참고로 팽창밸브 개도 조정은 현재부하를 100% 대응하는 개도 및 현재부하를 80% 대응하는 개도를 [ 소정의 시간간격(예, 15초)으로 ] 번갈아 가면서 반복적으로 제어하는 것이 바람직하다. As a specific value, for example, if the current condenser fan (FN_C) speed is 100% and the current expansion valve opening is 70% of the design maximum opening, at the 70% expansion valve opening, the amount of refrigerant corresponding to the load passes through the expansion valve. Is done. However, when the expansion valve opening is lowered to a level of 80% of the current opening (that is, 56% = 70% x 80%), a smaller amount of refrigerant is supplied to the evaporator HX_E than that required by the load. In this case, some of the condensed liquid refrigerant is stored in the storage space RS, so that the condensation temperature is lowered. For reference, it is preferable to repeatedly control the expansion valve opening by alternating the opening corresponding to 100% of the current load and the opening corresponding to 80% of the current load [at a predetermined time interval (eg, 15 seconds)].

또한, 응축기 팬의 속도가 포화가 된 경우는, 현재개도 보다 큰 개도(예, 현재개도의 110% 개도)와 현재개도 보다 작은 개도(예, 현재개도의 90% 개도) 를 [ 소정의 시간간격(예, 15초)으로 ] 번갈아 가면서 반복적으로 제어하여 목표 응축온도를 달성하는 것이 바람직하다. 이때 목표 응축온도는 (Tc_2)가 되므로 선행실험으로 미리 부하 크기 별로 옵셋값을 확인해 두는 것이 바람직하다. 또한, 간단하게는 응축기 팬이 포화가 개시되는 부하 값과, 최대 부하에서 옵셋을 알고 있다면, 상기 두 부하값 사이에 있는 부하의 목표 응축온도는 (선형) 보간 하여서 목표 응축온도(Tc_2)를 구할 수 있다.In addition, if the condenser fan's speed is saturated, the opening is larger than the current opening (eg, 110% of the current opening) and the opening is smaller than the current opening (eg, 90% of the current opening). (Eg, 15 seconds)] It is desirable to achieve the target condensation temperature by repeatedly controlling it alternately. At this time, since the target condensation temperature becomes (Tc_2), it is desirable to check the offset value for each load size in advance as a previous experiment. Also, if you know the load value at which the condenser fan starts saturation and the offset at the maximum load, the target condensation temperature of the load between the two load values is (linear) interpolated to obtain the target condensation temperature (Tc_2). I can.

목표 응축온도를 구하는 공식 Tc_t = Ta + c1 에서, 옵셋(c1)은 5 ~ 12 ℃ 인 것이 바람직하다. 최저 설계부하에서 옵셋(c1)이 너무 낮으면 요구하는 량의 열교환이 이루어 지지 않을 수 있다. 따라서 과냉도(SC) 2 ~ 5 ℃ 와 여유온도 3 ~ 7 ℃ 를 고려하면, 옵셋(c1)은 5~ 12 ℃ 가 된다. 이는 실제 시스템을 어떻게 구현하느냐에 따라서 최적 과냉도 및 여유온도가 변할 수 있기 때문이다.In the formula Tc_t = Ta + c1 for obtaining the target condensation temperature, the offset (c1) is preferably 5 ~ 12 ℃. If the offset (c1) is too low at the lowest design load, the required amount of heat exchange may not be performed. Therefore, considering the subcooling degree (SC) 2 ~ 5 ℃ and the extra temperature 3 ~ 7 ℃, the offset (c1) is 5 ~ 12 ℃. This is because the optimum subcooling degree and extra temperature can change depending on how the actual system is implemented.

다수의 문헌에 의하면, 인버터 압축기를 사용한 히트펌프에서, 최대 부하에서 응축온도와 최소 부하에서 응축온도는 약 8 ℃ 에서 10 ℃ 정도 차이가 난다. 인버터 압축기에 의한 응축 온도차이가 보수적으로 8 ℃ 차이가 난다고 가정하고, 구체적인 수치로 냉방 사이클의 효율을 계산해 본다. 먼저 자동차 에어컨 설계에 많이 사용되는 사이클 (91)-(92)-(93-(94) 는 (도8 참고), 응축온도/증발온도 가 60 ℃ / 0 ℃ 이다. 과열도 및 과냉도가 각각 5 ℃ 이며, 압축기의 등 엔탈피 효율이 70%, 압축기의 열 손실이 10% 라고 가정할 때, COP 는 2.254 이다. 그리고, 본 발명에 의하여 응축온도 상승하지 않도록 (즉, 8 ℃ 상승 억제) 설계된 사이클 (91)-(72)-(73)-(74) 의 COP 는 2.782 로 응축온도가 억제되기 전보다 23% 효율이 개선된다.According to a number of documents, in a heat pump using an inverter compressor, the condensation temperature at the maximum load and the condensation temperature at the minimum load differ from about 8°C to 10°C. Assuming that the condensation temperature difference due to the inverter compressor conservatively differs by 8°C, the efficiency of the cooling cycle is calculated with specific values. First, cycles 91-(92)-(93-(94), which are widely used in automobile air conditioner design (refer to Fig. 8), have a condensing temperature/evaporation temperature of 60 ℃ / 0 ℃. Assuming that the temperature is 5 ℃, the equivalent enthalpy efficiency of the compressor is 70%, and the heat loss of the compressor is 10%, the COP is 2.254. And, according to the present invention, the condensation temperature is not increased (ie, it is designed to suppress the rise of 8 ℃). The COP of cycles 91-(72)-(73)-(74) is 2.782, which is 23% more efficient than before the condensation temperature was suppressed.

도9 는 본 발명에 바람직한 히트펌프 또 다른 구성이다. 히트펌프(200)은 히트펌프(100)에 압축기(C)의 연결을 절환하는 사방변(4WC), 실외 열교환기 (HX_EX)와 팽창밸브 (EXV) 사이에 설치된 액체냉매 실외 저장공간(RSE) 및 실내 열교환기(HX_IN)와 상기 팽창밸브(EXV) 사이에 설치된 액체냉매 실내 저장공간 (RSI)이 추가되었다. 상기 실외 저장공간(RSE)은 냉방모드에서 액체냉매를 저장하고, 상기 실내 저장공간(RSI)은 난방모드에서 액체냉매를 저장한다. 여기서 상기 실외 저장공간(RSE)은 실외 열교환기 팬(FN_EX)에서 공기가 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 실내 저장공간(RSI)은 실내 열교환기 팬(FN_IN)에서 공기가 제공되는 것이 바람직하다.9 is another configuration of a heat pump preferred in the present invention. The heat pump 200 is a liquid refrigerant outdoor storage space (RSE) installed between the four sides (4WC) for switching the connection of the compressor (C) to the heat pump 100, the outdoor heat exchanger (HX_EX) and the expansion valve (EXV) And a liquid refrigerant indoor storage space (RSI) installed between the indoor heat exchanger (HX_IN) and the expansion valve (EXV) was added. The outdoor storage space RSE stores a liquid refrigerant in a cooling mode, and the indoor storage space RSI stores a liquid refrigerant in a heating mode. Here, it is preferable that air is provided from the outdoor heat exchanger fan FN_EX in the outdoor storage space RSE. In addition, it is preferable that air is supplied from the indoor heat exchanger fan FN_IN in the indoor storage space RSI.

도10 는 본 발명에 바람직한 또 다른 히트펌프 구성이다. 히트펌프(300)은 히트펌프(100)에 압축기(C)의 연결을 절환하는 사방변(4WC), 팽창밸브(EXV) 의 연결을 절환하는 사방변(4WR) 및 상기 팽창밸브 (EXV)와 팽창밸브 절환 사방변(4WR) 사이에 설치된 액체냉매 저장공간(RS3)이 추가되었다. 10 is another preferred configuration of a heat pump in the present invention. The heat pump 300 includes a four-way side (4WC) for switching the connection of the compressor (C) to the heat pump 100, a four-way side (4WR) for switching the connection of the expansion valve (EXV), and the expansion valve (EXV). A liquid refrigerant storage space (RS3) installed between the expansion valve switching four sides (4WR) was added.

본 발명으로 응축온도를 조절이 가능한 히트펌프를 다양한 구성으로 제작할 수 있다. 그리고, 목적 (냉방전용, 냉난방 겸용), 설치공간의 제약, 각 부품의 가격을 고려한 최적의 히트펌프를 제공할 수 있게 된다.With the present invention, a heat pump capable of controlling the condensation temperature can be manufactured in various configurations. In addition, it is possible to provide an optimal heat pump in consideration of the purpose (for cooling only, for both cooling and heating), the limitation of installation space, and the price of each component.

액체냉매 저장공간은 응축기와 일체형으로 제작할 수 있음은 당연하다. 이것은 특히 내연기관 자동차, 연료전지 자동차 등 (난방에 필요한 열을 공급할 수 있어서) 냉방기능만 필요한 히트펌프에 유용하다.It is natural that the liquid refrigerant storage space can be manufactured integrally with the condenser. This is particularly useful for heat pumps that only require cooling (because they can supply heat required for heating) such as internal combustion engine cars and fuel cell cars.

그리고 잉여의 냉매를 보관이 가능하므로, 냉매가 누설되는 경우를 고려 하여서 일정량(예, 초기 냉매 충전량의 절반)이 누설되어도 히트펌프가 정상적으로 동작이 가능하도록 하는 것도 바람직하다. In addition, since excess refrigerant can be stored, it is also desirable to allow the heat pump to operate normally even if a certain amount (eg, half of the initial refrigerant charge) leaks in consideration of a case where the refrigerant leaks.

본 발명에서, 전 부하영역에서 선형 공식으로 구해지는 목표 응축온도가 1개 인 것 및 3개 인 것을 예시하였다. 본 발명의 취지에 의하면, 목표 응축온도 개수는 특정 개수로 한정되지 않음은 당연하다.In the present invention, it is exemplified that the target condensation temperature is one and three, which are obtained by a linear formula in the entire load region. According to the spirit of the present invention, it is natural that the number of target condensation temperatures is not limited to a specific number.

이상, 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 살펴보았으나 이는 예시에 불과하며, 본 기술 분야의 통상적인 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형된 실시예가 가능함을 이해하여야 할 것이다. 그러므로, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술내용을 쉽게 설명하고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described, but these are only examples, and those of ordinary skill in the art will understand that various modified embodiments are possible therefrom. Therefore, the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are merely provided for specific examples to easily explain the technical content of the present invention and to aid understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention.

이상과 같은 본 발명의 히트펌프 제어방법에 의하면, 히트펌프 가동중에 고압과 저압의 사이가 더 커지는 것을 방지하여서 히트펌프의 성능(COP)를 높일 수 있으므로, 산업상 이용 가능성이 매우 높다.According to the heat pump control method of the present invention as described above, since it is possible to increase the performance (COP) of the heat pump by preventing the gap between the high pressure and the low pressure from increasing during the operation of the heat pump, industrial use is very high.

특히 자동차의 경우 에어컨 가동 차량연비가 개선되고, 에어컨에 의한 온실가스(CO2) 발생량이 감소하므로 산업상 이용 가능성이 매우 높다.In particular, in the case of automobiles, since the fuel economy of the air conditioner operated vehicle is improved and the amount of greenhouse gas (CO2) generated by the air conditioner is reduced, the possibility of industrial use is very high.

C 압축기 PT 온도, 압력 센서
HX_C 응축기 RS 냉매 저장공간
HX_E 증발기 EXV 팽창밸브
31 부하에 따른 응축기 팬 속도
37 일반 가정집의 부하특성
41 본 발명의 외기에 따른 응축온도
51 외기 온도에 따른 최적 냉매량
53 외기 온도별 최적효율을 내는 응축기 내부 액체 냉매량
57 외기 온도별 최적효율을 내는 저장되는 액체 냉매량
Tc_t 목표 응축온도
Tc_2 구현된 응축온도
c1_a c1_b c1_c 응축온도 옵셋
o_tc 종래기술의 응축온도
o_fspd 종래기술의 응축기 팬속도
fspd_2, fspd_a fapd_b fspc_c 응축기 팬 속도
RSE, RSI 냉매 저장공간
HX_EX, HX_IN 열교환기
FN_EX, FN_IN 열교환기 팬
4WC, 4WR 사방변
C Compressor PT temperature, pressure sensor
HX_C condenser RS refrigerant storage space
HX_E evaporator EXV expansion valve
31 Condenser fan speed per load
37 Load characteristics of ordinary homes
41 Condensation temperature according to the outside air of the present invention
51 Optimum amount of refrigerant according to the outside temperature
53 Amount of liquid refrigerant inside the condenser that achieves optimum efficiency for each outside temperature
57 Amount of stored liquid refrigerant that produces optimum efficiency by ambient temperature
Tc_t target condensation temperature
Tc_2 realized condensing temperature
c1_a c1_b c1_c condensation temperature offset
o_tc Condensation temperature of the prior art
o_fspd Condenser fan speed of the prior art
fspd_2, fspd_a fapd_b fspc_c condenser fan speed
RSE, RSI refrigerant storage space
HX_EX, HX_IN heat exchanger
FN_EX, FN_IN heat exchanger fan
4WC, 4WR all sides

Claims (7)

압축기, 응축기, 액체냉매 저장공간, 팽창밸브, 증발기 및 응축기 팬을 포함하는 히트펌프 제어방법에 있어서,
실내 열부하 크기에 따라서 상기 압축기의 단위시간당 압축량을 조절;하고,
상기 응축기의 목표 응축온도(Tc_t)는 외기온도(Ta)에 소정의 값(c1, 이하 “옵셋”)을 더한 값;이고,
상기 옵셋(c1)은 최소 설계부하에서 최적 효율인 응축온도(Tc)와 외기온도(Ta) 와의 온도차; 이고,
응축온도(Tc)가 상기 목표 응축온도(Tc_t) 보다 높으면 상기 응축기 팬의 속도를 (현재보다) 더 높이고, 낮으면 상기 응축기 팬의 속도를 (현재보다) 더 낮추어서 상기 목표 응축온도를 달성하고,
외기온도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 증가하면, 상기 액체냉매 저장공간에 저장되는 (잉여) 액체냉매는 감소하는 것; 을 특징으로 하는 히트펌프 제어방법.
In the heat pump control method comprising a compressor, a condenser, a liquid refrigerant storage space, an expansion valve, an evaporator and a condenser fan,
Adjusting the compression amount per unit time of the compressor according to the size of the indoor heat load; And,
The target condensation temperature (Tc_t) of the condenser is a value obtained by adding a predetermined value (c1, hereinafter “offset”) to the outside air temperature (Ta); and,
The offset (c1) is a temperature difference between the condensation temperature (Tc) and the outside air temperature (Ta), which is the optimum efficiency at the minimum design load; ego,
If the condensing temperature Tc is higher than the target condensing temperature Tc_t, the speed of the condenser fan is increased (than current), and if it is low, the speed of the condenser fan is lowered (than present) to achieve the target condensing temperature,
When the outside temperature increases from a lower side to a higher side, the (excess) liquid refrigerant stored in the liquid refrigerant storage space decreases; Heat pump control method, characterized in that.
제1 항에 있어서,
상기 응축기 팬이 포화가 개시되는 부하의 값과 최대 부하에서 옵셋(c1)값을 사용하여서, 상기 두 부하값 사이에 있는 부하의 목표 응축온도는 보간 하여서 구하는 것; 을 특징으로 하는 히트펌프 제어방법.
The method of claim 1,
The condenser fan is obtained by interpolating the target condensation temperature of the load between the two load values by using the value of the load at which saturation starts and the offset (c1) value at the maximum load; Heat pump control method, characterized in that.
제2 항에 있어서,
상기 응축기 팬의 속도가 포화가 된 경우는, 현재 개도보다 큰 개도(예, 현재개도의 110% 개도)와 현재 개도 보다 작은 개도(예, 현재개도의 90% 개도) 를 [ 소정의 시간간격(예, 15초)으로 ] 번갈아 가면서 반복적으로 제어하여 목표 응축온도를 달성하는 것; 을 특징으로 하는 히트펌프 제어방법.
The method of claim 2,
When the speed of the condenser fan is saturated, the opening degree larger than the current opening degree (eg, 110% opening degree of the current opening degree) and the opening degree smaller than the current opening degree (eg, 90% opening degree of the current opening degree) are selected at [a predetermined time interval ( Eg, 15 seconds)] to achieve the target condensation temperature by alternately controlling it repeatedly; Heat pump control method, characterized in that.
제1 항에 있어서,
최소부하에서 최대부하 사이가 다수의 부하구간으로 나누어지고,
최소부하에서 최대부하로 갈수록 상기 각 부하구간의 옵셋(c1)은 증가하고,
각 부하구간에서 상기 응축기 팬의 속도는 증가하는 경향을 가지고,
각 부하구간의 끝에서 상기 응축기 팬(FN_C)의 속도는 최대 설계속도 이고,
인접한 부하구간과는 옵셋값(c1)의 차이는 5 ℃ 이하인 것; 을 특징으로 하는 히트펌프 제어방법.
The method of claim 1,
The minimum load to the maximum load is divided into multiple load sections,
The offset (c1) of each load section increases from the minimum load to the maximum load,
The speed of the condenser fan in each load section tends to increase,
The speed of the condenser fan (FN_C) at the end of each load section is the maximum design speed,
The difference between the offset value (c1) and the adjacent load section is 5 ℃ or less; Heat pump control method, characterized in that.
제1 항에 있어서,
상기 옵셋(c1)은 5 내지 12 ℃ 인 것; 을 특징으로 하는 히트펌프 제어방법.
The method of claim 1,
The offset (c1) is 5 to 12 ℃; Heat pump control method, characterized in that.
압축기, 실외 열교환기, 팽창밸브, 및 실내 열교환기를 포함하는 히트펌프에 있어서,
상기 실외 열교환기와 상기 팽창밸브 사이에 설치된 실외 냉매저장공간;
상기 실내 열교환기와 상기 팽창밸브 사이에 설치된 실내 냉매저장공간; 및
압축기의 연결을 절환하는 사방변을 더 포함; 하고,
상기 히트펌프가 냉방모드로 동작할 때는 상기 실외 냉매저장공간에 액체 냉매를 저장하고, 상기 실내 냉매저장공간은 배관 역할을 하고,
히트펌프가 난방모드로 동작할 때는 상기 실내 냉매저장공간에 액체냉매를 저장하고, 상기 실외 냉매저장공간은 배관 역할을 하는 것; 을 특징으로 하는 히트펌프.
In a heat pump comprising a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger,
An outdoor refrigerant storage space installed between the outdoor heat exchanger and the expansion valve;
An indoor refrigerant storage space installed between the indoor heat exchanger and the expansion valve; And
Further comprising a four-way side for switching the connection of the compressor; and,
When the heat pump operates in the cooling mode, liquid refrigerant is stored in the outdoor refrigerant storage space, and the indoor refrigerant storage space serves as a pipe,
When the heat pump operates in the heating mode, the liquid refrigerant is stored in the indoor refrigerant storage space, and the outdoor refrigerant storage space serves as a pipe; Heat pump, characterized in that.
압축기, 실외 열교환기, 팽창밸브, 및 실내 열교환기를 포함하는 히트펌프에 있어서,
상기 압축기의 연결을 절환하는 제1 사방변;
상기 팽창밸브의 연결을 절환하는 제2 사방변; 및
액체냉매 저장공간이 상기 팽창밸브와 상기 제2 사방변 사이에 설치되는 것; 을 특징으로 하는 히트펌프.

In the heat pump comprising a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger,
A first four-way side for switching the connection of the compressor;
A second four-way side for switching the connection of the expansion valve; And
A liquid refrigerant storage space being installed between the expansion valve and the second four sides; Heat pump, characterized in that.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114811860A (en) * 2022-03-28 2022-07-29 青岛海尔空调电子有限公司 Multi-split air conditioning system control method and multi-split air conditioning system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160131405A1 (en) 2014-11-07 2016-05-12 Emerson Climate Technologies, Inc. Head pressure control
US20180073791A1 (en) 2015-02-27 2018-03-15 Carrier Corporation Refrigeration system condenser fan control

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160131405A1 (en) 2014-11-07 2016-05-12 Emerson Climate Technologies, Inc. Head pressure control
US20180073791A1 (en) 2015-02-27 2018-03-15 Carrier Corporation Refrigeration system condenser fan control

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Danfoss, (April 2018), "Fan speed controller type Saginomiya RGE", DKRCC.PD.LA0.C1.02, p2
Johnson Controls (May 2018), "P266 Series Single-Phase Condenser Fan Speed Controls", Code No. LIT-12011534, p3

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114811860A (en) * 2022-03-28 2022-07-29 青岛海尔空调电子有限公司 Multi-split air conditioning system control method and multi-split air conditioning system
CN114811860B (en) * 2022-03-28 2023-11-24 青岛海尔空调电子有限公司 Control method of multi-split air conditioning system and multi-split air conditioning system

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