KR20200124871A - Heat pump control system - Google Patents

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신성룡
이학수
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주식회사 이수에어텍
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Abstract

The present invention relates to an integrated control and mode-specific control system in an all-in-one system in which the cooling, heating, refrigeration and freezing functions are composed of a single cycle of a gas engine driven heat pump. The present invention can integrally control various functions all-in-one such as linkage control with a refrigerating booster and a freezing booster for internal pressure balance on the single cycle through efficient control in a heating, refrigerating, and freezing mode and a heating, refrigerating, and freezing mode and another linkage control (self-power generation function) for supplying a current to electric devices such as the refrigerating booster, the freezing booster, a condensation fan, and a coolant pump by using a power generator installed in a gas engine.

Description

냉난방, 냉장 및 냉동기능을 구비한 가스엔진 구동의 히트펌프 올인원 통합 제어 시스템{HEAT PUMP CONTROL SYSTEM}Heat pump all-in-one integrated control system driven by gas engine with cooling, heating, refrigeration and refrigeration functions {HEAT PUMP CONTROL SYSTEM}

본 발명은 히트펌프 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉난방, 냉장 및 냉동기능을 구비한 가스엔진 구동의 히트펌프 올인원 통합 제어 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a heat pump control system, and more particularly, to a gas engine-driven heat pump all-in-one integrated control system with cooling, heating, refrigeration and refrigeration functions.

공기조화기는 쾌적한 실내환경을 조성하기 위해 실내로 보내는 공기의 온도, 습도, 기류 및 청결도 등을 조절하는 기기로서, 주로 빌딩 또는 공장 등의 대형건물용 등에서 대용량의 냉방 및 난방을 하기 위해 사용되고 있다.Air conditioners are devices that control the temperature, humidity, airflow, and cleanliness of air sent indoors to create a pleasant indoor environment, and are mainly used for large-capacity cooling and heating in large buildings such as buildings or factories.

공기조화기는 일반적으로 냉동기나 보일러와 같은 열원체로부터 이송되어 온 열매체인 냉수 또는 온수(때로는 증기)와 실내로부터 유입된 공기(환기-換氣라 한다)를 열교환 시킨 후 덕트를 통해 열교환된 공기를 보내 실내의 온도를 낮추거나 높인다.In general, air conditioners exchange heat between cold water or hot water (sometimes steam), which is a heat medium transferred from a heat source such as a refrigerator or boiler, and air introduced from the room (referred to as ventilation), and exchange the heat exchanged air through a duct. Send it to lower or increase the temperature of the room.

일반 공기조화기에서는 열매체를 냉수나 온수(혹은 증기)를 사용하나, 직접팽창식 공기조화기(Direct eXpansion Air Handling Unit)는 냉동기나 보일러를 사용하지 않고 냉매를 직접 열매체로 이용한다. In general air conditioners, cold water or hot water (or steam) is used as the heat medium, but the direct expansion air handling unit (Direct eXpansion Air Handling Unit) uses the refrigerant directly as the heat medium without using a refrigerator or boiler.

상기 직접팽창식 공기조화기는 냉매가 직접 팽창하는 직접팽창 코일(D.XCOIL)을 내장해서 중앙 냉·난방 시스템과 관계없이 개별적인 가동이 가능한 공기조화기를 말한다. The direct expansion air conditioner refers to an air conditioner capable of individually operating independently of a central cooling/heating system by incorporating a direct expansion coil (D.XCOIL) in which a refrigerant directly expands.

상기 가열 코일로는 보일러로부터 공급되는 온수 또는 증기를 이용할 수 있으며, 난방부하가 적은 경우는 전열기(ELECTRIC HEATING COIL)를 설치할 수도 있다.Hot water or steam supplied from a boiler may be used as the heating coil, and an ELECTRIC HEATING COIL may be installed when the heating load is low.

이러한 직접팽창식 공기조화기를 최근의 히트 펌프(HEAT PUMP) 방식인 EHP(Electric Engine Driven Heat Pump) 또는 GHP(Gas Engine Driven Heat Pump)용 실외기와 접속하여 운영하는 경우, 이를 EHP 또는 GHP형 공기조화기라 한다.When operating such a direct expansion air conditioner connected to an outdoor unit for EHP (Electric Engine Driven Heat Pump) or GHP (Gas Engine Driven Heat Pump), which is a recent heat pump method, it is EHP or GHP type air conditioner. It is called gi.

EHP 또는 GHP형 공기조화기는 1대의 공기조화기에 복수의 실외기를 연결하여 대용량의 실내에 냉난방은 물론, 실내 공기조화에 필요한 습도, 청정 및 기류를 구성하는데 적합한 시스템으로 일반형 공조기와 동일한 기능 원리를 가진다.The EHP or GHP type air conditioner is a system suitable for constructing the humidity, cleanliness and airflow required for indoor air conditioning as well as cooling and heating in a large-capacity room by connecting a plurality of outdoor units to one air conditioner. It has the same functional principle as a general air conditioner. .

따라서 EHP 또는 GHP형 공기조화기 역시 추가적인 장비의 설치 없이 공기의 질을 관리할 수 있는 장점이 있다.Therefore, the EHP or GHP type air conditioner also has the advantage of being able to manage air quality without installing additional equipment.

예를 들어, 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 종래기술에 따른 직접팽창식 공기조화기와 히트펌프 기술이 개시되어 있다. For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2 below, a direct expansion type air conditioner and a heat pump technology according to the prior art are disclosed.

대한민국 특허 등록번호 제10-1070186호(2011년 10월 5일 공고)Korean Patent Registration No. 10-1070186 (announced on October 5, 2011) 대한민국 특허 등록번호 제10-1690615호(2016년 12월 28일 공고)Korean Patent Registration No. 10-1690615 (announced on December 28, 2016) 대한민국 특허 등록번호 제10-1469928호(2014년 12월 5일 공고)Korean Patent Registration No. 10-1469928 (announced on December 5, 2014)

한편, 최근에는 에너지 효율을 향상시키기 위한 기술에 대한 관심이 증대되면서 공기조화기, 즉 냉난방 시스템에 자가발전 기술을 연계하는 기술이 개발되고 있다. Meanwhile, in recent years, as interest in technology for improving energy efficiency has increased, a technology for linking self-generation technology to an air conditioner, that is, a cooling and heating system, has been developed.

예를 들어, 상기의 특허문헌 3에는 자가발전 기능을 갖는 히트펌프의 냉난방기 장치 기술이 개시되어 있다. For example, Patent Document 3 discloses a heat pump cooling and heating device technology having a self-powered function.

그러나 특허문헌 3은 히트펌프와 태양열 집열기를 적용해서 스팀 보일러를가동하여 발생되는 스팀을 이용해서 발전하도록 구성됨에 따라, 구조가 복잡하고 설비비가 증가하며, 스팀을 이용한 발전과정에서 에너지 효율이 낮은 문제점이 있었다. However, as Patent Document 3 is configured to generate power using steam generated by operating a steam boiler by applying a heat pump and a solar collector, the structure is complex, the equipment cost is increased, and the energy efficiency is low in the power generation process using steam. There was this.

따라서 가스 히트 펌프를 이용한 냉방 및 난방 운전과 개별 또는 동시 연계운전으로 자가발전하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 기술이 개발이 요구되고 있다. Therefore, there is a need to develop a technology capable of improving energy efficiency by self-powered generation through cooling and heating operation using a gas heat pump and individual or simultaneous linked operation.

따라서 가스 히트 펌프를 이용한 냉방 및 난방 운전과 개별 또는 동시 연계운전으로 자가발전하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 기술이 개발이 요구되고 있다. Therefore, there is a need to develop a technology capable of improving energy efficiency by self-powered generation through cooling and heating operation using a gas heat pump and individual or simultaneous linked operation.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉방, 냉장, 냉동 운전모드와 난방, 냉장, 냉동 운전모드에서의 효율적인 제어를 통해 내부적으로 단일 사이클상 압력 밸런스를 위한 냉장 부스터, 냉동 부스터와의 연동제어와 가스 엔진에 내장된 발전기에 의해 냉장 부스터, 냉동 부스터, 응축팬, 냉각수 펌프 등의 전기기기에 전기를 공급해주도록 하는 연동제어(자가발전기능)등 다양한 기능을 하나로 통합 제어하는 냉난방, 냉장 및 냉동 기능을 가스 엔진 구동 히트펌프의 단일 사이클로 구성한 올인원 시스템에서의 통합제어 및 모드별 제어 시스템을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to solve the above-described problems, and through efficient control in the cooling, refrigerating, and freezing operation modes and in the heating, refrigerating, and freezing operation modes, a refrigeration booster for internally single cycle pressure balance, refrigeration Integrated control of various functions such as interlocking control with booster and interlocking control (self-generation function) to supply electricity to electric devices such as refrigeration booster, refrigeration booster, condensing fan, and cooling water pump by the generator built in the gas engine. It is to provide an integrated control and mode-specific control system in an all-in-one system that consists of heating, cooling, and refrigeration functions in a single cycle of a gas engine driven heat pump.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 냉난방, 냉장 및 냉동 기능을 가스 엔진 구동 히트펌프의 단일 사이클로 구성한 올인원 시스템에서의 통합제어 및 모드별 제어 시스템은 냉방, 냉장, 냉동 운전모드와 난방, 냉장, 냉동 운전모드에서의 효율적인 제어를 통해 내부적으로 단일 사이클상 압력 밸런스를 위한 냉장 부스터, 냉동 부스터와의 연동제어와 가스 엔진에 내장된 발전기에 의해 냉장 부스터, 냉동 부스터, 응축팬, 냉각수 펌프 등의 전기기기에 전기를 공급해주도록 하는 연동제어(자가발전기능)등 다양한 기능을 하나로 통합 제어하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the integrated control and mode-specific control system in the all-in-one system in which the cooling/heating, refrigeration and refrigeration functions according to the present invention are configured as a single cycle of a gas engine driven heat pump is provided in the cooling, refrigerating, and freezing operation modes and Refrigeration booster, refrigeration booster, condensing fan, cooling water by interlocking control with refrigeration booster and refrigeration booster for internally single cycle pressure balance through efficient control in heating, refrigeration and refrigeration operation modes and a generator built into the gas engine. It is characterized by integrated control of various functions such as interlocking control (self-generation function) to supply electricity to electric devices such as pumps.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉난방, 냉장 및 냉동 기능을 가스 엔진 구동 히트펌프의 단일 사이클로 구성한 올인원 시스템에서의 통합제어 및 모드별 제어 시스템에 의하면, 냉방, 냉장, 냉동 운전모드와 난방, 냉장, 냉동 운전모드에서의 효율적인 제어를 통해 내부적으로 단일 사이클상 압력 밸런스를 위한 냉장 부스터, 냉동 부스터와의 연동제어와 가스 엔진에 내장된 발전기에 의해 냉장 부스터, 냉동 부스터, 응축팬, 냉각수 펌프 등의 전기기기에 전기를 공급해주도록 하는 연동제어(자가발전기능)등 다양한 기능을 하나로 통합 제어할 수 있다는 효과가 얻어진다. As described above, according to the integrated control and mode-specific control system in the all-in-one system in which the cooling, heating, refrigeration and refrigeration functions according to the present invention are configured as a single cycle of a gas engine driven heat pump, cooling, refrigeration, refrigeration operation modes and heating, refrigeration , Refrigeration booster for single cycle pressure balance internally through efficient control in refrigeration operation mode, interlock control with refrigeration booster and refrigeration booster, refrigeration booster, condensation fan, cooling water pump, etc. The effect of being able to integrate and control various functions such as interlocking control (self-generation function) that supplies electricity to electric equipment is obtained.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 냉난방, 냉장 및 냉동기능을 구비한 가스엔진 구동의 히트펌프 올인원 통합 제어 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a heat pump all-in-one integrated control system driven by a gas engine with cooling/heating, refrigerating and freezing functions according to a preferred embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 냉난방, 냉장 및 냉동기능을 구비한 가스엔진 구동의 히트펌프 올인원 통합 제어 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a heat pump all-in-one integrated control system driven by a gas engine having cooling/heating, refrigeration and refrigeration functions according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 냉난방, 냉장 및 냉동기능을 구비한 가스엔진 구동의 히트펌프 올인원 통합 제어 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a heat pump all-in-one integrated control system driven by a gas engine with cooling/heating, refrigerating and freezing functions according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 냉난방, 냉장 및 냉동기능을 구비한 가스엔진 구동의 히트펌프 올인원 통합 제어 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 냉난방, 냉장 및 냉동 기능을 가스 엔진 구동 히트펌프의 단일 사이클로 구성한 올인원 시스템에서의 통합제어 및 모드별 제어를 수행한다.A gas engine-driven heat pump all-in-one integrated control system with cooling/heating, refrigeration and refrigeration functions according to a preferred embodiment of the present invention provides cooling, heating, refrigeration, and refrigeration functions as a single gas engine-driven heat pump. It performs integrated control and mode-specific control in the all-in-one system composed of cycles.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 냉난방, 냉장 및 냉동기능을 구비한 가스엔진 구동의 히트펌프 올인원 통합 제어 시스템은 냉방, 냉장, 냉동 운전모드와 난방, 냉장, 냉동 운전모드에서의 효율적인 제어를 통해 내부적으로 단일 사이클상 압력 밸런스를 위한 냉장 부스터, 냉동 부스터와의 연동제어와 가스 엔진에 내장된 발전기에 의해 냉장 부스터, 냉동 부스터, 응축팬, 냉각수 펌프 등의 전기기기에 전기를 공급해주도록 하는 연동제어(자가발전기능)등 다양한 기능을 하나로 통합 제어한다.The gas engine-driven heat pump all-in-one integrated control system with cooling/heating, refrigeration, and refrigeration functions according to a preferred embodiment of the present invention provides internal control through efficient control in cooling, refrigeration, and refrigeration operation modes and heating, refrigeration and refrigeration operation modes. As a single cycle, interlocking control with refrigeration booster and refrigeration booster for pressure balance and interlocking control to supply electricity to electric devices such as refrigeration booster, refrigeration booster, condensing fan, and cooling water pump by a generator built into the gas engine ( It controls various functions such as self-generation function) into one.

즉, 본 발명은 하나의 가스 엔진을 이용해서 실내를 냉방 및 난방하는 실내기, 냉장 쇼케이스, 냉동 쇼케이스의 냉방, 난방, 냉장, 냉동 운전모드를 수행하도록 제어한다. That is, the present invention controls to perform the indoor unit for cooling and heating the room using a single gas engine, the refrigerating showcase, and the cooling, heating, refrigerating, and freezing operation modes of the refrigeration showcase.

올인원 통합 제어 시스템은 냉방, 난방 운전시 연료공급밸브가 온 동작하면, 제1 클러치와 냉각수 펌프가 온 동작하고, 가스 엔진이 구동되며, 응축기 팬과 실내기 증발기 팬이 구동되며, 제1 압축기와 연결된 밸브 V/V1과 EEV1를 제어한다.In the all-in-one integrated control system, when the fuel supply valve is turned on during cooling and heating operation, the first clutch and cooling water pump are turned on, the gas engine is driven, the condenser fan and the indoor unit evaporator fan are driven, and connected to the first compressor. Control valves V/V1 and EEV1.

올인원 통합 제어 시스템은 냉장, 냉동 운전시 연료공급밸브가 온 동작하면, 제2 클러치와 냉각수 펌프가 온 동작하고, 가스 엔진이 구동되며, 응축기 팬과 냉장 쇼케이스 증발기 팬 및 냉동 쇼케이스 증발기 팬이 구동되며, 냉장 부스터와 냉동 부스터 인버터 제어를 통해 제2 압축기와 연결된 밸브 V/V2과 EEV2 및 EEV3를 제어한다.In the all-in-one integrated control system, when the fuel supply valve is turned on during refrigeration and refrigeration operation, the second clutch and coolant pump are turned on, the gas engine is driven, the condenser fan, the refrigeration showcase evaporator fan, and the refrigeration showcase evaporator fan are driven. , The refrigeration booster and the refrigeration booster inverter control the valves V/V2 connected to the second compressor, and EEV2 and EEV3.

올인원 통합 제어 시스템은 발전 운전시 연료공급밸브가 온 동작하면, 제3 클러치가 온 동작하고, 가스 엔진이 구동되며, 냉각수 펌프가 구동되면서 축전지에 충전 제어한다.In the all-in-one integrated control system, when the fuel supply valve is turned on during power generation operation, the third clutch is turned on, the gas engine is driven, and the coolant pump is driven to charge and control the storage battery.

올인원 통합 제어 시스템은 축열 운전시 연료공급밸브가 온 동작하면, 제1 내지 제3 클러치 중에서 어느 하나 이상이 온 동작하고, 가스 엔진이 구동되며, 축열조의 온도를 제어한다.In the all-in-one integrated control system, when the fuel supply valve is turned on during heat storage operation, at least one of the first to third clutches is turned on, the gas engine is driven, and the temperature of the heat storage tank is controlled.

올인원 통합 제어 시스템은 IoT 운전시 무선 통신 방식으로 스마트폰의 Iot 스마트앱 시스템과 통신하고, 스마트앱을 모니터링 및 제어 시스템 운전한다. The all-in-one integrated control system communicates with the smartphone's Iot smart app system through wireless communication during IoT operation, and operates the smart app monitoring and control system.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventor has been described in detail according to the above embodiment, the invention is not limited to the above embodiment, and it goes without saying that the invention can be changed in various ways without departing from the gist.

본 발명은 냉난방, 냉장 및 냉동 기능을 가스 엔진 구동 히트펌프의 단일 사이클로 구성한 올인원 시스템에서의 통합제어 및 모드별 제어 시스템 기술에 적용된다.The present invention is applied to integrated control and mode-specific control system technology in an all-in-one system in which cooling, heating, refrigeration and refrigeration functions are configured as a single cycle of a gas engine driven heat pump.

Claims (1)

냉냉방, 냉장, 냉동 운전모드와 난방, 냉장, 냉동 운전모드에서의 효율적인 제어를 통해 내부적으로 단일 사이클상 압력 밸런스를 위한 냉장 부스터, 냉동 부스터와의 연동제어와 가스 엔진에 내장된 발전기에 의해 냉장 부스터, 냉동 부스터, 응축팬, 냉각수 펌프 등의 전기기기에 전기를 공급해주도록 하는 연동제어(자가발전기능)등 다양한 기능을 하나로 통합 제어하는 것을 특징으로 하는 난방, 냉장 및 냉동 기능을 가스 엔진 구동 히트펌프의 단일 사이클로 구성한 올인원 시스템에서의 통합제어 및 모드별 제어 시스템.


Refrigeration booster for single cycle pressure balance internally through efficient control in cooling/cooling, refrigerating, and refrigerating operation modes, as well as in heating, refrigerating and refrigerating operation modes, interlocking control with refrigeration booster and refrigeration by a generator built into the gas engine. Heating, refrigeration and refrigeration functions, characterized by integrated control of various functions such as interlocking control (self-generation function) that supply electricity to electric devices such as boosters, refrigeration boosters, condensing fans, and cooling water pumps, are heat driven by a gas engine. Integrated control and mode-specific control system in an all-in-one system consisting of a single cycle of a pump.
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