KR20200141577A - Hybrid heating system and control method fused with heat pump system and solar light by solar and air heat - Google Patents

Hybrid heating system and control method fused with heat pump system and solar light by solar and air heat Download PDF

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Abstract

The present invention can improve the performance of a heat pump by a technique using solar heat which introduces a solar heat system without boiling to overflow or freezing and bursting to boil water stored in a heat storage tank to directly use heated hot water for heating and hot water and use the hot water of the heat storage tank cooled to a heating temperature for solar heat or lower as an evaporation source of the heat pump since the performance of the heat pump is degraded when the outside air temperature is below zero if solar heating is insufficient in winter to resort to heat pump heating, and a control technique which includes a hot water heat evaporator of a heat storage tank and an air heat evaporator in a heat pump system and adjusts an outside temperature setting value in an indoor temperature regulator from the air heat evaporator to the hot water heat evaporator in accordance with the outside air temperature. The present invention also provides a selective control method of a heat pump heating mode and a heating mode for solar heat by detecting the heat storage temperature of the heat storage tank, and a hot water heat supply method and a control technique which can maintain the evaporation temperature of the hot water heat evaporator at a constant level. The present invention also relates to a hybrid heat pump heating/cooling system using solar heat, air heat, and sunlight and a control method thereof which can realize an energy-zero house system as a technique using hybrid new and renewable energy for covering all or a portion of consumption power used in the hybrid heat pump heating system with photovoltaic power generation.

Description

태양열 및 공기 열에 의한 히트펌프 시스템과 태양광이 융합된 하이브리드 난방 시스템 및 제어방법{Hybrid heating system and control method fused with heat pump system and solar light by solar and air heat}Hybrid heating system and control method fused with heat pump system and solar light by solar and air heat}

본 발명은 태양열 전용난방 또는, 태양열 및 공기 열에 의한 선택적 히트펌프 시스템과, 태양광이 융합된 하이브리드 난방시스템 및 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar-only heating or a selective heat pump system using solar heat and air heat, and a hybrid heating system and a control method in which solar light is fused.

더욱 상세하게는 태양열 시스템으로 축열된 온수를 이용 난방과 온수로 직접사용하고, 난방 부하가 증가하여 축열조의 온수 온도가 필요 난방온도 설정치 보다 낮아져 히트펌프 시스템으로 추가 난방을 할 경우, 축열조의 남은 열을 히트펌프의 증발 열원으로 활용 되도록 온수열 증발기를 구비하고, 하이브리드 난방 시스템의 소비전력의 전부 또는 일부를 태양광에 의하여 공급받는 태양광 시스템을 융합하고, 히트 펌프의 성능을 향상 시킬 수 있도록 외기온도와 축열조 온도를 검출하여, 공기열 증발기와 태양열 축열조 온수용 증발기 중 선택적으로 사용 되도록 제어되는 비례 제어 장치와, 복합 태양열 이용 기술과, 하이브리드 난방 시스템에 관한 것이다.More specifically, when the hot water stored by the solar system is used directly as heating and hot water, and the heating load increases, the hot water temperature of the heat storage tank is lower than the required heating temperature set point and additional heating is performed with the heat pump system. It is equipped with a hot water heat evaporator to be used as the evaporation heat source of the heat pump, and the outside air temperature to improve the performance of the heat pump by fusing all or part of the power consumption of the hybrid heating system to the solar system supplied by sunlight. The present invention relates to a proportional control device that is controlled to be selectively used among an air heat evaporator and a solar heat storage tank hot water evaporator by detecting the temperature and heat storage tank temperature, and a hybrid heating system.

재생 에너지 중 태양광으로 전기를 생산하고, 태양열로 난방 및 온수에 사용되는 태양열 이용 기술이 보급 되고 있으며, 부족한 난방 부분을 해결하기 위하여, 보조 보일러를 가동하거나, 히트펌프 시스템과 연계하여 사용 하고 있다.Among renewable energy, solar power is used to produce electricity, and solar heat is used for heating and hot water. To solve the lack of heating, auxiliary boilers are operated or used in conjunction with heat pump systems. .

최근에는 태양광 발전 기술은 태양전지의 전환효율이 20%이상으로 개발되어 400W급의 태양광 모듈이 보급되고 있으며, 태양열 이용 기술 중 집열 기술은 히트파이프용 이중 진공관형 집열 장치로 집열 효율을 60% 수준 까지 향상 시켜 태양열을 이용하고 있으나, 부하 변동이 심한 동절기 일조시간과 일사량의 감소로 인하여 태양열 난방이 부분적으로 밖에 실현되지 못하고 있다.In recent years, solar power generation technology has been developed with a conversion efficiency of over 20% of solar cells, and 400W-class solar modules are being distributed. Among the solar power utilization technologies, the heat collection technology is a double vacuum tube type heat collecting device for heat pipes, which increases the heat collection efficiency. Although the solar heat is used by improving it to the% level, solar heating is only partially realized due to the decrease in the amount of sunlight and insolation during the winter season with severe load fluctuations.

이를 보완하기 위하여 히트펌프 시스템이 개발되어 보급되고 있으며, 최근에는 인버터 히트펌프의 개발로 COP가 3.4 까지 도달하는 제품들이 개발되어 보급되고 있으나, 외기 온도가 영하로 떨어지는 동절기에는 히트펌프의 성능이 급격히 떨어지는 현상이 발생하고 있다.To compensate for this, a heat pump system has been developed and distributed, and recently, products with a COP reaching 3.4 due to the development of an inverter heat pump have been developed and distributed, but in winter when the outside temperature drops below zero, the performance of the heat pump rapidly decreases. There is a falling phenomenon.

또한, 태양열과 지열 , 공기열 및 태양광이 융합되는, 하이브리드 형 히트펌프 시스템이 개발되어 보급되고 있으나, 시스템의 운영 방법 및 제어 기술의 차이에 의하여 이용기술이 떨어져, 인버터 히트펌프의 성능이 현장설치 사용 시 그 효율이 떨어지고 있으며, 히트펌프의 소비 전력을 주택용 전기만으로는 충당할 수 없는 문제점이 발생하고 있다.In addition, a hybrid heat pump system in which solar heat and geothermal heat, air heat and solar power are fused has been developed and distributed, but the technology used is reduced due to the difference in the operating method and control technology of the system, and the performance of the inverter heat pump is installed on site. When used, the efficiency is deteriorating, and there is a problem that the power consumption of the heat pump cannot be covered by only residential electricity.

상기와 같은 이유로, 하이브리드 히트펌프 시스템의 기술향상에도 불구하고, 현장 적용에는 문제점이 발생하여, 이를 해결할 수 있는 하이브리드 난방 이용 기술의 개발이 요구 된다.For the above reasons, despite the improvement of the technology of the hybrid heat pump system, a problem occurs in field application, and development of a hybrid heating technology capable of solving this problem is required.

10-2017-009484710-2017-0094847 10-2014-013179310-2014-0131793 10-136168210-1361682 10-2018-012694110-2018-0126941 10-2018-005385310-2018-0053853

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로, 동절기 외기온도가 영하로 떨어지는 조건에서도, 하이브리드 난방 시스템의 성능이 떨어 지지안고 유지될 수 있는, 복합 하이브리드 난방 시스템의 운영 및 제어방법과 이용기술을 제공 하는데 목적이 있다.The present invention has been developed to solve the above problems, and the operation and control method and use of a hybrid heating system can be maintained while the performance of the hybrid heating system is not degraded even under a condition where the outside temperature in winter falls below zero. It aims to provide technology.

또한, 하이브리드 난방 시스템의 소비전력을 태양광 설비를 계통 연계시켜 충당할 수 있어, 별도의 전기 공급원이 없이 현재의 주택용 전기 요금 체계와 보급 체계 에서도, 충분히 이용 가능하도록 하이브리드 난방 시스템의 이용 기술을 향상 시켜 제공하는 목적이 있다.In addition, since the power consumption of the hybrid heating system can be covered by linking the solar power facility, the technology of using the hybrid heating system has been improved so that it can be fully utilized even in the current residential electricity billing system and supply system without a separate electricity supply source. There is a purpose to provide.

상기 목적 중, 동절기 외기 온도가 영하로 떨어지는 조건에서도 히트펌프 시스템의 성능을 유지 할 수 있도록 공기열 증발기와 태양열 온수용 증발기를 구비하고, 외기 온도가 영하로 떨어지면 히트펌프의 순환 사이클을 공기열 증발기에서 축열된 온수열을 이용하는 온수용 증발기로 변경 순환시켜, 히트 펌프의 성능을 유지할 수 있도록, 실내온도 조절기에서 외기 온도와 축열조의 온도를 비교하여, 상황에 따라 자유로이 온수열 증발기로 변경 가능한 선택적 제어 시스템과,Among the above purposes, an air heat evaporator and an evaporator for solar hot water are provided so that the performance of the heat pump system can be maintained even when the outside temperature in winter falls below zero, and when the outside temperature drops below zero, the circulation cycle of the heat pump is stored in the air heat evaporator. In order to maintain the performance of the heat pump by changing and circulating it to an evaporator for hot water that uses the hot water heat, the indoor temperature controller compares the outside temperature with the temperature of the heat storage tank, and the optional control system that can be freely changed to a hot water heat evaporator according to the situation. ,

공기열 증발기에는 자동 팽창밸브를 선택하여, 외기온도의 변화에 따라 팽창압력과 응축온도를 효율적으로 제어하는 인버터 히트펌프시스템을 선정하고, 온수열 증발기에는 증발온도가 향상 일정하게 유지되도록, 축열조에서 온수용 증발기로 공급되는 순환수량을 조정하는 자동온도 조정 제어장치(TC)를 설치하여 한정된 축열조의 온수열을 효율적으로 사용할 수 있게 하며, An automatic expansion valve is selected for the air heat evaporator, and an inverter heat pump system that efficiently controls the expansion pressure and condensation temperature according to changes in the outside temperature is selected, and the evaporation temperature is improved and kept constant for the hot water heat evaporator. By installing an automatic temperature control device (TC) that adjusts the amount of circulating water supplied to the receiving evaporator, it is possible to efficiently use the hot water heat from the limited heat storage tank.

소요되는 전력을 태양광으로 충당하기 위하여, 하이브리드 난방시스템의 소비전력의 90% 이상을 차지하는 압축기를 2.6KW급의 인버터형 압축기로 제한사용 하여도, 난방을 실현할 수 있는 복합 하이브리드 난방시스템의 이용기술을 특징으로 한다.In order to cover the required power with solar power, the use technology of a hybrid heating system that can realize heating even if the compressor, which accounts for more than 90% of the power consumption of the hybrid heating system, is limited to a 2.6KW class inverter type compressor. It features.

본 발명에 의하면, 온수열과 공기열을 선택적으로 이용하는 히트펌프시스템으로 효율을 향상 시키고, 태양열에서 끓어 넘치거나 동파되지 않는 태양열 집열 기술과, 상. 하향식 겸용 축열 탱크로 태양열 이용기술을 향상 시킨 태양열 시스템을 도입하여, 태양열로 직접 난방 및 온수로 사용 하거나, 히트펌프에 증발열을 공급하는 제어기술과 이용 기술을 발전시키고, 태양광을 융합하여 하이브리드 난방 시스템의 소비 전력을 자체적으로 해결하는 에너지 제로 하우스 시스템을 실현 시킬 수 있다.According to the present invention, the efficiency is improved with a heat pump system that selectively uses hot water heat and air heat, and solar heat collection technology that does not boil over or freeze in solar heat, By introducing a solar heat system with improved solar heat utilization technology as a top-down combined heat storage tank, use it as direct heating and hot water with solar heat, or develop control technology and use technology to supply evaporative heat to a heat pump, and combine solar power to hybrid heating. It is possible to realize a zero-energy house system that solves the power consumption of the system by itself.

도 1은 하이브리드 난방 시스템의 전체 구성도를 나타내는 대표도.
도 2는 기존 보일러가 설치되어 있는 경우 온수 및 냉.난방 접목 및 제어 방법을 나타낸 참고도.
도 3은 히트 펌프 시스템의 구성 요소 및 공기열 증발기를 통한 순환 사이클을 표시한 상세도
도 4는 히트펌프 시스템의 온수열 증발기를 통한 순환 사이클도
도 5는 제상 사이클의 흐름도
도 6은 실내 공기 난방 사이클도
도 7은 실내 공기 냉방 사이클도
도 8은 온돌냉방 및 팬코일 냉방 사이클의 흐름도
도 9는 히트펌프 시스템에서 외기 온도에 따라 압축기의 소요 열량을 나타내는 몰리에르 선도.
도 10 및 도 11은 하이브리드 난방 시스템의 구동제어 방법을 표시한 흐름도.
1 is a representative diagram showing the overall configuration of a hybrid heating system.
2 is a reference diagram showing a method of grafting and controlling hot water and cooling/heating when an existing boiler is installed.
3 is a detailed view showing the components of the heat pump system and the circulation cycle through the air heat evaporator
4 is a circulation cycle diagram through a hot water heat evaporator of the heat pump system
5 is a flow chart of the defrost cycle
6 is an indoor air heating cycle diagram
7 is an indoor air cooling cycle diagram
8 is a flowchart of an ondol cooling and fan coil cooling cycle
9 is a Moliere diagram showing the amount of heat required by the compressor according to the outside temperature in the heat pump system.
10 and 11 are flow charts showing a driving control method of a hybrid heating system.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 이미 공지된 기능 및 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위하여 생략하기로 한다.However, in describing the present invention, descriptions of already known functions and configurations will be omitted in order to clarify the gist of the present invention.

또한, 히트 펌프의 사용온도는 55℃로 임의 설정하고, 사용 냉매는 R-410A를 기준으로 설명하며, 각 설정치의 값은 임의 설정한 것으로 본 발명의 실현 범위 내에서 변경 가능하다.In addition, the use temperature of the heat pump is arbitrarily set to 55°C, the refrigerant used is described based on R-410A, and the value of each set value is arbitrarily set and can be changed within the realization range of the present invention.

도 1은 대표도로서, 태양열 시스템(100)과, 축열탱크(130)와 난방 이용부(500)를 포함하며, 히트펌프 시스템(700) 및 태양광 시스템(1000)을 포함하는 구동 제어부(1300)로, 하이브리드 난방 시스템이 구성 된다.1 is a representative diagram, including a solar thermal system 100, a heat storage tank 130 and a heating use unit 500, and a drive control unit 1300 including a heat pump system 700 and a solar system 1000 ), a hybrid heating system is constructed.

태양열 시스템(100)은 축열탱크(130) 상부온도(T2)를 감지하여, 설정 온도 이상이 되면 열매체 순환 펌프(P1)는 정지되고, 열매체 순환방향 제어용 사방 밸브(20)는 서비스탱크(22) 방향으로 제어되고, 열매체 배관라인 상부에 설치된 열매체 제어용 전동밸브(19)는 개방되어, 열매체는 서비스 탱크로 회수되고, 열매체 순환 라인(10)이 비어지게 되어, 집열부에서 집열되는 과열 공기는 개방된 전동밸브(19)를 통하여 대기로 방출되어 과열 방지 기능을 수행 할 수 있다.The solar system 100 senses the upper temperature T2 of the heat storage tank 130, and when the temperature exceeds the set temperature, the heat medium circulation pump P1 is stopped, and the four-way valve 20 for controlling the heat medium circulation direction is the service tank 22. The electric valve 19 for heat medium control which is controlled in the direction and installed on the upper part of the heat medium piping line is opened, the heat medium is recovered to the service tank, and the heat medium circulation line 10 becomes empty, so that the superheated air collected by the heat collecting unit is opened. It is discharged to the atmosphere through the motorized valve 19 to perform an overheating prevention function.

이하, 태양열 시스템의 상세 설명은 기 출원 중인 출원 번호 10-2019-0009984 (밀폐형 축열탱크 구조와 과열 및 동파 방지 기능의 차온 제어 장치에 의한 복합 태양열 시스템)에서 구체적으로 설명되어 있으므로 본 발명에서는 생략하고, 시스템의 초기 순환용 개방형 열매체 순환 펌프(P5)는 열매체 배관라인이 비어 있는 상태에서 열매체의 순환을 용이하게 하기 위하여 설치되어 운영되며, 설정된 시간이 지난 후 열매체 배관 라인이 대기압이상으로 압축될 경우 열매체 순환방향이 서비스 탱크로 경유하지 않는 밀페형 상태로 전환되어, P5는 정지하고 P2가 기동되는 밀폐식과 개방식을 선택적으로 제어되는 기능을 추가하여 태양열 시스템을 보다 더 안정적으로 운영 할 수 있다.Hereinafter, a detailed description of the solar thermal system is described in detail in the previously pending application number 10-2019-0009984 (a complex solar thermal system using a sealed heat storage tank structure and a temperature difference control device for preventing overheating and freezing), so it is omitted in the present invention. , An open heat medium circulation pump (P5) for initial circulation of the system is installed and operated to facilitate circulation of the heat medium while the heat medium piping line is empty, and when the heat medium piping line is compressed to more than atmospheric pressure after a set time The circulation direction of the heating medium is switched to a sealed state that does not pass through the service tank, and the solar system can be operated more stably by adding the function of selectively controlling the closed and open types in which P5 stops and P2 starts.

도 3 히트펌프 시스템에서, 공기열 증발기를 통한 순환 사이클을 도시하고 있으며, 히트펌프의 성능을 안정적으로 유지하기 위하여 공기열 증발기(74)와 온수열 증발기(77)를 구분하여 일체화(710)시켜 케이스로 조립되며, 외부에 분리 설치되는 공기열 증발기와, 축열조 연결부와, 난방 부하측 연결부를 구분 배치하여 현장 시공성을 향상 시킬 수 있다.3 shows the circulation cycle through the air heat evaporator in the heat pump system, and in order to stably maintain the performance of the heat pump, the air heat evaporator 74 and the hot water heat evaporator 77 are divided and integrated 710 into a case. It is possible to improve field workability by separately disposing an air heat evaporator that is assembled and separately installed outside, a heat storage tank connection, and a heating load side connection.

시스템의 구성은 인버터 압축기(70)와 온수 및 난방을 동시에 가열할 수 있는 응축용 열교환기(72)를 갖추고, 팽창밸브와 외기 온도에 따라 증발 열원을 구분 선택가능한 공기열 증발기(건식)와 온수열 증발기(습식)를 분리 배치하여 압축-응축-팽창-증발의 순으로 사이클을 이룬다. The system consists of an inverter compressor (70) and a condensation heat exchanger (72) capable of heating hot water and heating at the same time, and an expansion valve and an air heat evaporator (dry type) and hot water heat that can select the evaporation heat source according to the outside temperature. The evaporator (wet type) is separated and arranged in the order of compression-condensation-expansion-evaporation.

압축기 출구측에 오일 분리기(83)를 설치하여 압축기로부터 유입되는 오일을 분리수거하여 압축기로 회수되는 시스템으로 구성되고, 압축기의 과열을 방지하기 위하여 응축기(72)의 토출측에서 분기되는 압축기 과열 방지 조절관(82)을 설치하고, 압축기로부터 토출되는 유로에 토출온도 감지센서(T7)를 설치하여 과열방지온도 설정치(ΔT17)를 비례 검출하고, T7가 본 발명에서 설명하는 상용 운전 압력인 35.1kg/㎠(55℃)에서 ΔT17보다 높을 경우 과열 방지 조절밸브(88)를 제어하여 제3 팽창밸브(94)를 통하여 압축기 입구에 연결시켜 과열을 방지할 수 있다.Compressor overheating prevention control pipe branched from the discharge side of the condenser 72 to prevent overheating of the compressor by installing an oil separator 83 at the outlet side of the compressor to separate and collect the oil flowing from the compressor. (82) is installed, and a discharge temperature sensor (T7) is installed in the flow path discharged from the compressor to proportionally detect the overheating prevention temperature set point (ΔT17), and T7 is 35.1kg/cm2, which is the commercial operating pressure described in the present invention. If it is higher than ΔT17 at (55°C), the overheating prevention control valve 88 is controlled and connected to the compressor inlet through the third expansion valve 94 to prevent overheating.

또한, 응축기(72) 출구 측 유로에 리시버탱크(85)와 필터 드라이어(81)를 설치하여 액상 냉매만 팽창밸브로 순환되도록 하여 팽창 효율을 향상 시키는 것이 바람직하며, 압축기 입구 측에는 어큐물레이터를(80)와 제4 팽창밸브(90)를 설치하여 분리된 액상 냉매를 증발시켜 압축기로 기상 냉매만 공급되게 하여 압축기의 성능을 향상 시킬 수 있다.In addition, it is desirable to improve the expansion efficiency by installing a receiver tank 85 and a filter dryer 81 in the flow path on the outlet side of the condenser 72 so that only the liquid refrigerant is circulated to the expansion valve, and an accumulator is provided on the compressor inlet side. 80) and the fourth expansion valve 90 are installed to evaporate the separated liquid refrigerant so that only gaseous refrigerant is supplied to the compressor, thereby improving the performance of the compressor.

더불어, 응축기에 연결된 난방 환수라인(53)에 히트펌프 난방 유량 제어용 온도센서(T8)와 히트펌프 난방 유량 조절밸브(76)를 설치하여 히트 펌프 난방 출수 온도제어 장치(93)로 구성하고, T8이 히트펌프난방 출수 최저온도 설정치(ΔT18)보다 높은 온도가 출수 되도록 유량을 조절할 수 있다.In addition, by installing a heat pump heating flow rate control temperature sensor (T8) and a heat pump heating flow rate control valve 76 in the heating return line 53 connected to the condenser, the heat pump heating water outlet temperature control device 93 is configured, and T8 The flow rate can be adjusted so that a temperature higher than the heat pump heating water outlet minimum temperature set point (ΔT18) can be discharged.

하이브리드 난방 시스템은 기본적으로 태양열로 난방 및 온수(이하 난방으로만 칭함)로 사용하지만, 동절기 태양열 난방이 부족할 경우, 히트펌프가 태양열 난방을 보충하는 시스템으로 운영된다.The hybrid heating system is basically used for solar heating and hot water (hereinafter referred to only as heating), but when solar heating is insufficient in winter, a heat pump is operated as a system to supplement solar heating.

그러므로, 히트펌프는 공기열 증발기를 통한 사이클이 형성 되지만, 외기온도가 영하로 내려가면 히트펌프의 성능이 떨어짐으로, 외기온도와 축열조의 온도를 검토하여, 구동 제어부(1300)에 설치되는 실내온도 조절기(131)에서 외기온도 설정치(ΔT14)를 조정하면 조정된 외기온도부터는 공기열 증발기에서 온수열 증발기를 통한 사이클로 변경되어, 축열조에 저장된 온수열로 증발열을 공급하게 된다. Therefore, in the heat pump, a cycle is formed through the air heat evaporator, but the performance of the heat pump deteriorates when the outside temperature drops below zero, so by reviewing the outside temperature and the temperature of the heat storage tank, an indoor temperature controller installed in the drive control unit 1300 ( If the outside temperature set point (ΔT14) is adjusted in 131), the adjusted outdoor temperature changes from the air heat evaporator to a cycle through the hot water heat evaporator, and the evaporation heat is supplied to the hot water heat stored in the heat storage tank.

따라서, 공기열 증발기에는 온도식 자동 팽창밸브를 설치하여 증발기 입구 냉매가스 온도(49)와 증발기 출구 냉매가스온도(47)를 비교 검출하여 냉매량을 제어할 필요가 있으며, 공기열 증발기에 공급되는 외기온도 운전 범위를 15℃에서 -12℃까지로 설정하여, 외기 온도(T6)가 0℃에서 정상출력으로 최고 출력의 45% 정도의 RPM으로 설정하며, 외기 온도가 15℃에서는 최저 RPM으로 간헐 작동되게 설정하고, 외기온도가 -12℃에서 최고 RPM으로 설정하여, 증발기에서 토출되는 냉매의 압력과 온도(47. K2)를 기초로 압축기의 출력을 효율적으로 제어하는 인버터 히트펌프 시스템으로 성능을 향상 시킬 수 있는 것이다.Therefore, it is necessary to control the amount of refrigerant by comparing and detecting the refrigerant gas temperature 49 at the evaporator inlet and the refrigerant gas temperature 47 at the evaporator outlet by installing a temperature type automatic expansion valve in the air heat evaporator, and operating the outside temperature supplied to the air heat evaporator. By setting the range from 15℃ to -12℃, the outside air temperature (T6) is set at 0℃ at normal output and 45% of the maximum output RPM, and when the outside air temperature is 15℃, the minimum RPM is set to operate intermittently. Inverter heat pump system that efficiently controls the output of the compressor based on the pressure and temperature (47. K2) of the refrigerant discharged from the evaporator by setting the outside temperature to the highest RPM at -12°C can improve performance. There is.

도 4는 온수열 증발기를 통한 히트펌프 사이클을 도시하고 있으며, 공기열 증발기에서 온수열 증발기로 전환 방법은 일정하게 고정된 값이 아니라, 실내 온도 조절기(131)에서 외기 온도와 축열조 온도를 비교 판단하여 증발기 선택용 외기 온도 설정치(ΔT14)를 조정하면, 외기 온도가 조정된 온도로 내려가는 시점부터는 온수열 증발기로 변경 순환되어 히트펌프의 효율을 향상 시킬 수 있다.4 shows the heat pump cycle through the hot water heat evaporator, and the method of switching from the air heat evaporator to the hot water heat evaporator is not a constant fixed value, but the indoor temperature controller 131 compares the outside temperature with the heat storage tank temperature. If the outside temperature setting value (ΔT14) for selecting an evaporator is adjusted, from the point when the outside temperature goes down to the adjusted temperature, it is changed to a hot water heat evaporator, and the efficiency of the heat pump can be improved.

보충 설명하면, 도 11의 실내온도 조절기(131)에서, 축열조 온도가 41℃이고 외기온도가 -4℃일 때 히트 펌프는 공기열 증발기로 순환하고 있지만, 야간에 외기 온도가 -20℃로 내려간다고 가정하면, 실내온도 조절기의 외기 온도 설정치(ΔT14)를 -9℃ 조정해 놓으면 외기 온도가 더 내려가 -9℃가 되는 시점부터 온수열 증발기를 통한 히트펌프가 가동되어, 외기 온도에 상관없이 본 발명에서는 온수열 증발기의 증발온도 설정치(ΔT25)에서 일정하게 증발되어 히트 펌프의 효율을 향상 시킬 수 있는 것이다. Supplementary explanation, in the room temperature controller 131 of FIG. 11, when the heat storage tank temperature is 41°C and the outside temperature is -4°C, the heat pump circulates to the air heat evaporator, but the outside temperature goes down to -20°C at night. Assuming that, if the outdoor temperature set point (ΔT14) of the indoor temperature controller is adjusted to -9℃, the outside temperature decreases further and the heat pump through the hot water heat evaporator is operated from the point when the temperature becomes -9℃, regardless of the outside temperature. Evaporation is constant at the evaporation temperature set point (ΔT25) of the hot water heat evaporator, thereby improving the efficiency of the heat pump.

이처럼, 외기 온도에 따라 증발기 선택 모드를 조정하는 이유는 한정된 축열조의 열로 가장 효과적으로 히트펌프의 증발 열량을 공급하여 난방을 효율적으로 실시하기 위함이다.As such, the reason for adjusting the evaporator selection mode according to the outside temperature is to efficiently perform heating by supplying the evaporation heat amount of the heat pump most effectively with the heat of the limited heat storage tank.

특히, 본 발명의 설명에서는 온수열 증발기의 증발 온도를 0℃로 설정하고 증발기에는 향상 0℃의 온도가 유지 되도록 축열조와 온수열 증발기의 순환 라인에 설치되는 순환펌프(P6)는 증발기의 온도센서(46)가 온수열 증발기온도 제어범위(ΔT24)내에서 일정하게 유지하고 공급될 수 있도록 TC 회로를 구성하고, 순환펌프의 유량을 조정하여 증발 온도가 일정하게 유지되도록 제어 시스템을 구성하여, 축열조의 온도가 그대로 증발기에 전달되어 조기에 축열조 온도가 증발열량으로 소비되는 것을 방지하여 한정된 축열조의 열을 효율적으로 관리하여 히트펌프의 성능을 향상 시실 수 있다.In particular, in the description of the present invention, the circulation pump (P6) installed in the circulation line of the heat storage tank and the hot water heat evaporator is a temperature sensor of the evaporator so that the evaporation temperature of the hot water heat evaporator is set to 0°C and the temperature of the evaporator improves 0°C. The TC circuit is configured so that 46 can be maintained and supplied constant within the hot water heat evaporator temperature control range (ΔT24), and a control system is configured to maintain the evaporation temperature constant by adjusting the flow rate of the circulation pump. The temperature of the heat storage tank is transferred to the evaporator as it is, preventing the heat storage tank temperature from being consumed as evaporation heat at an early stage, effectively managing the heat of the limited heat storage tank and improving the performance of the heat pump.

또한, 계절에 따라 온수열 증발기의 증발 온도를 0℃에서부터 12℃까지 조정할 수 있는 조정기능을 실내온도 조절기(131)에서 설정하면, 온수열 순환펌프(P6)의 유량을 TC회로에서 조정하여 설정된 온도에서 일정하게 증발되도록 제어되어, 더욱더 히트펌프의 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, if the indoor temperature controller 131 sets the adjustment function to adjust the evaporation temperature of the hot water heat evaporator from 0℃ to 12℃ according to the season, the flow rate of the hot water heat circulation pump P6 is adjusted in the TC circuit. It is controlled to evaporate at a constant temperature, so that the performance of the heat pump can be further improved.

태양광 시스템(1000)은 태양광 모듈로 구성된 에레이(92)에서 전기를 생산하여 인버터(93)에서 교류로 전환시켜 계통연계용 계전기와 연결하고, 하이브리드용 전기 판넬에 전원을 공급 한다.The solar system 1000 generates electricity from the array 92 composed of solar modules, converts it to AC in the inverter 93, connects it to a relay for grid connection, and supplies power to the hybrid electric panel.

도 2에서 난방 이용부(500)에 보조 보일러가 설치되어 있을 경우, 온수관(51)을 삼방밸브 V1으로 연결하고, 난방 부하 순환 라인(54)은 삼방 밸브 V4로 연결하여 보일러 난방을 하고자 할 경우, 온수와 난방 라인이 삼방 밸브에 의하여 순환 방향이 전환되어 보일러 난방을 할 수 있다.2, when the auxiliary boiler is installed in the heating use unit 500, the hot water pipe 51 is connected to the three-way valve V1, and the heating load circulation line 54 is connected to the three-way valve V4 to heat the boiler. In this case, the circulation direction of the hot water and the heating line is switched by a three-way valve, so that the boiler can be heated.

이때, 실내 온도 조절기를 보일러용(57)과 하이브리드용(58)을 분리 설치해야 하므로, 기존 설치된 실내 온도 조절기 조작선이 2회선 일 경우에는 각각 분리 설치하면 되지만, 실내온도 조절기 조작선이 1회선만 있을 경우, 하이브리드용 조작선을 별도 설치해야 하지만, 현장 여건상 설치가 어려울 경우 보일러용 조작선을 병렬 연결하여 하이브리드용 실내 온도 조절기에 연결사용하고, 만약 보일러를 사용 하고자 할 경우 하이브리드용 실내온도 조절기(131)에서 보조 보일러 전용모드로 설정하면, 실내온도 조절기 선택용 신호 변환기(59)를 통하여 조작 회로가 보일러 조작회로로 변경되어 보일러를 작동 시킬 수 있다.At this time, since the indoor temperature controller must be installed separately for the boiler 57 and the hybrid 58, if the existing indoor temperature controller operation line is two lines, it can be installed separately, but the indoor temperature controller operation line is one line. If there is only one, the hybrid control line should be installed separately, but if installation is difficult due to field conditions, connect the boiler control line in parallel to the hybrid room temperature controller, and if you want to use a boiler, the hybrid room temperature When the controller 131 is set to the auxiliary boiler-only mode, the operation circuit is changed to the boiler operation circuit through the signal converter 59 for selecting the indoor temperature controller, so that the boiler can be operated.

또한, 온돌 및 팬코일(61) 냉. 난방과 실내 공기 냉.난방 유닛(92)의 흐름을 도시하고 있다.In addition, ondol and fan coil 61 are cooled. The flow of the heating and indoor air cooling/heating unit 92 is shown.

도 5는 공기열 증발기에서, 외기온도가 영하로 내려가면 증발열을 뺏긴 차가운 공기에 의하여 발생하는 얼음 및 성에 등을 제거할 수 있는 제상 사이클로, 역류 방지용 전자밸브(99)는 OPEN 되고, 제1 사방밸브(95)는 A-C로, 제2 사방밸브(96)은 C-B로 순환 방향이 전환되어 공기열 증발기(74)가 응축기로 변환되어 제상 기능을 수행하며, 제3 사방밸브(97)은 A-D로 순환 방향이 전환되어 리시버탱크(85)를 지나 온수열 증발기(77)로 순환되어 제상 사이클을 이루고, 작동 방법은 공기열 증발기 내부 표면온도센스(48)가 제상 사이클 기동 표면온도 설정치(ΔT20)에 도달하면 제상 사이클이 기동되고, 종료 표면온도 설정치(ΔT21)가 되면 제상 사이클이 종료되어 히트펌프 난방 시스템으로 환원 된다.5 is a defrost cycle in an air heat evaporator, which can remove ice and frost, etc., generated by cold air deprived of evaporation heat when the outside temperature goes below zero.The solenoid valve 99 for preventing backflow is OPEN, and the first four-way valve The circulation direction of the air heat evaporator 74 is converted to a condenser by converting the circulation direction to AC and the second four-way valve 96 to CB to perform a defrost function, and the third four-way valve 97 to AD This is converted and circulated to the hot water heat evaporator 77 through the receiver tank 85 to form a defrost cycle.The operation method is that when the air heat evaporator internal surface temperature sense 48 reaches the defrost cycle start surface temperature set point (ΔT20), defrost When the cycle is started and the end surface temperature set point (ΔT21) is reached, the defrost cycle is terminated and returned to the heat pump heating system.

도 6은 실내공기 난방 사이클로 구동 제어부((1300)의 냉.난방 조절기(132)에서, 실내 공기 난방 모드를 ON시켜 작동되며, 전자밸브(99)는 OPEN되고, 제1 사방밸브(95)는 순환 방향이 A-C로 전환되고, 제2 사방밸브(96)는 C-D. A-B로 전환되어 실내공기 냉.난방 유닛(92)으로 냉매가 순환되어 난방을 실행하고, 제3 사방 밸브(97)는 C-D. A-B로 전환되어 리시버 탱크(85)를 지나, 삼방밸브 V5에서 순환방향이 증발기 선택모드에서 설정된 공기열과 온수열을 선택하여 순환 사이클을 이룬다.6 is an indoor air heating cycle driven by the cooling/heating controller 132 of the control unit 1300, operated by turning on the indoor air heating mode, the solenoid valve 99 is OPEN, and the first four-way valve 95 is The circulation direction is switched to AC, the second four-way valve 96 is switched to CD.AB, and the refrigerant is circulated to the indoor air cooling/heating unit 92 to perform heating, and the third four-way valve 97 is CD It is converted to AB, passes through the receiver tank 85, and forms a circulation cycle by selecting the air heat and hot water heat set in the evaporator selection mode in the three-way valve V5 in the circulation direction.

도 7은 실내공기 냉방 사이클로, 전자밸브(99)는 OPEN되고, 제1 사방밸브(95)는 A-C로, 제2 사방밸브(96)은 C-B로 순환 방향이 전환되어 공기열 증발기(74)가 응축기로 바뀌고, 제3 사방밸브(97)는 A-D로 순환 방향이 전환되어 리시버탱크(85)를 지나 실내 공기 냉.난방 유닛(92)에서 증발하여 냉방 기능을 수행하고, 압축기로 순환하여 실내 공기 냉방 사이클을 이룬다.7 is an indoor air cooling cycle, the solenoid valve 99 is OPEN, the first four-way valve 95 is AC, the second four-way valve 96 is converted to CB, and the air heat evaporator 74 is converted into a condenser. And the third four-way valve 97 is converted to AD and the circulation direction is changed to AD, passes through the receiver tank 85 and evaporates in the indoor air cooling/heating unit 92 to perform a cooling function, and circulates to the compressor to cool the indoor air. Make a cycle.

도 8은 온돌 및 팬코일 냉방 사이클로, 전자밸브(99)는 OPEN되고, 제1 사방밸브(95)는 A-C. D-B로, 제2 사방밸브(96)은 C-B로 순환 방향이 전환되어 공기열 증발기(74)가 응축기로 바뀌고, 제3 사방밸브(97)는 A-D로 순환 방향이 전환되어 리시버탱크(85)를 지나 삼방밸브 V5에서 A-C로 전환되고, 삼방밸브V12는 A-B로 전환되어 팽창밸브(98)을 지나 응축기(72)가 증발기로 변환되어 냉방기능을 수행하고, 삼방밸브V9는 A-C로, V13은 C-B로 전환되어 순환 사이클을 이루고, 8 is an ondol and fan coil cooling cycle, the solenoid valve 99 is OPEN, and the first four-way valve 95 is A-C. The circulation direction of the air heat evaporator 74 is changed to a condenser, and the circulation direction of the air heat evaporator 74 is changed to the DB and the second four-way valve 96 is switched to the AD, and passes through the receiver tank 85. The three-way valve V5 is converted to AC, and the three-way valve V12 is converted to AB, passing the expansion valve 98, and the condenser 72 is converted to an evaporator to perform a cooling function, and the three-way valve V9 is converted to AC, and V13 is converted to CB. Is converted to form a circular cycle,

난방 순환라인(52,53)의 삼방밸브 V2는 A-C로, V8은 A-B로, V3은 A-C로 전환되고, 순환펌프(P4) 및 팬코일 유닛(61)은 ON되어, 열교환된 냉수에 의하여 온돌냉방 및 팬코일 냉방 기능을 수행한다.The three-way valve V2 of the heating circulation lines 52 and 53 is converted to AC, V8 is converted to AB, and V3 is converted to AC, and the circulation pump (P4) and fan coil unit 61 are turned on, and heated by the heat-exchanged cold water. It performs cooling and fan coil cooling functions.

도 9는 R-410A 냉매의 선도로서, 증발 온도에 따른 압축기의 열량은 증발온도 15℃에서는 ⓕ 이지만 증발 온도가 -20℃ 에서의 압축기의 열량은 ⓕ+ⓘ+ⓛ+ⓞ+ⓡ+ⓤ가 되어 증발 온도에 따라 압축기의 열량이 비례하여 증감됨을 알 수 있다.9 is a diagram of the R-410A refrigerant. The heat quantity of the compressor according to the evaporation temperature is ⓕ at the evaporation temperature of 15℃, but the heat quantity of the compressor at the evaporation temperature is -20℃ is ⓕ+ⓘ+ⓛ+ⓞ+ⓡ+ⓤ Therefore, it can be seen that the amount of heat of the compressor increases and decreases in proportion to the evaporation temperature.

본 발명에서 히트 펌프의 설정 온도를 55℃로 설정함으로, 이를 기준으로 히트 펌프 사이클의 열 출입 성능을 분석해보면, 히트 펌프의 설정 온도는 냉매가 방출하는 응축 열량이 됨으로 응축 온도를 55℃로 설정하고, 외기온도에 따라 공기열 증발기의 열 출입 성능을 비교해 보면 아래와 같다.In the present invention, the set temperature of the heat pump is set to 55°C. When analyzing the heat in/out performance of the heat pump cycle based on this, the set temperature of the heat pump is the amount of condensation heat emitted by the refrigerant, so the condensation temperature is set to 55°C. And, comparing the heat in/out performance of the air heat evaporator according to the outside temperature is as follows.

ⓛ응축온도 55℃에서 냉매가 방열한 열량은 증기의 감열(B->C)과 응축열 (C->D)이 됨으로, 방열량 (Q)= 감열 + 응축열 = (102.7-99.94) + (99.94-70.83) = 31.87 Kcal/kg 이고,Ⓛ The amount of heat radiated by the refrigerant at a condensation temperature of 55℃ becomes the direct heat (B->C) and the heat of condensation (C->D) of the steam, so the amount of heat dissipation (Q) = direct heat + heat of condensation = (102.7-99.94) + (99.94- 70.83) = 31.87 Kcal/kg,

②외기 온도가 7℃인 경우 증발기에서 냉매가 흡수하는 열량은 증발 잠열(G->H) 과 압축에 필요한 열량 (H->B) 가 됨으로, 증발기가 흡수한 열량(Q)= 증발 잠열 + 압축열량 = (101.09-70.83) + (102.7-101.09)= 30.26 + 1.61 = 31.87Kcal/kg,② When the outside temperature is 7℃, the amount of heat absorbed by the refrigerant in the evaporator becomes the latent heat of evaporation (G->H) and the amount of heat required for compression (H->B), so the amount of heat absorbed by the evaporator (Q) = latent heat of evaporation + Compressed heat = (101.09-70.83) + (102.7-101.09)= 30.26 + 1.61 = 31.87Kcal/kg,

③외기 온도가 -20℃일 때 증발기의 흡수 열량(Q)= 증발잠열+압축열량=(98.9-70.83) +(102.7-98.9) = 28.07 + 3.8 = 31.87kcal/kg,③When the outside temperature is -20℃, the amount of heat absorbed by the evaporator (Q) = latent heat of evaporation + heat of compression = (98.9-70.83) + (102.7-98.9) = 28.07 + 3.8 = 31.87kcal/kg,

④외기 온도가 15℃인 경우 흡수열량 =(101.5-70.83)+(102.7-101.05)= 30.67+1.2= 31.87kcal/kg,④ When the outside temperature is 15℃, the amount of heat absorbed =(101.5-70.83)+(102.7-101.05)= 30.67+1.2= 31.87kcal/kg,

⑤외기 온도가 0℃일 경우 흡수열량 = (100.62-70.83)+ (102.7-100.62)= 29.79+2.08 =31.87kcal/kg,⑤ When the outside temperature is 0℃, absorbed heat = (100.62-70.83)+ (102.7-100.62)= 29.79+2.08 =31.87kcal/kg,

⑥외기 온도가 -5℃인 경우 흡수열량 =(100.24-70.83)+(102.7-100.24)= 29.41+2.46 = 31.87kcal/kg,⑥ When the outside temperature is -5℃, absorbed heat =(100.24-70.83)+(102.7-100.24)= 29.41+2.46 = 31.87kcal/kg,

⑦외기 온도가 -12℃인 경우 흡수열량=(99.65-70.83)+(102.7-99.65)= 28.82+3.05 =31.87kcal/kg이다.⑦ When the outside temperature is -12℃, absorbed heat = (99.65-70.83) + (102.7-99.65) = 28.82 + 3.05 = 31.87kcal/kg.

위 식에서, 응축기의 방출열량과 증발기의 흡수열량은 동일함을 알 수 있으며, 증발기의 흡수열량은 증발 온도가 내려가면 증발 잠열은 감소하고 압축 열량은 증가함을 알 수 있다. From the above equation, it can be seen that the amount of heat released by the condenser and the amount of heat absorbed by the evaporator are the same, and the amount of heat absorbed by the evaporator is that as the evaporation temperature decreases, the latent heat of evaporation decreases and the amount of compression heat increases.

즉, 히트 펌프의 성능은 압축 열량에 의하여 소비 전력이 결정됨으로 증발온도를 올려야 압축 열량이 감소하여 히트 펌프의 성능이 증가 한다.That is, the performance of the heat pump is determined by the amount of compressed heat, so the evaporation temperature must be raised to decrease the amount of compressed heat, thereby increasing the performance of the heat pump.

따라서, 외기 온도가 영하로 떨어지면 공기열 증발기에서는 히트펌프의 성능이 떨어지므로 태양열 또는 외부의 열을 통한 온수열 증발기로 히트펌프를 가동시켜 히트펌프의 성능을 향상 시킬 수 있다. Therefore, when the outside temperature falls below zero, the performance of the heat pump in the air heat evaporator decreases, and thus the performance of the heat pump can be improved by operating the heat pump with a hot water heat evaporator using solar heat or external heat.

더 구체적으로 히트 펌프의 성능을 분석해 보면, 일반적으로 외기온도가 7℃를 기준으로 히트펌프의 COP를 산정하며, 현재 시중에 개발 보급되는 히트펌프의 COP는 3.4까지 나오고 있으며, 이를 기준으로 환산하여 소비전력 2.6KW 급의 히트펌프의 외기온도에 따른 COP를 추정 계산하면 다음과 같다.More specifically, when analyzing the performance of the heat pump, in general, the COP of the heat pump is calculated based on the outside temperature of 7℃, and the COP of the heat pump currently developed and distributed in the market is up to 3.4, and converted based on this The estimated and calculated COP according to the outside temperature of the power consumption 2.6KW class heat pump is as follows.

위 식에서, In the above equation,

ⓘ외기온도 7℃ 이면 압축열은 1.61이고 COP= 3.4임으로 3.4COP×2.6 KW= 8.84KW의 난방열량이 나오고,ⒾIf the outside temperature is 7℃, the heat of compression is 1.61 and COP= 3.4, resulting in 3.4 COP×2.6 KW= 8.84KW.

②외기온도 -20℃ 면 압축열은 3.8 이고 COP = 1.61/3.8 ×3.4=1.44COP ×2.6KW =3.74KW,② If the outside temperature is -20℃, the heat of compression is 3.8 and COP = 1.61/3.8 ×3.4=1.44COP ×2.6KW =3.74KW,

③외기온도 15℃ 이면 압축열은 1.2이고 COP = 1.61/1.2 ×3.4=4.56COP ×2.6KW=11.9KW,③If the outside temperature is 15℃, the heat of compression is 1.2 and COP = 1.61/1.2 ×3.4=4.56COP ×2.6KW=11.9KW,

④외기온도 0℃ 이면 압축열은 2.08이고 COP = 1.61/2.08 ×3.4=2.63COP ×2.6KW= 6.84KW,④When the outside temperature is 0℃, the compression heat is 2.08 and COP = 1.61/2.08 ×3.4=2.63COP ×2.6KW= 6.84KW,

⑤외기온도 -5℃이면 압축열은 2.46이고 COP = 1.61/2.46 ×3.4=2.22COP ×2.6KW= 5.77KW,⑤ When the outside temperature is -5℃, the heat of compression is 2.46 and COP = 1.61/2.46 ×3.4=2.22COP ×2.6KW= 5.77KW,

⑥외기온도 -12℃면 압축열은 3.05이고 COP = 1.61/3.05×3.4=1.79COP ×2.6KW=4.65KW의 난방열량을 공급하게 된다.⑥ If the outside temperature is -12℃, compression heat is 3.05 and COP = 1.61/3.05×3.4=1.79COP ×2.6KW=4.65KW.

본 발명에서 채택하는 증발온도는 공기열에서는 외기온도가 되므로, 외기온도가 영하로 떨어지면 히트 펌프의 성능도 같이 떨어지므로, 온수열 증발기로 선택적으로 변경하여 0℃에서 일정하게 증발되도록 온수열을 공급하면, 위 식에서와 같이 COP가 2.63이 되어 히트펌프의 성능을 일정하게 유지할 수 있다.Since the evaporation temperature adopted in the present invention becomes the outside temperature in the air heat, if the outside temperature drops below zero, the performance of the heat pump also decreases. Therefore, if the hot water heat is supplied to evaporate constantly at 0℃ by selectively changing to a hot water heat evaporator , As in the above equation, the COP becomes 2.63, so the performance of the heat pump can be kept constant.

또한, 축열조에 저장된 축열 온도와 동절기 외부 기상 여건에 따라 실내온도 조절기(131)에서 외기온도 설정치(ΔT14)를 원하는 온도로 설정 가능하나, 본 발명에서는 0℃ 부터 -12℃까지 외기온도를 설정할 수 있도록 선정 하였으며, 실내 온도 조절기에서 외기온도를 설정한 온도에서부터 공기열 증발기에서 온수열 증발기로 전환되어 0℃로 증발압력을 유지되게 제어부가 구성됨으로 히트 펌프의 작동이 최상의 조건으로 가동됨으로 하이브리드 난방 시스템의 이용 기술을 향상 시킬 수 있다.In addition, it is possible to set the outdoor temperature setting value (ΔT14) to a desired temperature in the indoor temperature controller 131 according to the heat storage temperature stored in the heat storage tank and the external weather conditions in winter, but in the present invention, the outdoor temperature can be set from 0°C to -12°C. The control unit is configured to maintain the evaporation pressure at 0℃ by converting the air heat evaporator from the air heat evaporator to the hot water heat evaporator from the temperature set outside the indoor temperature controller to maintain the evaporation pressure at 0℃. You can improve your skills.

외기온도와 여건에 따라 외기온도 설정치(ΔT14)를 조정하는 이유는, 태양열로 축열한 축열조 온도가 태양열 전용 난방 온도 설정치(ΔT12)인 55℃보다 낮아져 태양열 난방을 못할 경우, 축열조 하부온도 설정치(ΔT15)인 5℃ 까지 히트펌프의 온수열 증발기가 소비하는 흡수열량을 공급가능 하도록 조절하여 히트펌프의 성능을 향상 시킬 수 있다. The reason for adjusting the outside temperature set point (ΔT14) according to the outside temperature and conditions is that if the temperature of the heat storage tank stored by solar heat is lower than 55℃, which is the solar heat exclusive heating temperature set point (ΔT12), so that solar heating is not possible, the lower temperature of the heat storage tank is set (ΔT15). The performance of the heat pump can be improved by controlling the amount of absorbed heat consumed by the hot water heat evaporator of the heat pump up to 5℃.

보충 설명하면, 축열조의 온도가 50도이면 축열조 온도가 5℃로 떨어질 때 까지 온수열 히터펌프가 작동하고, 축열조 온도가 5℃이하로 떨어지면 다시 공기열 히트 펌프가 작동 된다. Supplementary explanation, when the temperature of the heat storage tank is 50 degrees, the hot water heat heater pump operates until the temperature of the heat storage tank drops to 5℃, and when the temperature of the heat storage tank falls below 5℃, the air heat heat pump is operated again.

또한, 본 발명에서 온수열 증발기의 증발 온도를 0℃로 설정하였으므로, 온수열 증발기를 선택하면 증발온도는 0℃이고, 증발열은 축열조에서 공급하게 됨으로 공기열 증발기가 외기온도 0℃에서 운영되는 것과 같은 효율이 발생하게 된다. In addition, since the evaporation temperature of the hot water heat evaporator is set to 0°C in the present invention, when the hot water heat evaporator is selected, the evaporation temperature is 0°C, and the evaporation heat is supplied from the heat storage tank, so that the air heat evaporator operates at an outside temperature of 0°C. Efficiency occurs.

또한, 온수열 증발온도를 계절과 축열조의 축열 온도에 따라 높게 설정하여 히트펌프의 성능을 향상 시킬 수 있다. In addition, it is possible to improve the performance of the heat pump by setting the hot water heat evaporation temperature high according to the season and the heat storage temperature of the heat storage tank.

특히, 위 식에서 압축열은 도4에서 앞서 설명한 바와 같이 외기온도가 15℃에서는 1.2 이며, 0℃에서는 2.08, -12℃에서는 3.05 이므로, 인버터 압축기의 출력을 0℃에서 최대 출력 RPM의 45% 정도로 정상 출력으로 설정하고, 15℃에서는 최저 RPM으로, -12℃에서 최대 RPM으로 회전수를 조정하여 소비전력을 최소화 하여 성능을 향상 시킬 수 있는 것이다.In particular, the heat of compression in the above equation is 1.2 at 15°C, 2.08 at 0°C, and 3.05 at -12°C, as described earlier in Fig. 4, so the output of the inverter compressor is about 45% of the maximum output RPM at 0°C. It is possible to improve performance by minimizing power consumption by adjusting the rotation speed to the lowest RPM at 15℃ and the maximum RPM at -12℃.

또한, 위 식에서 산출된 출력을 근거로 소비전력이 2.6KW인 히트펌프의 난방 능력을 외기 온도 0℃를 기준으로 산정해보면 위 계산에서 6.8KW의 열량임으로 6.8kw× 860Kcal= 5,848kcal/hr의 획득할 수 있으며, 동절기 1일 15시간 가동할 경우 87,720kcal/day로 12,000kcal의 보일러로 7.31시간 가동하는 것과 같다.In addition, based on the output calculated in the above equation, if we calculate the heating capacity of a heat pump with a power consumption of 2.6 KW based on the outside temperature of 0°C, it is 6.8 KW in the above calculation, so 6.8 kW × 860 Kcal = 5,848 kcal/hr It can be operated for 15 hours a day in winter, the same as running for 7.31 hours with a 12,000 kcal boiler at 87,720 kcal/day.

이를 근거로 동절기 (12월. 1월. 2월)인 90일을 기준으로 히트펌프의 소비전력을 계산해 보면,Based on this, when calculating the power consumption of the heat pump based on the 90 days of the winter season (Dec., January, February),

2.6kw × 15hr/day ×90day = 3,510 kw의 전기를 사용하게 된다. 2.6kw × 15hr/day ×90day = 3,510 kw of electricity will be used.

따라서, 가정용 태양광 3kw의 발전량은 1일 3.6시간으로 산술평균하여 계산해보면, 3kw×3.6hr×365Therefore, the amount of electricity generated by 3kw of solar power for home is 3.6 hours per day and calculated by arithmetic average, 3kw×3.6hr×365

day=3,942kw의 전기를 생산함으로, 년 간 누적 생산량으로 계통연계하면 하이브리드 난방 시스템에 들어가는 소비전력은 태양광으로 충당 할 수 있는 것이며, 히트펌프의 소비전력이 2.6 KW이므로 별도의 전기 공급이나 추가적인 증설 없이 현 가정용 전기 공급체계에서도 하이브리드 난방 시스템의 소비전력을 충당할 수 있는 것이다.Since day = 3,942 kw of electricity is produced, the power consumption of the hybrid heating system can be covered by solar power if the grid is connected with the accumulated production for the year. Since the power consumption of the heat pump is 2.6 KW, separate electricity supply or additional The power consumption of the hybrid heating system can be covered by the current household electricity supply system without expansion.

도 10및 도 11은 본 발명이 실현 하고자하는 하이브리드 난방 시스템의 이용 기술을 구동 제어하는 방법에 관한 사항으로, 제어부는 크게 하이브리드 난방 제어부와 태양열 시스템 제어부와 히트펌프 제어 부 및 실내공기 냉.난방 제어부를 포함하는 하이브리드용 실내온도 조절기 제어부로 구분 된다.10 and 11 are matters related to a method of driving and controlling the technology of using a hybrid heating system to be realized by the present invention, and the control unit is largely a hybrid heating control unit, a solar system control unit, a heat pump control unit, and an indoor air cooling/heating control unit. It is divided into a hybrid room temperature controller control unit including.

히트펌프 제어부는 기본적으로 인버터 히트펌프 시스템의 구동제어 장치를 포함하고, 도 3에서 앞서 설명한 히트펌프에서 공급되는 난방 출수 온도를 일정 부분 제한 순환하는 히트펌프 난방 출수 최저온도 제어장치(93)와 압축기의 과열을 방지하는 제어시스템(89)을 포함하며, 공기열 증발기용 제상 사이클 제어 장치 및 외기 온도에 따라 인버터 출력 제어 장치와 온수열 증발기 TC제어 장치로 구성 된다.The heat pump control unit basically includes a drive control device of the inverter heat pump system, and a heat pump heating water outlet minimum temperature control device 93 and a compressor circulating a certain portion of the heating outlet temperature supplied from the heat pump described above in FIG. It includes a control system 89 to prevent overheating of the air heat evaporator, and consists of an inverter output control device and a hot water heat evaporator TC control device according to the outside temperature and a defrost cycle control device for the air heat evaporator.

난방 출수 온도 제어장치는 난방 유량 제어용 센서(T8)의 검출온도가 히트펌프 난방 출수 최저온도 설정치(ΔT18) 보다 높게 유량을 전자밸브(M6)에 의하여 조절 하게 된다.The heating water outlet temperature control device adjusts the flow rate by the electromagnetic valve M6 so that the detection temperature of the heating flow control sensor T8 is higher than the heat pump heating water outlet minimum temperature set value ΔT18.

압축기 과열방지 제어부(89)는 압축기 토출온도(T7)가 압축기 과열방지 온도 설정치(ΔT17)보다 높을 경우에는 전자 밸브(88)가 OPEN되어 제3 팽창밸브(94)에 의하여 냉각된 냉매가스가 압축기 입구로 유입되어 압축기의 과열을 방지한다.When the compressor discharge temperature (T7) is higher than the compressor overheat prevention temperature set value (ΔT17), the compressor overheating prevention control unit 89 opens the solenoid valve 88 and the refrigerant gas cooled by the third expansion valve 94 It flows into the inlet to prevent overheating of the compressor.

인버터 제어에서, 공기열 증발기 사용 외기온도 범위를 -12℃에서 영상 15℃까지로 설정하고, 온수열 증발기 사용 외기온도 범위는 0℃에서 -12℃까지 선택 가능 하도록 선정 하였으므로, 히트펌프는 외기 온도(T6)가 -12℃에서 최대 RPM인 60㎐로, 15℃에서 최저 RPM인 30㎐로, 0℃에서는 최대 RPM의 45% 수준으로 정상 출력이 되게 43㎐에 1,290 RPM으로 설정하여 외기 온도에 따라 히트펌프의 출력을 조정하여 효율 운전이 가능하게 인버터 히트펌프를 채택하였으며, 온수열 증발기는 0℃에서 12℃ 사이에서 증발온도가 설정됨으로, 공기열 증발기 증발온도 범위 내에 있어 인버트 히트펌프의 출력 RPM이 조정된다.In the inverter control, the outside temperature range using the air heat evaporator was set from -12℃ to 15℃, and the outside temperature range using the hot water heat evaporator was selected to be selectable from 0℃ to -12℃. T6) is set at -12℃ at the maximum RPM of 60㎐, at 15℃ at the minimum RPM at 30㎐, and at 0℃ at 45% of the maximum RPM, set it to 1,290 RPM at 43㎐ so that the output is normal. Inverter heat pump is adopted to enable efficient operation by adjusting the output of the heat pump. Since the evaporation temperature is set between 0℃ and 12℃ for the hot water heat evaporator, the output RPM of the inverted heat pump is within the range of the evaporation temperature of the air heat evaporator. Is adjusted.

따라서, 정상 출력 상태인 주파수 43㎐에 1,290 RPM에서 본 발명이 채택한 히트펌프의 성능이 나오게 시스템을 구성하고, 조정하여 운전하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to configure the system so that the performance of the heat pump adopted by the present invention comes out at 1,290 RPM at a frequency of 43 Hz, which is a normal output state, and operates by adjusting.

온수열 증발기 증발온도 자동제어 장치(TC)는 향상 온수열 증발기 증발온도 설정치(ΔT25)의 설정온도에서 증발할 수 있도록 온수열을 공급하는 장치로, 온수열 증발기용 순환펌프(P6)가 온수열 증발기 온도 제어 범위 설정치(ΔT24)가 유지될 수 있게 온수 순환량을 조정하는 TC회로로 구성된다.The hot water heat evaporator evaporation temperature automatic control device (TC) is a device that supplies hot water heat to evaporate at the set temperature of the improved hot water heat evaporator evaporation temperature set point (ΔT25), and the circulation pump for hot water heat evaporator (P6) It consists of a TC circuit that adjusts the amount of hot water circulation so that the evaporator temperature control range set point (ΔT24) can be maintained.

하이브리드용 실내 온도 조절기는, 전체적인 하이브리드 난방 시스템을 실내에서 간편하게 조절할 수 있는 조절기로 난방 모드와 온수모드, 보조 보일러 전용모드 및 외기온도 및 축열조 온도 표시창과, 증발기 선택용 외기온도 설정기능을 포함하고, 히트펌프 작동 온도 표시와 온수열 증발기 작동 표시 창을 포함하여 구성 된다. The hybrid indoor temperature controller is a controller that can easily control the entire hybrid heating system indoors, and includes a heating mode and hot water mode, an auxiliary boiler exclusive mode, an outside temperature and heat storage tank temperature display window, and an outside temperature setting function for selecting an evaporator. It includes a heat pump operating temperature display and a hot water heat evaporator operation display window.

실내온도 조절기가 난방모드 0N 상태에서, 난방을 하고자 할 경우 실내온도 설정치(ΔT11)를 실내 온도 보다 높게 설정하면 (ΔT11 > 실내온도) 난방 운전이 실행되고, 난방모드에서, 축열조 온도(T2)와 태양열 난방 전용온도 설정치(ΔT12)를 검출하여 축열조 온도가 난방 전용온도 설정치보다 높으면 (T2>ΔT12) 태양열 전용난방 모드가 실행되고, 난방 순환용 펌프(P4) 및 팬코일 유닛(61)은 ON 되고, 난방 순환라인 상의 삼방 밸브의 순환 방향은 V2(A->B), V3(A->B), V4(A->B), V7(A->C), V8(A->B), V1(B->A)로 전환되어 태양열 전용난방이 실행된다.If the room temperature controller is in the heating mode 0N and you want to heat, set the room temperature setting value (ΔT11) higher than the room temperature (ΔT11> room temperature), and the heating operation is executed. In the heating mode, the heat storage tank temperature (T2) and When the solar heating exclusive temperature set point (ΔT12) is detected and the heat storage tank temperature is higher than the heating exclusive temperature set point (T2>ΔT12), the solar heating exclusive heating mode is executed, and the heating circulation pump (P4) and fan coil unit 61 are turned on. , The circulation direction of the three-way valve on the heating circulation line is V2(A->B), V3(A->B), V4(A->B), V7(A->C), V8(A->B) , V1 (B->A) is converted and solar heating is performed.

이어서, 축열조 온도가 태양열 난방 전용 온도 설정치(ΔT12)인 55℃ 이하로 낮아지면 (T2≤ΔT12) 히트펌프 운전모드로 전환되고, 히트펌프 ON, 난방 순환펌프(P4) ON, 전동밸브(99) CLOSE 및 팬코일 유닛(61)은 ON 상태가 되고, 난방 순환라인상의 삼방 밸브는 V2(A->B), V3(A->C), V4(A->B), V7(A->B), V8(A->B), V1(B->A)로 전환되고, 히트 펌프 유로상의 사방밸브(95)는 A->B로 전환되어 응축기(72)에서 응축되면서 난방라인과 열교환되고, 삼방밸브 V9(A->B)를 지나, 리시버탱크(85)와 필터 드라이어(81)를 통과하며, 삼방밸브 V5(A->B), V11(A->B)을 지나 공기열 팽창밸브(73)에서 팽창하고, 사방밸브(96)은 A->B로 전환되어 공기열 증발기(74)에서 증발하여, 사방밸브(97)은 A->B로 전환되고 삼방밸브 V6(A->B), V13(A->B)으로 순환하는, 공기열 증발기를 통한 히트 펌프 운전 모드가 실행된다.Subsequently, when the temperature of the heat storage tank falls below 55°C, which is the solar heating-only temperature set point (ΔT12) (T2 ≤ ΔT12), it is switched to the heat pump operation mode, and the heat pump is ON, the heating circulation pump (P4) is ON, and the electric valve 99 The CLOSE and fan coil unit 61 are turned ON, and the three-way valve on the heating circulation line is V2(A->B), V3(A->C), V4(A->B), V7(A-> B), V8 (A->B), V1 (B->A) are converted, and the four-way valve 95 on the heat pump flow path is converted to A->B and condensed in the condenser 72 to exchange heat with the heating line. It passes through the three-way valve V9 (A->B), passes through the receiver tank 85 and filter dryer 81, and expands air heat through the three-way valves V5 (A->B) and V11 (A->B). It expands in the valve 73, and the four-way valve 96 is converted to A->B and evaporated in the air heat evaporator 74, and the four-way valve 97 is converted to A->B, and the three-way valve V6 (A-> B), the heat pump operation mode through the air heat evaporator, circulating in V13 (A->B), is executed.

또한, 태양열 난방 전용온도 설정치를 실내 온도 조절기에서 조정 가능하도록 배치하여 계절에 따라 히트펌프의 난방시간을 줄이고, 태양열 난방을 효과적으로 관리할 수 있게 제어 시스템을 구성하여 에너지를 절약할 수 있다.In addition, it is possible to save energy by configuring a control system to effectively manage solar heating, reducing the heating time of the heat pump according to the season by arranging the solar heating exclusive temperature set point to be adjustable by the indoor temperature controller.

실내 온도 조절기에서, 난방모드를 0N 시키면 전체 시스템을 감지하여 실내 온도 설정치(ΔT11)가 현재 실내 온도 보다 낮으면 히트펌프는 정지해야 하지만, 축열조 가열 모드는 축열조 온도(T2) 와 축열조 상부온도 설정치(ΔT13)를 검측하여, 축열조 온도(T2)가 축열조 상부온도 설정치(ΔT13) 보다 낮고 외기온도(T6)가 축열조 가열온도 설정치(ΔT19)보다 높을 경우, 공기열 증발기를 통한 히트 펌프가 작동하여 축열조를 가열하여, 온수열 증발기를 통한 히트 펌프가 작동 시 증발기가 흡수하는 열을 공급할 수 있도록 축열하는 기능을 수행하고, 또한, 히트 펌프 모드가 작동하여 실내 온도가 실내온도 설정치(ΔT11)보다 높아져 히트펌프 작동이 정지하기 전에도 축열조 가열 모드를 검측하여 축열조 가열 여부를 결정 한다.In the room temperature controller, if the heating mode is set to 0N, the entire system is sensed and the heat pump should be stopped if the room temperature set point (ΔT11) is lower than the current room temperature, but the heat storage tank heating mode is the heat storage tank temperature (T2) and the heat storage tank upper temperature set point ( When ΔT13) is detected and the heat storage tank temperature (T2) is lower than the heat storage tank upper temperature set point (ΔT13) and the outside air temperature (T6) is higher than the heat storage tank heating temperature set value (ΔT19), the heat storage tank is heated by operating the heat pump through the air heat evaporator. Thus, when the heat pump through the hot water heat evaporator operates, it performs a function of heat storage so that the heat absorbed by the evaporator can be supplied, and the heat pump mode is operated so that the indoor temperature is higher than the indoor temperature set point (ΔT11), and the heat pump operates. Even before this stops, the heat storage tank heating mode is detected to determine whether to heat the heat storage tank.

축열조 가열모드 상태에서는, 난방 공급관(52)에 설치된 삼방밸브 V8의 순환 방향이 A->C로, 난방 환수관(53)에 설치된 삼방밸브 V3은 A->C로, V2는 A->B로 변경되어, 응축기(72)를 통과한 난방 순환라인이 축열조를 가열한 후 난방부하 측으로 순환하지 않고 응축기로 순환되어 축열조 가열 운전이 실행된다.In the heat storage tank heating mode state, the circulation direction of the three-way valve V8 installed in the heating supply pipe 52 is A->C, the three-way valve V3 installed in the heating return pipe 53 is A->C, and V2 is A->B. As a result, the heating circulation line passing through the condenser 72 heats the heat storage tank and then circulates to the condenser without circulating to the heating load side to perform the heat storage tank heating operation.

V2 선택 모드에서, 난방 환수관(53)의 순환 방향을 제어하는 삼방밸브 V2는 축열조 온도(T2)가 축열조 상부온도 설정치(ΔT13)인 50℃ 보다 낮고 (T2<ΔT13), 외기 온도(T6)가 가열온도 설정치(ΔT19)인 0℃ 높다 높을 경우(T6>ΔT19)에는, 난방 한수관의 삼방 밸브 V2의 순환 방향이 A->B로 설정되어 축열조를 경유하여 난방 환수관이 순환되며, 축열조 온도가 50℃ 이하인 경우에도 온수용 증발기가 축열조 온수를 공급받아 증발 열원으로 사용되는 조건에서는 난방 환수라인은 V2가 A->C로 전환되어 축열조를 경유하지 않고 난방 공급 관으로 직접 순환하게 된다.In the V2 selection mode, the three-way valve V2 that controls the circulation direction of the heating return pipe 53 has a heat storage tank temperature (T2) lower than the heat storage tank upper temperature set value (ΔT13) of 50°C (T2<ΔT13), and an outside temperature (T6). When the heating temperature set point (ΔT19) of 0℃ is high (T6>ΔT19), the circulation direction of the three-way valve V2 of the heating water supply pipe is set to A->B, and the heating water return pipe is circulated through the heat storage tank. Even when the temperature is less than 50℃, under the condition that the hot water evaporator receives hot water from the heat storage tank and is used as the evaporation heat source, the heating return line converts V2 to A->C and circulates directly to the heating supply pipe without passing through the heat storage tank.

증발기 선택 모드에서, 기본적으로는 공기열 증발기가 작동 하지만, 외기온도(T6)가 온수열 증발기 선택용 외기온도 설정치(ΔT14)인 0℃에서 -12℃까지 중 실내온도 조절기에서 설정한 온도이하로 내려가면 온수열 증발기(77)가 작동하게 되며, 히트펌프 냉매가스 유로상의 삼방밸브 V5(A->C), V12(A->C), V6(A->C)로 순환 방향이 전환되어 냉매 가스가 순환되며, 온수열 증발기용 팽창밸브(75)에서 팽창하고 온수열 증발기 (77)에서 증발하여 삼방밸브 V13(A->B)을 지나는 순환 사이클을 이루고,축열조 가열용 삼방밸브 V2는 A->C로 전환되고, 온수열 증발기용 순환펌프(P6)는 0N 된다.In the evaporator selection mode, the air heat evaporator is operated by default, but the outside temperature (T6) falls below the temperature set by the indoor temperature controller from 0℃ to -12℃, which is the set value for hot water heat evaporator selection (ΔT14). The hot water heat evaporator 77 operates, and the circulation direction is switched to the three-way valves V5 (A->C), V12 (A->C), and V6 (A->C) on the refrigerant gas flow path of the heat pump. The gas is circulated, expands in the expansion valve 75 for hot water heat evaporator, evaporates in the hot water heat evaporator 77 to form a circulation cycle passing through the three-way valve V13 (A->B), and the three-way valve V2 for heat storage tank heating is A -> C, and the circulation pump (P6) for hot water heat evaporator becomes 0N.

이처럼, 실내온도 조절기에서 외기 환경과 축열조 온도를 감안하여 증발기 선택 외기온도를 조정할 수 있으며, 중부지방과 남부지방, 한파 주의보 발령 등 외기온도를 검토하여 최상의 조건으로 온수열 증발기를 선택할 수 있도록 조정가능 하여 히트 펌프의 효율을 향상 시킬 수 있다.In this way, the indoor temperature controller can adjust the evaporator selection outside air temperature in consideration of the outside air environment and the heat storage tank temperature, and it can be adjusted to select the hot water heat evaporator in the best condition by reviewing the outside air temperature such as central and southern regions, and issuance of a cold wave warning. Thus, the efficiency of the heat pump can be improved.

실내 온도 조절기에서 온수 모드를 작동하면, 온수관에 설치된 온수관 출수 온도 감지센서(T9)가 온수관 출수온도 설정치(ΔT16)인 45℃ 보다 낮으면 (T9<ΔT16) 온수 전용 운전 모드가 되어 난방 순환 펌프는 정지하여 히트 펌프는 온수 전용 운전 모드가 된다.When the hot water mode is activated in the indoor thermostat, if the hot water pipe outlet temperature sensor (T9) installed in the hot water pipe is lower than 45℃, the hot water pipe outlet temperature set point (ΔT16) (T9<ΔT16), it becomes a hot water-only operation mode for heating. The circulation pump stops and the heat pump enters the hot water only operation mode.

또한, 실내 온도 조절기에서, 하이브리드 난방 시스템의 고장이나 시스템이 난방 부하를 만족 시키지 못하는 경우가 발생하여 부득이 보일러 난방이 필요할 경우, 보조 보일러 전용 모드를 작동하면 히트 펌프 시스템은 정지되고 조작회로 변환기(59)에서, 실내 온도 조절기의 조작회로가 보일러용 실내온도 조절기(57)로 전환되어 보일러 난방이 실현된다.In addition, in the indoor thermostat, when a failure of the hybrid heating system or a case in which the system does not satisfy the heating load inevitably requires boiler heating, the heat pump system is stopped and the operation circuit converter 59 ), the operating circuit of the room temperature controller is switched to the room temperature controller 57 for a boiler, so that boiler heating is realized.

제상제어 기능에서, 공기열 증발기 내부 표면온도센서(48)가 제상 사이클 기동 표면온도 설정치(ΔT20)인 외기온도보다 -5℃로 내려가면(T6-5℃) 전자밸브(99)는 OPEN되고, 유로상의 밸브인 95는 A->C로, 96(C->B)전한되어 순환되며, 공기열 증발기(74)가 응축기로 변하여 제상 기능을 수행하고, 유로상의 사방밸브 97은 (A->D), 삼방밸브 V5(A->C), V12(A->C), V6(A->C)로 순환하고, 온수열 팽창밸브(75)에서 팽창하여 온수열 증발기(77)에서 증발하고, 삼방밸브 V13(A->B)을 지나는 제상 사이클이 기동되며, 증발기 내부 표면 온도가 외기온도보다 5℃로 높아지면(T6+5℃) 제상 사이클은 종료되고 난방 모드로 전환된다.In the defrost control function, when the air heat evaporator inner surface temperature sensor 48 goes down to -5°C (T6-5°C) below the outside temperature, which is the set value of the defrost cycle start surface temperature (ΔT20), the solenoid valve 99 is opened and the flow path The upper valve 95 is circulated after being limited to A->C, 96 (C->B), and the air heat evaporator 74 changes to a condenser to perform a defrost function, and the four-way valve 97 on the flow path is (A->D) , Three-way valve V5 (A->C), V12 (A->C), V6 (A->C) circulates, expands in the hot water heat expansion valve 75 and evaporates in the hot water heat evaporator 77, The defrost cycle passing through the three-way valve V13 (A->B) is started, and when the internal surface temperature of the evaporator rises to 5℃ above the outside temperature (T6+5℃), the defrost cycle ends and the heating mode is switched.

실내공기 냉.난방 모드에서, 실내공기 난방은 냉.난방 조절기로 실내공기 난방을 ON하고 실내공기 난방 온도 설정치(ΔT22)를 실내 온도보다 높게 설정하면, 히트펌프는 ON되고 전자밸브(99)는 OPEN되어, 유로상의 밸브 95는 A->C로, 96(C->D, A->B), V10(A->C)로 전환되어 실내공기 냉.난방 유닛(92)에서 응축되면서 실내공기 난방을 실시하고, 사방밸브 97은 (C->D, A->B)로 전환되어 냉매가스가 순환하며, 공기열 증발기의 순환 사이클은 V5는 A->B로, V11은 A->B로 전환되고, 공기열 팽창밸브(73)에서 팽창하여 공기열 증발기(74)를 지나 삼방 밸브 V6은 A->B로, V13은 A->B로 전환되어 실내 공기 난방이 실행된다. In the indoor air cooling/heating mode, when indoor air heating is turned on with a cooling/heating controller and the indoor air heating temperature setting value (ΔT22) is set higher than the room temperature, the heat pump is turned on and the solenoid valve 99 is turned on. After being opened, the valve 95 on the flow path is converted to A->C, 96 (C->D, A->B), and V10 (A->C), and is condensed in the indoor air cooling/heating unit 92 while condensing indoors. Air heating is performed, four-way valve 97 is converted to (C->D, A->B) to circulate refrigerant gas, and the circulation cycle of the air heat evaporator is A->B for V5 and A->B for V11. The three-way valve V6 is converted to A->B, and the three-way valve V6 is converted to A->B and V13 is converted to A->B by expanding in the air heat expansion valve 73 and passing through the air heat evaporator 74 to perform indoor air heating.

또한, 실내온도 조절기에서 온수열 증발기를 선택하면 유로상의 밸브 V5는 A->C로, V12는A->C, V6(A->C)로 전환되어 팽창밸브(75)에서 팽창하여 온수열 증발기(77)에서 증발하며, V13(A->B)을 지나는 순환 사이클을 이루고, 순환펌프 P6은 ON되어 온수열을 공급 증발잠열을 흡수한다.In addition, when the hot water heat evaporator is selected from the indoor temperature controller, the valve V5 on the flow path is converted to A->C, V12 is converted to A->C, V6 (A->C), and expands in the expansion valve 75 to generate hot water heat. It evaporates in the evaporator 77 and forms a circulation cycle passing through V13 (A->B), and the circulation pump P6 is turned on to supply hot water heat to absorb the latent heat of evaporation.

냉방 모드에서, 냉.난방 조절기의 실내 공기냉방을 ON하고 실내공기 냉방온도 설정치(ΔT23)를 실내온도 보다 낮게 설정하면 히트펌프는ON되고, 사방 밸브 95는 A->C로, 96은 (C->B, A->D)로 전환되어 실외기 (74)에서 응축되고, 사방 밸브 97은 (A->D, C->B)로 전환 되며 전자밸브(99)는 OPEN 되어 냉매가스가 순환하며, 삼방 밸브 V5는 A->B로, V11(A->C), V10(A->B)로 전환되어 실내 냉방용 제5 팽창밸브(91)에서 팽창하고, 실내공기 냉.난방 유닛(92)에서 증발하여 실내 공기와 열교환하여 냉방을 실행하고, V6(A->B), V13(A->B)로 순환되는 실내공기 냉방 사이클을 형성한다. In cooling mode, if the indoor air cooling of the cooling/heating controller is turned on and the indoor air cooling temperature setting value (ΔT23) is set lower than the indoor temperature, the heat pump is turned on, and the four-way valve 95 is A->C, and 96 is (C ->B, A->D) is converted and condensed in the outdoor unit 74, the four-way valve 97 is converted to (A->D, C->B), and the solenoid valve 99 is opened to circulate the refrigerant gas. The three-way valve V5 is converted to A->B, V11 (A->C), and V10 (A->B) to expand in the fifth expansion valve 91 for indoor cooling, and the indoor air cooling/heating unit It evaporates at (92) to heat exchange with indoor air to perform cooling, and forms an indoor air cooling cycle circulating in V6 (A->B) and V13 (A->B).

온돌 및 팬코일 냉방은 냉.난방 조절기에서, 팬코일 냉방을 ON하고 실내공기 냉방 온도 설정치(ΔT23)를 실내온도 보다 낮게 설정하면 히트펌프는 ON되고 사방밸브 95는(A->C, D->B)로, 96(C->B)로 전환되어 실외기(74)에서 응축되고, 사방밸브 97은 (A->D)로 전환되고 전자밸브(99)는 OPEN되어 냉매 가스가 순환되며, 삼방밸브 V5에서 A->C로, V12(A->B)로지나 팬코일 냉방용 제6 팽창밸브(98)에서 팽창하고 증발기(72)에서 증발하여 난방 코일과 열교환 하며, V9에서 A->C로, V13(C->B)로 순환하여 온돌 및 팬코일 냉방 순환 사이클을 형성한다.For ondol and fan coil cooling, if fan coil cooling is turned on in the cooling/heating controller and the indoor air cooling temperature set point (ΔT23) is set lower than the indoor temperature, the heat pump is turned on and the four-way valve 95 (A->C, D- >B), 96 (C->B) is converted and condensed in the outdoor unit 74, the four-way valve 97 is converted to (A->D) and the solenoid valve 99 is opened to circulate the refrigerant gas, The three-way valve V5 to A->C, V12 (A->B), expands in the sixth expansion valve 98 for cooling the fan coil and evaporates in the evaporator 72 to heat exchange with the heating coil, and A-> in V9 C, V13 (C->B) circulates to form an ondol and fan coil cooling circulation cycle.

또한, 난방 라인상의 순환펌프 P4는 ON되고, 삼방밸브 V2(A->C), V8(A->B), V3(A->C), V4(A->B)로 각각 순환되며, 팬코일 유닛은 ON되어 온돌 및 팬코일 냉방이 실행되고, 반면에, 온수 공급이 필요할 경우에는 축열조에서 열교환된 온수를 사용할 수 있게 급탕라인(51)상의 삼방밸브 V7은 A->C로 순환방향이 전환되어 필요 온수를 축열조에서 공급받을 수 있다. In addition, the circulation pump P4 on the heating line is turned on and circulates to the three-way valves V2 (A->C), V8 (A->B), V3 (A->C), and V4 (A->B), respectively, The fan coil unit is turned on to perform heating and cooling of the fan coil. On the other hand, when hot water is required, the three-way valve V7 on the hot water supply line 51 is circulated in A->C so that the heat exchanged hot water can be used in the heat storage tank. This is converted and the necessary hot water can be supplied from the heat storage tank.

이상과 같이 본 발명을 설명 하였으나, 반드시 이러한 예들에 국환 되는 것이 아니고 다양하게 변형 실시 될 수 있으며, 본 발명이 제안하는 기술적 보호 범위는 청구항의 범위에서 기술의 특성과 원리로 해석 되어야 하며, 이와 유사한 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사항은 본 발명의 권리에 포함되는 것으로 봐야 할 것이다.Although the present invention has been described as above, it is not necessarily limited to these examples and can be variously modified, and the technical protection scope proposed by the present invention should be interpreted as the characteristics and principles of the technology in the scope of the claims, and similar It should be seen that all technical matters within the same range are included in the rights of the present invention.

100 : 태양열 시스템
10 : 열매체 순환라인
12 : 급수관
14 : 태양열 집열부 고온센서 (T1)
15 : 열매체용 안전변
18 : 열매체용 팽창 탱크
19 : 열매체 제어용 전동 밸브 (M1)
20 : 열매체 순환 방향 제어용 사방 밸브(M2)
22 : 열매체 저장 및 순환용 서비스 탱크
23 : 에어 챔버
25 : 외기 온도 센서 (T6)
26 : 압축기 토출 온도 센서 (T7)
27 : 난방 유량 제어용 온도 센서 (T8)
28 : 온수관 출수온도 센서 (T9)
30 : 밀폐형 팽창탱크
130 : 축열 탱크(축열조)
33 : 축열조 고온 센서 (T2)
34 : 급수 압력 스위치
42 : 급수 차압 전동 밸브 (M3)
45 : 축열조 저온 센서 (T5)
46 : 온수열 증발기 온도 센서 (T10)
47 : 증발기 출구 냉매 가스 온도 센서( T11)
48 : 공기열 증발기 내부 표면 온도 센서(T12)
49 : 증발기 입구 냉매가스 온도 센서 (T13)
500 : 하이브리드 난방 이용부
50 : 난방 보조용 보일러
51 : 급탕 라인(온수관)
52 : 태양열 난방 공급관
53 : 태양열 난방 환수관
54 : 난방 부하 순환라인
56 : 난방 순환 방향 제어용 3방 밸브(V4)
57 : 보조 보일러용 실내 온도 조절기
58 : 하이브리드용 실내 온도 조절기
59 : 실내 온도 조절기 선택용 신호 변환기
60 : 축열조 태양열 시스템 제어용 판넬
61 : 팬코일 유닛
62 : TC회로
700 : 히트 펌프 시스템
710 : 히트 펌프 용 일체형 케이스
70 : 압축기
71 : 냉매 순환관
72 : 응축기
73 : 공기열 증발기용 제1 팽창 밸브
74 : 공기열 증발기( 실외기)
75 : 온수열 증발기용 제2 팽창 밸브
76 : 히트펌프 난방 유량 조절 밸브(M6)
77 : 온수열 증발기
78 : 온수열 공급관
79 : 온수열 환수관
80 : 어큐물 레이터
81 : 필터 드라이어
82 : 압축기 과열 방지 조절관
83 : 오일 분리기
84 : 오일 분리기용 전자 밸브 (M7)
85 : 리시버 탱크
86 : 공기열용 증발기 냉매라인
87 : 증발기용 팬
88 : 과열방지 조절밸브(M8)
89 : 압축기 과열방지 제어부
90 : 액 분리기용 제4 팽창 밸브
91 : 실내 냉방용 제5 팽창 밸브
92 : 실내 공기 냉,난방 유닛
93 : 히트 펌프 난방 출수 최저 온도 제어장치
94 : 압축기 과열 방지 조정용 제3 팽창 밸브
95 : 제1 4방 밸브
96 : 제2 4방 밸브
97 : 제3 4방 밸브
98 : 팬코일 냉방용 제6 팽창 밸브
99 : 역류 방지용 전자밸브
ⓐ : 공기열 증발기 출구
ⓑ : 공기열 증발기 입구
ⓒ : 온수열 증발기 출구
ⓓ : 온수열 증발기 입구
ⓔ : 난방 환수관 출구
ⓕ : 난방 환수관 입구
ⓖ : 난방 공급관 출구
ⓗ : 난방 공급관 입구
ⓘ : 온수관 입구
ⓙ : 온수관 출구
ⓚ : 실내기 공급관 출구
ⓛ : 실내기 환수관 입구
ⓜ : 실내공기 냉.난방 유닛 입구
ⓝ : 실내공기 냉.난방 유닛 출구
1000 : 태양광 시스템
101 : 하이브리드 시스템용 전원 공급용 판넬
102 : 태양광 에레이
103 : 인버터
104 : 계통 연계용 계전기
1300 : 구동 제어부
131 : 하이브리드용 실내온도 조절기
132 : 하이브리드용 냉. 난방 조절기
V1 : 온수 공급 제어용 삼방 밸브
V2 : 태양열과 히트펌프 난방 순환방향 제어용 삼방밸브
V3 : 히트 펌프 난방용 삼방 밸브
V4 : 보조 보일러 제어용 삼방 밸브(M4)
V5 : 공기열 증발기 제어용 삼방 밸브
V6 : 온수열 증발기 제어용 삼방 밸브
V7 : 온수 전용 삼방밸브
V8 : 축열조 가열용 삼방 밸브
V9 : 팬코일용 삼방 밸브
V10: 실내 공기 난방용 삼방 밸브
V11: 실내 공기 냉방용 삼방 밸브
V12: 증발기 선택용 삼방 밸브
V13: 팬코일 냉매 환수용 삼방밸브
K1 : 압축기 출구 압력 센서
K2 : 압축기 입구 압력 센서
P1 : 열매체용 순환 펌프
P3 : 보일러 난방용 순환펌프
P4 : 태양열 및 히트펌프용 난방 순환펌프
P5 : 열매체 초기 순환용 펌프
P6 : 온수열 증발기용 순환펌프

ΔT11 : 실내 온도 설정치
ΔT12 : 태양열 난방 전용 온도(T2) 설정치( 55℃ 설정)
ΔT13 : 축열조 가열 온도 (T2) 설정치 ( 50℃설정)
ΔT14 : 온수열 증발기 선택 용 외기 온도 (T6) 설정치 ( 0℃~ -12℃ 설정)
ΔT15 : 축열조 하부 온도 (T5) 설정치 ( 5℃설정)
ΔT16 : 온수관 출수 온도 (T9) 설정치 ( 45℃ 설정)
ΔT17 : 압축기 과열 방지 온도 설정치 ( 65℃ 설정)
ΔT18 : 히트 펌프 난방 출수 최저온도 설정치 ( 40℃ 설정)
ΔT19 : 축열조 가열 온도 설정치(0℃)
ΔT20 : 제상 사이클 기동 표면온도 (48) 설정치 (T6 -5℃ )
ΔT21 : 제상 사이클 종료 표면온도 (48) 설정치 (T6 + 5℃ )
ΔT22 : 실내 공기 난방 온도 설정치
ΔT23 : 실내 공기 냉방 온도 설정치
ΔT24 : 온수열 증발기 증발온도 제어 범위(±0.5℃)
ΔT25 : 온수열 증발기 증발온도 설정치(0℃~ 12℃)
100: solar system
10: heating medium circulation line
12: water supply pipe
14: Solar heat collecting part high temperature sensor (T1)
15: safety valve for heat medium
18: expansion tank for heat medium
19: Electric valve for heat medium control (M1)
20: Four-way valve for controlling the direction of heat medium circulation (M2)
22: service tank for storage and circulation of heat medium
23: air chamber
25: outside temperature sensor (T6)
26: Compressor discharge temperature sensor (T7)
27: temperature sensor for heating flow control (T8)
28: Hot water pipe outlet temperature sensor (T9)
30: sealed expansion tank
130: heat storage tank (heat storage tank)
33: heat storage tank high temperature sensor (T2)
34: water supply pressure switch
42: water supply differential pressure electric valve (M3)
45: heat storage tank low temperature sensor (T5)
46: hot water heat evaporator temperature sensor (T10)
47: evaporator outlet refrigerant gas temperature sensor (T11)
48: air heat evaporator inner surface temperature sensor (T12)
49: evaporator inlet refrigerant gas temperature sensor (T13)
500: Hybrid heating use unit
50: heating auxiliary boiler
51: hot water line (hot water pipe)
52: solar heating supply pipe
53: solar heating return pipe
54: heating load circulation line
56: 3-way valve for heating circulation direction control (V4)
57: room thermostat for auxiliary boiler
58: hybrid room thermostat
59: Signal converter for selection of room thermostat
60: heat storage tank solar system control panel
61: fan coil unit
62: TC circuit
700: heat pump system
710: All-in-one case for heat pump
70: compressor
71: refrigerant circulation pipe
72: condenser
73: first expansion valve for air heat evaporator
74: air heat evaporator (outdoor unit)
75: second expansion valve for hot water heat evaporator
76: heat pump heating flow control valve (M6)
77: hot water heat evaporator
78: hot water heat supply pipe
79: hot water heat return pipe
80: accumulator
81: filter dryer
82: compressor overheating control tube
83: oil separator
84: Solenoid valve for oil separator (M7)
85: receiver tank
86: evaporator refrigerant line for air heat
87: fan for evaporator
88: Overheating prevention control valve (M8)
89: compressor overheating prevention control unit
90: fourth expansion valve for liquid separator
91: 5th expansion valve for indoor cooling
92: Indoor air cooling and heating unit
93: heat pump heating outlet minimum temperature control device
94: Compressor overheating prevention adjustment third expansion valve
95: first 4-way valve
96: 2nd 4-way valve
97: 3rd 4-way valve
98: the sixth expansion valve for cooling the fan coil
99: solenoid valve for preventing backflow
Ⓐ: Air heat evaporator outlet
Ⓑ: Air heat evaporator entrance
Ⓒ: Hot water heat evaporator outlet
Ⓓ: Hot water heat evaporator entrance
Ⓔ: Heating return pipe exit
Ⓕ: Entrance to the heating return pipe
Ⓖ: heating supply pipe outlet
Ⓗ: Heating supply pipe entrance
Ⓘ: Hot water pipe entrance
Ⓙ: Hot water pipe outlet
Ⓚ: Indoor unit supply pipe outlet
Ⓛ: Indoor unit return pipe entrance
Ⓜ: Indoor air cooling/heating unit entrance
Ⓝ: Indoor air cooling/heating unit outlet
1000: solar system
101: panel for power supply for hybrid system
102: solar array
103: inverter
104: relay for grid connection
1300: drive control unit
131: Hybrid indoor temperature controller
132: hybrid cooling. Heating regulator
V1: Three-way valve for hot water supply control
V2: Three-way valve for solar heat and heat pump heating circulation direction control
V3: Three-way valve for heat pump heating
V4: Three-way valve for auxiliary boiler control (M4)
V5: Three-way valve for controlling air heat evaporator
V6: Three-way valve for controlling hot water heat evaporator
V7: Three-way valve for hot water
V8: Three-way valve for heat storage tank heating
V9: Three-way valve for fan coil
V10: Three-way valve for indoor air heating
V11: Three-way valve for indoor air cooling
V12: three-way valve for evaporator selection
V13: Three-way valve for fan coil refrigerant return
K1: compressor outlet pressure sensor
K2: Compressor inlet pressure sensor
P1: circulation pump for heat medium
P3: circulation pump for boiler heating
P4: Heating circulation pump for solar heat and heat pump
P5: Pump for initial circulation of heat medium
P6: circulation pump for hot water heat evaporator

ΔT11: room temperature set point
ΔT12: Solar heating exclusive temperature (T2) set value (55℃ setting)
ΔT13: Heat storage tank heating temperature (T2) set value (50℃ set)
ΔT14: Outside temperature (T6) setting value for hot water heat evaporator selection (0℃~ -12℃ setting)
ΔT15: Temperature under the heat storage tank (T5) set value (5℃ set)
ΔT16: Hot water pipe outlet temperature (T9) set point (45℃ setting)
ΔT17: Compressor overheating prevention temperature set point (65℃ setting)
ΔT18: heat pump heating water outlet minimum temperature set point (40℃ set)
ΔT19: Heat storage tank heating temperature set point (0℃)
ΔT20: defrost cycle start surface temperature (48) set value (T6 -5℃)
ΔT21: Surface temperature at the end of the defrost cycle (48) Set value (T6 + 5℃)
ΔT22: indoor air heating temperature set point
ΔT23: indoor air cooling temperature set point
ΔT24: Control range of hot water heat evaporator evaporation temperature (±0.5℃)
ΔT25: Hot water heat evaporator evaporation temperature set point (0℃~ 12℃)

Claims (12)

태양열 시스템(100)으로 축열된 온수를 이용 직접 난방 및 온수로 사용 하거나, 축열조의 온도가 난방 전용온도 설정치 이하로 떨어지면, 부족한 난방부하를 충당하기 위하여 히트펌프 난방을 할 경우, 축열조의 온수열을 히트펌프 증발 열원으로 공급하는 태양열 이용 기술과, 소비 전력의 전부 또는 일부를 태양광에 의하여 공급받는 태양광 시스템(900) 및 공기열 증발기와 온수열 증발기를 구비하고, 증발기의 증발 열원을 공기열과 축열조의 온수열 중 외기온도에 따라 선택적으로 활용 가능한 히트펌프 시스템(700)의 작동 방법과 구동 제어부(1000)를 포함 하는 하이브리드 난방 시스템.When the hot water stored by the solar system 100 is used for direct heating and hot water, or when the temperature of the heat storage tank falls below the heating-only temperature set point, when heating the heat pump to cover the insufficient heating load, the hot water heat from the heat storage tank is Solar heat utilization technology that supplies heat pump evaporation heat source, solar system 900 that receives all or part of the power consumption by sunlight, air heat evaporator and hot water heat evaporator, and evaporation heat source of evaporator is air heat and heat storage tank Hybrid heating system including an operating method and a drive control unit 1000 of the heat pump system 700 that can be selectively utilized according to the outside temperature of the hot water heat. 히트펌프 시스템(700)에서,
히트펌프의 압축 - 응축 - 팽창 - 증발의 사이클 중 응축기의 방출열을 난방용과 온수용 및 축열조 가열용으로 선택적으로 운영되는 응축열 교환 장치 및 제어방법을 포함하는 제어부와, 증발기의 증발 열원을 공기열과 축열조의 온수열 중 선택적으로 사용하는 증발기 선택 모드에서, 기본적으로 히트펌프 시스템은 공기열 증발기로 운영되지만, 외기온도(T6)가 영하로 떨어져 히트펌프의 성능이 떨어지는 것을 방지하기 위하여, 온수열 증발기 선택용 외기온도 설정치(ΔT14)를 실내온도 조절기(131)에서 원하는 온도로 설정하면, 설정된 외기온도 부터는 온수열 증발기를 통한 히트 펌프 시스템이 가동되어 히트펌프의 성능을 향상 시키는 것을 특징으로 하는 온수열 증발기 선택용 외기온도 설정 기능.
In the heat pump system 700,
During the cycle of compression-condensation-expansion-evaporation of the heat pump, a control unit including a condensation heat exchange device and a control method selectively operated for heating, hot water, and heat storage tank heating the radiated heat of the condenser, and the evaporation heat source of the evaporator with air heat. In the evaporator selection mode, which is selectively used among the hot water heat of the storage tank, the heat pump system is basically operated as an air heat evaporator, but in order to prevent the performance of the heat pump from dropping as the outside temperature (T6) falls below zero, the hot water heat evaporator is selected. A hot water heat evaporator, characterized in that when the indoor temperature set point (ΔT14) is set to a desired temperature in the indoor temperature controller 131, the heat pump system through the hot water heat evaporator is operated from the set outside temperature to improve the performance of the heat pump. Outside temperature setting function for selection.
공기열 증발기에는, 외기온도에 따라 냉매량을 제어할 수 있도록 온도식 자동 팽창 밸브를 설치하고, 인버터 히트펌프 시스템을 채택하여 출력 RPM을 조정할 수 있게 하며, 공기열 증발기 내부 표면온도(48)와 외기온도(T6)가 제상 사이클 기동 표면온도 설정치(ΔT20)이면 제상 사이클이 기동되고, 종료 표면온도 설정치(ΔT21)가 되면 제상 사이클이 종료되어 히트펌프 난방 시스템으로 환원되는 공기열 증발기 제어기능.In the air heat evaporator, a temperature type automatic expansion valve is installed to control the amount of refrigerant according to the outside air temperature, and the output RPM can be adjusted by adopting an inverter heat pump system, and the internal surface temperature 48 and the outside air temperature ( When T6) is the defrost cycle start surface temperature set point (ΔT20), the defrost cycle starts, and when the end surface temperature set point (ΔT21), the defrost cycle ends and returns to the heat pump heating system. 온수열 증발기에는, 증발온도 설정치(ΔT25)의 설정 온도에서 일정하게 증발할 수 있도록 증발온도 제어 범위(ΔT24)내에서 온수열을 공급하는, 증발기 온도센서(46)와 온수열 공급용 순환펌프(P6)를 TC회로로 구성하여 순환량을 조정할 수 있는 제어 장치로 증발열을 조정 공급하여, 한정된 축열조의 열을 효율적으로 사용하여 히트펌프의 성능을 향상 시킬 수 있는 온수열 순환펌프의 순환량 제어장치를 특징으로 하는 온수열 증발기 증발 온도 제어장치.In the hot water heat evaporator, an evaporator temperature sensor 46 and a circulation pump for supplying hot water heat supplying hot water heat within the evaporation temperature control range ΔT24 so that it can evaporate constantly at a set temperature of the evaporation temperature set value (ΔT25). It is a control device that can adjust the circulation amount by configuring P6) as a TC circuit, and it features a circulation amount control device of the hot water heat circulation pump that can improve the performance of the heat pump by efficiently using the heat of the limited heat storage tank by adjusting and supplying the evaporation heat. Hot water heat evaporator evaporation temperature control device. 태양열 전용 온수 및 난방모드에서, 태양열 난방 전용온도 설정치(ΔT12)를 실내온도 조절기(131)에서 계절과 환경에 따라 임의 조정가능하게 제어 기능을 구성하여, 히트펌프의 가동 시간을 최소화시켜 에너지 소비를 줄일 수 있는 태양열 난방 전용 온도 조정 제어기능.In the solar-only hot water and heating mode, the indoor temperature controller 131 configures a control function to arbitrarily adjust the solar heating-only temperature set point (ΔT12) according to the season and environment, thereby minimizing the operation time of the heat pump to reduce energy consumption. Temperature adjustment control function exclusively for solar heating that can reduce. 구동 제어부(1000)에 있어서,
하이브리드용 콘트롤 판넬(91)에 태양열 시스템 제어용 판넬(60) 과 하이브리드 난방 제어부와 하이브리드용 실내온도 조절기(1100)를 구비하고, 실내온도 조절기의 난방모드 제어 프로그램에 있어서, 실내온도 설정치(ΔT11)가 실내온도 보다 높이면 난방 모드가 실행되고, 난방모드에서 축열조 온도(T2)가 태양열 난방 전용 온도 설정치(ΔT12) 보다 높으면 태양열 전용 온수 및 난방이 실행되고, 축열조 온도가 ΔT12 보다 낮아지면 히트 펌프 모드가 작동되는, 태양열 전용 모드와 히트 펌프 모드가 축열조 온도가 ΔT12를 기준으로 선택적으로 제어되는 비례제어 프로그램.
In the drive control unit 1000,
In the hybrid control panel 91, a solar system control panel 60, a hybrid heating control unit, and a hybrid indoor temperature controller 1100 are provided, and in the heating mode control program of the indoor temperature controller, the indoor temperature set value (ΔT11) is When the temperature is higher than the room temperature, the heating mode is activated. In the heating mode, when the heat storage tank temperature (T2) is higher than the solar heating exclusive temperature set point (ΔT12), solar hot water and heating are executed, and when the storage tank temperature is lower than ΔT12, the heat pump mode is activated The proportional control program in which the heat storage tank temperature is selectively controlled based on ΔT12 in the solar power exclusive mode and the heat pump mode.
히트펌프 모드에서 온수 및 난방이 실행되고 있는 과정 중에, 실내 조절기로 온수 기능을 선택 시 온수관 출수 온도(T9)를 감지하여 출수 온도가 온수관 출수 온도 설정치 ΔT16 보다 높으면 히트펌프 시스템은 난방과 온수 겸용 모드로 변화가 없지만, 출수 온도가 ΔT16보다 낮아지면 히트펌프 시스템이 온수전용 운전모드로 전환되어 난방용 순환펌프(P4) 가 정지되고 온수 전용 운전 모드로 제어되어, 축열조 온도가 온수 사용에 필요한 온도 이하로 떨어져도 히트펌프로 원하는 온수를 획득할 수 있도록 비례 제어되는 히트 펌프 시스템.During the process of hot water and heating in the heat pump mode, when the hot water function is selected by the indoor controller, the hot water pipe outlet temperature (T9) is sensed, and if the water outlet temperature is higher than the hot water pipe outlet temperature set point ΔT16, the heat pump system will There is no change in the combined mode, but when the water outlet temperature is lower than ΔT16, the heat pump system is switched to the hot water exclusive operation mode, and the heating circulation pump (P4) is stopped and controlled in the hot water exclusive operation mode, so that the heat storage tank temperature is the temperature required for hot water use. A heat pump system that is proportionally controlled so that the desired hot water can be obtained with the heat pump even if it falls below. 히트펌프 모드에서,
실내 온도 설정치(ΔT11)가 실내 온도보다 낮아지면(ΔT11<실내온도) 히트 펌프 시스템이 곧 바로 정지되는 것이 아니라, 축열조 온도(T2)를 검측하여, T2가 축열조 상부온도 설정치(ΔT13)보다 낮고 외기 온도(T6)가 축열조 가열온도 설정치(ΔT19)보다 높으면, 공기열 증발기로 통한 히트펌프가 작동되어 축열조를 가열하는 축열조 가열모드로 실행되어, 축열온도를 상승시켜 외기온도가 낮아지는 야간에 축열조 온수열 증발기로 히트펌프 시스템을 작동시켜 히트펌프의 COP를 유지 시킬 수 있는 축열조 가열 모드기능.
In heat pump mode,
When the indoor temperature set point (ΔT11) is lower than the indoor temperature (ΔT11 <indoor temperature), the heat pump system does not stop immediately, but the heat storage tank temperature (T2) is detected, and T2 is lower than the heat storage tank upper temperature set point (ΔT13) and outside air. If the temperature (T6) is higher than the heat storage tank heating temperature set point (ΔT19), the heat pump through the air heat evaporator operates in the heat storage tank heating mode to heat the heat storage tank, and the heat storage tank hot water at night when the outside temperature decreases by increasing the heat storage temperature. Heat storage tank heating mode function that can maintain the COP of the heat pump by operating the heat pump system with the evaporator.
히트펌프 모드에서,
난방 순환라인(53)을 선택적으로 제어하는 삼방밸브 V2는, 축열조 온도(T2)가 축열조 상부온도 설정치(ΔT13) 보다 낮고(T2<ΔT13) 외기온도(T6)가 축열조 가열온도 설정치(ΔT19) 보다 높으면(T6>ΔT19), 삼방밸브V2의 순환 방향이 A->B로 제어되어, 공기열 증발기를 통한 히트펌프가 축열조를 가열하고, 외기 온도설정치(ΔT14)를 조정하여 온수열 증발기를 통한 히트 펌프가 작동되면 난방라인의 V2가 A->C로 전한되어 축열조를 경유하지 않고 난방 공급 관으로 직접 순환되도록 제어되어, 축열조 온수열 증발기를 통한 히트펌프가 다시 축열조를 가열하지 않도록 난방 순환라인을 선택적으로 제어하는 비례 제어 시스템.
In heat pump mode,
In the three-way valve V2 that selectively controls the heating circulation line 53, the heat storage tank temperature T2 is lower than the heat storage tank upper temperature set point (ΔT13) (T2<ΔT13) and the outside temperature (T6) is less than the heat storage tank heating temperature set point (ΔT19). If it is high (T6>ΔT19), the circulation direction of the three-way valve V2 is controlled from A->B, and the heat pump through the air heat evaporator heats the heat storage tank, and the heat pump through the hot water heat evaporator adjusts the outside temperature set point (ΔT14). When is activated, V2 of the heating line is transferred to A->C and is controlled to circulate directly to the heating supply pipe without passing through the heat storage tank, so that the heat pump through the heat storage tank hot water evaporator does not heat the heat storage tank again. Controlled proportional control system.
하이브리드 히트펌프 난방 시스템 제어용 실내 온도 조절기에 있어서,
하이브리드 난방 ON - OFF 기능과, 실내온도 설정 기능 및 축열조의 태양열 난방 전용온도 설정 기능을 구비하여 원하는 온도를 각각 조절할 수 있는 기능과, 난방 및 온수사용 겸용 히트펌프 모드에서 온수 사용 온도 부족 시 에는 온수전용모드 기능과, 보조 보일러 전용운전모드로 전환할 수 있는 기능을 포함하고, 히트펌프의 증발기를 공기열 증발기에서 온수열 증발기로 전환되는 외기온도 설정치(ΔT14)를 외기온도와 주변 환경조건 등을 고려하여 변경할 수 있는 기능을 포함하고, 온수열 증발기 증발온도 설정기능을 갖춘 하이브리드 히트펌프 난방 제어용 실내 온도 조절기.
In the room temperature controller for controlling a hybrid heat pump heating system,
With hybrid heating ON-OFF function, indoor temperature setting function, and solar heating exclusive temperature setting function of the heat storage tank, each desired temperature can be adjusted.In the heat pump mode for both heating and hot water use, hot water when hot water is insufficient in use temperature Including the exclusive mode function and the function to switch to the auxiliary boiler exclusive operation mode, the set value (ΔT14) for converting the evaporator of the heat pump from the air heat evaporator to the hot water heat evaporator is considered in consideration of the outside temperature and ambient environmental conditions. A hybrid heat pump heating control room temperature controller with a function that can be changed and has a function to set the evaporation temperature of the hot water heat evaporator.
실내공기 냉. 난방 모드에서, 냉. 난방 조절기로 팬코일 냉방을 ON 하고, 실내공기 냉방온도 설정치(ΔT23)를 실내온도보다 낮게 설정하면, 히트펌프와 팬코일 유닛은 ON되고, 공기열 증발기(74)가 응축기로 전환되어 냉매가스가 순환되며, 팬코일 냉방용 제6 팽창밸브에서 팽창하고, 응축기(72)가 증발기로 전환되어 증발열을 흡수하고, 삼방밸브 V9에서 A->C로 순환 방향이 전환되어 온돌 및 팬코일 냉방 사이클을 이루고, 증발열을 뺏겨 차가워진 증발기(72)의 난방 순환라인은 순환펌프 P4가 ON되어 순환하여 온돌냉방 및 팬코일 냉방을 실현하고, 필요한 온수는 축열탱크에서 공급받기위하여 급탕라인의 삼방밸브 V7은 A->C로 전환되어 필요 온수를 공급 받을 수 있는 하이브리드 온돌 및 팬코일 냉방 제어기능.Cool indoor air. In heating mode, cool. When fan coil cooling is turned on with a heating controller and the indoor air cooling temperature setting value (ΔT23) is set lower than the indoor temperature, the heat pump and fan coil unit are turned on, and the air heat evaporator 74 is converted to a condenser to circulate the refrigerant gas. It expands in the sixth expansion valve for fan coil cooling, and the condenser 72 is converted to the evaporator to absorb the evaporation heat, and the circulation direction is switched from the three-way valve V9 to A->C to form an ondol and fan coil cooling cycle. , The heating circulation line of the evaporator 72, which is cooled by taking the evaporation heat, is circulated with the circulation pump P4 turned ON to realize ondol cooling and fan coil cooling, and the three-way valve V7 of the hot water supply line is A to receive the necessary hot water from the heat storage tank. Hybrid ondol and fan coil cooling control function that can be converted to ->C to receive necessary hot water. 하이브리드 냉.난방 시스템의 성능을 안정적으로 유지하기 위하여 하나의 케이스로 일체화시켜 조립되며, 외부에 분리 설치되는 공기열 증발기와 축열조 연결부와 난방부하 연결부를 구분 배치하여 시공성을 향상 시키고, 실내공기 냉.난방은 물론 온돌 및 팬코일 냉.난방을 간단하게 연결 조립할 수 있는 일체형 하이브리드 냉.난방 시스템.



In order to stably maintain the performance of the hybrid cooling/heating system, it is integrated and assembled into one case, and the air heat evaporator and heat storage tank connection part and the heating load connection part separately installed on the outside are arranged separately to improve workability, and indoor air cooling and heating system In addition, it is an all-in-one hybrid cooling/heating system that can easily connect and assemble the heating and cooling of the ondol and fan coil.



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