KR20210084049A - 냉난방 및 급탕 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 적어도 하나의 히트펌프 유닛을 포함하고, 상기 히트펌프 유닛은, 제1매체를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에 연결되고 상기 제1매체 및 상기 제1매체와 다른 제2매체가 열교환하도록 구비된 제1열교환기와, 상기 제1열교환기에 연결되고 상기 제1매체가 순환하는 제2열교환기와, 상기 제1열교환기에 연결되고 상기 제2매체가 순환하는 팬코일유닛과, 상기 제1열교환기와 상기 팬코일유닛 사이에 개재되고 상기 제2매체를 저장하는 제1저장조와, 상기 압축기에 연결되고 상기 제1매체와 상기 제2매체가 열교환하도록 구비된 제3열교환기와, 상기 제3열교환기에 연결되고 상기 제2매체를 저장하는 제2저장조와, 상기 제1열교환기와 제2열교환기의 사이에 개재되는 제1팽창밸브와, 운전 모드에 따라 상기 제1매체의 순환방향을 변경하는 전환밸브와, 일단이 상기 제3열교환기와 상기 전환밸브 사이에 배치되고, 타단이 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기 사이에 연결되는 제1바이패스로를 포함하는 냉난방 및 급탕 시스템을 제공할 수 있다.

Description

냉난방 및 급탕 시스템 {Cooling and heating and hot water system}
냉난방 및 급탕 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세히는 히트펌프를 포함하는 냉난방 및 급탕 시스템에 관한 것이다.
히트펌프를 이용한 냉난방 시스템은 하나의 시스템으로 냉방과 난방 모두를 할 수 있다는 장점이 있어, 폭넓게 이용되고 있다.
그러나 종래의 히트펌프를 이용한 냉난방 시스템은 냉매 순환 회로를 갖는 히트펌프를 가동하여야만 냉난방을 이용할 수 있기 때문에 전력사용량이 많은 피크 시간대에 냉난방 시스템을 가동할 경우 전기 사용에 따른 비용 증대가 높은 한계가 있었다.
또한 실외기에 대한 제상 문제가 항상 과제로 남아 있는데, 이를 해소하기 위해 실외기에 전기 히터를 사용하거나 압축기를 2대 이용한 2원 사이클을 적용하는 방법 등이 사용되었다. 그러나 이러한 방법은 비용을 증대시키는 문제가 있었다.
그리고 냉난방기로 사용하는 열교환기가 시간이 지남에 따라 효율이 저하되는 한계가 있었다.
에너지 효율 및/또는 전력사용 효율이 높은 냉난방 및 급탕 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 및 급탕 시스템은, 적어도 하나의 히트펌프 유닛을 포함하고, 상기 히트펌프 유닛은, 제1매체를 압축하는 압축기; 상기 압축기에 연결되고 상기 제1매체 및 상기 제1매체와 다른 제2매체가 열교환하도록 구비된 제1열교환기; 상기 제1열교환기에 연결되고 상기 제1매체가 순환하는 제2열교환기; 상기 제1열교환기에 연결되고 상기 제2매체가 순환하는 팬코일유닛; 상기 제1열교환기와 상기 팬코일유닛 사이에 개재되고 상기 제2매체를 저장하는 제1저장조; 상기 압축기에 연결되고 상기 제1매체와 상기 제2매체가 열교환하도록 구비된 제3열교환기; 상기 제3열교환기에 연결되고 상기 제2매체를 저장하는 제2저장조; 상기 제1열교환기와 제2열교환기의 사이에 개재되는 제1팽창밸브; 및 운전 모드에 따라 상기 제1매체의 순환방향을 변경하는 전환밸브; 를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전환밸브는 상기 압축기의 출구단과 연결되며 상기 압축기에서 토출된 제1 매체의 순환방향을 조절할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전환밸브는 사방변 밸브일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 운전 모드는 급탕 및 난방 운전 모드, 급탕 운전 모드, 급탕 및 냉방 모드, 냉방 운전 모드, 난방 운전 모드일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 급탕 운전 모드는 난방 및 냉방 운전 없이 급탕을 제공하며, 상기 급탕 및 난방 운전 모드는 급탕과 난방을 함께 제공하고, 상기 급탕 및 냉방 운전 모드는 급탕과 냉방을 함께 제공하며, 상기 난방 운전 모드 또는 냉방 운전 모드는 급탕 없이 난방 또는 냉방을 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전환밸브와 상기 제3열교환기 사이에 배치되는 제1전자밸브; 상기 제1매체가 상기 압축기에서 상기 제3열교환기로 유입되고 경로 및 유출되는 경로와 교차하는 경로 상에 배치되는 제2전자밸브; 상기 제1매체가 상기 제3열교환기로 유입되기 전에 배치되는 제3전자밸브; 및 상기 제1매체가 상기 제3열교환기에서 상기 전환밸브로 흐르는 경로 상에서 상기 제1전자밸브와 상기 제3열교환기 사이에 배치되는 제4전자밸브; 를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 급탕 운전 모드의 경우, 상기 제1전자밸브는 폐쇄되고 상기 제2전자밸브, 제3전자밸브, 및 제4전자밸브는 개방되어 상기 제3열교환기를 통해 유출되는 상기 제1매체는 상기 제1열교환기를 우회할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 급탕 및 냉방 운전 모드 또는 상기 급탕 및 냉방 운전 모드의 경우, 상기 제1전자밸브, 상기 제3전자밸브, 상기 제4전자밸브는 개방되고 상기 제2전자밸브는 폐쇄되어 상기 제3열교환기를 통해 유출되는 상기 제1매체는 상기 전환밸브로 흐를 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 급탕 및 난방 운전 모드의 경우, 상기 전환밸브는 제3열교환기에서 유출되어 상기 제1전자밸브를 거쳐 유입된 상기 제1매체를 상기 제1열교환기로 유입되도록 경로를 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 급탕 및 냉방 운전 모드의 경우, 상기 전환밸브는 제3열교환기에서 유출되어 상기 제1전자밸브를 거쳐 유입된 상기 제1매체를 상기 제2열교환기로 유입되도록 경로를 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 난방 운전 모드 또는 냉방 운전 모드의 경우, 상기 제2전자밸브, 상기 제3전자밸브 및 상기 제4전자밸브는 폐쇄되고, 상기 제1전자밸브는 개방될 수 있다.
실시예들에 따르면, 한 대의 히트펌프 만으로 냉난방과 급탕을 동시에 제공할 수 있다. 특히, 하절기에 한 대의 히프펌프 만으로도 냉방과 급탕을 모두 제공할 수 있다.
제1 저장조가 냉기 또는 열기를 저장하도록 구비됨으로, 전력수요가 낮은 시간대에 히트펌프를 가동하여 제1 저장조에 차가운 또는 뜨거운 제1 저장 매체를 저장하고, 전력수요가 높은 시간대에 제1 저장조에 저장된 제1 저장 매체를 이용할 수 있어 에너지를 효율적 관리 및 에너지를 절감할 수 있다.
제1 저장 매체는 난방모드시에, 제1 매체 및 제2 매체로부터 열을 전달 받는바 난방 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 매체는 난방모드시에, 제1 저장 매체 및 제2 매체로 열을 방출하는바, 외기로 전달받는 열량을 증가시켜 난방 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 매체는 냉방모드시 제1 저장 매체로부터 열을 전달받을 수 있는바, 제1 저장매체가 방출하는 열량을 증가하여 냉방 효율을 향상시킬 수 있다.
냉난방 시스템 및 히트펌프는 제1 압축기의 과열을 방지하기 위해 제1 압축기에서 토출되는 제1 매체의 일부를 분사시켜서 시스템의 안정성을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 히트펌프 유닛의 일 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 1의 히트펌프를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 3은 도 1의 히트펌프의 일 실시예의 일부를 도시한 구성도이다.
도 4 내지 도 6은 히트펌프의 다른 일 실시예의 일부를 도시한 구성도이다.
도 7은 서버유닛이 단말에 제공한 화면을 도시하는 도면이다.
실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 실시예들의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 내용들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 실시예들은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 냉난방 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 상기 실시예에 따른 냉난방 시스템은 적어도 하나 이상의 히트펌프 유닛(1), 호스트 유닛(2), 및 서버 유닛(3)을 포함할 수 있다.
히트펌프 유닛(1)은 복수 개 구비될 수 있다. 각 히트펌프 유닛(1)은 히트펌프(11)를 구비할 수 있다. 히트펌프 유닛(1)은 각각 호스트 유닛(2)에 전기적으로 연결될 수 있다.
호스트 유닛(2)은 복수의 히트펌프 유닛(1)의 제어가 가능한 컴퓨터 장치가 사용될 수 있다. 호스트 유닛(2)은 사용자에게 복수의 히트펌프 유닛(1)의 운전을 제어할 수 있는 환경을 제공한다.
호스트 유닛(2)은 제1 통신부(21)를 포함할 수 있다. 제1 통신부(21)는 서버 유닛(3)의 제2 통신부(31)와 통신할 수 있다. 제1 통신부(21)와 제2 통신부(31)는 유선 또는 무선 통신 수단이 될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 서버 유닛(3)은 호스트 유닛(2)과 통신하여 히트펌프 유닛(1)의 운전상태, 에러상태 및/또는 전력상태 등을 관리할 수 있다.
도 1에 따른 일 실시예는 서버 유닛(3)이 하나의 호스트 유닛(2)과 통신하는 것을 나타내었으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 복수의 호스트 유닛과 이에 연결된 복수의 히트펌프 유닛의 관리를 하도록 할 수 있다.
도 1에 따른 일 실시예는 단말(4)을 통해서도 히트펌프 유닛(1)을 제어할 수 있다. 단말(4)은 서버 유닛(3)와 유무선으로 통신할 수 있는 기기를 포함한다. 단말(4)은 통신 기능을 내장한 컴퓨터, 모바일 기기 등이 될 수 있다. 서버 유닛(3)은 인가받은 단말(4)에 대해 접속을 허용할 수 있다. 서버 유닛(3)은 접속된 단말(4)에 히트펌프 유닛(1)를 제어할 수 있는 화면을 제공할 수 있다. 이에 대해서는 도 8에서 후술한다.
단말(4)을 서버 유닛(3)에 접속하
도 2는 히트펌프 유닛(1)의 일 실시예를 나타낸 구성도이다.
히트펌프 유닛(1)의 일 실시예는, 히트펌프(11), 히트펌프(11)에 연결된 제1 제어부(12), 제1 제어부(12)에 연결된 제2 제어부(13) 및 제2 제어부(13)에 연결된 조작부(14)를 포함할 수 있다.
히트펌프(11)는 이하에서 보다 상세히 설명한다.
제1 제어부(12)는 히트펌프(11)의 다양한 구성요소, 예컨대 온도 센서, 압력 센서, 압축기, 펌프, 팬, 밸브 등과 전기적으로 연결되어 해당 구성요소를 제어할 수 있다.
제2 제어부(13)는 제1 제어부(12)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 제어부(13)는 제1 제어부(12)의 동작을 제어할 수 있다. 일 예로서, 제2 제어부(13)는 제1 제어부(12)를 스위칭할 수 있다.
조작부(14)는 제2 제어부(13)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 조작부(14)는 제1 제어부(12)에 직접 전기적으로 연결될 수 있다. 조작부(14)는 도면에 도시하지는 않았지만 디스플레이를 포함할 수 있으며, 상기 디스플레이는 냉매의 온도를 표시할 수 있다. 냉방운전, 난방운전, 제상 등의 동작을 스위칭하는 스위치를 포함할 수 있다.
도 3은 히트펌프(11)의 일 실시예의 구성을 보다 상세하게 도시한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 히트펌프(11)는 압축기(111), 제1열교환기(121), 제2열교환기(122), 제3열교환기(123), 팬코일유닛(133), 제1저장조(131), 제2저장조(132), 제1팽창밸브(141), 및 제1 내지 4전자밸브(162a, 162b, 162c, 162d)를 포함할 수 있다.
보다 상세히는, 압축기(111)는 제1매체를 고온 고압의 핫가스로 압축할 수 있다. 제1매체는 냉매가 될 수 있다.
압축기(111)로부터 전환밸브(163)까지 제1매체가 흐르는 제1유로(181)가 형성될 수 있다. 제1유로(181) 중에는 제3열교환기(123)가 배치될 수 있다.
제3열교환기(123)와 이격되어 제2저장조(132)가 위치할 수 있다. 제3열교환기(123)와 제2저장조(132)와의 사이에 제2순환로(192)가 형성될 수 있다. 제2순환로(192)에는 제1매체와는 다른 제2매체가 흐를 수 있다. 즉 제2매체는 제2순환로를 따라 제3열교환기(123)와 제2저장조(132)를 순환할 수 있다.
제2저장조(132)는 제2매체를 저장할 수 있다. 제2저장조(132)는 제2매체를 외부로 토출할 수 있는 아웃렛(101)을 구비할 수 있다. 제2매체는 물이 될 수 있다. 제2매체인 물은 아웃렛(101)을 통해 외부로 토출되어 사용될 수 있다.
제2순환로(192) 중에는 제2순환펌프(152)가 배치될 수 있다. 제2순환펌프(152)는 제2매체가 제2순환로(192) 내를 원활하게 순환하게 하는 기능을 할 수 있다.
제2순환로(192)는 제3열교환기(123)를 관통할 수 있다. 제2순환로(192)는 제3열교환기(123) 내에서 제1유로(181)에 대응되도록 배치될 수 있다. 제2순환로(192)는 제3열교환기(123) 내에서 제1유로(181)와 열교환이 일어날 수 있다. 즉, 제3열교환기(123) 내의 제1유로(181)에는 압축기(111)에 의한 고온, 고압의 제1매체가 흐를 수 있다. 제3열교환기(123)를 통과하는 제1유로(181)의 고온 고압의 제1매체와 제2순환로(191)의 제2매체가 열교환이 이루어질 수 있다. 제3열교환기(123)에서 제1매체의 열이 제2순환로(191)의 제2매체로 전달되어 제2매체의 온도가 상승할 수 있다.
고온이 된 제2매체는 제2순환로(191)을 따라 제2저장조(132)로 공급될 수 있다. 제2매체가 물일 경우, 제2저장조(132)는 온수 공급용 급탕 탱크가 될 수 있다.제2저장조(132)의 일단에는 아웃렛이 구비될 수 있다. 사용자는 아웃렛을 통해 제2저장조(132)에 저장된 급탕, 즉 온수를 사시사철 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 제3열교환기(123), 제2순환로(192), 제2저장조(132)의 구성은 상기 히트펌프(11)에 반드시 포함되어야 하는 것은 아니며, 실시예에 따라서는 제1유로(181)가 제3열교환기(123)를 거치지 않고 곧바로 전환밸브(163)에 연결될 수 있다.
제1유로(181) 상에는 제3전자밸브(162c)와 제4전자밸브(162d)가 배치될 수 있다. 상세하게는 제3열교환기(123) 내로 들어가는 제1유로(181)에 제3전자밸브(162c)가 배치되며, 제3열교환기(123)에서 나오는 제1유로(181)에 제4전자밸브(162d)가 배치될 수 있다.
급탕 운전 모드, 급탕 및 난방 운전 모드, 그리고 급탕 및 냉방 운전 모드에서는 제3전자밸브(162c) 및 제4전자밸브(162d)가 개방될 수 있다. 제1매체는 개방된 제3전자밸브(162c)을 거쳐 제3열교환기(123)로 유입되고, 제3열교환기(123)에서 유출되어 제4전자밸브(162d) 및 제2전자밸브(162b)를 거쳐 전환밸브(163)으로 유입되며, 전환밸브(163)에서 제2유로(182)을 따라 제3열교환기(123)로 유입 및 유출될 수 있다.
난방 운전 모드, 냉방 운전 모드, 및 난방 및 냉방 운전 모드에서는 제3전자밸브(162c) 및 제4전자밸브(162d)가 폐쇄될 수 있다. 폐쇄된 제3전자밸브(162c) 및 제4전자밸브(162d)을 의해 제1매체가 제3열교환기(123)로 유입 및 유출되는 것을 막을 수 있다. 즉, 난방 운전 모드, 냉방 운전 모드, 및 난방 및 냉방 운전 모드인 경우 압축기(111)에서 나오는 제1매체는 제1유로(181) 및 제9유로(189)를 따라 흘러 개방된 제1전자밸브(162a)를 통해 전환밸브(163)로 유입될 수 있다. 제2전자밸브(162b)는 폐쇄되어 제1 매체는 제9유로(189) 상에서 제8유로(188)를 향해 흐르지 않는다. 제1매체는 전환밸브(163)에서 제2유로(182)을 따라 제3열교환기(123)로 유입 및 유출될 수 있다.
각각의 운전 모드에 따른 동작은 후술한다.
제3열교환기(123)을 나온 제1유로(181)는 전환밸브(163)으로 연결될 수 있다. 제3열교환기(123)과 전환밸브(163) 사이에는 제4전자밸브(162d)와 제1전자밸브(162a)가 배치될 수 있다.
제1전자밸브(162a)는 제3열교환기(123)에서 나오는 제1매체가 전환밸브(163)로 흐르도록 하거나, 제1매체가 전환밸브(163)로 흐르는 것을 차단할 수 있다.
즉, 압축기(111)에서 나온 제1매체는 제1유로(181)를 따라 제3열교환기(183)을 거치고, 제1전자밸브(162a)에 의해 제1매체의 흐름이 결정될 수 있다. 제1전자밸브(162a)가 개방되는 경우 제1매체는 전환밸브(163)로 유입될 수 있으며, 제1전자밸브(162a)는 폐쇄되는 경우 제1매체는 전환밸브(163)로 가는 것을 막을 수 있다.
제1전자밸브(162a)가 개방되어 전환밸브(163)로 흘러간 제1매체는 선택된 운전 모드에 따라 전환밸브(163)는 제1매체를 바로 제1열교환기(121)로 보내거나 제2열교환기(121)로 보낼 수 있다.
운전 모드가 급탕 및 난방 운전 모드인 경우에 전환밸브(163)는 제1매체를 제1열교환기(121)로 보내며, 운전 모드가 급탕 및 냉방 모드인 경우에 전환밸브(163)는 제1매체를 제2열교환기(122)로 보낼 수 있다. 제2열교환기(122)로 흘러간 제1매체는 제7유로(187)를 따라 제1열교환기(121)로 유입될 수 있다.
급탕 및 냉방 모드인 경우 제1매체가 제1열교환기(121)로 흘러들어가는 방향과 급탕 및 난방 모드인 경우 제1매체가 제1열교환기(121)로 흘러들어가는 방향과는 반대일 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
전환밸브(163)와 제3열교환기(123) 사이의 제1유로(181)에서는 제9유로(189)가 분기될 수 있다. 상세하게는 제9유로(189)는 제1매체가 압축기(111)에서 제3열교환기(123)로 유입되는 경로인 제1유로(181)와, 제1매체가 제3열교환기(123)에서 유출되는 경로인 제1유로(181) 각각과 교차하는 경로일 수 있다.
제9유로(189)는 제2열교환기(121)를 거치지 않고 제8유로(188)와 연결될 수 있다.
제9유로(189)에는 제2전자밸브(162b)가 배치될 수 있다. 제2전자밸브(162b)는 제9유로(189)를 개폐하여 제9유로(189)에서의 제1매체의 흐름 유무를 제어할 수 있다.
예를 들면, 제2전자밸브(162b)가 폐쇄되고 제1전자밸브(162a)가 개방되며, 제3전자밸브(162c)와 제4전자밸브(162d)가 모두 개방되는 경우, 제3열교환기(123)에서 나오는 제1매체는 전환밸브(163)로 유입될 수 있다. 이와는 다르게 제2전자밸브(162b)가 개방되고 제1전자밸브(162a)가 폐쇄되는 경우, 제3열교환기(123)에서 나오는 제1매체는 제9유로(189)로 유입될 수 있다. 제9유로(189)는 제1열교환기(121)와 연결되지 않고 우회할 수 있다.
제2전자밸브(162b)가 폐쇄되고 제1전자밸브(162a)가 개방되어 제3열교환기(123)에서 나오는 제1매체가 전환밸브(163)로 유입되는 경우에는 경로는 다르지만 제1열교환기(121)로 유입되어 제1순환로(191) 내의 제2매체를 가열 또는 냉각시켜 난방 또는 냉방으로 동작할 수 있다.
즉, 급탕 및 난방 운전 모드이거나 급탕 및 냉방 운전 모드인 경우에 제2전자밸브(162b)가 폐쇄되고 제1전자밸브(162a)가 개방되며, 제3, 4전바밸브(162c, 162d)가 개방될 수 있다. 제1매체가 유입된 전환밸브(163)는 운전 모드에 따라 제1매체의 경로를 변경시킬 수 있다.
상세하게는, 급탕 및 난방 운전 모드의 경우, 전환밸브(163)는 제1매체를 제2유로(182)로 유입시킬 수 있다. 제2유로(182)는 제1열교환기(121)와 연결되는바, 제1매체는 제1열교환기(121)로 유입될 수 있다. 제1열교환기(121)에서는 제1순환로(191)를 통해 유입되는 제2매체를 가열시킬 수 있다. 가열된 제2매체는 난방에 사용될 수 있다. 상기와 같은 방식으로 급탕 및 난방 운전 모드에서는 급탕과 난방이 함께 이루어질 수 있다.
급탕 및 냉방 운전 모드의 경우, 전환밸브(163)는 제1매체를 제5유로(185)로 유입시킬 수 있다. 제5유로(185)는 제2열교환기(122)와 연결되는바, 제1매체는 제2열교환기로(122)로 유입될 수 있다. 제2열교환기(122)는 실외에 설치되거나 지하에 매설될 수 있다. 제2열교환기(122)에서는 제1매체가 외기나 지열과 열교환이 되거나 폐열과 교환이 될 수 있다. 열교환된 제1매체는 제1열교환기로 유입될 수 있다. 제1열교환기(121)에서는 제1순환로(191)를 통해 유입되는 제2매체를 냉각시킬 수 있다. 냉각된 제2매체는 냉방에 사용될 수 있다. 상기와 같은 방식으로 급탕 및 냉방 운전 모드에서는 급탕과 냉방이 함께 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상술한 급탕 및 난방 운전 모드에 의해 난방과 급탕을 동시에 제공할 뿐만 아니라 급탕 및 냉방 운전 모드에 의해 냉방과 급탕을 동시에 제공할 수 있다.
전환밸브(163)로부터 액분리기(134)까지 제1매체가 흐르는 제6유로(186)가 형성될 수 있다. 액분리기(134)와 압축기(111)는 제6유로(186)로 연결될 수 있다. 전환밸브(163)에서 제6유로(186)로 유출된 제1매체는 액분리기(134)를 거친 후 다시 압축기(111)와 연결된 제6유로(186)를 통해 압축기(111)로 유입될 수 있다.
제1열교환기(121)와 이격되어 제1저장조(131)가 위치할 수 있다. 제1열교환기(121)와 제1저장조(131)와의 사이에 제2매체가 흐르는 제1순환로(191)가 형성될 수 있다. 제1저장조(131)는 제2매체를 저장할수 있다.
제1순환로(191) 중에는 제1순환펌프(151)가 배치될 수 있다. 제1순환펌프(151)는 제2매체가 제1순환로(191) 내에서 순환이 원활하게 이뤄지도록 할 수 있다.
제1순환로(191)는 제1열교환기(121)를 관통하고, 제1열교환기(121) 내에서 제2유로(182)와 열교환 가능하도록 배치될 수 있다. 따라서 제1열교환기(121) 내에서 제2유로(182) 내를 흐르는 제1매체와 제1순환로(191)의 제2매체가 열교환될 수 있다. 제1열교환기(121) 내에서 열교환이 완료된 제2매체는 제1저장조(131)로 공급될 수 있다.
제1저장조(131)와 이격되어 팬코일유닛(133)이 배치될 수 있다. 제1저장조(131)와 팬코일유닛(133)과의 사이에 상기 제2매체가 흐르는 제3순환로(193)가 형성될 수 있다. 제3순환로(193) 중에는 제3순환펌프(153)가 배치되어 제2매체의 제3순환로(193) 내에서의 순환이 원활하게 이뤄지도록 할 수 있다.
제3순환로(193)는 팬코일유닛(133)을 관통하는 데, 팬을 가동함으로써 제3순환로(193)를 흐르는 제2매체의 냉기 또는 열기를 실내로 공급할 수 있다.
도 3에는 하나의 제3순환로(193) 및 팬코일유닛(133)을 도시하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 복수의 제3순환로(193) 및 팬코일유닛(133)이 제1저장조(131)에 연결되도록 해, 복수의 장소를 냉난방할 수 있다.
상기 실시예는 이처럼 제1열교환기(121)를 흐르는 제1매체의 냉기 또는 열기를 그대로 실내로 전달하는 것이 아니라, 먼저 제2매체와 열교환하고, 열교환된 제2매체를 제1저장조(131)에 저장한 후, 제2매체의 냉기 또는 열기를 팬코일유닛(133)을 이용하여 실내로 전달할 수 있다. 따라서 제1저장조(131)는 히트펌프(11)의 냉기 또는 열기를 일정 시간 저장할 수 있도록 단열 처리되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 실시예는 이처럼 제1저장조(131)가 냉기 또는 열기를 저장하도록 구비됨으로, 전력수요가 낮은 시간대에 히트펌프(11)를 가동하여 제1저장조(131)에 차가운 또는 뜨거운 제2매체를 저장하고, 전력수요가 높은 시간대에 제2매체의 냉기 또는 열기를 팬코일유닛(133)을 이용하여 실내로 전달하는 방식을 취할 수 있다. 따라서 에너지 효율을 높일 수 있다.
또한 각 개별장소의 냉난방 사용 전력량을 실시간 검침하여 각 장소의 에너지 사용량을 효율적으로 관리할 수 있으며, 개별 냉난방을 제2매체의 유량공급을 효율적으로 관리하여, 에너지를 절감할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 제2유로(182)는 제1열교환기(121)를 거치고, 수액기(135)까지 연결될 수 있다. 제1열교환기(121)와 수액기(135) 사이의 제2유로(182) 중에는 체크밸브(161)를 설치할 수 있다. 체크밸브(161)는 제2유로(182) 내에서 제1매체가 역류, 즉 수액기(135)에서 제1열교환기(121)로 흐르는 것을 방지할 수 있다.
수액기(135)에서 제1팽창밸브(141)까지 제1매체가 흐르는 제3유로(183)가 형성될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만 상기 제3유로(183) 중에는 액라인필터 드라이어 및/또는 사이트그라스 등이 더 설치될 수 있다.
제1팽창밸브(141)에서 제1매체는 감압될 수 있다.
제1팽창밸브(141)에 이격되어 제2열교환기(122)가 위치하고, 제1팽창밸브(141)과 제2열교환기(122)의 사이에는 제1매체가 흐르는 제4유로(184)가 형성된다. 제4유로(184) 중에는 체크밸브(161)를 설치하여 제1매체의 제4유로(184) 내에서의 역류를 방지할 수 있다.
제2열교환기(122)는 실외기가 될 수 있다. 실외기인 제2열교환기(122)에서는 제1매체가 외기와 열교환될 수 있다. 이 외에도 제2열교환기(122)는 지하에 매설되어 지열과 제1매체가 열교환되도록 하거나, 폐열과 열교환될 수도 있다.
제2열교환기(122)에서 전환밸브(163)까지 제1매체가 흐르는 제5유로(185)가 형성되고, 전환밸브(163)에서 압축기(111)까지 제1매체가 흐르는 제6유로(186)가 형성될 수 있다. 제6유로(186)는 액분리기(134)를 관통하도록 하여 압축기(111)로 유입되는 제1매체에 액체 성분이 포함되지 않도록 할 수 있다. 제6유로(186)에는, 예컨대 액분리기(134)와 압축기(111)와의 사이에 석션 스트레이너(미도시)가 더 설치될 수 있다. 석션 스트레이너는 압축기(111)로 유입되는 제1매체 중의 불순물 등을 걸러 낼 수 있다.
한편, 도 3에서 볼 수 있듯이, 제4유로(184)에서 제7유로(187)가 분기되어 제2유로(182)에 연결될 수 있다. 즉, 제7유로(187)의 일단이 제4유로(184)의 제1팽창밸브(141)과 체크밸브(161)의 사이에 연결되고, 제7유로(187)의 타단이 제2유로(182)의 제1열교환기(121)와 체크밸브(161) 사이 위치에 연결 될 수 있다.
또, 제4유로(184)에서 제8유로(188)가 분기되어 제2유로(182)에 연결될 수 있다. 즉, 제8유로(188)의 일단이 제4유로(184)의 체크밸브(161)와 제2열교환기(122)의 사이에 연결되고, 제8유로(188)의 타단이 제2유로(182)의 체크밸브(161)와 액분리기(134) 사이 위치에 연결될 수 있다.
제7유로(187) 중에 체크밸브(161)를 설치하여 제1매체가 제1열교환기(121)의 방향으로만 흐르도록 유도할 수 있다. 제8유로(188) 중에 체크밸브(161)를 설치하여 흐르도록 유도할 수 있다. 제7유로(187)와 제8유로(188)는 난방 모드에서는 제1매체가 흐르지 않고, 냉방 모드에서만 제1매체가 흐르도록 할 수 있다.
도 3에 도시된 실시예는 제1바이패스로(201)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1바이패스로(201)는 일단이 제3유로(183)에 연결되고, 타단이 제6유로(186)의 압축기(111)에 인접한 위치(예컨대 제6유로(186)의 압축기(111)와 액분리기(134) 사이 위치)에 연결될 수 있다.
제1바이패스로(201)에는 제4열교환기(124)가 설치될 수 있다. 제4열교환기(124)에는 제3유로(183)가 관통할 수 있다.
제1바이패스로(201)의 제3유로(183)와 연결된 일단과 상기 제4열교환기(124)의 사이에는 제2팽창밸브(142)와 전자밸브(162)가 설치될 수 있다.
따라서 제1바이패스로(201)를 흐르는 제1매체는 제2팽창밸브(142)와 전자밸브(162)를 거쳐 제4열교환기(124)에서 제3유로(183)의 제1매체가 서로 열교환할 수 있다.
제4열교환기(124)에서 나온 제3유로(183)는 제4유로(184)와 제7유로(187)이 연결된 지점에 연결될 수 있다. 제4유로(184)와 제7유로(187)이 연결점과 제4열교환기(124) 사이의 제4유로(184) 상에는 제1팽창밸브(141)와 T형 밸브(164)가 배치될 수 있다.
급탕 및 난방 운전 모드의 경우 제4열교환기(124)에서 제3유로(183)을 통해 나오는 제1매체는 제1팽창밸브(141)와 T형 밸브(164)를 거쳐 제4유로(184)를 통해 제2열교환기(122)로 유입될 수 있다. 이후 제1매체는 전환밸브(163)을 거쳐 압축기(111)로 재유입될 수 있다.
제1팽창밸브(141)에서 제1매체는 감압될 수 있다.
급탕 및 냉방 운전 모드의 경우 제4열교환기(124)에서 제3유로(183)을 통해 나오는 제1매체는 제1팽창밸브(141)와 T형 밸브(164)를 거쳐 제7유로(187)를 통해 제1열교환기(121)로 유입될 수 있다.
제4열교환기(124)는 이코노마이저의 기능을 할 수 있다. T형 밸브(164)를 통과할 제1매체에 대하여 미리 열교환을 시켜 줌으로써 냉난방효율을 약 20~30% 증가시킬 수 있다.
이상 설명한 실시예에 따른 히트펌프에는 다양한 센서들이 설치될 수 있다.
예컨대, 제1순환유로(191)의 제1열교환기(121)에의 입출구 및 제2순환유로(192)의 제3열교환기(123)에의 입출구에 각각 온도 센서(171)가 설치될 수 있다. 온도센서는 이 외에도 제1저장조(131) 및 제2저장조(132) 내에 설치되어 제2매체의 온도를 측정할 수 있다. 또, 압축기(171)의 출구에 설치되어 압축기(171)를 나오는 제1매체의 온도를 측정할 수 있다. 제4유로(184) 및 제5유로(185)의 제2열교환기(122) 인접 부위에 설치될 수 있고, 제2열교환기(122) 내에도 설치될 수 있다.
제1순환유로(191)에는 플로스우치(172)가 설치되어 제2매체의 제1순환유로(191) 내에서의 흐름을 조절하거나 확인할 수 있다.
또 압축기(111)의 출구 및 입구에는 압력 센서(173)를 설치하여 압축기(111)를 유출입하는 제1매체의 압력을 체크할 수 있다.
그리고 제2열교환기(122) 내에는 차압센서(174)를 설치하여 제2열교환기(122)로 유입 및 유출되는 제1매체의 압력 차이를 체크할 수 있다.
다음으로 상기 실시예에 따른 히트펌프의 동작을 설명한다.
먼저, 급탕 및 난방 운전 모드를 설명한다.
급탕 및 난방 운전 모드인 경우, 제1전자밸브(162a), 제3전자밸브(162c), 제4전자밸브(162d)는 개방되고, 제2전자밸브(162b)는 폐쇄될 수 있다.
압축기(111)로부터 토출된 고온고압의 기체인 제1매체는 제1유로(181)를 통해 제3전자밸브(162c)를 거쳐 제3열교환기(123)로 흐르고, 제3열교환기(123)에서 제2저장조(132)에서 나온 제2매체와 열교환해 제2매체를 가열시킬 수 있다. 가열된 제2매체가 물인 경우, 제2저장조(132)에 저장된 후, 사용자에 의해 급탕으로 사용되어질 수 있다.
제3열교환기(123)에서 나온 제1매체는 개방된 제4전자밸브(162d) 및 제1전자밸브(162a)를 거쳐 전환밸브(163)로 유입되며, 전환밸브(163)에서 제2유로(182)를 통해 제1열교환기(121)로 흐를 수 있다.
제1열교환기(121)에서 제1저장조(131)에서 나온 제2매체와 열교환해 제2매체를 가열시킬 수 있다. 가열된 제2매체는 제3순환 유로(193)를 거쳐 팬코일유닛(133)을 통해 사용자에게 열기를 제공한다. 팬코일유닛(133)이 실내에 배치된 경우, 실내에 난방이 제공될 수 있다.
제1열교환기(121)에서 나온 제1매체는 제2유로(182)의 체크밸브(161)를 거쳐 수액기(135)로 유입될 수 있다.
수액기(135)에서 나온 제1매체는 제3유로(183)를 통해 제4열교환기(124)로 유입될 수 있다. 제3유로(183)을 통해 제4열교환기(124)로 유입된 제1매체는, 제1바이패스로(201)을 통해 제4열교환기(124)로 유입되는 제1매체와 열교환이 이루어진 후 제3유로(183)로 나와 제1팽창밸브(141)와 T형 밸브(164)를 거쳐 제4유로(184)로 입될 수 있다. 제4유로(184)로 흐르는 제1매체는 제4유로(184)의 체크밸브(161)를 지나 제2열교환기(122)로 유입될 수 있다.
제2열교환기(122)에서 제1매체는 외부와 열교환한 후 제5유로(185)를 통해 전환밸브(163)로 유입되고, 전환밸브(163)로부터 제6유로(186)의 액분리기(134)를 거쳐 다시 압축기(111)로 유입될 수 있다.
이러한 난방 운전 모드 시에, 실외기가 되는 제2열교환기(122)의 제1매체 입출구, 예컨대 제4유로(184)와 제5유로(185)의 온도차를 체크하고, 차압센서(174)를 통해 제1매체의 제2열교환기(122)의 입출구에서의 압력차를 체크함으로써, 제2열교환기(122)에 발생할 수 있는 서리 및 결빙 문제를 사전에 감지할 수 있다. 제2열교환기(122)에 일정 정도 이상의 서리 및 결빙 문제가 발생할 경우 서버 유닛(3) 또는 호스트 유닛(2) 또는 조작부(14)에서 제1매체를 압축기(111)로부터 역사이클로 운전시켜 고온의 제1매체 가스를 제2열교환기(122)에 공급하여 제상할 수 있다. 이에 따라 히트펌프의 난방효율을 최대한 효율적으로 관리할 수 있다. 이러한 관리는 제1제어부(12)에서 자동으로 관리되도록 할 수 있다.
상기 제1제어부(12)는 압축기(111) 입구측 냉매온도를 관리하여, 히트펌프(111)에 설치된 팬들의 동작과 멈춤을 자동적으로 제어하고, 불필요한 팬의 가동시간을 관리하여 전기사용량을 효율적으로 관리할 수 있다.
다음으로, 급탕 운전 모드를 설명한다. 급탕 운전 모드는 난방없이 급탕을 제공하는 운전 모드이다.
급탕 운전 모드인 경우, 제2전자밸브(162b), 제3전자밸브(162c), 제4전자밸브(162d)는 개방되고, 제1전자밸브(162a)는 폐쇄될 수 있다.
압축기(111)로부터 토출된 고온고압의 기체인 제1매체는 제1유로(181)를 통해 제3전자밸브(162c)를 거쳐 제3열교환기(123)로 흐르고, 제3열교환기(123)에서 제2저장조(132)에서 나온 제2매체와 열교환해 제2매체를 가열시킬 수 있다. 가열된 제2매체가 물인 경우, 제2저장조(132)에 저장된 후, 사용자에 의해 급탕으로 사용되어질 수 있다.
제3열교환기(123)에서 나온 제1매체는 개방된 제4전자밸브(162d) 및 제2전자밸브(162b)를 거쳐 제9유로(189)로 유입될 수 있다. 급탕 운전 모드에서는 제1매체가 제9유로(189)로 유입되기 위해서는 제2전자밸브(162b)가 개방되며, 제1전자밸브(162b)는 폐쇄된다.
제9유로(189)에 흐르는 제1매체는 제2유로(182)를 통해 수액기(135)로 유입될 수 있다.
수액기(135)에서 나온 제1매체는 제3유로(183)를 통해 제4열교환기(124)로 유입될 수 있다. 제3유로(183)을 통해 제4열교환기(124)로 유입된 제1매체는, 제1바이패스로(201)을 통해 제4열교환기(124)로 유입되는 제1매체와 열교환이 이루어진 후 제3유로(183)로 나와 제1팽창밸브(141)와 T형 밸브(164)를 거쳐 제4유로(184)로 입될 수 있다. 제4유로(184)로 흐르는 제1매체는 제4유로(184)의 체크밸브(161)를 지나 제2열교환기(122)로 유입될 수 있다.
제2열교환기(122)에서 제1매체는 외부와 열교환한 후 제5유로(185)를 통해 전환밸브(163)로 유입되고, 전환밸브(163)로부터 제6유로(186)의 액분리기(134)를 거쳐 다시 압축기(111)로 유입될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 제9유로(189)을 통해 제3열교환기(123)에서 유출된 제1매체가 제1열교환기(121)을 거치지 않고 수액기(135)로 유입되는바, 난방 작동없이도 급탕만으로 사용될 수 있다.
다음으로 급탕 및 냉방 운전 모드를 설명한다.
급탕 및 냉방 운전 모드인 경우, 제1전자밸브(162a), 제3전자밸브(162c), 제4전자밸브(162d)는 개방되고, 제2전자밸브(162b)는 폐쇄될 수 있다.
압축기(111)로부터 토출된 고온고압의 기체인 제1매체는 제1유로(181)를 통해 제1전자밸브(162a)를 거쳐 제3열교환기(123)로 흐르고, 제3열교환기(123)에서 제2저장조(132)에서 나온 제2매체와 열교환해 제2매체를 가열시킬 수 있다. 가열된 제2매체가 물인 경우, 제2저장조(132)에 저장된 후, 사용자에 의해 급탕으로 사용되어질 수 있다.
제3열교환기(123)에서 나온 제1매체는 개방된 제4전자밸브(162d) 및 제1전자밸브(162a)를 거쳐 전환밸브(163)로 유입될 수 있다. 전환밸브(163)는 제5유로(185)를 통해 제1매체를 제2열교환기(122)로 흐르게 할 수 있다.
제2열교환기(122)에서 제1매체는 외부와 열교환한 후 제4유로(184)를 거쳐 제8유로(188)로 유입된다. 제8유로(188)의 체크밸브(161)를 거친 후 제2유로(182)에 합류하여 수액기(135)를 통과할 수 있다.
수액기(135)에서 나온 제1매체는 제3유로(183)를 통해 제4열교환기(124)로 유입될 수 있다. 제3유로(183)을 통해 제4열교환기(124)로 유입된 제1매체는, 제1바이패스로(201)을 통해 제4열교환기(124)로 유입되는 제1매체와 열교환이 이루어진 후 제3유로(183)로 나와 제1팽창밸브(141)와 T형 밸브(164)를 거쳐 제7유로(187)로 입될 수 있다. 제7유로(187)로 흐르는 제1매체는 제7유로(187)의 체크밸브(161)를 지나 제1열교환기(121)로 유입될 수 있다.
제1열교환기(121)로 유입된 제1매체는 제1저장조(131)에서 나온 제2매체와 열교환해 제2매체를 차갑게 만든다. 이 차가운 제2매체는 제3순환 유로(193)를 거쳐 팬코일유닛(133)을 통해 사용자에게 냉기를 제공할 수 있다.
제1열교환기(121)에서 나온 제1매체는 제2유로(182)를 거쳐 전환밸브(163)로 유입되고, 전환밸브(163)로부터 제6유로(186)의 액분리기(134)를 거쳐 다시 압축기(11)로 유입될 수 있다..
상술한 바와 같이 급탕 및 냉방 운전 모드는 하나의 압축기(111) 만으로도 하절기에 실내는 냉방을 유지하면서 급탕을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 난방 운전 모드 또는 냉방 운전 모드도 가능하다. 난방 운전 모드는 급탕 없이 난방을 제공하는 모드이며, 냉방 운전 모드는 급탕없이 냉방을 제공하는 모드이다.
난방 운전 모드의 경우, 제2전자밸브(162b), 제3전자밸브(162c), 제4전자밸브(162d)는 폐쇄되고, 제1전자밸브(162a)는 개방될 수 있다.
압축기(111)로부터 토출된 고온고압의 기체인 제1매체는 제1유로(181)을 따라 이동하며, 폐쇄된 제3전자밸브(162c)에 의해 제3열교환기(123)로 유입되지 못하고, 제1유로(181)과 연결된 제9유로(189)를 따라 흐른다. 제9유로(189) 상의 제2전자밸브(162b)가 폐쇄되어 제1매체는 제9유로(189)와 연결되고 전환밸브(163)로 이어지는 제1유로(181)을 따라 전환밸브(163)으로 유입된다.
전환밸브(163)는 제1매체를 제1열교환기(121)와 연결된 제2유로(182)로 유출시킬 수 있다. 제1매체는 제2유로(182)를 통해 제1열교환기(121)로 흐를 수 있다.
제1열교환기(121)에서 제1저장조(131)에서 나온 제2매체와 열교환해 제2매체를 가열시킬 수 있다. 가열된 제2매체는 제3순환 유로(193)를 거쳐 팬코일유닛(133)을 통해 사용자에게 열기를 제공한다. 팬코일유닛(133)이 실내에 배치된 경우, 실내에 난방이 제공될 수 있다.
제1열교환기(121)에서 나온 제1매체는 제2유로(182)의 체크밸브(161)를 거쳐 수액기(135)로 유입될 수 있다.
수액기(135)에서 나온 제1매체는 제3유로(183)를 통해 제4열교환기(124)로 유입될 수 있다. 제3유로(183)을 통해 제4열교환기(124)로 유입된 제1매체는, 제1바이패스로(201)을 통해 제4열교환기(124)로 유입되는 제1매체와 열교환이 이루어진 후 제3유로(183)로 나와 제1팽창밸브(141)와 T형 밸브(164)를 거쳐 제4유로(184)로 입될 수 있다. 제4유로(184)로 흐르는 제1매체는 제4유로(184)의 체크밸브(161)를 지나 제2열교환기(122)로 유입될 수 있다.
제2열교환기(122)에서 제1매체는 외부와 열교환한 후 제5유로(185)를 통해 전환밸브(163)로 유입되고, 전환밸브(163)로부터 제6유로(186)의 액분리기(134)를 거쳐 다시 압축기(111)로 유입될 수 있다.
난방 운전 모드의 경우, 제2전자밸브(162b), 제3전자밸브(162c), 제4전자밸브(162d)는 폐쇄되고, 제1전자밸브(162a)는 개방될 수 있다.
압축기(111)로부터 토출된 고온고압의 기체인 제1매체는 제1유로(181)을 따라 이동하며, 폐쇄된 제3전자밸브(162c)에 의해 제3열교환기(123)로 유입되지 못하고, 제1유로(181)과 연결된 제9유로(189)를 따라 흐른다. 제9유로(189) 상의 제2전자밸브(162b)가 폐쇄되어 제1매체는 제9유로(189)와 연결되고 전환밸브(163)로 이어지는 제1유로(181)을 따라 전환밸브(163)으로 유입된다.
전환밸브(163)는 제1매체를 제2열교환기(122)와 연결된 제5유로(185)로 유출시킬 수 있다. 제1매체는 제5유로(185)를 통해 제2열교환기(122)로 흐를 수 있다. .
제1매체는 제2열교환기(122)에서 외부와 열교환한 후 제4유로(184)를 거쳐 제8유로(188)로 유입된다. 제8유로(188)의 체크밸브(161)를 거친 후 제2유로(182)에 합류하여 수액기(135)를 통과할 수 있다.
수액기(135)에서 나온 제1매체는 제3유로(183)를 통해 제4열교환기(124)로 유입될 수 있다. 제3유로(183)을 통해 제4열교환기(124)로 유입된 제1매체는, 제1바이패스로(201)을 통해 제4열교환기(124)로 유입되는 제1매체와 열교환이 이루어진 후 제3유로(183)로 나와 제1팽창밸브(141)와 T형 밸브(164)를 거쳐 제7유로(187)로 입될 수 있다. 제7유로(187)로 흐르는 제1매체는 제7유로(187)의 체크밸브(161)를 지나 제1열교환기(121)로 유입될 수 있다.
제1열교환기(121)로 유입된 제1매체는 제1저장조(131)에서 나온 제2매체와 열교환해 제2매체를 차갑게 만든다. 이 차가운 제2매체는 제3순환 유로(193)를 거쳐 팬코일유닛(133)을 통해 사용자에게 냉기를 제공할 수 있다.
제1열교환기(121)에서 나온 제1매체는 제2유로(182)를 거쳐 전환밸브(163)로 유입되고, 전환밸브(163)로부터 제6유로(186)의 액분리기(134)를 거쳐 다시 압축기(11)로 유입될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 내지 4전자밸브(162a, 162b, 162c, 162d)의 제어를 통해 급탕 및 난방 운전 모드, 급탕 및 냉방 운전 모드, 급탕 운전 모드 뿐만 아니라 급탕 없이도 난방 운전 모드나 냉방 운전 모드로 운용이 가능하다.
도 4는 상기 히트펌프의 또 다른 일 실시예의 일부를 도시한 구성도이다.
도 4에 도시된 실시예는 제2바이패스로(202)를 더 포함한다. 상기 제2바이패스로(202)는 일단이 제1유로(181)에 연결되고, 타단이 제4유로(184)에 연결될 수 있다. 제2바이패스로(202)에는 전자밸브(162)와 체크밸브(161)가 설치되어 선택적으로 개폐되도록 하고, 역류를 방지할 수 있다.
이는 압축기(111)에서 나온 고온 고압의 제1매체를 선택적으로 제2열교환기(122)로 공급함으로써, 제2열교환기(122)에 서리 및 결빙 문제가 발생하는 것을 해소할 수 있다.
도 5는 상기 히트펌프의 또 다른 일 실시예의 일부를 도시한 구성도이다.
도 5에 도시된 실시예는 제3바이패스로(203)를 더 포함한다. 상기 제3바이패스로(203)는 일단이 제1순환유로(191)의 제1저장조(131)에 가까운 위치에 연결되고, 타단이 제1순환유로(191)의 제1열교환기(121)에 가까운 위치에 연결된다. 상기 제3바이패스로(203)에는 제4순환펌프(154)가 설치되고, 체크밸브(161)가 설치될 수 있다. 상기 제1순환유로(191)의 상기 제3바이패스로(203) 사이의 위치에는 전자밸브(162)가 설치되어 제2매체가 제1순환유로(191)를 흐르는 것을 차단할 수 있다.
제3바이패스로(203)가 설치된 반대측 제1순환유로(191)에는 제1배수로(204)를 연결하고, 이 제1배수로(204) 및 제1배수로(204)에 인접한 제1순환유로(191)에는 전자밸브(162)를 각각 설치할 수 있다.
상기 제3바이패스로(203) 및 제1배수로(204)는 히트펌프의 운전 정지 중에 동작시키는 데, 제4순환펌프(154)에 의해 제2매체가 제1순환유로(191) 내의 흐름과 반대 방향으로 제1열교환기(121) 내를 통과하도록 함으로써 제1열교환기(121) 내부의 세척 작업을 할 수 있다. 이에 따라 냉난방을 겸용으로 사용하는 제1열교환기(121)의 효율증대와 수명 연장을 기할 수 있다.
도 6은 상기 히트펌프의 또 다른 일 실시예의 일부를 도시한 구성도이다.
도 6에 도시된 실시예는 제4바이패스로(205)를 더 포함한다. 상기 제4바이패스로(205)는 일단이 제2순환유로(192)의 제2저장조(132)에 가까운 위치에 연결되고, 타단이 제2순환유로(192)의 제3열교환기(123)에 가까운 위치에 연결된다. 상기 제4바이패스로(205)에는 제5순환펌프(155)가 설치되고, 체크밸브(161)가 설치될 수 있다. 상기 제2순환유로(192)의 상기 제4바이패스로(205) 사이의 위치에는 전자밸브(162)가 설치되어 제2매체가 제2순환유로(192)를 흐르는 것을 차단할 수 있다.
제4바이패스로(205)가 설치된 반대측 제2순환유로(192)에는 제2배수로(206)를 연결하고, 이 제2배수로(206) 및 제2배수로(206)에 인접한 제2순환유로(192)에는 전자밸브(162)를 각각 설치할 수 있다.
상기 제4바이패스로(205) 및 제2배수로(206)는 히트펌프의 운전 정지 중에 동작시키는 데, 제5순환펌프(155)에 의해 제2매체가 제2순환유로(192) 내의 흐름과 반대 방향으로 제3열교환기(123) 내를 통과하도록 함으로써 제3열교환기(123) 내부의 세척 작업을 할 수 있다. 이에 따라 제3열교환기(123)의 효율증대와 수명 연장을 기할 수 있다.
도 7은 서버유닛이 단말에 제공한 화면을 도시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 서버유닛(3)은 인증 절차를 포함할 수 있다. 단말(4)은 서버유닛(3)의 인증 절차를 수행하여 서버유닛(3)에 접속할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 서버유닛(3)은 인증된 단말(4)에 대해 히트펌프 유닛(1)을 제어할 수 화면 구성을 제공할 수 있다. 히트펌프 유닛(1)이 단말(4)에 제공하는 화면 구성(500)에는 히트펌프 유닛(1) 내 구성요소들의 상태를 나타내는 상태표시부(501) 및 모드를 제어할 수 있는 모드 표시부(502)를 포함할 수 있다.
상태표시부(501)는 히트펌프 유닛(1)의 구성요소들 예를 들면, 열교환기, 저장조, 유로, 냉매 등의 상태를 표시할 수 있다. 온도 센서나 압력 센서 등이 열교환기, 저장조, 유로 등에 배치되며, 이들의 온도 및 압력을 센싱한다. 센싱된 온도 및 압력 등은 제어부에 전송되며, 제어부는 구성요소들의 상태 정보를 서버유닛(3)에 전송할 수 있다. 서버유닛(3)은 접속한 단말(4)에 구성요소들의 상태 정보를 제공하며, 단말(4)은 구성요소들의 상태 정보를 화면 구성(500)으로 표시할 수 있다.
모드 표시부(502)는 히트펌프 유닛(1)의 운전모드를 표시할 수 있다. 모드 표시부(502)는 예를 들면 난방운전, 냉방운전, 급탕운전 모드를 표시할 수 있다. 사용자는 모드 표시부(502)에 표시된 상기 운전모드를 선택할 수 있다. 사용자는 단말(4)에 표시된 운전모드를 터치하거나 키보드, 마우스 등과 같은 입력 기기를 이용하여 운전모드를 선택할 수 있다. 사용자가 모드 표시부(502)에서 난방운전을 선택하면, 단말(4)은 난방운전 선택 신호를 서버유닛(4)에 전송하고, 서버유닛(4)은 난방운전 선택 신호를 호스트 유닛(2)에 전송하며, 호스트 유닛(2)은 난방운전 선택 신호에 따라 히트펌프 유닛(1)을 제어할 수 있다.
사용자는 난방운전, 냉방운전, 급탕운전 각각을 모드 표시부(502)에서 선택함으로써 난방 운전 모드, 냉방 운전 모드, 급탕 운전 모드가 구현되도록 원격 제어할 수 있다. 또한 급탕 운전과 냉방 운전을 함께 선택하거나, 급탕 운전과 난방 운전을 함께 선택하거나, 급탕운전과 냉방운전을 함께 선택하면, 단말(4)는 두 가지 운전 선택 신호, 즉 난방 운전 선택 신호와 냉방 운전 선택 신호, 또는 난방운전 선택 신호와 급탕운전 선택 신호, 또는 급탕운전 선택 신호와 냉방운전 선택 신호를 함께 서버유닛(3)에 전송하며, 서버유닛(3)은 전송받은 두 가지 운전 선택 신호를 호스트 유닛(2)에 전송하고, 호스트 유닛(2)는 전송받은 두 가지 운전 선택 신호에 따라 히트펌프 유닛(1)을 제어할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
1: 히트펌프 유닛 2: 호스트 유닛
3: 서버 유닛 11: 히트펌프
12: 제1제어부 13: 제2제어부
14: 조작부 111: 압축기
121: 제1열교환기 122: 제2열교환기
123: 제3열교환기 124: 제4열교환기
131: 제1저장조 132: 제2저장조
133: 팬코일유닛 141: 제1팽창밸브
142: 제2팽창밸브 151: 제1순환펌프
152: 제2순환펌프 153: 제3순환펌프
154: 제4순환펌프 155: 제5순환펌프
181~188: 제1유로~제8유로
191, 192: 제1 및 제2순환유로
201, 202, 203, 205: 제1, 제2, 제3 및 제4바이패스로

Claims (11)

  1. 적어도 하나의 히트펌프 유닛을 포함하고, 상기 히트펌프 유닛은,
    제1매체를 압축하는 압축기;
    상기 압축기에 연결되고 상기 제1매체 및 상기 제1매체와 다른 제2매체가 열교환하도록 구비된 제1열교환기;
    상기 제1열교환기에 연결되고 상기 제1매체가 순환하는 제2열교환기;
    상기 제1열교환기에 연결되고 상기 제2매체가 순환하는 팬코일유닛;
    상기 제1열교환기와 상기 팬코일유닛 사이에 개재되고 상기 제2매체를 저장하는 제1저장조;
    상기 압축기에 연결되고 상기 제1매체와 상기 제2매체가 열교환하도록 구비된 제3열교환기;
    상기 제3열교환기에 연결되고 상기 제2매체를 저장하는 제2저장조;
    상기 제1열교환기와 제2열교환기의 사이에 개재되는 제1팽창밸브; 및
    운전 모드에 따라 상기 제1매체의 순환방향을 변경하는 전환밸브; 를 포함하는 냉난방 및 급탕 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전환밸브는 상기 압축기의 출구단과 연결되며 상기 압축기에서 토출된 제1 매체의 순환방향을 조절하는 냉난방 및 급탕 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전환밸브는 사방변 밸브인 냉난방 및 급탕 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 운전 모드는 급탕 및 난방 운전 모드, 급탕 운전 모드, 급탕 및 냉방 모드, 냉방 운전 모드, 난방 운전 모드인 냉난방 및 급탕 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 급탕 운전 모드는 난방 및 냉방 운전 없이 급탕을 제공하며,
    상기 급탕 및 난방 운전 모드는 급탕과 난방을 함께 제공하고,
    상기 급탕 및 냉방 운전 모드는 급탕과 냉방을 함께 제공하며,
    상기 난방 운전 모드 또는 냉방 운전 모드는 급탕 없이 난방 또는 냉방을 제공하는 냉난방 및 급탕 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전환밸브와 상기 제3열교환기 사이에 배치되는 제1전자밸브;
    상기 제1매체가 상기 압축기에서 상기 제3열교환기로 유입되고 경로 및 유출되는 경로와 교차하는 경로 상에 배치되는 제2전자밸브;
    상기 제1매체가 상기 제3열교환기로 유입되기 전에 배치되는 제3전자밸브; 및
    상기 제1매체가 상기 제3열교환기에서 상기 전환밸브로 흐르는 경로 상에서 상기 제1전자밸브와 상기 제3열교환기 사이에 배치되는 제4전자밸브; 를 더 포함하는 냉난방 및 급탕 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 급탕 운전 모드의 경우, 상기 제1전자밸브는 폐쇄되고 상기 제2전자밸브, 제3전자밸브, 및 제4전자밸브는 개방되어 상기 제3열교환기를 통해 유출되는 상기 제1매체는 상기 제1열교환기를 우회하는 냉난방 및 급탕 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 급탕 및 냉방 운전 모드 또는 상기 급탕 및 난방 운전 모드의 경우, 상기 제1전자밸브, 상기 제3전자밸브, 상기 제4전자밸브는 개방되고 상기 제2전자밸브는 폐쇄되어 상기 제3열교환기를 통해 유출되는 상기 제1매체는 상기 전환밸브로 흐르는 냉난방 및 급탕 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 급탕 및 난방 운전 모드의 경우, 상기 전환밸브는 제3열교환기에서 유출되어 상기 제1전자밸브를 거쳐 유입된 상기 제1매체를 상기 제1열교환기로 유입되도록 경로를 형성하는 냉난방 및 급탕 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 급탕 및 냉방 운전 모드의 경우, 상기 전환밸브는 제3열교환기에서 유출되어 상기 제1전자밸브를 거쳐 유입된 상기 제1매체를 상기 제2열교환기로 유입되도록 경로를 형성하는 냉난방 및 급탕 시스템.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 난방 운전 모드 또는 냉방 운전 모드의 경우, 상기 제2전자밸브, 상기 제3전자밸브 및 상기 제4전자밸브는 폐쇄되고, 상기 제1전자밸브는 개방되는 냉난방 및 급탕 시스템.
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