KR20210108246A - 히트펌프 및 그 동작방법 - Google Patents

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KR20210108246A
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temperature sensor
heat pump
power
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류지형
조은준
이영민
김민수
서호진
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엘지전자 주식회사
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  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)

Abstract

본 발명은, 히트펌프 및 그 동작방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프는, 냉매를 압축하는 압축기; 실외 온도를 감지하는 제1 온도센서; 실내 난방을 수행하는 난방장치에 연결되는 난방 배관에 배치되고, 상기 난방 배관에 흐르는 물의 온도를 감지하는 제2 온도센서; 실외 공기와 냉매를 열교환하는 실외 열교환기; 상기 실외 열교환기의 온도를 감지하는 제3 온도센서 및 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 온도센서의 센싱 값이 기준 온도 미만인 경우, 상기 압축기의 동작이 정지되고, 보일러의 전원이 온(on)되도록 제어하고, 상기 제1 온도센서의 센싱 값이 상기 기준 온도 이상인 경우, 상기 제1 온도센서의 센싱 값과, 상기 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 대하여 기 설정된 초기 목표온도에 기초하여, 상기 히트펌프의 예상 효율을 산출하고, 상기 히트펌프의 효율이 상기 기 설정된 기준 미만인 경우, 상기 제2 온도센서의 센싱 값에 따라 상기 보일러의 전원을 제어하고, 상기 히트펌프의 효율이 기 설정된 기준 이상인 경우, 상기 제3 온도센서의 센싱 값에 따라 상기 보일러의 전원을 제어할 수 있다. 그 외에 다양한 실시예들이 가능하다.

Description

히트펌프 및 그 동작방법{HEAT PUMP AND METHOD THEREOF}
본 발명은, 히트펌프 및 그 동작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 보일러와 연동하여 난방 및 급탕 기능을 제공할 수 있는 히트펌프 및 그 동작방법에 관한 것이다.
히트펌프란, 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하는 장치를 의미하며, 일반적으로 압축기, 실외 열교환기 등을 구비하는 실외기와, 팽창밸브, 실내 열교환기 등을 포함하는 실내기를 포함할 수 있다.
히트펌프는, 냉매의 열교환을 통해 물을 가열하여, 실내의 온도를 높이는 난방 또는 사용자에게 온수를 제공하는 급탕에 이용할 수 있으므로, 화석 연료의 사용을 대체할 수 있다.
난방 또는 급탕의 열원으로서 히트펌프를 사용하는 경우에 있어서, 실외 온도가 소정 온도 미만으로 낮아지게 되면 효율이 급격히 저하되어, 히트펌프만으로 충분한 난방 또는 급탕 기능을 제공하지 못할 수 있다. 이를 고려하여, 종래에는 선행기술 1(한국 공개특허공보 제10-2012-0021778호)와 같이, 히트펌프와 보일러가 연동하여, 실외 온도가 소정 온도 이상이면 히트펌프가 난방 또는 급탕 기능을 제공하고, 실외 온도가 소정 온도 미만으로 낮아지면, 히트펌프 대신 보일러가 난방 또는 급탕 기능을 제공하고 있다.
한편, 전기요금이 가스요금에 비해 일정 수준 이상 상승하는 경우와 같이, 전기요금과 가스요금을 고려할 때 실외 온도가 소정 온도 이상인 경우에도 보일러가 동작하거나, 히트펌프와 보일러가 함께 동작하는 것이 효율면에서 더 나은 경우가 있다. 그러나 종래 방법에 따르면, 요금을 고려한 히트펌프의 실제 효율이 일정 수준 미만으로 낮아진 경우에도, 실외 온도가 소정 온도 이상인 관계로 히트펌프만 동작하여, 전기요금과 가스요금을 고려한 총 비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 실외 온도가 소정 온도 이상으로 히트펌프가 난방 또는 급탕 기능을 제공하는 동안, 히트펌프의 동작으로 인해 실외 열교환기의 온도가 실외 온도보다 더 낮아지는 경우, 실외 열교환기에 착상 현상이 발생할 가능성이 높아진다. 이때, 실외 열교환기에 착상이 발생하게 되면, 실외 열교환기에서의 열교환 효율이 떨어져, 히트펌프가 난방 또는 급탕 기능을 제대로 제공하지 못하는 문제점이 있다.
KR 10-2012-0021778 A
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 실외 온도가 소정 온도 이상인 경우, 각 구성에 대한 데이터에 기초하여 산출된 히트펌프의 효율에 따라 보일러의 전원의 온/오프를 제어할 수 있는 히트펌프 및 그 동작방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 히트펌프가 동작하는 동안, 보일러의 전원의 온/오프를 제어하여, 실외 열교환기에 대한 착상을 방지할 수 있는 히트펌프 및 그 동작방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 실외 온도가 소정 온도 이상인 경우에 있어서, 히트펌프의 효율에 따라 보일러의 전원이 온(on)되는 경우, 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 따라 보일러로부터 토출되는 물의 양을 조절할 수 있는 히트펌프 및 그 동작방법을 제공함에 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프는, 실외 온도가 소정 온도 이상인 경우, 설정된 목표 온도와 실외 온도에 기초하여 히트펌프의 예상 효율을 산출하고, 예상 효율이 일정 수준 이상인 경우, 실외 열교환기의 온도에 따라 보일러의 전원 온/오프(on/off)를 제어하고, 예상 효율이 일정 수준 미만인 경우, 난방장치로 공급되는 물의 온도에 따라 보일러의 전원 온/오프(on/off)를 제어할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프는, 냉매를 압축하는 압축기; 실외 온도를 감지하는 제1 온도센서; 실내 난방을 수행하는 난방장치에 연결되는 난방 배관에 배치되고, 상기 난방 배관에 흐르는 물의 온도를 감지하는 제2 온도센서; 실외 공기와 냉매를 열교환하는 실외 열교환기; 상기 실외 열교환기의 온도를 감지하는 제3 온도센서 및 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 온도센서의 센싱 값이 기준 온도 미만인 경우, 상기 압축기의 동작이 정지되고, 보일러의 전원이 온(on)되도록 제어하고, 상기 제1 온도센서의 센싱 값이 상기 기준 온도 이상인 경우, 상기 제1 온도센서의 센싱 값과, 상기 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 대하여 기 설정된 초기 목표온도에 기초하여, 상기 히트펌프의 예상 효율을 산출하고, 상기 히트펌프의 효율이 상기 기 설정된 기준 미만인 경우, 상기 제2 온도센서의 센싱 값에 따라 상기 보일러의 전원을 제어하고, 상기 히트펌프의 효율이 기 설정된 기준 이상인 경우, 상기 제3 온도센서의 센싱 값에 따라 상기 보일러의 전원을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는상기 제1 온도센서의 센싱 값에 기초하여, 상기 히트펌프의 예상 능력을 산출하고, 상기 예상 능력, 상기 초기 목표온도 및 상기 제1 온도센서의 센싱 값에 대한 회귀식에 기초하여, 상기 히트펌프의 예상 소비전력을 산출하고, 상기 예상 능력을 상기 예상 소비전력으로 나눈 값을, 상기 예상 효율로 산출할 수 있다.
또한, 상기 기 설정된 기준 효율은, 전기요금과 가스요금 간의 비(ratio)에 따라 결정될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 예상 효율이 기 설정된 기준 효율 이상인 경우, 상기 보일러의 전원이 오프(off)되도록 제어하고, 상기 제3 온도센서의 센싱 값이 기 설정된 최저 온도 미만인지 여부를 판단하고, 상기 제3 온도센서의 센싱 값이 상기 최저 온도 미만인 경우, 상기 제2 온도센서의 센싱 값에 따라 상기 보일러의 전원을 제어하고, 상기 제3 온도센서의 센싱 값이 상기 최저 온도 이상인 경우, 상기 보일러의 전원이 오프(off)된 상태를 유지할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 예상 효율이 상기 기 설정된 기준 효율 미만인 경우, 또는 상기 제3 온도센서의 센싱 값이 상기 최저 온도 미만인 경우, 상기 예상 효율에 기초하여, 상기 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 대한 목표온도를 산출하고, 상기 목표온도와 상기 제2 온도센서의 센싱 값의 차이가, 기 설정된 기준 차이 이상인 경우, 상기 보일러의 전원이 온(on)되도록 제어하고, 상기 목표온도와 상기 제2 온도센서의 센싱 값의 차이가, 상기 기 설정된 기준 차이 미만인 경우, 상기 보일러의 전원이 오프(off)되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 히트펌프는, 냉매와 물을 열교환하는 열교환 장치 및 열교환 장치로 유입되는 물의 온도를 감지하는 제4 온도센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 예상 효율, 제3 온도센서의 센싱 값 및 제4 온도센서의 센싱 값에 기초하여 목표온도를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 온도센서의 센싱 값이 기 설정된 값 이상 변경되는지 여부를 판단하고, 상기 제1 온도센서의 센싱 값이 상기 기 설정된 값 이상 변경된 경우, 상기 제1 온도센서의 센싱 값에 기초하여 상기 예상 효율을 재산출할 수 있다.
또한, 상기 히트펌프는, 보일러로부터 토출되는 물이 유동하는 보일러 공급 배관에 배치되고, 개도량이 변경되는 밸브를 더 포함하고, 상기 제어부는, 보일러의 전원이 온(on)되는 경우, 밸브를 개방하고, 보일러의 전원이 오프(off)되는 경우, 밸브를 폐쇄할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 예상 효율이 기 설정된 기준 효율 미만인 동안, 또는 상기 제3 온도센서의 센싱 값이 상기 최저 온도 미만인 동안, 보일러의 전원의 상태가 변경된 횟수를 확인하고, 보일러의 전원의 상태가 변경된 횟수가 기 설정된 기준 횟수 이상인 경우, 제2 온도센서의 센싱 값과 목표온도 간의 차이에 따라 개방된 밸브의 개도량을 제어할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프의 동작방법은, 실외 온도를 감지하는 제1 온도센서의 센싱 값이 기준 온도 미만인 경우, 압축기의 동작이 정지되고, 보일러의 전원이 온(on)되도록 제어하는 동작; 상기 제1 온도센서의 센싱 값이 상기 기준 온도 이상인 경우, 상기 제1 온도센서의 센싱 값과, 실내 난방을 수행하는 난방장치에 연결되는 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 대하여 기 설정된 초기 목표온도에 기초하여, 상기 히트펌프의 예상 효율을 산출하는 동작; 상기 히트펌프의 효율이 상기 기 설정된 기준 효율 미만인 경우, 상기 난방 배관에 흐르는 물의 온도를 감지하는 제2 온도센서의 센싱 값에 따라 상기 보일러의 전원을 제어하는 동작; 및 상기 히트펌프의 효율이 기 설정된 기준 이상인 경우, 실외 열교환기의 온도를 감지하는 제3 온도센서의 센싱 값에 따라 상기 보일러의 전원을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 실외 온도가 소정 온도 이상으로 히트펌프가 동작 중인 경우에도, 히트펌프의 효율과 전기요금 및 가스요금을 고려하여, 필요시 보일러의 전원이 온(on)되도록 제어하여, 최적의 효율에 따라 히트펌프와 보일러가 함께 동작하도록 함으로써, 난방 또는 급탕에 소요되는 비용을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 히트펌프가 동작하는 동안, 실외 열교환기의 온도가 착상이 발생하지 않는 최저 온도보다 낮아지는 경우, 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 기초하여 보일러의 전원의 온/오프를 제어함으로써 실외 열교환기의 착상을 방지할 수 있어, 히트펌프가 동작하는 동안, 난방 또는 급탕을 위한 히트펌프의 성능을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 실외 온도가 소정 온도 이상인 경우에 있어서, 히트펌프의 효율에 따라 보일러의 전원이 온(on)되는 경우, 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 따라 보일러로부터 토출되는 물의 양을 조절함으로써, 난방 배관에 흐르는 물의 온도가 급격하게 높아지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 히트펌프에 대한 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 히트펌프를 포함하는 시스템에 대한 구성도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 히트펌프의 블록도이다.
도 4a 내지 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 히트펌프의 동작방법을 도시한 흐름도이다.
도 6 내지 9b는, 히트펌프의 동작에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은, 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소 간의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "~부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 히트펌프에 대한 개략도이고, 도 2는, 히트펌프를 포함하는 시스템에 대한 구성도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 히트펌프(10)는, 실외기(100), 실내기(200), 및/또는 압축된 냉매와 물을 열교환시키는 열교환 장치(300)를 포함할 수 있다.
히트펌프(10)를 포함하는 히트펌프 시스템은, 실내 난방을 수행하는 난방장치(400) 및/또는 보일러(500)를 더 포함할 수 있다.
실외기(100)는, 냉매를 압축하는 압축기(120), 압축기(120)의 흡입유로(25)에 배치되어 압축기(120)로 액냉매가 유입되는 것을 방지하는 어큐뮬레이터(110), 압축기(120)의 토출유로(27)에 배치되어, 압축기(120)에서 토출된 냉매와 오일 중 오일을 분리하여 압축기(120)로 회수하는 오일분리기(130) 및/또는 난방/냉방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 냉난방 절환밸브(170)를 포함할 수 있다. 또한, 실외기(100)는, 다수의 센서, 밸브 등을 더 포함할 수 있다.
실외기(100) 및 실내기(200)는, 열교환기(140, 210), 팬(150, 220), 및/또는 팽창기구(160, 230)를 각각 포함할 수 있고, 냉매의 유동 방향에 따라 실내의 공기를 냉각시키는 냉방 공조 또는 실내의 공기를 가열하는 난방 공조를 수행할 수 있다. 예를 들면, 실내기(200)는, 실외기(100)로부터 압축된 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출할 수 있다.
실외 열교환기(140)는, 냉매를 응축하거나 증발시킬 수 있다. 실외 열교환기(140)는, 실외 공기와 냉매 간의 열교환이 이루어지는 공기냉매 열교환기로 구성되는 것도 가능하고, 냉각수와 냉매 간의 열교환이 이루어지는 수냉매 열교환기로 구성되는 것도 가능하다. 예를 들면, 실외 열교환기(140)이 공기냉매 열교환기로 구성되는 경우, 실외팬(150)은 실외 열교환기(140)의 일측에 배치되어, 실외 열교환기(140)로 실외 공기를 송풍하여 냉매의 방열을 촉진시킬 수 있다. 이하에서는, 실외 열교환기(140)가, 실외 공기와 냉매가 열교환되는 공기냉매 열교환기로 구성되는 경우를 예로 들어 설명한다.
실외 열교환기(140)는, 실내 열교환기(210)와 열교환기 연결배관(20)을 통해 연결될 수 있고, 팽창기구(160, 230)는 열교환기 연결배관(20)에 설치될 수 있다. 열교환기 연결배관(32)은, 실외 팽창기구(160)와 실내 팽창기구(230)가 연결되는 팽창기구 연결배관(21)과, 실외 열교환기(140)와 실외 팽창기구(160)가 연결되는 실외 열교환기-실외 팽창기구 연결배관(22)과, 실내 열교환기(210)와 실내 팽창기구(230) 가 연결되는 실내 팽창기구-실내 열교환기 연결배관(23)을 포함할 수 있다.
실내 열교환기(210)는, 실내 공기와 냉매 간에 열교환시킬 수 있고, 시켜 실내를 냉방 또는 난방시키는 열교환기로서, 실내팬(220)은 실내 열교환기(210)의 일측에 배치되어, 실내 열교환기(210)로 실내 공기를 송풍할 수 있다.
히트펌프(10)가 실내기(200)를 통해 실내를 냉방하는 냉방모드의 경우, 실외기(10O)의 압축기(120)에서 압축된 냉매가 실외 열교환기(140), 팽창기구(160, 230), 실내 열교환기(210)를 순차적으로 통과한 후 압축기(120)로 회수되게 연결되어, 실내 열교환기(210)는 증발기로서 기능할 수 있다. 한편, 히트펌프(10)가 실내기(200)를 통해 실내를 난방하는 난방모드의 경우, 실외기(20O)는 압축기(120)에서 압축된 냉매가 실내 열교환기(210), 팽창기구(160, 230), 실외 열교환기(140)를 순차적으로 통과한 후 압축기(120)로 회수되게 연결되어, 실내 열교환기(210)는 응축기로서 기능할 수 있다.
냉난방 절환밸브(170)는, 냉매가 압축기(120), 실외 열교환기(140)와 팽창기구(160, 230), 실내 열교환기(210) 순서로 유동되게 하거나, 압축기(120), 실내 열교환기(210), 팽창기구(160, 230), 실외 열교환기(210) 순서로 유동되도록, 냉매의 유동 방향을 절환할 수 있다. 냉난방 절환밸브(170)는, 압축기 흡입유로(25) 및 압축기 토출 유로(27)를 통해 압축기(120)와 연결될 수 있고, 실내 열교환기 연결배관(31)를 통해 실내 열교환기(210)와 연결될 수 있고, 실외 열교환기 연결배관(32)를 통해 실외 열교환기(140)와 연결될 수 있다.
실외기(10O)는, 압축기 토출 유로(27)에서 공급되는 냉매를 열교환 장치(300) 또는 냉난방 절환밸브(170) 측으로 선택적으로 공급할 수 있는 냉매 조절밸브(181)를 포함할 수 있다. 이때, 냉매 조절밸브(181)가 삼방 밸브로 구성되는 경우, 냉매 조절밸브(181)는 압축기 토출 유로(27) 상에 구비되고, 열교환 장치(300)로 냉매를 공급하는 열교환 장치 공급유로(41)가 분지될 수 있다.
실외기(10O)는, 보조 냉매 조절밸브(182)를 더 포함할 수 있다. 보조 냉매 조절밸브(182)는, 열교환 장치(300)에서 실외기(100)로 전달되는 냉매가 열교환기 바이패스 유로(33)로 공급되거나, 냉난방 절환밸브(170) 측으로 냉매가 공급되도록 동작할 수 있다. 냉매 조절밸브(181)는, 삼방 밸브로 구성될 수 있다.
실외기(100)는, 열교환기 바이패스 유로(33)에 설치되어 냉매의 흐름을 단속하는 열교환기 바이패스 밸브(183)와, 열교환기 바이패스 유로(33)와 실내 팽창기구(230) 사이에 설치되어 냉매의 흐름을 단속하는 액냉매 밸브(184)를 더 포함할 수 있다.
열교환기 바이패스 밸브(183)는, 히트펌프(10)가 난방 기능을 제공하는 경우 온(on)되고, 히트펌프(10)가 공조 기능이나, 공조 기능과 난방 기능의 동시운전을 수행하는 경우 오프(off)될 수 있다.
액냉매 밸브(184)는, 히트펌프(10)가 공조 기능이나, 공조 기능과 난방 기능의 동시운전을 수행하는 경우 온(on)되고, 난방 기능을 제공하는 경우 오프(off)될 수 있다.
열교환 장치(300)는, 열교환 장치 공급유로(41)를 통해 실외기(100)로부터 압축된 냉매를 공급받을 수 있고, 열교환 장치 회수유로(51)를 통해 실외기(100)로 냉매를 전달할 수 있다.
열교환 장치(300)는, 실외기(100)에서 공급된 냉매와 물을 열교환하는 수냉매 열교환기(310)를 포함할 수 있다. 수냉매 열교환기(310)는, 냉매 유로(311)와 물 유로(312)가 열전달부재를 사이에 두고 내/외로 형성된 이중관 열교환기로 구성되는 것도 가능하고, 냉매 유로(311)와 물 유로(312)가 열전달부재를 사이에 두고 교대로 형성된 판형 열교환기로 구성되는 것도 가능하다. 이하에서는, 수냉매 열교환기(310)가, 판형 열교환기로 구성되는 경우를 예로 들어 설명한다.
수냉매 열교환기(310)의 냉매 유로(311)는, 열교환 장치 공급유로(41) 및 열교환 장치 회수유로(51)에 연결될 수 있다. 열교환 장치 공급유로(41)를 통해 수냉매 열교환기(310)로 공급되는 냉매는, 냉매 유로(311)를 통해 유동하는 동안 열교환되어, 열교환 장치 회수유로(51)를 통해 실외기(100)로 전달될 수 있다.
수냉매 열교환기(310)의 물 유로(312)는, 수냉매 열교환기(310)로부터 물이 토출되는 온수 배관(61) 및 수냉매 열교환기(310)로 물이 공급되는 냉수 배관(71)에 연결될 수 있다. 냉수 배관(71)을 통해 수냉매 열교환기(310)로 공급되는 물은, 물 유로(312)를 통해 유동하는 동안 열교환되어, 온수 배관(61)를 통해 토출될 수 있다.
한편, 냉수 배관(71)에는 수냉매 열교환기(310)를 순환하는 물을 펌핑하는 회수 펌프(320)가 배치될 수 있다. 이때, 회수 펌프(320)는, 실외기(100)로부터 열교환 장치(300)로 냉매가 공급되지 않는 경우에도, 물이 수냉매 열교환기(310)를 순환하도록 동작할 수 있고, 이를 통해 동파를 방지할 수 있다.
난방장치(400)는, 방열관(410)을 포함할 수 있고, 방열관(410)을 따라 흐르는 온수를 이용하여 실내 바닥을 가열할 수 있다. 난방장치(400)는, 난방 공급관(81) 및 난방 회수관(82)에 각각 연결될 수 있다. 이때, 난방 공급관(81)을 통해 공급되는 물은, 방열관(410)을 통해 흐르는 동안 열교환되어, 난방 회수관(82)을 통해 토출될 수 있다. 여기서, 난방 공급관(81), 방열관(410) 및 난방 회수관(82)는, 난방 배관으로 명명될 수도 있다. 난방 공급관(81)은, 온수 배관(61)에 연결될 수 있고, 난방 회수관(82)는, 냉수 배관(71)에 연결될 수 있다.
히트펌프(10)는, 난방 배관에 배치되어, 난방 배관에 흐르는 물의 온도를 감지하는 난방 온도센서(190)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 난방 온도센서(190)는, 난방 배관 중 난방 공급관(81)에 배치되어, 난방장치(400)로 공급되는 물의 온도를 감지할 수 있다.
난방 공급관(81)과 온수 배관(61) 사이에 온수 공급 조절밸브(185)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 온수 공급 조절밸브(185)가 온(on)되는 경우, 온수 배관(61)에서 난방 공급관(81)으로 물이 흐를 수 있고, 온수 공급 조절밸브(185)가 오프(off)되는 경우, 온수 배관(61)에서 난방 공급관(81)으로 물이 흐르지 않도록, 온수 배관(61)과 난방 공급관(81) 사이에서 물의 흐름이 차단될 수 있다.
한편, 온수 공급 조절밸브(185)가 삼방 밸브로 구성되는 경우, 온수 공급 조절밸브(185)는 냉수 배관(71)과 연결된 바이패스 배관(91)과 연결될 수 있다. 이때, 온수 공급 조절밸브(185)가 오프(off)되는 경우, 온수 배관(61)에서 냉수 배관(71)으로 물이 흐를 수 있다.
보일러(500)는, 화석 연료를 연소하여 물을 가열하는 연소 가열부(510)와, 연소 가열부(510)에서 가열된 물과 상수도(CW)에서 공급되는 물을 열교환시키는 보일러 열교환부(520)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 보일러(500)는, 급탕 기능을 제공하는 경우, 보일러(500)는 연소 가열부(510)를 통해 물을 가열하여 보일러 열교환부(520)로 전달할 수 있고, 상수도(CW)에서 공급되는 물은 연소 가열부(510)에서 가열된 물과의 열교환을 통해 가열된 후 급탕 유닛(600)으로 공급될 수 있다.
보일러(500)는, 보일러(500)를 순환하는 물을 펌핑하는 보일러 펌프(530)를 더 포함할 수 있다.
보일러(500)는, 보일러 바이패스 밸브(540)를 더 포함할 수 있다. 이때, 보일러 바이패스 밸브(540)는, 삼방 밸브로 구성될 수 있다. 예를 들면, 보일러 바이패스 밸브(540)는, 보일러(500)가 난방 기능을 제공하는 경우, 연소 가열부(510)에서 가열된 물이 보일러 공급 배관(83)을 통해 흐르도록 제어될 수 있고, 보일러(500)가 급탕 기능을 제공하는 경우, 연소 가열부(510)에서 가열된 물이 보일러 열교환부(520)로 전달되도록 동작할 수 있다.
보일러(500)는, 보일러 공급 배관(83) 및 보일러 회수 배관(84)을 통해, 난방 공급관(81) 및 난방 회수관(82)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 보일러(500)에서 가열된 물은 보일러 공급 배관(83)을 통해 난방 공급관(81)으로 흐를 수 있고, 난방장치(400)에서 난방 회수관(82)으로 토출된 물은, 보일러 회수 배관(84)을 통해 보일러(500)로 흐를 수 있다.
한편, 히트펌프(10)는, 보일러 회수 배관(84)에 설치되어, 물의 흐름을 단속하는 보일러 회수 밸브(186)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 히트펌프(10)가 난방 기능을 제공하여, 보일러(500)가 동작하지 않는 경우, 보일러 회수 밸브(186)는 오프(off)되어, 난방 회수관(82)에서 보일러(500)로 흐르는 물의 흐름을 차단할 수 있다. 예를 들면, 보일러(500)가 난방 기능을 제공하는 경우, 난방장치(400)에서 난방 회수관(82)으로 토출된 물이 보일러(500)로 흐를 수 있도록, 보일러 회수 밸브(186)는 온(on)될 수 있다.
한편, 히트펌프(10)는, 보일러 공급 배관(83)에 설치되어, 물의 흐름을 단속하는 보일러 공급 밸브(187)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 보일러(500)가 난방 기능을 제공하는 경우, 보일러(500)에서 가열된 물이 보일러 공급 배관(83)을 통해 난방 공급관(81)으로 흐를 수 있도록, 보일러 공급 밸브(187)는 온(on)될 수 있다. 이때, 보일러 공급 밸브(187)의 개도량에 따라, 보일러 공급 배관(83)에 흐르는 물의 양이 조절될 수 있다.
보일러 공급 밸브(187)의 개도량은, 보일러 공급 밸브(187)에 입력되는 펄스 값에 따라 제어될 수 있다. 예를 들면, 보일러 공급 밸브(187)에 2pulse가 입력되는 경우, 보일러 공급 밸브(187)의 개도량이 2로 제어될 수 있다.
한편, 히트펌프(10)는, 보일러(500)의 전원을 온/오프할 수 있다. 이때, 히트펌프(10)는, 보일러(500)와 상호 간에 통신을 수행하지 않고, 보일러(500)의 전원을 온/오프할 수 있다. 예를 들면, 히트펌프(10)는, 보일러(500)에 전원 신호를 전달하는 구성(미도시)(예: 스위치)에 신호를 전달하여, 보일러(500)의 전원을 온/오프할 수 있다. 이때, 히트펌프(10)에 의해 보일러(500)의 전원이 오프된 경우에도, 사용자의 급탕 요구 시 보일러(500)의 전원은 온(on)될 수 있고, 보일러(500)는 연소 가열부(510)를 통해 가열된 물을 이용하여 급탕 유닛(600)으로 온수를 공급할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 히트펌프의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 히트펌프(10)는, 팬 구동부(11), 압축기 구동부(12), 밸브부(13), 센서부(14) 및/또는 제어부(15)를 포함할 수 있다.
팬 구동부(11)는, 히트펌프(10)에 구비된 적어도 하나의 팬을 구동할 수 있다. 예를 들면, 팬 구동부(11)는, 실외팬(150) 및/또는 실내팬(220)를 구동할 수 있다.
팬 구동부(11)는, 교류 전원을 직류 전원으로 정류하여 출력하는 정류부(미도시), 정류부로부터의 맥동 전압을 저장하는 dc 단 커패시터, 복수의 스위칭 소자를 구비하여, 평활된 직류 전원을 소정 주파수의 3상 교류 전원으로 변환 및 출력하는 인버터(미도시) 및/또는 인버터로부터 출력되는 3상 교류 전원에 따라 팬(150, 230)을 구동하는 모터(미도시)를 포함할 수 있다.
한편, 팬 구동부(11)는, 실외팬(150)과 실내팬(220)를 구동하기 위한 구성을 각각 구분하여 구비할 수도 있다.
압축기 구동부(12)는, 압축기(120)를 구동할 수 있다. 압축기 구동부(12)는, 교류 전원을 직류 전원으로 정류하여 출력하는 정류부(미도시), 정류부로부터의 맥동 전압을 저장하는 dc 단 커패시터, 복수의 스위칭 소자를 구비하여, 평활된 직류 전원을 소정 주파수의 3상 교류 전원으로 변환 및 출력하는 인버터(미도시) 및/또는 인버터로부터 출력되는 3상 교류 전원에 따라, 압축기(120)를 구동하는 압축기용 모터(미도시)를 포함할 수 있다.
밸브부(13)는, 적어도 하나의 밸브를 포함할 수 있다. 밸브부(13)에 포함된 적어도 하나의 밸브는, 제어부(15)의 제어에 따라 동작할 수 있다. 예를 들면, 밸브부(13)는, 냉난방 절환밸브(170), 냉매 조절밸브(181), 보조 냉매 조절밸브(182), 열교환기 바이패스 밸브(183), 액냉매 밸브(184), 온수 공급 조절밸브(185), 보일러 회수 밸브(186) 및/또는 보일러 공급 밸브(187)를 포함할 수 있다.
센서부(14)는, 적어도 하나의 센서를 구비할 수 있고, 적어도 하나의 센서를 통해 감지된 센싱 값에 대한 데이터를 제어부(15)로 전송할 수 있다.
센서부(14)에 구비된 적어도 하나의 센서는, 실외기(100) 및/또는 실내기(200) 내부에 배치될 수 있다. 예를 들면, 센서부(14)는, 각 배관을 통해 유동하는 기체 냉매의 압력을 검출하는 압력센서, 각 배관을 통해 유동하는 유체의 온도를 검출하는 배관 온도센서 등을 포함할 수 있다.
센서부(14)는, 실내의 온도를 검출하는 실내 온도센서 및/또는 실외의 온도를 검출하는 실외 온도센서를 구비할 수 있다. 예를 들면, 실외 온도센서는 실외기(100)에 배치될 수 있고, 실내 온도센서는 실내기(200)에 배치될 수 있다.
센서부(14)는, 난방장치(400)와 연결된 난방 배관에 배치되어, 난방 배관에 흐르는 물의 온도를 감지하는 난방 온도센서(190)를 포함할 수 있다.
센서부(14)는, 냉수 배관(71)에 배치되어, 열교환 장치(300)의 수냉매 열교환기(310)로 유입되는 물의 온도를 검출하는 냉수 배관 온도센서(미도시)를 더 포함할 수 있다.
센서부(14)는, 실외 열교환기(140)의 온도를 검출하는 열교환기 온도센서(미도시)를 더 포함할 수 있다.
제어부(15)는, 히트펌프(10)에 구비된 각 구성과 연결될 수 있고, 각 구성의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(15)는, 히트펌프(10)에 구비된 각 구성과 상호 간에 데이터를 송수신할 수 있다.
제어부(15)는, 실외기(100) 뿐만 아니라, 실내기(200) 및/또는 열교환 장치(300) 중 적어도 어느 하나에 구비될 수도 있다.
제어부(15)는, 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있고, 이에 포함된 프로세서를 이용하여, 히트펌프(10)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 여기서, 프로세서는 CPU(central processing unit)과 같은 일반적인 프로세서일 수 있다. 물론, 프로세서는 ASIC과 같은 전용 장치(dedicated device)이거나 다른 하드웨어 기반의 프로세서일 수 있다.
제어부(15)는, 팬 구동부(11)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(15)는, 팬 구동부(11)의 동작 제어를 통해, 실외팬용 모터로 출력되는 3상 교류 전원의 주파수를 변경하여, 팬(150, 230)의 회전수를 변경할 수 있다.
제어부(15)는, 압축기 구동부(12)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(15)는, 압축기 구동부(12)의 동작 제어를 통해, 압축기용 모터로 출력되는 3상 교류 전원의 주파수를 변경하여, 압축기(120)의 운전 주파수를 변경할 수 있다.
제어부(15)는, 히트펌프(10)가 제공하는 기능에 따라, 밸브부(13)에 포함된 적어도 하나의 밸브의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(15)는, 히트펌프(10)가 난방 기능을 제공하는 경우, 열교환기 바이패스 밸브(183)는 온(on)도록 제어할 수 있고, 액냉매 밸브(184)는 오프(off)되도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(15)는, 히트펌프(10)가 난방 기능을 제공하지 않는 경우, 온수 배관(61)에서 난방 공급관(81)으로 물이 흐르지 않도록, 온수 공급 조절밸브(185)가 오프(off)되도록 제어할 수 있다.
제어부(15)는, 센서부(14)에 포함된 적어도 하나의 센서의 센싱 값에 기초하여, 히트펌프(10)에 구비된 각 구성의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(15)는, 실외 온도센서의 센싱 값에 기초하여, 히트펌프(10)가 제공하는 기능을 결정할 수 있다. 예를 들면, 제어부(15)는, 실외 온도센서의 센싱 값이 기준 온도 미만인 경우, 히트펌프(10)가 난방 기능을 제공하지 않도록, 압축기(120)의 동작을 정지시킬 수 있다. 여기서, 기준 온도는, 히트펌프(10)의 효율이 일정 수준 이하로 저하되는 실외 온도(예: -7℃)일 수 있다. 이때, 히트펌프(10)의 효율은, COP(Coefficient of Performance)에 대응할 수 있다. 예를 들면, 제어부(15)는, 실외 온도센서의 센싱 값이 기준 온도 이상인 경우, 압축기(120)를 구동할 수 있다.
제어부(15)는, 실외 온도센서의 센싱 값에 기초하여, 히트펌프(10)의 예상 능력을 산출할 수 있다. 여기서, 예상 능력은, 특정 실외 온도에서 히트펌프(10)만 동작하는 경우에 예상되는 능력을 의미할 수 있다. 예를 들면, 제어부(15)는, 실외 온도의 변화에 따른 히트펌프(10)의 능력의 변화에 대한 데이터에 기초하여, 실외 온도센서의 센싱 값에 대응하는 히트펌프(10)의 예상 능력을 결정할 수 있다. 여기서, 실외 온도의 변화에 따른 히트펌프(10)의 능력의 변화에 대한 데이터에서, 실외 온도의 변화와 히트펌프(10)의 능력의 변화는, 선형적 관계를 가질 수 있다.
제어부(15)는, 히트펌프(10)의 예상 소비전력을 산출할 수 있다. 예를 들면, 제어부(15)는, 수학식 1과 같이, 실외 온도센서의 센싱 값, 난방장치(400)로 공급되는 물의 온도에 대하여 기 설정된 초기 목표온도, 및 히트펌프(10)의 예상 능력에 기초하여, 히트펌프(10)의 예상 소비전력을 산출할 수 있다. 이때, 초기 목표온도는, 사용자 입력에 따라 설정될 수 있다.
Figure pat00001
이때, 상기 수학식 1에서, Tod는 실외 온도센서의 센싱 값, Tw1은 초기 목표온도, COP는 히트펌프(10)의 예상 능력일 수 있고, a 내지 d는 상수일 수 있다. 예를 들면, 실외 온도가 낮을수록, 초기 목표온도가 높을수록, 히트펌프(10)의 예상 능력이 높을수록, 예상 소비전력이 높아지도록 a 내지 d가 결정될 수 있다.
제어부(15)는, 히트펌프(10)의 예상 효율을 산출할 수 있다. 여기서, 예상 효율은, 특정 실외 온도에서 히트펌프(10)만 동작하는 경우에 예상되는 히트펌프(10)의 효율을 의미할 수 있고, 예상 COP로 명명될 수도 있다. 예를 들면, 제어부(15)는, 히트펌프(15)의 예상 능력을 히트펌프(15)의 예상 소비전력으로 나눈 값을, 히트펌프(15)의 예상 효율로 산출할 수 있다.
제어부(15)는, 보일러(500)의 전원 온/오프를 제어할 수 있다. 예를 들면, 히트펌프(10)는, 보일러(500)에 전원 신호를 전달하는 구성(미도시)(예: 스위치)를 더 포함할 수 있고, 제어부(15)는 해당 구성에 신호를 전달하여, 보일러(500)의 전원을 온/오프할 수 있다.
제어부(15)는, 히트펌프(10)의 예상 효율에 기초하여, 보일러(500)의 전원 온/오프를 제어할 수 있다.
제어부(15)는, 히트펌프(10)의 예상 효율이 기 설정된 기준 값 이상인 경우, 보일러(500)의 전원이 오프(off)되도록 제어할 수 있다. 여기서, 기 설정된 기준 값은, 단위 열량당 전기요금과 가스요금 간의 비(ratio)에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 단위 열량당 전기요금이 가스요금의 세 배인 경우, 기 설정된 기준 값은 3으로 결정될 수 있다. 이때, 히트펌프(10)의 예상 효율이 3 이상인 경우, 히트펌프(10)만 동작하는 것이 효율적이므로, 제어부(15)는 보일러(500)의 전원이 오프(off)되도록 제어하고, 히트펌프(10)만 동작하도록 제어할 수 있다.
제어부(15)는, 열교환기 온도센서의 센싱 값에 기초하여, 보일러(500)의 전원 온/오프를 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(15)는, 히트펌프(10)의 예상 효율이 기 설정된 기준 값 이상으로, 보일러(500)의 전원이 오프(off)되고, 히트펌프(10)만 동작하는 동안, 열교환기 온도센서의 센싱 값에 기초하여, 실외 열교환기(140)의 온도가 기 설정된 최저 온도보다 낮아지는지 여부를 모니터링할 수 있다. 여기서, 기 설정된 최저 온도는, 실외 열교환기(140)에 착상이 일어날 가능성이 낮은 것으로 판단되는 온도를 의미할 수 있다.
제어부(15)는, 실외 열교환기(140)의 온도가 기 설정된 최저 온도 이상인 경우, 보일러(500)의 전원이 오프(off)된 상태를 유지하고, 히트펌프(10)에 구비된 각 구성의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(15)는, 실외 열교환기(140)의 온도가 기 설정된 최저 온도 미만인 경우, 난방 온도센서(190)의 센싱 값에 기초하여 보일러(500)의 전원 온/오프를 제어할 수 있다.
제어부(15)는, 히트펌프(10)의 예상 효율이 기 설정된 기준 값 미만인 경우, 난방 온도센서(190)의 센싱 값에 기초하여 보일러(500)의 전원 온/오프를 제어할 수 있다.
제어부(15)는, 히트펌프(10)의 예상 효율이 기 설정된 기준 값 미만인 경우, 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 대한 목표치(이하, 목표온도)를 산출할 수 있다. 예를 들면, 제어부(15)는, 수학식 2와 같이, 히트펌프(10)의 예상 효율, 실외 열교환기(140)의 온도 및 냉수 배관 온도센서의 센싱 값에 기초하여, 목표온도를 산출할 수 있다.
Figure pat00002
이때, 상기 수학식 2에서, Teva는 실외 열교환기(140)의 온도, Tw2는 냉수 배관 온도센서의 센싱 값, COP는 히트펌프(10)의 예상 효율일 수 있고, a 내지 f는 상수일 수 있다.
제어부(15)는, 현재 난방 배관에 흐르는 물의 온도인 난방 온도센서(190)의 센싱 값과 목표온도를 비교한 결과에 따라, 보일러(500)의 전원 온/오프를 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(15)는, 난방 온도센서(190)의 센싱 값이 목표온도 이상인 경우, 보일러(500)의 전원이 오프(off)되도록 제어할 수 있고, 난방 온도센서(190)의 센싱 값이 목표온도 미만인 경우, 보일러(500)의 전원이 온(on)되도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(15)는, 목표온도에서 난방 온도센서(190)의 센싱 값을 뺀 차이 값이, 기 설정된 기준 차이 이상인 경우, 보일러(500)의 전원이 온(on)되도록 제어할 수 있고, 차이 값이 기 설정된 기준 차이 미만인 경우, 보일러(500)의 전원이 오프(off)되도록 제어할 수도 있다.
제어부(15)는, 보일러(500)의 전원이 오프(off) 경우, 보일러(500)에서 토출되는 물이 보일러 공급 배관(83)을 통해 난방 공급관(81)으로 흐르지 않도록, 보일러 공급 밸브(187)가 오프(off)되도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(15)는, 보일러(500)의 전원이 오프(off) 경우, 보일러 공급 밸브(187)에 0pulse가 입력되도록 제어하여, 보일러 공급 밸브(187)의 개도량이 0이 되도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(15)는, 실외 온도센서의 센싱 값이 기준 온도 이상으로 히트펌프(10)의 압축기(120)가 동작하는 동안, 보일러(500)의 전원이 온(on)되는 경우, 보일러 공급 밸브(187)의 개도량을 제어할 수 있다.
제어부(15)는, 난방 온도센서(190)의 센싱 값과 목표온도 간의 차이에 따라, 보일러 공급 밸브(187)의 개도량을 제어할 수 있다.
예를 들면, 목표온도에서 난방 온도센서(190)의 센싱 값을 뺀 차이 값이 1℃ 미만인 경우, 제어부(15)는, 보일러 공급 밸브(187)의 현재 개도량이 유지되도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 목표온도에서 난방 온도센서(190)의 센싱 값을 뺀 차이 값이 1℃ 이상, 2℃ 미만인 경우, 제어부(15)는, 보일러 공급 밸브(187)에 입력되는 펄스 값이 1pulse 커지도록 제어하여, 보일러 공급 밸브(187)의 개도량이 현재 개도량보다 1만큼 커지도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 목표온도에서 난방 온도센서(190)의 센싱 값을 뺀 차이 값이 2℃ 이상인 경우, 제어부(15)는, 보일러 공급 밸브(187)에 입력되는 펄스 값이 2pulse 커지도록 제어하여, 보일러 공급 밸브(187)의 개도량이 현재 개도량보다 2만큼 커지도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 목표온도에서 난방 온도센서(190)의 센싱 값을 뺀 차이 값이 -1℃ 미만, -2℃ 이상인 경우, 제어부(15)는, 보일러 공급 밸브(187)에 입력되는 펄스 값이 1pulse 작아지도록 제어하여, 보일러 공급 밸브(187)의 개도량이 현재 개도량보다 1만큼 작아지도록 제어할 수 있다.
제어부(15)는, 실외 온도센서의 센싱 값이 기준 온도 이상으로 히트펌프(10)가 동작하는 동안, 보일러(500)의 전원이 온/오프(on/off) 상태가 변경된 횟수를 확인할 수 있다. 이때, 보일러(500)의 전원이 온/오프(on/off) 상태가 변경된 횟수가 기 설정된 기준 횟수를 초과하는 경우, 보일러 공급 밸브(187)의 개도량을 제어할 수도 있다.
도 4a 내지 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 히트펌프의 동작방법을 도시한 흐름도이고, 도 6 내지 9b는, 히트펌프의 동작방법의 설명에 참조되는 도면이다.
도 4a를 참조하면, 히트펌프(10)는, S401 동작에서, 실외 온도가 기준 온도 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 히트펌프(10)는, 실외 온도센서의 센싱 값이, 히트펌프(10)의 예상 효율이 저하되는 기준 온도(예: 섭씨 영하 7도) 이상인지 여부를 판단할 수 있다.
히트펌프(10)는, S402 동작에서, 실외 온도가 기준 온도 이상인 경우, 히트펌프(10)의 예상 효율을 산출할 수 있다. 예를 들면, 히트펌프(10)는, 실외 온도센서의 센싱 값에 기초하여, 히트펌프(10)의 예상 능력을 산출하고, 실외 온도센서의 센싱 값, 난방장치(400)로 공급되는 물의 온도에 대하여 기 설정된 초기 목표온도, 및 히트펌프(10)의 예상 능력에 기초하여, 히트펌프(10)의 예상 소비전력을 산출한 후, 히트펌프(15)의 예상 능력을 히트펌프(15)의 예상 소비전력으로 나눈 값을 예상 효율로 산출할 수 있다.
히트펌프(10)는, S403 동작에서, 히트펌프(10)의 예상 효율이 기 설정된 기준 값 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 기 설정된 기준 값은, 단위 열량당 전기요금과 가스요금 간의 비(ratio)에 따라 결정될 수 있다.
히트펌프(10)는, S404 동작에서, 히트펌프(10)의 예상 효율이 기 설정된 기준 값 이상인 경우, 보일러(500)의 전원이 오프(off)되도록 제어할 수 있고, 히트펌프(10)에 구비된 각 구성의 동작을 제어할 수 있다. 이때, 보일러(500)의 전원이 오프(off)된 상태인 경우, 히트펌프(10)는 보일러(500)의 전원이 오프(off)된 상태가 유지되도록 제어할 수 있다.
도 6을 참조하면, 실외 온도가 기준 온도 이상인 경우, 히트펌프(10)는 보일러(500)가 난방 기능을 제공하지 않도록, 보일러(500)의 전원이 오프(off)되도록 제어할 수 있다.
또한, 히트펌프(10)는, 난방 기능의 제공을 위해, 냉매가 압축되도록 압축기(120)를 구동할 수 있고, 압축기(120)에서 압축된 냉매가 열교환 장치(300)의 수냉매 열교환기(310)로 공급되도록, 냉매 조절밸브(181)의 동작을 제어할 수 있다.
이때, 수냉매 열교환기(310)의 냉매 유로(311)를 통해 유동하는 냉매와의 열교환으로 인해, 수냉매 열교환기(310)의 물 유로(312)를 통해 흐르는 물이 가열될 수 있고, 가열된 물은 온수 배관(61) 및 난방 공급관(81)을 거쳐, 난방장치(400)로 전달될 수 있다. 이를 위해, 히트펌프(10)는, 온수 배관(61)에서 난방 공급관(81)으로 물이 흐를 수 있도록, 온수 공급 조절밸브(185)가 온(on)되도록 제어할 수 있다.
한편, 히트펌프(10)는, 보일러(500)에서 토출되는 물이 보일러 공급 배관(83)을 통해 난방 공급관(81)으로 흐르지 않도록, 보일러 공급 밸브(187)가 오프(off)되도록 제어할 수 있고, 난방장치(400)에서 난방 회수관(82)으로 토출된 물이 보일러(500)로 공급되지 않도록, 보일러 회수 밸브(186)가 오프(off)되도록 제어할 수 있다.
다시 도 4a를 참조하면, 히트펌프(10)는, S405 동작에서, 실외 열교환기(140)의 온도가 기 설정된 최저 온도(예: 섭씨 0도)보다 낮아지는지 여부를 확인할 수 있다.
히트펌프(10)는, S406 동작에서, 실외 열교환기(140)의 온도가 기 설정된 최저 온도(예: 섭씨 0도) 이상인 경우, 실외 온도가 기 설정된 온도 이상 변경되는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 히트펌프(10)는, 실외 온도센서의 센싱 값이 섭씨 1도 이상 변경되는지 여부를 판단할 수 있다.
히트펌프(10)는, 실외 온도가 기 설정된 온도 이상 변경되지 않은 경우, S404 동작으로 분기하여, 히트펌프(10)에 구비된 각 구성의 동작을 제어할 수 있고, 실외 열교환기(140)의 온도가 기 설정된 최저 온도(예: 섭씨 0도)보다 낮아지는지 여부를 반복하여 모니터링할 수 있다.
한편, 히트펌프(10)는, S407 동작에서, 실외 온도가 기 설정된 온도 이상 변경된 경우, 실외 온도가 기준 온도(예: 섭씨 영하 7도) 이상인지 여부를 다시 판단할 수 있다.
히트펌프(10)는, 실외 온도가 여전히 기준 온도(예: 섭씨 영하 7도) 이상인 경우, S402 동작으로 분기하여, 히트펌프(10)의 예상 효율을 다시 산출할 수 있다.
한편, 히트펌프(10)는, S408 동작에서, 실외 온도가 히트펌프(10)의 예상 효율이 저하되는 기준 온도(예: 섭씨 영하 7도) 미만인 경우, 보일러(500)의 전원이 온(on)되도록 제어할 수 있고, 히트펌프(10)의 동작이 중단되도록 히트펌프(10)에 구비된 각 구성의 동작을 제어할 수 있다.
도 7을 참조하면, 실외 온도가 기준 온도 미만으로 보일러(500)의 전원이 온(on)되는 경우, 히트펌프(10)는 압축기(120)의 동작을 정지시킬 수 있고, 압축기(120)에서 압축된 냉매가 열교환 장치(300)의 수냉매 열교환기(310)로 공급되지 않도록, 냉매 조절밸브(181)의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 히트펌프(10)는, 온수 배관(61)에서 난방 공급관(81)으로 물이 흐르지 않고, 바이패스 배관(91)을 거쳐 냉수 배관(71)으로 물이 흐를 수 있도록, 온수 공급 조절밸브(185)가 오프(off)되도록 제어할 수 있다.
또한, 히트펌프(10)는, 난방장치(400)에서 난방 회수관(82)으로 토출된 물이 보일러(500)로 흐르고, 보일러(500)에서 가열된 물이 보일러 공급 배관(83)을 통해 난방 공급관(81)으로 흐르도록, 보일러 회수 밸브(186)와 보일러 공급 밸브(187)가 온(on)되도록 제어할 수 있다.
한편, 회수 펌프(320)는, 히트펌프(10)를 통한 난방 기능의 제공이 중단되는 경우에도, 동파 방지를 위해 물이 수냉매 열교환기(310)를 순환하도록 동작할 수 있다.
한편, 도 4b를 참조하면, 히트펌프(10)는, S411 및 S412 동작에서, 히트펌프(10)의 예상 효율이 기 설정된 기준 값 미만인 경우, 또는 실외 열교환기(140)의 온도가 기 설정된 최저 온도(예: 섭씨 0도) 미만인 경우, 보일러(500)의 전원이 오프(off)되도록 제어할 수 있고, 히트펌프(10)에 구비된 각 구성의 동작을 제어할 수 있고, 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 대한 목표온도를 재산출할 수 있다. 예를 들면, 히트펌프(10)는, 상기 수학식 2와 같이, 히트펌프(10)의 예상 효율, 실외 열교환기(140)의 온도 및 냉수 배관 온도센서의 센싱 값에 기초하여, 목표온도를 산출할 수 있다.
히트펌프(10)는, S413 동작에서, 현재 난방 배관에 흐르는 물의 온도인 난방 온도센서(190)의 센싱 값과 목표온도를 비교한 결과에 따라, 보일러(500)의 전원 온/오프를 제어할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 히트펌프(10)는, S501 동작에서, 목표온도와 난방 온도센서(190)의 차이가 기 설정된 기준 차이(예: 섭씨 2도) 이상인지 여부를 판단할 수 있다.
히트펌프(10)는, S502 동작에서, 목표온도와 난방 온도센서(190)의 차이가 기 설정된 기준 차이(예: 섭씨 2도) 이상인 경우, 보일러(500)의 전원이 온(on)되도록 제어할 수 있다.
또한, 히트펌프(10)는, 난방장치(400)에서 난방 회수관(82)으로 토출된 물이 보일러(500)로 흐르고, 보일러(500)에서 가열된 물이 보일러 공급 배관(83)을 통해 난방 공급관(81)으로 흐르도록, 보일러 회수 밸브(186)와 보일러 공급 밸브(187)가 온(on)되도록 제어할 수 있다. 이때, 히트펌프(10)는, 보일러(500)에서 가열된 물이 기 설정된 만큼 보일러 공급 배관(83)을 통해 난방 공급관(81)으로 흐르도록, 보일러 공급 밸브(187)에 기 설정된 펄스 값이 입력되도록 제어할 수 있다.
도 8을 참조하면, 보일러(500)의 전원이 온(on)되는 경우, 히트펌프(10)는, 난방장치(400)에서 난방 회수관(82)으로 토출된 물이 보일러(500)로 흐를 수 있도록, 보일러 회수 밸브(186)가 온(on)되도록 제어할 수 있다.
또한, 히트펌프(10)는, 보일러(500)에서 가열된 물이 보일러 공급 배관(83)을 통해 난방 공급관(81)으로 흐를 수 있도록, 보일러 공급 밸브(187)가 온(on)되도록 제어할 수 있다. 이때, 보일러 공급 밸브(187)의 개도량은, 난방 온도센서(190)의 센싱 값과 목표온도 간의 차이에 따라 제어될 수 있다.
또한, 히트펌프(10)는, 목표온도와 난방 온도센서(190)의 차이에 따라, 히트펌프(10)에 구비된 각 구성의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 히트펌프(10)는, 목표온도와 난방 온도센서(190)의 차이에 따라, 압축기(120)의 운전 주파수를 변경할 수 있다.
한편, 히트펌프(10)는, S503 동작에서, 목표온도와 난방 온도센서(190)의 차이가 기 설정된 기준 차이(예: 섭씨 2도) 미만인 경우, 보일러(500)의 전원이 오프(off)되도록 제어할 수 있다. 이때, 히트펌프(10)는, 보일러 회수 밸브(186)와 보일러 공급 밸브(187)가 오프(off)되도록 제어하여, 보일러(500)로부터 난방 공급관(81)으로 흐르는 물의 흐름과, 난방 회수관(82)에서 보일러(500)로 흐르는 물의 흐름을 차단할 수 있다.
한편, 히트펌프(10)는, 보일러(500)의 전원이 온/오프(on/off) 상태가 변경된 횟수에 기초하여, 보일러 공급 밸브(187)의 개도량을 제어할 수도 있다.
도 5b를 참조하면, 히트펌프(10)는, 히트펌프(10)는, S511 동작에서, 목표온도와 난방 온도센서(190)의 차이가 기 설정된 기준 차이(예: 섭씨 2도) 이상인지 여부를 판단할 수 있다.
히트펌프(10)는, S512 동작에서, 목표온도와 난방 온도센서(190)의 차이가 기 설정된 기준 차이(예: 섭씨 2도) 이상인 경우, 보일러(500)의 전원이 온(on)되도록 제어할 수 있다.
히트펌프(10)는, S513 동작에서, 실외 온도센서의 센싱 값이 기준 온도 이상으로 히트펌프(10)가 동작하는 동안, 보일러(500)의 전원이 온/오프(on/off) 상태가 변경된 횟수가 기 설정된 기준 횟수(예: 5회)를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
히트펌프(10)는, S514 동작에서, 보일러(500)의 전원이 온/오프(on/off) 상태가 변경된 횟수가 기 설정된 기준 횟수(예: 5회)를 초과하는 경우, 난방 온도센서(190)의 센싱 값과 목표온도 간의 차이에 따라, 보일러 공급 밸브(187)의 개도량을 제어할 수 있다.
한편, 히트펌프(10)는, S515 동작에서, 목표온도와 난방 온도센서(190)의 차이가 기 설정된 기준 차이(예: 섭씨 2도) 미만인 경우, 보일러(500)의 전원이 오프(off)되도록 제어할 수 있다.
다시 도 4b를 참조하면, 히트펌프(10)는, S414 동작에서, 실외 온도가 기 설정된 온도 이상 변경되는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 히트펌프(10)는, 실외 온도센서의 센싱 값이 섭씨 1도 이상 변경되는지 여부를 판단할 수 있다.
히트펌프(10)는, S415 동작에서, 실외 온도가 기 설정된 온도 이상 변경된 경우, 실외 온도가 기준 온도(예: 섭씨 영하 7도) 이상인지 여부를 다시 판단할 수 있다.
히트펌프(10)는, 실외 온도가 여전히 기준 온도(예: 섭씨 영하 7도) 이상인 경우, S402 동작으로 분기하여, 히트펌프(10)의 예상 효율을 다시 산출할 수 있다.
한편, 히트펌프(10)는, 실외 온도가 히트펌프(10)의 예상 효율이 저하되는 기준 온도(예: 섭씨 영하 7도) 미만인 경우, S408 동작으로 분기하여, 보일러(500)의 전원이 온(on)되도록 제어할 수 있고, 히트펌프(10)의 동작이 중단되도록 히트펌프(10)에 구비된 각 구성의 동작을 제어할 수 있다.
한편, 히트펌프(10)는, S416 동작에서, 실외 온도가 기 설정된 온도 이상 변경되지 않은 경우, S403 동작에서 히트펌프(10)의 예상 효율이 기 설정된 기준 값 이상이었는지 여부를 확인할 수 있다.
히트펌프(10)는, S403 동작에서 히트펌프(10)의 예상 효율이 기 설정된 기준 값 미만이었던 경우, S412 동작으로 분기하여, 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 대한 목표온도를 계속 산출하여, 보일러(500)의 전원 온/오프를 제어할 수 있다.
한편, 히트펌프(10)는, S417 동작에서, 실외 온도가 기 설정된 온도 이상 변경되지 않고, S403 동작에서 히트펌프(10)의 예상 효율이 기 설정된 기준 값 이상이었던 경우, 실외 열교환기(140)의 온도가 기 설정된 최저 온도(예: 섭씨 0도)보다 낮아지는지 여부를 확인할 수 있다.
히트펌프(10)는, 실외 열교환기(140)의 온도가 기 설정된 최저 온도(예: 섭씨 0도) 미만인 경우, S412 동작으로 분기하여, 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 대한 목표온도를 계속 산출하여, 보일러(500)의 전원 온/오프를 제어할 수 있다.
한편, 히트펌프(10)는, 실외 열교환기(140)의 온도가 기 설정된 최저 온도(예: 섭씨 0도) 이상인 경우, S404 동작으로 분기하여, 히트펌프(10)에 구비된 각 구성의 동작을 제어할 수 있고, 실외 열교환기(140)의 온도가 기 설정된 최저 온도(예: 섭씨 0도)보다 낮아지는지 여부를 재확인할 수 있다.
도 9a는, 실외 온도가 기준 온도 이상인 경우(예: 2℃)에 있어서, 보일러(500)의 전원이 오프(off)된 상태에서 일정하게 설정된 목표온도에 따라 히트펌프(10)가 동작하는 경우에 대한 그래프이고, 도 9b는, 히트펌프(10)의 효율에 따라 보일러(500)의 전원이 온/오프되는 경우에 대한 그래프이다.
도 9a를 참조하면, 실외 온도가 일정 온도 이상(예: 섭씨 2도)으로 보일러(500)의 오프(off) 상태가 유지되는 경우에 있어서, 히트펌프(10)만 목표온도(예: 52℃)에 따라 동작하는 경우의 난방장치(400)로 공급되는 물의 온도(901)와, 압축기(120)의 운전 주파수(902)를 확인할 수 있다.
압축기(120)의 운전 주파수(902)는, 난방장치(400)로 공급되는 물의 온도(901)과 목표온도에 따라 급격히 조절되는 것을 확인할 수 있고, 난방장치(400)로 공급되는 물의 온도는 목표온도(예: 52℃)에 도달하지 못하는 것을 확인할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 히트펌프(10)의 효율에 따라 보일러(500)의 전원이 온/오프되는 경우에 있어서, 보일러 공급 배관(83)의 일부분에 흐르는 물의 온도(910), 난방장치(400)로 공급되는 물의 온도(920), 압축기(120)의 운전 주파수(930), 및 실외 열교환기(140)의 온도(940)를 확인할 수 있다.
히트펌프(10)의 효율에 따라 보일러(500)의 전원과 보일러 공급 밸브(187)가 반복 온/오프됨에 따라, 보일러 공급 배관(83)의 일부분에 흐르는 물의 온도(910) 역시 증감이 반복되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 보일러 공급 배관(83)의 일부분에 흐르는 물의 온도(910)의 변화에 대응하여, 난방 온도센서(190)의 센싱 값, 즉, 난방장치(400)로 공급되는 물의 온도(920) 역시 증감이 반복되는 것을 확인할 수 있다.
도 9a 및 9b를 참조할 때, 보일러(500)의 전원이 오프(off)된 상태에서 히트펌프(10)만 동작하는 경우, 히트펌프(10)의 효율에 따라 보일러(500)의 전원이 온/오프되는 경우에 비해, 압축기(120)의 운전 주파수(902)가 급격하게 변경되는 것을 확인할 수 있고, 최대 운전 주파수가 현저하게 높은 것을 확인할 수 있다.
또한, 보일러(500)의 전원이 오프(off)된 상태에서 히트펌프(10)만 동작하는 경우, 히트펌프(10)의 효율 저하로 인해 난방장치(400)로 공급되는 물의 온도(901)가 목표온도(예: 52℃)에 도달하지 못하는 반면, 히트펌프(10)의 효율에 따라 보일러(500)의 전원이 온/오프되는 경우, 난방장치(400)로 공급되는 물의 온도(920)가 보다 높게 유지되는 것을 확인할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 실외 온도가 소정 온도 이상으로 히트펌프(10)가 동작 중인 경우에도, 히트펌프(10)의 효율과 전기요금 및 가스요금을 고려하여, 필요시 보일러(500)의 전원이 온(on)되도록 제어할 수 있어, 난방 또는 급탕에 소요되는 비용을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 히트펌프(10)가 동작하는 동안, 실외 열교환기(140)의 온도가 착상이 발생하지 않는 최저 온도보다 낮아지는 경우, 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 기초하여 보일러(500)의 전원의 온/오프를 제어함으로써 실외 열교환기(140)에 대한 착상을 방지할 수 있어, 히트펌프(10)가 동작하는 동안, 난방 또는 급탕을 위한 히트펌프(10)의 성능을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 실외 온도가 소정 온도 이상인 경우에 있어서, 히트펌프(10)의 효율에 따라 보일러(500)의 전원이 온(on)되는 경우, 보일러 공급 밸브(187)의 개도량 제어를 통해 보일러(500)로부터 토출되는 물의 양을 조절함으로써, 난방 배관에 흐르는 물의 온도가 급격하게 높아지는 것을 방지할 수 있다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (18)

  1. 히트펌프에 있어서,
    냉매를 압축하는 압축기;
    실외 온도를 감지하는 제1 온도센서;
    실내 난방을 수행하는 난방장치에 연결되는 난방 배관에 배치되고, 상기 난방 배관에 흐르는 물의 온도를 감지하는 제2 온도센서;
    실외 공기와 냉매를 열교환하는 실외 열교환기;
    상기 실외 열교환기의 온도를 감지하는 제3 온도센서; 및
    제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 온도센서의 센싱 값이 기준 온도 미만인 경우, 상기 압축기의 동작이 정지되고, 보일러의 전원이 온(on)되도록 제어하고,
    상기 제1 온도센서의 센싱 값이 상기 기준 온도 이상인 경우, 상기 제1 온도센서의 센싱 값과, 상기 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 대하여 기 설정된 초기 목표온도에 기초하여, 상기 히트펌프의 예상 효율을 산출하고,
    상기 히트펌프의 효율이 상기 기 설정된 기준 미만인 경우, 상기 제2 온도센서의 센싱 값에 따라 상기 보일러의 전원을 제어하고,
    상기 히트펌프의 효율이 기 설정된 기준 이상인 경우, 상기 제3 온도센서의 센싱 값에 따라 상기 보일러의 전원을 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 온도센서의 센싱 값에 기초하여, 상기 히트펌프의 예상 능력을 산출하고,
    상기 예상 능력, 상기 초기 목표온도 및 상기 제1 온도센서의 센싱 값에 대한 회귀식에 기초하여, 상기 히트펌프의 예상 소비전력을 산출하고,
    상기 예상 능력을 상기 예상 소비전력으로 나눈 값을, 상기 예상 효율로 산출하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기 설정된 기준 효율은, 전기요금과 가스요금 간의 비(ratio)에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 예상 효율이 기 설정된 기준 효율 이상인 경우, 상기 보일러의 전원이 오프(off)되도록 제어하고, 상기 제3 온도센서의 센싱 값이 기 설정된 최저 온도 미만인지 여부를 판단하고,
    상기 제3 온도센서의 센싱 값이 상기 최저 온도 미만인 경우, 상기 제2 온도센서의 센싱 값에 따라 상기 보일러의 전원을 제어하고,
    상기 제3 온도센서의 센싱 값이 상기 최저 온도 이상인 경우, 상기 보일러의 전원이 오프(off)된 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 예상 효율이 상기 기 설정된 기준 효율 미만인 경우, 또는 상기 제3 온도센서의 센싱 값이 상기 최저 온도 미만인 경우, 상기 예상 효율에 기초하여, 상기 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 대한 목표온도를 산출하고,
    상기 목표온도와 상기 제2 온도센서의 센싱 값의 차이가, 기 설정된 기준 차이 이상인 경우, 상기 보일러의 전원이 온(on)되도록 제어하고,
    상기 목표온도와 상기 제2 온도센서의 센싱 값의 차이가, 상기 기 설정된 기준 차이 미만인 경우, 상기 보일러의 전원이 오프(off)되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  6. 제5항에 있어서,
    냉매와 물을 열교환하는 열교환 장치; 및
    상기 열교환 장치로 유입되는 물의 온도를 감지하는 제4 온도센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 예상 효율, 상기 제3 온도센서의 센싱 값 및 상기 제4 온도센서의 센싱 값에 기초하여 상기 목표온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 온도센서의 센싱 값이 기 설정된 값 이상 변경되는지 여부를 판단하고,
    상기 제1 온도센서의 센싱 값이 상기 기 설정된 값 이상 변경된 경우, 상기 제1 온도센서의 센싱 값에 기초하여 상기 예상 효율을 재산출하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보일러로부터 토출되는 물이 유동하는 보일러 공급 배관에 배치되고, 개도량이 변경되는 밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 보일러의 전원이 온(on)되는 경우, 상기 밸브를 개방하고,
    상기 보일러의 전원이 오프(off)되는 경우, 상기 밸브를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 예상 효율이 상기 기 설정된 기준 효율 미만인 동안, 또는 상기 제3 온도센서의 센싱 값이 상기 최저 온도 미만인 동안, 상기 보일러의 전원의 상태가 변경된 횟수를 확인하고,
    상기 보일러의 전원의 상태가 변경된 횟수가 기 설정된 기준 횟수 이상인 경우, 상기 제2 온도센서의 센싱 값과 상기 목표온도 간의 차이에 따라, 상기 개방된 밸브의 개도량을 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프.
  10. 히트펌프의 동작방법에 있어서,
    실외 온도를 감지하는 제1 온도센서의 센싱 값이 기준 온도 미만인 경우, 압축기의 동작이 정지되고, 보일러의 전원이 온(on)되도록 제어하는 동작;
    상기 제1 온도센서의 센싱 값이 상기 기준 온도 이상인 경우, 상기 제1 온도센서의 센싱 값과, 실내 난방을 수행하는 난방장치에 연결되는 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 대하여 기 설정된 초기 목표온도에 기초하여, 상기 히트펌프의 예상 효율을 산출하는 동작;
    상기 히트펌프의 효율이 상기 기 설정된 기준 효율 미만인 경우, 상기 난방 배관에 흐르는 물의 온도를 감지하는 제2 온도센서의 센싱 값에 따라 상기 보일러의 전원을 제어하는 동작; 및
    상기 히트펌프의 효율이 기 설정된 기준 이상인 경우, 실외 열교환기의 온도를 감지하는 제3 온도센서의 센싱 값에 따라 상기 보일러의 전원을 제어하는 동작을 포함하는 히트펌프의 동작방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 히트펌프의 예상 효율을 산출하는 동작은,
    상기 제1 온도센서의 센싱 값에 기초하여, 상기 히트펌프의 예상 능력을 산출하는 동작;
    상기 예상 능력, 상기 초기 목표온도 및 상기 제1 온도센서의 센싱 값에 대한 회귀식에 기초하여, 상기 히트펌프의 예상 소비전력을 산출하는 동작; 및
    상기 예상 능력을 상기 예상 소비전력으로 나눈 값을, 상기 예상 효율로 산출하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 동작방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기 설정된 기준 효율은, 전기요금과 가스요금 간의 비(ratio)에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 동작방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 온도센서의 센싱 값에 따라 상기 보일러의 전원을 제어하는 동작은,
    상기 예상 효율이 기 설정된 기준 효율 이상인 경우, 상기 보일러의 전원이 오프(off)되도록 제어하고, 상기 제3 온도센서의 센싱 값이 기 설정된 최저 온도 미만인지 여부를 판단하는 동작;
    상기 제3 온도센서의 센싱 값이 상기 최저 온도 미만인 경우, 상기 제2 온도센서의 센싱 값에 따라 상기 보일러의 전원을 제어하는 동작; 및
    상기 제3 온도센서의 센싱 값이 상기 최저 온도 이상인 경우, 상기 보일러의 전원이 오프(off)된 상태를 유지하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 동작방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 온도센서의 센싱 값에 따라 상기 보일러의 전원을 제어하는 동작은,
    상기 예상 효율이 상기 기 설정된 기준 효율 미만인 경우, 상기 예상 효율에 기초하여, 상기 난방 배관에 흐르는 물의 온도에 대한 목표온도를 산출하는 동작;
    상기 목표온도와 상기 제2 온도센서의 센싱 값의 차이가, 기 설정된 기준 차이 이상인 경우, 상기 보일러의 전원이 온(on)되도록 제어하는 동작; 및
    상기 목표온도와 상기 제2 온도센서의 센싱 값의 차이가, 상기 기 설정된 기준 차이 미만인 경우, 상기 보일러의 전원이 오프(off)되도록 제어하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 동작방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 목표온도를 산출하는 동작은,
    상기 예상 효율, 상기 제3 온도센서의 센싱 값, 및 냉매와 물을 열교환하는 열교환 장치로 유입되는 물의 온도를 감지하는 제4 온도센서의 센싱 값에 기초하여, 상기 목표온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 동작방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 온도센서의 센싱 값이 기 설정된 값 이상 변경되는지 여부를 판단하는 동작; 및
    상기 제1 온도센서의 센싱 값이 상기 기 설정된 값 이상 변경된 경우, 상기 제1 온도센서의 센싱 값에 기초하여 상기 예상 효율을 재산출하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 동작방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 보일러의 전원이 온(on)되는 경우, 상기 보일러로부터 토출되는 물이 유동하는 보일러 공급 배관에 배치되는 밸브를 개방하는 동작; 및
    상기 보일러의 전원이 오프(off)되는 경우, 상기 밸브를 폐쇄하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 동작방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 예상 효율이 상기 기 설정된 기준 효율 미만인 동안, 또는 상기 제3 온도센서의 센싱 값이 상기 최저 온도 미만인 동안, 상기 보일러의 전원의 상태가 변경된 횟수를 확인하는 동작; 및
    상기 보일러의 전원의 상태가 변경된 횟수가 기 설정된 기준 횟수 이상인 경우, 상기 제2 온도센서의 센싱 값과 상기 목표온도 간의 차이에 따라, 상기 개방된 밸브의 개도량을 제어하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프의 동작방법.
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