KR20210143973A - Bipvt의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템 - Google Patents

Bipvt의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템 Download PDF

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서영태
최윤식
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Abstract

본 발명에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템은, 인버터의 발열부에 접하도록 설치된 냉각판 열교환기를 포함하여, 압축기로 흡입되기 이전의 냉매와 발열부를 열교환시킴으로써, 냉매가 상기 냉각판 열교환기를 통과하면서 추가로 열교환되어 증발됨으로써, 증발기 용량이 커지게 되므로 능력 및 효율이 증대될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 인버터의 발열부 온도를 낮출 수 있으므로 인버터를 냉각시키기 위해 냉각팬을 사용하는 경우에 비해 소음이 없는 이점이 있다. 또한, 난방 운전시나 급탕 운전시 BIPVT 컬렉터에서 생산된 공기의 열원을 실외 열교환기를 통해 흡수하여, 히트펌프 사이클의 열원으로 사용함으로써, 시스템의 성능계수가 극대화될 수 있는 이점이 있다. 또한, 냉방 운전시에는 BIPVT 컬렉터에서 생산된 공기의 열원을 급수 예열에 사용할 수 있으므로, 급탕 탱크의 온도를 일정하게 확보할 수 있는 이점이 있다. 또한, 냉방 운전시 실외 열교환기에서 냉매의 응축열을 회수하여 버퍼 탱크로 전달하여, 급수 예열에 사용할 수 있으므로, 급탕 탱크의 온도를 일정하게 확보할 수 있는 이점이 있다.

Description

BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템{Heat pump system using BIPVT's air heat}
본 발명은 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 BIPVT(Building Integrated Photovoltaic Thermal) 컬렉터에서 생산된 공기열을 히트펌프의 열원으로 사용하여 효율을 극대화시킬 수 있는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 히트 펌프는 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시키는 과정을 차례로 수행하여 실내 공간을 냉방 또는 난방시키는 장치이다.
종래의 히트펌프는 냉방과 난방만을 수행하고, 급탕은 보조 열원이나 급탕 탱크를 별도로 사용하여 난방수와 간접 열교환하는 방식의 형태이다. 냉방시 급탕이 필요한 경우, 냉방 운전을 멈추고 난방 운전으로 전환하여 급탕을 생산하기 때문에, 냉방 운전이 제한되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 히트펌프는, 주변 및 외기 온도의 영향을 받기 때문에, 겨울철 외기 온도가 매우 낮기 때문에 히트펌프의 성능이 급격히 저하되는 한계가 있다.
한국등록특허 10-1179032
본 발명의 목적은, BIPVT 컬렉터에서 생산된 공기열을 효과적으로 사용할 수 있는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템은, 압축기, 다수의 열교환기들, 팽창밸브 및 사방밸브를 포함하고, BIPVT(Building Integrated Photovoltaic Thermal) 컬렉터로부터 열을 흡수한 공기의 열원을 이용하는 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 압축기에서 나온 냉매와 급탕 열원을 열교환시키는 급탕 열교환기와; 상기 급탕 열교환기에서 열을 흡수한 급탕 열원이 통과는 유로가 형성되고, 상기 급탕 열원으로부터 열을 공급받는 급탕 용수가 저장된 급탕 탱크와; 상기 급탕 열교환기와 상기 급탕 탱크를 연결하는 유로에 설치된 급탕 펌프와; 상기 급탕 열교환기에서 나온 냉매와 냉난방 열원을 열교환시키는 냉난방 열교환기와; 상기 냉난방 열교환기에서 열을 흡수한 냉난방 열원이 통과하는 내부 유로가 형성되고, 상기 냉난방 열원과 열교환하는 냉난방 용수가 저장된 냉난방수 탱크와; 상기 냉난방 열교환기와 상기 냉난방수 탱크를 연결하는 유로에 설치된 냉난방 펌프와; 상기 BIPVT 컬렉터를 통과하면서 열을 흡수한 공기와 물을 열교환시켜, 온수를 생산하는 공기 열교환기와; 상기 공기 열교환기에서 생산된 온수를 일시 저장하고, 외부로부터 공급되는 급수를 예열하도록 형성된 버퍼 탱크와; 상기 공기 열교환기와 상기 버퍼 탱크를 연결하여, 상기 공기 열교환기에서 나온 온수를 상기 버퍼 탱크로 안내하는 제1BIPVT 열원 공급유로와; 상기 제1BIPVT 열원 공급유로에 설치되어 제1BIPVT 열원 펌프와; 상기 버퍼 탱크 내부에 설치되어, 상기 급수가 상기 버퍼 탱크 내의 온수와 혼합되지 않고 통과하면서 예열되도록 형성된 급수 예열유로와; 상기 급수 예열유로와 상기 냉난방수 탱크를 연결하여, 상기 급수 예열유로에서 예열된 급수를 상기 냉난방수 탱크로 안내하는 급수 저장유로와; 상기 급탕 열교환기와 상기 냉난방 열교환기 중 어느 하나에서 나온 냉매가 통과하는 냉매 유로와, 상기 버퍼 탱크에서 나온 온수가 통과하는 온수 유로가 내부에 각각 형성되어, 상기 냉매와 상기 온수를 서로 열교환시키는 실외 열교환기와; 상기 버퍼 탱크와 상기 실외 열교환기를 연결하여, 상기 버퍼 탱크에서 나온 온수가 상기 실외 열교환기를 통과하도록 안내하는 제2BIPVT 열원 공급유로와; 상기 제2BIPVT 열원 공급유로에 설치된 제2BIPVT 열원 펌프와; 냉방 운전, 냉방과 급탕이 모두 필요한 냉방 급탕운전, 난방 운전, 난방과 급탕이 모두 필요한 난방 급탕운전, 급탕만 필요한 여름철 급탕 운전, 겨울철 급탕 운전을 포함하는 운전 모드, 상기 급탕 탱크의 내부 온도, 상기 냉난방수 탱크의 내부 온도에 따라 상기 급탕 펌프, 상기 냉난방 펌프, 상기 제1,2BIPVT 열원 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 압축기는 인버터에 의해 제어되고, 상기 압축기의 흡입측 유로에 연결되고 상기 인버터의 발열부에 구비되어, 상기 압축기로 흡입되기 이전의 냉매와 열교환하여 상기 인버터의 발열부는 냉각시키고 상기 냉매는 증발시키는 냉각판 열교환기를 더 포함하고, 상기 냉각판 열교환기는, 상기 인버터의 발열부에 접하도록 판 형상으로 형성되고, 내부에 복수의 관통홀들이 형성된 냉각판과, 상기 냉각판을 관통하도록 상기 관통홀들에 끼워지고, 상기 압축기로 흡입되기 이전의 냉매가 통과하는 복수의 냉매관들을 포함한다.
상기 냉각판은, 일측면은 상기 발열부에 접하고, 타측면에는 상기 냉매관이 끼워지도록 반원 형상의 제1홈부가 형성된 제1냉각판과, 상기 제1냉각판의 타측면에 결합되고, 상기 제1홈부에 대향되는 반원 형상의 제2홈부가 형성된 제2냉각판을 포함한다.
상기 압축기의 흡입측 유로에서 분기되어, 상기 압축기로 흡입되기 이전의 냉매를 상기 냉각판 열교환기로 안내하는 냉각판 열교환기 흡입유로와, 상기 냉각판 열교환기에서 나온 냉매를 상기 압축기의 흡입측 유로로 안내하는 냉각판 열교환기 토출유로와, 상기 압축기의 흡입측 유로에서 상기 냉각판 열교환기 흡입유로가 분기되는 지점과 상기 냉각판 열교환기 토출유로가 합지되는 지점 사이에 설치된 제1개폐밸브와, 상기 냉각판 열교환기 토출유로를 개폐하는 제2개폐밸브를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 인버터의 발열부의 온도가 미리 설정된 제1설정 발열부 온도 이상이면, 상기 제1개폐밸브가 개방된 상태에서 상기 제2개폐밸브를 개방하고, 상기 인버터의 발열부의 온도가 미리 설정된 제2설정 발열부 온도 미만이면, 상기 제2개폐밸브는 차폐한다.
상기 제어부는, 상기 제2개폐밸브를 개방한 이후, 상기 발열부의 온도가 상기 제1설정 발열부 온도가 상기 제1설정 발열부 온도보다 높게 설정한 최고 설정 온도에 도달하면, 상기 제1개페밸브를 차폐한다.
상기 압축기의 토출측 유로에 설치되어, 상기 압축기에서 토출되는 냉매 중 일부를 상기 냉난방 열교환기의 흡입측 유로로 공급하는 핫가스 바이패스 유로와, 상기 핫가스 바이패스 유로를 개폐하는 핫가스 유량제어밸브를 더 포함하고, 상기 제어부는, 제상 운전 모드나 상기 압축기의 흡입측 압력에 따라 상기 핫가스 유량제어밸브의 개도를 제어한다.
상기 실외 열교환기와 상기 냉난방 열교환기 중 어느 하나에서 응축된 냉매가 유입되는 이코노마이저와, 상기 이코노마이저의 내부에 형성되어, 냉방 운전시 상기 실외 열교환기에서 토출된 냉매가 유입되고 난방 운전시 상기 냉난방 열교환기에서 토출된 냉매가 유입되는 제1이코노마이저 유로와, 상기 제1이코노마이저 유로에서 나온 냉매 중 일부가 분기되는 분기유로와, 상기 이코노마이저의 내부에 형성되어, 상기 분기유로를 통과한 냉매가 유입되어 상기 제1이코노마이저 유로를 통과하는 냉매와 열교환되는 제2이코노마이저 유로와, 상기 제2이코노마이저 유로에서 토출된 냉매를 상기 압축기로 안내하는 인젝션 유로와, 상기 제1이코노마이저 유로에서 나온 냉매 중 나머지를 상기 팽창밸브로 안내하는 팽창밸브 흡입유로와, 상기 팽창밸브의 토출측에 연결된 팽창밸브 토출유로와, 상기 팽창밸브 토출유로에서 분기되어, 냉방 운전시 상기 팽창밸브 토출유로에서 토출된 냉매를 상기 냉난방 열교환기로 안내하는 냉방용 팽창밸브 토출유로와, 상기 냉방용 팽창밸브 토출유로에 설치된 제1체크밸브와, 상기 팽창밸브 토출유로에서 분기되어, 난방 운전시 상기 팽창밸브 토출유로에서 토출된 냉매를 상기 실외 열교환기로 안내하는 난방용 팽창밸브 토출유로와, 상기 난방용 팽창밸브 토출유로에 설치된 제2체크밸브를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 운전 모드에 따라 상기 제1,2체크밸브의 개폐를 제어한다.
상기 실외 열교환기와 상기 냉난방 열교환기 중 어느 하나에서 응축된 냉매가 유입되어 일시 저장되는 수액기와, 냉방 운전시 상기 실외 열교환기에서 나온 냉매를 상기 수액기로 안내하도록 형성된 냉방용 수액기 유입유로와, 상기 냉방용 수액기 유입유로에 설치된 제3체크밸브와, 난방 운전시 상기 냉난방 열교환기에서 나온 냉매를 상기 수액기로 안내하도록 형성된 난방용 수액기 유입유로와, 상기 난방용 수액기 유입유로에 설치된 제4체크밸브와, 상기 수액기에서 나온 냉매를 상기 이코노마이저로 안내하는 수액기 토출유로를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 운전 모드에 따라 상기 제3,4체크밸브의 개폐를 제어한다.
상기 BIPVT 컬렉터와 상기 공기 열교환기의 입구측을 연결하는 제1공기 유로와, 상기 제1공기 유로에 설치된 공기 팬과, 상기 공기 열교환기의 출구측과 상기 BIPVT 컬렉터를 연결하는 제2공기 유로와, 상기 제2공기 유로에 연결되어, 외부 공기를 추가로 유입하는 공기 보충유로와, 상기 공기 보충유로를 개폐하는 공기 보충유로 밸브와, 상기 제2공기 유로에 연결되어, 상기 제2공기 유로내의 공기를 외부로 토출하는 공기 토출유로와, 상기 공기 토출유로를 개폐하는 공기 토출유로 밸브를 더 포함한다.
상기 제어부는, 상기 냉방 운전시, 상기 제1BIPVT 열원 펌프를 작동시키고, 상기 제2BIPVT 열원 펌프를 작동 중지시키고, 상기 급탕 펌프는 작동 중지시키고, 상기 냉난방 펌프는 작동시키면, 상기 BIPVT 컬렉터에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기에 전달되고, 상기 공기 열교환기에서 생산된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로를 통해 상기 버퍼 탱크에 저장되고, 상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 실외 열교환기, 상기 팽창밸브 및 상기 냉난방 열교환기를 차례로 통과한 후 상기 압축기로 순환하고, 상기 급탕 열교환기에서는 열교환이 이루어지지 않고, 상기 실외 열교환기에서는 상기 냉매와 외기가 열교환하여 상기 냉매가 응축되고, 상기 냉난방 열교환기에서는 상기 냉매가 증발되고 상기 냉난방 열원은 냉각되고, 상기 냉난방 열원은 상기 냉난방수 탱크에 저장된 냉난방 용수를 냉각시켜 상기 냉난방 용수는 실내를 냉방하는 데 사용된다.
상기 제어부가, 상기 여름철 급탕운전시, 상기 제1BIPVT 열원 펌프를 작동시키고, 상기 제2BIPVT 열원 펌프를 작동 중지시키고, 상기 급탕 펌프는 작동시키고, 상기 냉난방 펌프는 작동 중지시키면, 상기 BIPVT 컬렉터에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기에 전달되고, 상기 공기 열교환기에서 생산된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로를 통해 상기 버퍼 탱크에 저장되어 상기 급탕 탱크로 공급되는 급수를 예열하고, 상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 냉난방 열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 실외 열교환기를 차례로 통과한 후 상기 압축기로 순환되고, 상기 급탕 열교환기에서는 상기 냉매가 응축되면서 발생된 응축열이 상기 급탕 열원으로 전달되고, 상기 급탕 열원은 상기 급탕 탱크에 저장된 상기 급탕 용수에 열을 공급하고, 상기 냉난방 열교환기에서는 열교환이 이루어지지 않고, 상기 실외 열교환기는 증발기 역할을 한다.
상기 제어부가, 상기 냉방 급탕운전시, 상기 제1BIPVT 열원 펌프를 작동시키고, 상기 제2BIPVT 열원 펌프를 작동 중지시키고, 상기 급탕 펌프와 상기 냉난방 펌프도 모두 작동시키면, 상기 BIPVT 컬렉터에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기에 전달되고, 상기 공기 열교환기에서 생산된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로를 통해 상기 버퍼 탱크에 저장되어 상기 급탕 탱크로 공급되는 급수를 예열하고, 상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 실외 열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 냉난방 열교환기를 차례로 통과한 후 상기 압축기로 순환하고, 상기 급탕 열교환기에서는 상기 냉매가 응축되면서 발생된 응축열이 상기 급탕 열원으로 전달되고, 상기 급탕 열원은 상기 급탕 탱크에 저장된 상기 급탕 용수에 열을 공급하고, 상기 실외 열교환기는 응축기 역할을 하고, 상기 냉난방 열교환기에서는 상기 냉매가 증발되고 상기 냉난방 열원은 냉각되고, 상기 냉난방 열원은 상기 냉난방수 탱크에 저장된 냉난방 용수를 냉각시켜 상기 냉난방 용수는 실내를 냉방하는 데 사용된다.
상기 제어부가 상기 난방 운전시, 상기 제1,2BIPVT 열원 펌프를 작동시키고, 상기 급탕 펌프는 작동 중지시키고, 상기 냉난방 펌프는 작동시키면, 상기 BIPVT 컬렉터에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기에 전달되고, 상기 공기 열교환기에서 생산된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로, 상기 버퍼 탱크, 상기 제2BIPVT 열원 공급유로 및 상기 실외 열교환기를 차례로 통과하면서 상기 실외 열교환기에 열을 전달하고, 상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 냉난방 열교환기, 상기 팽창밸브 및 상기 실외 열교환기를 차례로 통과한 후 상기 압축기로 순환되고, 상기 급탕 열교환기에서는 열교환이 이루어지지 않고, 상기 냉난방 열교환기에서 발생된 응축열은 상기 냉난방수 탱크로 전달되어 실내를 난방하는 데 사용되고, 상기 실외 열교환기에서는 상기 제2BIPVT 열원 공급유로의 열을 흡수하여 증발된다.
상기 제어부가 상기 난방 급탕운전시, 상기 제1,2BIPVT 열원 펌프를 작동시키고, 상기 급탕 펌프와 상기 냉난방 펌프는 모두 작동시키면, 상기 BIPVT 컬렉터에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기에 전달되고, 상기 공기 열교환기에서 생산된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로, 상기 버퍼 탱크, 상기 제2BIPVT 열원 공급유로를 통해 상기 실외 열교환기를 차례로 통과하면서 상기 실외 열교환기에 열을 전달하고, 상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기, 상기 사방밸브 상기 냉난방 열교환기 및 상기 팽창밸브를 차례로 통과한 후 상기 압축기로 다시 순환되고, 상기 급탕 열교환기에서는 상기 냉매가 응축되면서 발생된 응축열이 상기 급탕 열원으로 전달되고, 상기 급탕 열원은 상기 급탕 탱크에 저장된 상기 급탕 용수에 열을 공급하고, 상기 냉난방 열교환기에서는 상기 냉매가 응축되면서 발생된 응축열이 상기 냉난방수 탱크로 전달되어 실내를 난방하는 데 사용되고, 상기 실외 열교환기에서는 상기 냉매가 상기 제2BIPVT 열원 공급유로의 열을 흡수하여 증발된다.
상기 제어부가, 상기 겨울철 급탕운전시, 상기 제1BIPVT 열원 펌프와 상기 제2BIPVT 열원 펌프를 모두 작동시키고, 상기 급탕 펌프는 작동시키고, 상기 냉난방 펌프는 작동 중지시키면, 상기 BIPVT 컬렉터에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기에 전달되고, 상기 공기 열교환기에서 생산된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로, 상기 버퍼 탱크, 상기 제2BIPVT 열원 공급유로를 통해 상기 실외 열교환기를 차례로 통과하면서 상기 실외 열교환기에 열을 전달하고, 상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 냉난방 열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 실외 열교환기를 차례로 통과한 후 상기 압축기로 순환되고, 상기 급탕 열교환기에서는 상기 냉매가 응축되면서 발생된 응축열이 상기 급탕 열원으로 전달되고, 상기 급탕 열원은 상기 급탕 탱크에 저장된 상기 급탕 용수에 열을 공급하고, 상기 냉난방 열교환기에서는 열교환이 이루어지지 않고, 상기 실외 열교환기에서는 상기 냉매가 상기 제2BIPVT 열원 공급유로의 열을 흡수하여 증발된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템은, 압축기, 다수의 열교환기들, 팽창밸브 및 사방밸브를 포함하고, BIPVT(Building Integrated Photovoltaic Thermal) 컬렉터로부터 열을 흡수한 공기의 열원을 이용하는 히트펌프 시스템에 있어서, 상기 압축기에서 나온 냉매와 급탕 열원을 열교환시키는 급탕 열교환기와; 상기 급탕 열교환기에서 열을 흡수한 급탕 열원이 통과는 유로가 형성되고, 상기 급탕 열원으로부터 열을 공급받는 급탕 용수가 저장된 급탕 탱크와; 상기 급탕 열교환기와 상기 급탕 탱크를 연결하는 유로에 설치된 급탕 펌프와; 상기 급탕 열교환기에서 나온 냉매와 냉난방 열원을 열교환시키는 냉난방 열교환기와; 상기 냉난방 열교환기에서 열을 흡수한 냉난방 열원이 통과하는 내부 유로가 형성되고, 상기 냉난방 열원과 열교환하는 냉난방 용수가 저장된 냉난방수 탱크와; 상기 냉난방 열교환기와 상기 냉난방수 탱크를 연결하는 유로에 설치된 냉난방 펌프와; 상기 BIPVT 컬렉터를 통과하면서 열을 흡수한 공기와 물을 열교환시켜, 온수를 생산하는 공기 열교환기와; 상기 공기 열교환기에서 생산된 온수를 일시 저장하고, 외부로부터 공급되는 급수를 예열하도록 형성된 버퍼 탱크와; 상기 공기 열교환기와 상기 버퍼 탱크를 연결하여, 상기 공기 열교환기에서 나온 온수를 상기 버퍼 탱크로 안내하는 제1BIPVT 열원 공급유로와; 상기 제1BIPVT 열원 공급유로에 설치되어 제1BIPVT 열원 펌프와; 상기 버퍼 탱크 내부에 설치되어, 상기 급수가 상기 버퍼 탱크 내의 온수와 혼합되지 않고 통과하면서 예열되도록 형성된 급수 예열유로와; 상기 급수 예열유로와 상기 냉난방수 탱크를 연결하여, 상기 급수 예열유로에서 예열된 급수를 상기 냉난방수 탱크로 안내하는 급수 저장유로와; 상기 급탕 열교환기와 상기 냉난방 열교환기 중 어느 하나에서 나온 냉매가 통과하는 냉매 유로와, 상기 버퍼 탱크에서 나온 온수가 통과하는 온수 유로가 내부에 각각 형성되어, 상기 냉매와 상기 온수를 서로 열교환시키는 실외 열교환기와; 상기 버퍼 탱크와 상기 실외 열교환기를 연결하여, 상기 버퍼 탱크에서 나온 온수가 상기 실외 열교환기를 통과하도록 안내하는 제2BIPVT 열원 공급유로와; 상기 제2BIPVT 열원 공급유로에 설치된 제2BIPVT 열원 펌프와; 냉방 운전, 냉방과 급탕이 모두 필요한 냉방 급탕운전, 난방 운전, 난방과 급탕이 모두 필요한 난방 급탕운전, 급탕만 필요한 여름철 급탕 운전, 겨울철 급탕 운전을 포함하는 운전 모드, 상기 급탕 탱크의 내부 온도, 상기 냉난방수 탱크의 내부 온도에 따라 상기 급탕 펌프, 상기 냉난방 펌프, 상기 제1,2BIPVT 열원 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 압축기는 인버터에 의해 제어되고, 상기 압축기의 흡입측 유로에 연결되고 상기 인버터의 발열부에 구비되어, 상기 압축기로 흡입되기 이전의 냉매와 열교환하여 상기 인버터의 발열부는 냉각시키고 상기 냉매는 증발시키는 냉각판 열교환기를 더 포함하고, 상기 냉각판 열교환기는, 상기 인버터의 발열부에 접하도록 판 형상으로 형성되고, 내부에 복수의 관통홀들이 형성된 냉각판과, 상기 냉각판을 관통하도록 상기 관통홀들에 끼워지고, 상기 압축기로 흡입되기 이전의 냉매가 통과하는 복수의 냉매관들을 포함하고, 상기 냉각판은, 일측면은 상기 발열부에 접하고, 타측면에는 상기 냉매관이 끼워지도록 반원 형상의 제1홈부가 형성된 제1냉각판과, 상기 제1냉각판의 타측면에 결합되고, 상기 제1홈부에 대향되는 반원 형상의 제2홈부가 형성된 제2냉각판을 포함하고, 상기 압축기의 흡입측 유로에서 분기되어, 상기 압축기로 흡입되기 이전의 냉매를 상기 냉각판 열교환기로 안내하는 냉각판 열교환기 흡입유로와, 상기 냉각판 열교환기에서 나온 냉매를 상기 압축기의 흡입측 유로로 안내하는 냉각판 열교환기 토출유로와, 상기 압축기의 흡입측 유로에서 상기 냉각판 열교환기 흡입유로가 분기되는 지점과 상기 냉각판 열교환기 토출유로가 합지되는 지점 사이에 설치된 제1개폐밸브와, 상기 냉각판 열교환기 토출유로를 개폐하는 제2개폐밸브를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 인버터의 발열부의 온도가 미리 설정된 제1설정 발열부 온도 이상이면, 상기 제2개폐밸브를 개방하고, 상기 인버터의 발열부의 온도가 미리 설정된 제2설정 발열부 온도 미만이면, 상기 제1개폐밸브는 개방하고, 상기 제2개폐밸브는 차폐한다.
본 발명에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템은, 인버터의 발열부에 접하도록 설치된 냉각판 열교환기를 포함하여, 압축기로 흡입되기 이전의 냉매와 발열부를 열교환시킴으로써, 냉매가 상기 냉각판 열교환기를 통과하면서 추가로 열교환되어 증발됨으로써, 증발기 용량이 커지게 되므로 능력 및 효율이 증대될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 인버터의 발열부 온도를 낮출 수 있으므로 인버터를 냉각시키기 위해 냉각팬을 사용하는 경우에 비해 소음이 없는 이점이 있다.
또한, 난방 운전시나 급탕 운전시 BIPVT 컬렉터에서 생산된 공기의 열원을 실외 열교환기를 통해 흡수하여, 히트펌프 사이클의 열원으로 사용함으로써, 시스템의 성능계수가 극대화될 수 있는 이점이 있다.
또한, 냉방 운전시에는 BIPVT 컬렉터에서 생산된 공기의 열원을 급수 예열에 사용할 수 있으므로, 급탕 탱크의 온도를 일정하게 확보할 수 있는 이점이 있다.
또한, 냉방 운전시 실외 열교환기에서 냉매의 응축열을 회수하여 버퍼 탱크로 전달하여, 급수 예열에 사용할 수 있으므로, 급탕 탱크의 온도를 일정하게 확보할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템의 냉방 운전 상태가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템의 여름철 급탕 운전 상태가 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템의 냉방 급탕운전 상태가 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템의 난방 운전 상태가 도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템의 난방 급탕 운전 상태가 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템의 겨울철 급탕 운전 상태가 도시된 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프 시스템의 인버터에 냉각판 열교환기가 결합된 상태가 도시된 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 냉각판 열교환기의 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템의 냉방 운전 상태가 도시된 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템은, BIPVT(Building Integrated Photovoltaic Thermal) 온수 생산 사이클과 히트펌프 사이클을 연계하여, BIPVT 컬렉터로부터 열을 흡수한 공기의 열원을 이용하는 시스템이다.
상기 BIPVT 온수 생산 사이클(100)은, 상기 BIPVT 컬렉터(110), 공기 열교환기(120), 버퍼 탱크(130), 제1공기 유로(101), 제2공기 유로(102), 공기 팬(103), 공기 보충유로(104), 공기 보충유로 밸브(105), 공기 토출유로(106), 공기 토출유로 밸브(107), 제1BIPVT 열원 공급유로(131), 제2BIPVT 열원 공급유로(132), 제1BIPVT 열원 펌프(141), 제2BIPVT 열원 펌프(142) 및 급수 예열유로(150)를 포함한다.
상기 BIPVT 컬렉터(110)는, 건물의 외장재를 대체하여 건물과 일체이면서 태양광을 흡수하여 열과 전기를 동시에 생산하는 장치이다. 상기 BIPVT 컬렉터(110)의 내부에는 열을 흡수하기 위한 공기가 통과하는 공기 유로가 형성된다.
상기 공기 열교환기(120)는, 상기 BIPVT 컬렉터(110)를 통과하면서 열을 흡수한 공기와 물을 열교환시켜, 온수를 생산하기 위한 열교환기이다.
상기 버퍼 탱크(130)는, 상기 공기 열교환기(120)에서 생산된 온수를 일시 저장하고, 외부로부터 공급되는 급수를 예열하도록 형성된 탱크이다. 상기 버퍼 탱크(130)와 상기 공기 열교환기(120)는, 상기 제1BIPVT 열원 공급유로(131)로 연결된다.
상기 급수 예열유로(150)는, 상기 버퍼 탱크(130)의 내부에 형성되어 외부로부터 공급되는 급수가 통과하도록 형성된 유로이다. 상기 급수 예열유로(150)는, 상기 버퍼 탱크(130)의 내부에 저장된 온수와 상기 급수가 혼합되지 않도록 별도로 형성된다. 상기 급수 예열유로(150)에서 예열된 급수는 급수 저장유로(152)를 통해 후술하는 냉난방수 탱크로 공급된다.
상기 제1공기 유로(101)는, 상기 BIPVT 컬렉터(110)와 상기 공기 열교환기(120)의 입구를 연결하여, 상기 BIPVT 컬렉터(110)에서 열을 흡수한 공기를 상기 공기 열교환기(120)로 안내하는 유로이다.
상기 공기 팬(103)은, 상기 제1공기 유로(101)에 설치되어 상기 BIPVT 컬렉터(110)에서 열을 흡수한 공기를 상기 공기 열교환기(120)로 송풍한다.
상기 제2공기 유로(102)는, 상기 공기 열교환기(120)의 출구와 상기 BIPVT 컬렉터(110)를 연결하여, 상기 공기 열교환기(120)에서 열교환되어 냉각된 공기를 다시 상기 BIPVT 컬렉터(110)로 안내하는 유로이다.
상기 공기 보충유로(104)는, 상기 제2공기 유로(102)에 연결되어, 외부 공기를 추가로 유입하는 유로이다.
상기 공기 보충유로 밸브(105)는, 상기 공기 보충유로(104)와 상기 제2공기 유로(102)가 연결된 지점에 설치되어, 외부 공기의 추가 유입을 단속한다.
상기 공기 토출유로(106)는, 상기 제2공기 유로(102)에 연결되어, 상기 제2공기 유로(102)내의 공기를 외부로 토출하는 유로이다. 상기 공기 토출유로(106)는 상기 제2공기 유로(102)에서 상기 공기 보충유로(104)보다 상기 공기 열교환기(120)의 출구측에 가까운 위치에 연결된다.
상기 공기 토출유로 밸브(107)는, 상기 공기 토출유로(106)와 상기 제2공기 유로(102)가 연결된 지점에 설치되어, 공기의 토출을 단속한다.
상기 제1BIPVT 열원 공급유로(131)는, 상기 공기 열교환기(120)와 상기 버퍼 탱크(130)를 연결하는 유로이다. 상기 제1BIPVT 열원 공급유로(131)는, 상기 공기 열교환기(120)에서 가열되어 나온 온수를 상기 버퍼 탱크(130)로 안내하여, 상기 BIPVT 컬렉터(110)의 열원을 상기 버퍼 탱크(130)에 공급한다.
상기 제1BIPVT 열원 펌프(141)는, 상기 제1BIPVT 열원 공급유로(131)에서 상기 버퍼 탱크(130)의 출구측에 설치되어, 상기 버퍼 탱크(130)에 저장된 온수를 상기 공기 열교환기(120)로 펌핑하는 펌프이다.
상기 제2BIPVT 열원 공급유로(132)는, 상기 버퍼 탱크(130)와 후술하는 실외 열교환기(40)를 연결하는 유로이다. 상기 제2BIPVT 열원 공급유로(132)는, 상기 버퍼 탱크(130)에 저장된 온수를 상기 실외 열교환기(40)로 안내하여, 상기 BIPVT 컬렉터(110)의 열원을 상기 히트펌프 사이클의 상기 실외 열교환기(40)에 공급한다.
상기 제2BIPVT 열원 펌프(142)는, 상기 제2BIPVT 열원 공급유로(132)에서 상기 버퍼 탱크(130)의 출구측에 설치되어, 상기 버퍼 탱크(130)에 저장된 온수를 상기 실외 열교환기(40)로 펌핑하는 펌프이다.
상기 히트펌프 사이클은, 압축기(10), 급탕 열교환기(20), 급탕 탱크(22), 냉난방 열교환기(30), 냉난방수 탱크(32), 실외 열교환기(40), 냉각판 열교환기(50), 이코노마이저(60), 수액기(70), 사방밸브(80) 및 팽창밸브(90)를 포함한다.
상기 압축기(10)는, 상기 히트펌프 사이클을 순환하는 냉매를 압축시키는 BLDC 압축기이다. 상기 압축기(10)는, 인버터(300)에 의해 제어되는 인버터 압축기이다.
상기 급탕 열교환기(20)는, 상기 압축기(10)에서 나온 냉매와 급탕 용수를 열교환시키는 열교환기이다.
상기 급탕 탱크(22)는, 외부로부터 시수가 공급되어 급탕 용수로 저장되며, 상기 급탕 열교환기(20)에서 열을 흡수한 온수인 급탕 열원이 통과하는 내부 유로가 형성된다. 상기 급탕 탱크(22)의 내부에서는 상기 급탕 용수와 상기 급탕 열원이 혼합되지 않으며, 상기 급탕 용수와 상기 급탕 열원의 열교환만 이루어진다. 여기서, 상기 급탕 열원은 물인 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 급탕 열교환기(20)와 상기 급탕 탱크(22)는, 급탕 유로(24)로 연결된다. 상기 급탕 유로(24)에는 급탕 펌프(26)가 설치된다.
상기 냉난방 열교환기(30)는, 상기 급탕 열교환기(20)에서 나온 냉매와 냉난방 열원을 열교환시키는 열교환기이다.
상기 냉난방수 탱크(32)는, 외부로부터 시수가 공급되어 냉난방 용수로 저장되며, 상기 냉난방 열교환기(30)에서 열을 흡수한 온수인 냉난방 열원이 통과하는 내부 유로가 형성된다. 상기 냉난방수 탱크(32)의 내부에서는 상기 냉난방 용수와 상기 냉난방 열원 혼합되지 않으며, 상기 냉난방 용수와 상기 냉난방 열원의 열교환만 이루어진다. 여기서, 상기 냉난방 열원은 물인 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 냉난방 열교환기(30)와 상기 냉난방수 탱크(32)는 냉난방 열원 유로(34)로 연결된다. 상기 냉난방 열원 유로(34)에는 냉난방 펌프(36)가 설치된다.
상기 실외 열교환기(40)는, 상기 급탕 열교환기(20)와 상기 냉난방 열교환기(30) 중 어느 하나에서 나온 냉매와 상기 버퍼 탱크(130)에서 공급되는 온수와 실외 공기를 열교환시키는 열교환기이다. 상기 실외 열교환기(40)의 내부에는 상기 냉매가 통과하는 냉매 유로(40a)와 상기 온수가 통과하는 온수 유로(40b)가 더블 코일(double coil) 타입으로 형성된다. 상기 온수 유로는 상기 제2BIPVT 열원 공급유로(132)에 연결된 유로이다. 상기 실외 열교환기(40)에는 외기를 송풍하는 실외 열교환팬(40c)이 설치된다.
상기 냉각판(Cold plate) 열교환기(50)는, 상기 압축기(10)의 흡입측 유로(11)에서 분기된 유로에 연결된다. 보다 상세하게는, 상기 냉각판 열교환기(50)는, 상기 압축기(10)의 흡입측 유로(11) 중에서 상기 사방밸브(80)와 상기 어큐뮬레이터(55)를 연결하는 메인유로(53)에서 분기된 유로에 설치된다.
상기 냉각판 열교환기(50)는, 상기 인버터(300)의 발열부(301)에 구비되어, 상기 압축기로 흡입되기 이전의 냉매를 이용하여 상기 인버터(300)의 발열부(301)를 냉각시키고, 상기 냉매는 증발시킨다. 상기 발열부(301)는 전류공급장치(PSD, POWER SUPPLY DEVICE)이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 냉각판 열교환기(50)는, 상기 인버터(300)의 발열부(301)에 접하도록 판 형상으로 형성되고, 내부에 복수의 관통홀들이 형성된 냉각판(510)과, 상기 냉각판(510)을 관통하도록 상기 관통홀들에 끼워지고, 냉매가 통과하는 복수의 냉매관들(520)을 포함한다.
상기 냉각판(510)은, 상기 발열부(301)에 접하도록 형성된다. 상기 냉각판(510)의 2개의 제1,2냉각판(511)(512)이 결합되어 형성된 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 제1냉각판(511)의 일측면은 상기 발열부(301)에 접하도록 편평한 면으로 형성되고, 타측면에는 상기 냉매관(520)이 끼워지도록 반원 형상의 제1홈부(511a)가 형성된다.
상기 제2냉각판(512)은, 상기 제1냉각판(511)의 타측면에 결합된다. 상기 제2냉각판(512)에는 상기 제1홈부(511a)에 대향되는 반원 형상의 제2홈부(512a)가 형성되어, 상기 제1홈부(511a)와 상기 제2홈부(512a)가 상기 관통홀을 형성한다.
상기 제1,2냉각판(511)(512)은 복수의 체결부재(530)에 의해 상기 발열부(301)에 체결될 수 있다. 상기 체결부재(530)는 체결볼트인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 제1,2냉각판(511)(512)에는 상기 체결부재(530)가 체결되는 체결홀(531)이 형성되고, 상기 발열부(301)에도 상기 체결부재(530)가 체결되는 체결홀(301a)이 형성된다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제1,2냉각판(511)(512)은 상기 체결부재(530)에 의해 체결 고정되되, 상기 냉각판(510)과 상기 발열부(301)는 상기 체결부재(530)가 아닌 다른 결합부재나 접착부재 등으로 고정될 수도 있다.
상기 냉매관들(520)은, 각각 일단은 후술하는 냉각판 열교환기 흡입유로(51)에 연결되고, 타단은 후술하는 냉각판 열교환기 토출유로(52)에 연결된다. 즉, 상기 냉매관들(520)은, 상기 냉각판 열교환기 흡입유로(51)에서 복수개로 분기되어 냉매가 통과하는 관이고, 상기 냉각판(510)을 통과한 후 다시 상기 냉각판 열교환기 토출유로(52)로 합지된다.
상기 냉각판(Cold plate) 열교환기(50)에는, 냉각판 열교환기 흡입유로(51)와 냉각판 열교환기 토출유로(52)가 연결된다.
상기 냉각판 열교환기 흡입유로(51)는, 상기 메인유로(53)에서 분기되어, 상기 압축기(10)로 흡입되기 이전의 냉매를 상기 냉각판 열교환기(50)로 안내하는 유로이다.
상기 냉각판 열교환기 토출유로(52)는, 상기 냉각판 열교환기(50)에서 나온 냉매를 상기 압축기(10)의 흡입측 유로(11)로 안내하는 유로이다.
상기 메인유로(53)에서 상기 냉각판 열교환기 흡입유로(51)가 분기되는 지점과 상기 냉각판 열교환기 토출유로(52)가 합지되는 지점 사이에는 제1개폐밸브(54)가 설치된다.
상기 제1개폐밸브(54)는 상기 압축기(10)로 흡입되는 유량을 제어하는 유량제어밸브이다. 상기 제1개폐밸브(54)의 차폐시 상기 냉매는 상기 냉각판 열교환기(50)로 유입된다.
상기 냉각판 열교환기 토출유로(52)에는 상기 냉각판 열교환기(50)에서 토출되는 냉매를 단속하기 위한 제2개폐밸브(56)가 설치된다.
상기 제1,2개폐밸브(54)(56)는 상기 제어부에 의해 개폐가 제어된다.
상기 제어부는, 상기 압축기(10)의 작동시 상기 제1개폐밸브(54)를 개방한다.
상기 제어부는, 상기 인버터(300)의 발열부(301) 온도가 미리 설정된 제1설정 발열부 온도 이상이면, 상기 제1개폐밸브(54)가 개방된 상태에서 상기 제2개폐밸브(56)는 개방한다. 상기 제2개폐밸브(56)의 개방한 이후에 상기 발열부(301) 온도가 상기 제1설정 발열부 온도 미만으로 떨어지지 않고 상기 제1설정 발열부 온도보다 높게 설정된 최고 설정 온도에 도달하면, 상기 제어부는 상기 제1개폐밸브(54)를 차폐한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 인버터(300)의 발열부(301) 온도가 상기 제2설정 발열부 온도 이하이면, 상기 제2개폐밸브(56)는 차폐한다.
여기서, 상기 제1설정 발열부 온도는 약 75℃이고, 상기 제2설정 발열부 온도는 약 70℃인 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제1,2설정 발열부 온도는 실험 등을 통해 최적의 온도로 미리 설정될 수 있다. 또한, 상기 제1,2개폐밸브(54)(56)는 필요에 따라 수동 조작도 가능하다.
상기 냉각판 열교환기(50)와 상기 압축기(10) 사이에는 어큐뮬레이터(55)가 설치된다.
상기 압축기(10)의 토출측 유로(12)에는 오일 세퍼레이터(13)가 설치된다.
상기 압축기(10)의 토출측 유로(12)에는 핫가스 바이패스 유로(14)가 분기되어 형성된다.
상기 핫가스 바이패스 유로(14)는, 상기 압축기(10)에서 나온 냉매 중 일부를 상기 냉난방 열교환기(30)의 흡입측 유로로 공급하기 위한 유로이다.
상기 핫가스 바이패스 유로(14)에는 유량을 제어하는 핫가스 유량제어밸브(15)가 설치된다. 상기 핫가스 유량제어밸브(15)는, 제상 운전 모드나 상기 압축기(10)의 흡입측 압력에 따라 제어된다.
상기 이코노마이저(60)는, 상기 실외 열교환기(40)와 상기 냉난방 열교환기(30) 중 어느 하나에서 응축된 냉매가 유입되도록 설치된다.
상기 이코노마이저(60)의 내부에는 제1이코노마이저 유로(60a)와 제2이코노마이저 유로(60b)가 형성된다.
상기 제1이코노마이저 유로(60a)는, 냉방 운전시 상기 실외 열교환기(40)에서 토출된 냉매가 유입되고 난방 운전시 상기 냉난방 열교환기(30)에서 토출된 냉매가 유입되는 유로이다.
상기 제2이코노마이저 유로(60b)는, 상기 제1이코노마이저 유로(60a)와 별도로 형성되어 상기 제1이코노마이저 유로(60a)를 통과하는 냉매와 열교환하는 유로이다. 상기 제2이코노마이저 유로(60b)는, 후술하는 분기유로(61)에서 나온 냉매가 유입된다.
상기 분기유로(61)는, 상기 이코노마이저(60)의 토출측 유로에서 분기되어 상기 이코노마이저(60)에서 나온 냉매 중 일부를 상기 제2이코노마이저 유로(60b)로 안내하는 유로이다.
상기 분기유로(61)에는 유로의 개폐를 단속하는 분기 개폐밸브(62)와, 상기 분기유로(61)를 통과하는 냉매의 유량을 제어하는 분기유량 제어밸브(63)가 설치된다. 상기 분기 개폐밸브(62)는, 상기 제2이코노마이저 유로(60b)를 통과하여 상기 이코노마이저(60)에서 토출되는 냉매의 온도에 따라 개폐가 제어된다.
상기 이코노마이저(60)와 상기 압축기(10)는 인젝션 유로(65)로 연결된다.
상기 인젝션 유로(65)는, 상기 제2이코노마이저 유로(60b)에서 나온 냉매를 상기 압축기(10)의 흡입측으로 분사하는 유로이다.
상기 인젝션 유로(65)에는 제1인젝션 유량제어밸브(66)가 설치된다.
상기 인젝션 유로(65)에는 상기 제2이코노마이저 유로(60b)에서 나온 냉매 중 일부를 상기 어큐뮬레이터(55)의 흡입측으로 안내하는 인젝션 분기유로(67)가 분기된다.
상기 인젝션 분기유로(67)에는 제2인젝션 유량제어밸브(68)가 설치된다.
상기 수액기(70)는, 상기 이코노마이저(60)보다 상류측에 설치되어, 상기 실외 열교환기(40)와 상기 냉난방 열교환기(30)중 어느 하나에서 응축된 냉매가 유입되어 일시 저장된다.
상기 수액기(70)의 흡입 유로(71)에는, 냉방용 수액기 유입유로(72)와, 난방용 수액기 유입유로(73)가 연결된다.
상기 냉방용 수액기 유입유로(72)는, 냉방 운전시 상기 실외 열교환기(40)에서 나온 냉매를 상기 수액기(70)로 안내하도록 형성된다. 상기 냉방용 수액기 유입유로(72)는, 상기 냉방 운전시 상기 실외 열교환기(40)의 토출유로인 제1냉매유로(41)와 상기 수액기(70)의 흡입유로(71)를 연결하는 유로이다.
상기 냉방용 수액기 유입유로(72)에는 제3체크밸브(203)가 설치되어, 난방 운전시 역류를 방지한다.
상기 난방용 수액기 유입유로(73)는, 난방 운전시 상기 냉난방 열교환기(30)에서 나온 냉매를 상기 수액기(70)로 안내하도록 형성된 유로이다. 상기 난방용 수액기 유입유로(73)는, 상기 난방 운전시 상기 냉난방 열교환기(30)의 토출유로인 제3냉매유로(43)와 상기 수액기(70)의 흡입유로(71)를 연결하는 유로이다.
상기 난방용 수액기 유입유로(73)에는 제4체크밸브(204)가 설치되어, 냉방 운전시 역류를 방지한다.
상기 수액기(70)의 토출측에는 수액기 토출유로(75)가 연결된다. 상기 수액기 토출유로(75)는 상기 수액기(70)에서 나온 냉매를 상기 이코노마이저(60)로 안내하는 유로이다. 상기 수액기 토출유로(75)는 상기 수액기(70)와 상기 제1이코노마이저 유로(60a)를 연결한다.
상기 팽창밸브(90)는, 상기 이코노마이저(60)에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치이다. 상기 팽창밸브(90)의 흡입측에는 팽창밸브 흡입유로(91)가 연결되고, 토출측에는 팽창밸브 토출유로(92)가 연결된다.
상기 팽창밸브 토출유로(92)는, 냉방용 팽창밸브 토출유로(93)와 난방용 팽창밸브 토출유로(94)로 분기된다.
상기 냉방용 팽창밸브 토출유로(93)는, 냉방운전시 상기 팽창밸브(90)에서 토출된 냉매를 상기 냉난방 열교환기(30)로 안내하는 유로이다. 상기 냉방용 팽창밸브 토출유로(93)는, 상기 제3냉매유로(43)에 연결된다.
상기 냉방용 팽창밸브 토출유로(93)에는 제1체크밸브(201)가 설치되어, 난방 운전시 역류를 방지한다.
상기 난방용 팽창밸브 토출유로(94)는, 난방운전시 상기 팽창밸브(90)에서 토출된 냉매를 상기 실외 열교환기(40)로 안내하는 유로이다. 상기 난방용 팽창밸브 토출유로(94)는, 상기 제1냉매유로(41)로 연결된다.
상기 난방용 팽창밸브 토출유로(94)에는 제2체크밸브(202)가 설치되어, 냉방운전시 역류를 방지한다.
상기 사방밸브(80)는, 운전 모드에 따라 유로의 방향을 전환하는 밸브이다.
한편, 상기 시스템은, 냉방 운전, 냉방과 급탕이 모두 필요한 냉방 급탕운전, 난방 운전, 난방과 급탕이 모두 필요한 난방 급탕운전, 급탕만 필요한 급탕 운전을 포함하는 운전 모드, 상기 급탕 탱크(22)의 내부 온도, 상기 냉난방수 탱크(32)의 내부 온도에 따라 상기 급탕 펌프(26), 상기 냉난방 펌프(36), 상기 제1,2BIPVT 열원 펌프(141)(142)의 작동을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함한다.
또한, 상기 시스템은 복수의 센서들을 포함한다. 상기 복수의 센서들은, 상기 압축기(10)의 흡입측 유로(11)에 설치된 제1온도센서(201), 상기 급탕 유로(24)에 설치된 제2,3온도센서(202)(203), 상기 냉난방 열원 유로(34)에 설치된 제4,5온도센서(204)(205), 상기 제1냉매유로에 설치된 제6온도센서(206), 상기 실외 열교환기(40)의 냉매유로(40a)에 설치된 제7온도센서(207), 상기 제2BIPVT 열원 공급유로(132)에 설치된 제8온도센서(208), 상기 급탕 탱크(22)에 설치된 제9온도센서(209), 상기 냉난방수 탱크(32)에 설치된 제10온도센서(210), 상기 인젝션 유로(65)에 설치된 제11온도센서(211)를 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 히트펌프의 냉방 운전 상태를 설명하면, 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 냉방 운전시 상기 제어부(미도시)는, 상기 제1BIPVT 열원 펌프(141)를 작동시키고, 상기 제2BIPVT 열원 펌프(142)를 작동 중지시키고, 상기 급탕 펌프(26)는 작동 중지시키고, 상기 냉난방 펌프(136)는 작동시킨다.
상기 제1BIPVT 열원 펌프(141)가 작동되면, 상기 BIPVT 컬렉터(110)에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기(120)에 전달된다.
상기 공기 열교환기(120)에서 상기 공기에 의해 가열된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로(131)를 통해 상기 버퍼 탱크(130)에 저장된다.
또한, 상기 버퍼 탱크(130)에는 상기 급수 예열유로(150)가 형성되어, 외부로부터 공급되는 급수를 상기 온수와 열교환시켜 예열할 수 있다. 상기 버퍼 탱크(130)에서 예열된 급수는 상기 급수 저장유로(152)를 통해 상기 급탕 탱크(22)에 저장된다. 즉, 상기 제1BIPVT 열원 공급유로(131)를 통해 상기 버퍼 탱크(130)에 저장된 열원은 상기 급탕 탱크(22)로 공급되는 급수를 예열하는 데 사용될 수 있다.
외부로부터 공급되는 급수가 상기 버퍼 탱크(130)에서 예열된 후 상기 급탕 탱크(22)에 저장됨으로써, 상기 급탕 탱크(22)의 온도를 일정 범위로 유지할 수 있다.
한편, 상기 냉방 운전시 냉매의 흐름을 설명하면 다음과 같다.
상기 압축기(10)에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기(20), 상기 사방밸브(80), 상기 실외 열교환기(40), 상기 수액기(70), 상기 이코노마이저(60), 상기 팽창밸브(90), 상기 냉난방 열교환기(30) 및 상기 냉각판 열교환기(50)를 차례로 통과한 후, 상기 압축기(10)로 다시 순환한다.
상기 압축기(10)에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기(20)로 유입된다.
이 때, 상기 급탕 펌프(26)가 작동되지 않는 상태이므로, 상기 급탕 열교환기(20)에서 상기 냉매는 열교환하지 않는다.
상기 급탕 열교환기(20)에서 나온 냉매는 상기 사방밸브(80)를 거쳐 상기 실외 열교환기(40)로 유입된다. 상기 급탕 열교환기(20)에서 열교환되지 않은 냉매는 고온 상태로 상기 실외 열교환기(40)로 유입된다.
상기 실외 열교환기(40)에서는 상기 냉매와 외기와의 열교환이 이루어진다. 상기 실외 열교환기(40)는 냉매 응축기 역할을 한다. 상기 실외 열교환기(40)에서는 상기 냉매가 응축되면서 응축열이 발생된다.
상기와 같이, 냉방 운전시에는 상기 실외 열교환기(40)가 냉매의 응축기 역할을 한다.
상기 실외 열교환팬(40c)은 상기 냉매의 응축압력이 미리 설정된 설정압력 이상시 작동한다.
상기 실외 열교환기(40)에서 나온 냉매는 상기 수액기(70), 상기 이코노마이저(60) 및 상기 팽창밸브(90)를 차례로 통과한 후, 상기 냉난방 열교환기(30)로 유입된다.
이 때, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제11온도센서(211)에서 감지된 온도에 따라 상기 분기 개폐밸브(62)의 개폐를 단속한다.
상기 분기 개폐밸브(62)가 상기 분기유로(61)를 개방하면, 상기 이코노마이저(60)를 통과한 냉매 중 일부는 상기 분기유로(61)를 통해 다시 상기 제2이코노마이저 유로(60b)로 유입된다.
상기 이코노마이저(60)에서는 상기 제1이코노마이저 유로(60a)를 통과하는 냉매와 상기 제2이코노마이저 유로(60b)를 통과하는 냉매의 열교환이 이루어진다.
상기 제2이코노마이저 유로(60b)에서 가열된 냉매는 상기 인젝션 유로(65)를 통해 상기 압축기(10)의 흡입측으로 인젝션된다.
상기 이코노마이저(60)에서 나온 냉매는 상기 팽창밸브(90)에서 팽창되어 냉각된 후 상기 냉난방 열교환기(30)로 유입된다.
상기 냉난방 열교환기(30)에서는, 상기 냉매와 상기 냉난방 열원의 열교환이 이루어져, 상기 냉매는 증발되고 상기 냉난방 열원은 냉각된다. 즉, 냉방 운전시 상기 냉난방 열교환기(30)는 냉매의 증발기 역할을 한다.
상기 냉난방 열교환기(30)에서 냉각된 상기 냉난방 열원은 상기 냉난방수 탱크(32)로 유입된다.
상기 냉난방수 탱크(32)에서는, 상기 냉난방 열원과 상기 냉난방수의 열교환이 이루어지며, 상기 냉난방 열원은 상기 냉난방수를 냉각시킨다.
상기 냉난방수 탱크(32)에 저장되고 상기 냉난방 열원에 의해 냉각된 상기 냉난방수는 실내를 냉방하는 데 사용된다. 예를 들어, 실내에 설치된 냉방 장치의 냉매로서 사용되어, 실내 공기를 냉각시키는 데 사용될 수 있다.
상기 냉난방 열교환기(30)에서 증발되고 나온 냉매는 상기 제1,2개폐밸브(54)(56)의 작동에 따라 상기 냉각판 열교환기(50)를 통과하거나 상기 냉각판 열교환기(50)를 바이패스 한 후, 상기 압축기(10)로 순환된다.
상기 인버터(300)의 발열부(301)의 온도가 상기 제1설정 발열부 온도 이상이면, 상기 인버터(300)의 발열부(301)를 냉각시키기 위하여 상기 제1개폐밸브(54)가 개방된 상태에서 상기 제2개폐밸브(56)를 개방하여, 상기 냉매를 상기 냉각판 열교환기(50)로 안내한다.
상기 냉매가 상기 냉각판 열교환기(50)를 통과하면서 추가로 열교환되어 증발됨으로써, 증발기 용량이 커지게 되므로 능력 및 효율이 증대될 수 있다.
또한, 상기 냉매가 상기 인버터의 발열부 온도를 낮출 수 있다. 상기와 같이 냉매를 이용함으로써, 상기 인버터를 냉각시키기 위해 냉각팬을 사용하는 경우에 비해 소음이 없는 이점이 있다.
한편, 상기 제2개폐밸브(56)의 개방한 이후, 상기 발열부(301)의 온도가 상기 제1설정 발열부 온도 미만으로 떨어지지 않고 상기 제1설정 발열부 온도보다 높게 설정된 최고 설정 온도에 도달하면, 상기 제어부는 상기 제1개폐밸브(54)를 차폐한다. 즉, 상기 제1개폐밸브(54)가 차폐되고 상기 제2개폐밸브(56)가 개방되면, 냉매가 전부 상기 냉각판 열교환기(50)를 통과하게 되므로, 상기 발열부(301)가 보다 신속하게 냉각될 수 있다.
상기 인버터(300)의 발열부(301)의 온도가 상기 제2설정 발열부 온도 미만으로 떨어지면, 상기 제1개폐밸브(54)는 개방하고, 상기 제2개폐밸브(56)는 차폐하여, 상기 냉매가 상기 냉각판 열교환기(50)를 바이패스하도록 안내한다.
상기와 같이 냉방 운전시에는 상기 BIPVT 컬렉터(110)에서 생산된 열원은 상기 버퍼 탱크(130)에 저장하여, 상기 급탕 탱크(22)로 공급되는 급수를 예열하는 데 사용된다.
한편, 여름철 급탕 운전에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템의 급탕 운전 상태가 도시된 도면이다.
도 2를 참조하면, 여름철 급탕 운전시 상기 제어부(미도시)는, 상기 제1BIPVT 열원 펌프(141)를 작동시키고, 상기 제2BIPVT 열원 펌프(142)를 작동 중지시키고, 상기 급탕 펌프(26)는 작동시키고, 상기 냉난방 펌프(136)는 작동을 중지시킨다.
상기 제1BIPVT 열원 펌프(141)가 작동되면, 상기 BIPVT 컬렉터(110)에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기(120)에 전달된다.
상기 공기 열교환기(120)에서 상기 공기에 의해 가열된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로(131)를 통해 상기 버퍼 탱크(130)에 저장된다.
상기 제1BIPVT 열원 공급유로(131)를 통해 상기 버퍼 탱크(130)에 저장된 열원은 상기 급탕 탱크(22)로 공급되는 급수를 예열하는 데 사용될 수 있다.
한편, 상기 압축기(10)에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기(20), 상기 사방밸브(80), 상기 냉난방 열교환기(30), 상기 수액기(70), 상기 이코노마이저(60), 상기 팽창밸브(90), 상기 실외 열교환기(40)를 차례로 통과한 후, 상기 압축기(10)로 다시 순환한다.
상기 압축기(10)에서 나온 냉매는 상기 급탕 열교환기(20)로 유입된다.
상기 급탕 열교환기(20)에서는 상기 냉매와 상기 급탕 열원의 열교환이 이루어지며, 상기 냉매의 열은 상기 급탕 열원으로 전달되어, 상기 급탕 열원은 가열된다.
상기 급탕 열교환기(20)에서 가열된 상기 급탕 열원은 상기 급탕 탱크(22)로 유입된다.
상기 급탕 탱크(22)에서는 상기 급탕 열원과 상기 급탕 용수의 열교환이 이루어지며, 상기 급탕 열원의 열이 상기 급탕 용수에 전달된다. 상기 급탕 용수는 급탕에 사용된다.
상기 급탕 열교환기(20)에서 열을 빼앗기고 나온 냉매는 상기 사방밸브(80)를 거쳐 상기 냉난방 열교환기(30)로 유입된다.
상기 냉난방 펌프(36)의 작동이 중지된 상태이므로, 상기 냉난방 열교환기(30)에서는 열교환이 이루어지지 않는다.
상기 냉난방 열교환기(30)를 통과하고 나온 냉매는 상기 수액기(70), 상기 이코노마이저(60) 및 상기 팽창밸브(90)를 차례로 통과한 후, 상기 실외 열교환기(40)로 유입된다.
상기 급탕 운전시 상기 실외 열교환기는 증발기 역할을 하며, 상기 실외 열교환팬(40c)은 상기 냉매의 증발압력이 미리 설정된 설정압력 이하시 작동한다.
상기 실외 열교환팬(40c)의 작동은 중지되고, 상기 실외 열교환기(40)에서는 열교환이 이루어지지 않는다.
이 때, 상기 냉각판 열교환기(50)는 상기 인버터의 발열부 온도에 따라 사용이 제어된다.
상기와 같이 여름철 급탕 운전시에는 상기 BIPVT 컬렉터(110)에서 생산된 열원은 상기 버퍼 탱크(130)에 저장하여, 상기 급탕 탱크(22)로 공급되는 급수를 예열하는 데 사용된다.
한편, 냉방 급탕 운전에 대해 설명하면, 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템의 냉방 급탕운전 상태가 도시된 도면이다.
도 3을 참조하면, 냉방 급탕 운전시 상기 제어부(미도시)는, 상기 제1BIPVT 열원 펌프(141)를 작동시키고, 상기 제2BIPVT 열원 펌프(142)를 작동 중지시키고, 상기 급탕 펌프(26)와 상기 냉난방 펌프(136)도 모두 작동시킨다.
상기 제1BIPVT 열원 펌프(141)가 작동되면, 상기 BIPVT 컬렉터(110)에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기(120)에 전달된다.
상기 공기 열교환기(120)에서 상기 공기에 의해 가열된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로(131)를 통해 상기 버퍼 탱크(130)에 저장된다.
상기 제1BIPVT 열원 공급유로(131)를 통해 상기 버퍼 탱크(130)에 저장된 열원은 상기 급탕 탱크(22)로 공급되는 급수를 예열하는 데 사용될 수 있다.
한편, 상기 압축기(10)에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기(20), 상기 사방밸브(80), 상기 실외 열교환기(40), 상기 수액기(70), 상기 이코노마이저(60), 상기 팽창밸브(90) 및 상기 냉난방 열교환기(30)를 차례로 통과한 후, 상기 압축기(10)로 다시 순환한다.
상기 압축기(10)에서 나온 고온의 냉매는 상기 급탕 열교환기(20)로 유입된다.
상기 급탕 열교환기(20)에서는 상기 고온의 냉매와 상기 급탕 열원의 열교환이 이루어지며, 상기 냉매의 열은 상기 급탕 열원으로 전달되어, 상기 급탕 열원은 가열된다.
상기 급탕 열교환기(20)에서 가열된 상기 급탕 열원은 상기 급탕 탱크(22)로 유입된다.
상기 급탕 탱크(22)에서는 상기 급탕 열원과 상기 급탕 용수의 열교환이 이루어지며, 상기 급탕 열원의 열이 상기 급탕 용수에 전달된다. 상기 급탕 용수는 급탕에 사용된다.
상기 급탕 열교환기(20)에서 나온 냉매는 상기 사방밸브(80)를 거쳐 상기 실외 열교환기(40)로 유입된다.
상기 냉방 급탕 운전시 상기 실외 열교환기(40)는 응축기 역할을 하며, 상기 실외 열교환팬(40c)은 상기 냉매의 응축압력이 미리 설정된 설정압력 이상시 작동한다.
이 때, 상기 냉각판 열교환기(50)는 상기 인버터의 발열부 온도에 따라 사용이 제어된다.
상기 실외 열교환기(40)에서 나온 냉매는 상기 수액기(70), 상기 이코노마이저(60) 및 상기 팽창밸브(90)를 차례로 통과한 후, 상기 냉난방 열교환기(30)로 유입된다.
이 때, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제11온도센서(211)에서 감지된 온도에 따라 상기 분기 개폐밸브(62)의 개폐를 단속한다.
상기 분기 개폐밸브(62)가 상기 분기유로(61)를 개방하면, 상기 이코노마이저(60)를 통과한 냉매 중 일부는 상기 분기유로(61)를 통해 다시 상기 제2이코노마이저 유로(60b)로 유입된다.
상기 이코노마이저(60)에서는 상기 제1이코노마이저 유로(60a)를 통과하는 냉매와 상기 제2이코노마이저 유로(60b)를 통과하는 냉매의 열교환이 이루어진다.
상기 제2이코노마이저 유로(60b)에서 가열된 냉매는 상기 인젝션 유로(65)를 통해 상기 압축기(10)의 흡입측으로 인젝션된다.
상기 이코노마이저(60)에서 나온 냉매는 상기 팽창밸브(90)에서 팽창되어 냉각된 후 상기 냉난방 열교환기(30)로 유입된다.
상기 냉난방 열교환기(30)에서는, 상기 냉매와 상기 냉난방 열원의 열교환이 이루어져, 상기 냉매는 증발되고 상기 냉난방 열원은 냉각된다.
상기 냉난방 열교환기(30)에서 냉각된 상기 냉난방 열원은 상기 냉난방수 탱크(32)로 유입된다.
상기 냉난방수 탱크(32)에서는, 상기 냉난방 열원과 상기 냉난방수의 열교환이 이루어지며, 상기 냉난방 열원은 상기 냉난방수를 냉각시킨다.
상기 냉난방수 탱크(32)에 저장되고 상기 냉난방 열원에 의해 냉각된 상기 냉난방수는 실내를 냉방하는 데 사용된다. 예를 들어, 실내에 설치된 냉방 장치의 냉매로서 사용되어, 실내 공기를 냉각시키는 데 사용될 수 있다.
상기 냉난방 열교환기(30)에서 증발되고 나온 냉매는 상기 제1,2개폐밸브(54)(56)의 작동에 따라 상기 냉각판 열교환기(50)를 통과하거나 상기 냉각판 열교환기(50)를 바이패스 한 후, 상기 압축기(10)로 순환된다.
상기 인버터(300)의 발열부(301)의 온도가 상기 제1설정 발열부 온도 이상이면, 상기 인버터(300)의 발열부(301)를 냉각시키기 위하여 상기 제1개폐밸브(54)가 개방된 상태에서 상기 제2개폐밸브(56)를 개방하여, 상기 냉매를 상기 냉각판 열교환기(50)로 안내한다.
상기 냉매가 상기 냉각판 열교환기(50)를 통과하면서 추가로 열교환되어 증발됨으로써, 증발기 용량이 커지게 되므로 능력 및 효율이 증대될 수 있다.
또한, 상기 냉매가 상기 인버터의 발열부 온도를 낮출 수 있다. 상기와 같이 냉매를 이용함으로써, 상기 인버터를 냉각시키기 위해 냉각팬을 사용하는 경우에 비해 소음이 없는 이점이 있다.
한편, 상기 제2개폐밸브(56)의 개방한 이후, 상기 발열부(301)의 온도가 상기 제1설정 발열부 온도 미만으로 떨어지지 않고 상기 제1설정 발열부 온도보다 높게 설정된 최고 설정 온도에 도달하면, 상기 제어부는 상기 제1개폐밸브(54)를 차폐한다. 즉, 상기 제1개폐밸브(54)가 차폐되고 상기 제2개폐밸브(56)가 개방되면, 냉매가 전부 상기 냉각판 열교환기(50)를 통과하게 되므로, 상기 발열부(301)가 보다 신속하게 냉각될 수 있다.
상기 인버터(300)의 발열부(301)의 온도가 상기 제2설정 발열부 온도 미만이면, 상기 제1개폐밸브(54)는 개방하고, 상기 제2개폐밸브(56)는 차폐하여, 상기 냉매가 상기 냉각판 열교환기(50)를 바이패스하도록 안내한다.
상기와 같이 냉방 급탕 운전시에는 상기 BIPVT 컬렉터(110)에서 생산된 열원은 상기 버퍼 탱크(130)에 저장하여, 상기 급탕 탱크(22)로 공급되는 급수를 예열하는 데 사용된다.
한편, 난방 운전에 대해 설명하면, 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템의 난방 운전 상태가 도시된 도면이다.
도 4를 참조하면, 난방 운전시 상기 제어부(미도시)는, 상기 제1,2BIPVT 열원 펌프(141)(142)를 작동시키고, 상기 급탕 펌프(26)는 작동 중지시키고, 상기 냉난방 펌프(136)는 작동시킨다.
상기 제1,2BIPVT 열원 펌프(141)(142)가 작동되면, 상기 BIPVT 컬렉터(110)에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기(120)에 전달된다.
상기 공기 열교환기(120)에서 상기 공기에 의해 가열된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로(131)를 통해 상기 버퍼 탱크(130)에 저장된다.
상기 버퍼 탱크(130)에 저장된 온수는 상기 제2BIPVT 열원 공급유로(132)를 통해 상기 실외 열교환기(40)로 공급된다.
한편, 상기 압축기(10)에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기(20), 상기 사방밸브(80), 상기 냉난방 열교환기(30), 상기 수액기(70), 상기 이코노마이저(60), 상기 팽창밸브(90) 및 상기 실외 열교환기(30)를 차례로 통과한 후, 상기 압축기(10)로 다시 순환한다.
상기 압축기(10)에서 나온 고온의 냉매는 상기 급탕 열교환기(20)로 유입된다.
이 때, 상기 급탕 펌프(26)가 작동되지 않는 상태이므로, 상기 급탕 열교환기(20)에서 상기 냉매는 열교환하지 않는다.
상기 급탕 열교환기(20)에서 나온 냉매는 상기 사방밸브(80)를 거쳐 상기 냉난방 열교환기(30)로 유입된다.
상기 냉난방 열교환기(30)에서는, 상기 고온의 냉매와 상기 냉난방 열원의 열교환이 이루어져, 상기 냉매는 응축되고 상기 냉난방 열원은 가열된다. 즉, 난방 운전시 상기 냉난방 열교환기(30)는 응축기 역할을 한다.
상기 냉난방 열교환기(30)에서 가열된 상기 냉난방 열원은 상기 냉난방수 탱크(32)로 유입된다.
상기 냉난방수 탱크(32)에서는, 상기 냉난방 열원과 상기 냉난방수의 열교환이 이루어지며, 상기 냉난방 열원은 상기 냉난방수를 가열시킨다.
상기 냉난방수 탱크(32)에 저장되고 상기 냉난방 열원에 의해 가열된 상기 냉난방수는 실내를 난방하는 데 사용된다. 예를 들어, 실내에 설치된 난방 장치의 냉매로서 사용되어, 실내 난방시키는 데 사용될 수 있다.
상기 냉난방 열교환기(30)를 통과하고 나온 냉매는 상기 수액기(70), 상기 이코노마이저(60) 및 상기 팽창밸브(90)를 차례로 통과한 후, 상기 실외 열교환기(40)로 유입된다.
상기 난방 운전시 상기 실외 열교환기는 증발기 역할을 하며, 상기 실외 열교환팬(40c)은 상기 냉매의 증발압력이 미리 설정된 설정압력 이하시 작동한다.
이 때, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제11온도센서(211)에서 감지된 온도에 따라 상기 분기 개폐밸브(62)의 개폐를 단속한다.
상기 분기 개폐밸브(62)가 상기 분기유로(61)를 개방하면, 상기 이코노마이저(60)를 통과한 냉매 중 일부는 상기 분기유로(61)를 통해 다시 상기 제2이코노마이저 유로(60b)로 유입된다.
상기 이코노마이저(60)에서는 상기 제1이코노마이저 유로(60a)를 통과하는 냉매와 상기 제2이코노마이저 유로(60b)를 통과하는 냉매의 열교환이 이루어진다.
상기 제2이코노마이저 유로(60b)에서 가열된 냉매는 상기 인젝션 유로(65)를 통해 상기 압축기(10)의 흡입측으로 인젝션된다.
상기 이코노마이저(60)에서 나온 냉매는 상기 팽창밸브(90)에서 팽창되어 냉각된 후 상기 실외 열교환기(40)로 유입된다.
상기 실외 열교환기(40)에서는 상기 냉매와 상기 제2BIPVT 열원 공급유로(132)를 통해 유입된 온수와의 열교환이 이루어진다. 상기 실외 열교환기(40)에서는 상기 냉매는 상기 온수의 열을 공급받는다. 즉, 난방 운전시 상기 실외 열교환기(40)는 증발기 역할을 하게 된다.
상기 실외 열교환기(40)에서 가열된 냉매는 상기 제1,2개폐밸브(54)(56)의 작동에 따라 상기 냉각판 열교환기(50)를 통과하거나 상기 냉각판 열교환기(50)를 바이패스 한 후, 상기 압축기(10)로 순환된다.
상기 인버터(300)의 발열부(301)의 온도가 상기 제1설정 발열부 온도 이상이면, 상기 인버터(300)의 발열부(301)를 냉각시키기 위하여 상기 제1개폐밸브(54)가 개방된 상태에서 상기 제2개폐밸브(56)를 개방하여, 상기 냉매를 상기 냉각판 열교환기(50)로 안내한다.
상기 냉매가 상기 냉각판 열교환기(50)를 통과하면서 추가로 열교환되어 증발됨으로써, 증발기 용량이 커지게 되므로 능력 및 효율이 증대될 수 있다.
또한, 상기 냉매가 상기 인버터의 발열부 온도를 낮출 수 있다. 상기와 같이 냉매를 이용함으로써, 상기 인버터를 냉각시키기 위해 냉각팬을 사용하는 경우에 비해 소음이 없는 이점이 있다.
한편, 상기 제2개폐밸브(56)의 개방한 이후, 상기 발열부(301)의 온도가 상기 제1설정 발열부 온도 미만으로 떨어지지 않고 상기 제1설정 발열부 온도보다 높게 설정된 최고 설정 온도에 도달하면, 상기 제어부는 상기 제1개폐밸브(54)를 차폐한다. 즉, 상기 제1개폐밸브(54)가 차폐되고 상기 제2개폐밸브(56)가 개방되면, 냉매가 전부 상기 냉각판 열교환기(50)를 통과하게 되므로, 상기 발열부(301)가 보다 신속하게 냉각될 수 있다.
상기 인버터(300)의 발열부(301)의 온도가 상기 제2설정 발열부 온도 미만이면, 상기 제1개폐밸브(54)는 개방하고, 상기 제2개폐밸브(56)는 차폐하여, 상기 냉매가 상기 냉각판 열교환기(50)를 바이패스하도록 안내한다.
상기와 같이 난방 운전시에는 상기 BIPVT 컬렉터(110)에서 생산된 열원은 상기 버퍼 탱크(130)에 저장하여, 상기 제2BIPVT 열원 공급유로(132)를 통해 상기 실외 열교환기(40)로 전달한다.
한편, 난방 급탕 운전에 대해 설명하면, 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템의 난방 급탕 운전 상태가 도시된 도면이다.
도 5를 참조하면, 난방 급탕 운전시 상기 제어부(미도시)는, 상기 제1,2BIPVT 열원 펌프(141)(142)를 작동시키고, 상기 급탕 펌프(26)와 상기 냉난방 펌프(136)도 모두 작동시킨다.
상기 제1,2BIPVT 열원 펌프(141)(142)가 작동되면, 상기 BIPVT 컬렉터(110)에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기(120)에 전달된다.
상기 공기 열교환기(120)에서 상기 공기에 의해 가열된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로(131)를 통해 상기 버퍼 탱크(130)에 저장된다.
상기 버퍼 탱크(130)에 저장된 온수는 상기 제2BIPVT 열원 공급유로(132)를 통해 상기 실외 열교환기(40)로 공급된다.
한편, 상기 압축기(10)에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기(20), 상기 사방밸브(80), 상기 냉난방 열교환기(30), 상기 수액기(70), 상기 이코노마이저(60), 상기 팽창밸브(90) 및 상기 실외 열교환기(40)를 차례로 통과한 후, 상기 압축기(10)로 다시 순환한다.
상기 압축기(10)에서 나온 고온의 냉매는 상기 급탕 열교환기(20)로 유입된다.
상기 급탕 열교환기(20)에서는 상기 고온의 냉매와 상기 급탕 열원의 열교환이 이루어지며, 상기 냉매의 열은 상기 급탕 열원으로 전달되어, 상기 급탕 열원은 가열된다.
상기 급탕 열교환기(20)에서 가열된 상기 급탕 열원은 상기 급탕 탱크(22)로 유입된다.
상기 급탕 탱크(22)에서는 상기 급탕 열원과 상기 급탕 용수의 열교환이 이루어지며, 상기 급탕 열원의 열이 상기 급탕 용수에 전달된다. 상기 급탕 용수는 급탕에 사용된다.
상기 급탕 열교환기(20)에서 나온 냉매는 상기 사방밸브(80)를 거쳐 상기 냉난방 열교환기(30)로 유입된다.
상기 냉난방 열교환기(30)에서는, 상기 고온의 냉매와 상기 냉난방 열원의 열교환이 이루어져, 상기 냉매는 응축되고 상기 냉난방 열원은 가열된다. 즉, 난방 급탕운전시 상기 냉난방 열교환기(30)는 응축기 역할을 한다.
상기 냉난방 열교환기(30)에서 가열된 상기 냉난방 열원은 상기 냉난방수 탱크(32)로 유입된다.
상기 냉난방수 탱크(32)에서는, 상기 냉난방 열원과 상기 냉난방수의 열교환이 이루어지며, 상기 냉난방 열원은 상기 냉난방수를 가열시킨다.
상기 냉난방수 탱크(32)에 저장되고 상기 냉난방 열원에 의해 가열된 상기 냉난방수는 실내를 난방하는 데 사용된다. 예를 들어, 실내에 설치된 난방 장치의 냉매로서 사용되어, 실내 난방시키는 데 사용될 수 있다.
상기 냉난방 열교환기(30)를 통과하고 나온 냉매는 상기 수액기(70), 상기 이코노마이저(60) 및 상기 팽창밸브(90)를 차례로 통과한 후, 상기 실외 열교환기(40)로 유입된다.
상기 난방 급탕 운전시 상기 실외 열교환기(40)는 증발기 역할을 하며, 상기 실외 열교환팬(40c)은 상기 냉매의 증발압력이 미리 설정된 설정압력 이하시 작동한다.
이 때, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제11온도센서(211)에서 감지된 온도에 따라 상기 분기 개폐밸브(62)의 개폐를 단속한다.
상기 분기 개폐밸브(62)가 상기 분기유로(61)를 개방하면, 상기 이코노마이저(60)를 통과한 냉매 중 일부는 상기 분기유로(61)를 통해 다시 상기 제2이코노마이저 유로(60b)로 유입된다.
상기 이코노마이저(60)에서는 상기 제1이코노마이저 유로(60a)를 통과하는 냉매와 상기 제2이코노마이저 유로(60b)를 통과하는 냉매의 열교환이 이루어진다.
상기 제2이코노마이저 유로(60b)에서 가열된 냉매는 상기 인젝션 유로(65)를 통해 상기 압축기(10)의 흡입측으로 인젝션된다.
상기 이코노마이저(60)에서 나온 냉매는 상기 팽창밸브(90)에서 팽창되어 냉각된 후 상기 실외 열교환기(40)로 유입된다.
상기 실외 열교환기(40)에서는 상기 냉매와 상기 온수의 열교환이 이루어진다. 상기 실외 열교환기(40)에서는 상기 냉매는 상기 온수의 열을 공급받는다. 즉, 난방 급탕운전시 상기 실외 열교환기(40)는 증발기 역할을 하게 된다.
상기 실외 열교환기(40)에서 가열된 냉매는 상기 제1,2개폐밸브(54)(56)의 작동에 따라 상기 냉각판 열교환기(50)를 통과하거나 상기 냉각판 열교환기(50)를 바이패스 한 후, 상기 압축기(10)로 순환된다.
상기 인버터(300)의 발열부(301)의 온도가 상기 제1설정 발열부 온도 이상이면, 상기 인버터(300)의 발열부(301)를 냉각시키기 위하여 상기 제1개폐밸브(54)가 개방된 상태에서 상기 제2개폐밸브(56)를 개방하여, 상기 냉매를 상기 냉각판 열교환기(50)로 안내한다.
상기 냉매가 상기 냉각판 열교환기(50)를 통과하면서 추가로 열교환되어 증발됨으로써, 증발기 용량이 커지게 되므로 능력 및 효율이 증대될 수 있다.
또한, 상기 냉매가 상기 인버터의 발열부 온도를 낮출 수 있다. 상기와 같이 냉매를 이용함으로써, 상기 인버터를 냉각시키기 위해 냉각팬을 사용하는 경우에 비해 소음이 없는 이점이 있다.
한편, 상기 제2개폐밸브(56)의 개방한 이후, 상기 발열부(301)의 온도가 상기 제1설정 발열부 온도 미만으로 떨어지지 않고 상기 제1설정 발열부 온도보다 높게 설정된 최고 설정 온도에 도달하면, 상기 제어부는 상기 제1개폐밸브(54)를 차폐한다. 즉, 상기 제1개폐밸브(54)가 차폐되고 상기 제2개폐밸브(56)가 개방되면, 냉매가 전부 상기 냉각판 열교환기(50)를 통과하게 되므로, 상기 발열부(301)가 보다 신속하게 냉각될 수 있다.
상기 인버터(300)의 발열부(301)의 온도가 상기 제2설정 발열부 온도 미만이면, 상기 제1개폐밸브(54)는 개방하고, 상기 제2개폐밸브(56)는 차폐하여, 상기 냉매가 상기 냉각판 열교환기(50)를 바이패스하도록 안내한다.
상기와 같이, 본 발명에서는 난방 운전시나 급탕 운전시 상기 BIPVT 컬렉터(110)에서 생산된 공기의 열원을 상기 실외 열교환기(40)를 통해 흡수하여, 히트펌프 사이클의 열원으로 사용한다. 따라서, 성능계수가 극대화될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에서는 냉방 운전시에는 상기 BIPVT 컬렉터(110)에서 생산된 공기의 열원을 급수 예열에 사용할 수 있으므로, 급탕 탱크의 온도를 일정하게 확보할 수 있는 이점이 있다. 또한, 상기 냉방 운전시에는 상기 실외 열교환기(40)에서 냉매의 응축열을 회수하여 상기 버퍼 탱크(130)로 전달하여, 급수 예열에 사용할 수 있으므로, 급탕 탱크의 온도를 일정하게 확보할 수 있는 이점이 있다.
한편, 겨울철 급탕 운전에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템의 겨울철 급탕 운전 상태가 도시된 도면이다.
도 6을 참조하면, 겨울철 급탕 운전시 상기 제어부(미도시)는, 상기 제1BIPVT 열원 펌프(141)와 상기 제2BIPVT 열원 펌프(142)를 모두 작동시키고, 상기 급탕 펌프(26)는 작동시키고, 상기 냉난방 펌프(136)는 작동을 중지시킨다.
상기 제1BIPVT 열원 펌프(141)가 작동되면, 상기 BIPVT 컬렉터(110)에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기(120)에 전달된다.
상기 공기 열교환기(120)에서 상기 공기에 의해 가열된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로(131)를 통해 상기 버퍼 탱크(130)에 저장된다.
상기 버퍼 탱크(130)에 저장된 온수는 상기 제2BIPVT 열원 공급유로(132)를 통해 상기 실외 열교환기(40)로 공급된다.
상기 급탕 운전시 상기 실외 열교환기(40)는 증발기 역할을 하며, 상기 실외 열교환팬(40c)은 상기 냉매의 증발압력이 미리 설정된 설정압력 이하시 작동한다.
한편, 상기 압축기(10)에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기(20), 상기 사방밸브(80), 상기 냉난방 열교환기(30), 상기 수액기(70), 상기 이코노마이저(60), 상기 팽창밸브(90), 상기 실외 열교환기(40)를 차례로 통과한 후, 상기 압축기(10)로 다시 순환한다.
상기 압축기(10)에서 나온 냉매는 상기 급탕 열교환기(20)로 유입된다.
상기 급탕 열교환기(20)에서는 상기 냉매와 상기 급탕 열원의 열교환이 이루어지며, 상기 냉매의 열은 상기 급탕 열원으로 전달되어, 상기 급탕 열원은 가열된다.
상기 급탕 열교환기(20)에서 가열된 상기 급탕 열원은 상기 급탕 탱크(22)로 유입된다.
상기 급탕 탱크(22)에서는 상기 급탕 열원과 상기 급탕 용수의 열교환이 이루어지며, 상기 급탕 열원의 열이 상기 급탕 용수에 전달된다. 상기 급탕 용수는 급탕에 사용된다.
상기 급탕 열교환기(20)에서 열을 빼앗기고 나온 냉매는 상기 사방밸브(80)를 거쳐 상기 냉난방 열교환기(30)로 유입된다.
상기 냉난방 펌프(36)의 작동이 중지된 상태이므로, 상기 냉난방 열교환기(30)에서는 열교환이 이루어지지 않는다.
상기 냉난방 열교환기(30)를 통과하고 나온 냉매는 상기 수액기(70), 상기 이코노마이저(60) 및 상기 팽창밸브(90)를 차례로 통과한 후, 상기 실외 열교환기(40)로 유입된다.
상기 실외 열교환팬(40c)의 작동은 중지되고, 상기 실외 열교환기(40)에서는 상기 냉매와 상기 온수의 열교환이 이루어진다. 상기 실외 열교환기(40)에서는 상기 냉매는 상기 온수의 열을 공급받는다. 즉, 외기 온도가 낮은 겨울철 급탕운전시 상기 실외 열교환기(40)는 증발기 역할을 하게 된다.
이 때, 상기 냉각판 열교환기(50)는 상기 인버터의 발열부 온도에 따라 사용이 제어된다.
상기 실외 열교환기(40)에서 가열된 냉매는 상기 제1,2개폐밸브(54)(56)의 작동에 따라 상기 냉각판 열교환기(50)를 통과하거나 상기 냉각판 열교환기(50)를 바이패스 한 후, 상기 압축기(10)로 순환된다.
상기 인버터(300)의 발열부(301)의 온도가 상기 제1설정 발열부 온도 이상이면, 상기 인버터(300)의 발열부(301)를 냉각시키기 위하여 상기 제1개폐밸브(54)가 개방된 상태에서 상기 제2개폐밸브(56)를 개방하여, 상기 냉매를 상기 냉각판 열교환기(50)로 안내한다.
상기 냉매가 상기 냉각판 열교환기(50)를 통과하면서 추가로 열교환되어 증발됨으로써, 증발기 용량이 커지게 되므로 능력 및 효율이 증대될 수 있다.
또한, 상기 냉매가 상기 인버터의 발열부 온도를 낮출 수 있다. 상기와 같이 냉매를 이용함으로써, 상기 인버터를 냉각시키기 위해 냉각팬을 사용하는 경우에 비해 소음이 없는 이점이 있다.
한편, 상기 제2개폐밸브(56)의 개방한 이후, 상기 발열부(301)의 온도가 상기 제1설정 발열부 온도 미만으로 떨어지지 않고 상기 제1설정 발열부 온도보다 높게 설정된 최고 설정 온도에 도달하면, 상기 제어부는 상기 제1개폐밸브(54)를 차폐한다. 즉, 상기 제1개폐밸브(54)가 차폐되고 상기 제2개폐밸브(56)가 개방되면, 냉매가 전부 상기 냉각판 열교환기(50)를 통과하게 되므로, 상기 발열부(301)가 보다 신속하게 냉각될 수 있다.
상기 인버터(300)의 발열부(301)의 온도가 상기 제2설정 발열부 온도 미만이면, 상기 제1개폐밸브(54)는 개방하고, 상기 제2개폐밸브(56)는 차폐하여, 상기 냉매가 상기 냉각판 열교환기(50)를 바이패스하도록 안내한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 압축기 20: 급탕 열교환기
22: 급탕 탱크 24: 급탕 유로
30: 냉난방 열교환기 32: 냉난방수 탱크
34: 냉난방 열원 유로 40: 실외 열교환기
40a: 냉매 유로 40b: 온수 유로
50: 냉각판 열교환기 60: 이코노마이저
70: 수액기 80: 사방밸브
90: 팽창밸브 110: BIPVT 컬렉터
120: 공기 열교환기 130: 버퍼 탱크
300: 인버터 301: 발열부
510: 냉각판 511: 제1냉각판
512: 제2냉각판 520: 냉매관

Claims (15)

  1. 압축기, 다수의 열교환기들, 팽창밸브 및 사방밸브를 포함하고,
    BIPVT(Building Integrated Photovoltaic Thermal) 컬렉터로부터 열을 흡수한 공기의 열원을 이용하는 히트펌프 시스템에 있어서,
    상기 압축기에서 나온 냉매와 급탕 열원을 열교환시키는 급탕 열교환기와;
    상기 급탕 열교환기에서 열을 흡수한 급탕 열원이 통과는 유로가 형성되고, 상기 급탕 열원으로부터 열을 공급받는 급탕 용수가 저장된 급탕 탱크와;
    상기 급탕 열교환기와 상기 급탕 탱크를 연결하는 유로에 설치된 급탕 펌프와;
    상기 급탕 열교환기에서 나온 냉매와 냉난방 열원을 열교환시키는 냉난방 열교환기와;
    상기 냉난방 열교환기에서 열을 흡수한 냉난방 열원이 통과하는 내부 유로가 형성되고, 상기 냉난방 열원과 열교환하는 냉난방 용수가 저장된 냉난방수 탱크와;
    상기 냉난방 열교환기와 상기 냉난방수 탱크를 연결하는 유로에 설치된 냉난방 펌프와;
    상기 BIPVT 컬렉터를 통과하면서 열을 흡수한 공기와 물을 열교환시켜, 온수를 생산하는 공기 열교환기와;
    상기 공기 열교환기에서 생산된 온수를 일시 저장하고, 외부로부터 공급되는 급수를 예열하도록 형성된 버퍼 탱크와;
    상기 공기 열교환기와 상기 버퍼 탱크를 연결하여, 상기 공기 열교환기에서 나온 온수를 상기 버퍼 탱크로 안내하는 제1BIPVT 열원 공급유로와;
    상기 제1BIPVT 열원 공급유로에 설치되어 제1BIPVT 열원 펌프와;
    상기 버퍼 탱크 내부에 설치되어, 상기 급수가 상기 버퍼 탱크 내의 온수와 혼합되지 않고 통과하면서 예열되도록 형성된 급수 예열유로와;
    상기 급수 예열유로와 상기 냉난방수 탱크를 연결하여, 상기 급수 예열유로에서 예열된 급수를 상기 냉난방수 탱크로 안내하는 급수 저장유로와;
    상기 급탕 열교환기와 상기 냉난방 열교환기 중 어느 하나에서 나온 냉매가 통과하는 냉매 유로와, 상기 버퍼 탱크에서 나온 온수가 통과하는 온수 유로가 내부에 각각 형성되어, 상기 냉매와 상기 온수를 서로 열교환시키는 실외 열교환기와;
    상기 버퍼 탱크와 상기 실외 열교환기를 연결하여, 상기 버퍼 탱크에서 나온 온수가 상기 실외 열교환기를 통과하도록 안내하는 제2BIPVT 열원 공급유로와;
    상기 제2BIPVT 열원 공급유로에 설치된 제2BIPVT 열원 펌프와;
    냉방 운전, 냉방과 급탕이 모두 필요한 냉방 급탕운전, 난방 운전, 난방과 급탕이 모두 필요한 난방 급탕운전, 급탕만 필요한 여름철 급탕 운전, 겨울철 급탕 운전을 포함하는 운전 모드, 상기 급탕 탱크의 내부 온도, 상기 냉난방수 탱크의 내부 온도에 따라 상기 급탕 펌프, 상기 냉난방 펌프, 상기 제1,2BIPVT 열원 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 압축기는 인버터에 의해 제어되고,
    상기 압축기의 흡입측 유로에 연결되고 상기 인버터의 발열부에 구비되어, 상기 압축기로 흡입되기 이전의 냉매와 열교환하여 상기 인버터의 발열부는 냉각시키고 상기 냉매는 증발시키는 냉각판 열교환기를 더 포함하고,
    상기 냉각판 열교환기는,
    상기 인버터의 발열부에 접하도록 판 형상으로 형성되고, 내부에 복수의 관통홀들이 형성된 냉각판과,
    상기 냉각판을 관통하도록 상기 관통홀들에 끼워지고, 상기 압축기로 흡입되기 이전의 냉매가 통과하는 복수의 냉매관들을 포함하는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각판은,
    일측면은 상기 발열부에 접하고, 타측면에는 상기 냉매관이 끼워지도록 반원 형상의 제1홈부가 형성된 제1냉각판과,
    상기 제1냉각판의 타측면에 결합되고, 상기 제1홈부에 대향되는 반원 형상의 제2홈부가 형성된 제2냉각판을 포함하는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축기의 흡입측 유로에서 분기되어, 상기 압축기로 흡입되기 이전의 냉매를 상기 냉각판 열교환기로 안내하는 냉각판 열교환기 흡입유로와,
    상기 냉각판 열교환기에서 나온 냉매를 상기 압축기의 흡입측 유로로 안내하는 냉각판 열교환기 토출유로와,
    상기 압축기의 흡입측 유로에서 상기 냉각판 열교환기 흡입유로가 분기되는 지점과 상기 냉각판 열교환기 토출유로가 합지되는 지점 사이에 설치된 제1개폐밸브와,
    상기 냉각판 열교환기 토출유로를 개폐하는 제2개폐밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 인버터의 발열부의 온도가 미리 설정된 제1설정 발열부 온도 이상이면, 상기 제1개폐밸브가 개방된 상태에서 상기 제2개폐밸브를 개방하고,
    상기 인버터의 발열부의 온도가 미리 설정된 제2설정 발열부 온도 미만이면, 상기 제2개폐밸브는 차폐하는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2개폐밸브를 개방한 이후, 상기 발열부의 온도가 상기 제1설정 발열부 온도가 상기 제1설정 발열부 온도보다 높게 설정한 최고 설정 온도에 도달하면,
    상기 제1개페밸브를 차폐하는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축기의 토출측 유로에 설치되어, 상기 압축기에서 토출되는 냉매 중 일부를 상기 냉난방 열교환기의 흡입측 유로로 공급하는 핫가스 바이패스 유로와,
    상기 핫가스 바이패스 유로를 개폐하는 핫가스 유량제어밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 제상 운전 모드나 상기 압축기의 흡입측 압력에 따라 상기 핫가스 유량제어밸브의 개도를 제어하는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 실외 열교환기와 상기 냉난방 열교환기 중 어느 하나에서 응축된 냉매가 유입되는 이코노마이저와,
    상기 이코노마이저의 내부에 형성되어, 냉방 운전시 상기 실외 열교환기에서 토출된 냉매가 유입되고 난방 운전시 상기 냉난방 열교환기에서 토출된 냉매가 유입되는 제1이코노마이저 유로와,
    상기 제1이코노마이저 유로에서 나온 냉매 중 일부가 분기되는 분기유로와,
    상기 이코노마이저의 내부에 형성되어, 상기 분기유로를 통과한 냉매가 유입되어 상기 제1이코노마이저 유로를 통과하는 냉매와 열교환되는 제2이코노마이저 유로와,
    상기 제2이코노마이저 유로에서 토출된 냉매를 상기 압축기로 안내하는 인젝션 유로와,
    상기 제1이코노마이저 유로에서 나온 냉매 중 나머지를 상기 팽창밸브로 안내하는 팽창밸브 흡입유로와,
    상기 팽창밸브의 토출측에 연결된 팽창밸브 토출유로와,
    상기 팽창밸브 토출유로에서 분기되어, 냉방 운전시 상기 팽창밸브 토출유로에서 토출된 냉매를 상기 냉난방 열교환기로 안내하는 냉방용 팽창밸브 토출유로와,
    상기 냉방용 팽창밸브 토출유로에 설치된 제1체크밸브와,
    상기 팽창밸브 토출유로에서 분기되어, 난방 운전시 상기 팽창밸브 토출유로에서 토출된 냉매를 상기 실외 열교환기로 안내하는 난방용 팽창밸브 토출유로와,
    상기 난방용 팽창밸브 토출유로에 설치된 제2체크밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 운전 모드에 따라 상기 제1,2체크밸브의 개폐를 제어하는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 실외 열교환기와 상기 냉난방 열교환기 중 어느 하나에서 응축된 냉매가 유입되어 일시 저장되는 수액기와,
    냉방 운전시 상기 실외 열교환기에서 나온 냉매를 상기 수액기로 안내하도록 형성된 냉방용 수액기 유입유로와,
    상기 냉방용 수액기 유입유로에 설치된 제3체크밸브와,
    난방 운전시 상기 냉난방 열교환기에서 나온 냉매를 상기 수액기로 안내하도록 형성된 난방용 수액기 유입유로와,
    상기 난방용 수액기 유입유로에 설치된 제4체크밸브와,
    상기 수액기에서 나온 냉매를 상기 이코노마이저로 안내하는 수액기 토출유로를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 운전 모드에 따라 상기 제3,4체크밸브의 개폐를 제어하는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 BIPVT 컬렉터와 상기 공기 열교환기의 입구측을 연결하는 제1공기 유로와,
    상기 제1공기 유로에 설치된 공기 팬과,
    상기 공기 열교환기의 출구측과 상기 BIPVT 컬렉터를 연결하는 제2공기 유로와,
    상기 제2공기 유로에 연결되어, 외부 공기를 추가로 유입하는 공기 보충유로와,
    상기 공기 보충유로를 개폐하는 공기 보충유로 밸브와,
    상기 제2공기 유로에 연결되어, 상기 제2공기 유로내의 공기를 외부로 토출하는 공기 토출유로와,
    상기 공기 토출유로를 개폐하는 공기 토출유로 밸브를 더 포함하는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 냉방 운전시, 상기 제1BIPVT 열원 펌프를 작동시키고, 상기 제2BIPVT 열원 펌프를 작동 중지시키고, 상기 급탕 펌프는 작동 중지시키고, 상기 냉난방 펌프는 작동시키면,
    상기 BIPVT 컬렉터에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기에 전달되고,
    상기 공기 열교환기에서 생산된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로를 통해 상기 버퍼 탱크에 저장되고,
    상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 실외 열교환기, 상기 팽창밸브 및 상기 냉난방 열교환기를 차례로 통과한 후 상기 압축기로 순환하고,
    상기 급탕 열교환기에서는 열교환이 이루어지지 않고,
    상기 실외 열교환기에서는 상기 냉매와 외기가 열교환하여 상기 냉매가 응축되고,
    상기 냉난방 열교환기에서는 상기 냉매가 증발되고 상기 냉난방 열원은 냉각되고, 상기 냉난방 열원은 상기 냉난방수 탱크에 저장된 냉난방 용수를 냉각시켜 상기 냉난방 용수는 실내를 냉방하는 데 사용되는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부가,
    상기 여름철 급탕운전시, 상기 제1BIPVT 열원 펌프를 작동시키고, 상기 제2BIPVT 열원 펌프를 작동 중지시키고, 상기 급탕 펌프는 작동시키고, 상기 냉난방 펌프는 작동 중지시키면,
    상기 BIPVT 컬렉터에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기에 전달되고,
    상기 공기 열교환기에서 생산된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로를 통해 상기 버퍼 탱크에 저장되어 상기 급탕 탱크로 공급되는 급수를 예열하고,
    상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 냉난방 열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 실외 열교환기를 차례로 통과한 후 상기 압축기로 순환되고,
    상기 급탕 열교환기에서는 상기 냉매가 응축되면서 발생된 응축열이 상기 급탕 열원으로 전달되고, 상기 급탕 열원은 상기 급탕 탱크에 저장된 상기 급탕 용수에 열을 공급하고,
    상기 냉난방 열교환기에서는 열교환이 이루어지지 않고, 상기 실외 열교환기는 증발기 역할을 하는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부가,
    상기 냉방 급탕운전시, 상기 제1BIPVT 열원 펌프를 작동시키고, 상기 제2BIPVT 열원 펌프를 작동 중지시키고, 상기 급탕 펌프와 상기 냉난방 펌프도 모두 작동시키면,
    상기 BIPVT 컬렉터에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기에 전달되고,
    상기 공기 열교환기에서 생산된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로를 통해 상기 버퍼 탱크에 저장되어 상기 급탕 탱크로 공급되는 급수를 예열하고,
    상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 실외 열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 냉난방 열교환기를 차례로 통과한 후 상기 압축기로 순환하고,
    상기 급탕 열교환기에서는 상기 냉매가 응축되면서 발생된 응축열이 상기 급탕 열원으로 전달되고, 상기 급탕 열원은 상기 급탕 탱크에 저장된 상기 급탕 용수에 열을 공급하고,
    상기 실외 열교환기는 응축기 역할을 하고,
    상기 냉난방 열교환기에서는 상기 냉매가 증발되고 상기 냉난방 열원은 냉각되고, 상기 냉난방 열원은 상기 냉난방수 탱크에 저장된 냉난방 용수를 냉각시켜 상기 냉난방 용수는 실내를 냉방하는 데 사용되는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부가
    상기 난방 운전시, 상기 제1,2BIPVT 열원 펌프를 작동시키고, 상기 급탕 펌프는 작동 중지시키고, 상기 냉난방 펌프는 작동시키면,
    상기 BIPVT 컬렉터에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기에 전달되고,
    상기 공기 열교환기에서 생산된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로, 상기 버퍼 탱크, 상기 제2BIPVT 열원 공급유로 및 상기 실외 열교환기를 차례로 통과하면서 상기 실외 열교환기에 열을 전달하고,
    상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 냉난방 열교환기, 상기 팽창밸브 및 상기 실외 열교환기를 차례로 통과한 후 상기 압축기로 순환되고,
    상기 급탕 열교환기에서는 열교환이 이루어지지 않고,
    상기 냉난방 열교환기에서 발생된 응축열은 상기 냉난방수 탱크로 전달되어 실내를 난방하는 데 사용되고,
    상기 실외 열교환기에서는 상기 제2BIPVT 열원 공급유로의 열을 흡수하여 증발되는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부가
    상기 난방 급탕운전시, 상기 제1,2BIPVT 열원 펌프를 작동시키고, 상기 급탕 펌프와 상기 냉난방 펌프는 모두 작동시키면,
    상기 BIPVT 컬렉터에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기에 전달되고,
    상기 공기 열교환기에서 생산된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로, 상기 버퍼 탱크, 상기 제2BIPVT 열원 공급유로를 통해 상기 실외 열교환기를 차례로 통과하면서 상기 실외 열교환기에 열을 전달하고,
    상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기, 상기 사방밸브 상기 냉난방 열교환기 및 상기 팽창밸브를 차례로 통과한 후 상기 압축기로 다시 순환되고,
    상기 급탕 열교환기에서는 상기 냉매가 응축되면서 발생된 응축열이 상기 급탕 열원으로 전달되고, 상기 급탕 열원은 상기 급탕 탱크에 저장된 상기 급탕 용수에 열을 공급하고,
    상기 냉난방 열교환기에서는 상기 냉매가 응축되면서 발생된 응축열이 상기 냉난방수 탱크로 전달되어 실내를 난방하는 데 사용되고,
    상기 실외 열교환기에서는 상기 냉매가 상기 제2BIPVT 열원 공급유로의 열을 흡수하여 증발되는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부가,
    상기 겨울철 급탕운전시, 상기 제1BIPVT 열원 펌프와 상기 제2BIPVT 열원 펌프를 모두 작동시키고, 상기 급탕 펌프는 작동시키고, 상기 냉난방 펌프는 작동 중지시키면,
    상기 BIPVT 컬렉터에서 열을 흡수한 공기의 열원은 상기 공기 열교환기에 전달되고,
    상기 공기 열교환기에서 생산된 온수는 상기 제1BIPVT 열원 공급유로, 상기 버퍼 탱크, 상기 제2BIPVT 열원 공급유로를 통해 상기 실외 열교환기를 차례로 통과하면서 상기 실외 열교환기에 열을 전달하고,
    상기 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕 열교환기, 상기 사방밸브, 상기 냉난방 열교환기, 상기 팽창밸브, 상기 실외 열교환기를 차례로 통과한 후 상기 압축기로 순환되고,
    상기 급탕 열교환기에서는 상기 냉매가 응축되면서 발생된 응축열이 상기 급탕 열원으로 전달되고, 상기 급탕 열원은 상기 급탕 탱크에 저장된 상기 급탕 용수에 열을 공급하고,
    상기 냉난방 열교환기에서는 열교환이 이루어지지 않고,
    상기 실외 열교환기에서는 상기 냉매가 상기 제2BIPVT 열원 공급유로의 열을 흡수하여 증발되는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템.
  15. 압축기, 다수의 열교환기들, 팽창밸브 및 사방밸브를 포함하고,
    BIPVT(Building Integrated Photovoltaic Thermal) 컬렉터로부터 열을 흡수한 공기의 열원을 이용하는 히트펌프 시스템에 있어서,
    상기 압축기에서 나온 냉매와 급탕 열원을 열교환시키는 급탕 열교환기와;
    상기 급탕 열교환기에서 열을 흡수한 급탕 열원이 통과는 유로가 형성되고, 상기 급탕 열원으로부터 열을 공급받는 급탕 용수가 저장된 급탕 탱크와;
    상기 급탕 열교환기와 상기 급탕 탱크를 연결하는 유로에 설치된 급탕 펌프와;
    상기 급탕 열교환기에서 나온 냉매와 냉난방 열원을 열교환시키는 냉난방 열교환기와;
    상기 냉난방 열교환기에서 열을 흡수한 냉난방 열원이 통과하는 내부 유로가 형성되고, 상기 냉난방 열원과 열교환하는 냉난방 용수가 저장된 냉난방수 탱크와;
    상기 냉난방 열교환기와 상기 냉난방수 탱크를 연결하는 유로에 설치된 냉난방 펌프와;
    상기 BIPVT 컬렉터를 통과하면서 열을 흡수한 공기와 물을 열교환시켜, 온수를 생산하는 공기 열교환기와;
    상기 공기 열교환기에서 생산된 온수를 일시 저장하고, 외부로부터 공급되는 급수를 예열하도록 형성된 버퍼 탱크와;
    상기 공기 열교환기와 상기 버퍼 탱크를 연결하여, 상기 공기 열교환기에서 나온 온수를 상기 버퍼 탱크로 안내하는 제1BIPVT 열원 공급유로와;
    상기 제1BIPVT 열원 공급유로에 설치되어 제1BIPVT 열원 펌프와;
    상기 버퍼 탱크 내부에 설치되어, 상기 급수가 상기 버퍼 탱크 내의 온수와 혼합되지 않고 통과하면서 예열되도록 형성된 급수 예열유로와;
    상기 급수 예열유로와 상기 냉난방수 탱크를 연결하여, 상기 급수 예열유로에서 예열된 급수를 상기 냉난방수 탱크로 안내하는 급수 저장유로와;
    상기 급탕 열교환기와 상기 냉난방 열교환기 중 어느 하나에서 나온 냉매가 통과하는 냉매 유로와, 상기 버퍼 탱크에서 나온 온수가 통과하는 온수 유로가 내부에 각각 형성되어, 상기 냉매와 상기 온수를 서로 열교환시키는 실외 열교환기와;
    상기 버퍼 탱크와 상기 실외 열교환기를 연결하여, 상기 버퍼 탱크에서 나온 온수가 상기 실외 열교환기를 통과하도록 안내하는 제2BIPVT 열원 공급유로와;
    상기 제2BIPVT 열원 공급유로에 설치된 제2BIPVT 열원 펌프와;
    냉방 운전, 냉방과 급탕이 모두 필요한 냉방 급탕운전, 난방 운전, 난방과 급탕이 모두 필요한 난방 급탕운전, 급탕만 필요한 여름철 급탕 운전, 겨울철 급탕 운전을 포함하는 운전 모드, 상기 급탕 탱크의 내부 온도, 상기 냉난방수 탱크의 내부 온도에 따라 상기 급탕 펌프, 상기 냉난방 펌프, 상기 제1,2BIPVT 열원 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 압축기는 인버터에 의해 제어되고,
    상기 압축기의 흡입측 유로에 연결되고 상기 인버터의 발열부에 구비되어, 상기 압축기로 흡입되기 이전의 냉매와 열교환하여 상기 인버터의 발열부는 냉각시키고 상기 냉매는 증발시키는 냉각판 열교환기를 더 포함하고,
    상기 냉각판 열교환기는, 상기 인버터의 발열부에 접하도록 판 형상으로 형성되고, 내부에 복수의 관통홀들이 형성된 냉각판과, 상기 냉각판을 관통하도록 상기 관통홀들에 끼워지고, 상기 압축기로 흡입되기 이전의 냉매가 통과하는 복수의 냉매관들을 포함하고,
    상기 냉각판은, 일측면은 상기 발열부에 접하고, 타측면에는 상기 냉매관이 끼워지도록 반원 형상의 제1홈부가 형성된 제1냉각판과, 상기 제1냉각판의 타측면에 결합되고, 상기 제1홈부에 대향되는 반원 형상의 제2홈부가 형성된 제2냉각판을 포함하고,
    상기 압축기의 흡입측 유로에서 분기되어, 상기 압축기로 흡입되기 이전의 냉매를 상기 냉각판 열교환기로 안내하는 냉각판 열교환기 흡입유로와,
    상기 냉각판 열교환기에서 나온 냉매를 상기 압축기의 흡입측 유로로 안내하는 냉각판 열교환기 토출유로와,
    상기 압축기의 흡입측 유로에서 상기 냉각판 열교환기 흡입유로가 분기되는 지점과 상기 냉각판 열교환기 토출유로가 합지되는 지점 사이에 설치된 제1개폐밸브와,
    상기 냉각판 열교환기 토출유로를 개폐하는 제2개폐밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 인버터의 발열부의 온도가 미리 설정된 제1설정 발열부 온도 이상이면, 상기 제1개폐밸브가 개방된 상태에서 상기 제2개폐밸브를 개방하고,
    상기 인버터의 발열부의 온도가 미리 설정된 제2설정 발열부 온도 미만이면, 상기 제2개폐밸브는 차폐하는 BIPVT의 공기열을 이용한 히트펌프 시스템.
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