KR20230110897A

KR20230110897A - 히트 펌프 시스템

Info

Publication number: KR20230110897A
Application number: KR1020220006407A
Authority: KR
Inventors: 표순재
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2022-01-17
Filing date: 2022-01-17
Publication date: 2023-07-25
Also published as: WO2023136459A1

Abstract

히트 펌프 시스템은 열원이 공기인 시스템으로 냉매를 압축시키도록 마련되는 압축기와, 냉매와 공기를 열교환시키도록 구성되는 제1 열교환기와, 냉매와 물을 열교환시키도록 구성되는 제2 열교환기와, 제1 열교환기에 대한 제상 운전 시에 제1 열교환기에서 열교환된 냉매가 배출되는 제1 냉매관 및 제1 냉매관으로부터 제2 열교환기로 냉매를 안내하는 제2 냉매관을 포함할 수 있다. 히트 펌프 시스템은 제2 냉매관을 통해 제2 열교환기로 유입되어 제2 열교환기에서 열교환된 냉매가 배출되는 제3 냉매관과 제2 열교환기에서 열교환되도록 물을 공급하는 제1 수배관과, 제2 열교환기에서 열교환된 물을 환수하는 제2 수배관과. 제2 열교환기를 바이패스하도록 제1 냉매관 및 제3 냉매관을 연결시키는 바이패스관 및 제상 운전 시에 바이패스관에 의해 안내된 냉매를 제2 수배관 내에 유동하는 물과 열교환시키도록 마련되는 제3 열교환기을 더 포함할 수 있다.

Description

히트 펌프 시스템{HEAT PUMP SYSTEM}

본 개시는 히트 펌프 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 외부의 공기가 열원인 ATW(Air To Water) 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 히트 펌프 시스템은 압축기, 팽창 장치, 실외 열교환기, 냉매관을 포함하는 냉매 사이클과 라디에이터 등 터미널, 완충 탱크, 백업 히터, 수배관을 포함하는 수 계열 사이클을 포함할 수 있다.

외부의 공기로부터 열을 흡수한 냉매 사이클은 수 계열 사이클에 열을 전달할 수 있다. 냉매 사이클에는 외부의 공기와 열교환이 이루어질 수 있는 실외 열교환기인 핀-튜브형 열교환기가 배치될 수 있다. 냉매 사이클과 수 계열 사이클 사이에는 열교환이 이루어질 수 있는 판형 열교환기가 배치될 수 있다.

실외 열교환기에서는 수증기가 응축 동결되어 냉매관의 표면에 부착되는 현상인 착상이 발생할 수 있는데, 이러한 착상을 방지하기 위하여 히트 펌프 시스템은 제상 운전이 필요할 수 있다. 이 경우 제상 운전 중 판형 열교환기에 저압·저온의 냉매가 유입되어 동파가 발생할 수 있다.

일 측면은 제상 운전시에 판형 열교환기에 저온·저압의 냉매가 유입되는 것을 방지하는 구조를 포함하는 히트 펌프 시스템을 제공한다.

다른 측면은 제상 운전시에 판형 열교환기를 바이패스하여 수배관 내에 유동하는 물과 냉매를 열교환시킬 수 있는 코일형 열교환기를 포함하여 제상에 필요한 열량을 얻을 수 있는 히트 펌프 시스템을 제공한다.

일례에 따른 히트 펌프 시스템은 냉매를 압축시키도록 마련되는 압축기와, 상기 냉매와 공기를 열교환시키도록 구성되는 제1 열교환기와, 상기 냉매와 물을 열교환시키도록 구성되는 제2 열교환기와, 상기 제1 열교환기에 대한 제상 운전 시에 상기 제1 열교환기에서 열교환된 냉매가 배출되는 제1 냉매관과, 상기 제1 냉매관으로부터 상기 제2 열교환기로 냉매를 안내하는 제2 냉매관과, 상기 제2 냉매관을 통해 상기 제2 열교환기로 유입되어 상기 제2 열교환기에서 열교환된 냉매가 배출되는 제3 냉매관과, 상기 제2 열교환기에서 열교환되도록 물을 공급하는 제1 수배관과, 상기 제2 열교환기에서 열교환된 물을 환수하는 제2 수배관과, 상기 제2 열교환기를 바이패스하도록 상기 제1 냉매관 및 상기 제3 냉매관을 연결시키는 바이패스관 및 상기 제상 운전 시에 상기 바이패스관에 의해 안내된 냉매를 상기 제2 수배관 내에 유동하는 물과 열교환시키도록 마련되는 제3 열교환기를 포함할 수 있다.

일측이 상기 바이패스관과 연결되고 상기 제3 열교환기에 의해 열교환된 냉매를 상기 압축기 측으로 이동시키는 제4 냉매관을 더 포함할 수 있다.

상기 제3 냉매관으로부터 배출된 냉매가 상기 제3 열교환기를 통과하도록상기 제3 냉매관은 상기 제3 열교환기보다 상류 측에서 상기 제4 냉매관과 연결될 수 있다.

상기 바이패스관 내에 유동하는 냉매를 팽창시키도록 상기 바이패스관에 배치되는 모세관 및 상기 바이패스관을 개폐하는 개폐 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 바이패스관 내에 유동하는 냉매의 이동 방향에 대하여 상기 개폐 밸브가 상기 모세관 보다 상류에 배치될 수 있다.

상기 개폐 밸브는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.

상기 제2 냉매관 내에 유동하는 냉매를 팽창시키며 상기 제2 냉매관을 개폐 가능한 팽창 밸브를 더 포함하고, 상기 바이패스관은 일단이 상기 제1 열교환기와 상기 팽창 밸브 사이에서 상기 제1 냉매관에 연결되고, 타단이 상기 제2 열교환기와 상기 제3 열교환기 사이에서 상기 제3 냉매관 및 상기 제4 냉매관에 연결될 수 있다.

상기 제1 냉매관에 마련되는 모세관을 더 포함할 수 있다.

상기 제3 열교환기는 상기 제2 수배관의 외주를 감싸는 코일형 열교환기를 포함할 수 있다.

상기 제1 수배관 내에 유동하는 물의 온도에 기초하여 서로 다른 제상 모드를 수행 가능할 수 있다.

상기 제1 수배관 내에 유동하는 물의 온도가 소정의 온도 보다 낮을 때 바이패스 제상모드가 수행되고, 상기 바이패스 제상모드에서, 상기 제1 냉매관 내의 냉매는 상기 바이패스관을 통해 상기 제3 열교환기로 안내될 수 있다.

상기 바이패스 제상모드에서, 상기 제2 냉매관은 폐쇄되고 상기 바이패스관 내의 냉매는 모세관에 의해 팽창될 수 있다.

상기 제1 수배관 내에 유동하는 물의 온도가 소정의 온도 보다 높을 때 일반 제상모드가 수행되고, 상기 일반 제상모드에서, 상기 제1 냉매관 내의 냉매는 상기 제2 냉매관을 통해 상기 제2 열교환기로 안내될 수 있다.

상기 일반 제상모드에서, 상기 바이패스관은 폐쇄되고 상기 제2 냉매관 내의 냉매는 팽창 밸브에 의해 팽창될 수 있다.

상기 제1 열교환기는 핀-튜브형 열교환기를 포함하고, 상기 제2 열교환기는 판형 열교환기를 포함할 수 있다.

다른 일례에 따른 히트 펌프 시스템은 냉매를 압축시키도록 마련되는 압축기와, 상기 냉매와 공기를 열교환시키도록 구성되는 제1 열교환기와, 상기 제1 열교환기에 의해 열교환된 냉매와 물을 열교환시키도록 구성되는 제2 열교환기와, 상기 제2 열교환기에서 열교환되도록 물을 안내하는 제1 수배관과, 상기 제2 열교환기에서 열교환된 물을 외부로 안내하는 제2 수배관과, 상기 제1 열교환기에 대한 제상 운전 시에 상기 제1 열교환기에서 열교환된 냉매가 배출되는 제1 냉매관과, 상기 제1 냉매관과 연결되어 상기 제1 냉매관 내의 냉매를 상기 제2 열교환기로 안내하는 제2 냉매관과, 상기 제2 열교환기에서 열교환된 냉매가 배출되는 제3 냉매관과, 상기 제2 열교환기를 바이패스하도록 일단이 상기 제1 냉매관과 연결되고 타단이 상기 제3 냉매관과 연결되는 바이패스관 및 상기 바이패스관의 타단과 연결되고 상기 제2 수배관 내에 유동하는 물과 열교환시키도록 구성되는 제3 열교환기를 포함하는 제4 냉매관을 포함하고, 상기 제1 냉매관 내에 유동하는 냉매는 상기 제2 냉매관 또는 상기 바이패스관으로 안내될 수 있다.

상기 제2 냉매관 내에 유동하는 냉매를 팽창시키며 상기 제2 냉매관을 개폐 가능한 팽창 밸브를 더 포함하고, 상기 바이패스관의 상기 일단은 상기 제1 열교환기와 상기 팽창 밸브 사이에서 상기 제1 냉매관에 연결되고, 상기 타단은 상기 제2 열교환기와 상기 제3 열교환기 사이에서 상기 제3 냉매관 및 상기 제4 냉매관에 연결될 수 있다.

또 다른 일례에 따른 히트 펌프 시스템은 냉매를 압축시키도록 마련되는 압축기와, 상기 냉매와 공기를 열교환시키도록 구성되는 제1 열교환기와, 상기 냉매와 물을 열교환시키도록 구성되는 제2 열교환기와, 상기 제1 열교환기에 대한 제상 운전 시에 상기 제1 열교환기에서 열교환된 냉매가 배출되는 제1 냉매관과, 상기 제1 냉매관으로부터 상기 제2 열교환기로 냉매를 안내하는 제2 냉매관과, 상기 제2 열교환기에서 열교환된 냉매가 배출되는 제3 냉매관과, 상기 제2 냉매관 내에 유동하는 냉매를 팽창시키고 상기 제2 냉매관을 개폐하는 팽창 밸브와, 상기 제2 열교환기에서 열교환되도록 물을 공급하는 제1 수배관과, 상기 제2 열교환기에서 열교환된 물을 환수하는 제2 수배관과, 상기 제2 수배관 내에 유동하는 물과 상기 냉매를 열교환시키도록 구성되는 제3 열교환기 및 상기 제2 열교환기를 바이패스하도록 상기 제1 냉매관과 상기 제3 냉매관을 연결시키며 상기 제1 열교환기에 의해 열교환된 냉매를 상기 제3 열교환기 측으로 안내하는 바이패스관을 포함할 수 있다.

일 측면에 따르면, 제상 운전 시에 물과 냉매를 열교환시키도록 마련되는 판형 열교환기를 바이패스 가능한 구조를 포함한 히트 펌프 시스템을 제공할 수 있다.

다른 측면에 따르면, 판형 열교환기와 별도로 물과 냉매를 열교환시키도록 마련되는 코일형 열교환기를 포함하여 제상 운전 시에 제상에 필요한 열량을 얻을 수 있는 히트 펌프 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 일례에 따른 히트 펌프 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2는 일례에 따른 바이패스 제상모드 시에 히트 펌프 시스템 내에 유동하는 냉매의 흐름을 나타내는 개략도이다.
도 3은 일례에 따른 일반 제상모드 시에 히트 펌프 시스템 내에 유동하는 냉매의 흐름을 나타내는 개략도이다.
도 4는 일례에 따른 바이패스 제상모드 및 일반 제상모드 시에 히트 펌프 시스템 내에 유동하는 물의 흐름을 나타내는 개략도이다.
도 5는 일례에 따른 히트 펌프 시스템의 제3 열교환기 및 제2 수배관을 나타내는 개략도이다.
도 6은 일례에 따른 히트 펌프 시스템의 제상 모드에 따른 블록도이다.
도 7은 일례에 따른 히트 펌프 시스템의 난방 운전 시의 냉매 및 물의 흐름을 나타낸 개략도이다.
도 8은 일례에 따른 히트 펌프 시스템의 냉방 운전 시의 냉매 및 물의 흐름을 나타낸 개략도이다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다"등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

이하에서는 일례를 첨부된 도면을 참조하여 히트 펌프 시스템을 상세히 설명하며 다만, 이에 한정되지는 아니한다.

도 1은 일례에 따른 히트 펌프 시스템(1)의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 히트 펌프 시스템(1)은 실외 공간에 배치되는 실외 유닛(미도시)과, 냉기 또는 온기가 필요한 공간 또는 장치에 배치되는 열부하 유닛(T1, T2, T3)들을 포함할 수 있다. 히트 펌프 시스템(1)은 실외 유닛에서 발생한 냉기 및 온기가 열부하 유닛(T1, T2, T3)들에 분산 공급시키도록 하는 중간 유닛(미도시)을 포함할 수 있다.

히트 펌프 시스템(1)은 실외 유닛 내에 유동하는 냉매 사이클(10)과, 냉매 사이클(10)의 냉매와 열교환되는 물이 유동하는 수 계열 사이클(50)을 포함할 수 있다. 냉매 사이클(10)의 냉매와 열교환된 물이 열부하 유닛(T1, T2, T3)들에 공급될 수 있다. 열부하 유닛(T1, T2, T3)은 터미널(Terminal)일 수 있고, 터미널은 라디에이터(Radiator) 등이 될 수 있다.

실외 유닛은 외부의 공기를 통해 열교환된 냉매를 열원으로 동작하며, 중간 유닛을 통해 열부하 유닛(T1, T2, T3)에 냉기 또는 온기를 공급한다. 실외 유닛은 실외 공간, 즉 건물의 옥상이나 베란다 등에 배치될 수 있다.

실외 유닛 내의 냉매가 유동하는 냉매 사이클(10)과, 냉매 사이클(10)의 냉매와 열교환된 물이 유동하는 수 계열 사이클(50)은 서로 인접하게 배치되거나 별도의 공간에 배치될 수 있다. 냉매 사이클(10)과 수 계열 사이클(50)은 서로 제2 열교환기(30)과 제3 열교환기(40)을 통해 열교환될 수 있다.

히트 펌프 시스템(1)은 목적에 따라 열부하 유닛(T1, T2, T3)에 냉수를 전달하는 냉방 모드 또는 열부하 유닛(T1, T2, T3)에 온수를 전달하는 난방 모드를 수행할 수 있다. 히트 펌프 시스템(1)은 외부의 공기와 열교환하는 제1 열교환기(20)로부터 열원을 얻어 제2 열교환기(30) 및 제3 열교환기(40)를 통해 물에 열을 전달하는 ATW(Air to water) 히트 펌프 시스템일 수 있다.

히트 펌프 시스템(1)은 실외용 열교환기인 제1 열교환기(20)에서 발생할 수 있는 착상을 방지하고자 제상 모드에 따라 운전할 수 있다. 제상 모드인 경우 제1 열교환기(20)에는 고압·고온의 냉매가 유입되도록 마련될 수 있다.

냉매 사이클(10)은 냉매가 유동하는 폐 사이클(Closed Cycle)일 수 있다. 냉매 사이클(10)은 냉매를 압축시키도록 마련되는 압축기(13) 및 압축기(13)에 인접하게 배치되어 일정량의 냉매를 축적해 두었다가 필요에 따라 압축기(13) 측으로 냉매를 방출하는 어큐뮬레이터(12)를 포함할 수 있다.

냉매 사이클(10)은 외부의 공기와 냉매를 열교환시키도록 구성되는 제1 열교환기(20)를 포함할 수 있다. 제1 열교환기(20)는 핀-튜브 형 열교환기(20)일 수 있다. 냉매 사이클(10)은 냉매 사이클(10) 내에 유동하는 냉매와 수 계열 사이클(50) 내에 유동하는 물을 열교환시키도록 구성되는 제2 열교환기(30)를 포함할 수 있다. 제2 열교환기(30)는 판형 열교환기(30)일 수 있다. 또한, 냉매 사이클(10)은 제2 열교환기(30)와 별도로 수 계열 사이클(50)의 물과 냉매를 열교환시키도록 마련되는 제3 열교환기(40)을 포함할 수 있다. 제3 열교환기(40)는 코일형 열교환기(40)일 수 있다.

제1 열교환기(20)와 제2 열교환기(30)는 제1 냉매관(P1) 및 제2 냉매관(P2)에 의해 연결될 수 있다. 제상 운전 시에 제1 열교환기(20)에서 외부의 열원인 공기와 열교환된 냉매는 제1 냉매관(P1)을 통해 배출될 수 있다. 제2 냉매관(P2)은 제1 냉매관(P1)과 연결되어 제1 냉매관(P1)을 통해 제1 열교환기(20)에서 배출된 냉매를 제2 열교환기(30)에 유입시킬 수 있다.

냉매 사이클(10)은 제2 열교환기(30)에서 수 계열 사이클(50) 내에 유동하는 물과 열교환된 냉매가 배출되는 제3 냉매관(P3)을 포함할 수 있다. 어큐뮬레이터(12) 및 압축기(13) 측으로 냉매를 유동시키도록 제4 냉매관(P4)이 제3 냉매관(P3)에 연결될 수 있다. 제4 냉매관(P4)의 일측에는 사방 밸브(11)가 배치될 수 있다. 사방 밸브(11)는 제4 냉매관(P4) 내에 유동하는 냉매 및/또는 압축기(13)로부터 배출되는 냉매의 유로를 전환시킬 수 있다. 또한 사방 밸브(11)는 냉방 운전인 경우에도 제2 열교환기(20) 내에서 열교환된 냉매가 유동하는 유로의 방향을 전환시킬 수 있다.

사방 밸브(11)와 어큐뮬레이터(12)는 제5 냉매관(P5)에 의해 연결될 수 있다. 어큐뮬레이터(12)와 압축기(13)는 제6 냉매관(P6)에 의해 연결될 수 있다. 제6 냉매관(P6)은 어큐뮬레이터(12) 측에서 압축기(13)측으로 냉매를 유동시킬 수 있다. 압축기(13)와 사방 밸브(11) 사이에는 제7 냉매관(P7)이 배치될 수 있고, 사방 밸브(11)와 제2 열교환기(20) 사이에는 제8 냉매관(P8)이 배치될 수 있다.

즉, 사방 밸브(11)는 제4 냉매관(P4), 제5 냉매관(P5), 제7 냉매관(P7) 및 제8 냉매관(P8)에 연결되어 각각의 유로의 방향을 전환시키도록 마련될 수 있다.

제1 냉매관(P1)에는 제1 모세관(14)이 배치될 수 있고, 제1 모세관(14)은 제1 냉매관(P1) 내에 유동하는 냉매의 분지를 개선시킬 수 있다. 보다 상세하게는 제1 열교환기(20) 내에는 복수의 냉매관이 마련될 수 있고, 복수의 냉매관으로부터 배출되는 냉매는 제1 모세관(14)에 의해 분지가 개선될 수 있다. 또한, 제1 모세관(14)은 제1 냉매관(P1) 내에 유동하는 냉매를 팽창시킬 수 있다.

제2 냉매관(P2)에는 제2 냉매관(P2) 내에 유동하는 냉매를 팽창시키면서 제2 냉매관(P2)을 개폐하도록 마련되는 팽창 밸브(16)가 배치될 수 있다. 팽창 밸브(16)는 전자식 팽창 밸브(EEV)일 수 있다.

제2 냉매관(P2)의 유동 방향에 대하여 팽창 밸브(16)의 전후에는 한 쌍의 스트레이너(Strainer, 15)가 배치될 수 있다. 스트레이너(15)는 제2 냉매관(P2) 내에 유동하는 부피가 큰 물질을 거르는 장치일 수 있다.

냉매 사이클(10)은 제2 열교환기(30)를 바이패스하도록 제1 냉매관(P1) 및 제3 냉매관(P3)을 연결시키는 바이패스관(BP)을 포함할 수 있다. 바이패스관(BP)의 일단(C1)은 제1 열교환기(20)와 팽창 밸브(16) 사이에서 제1 냉매관(P1)에 연결되고, 타단(C2)은 제3 냉매관(P3)에 연결될 수 있다.

바이패스관(BP)에는 바이패스관(BP)을 개폐가능한 개폐 밸브(17) 및 바이패스관(BP) 내에 유동하는 냉매를 팽창시키는 제2 모세관(18)이 배치될 수 있다. 개폐 밸브(17)는 바이패스관(BP)을 유동하는 냉매의 방향에 대하여 제2 모세관(18)보다 상류에 배치될 수 있다. 개폐 밸브(17)는 솔레노이드 밸브(17)일 수 있다.

제4 냉매관(P4)의 일측이 바이패스관(BP)과 연결되고, 제4 냉매관(P4)의 타측이 사방 밸브(11)와 연결될 수 있다. 제4 냉매관(P4)은 제3 열교환기(40)에 의해 열교환된 냉매를 압축기(13) 측으로 이동시킬 수 있고, 압축기(13)에 의해 압축된 냉매를 제3 열교환기(40) 측으로 이동시킬 수 있다.

제3 냉매관(P3)은 제2 열교환기(30)에 의해 열교환된 냉매가 제3 열교환기(40)를 통과시키도록 제4 냉매관(P4)과 연결될 수 있다. 즉 제3 냉매관(P3)은 바이패스관(BP)의 타단(C2)에서 바이패스관(BP) 및 제4 냉매관(P4)과 연결될 수 있다.

수 계열 사이클(50)은 제2 열교환기(30)에서 열교환되도록 물을 제2 열교환기(30)으로 공급하는 제1 수배관(W1) 및 제2 열교환기(30)에서 열교환된 물을 환수하는 제2 수배관(W2)을 포함할 수 있다. 제2 수배관(W2)은 제2 열교환기(30)에서 배출되는 물을 열부하 유닛(T1, T2, T3)에 공급할 수 있다.

제2 수배관(W2)은 제2 열교환기(30)과 별도로, 냉매 사이클(10)의 냉매와 물이 열교환되는 제3 열교환기(40)와 접촉할 수 있다. 제4 냉매관(P4)의 일부는 제2 수배관(W2)의 외주(80, 도 5 참조)를 둘러싸도록 마련될 수 있다.

제2 수배관(W2)에는 제1 안전 밸브(57), 팽창 탱크(58)와, 에어 벤트(Air Vent, 59)가 배치될 수 있다. 제1 안전 밸브(57)는 제2 수배관(W2)을 개폐하도록 마련되는 수압 안전 장치일 수 있다. 팽창 탱크(58)는 제2 수배관(W2)의 액체 온도의 상하에 의해 변화하는 체적을 흡수할 수 있다. 팽창 탱크(58)는 제2 수배관(W2)의 변화하는 물을 흡수하여 오버플로우나 공기의 침입을 방지할 수 있다. 에어 벤트(59)는 제2 수배관(W2) 내에 있을 수 있는 공기의 양을 제2 수배관(W2) 외부로 빼내는 장치일 수 있다.

수 계열 사이클(50)은 제2 수배관(W2) 내에 유동하는 물의 유량을 측정하는 유량 센서(60) 및 유량 센서(60)에 의해 제2 수배관(W2)을 개폐가능한 제1 밸브(61)을 포함할 수 있다. 제2 수배관(W2)내에 유동하는 물의 유동하는 방향에 대하여 제1 밸브(61)보다 하류 측에는 보조 열원인 전기 히터(BUH, 62) 및 압력과 온도의 완충 역할을 하는 버퍼 탱크(Buffer Tank, 52)가 배치될 수 있다.

전기 히터(62)는 제2 수배관(W2)에 배치되어 비상 사용시에 열원으로 사용될 수 있고, 추가적으로 열 부하 유닛(T1, T2, T3)을 위해 난방 성능을 강화하기 위한 장치일 수 있다.

전기 히터(62) 및 버퍼 탱크(52)를 통과한 제2 수배관(W2) 내의 유동하는 물은 분배기(Distributor, 63)을 거쳐 분배될 수 있다. 분배기(63)를 통과한 일부의 물은 열부하 유닛(T1, T2, T3)으로 분배될 수 있다. 열부하 유닛(T1, T2, T3)은 각각의 제1 열부하 유닛(T1), 제2 열부하 유닛(T2) 및 제3 열부하 유닛(T3)을 포함할 수 있다. 분배기(63)를 통과한 물 중 일부는 제4 수배관(W4)의 제1 분지관(W4-1)에 의해 제1 열부하 유닛(T1)으로 안내될 수 있다. 이와 마찬가지로 제2 수배관(W2) 내에 유동하는 물의 일부는 제4 수배관(W4)의 제2 분지관(W4-2) 및 제3 분지관(W4-3)에 의해 각각 제2 열부하 유닛(T2) 및 제3 열부하 유닛(T3)으로 분배될 수 있다.

제4 수배관(W4)의 제1 분지관(W4-1), 제2 분지관(W4-2) 및 제3 분지관(W4-3)은 연결점(CP)에서 서로 만나 제4 수배관(W4)으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 분지관(W4-1) 내지 제3 분지관(W4-3)은 각각 제1 열부하 유닛(T1) 내지 제3 열부하 유닛(T3)으로 물을 공급할 수 있으며, 제1 열부하 유닛(T1) 내지 제3 열부하 유닛(T3)에서 사용된 물을 환수할 수 있다.

분배기(63)에 의해 분배되는 나머지 물은 제3 수배관(W3)을 통과하여 제1 수배관(W1)에 안내될 수 있다. 제3 수배관(W3)에는 제1 안전 밸브(57)과 대응되는 제2 안전 밸브(64)가 배치될 수 있다. 또한 제3 수배관(W3)에는 제3 수배관(W3)을 개폐가능한 제2 밸브(65)가 배치될 수 있다.

제4 수배관(W4) 및 제3 수배관(W3)은 제1 수배관(W1)과 연결될 수 있다. 제4 수배관(W4) 및 제3 수배관(W3) 내에 유동하는 물은 제1 수배관(W1)으로 안내될 수 있다.

제1 펌프(51)에 의해 펌핑된 물이 유동하는 제1 수배관(W1)은 제3 밸브(53)에 의해 개폐될 수 있다. 또한, 제3 밸브(53)을 통과한 물이 유동하는 제1 수배관(W1)에는 제1 수배관(W1) 내의 부피가 큰 이물질을 거르도록 마련되는 스트레이너(54)를 포함할 수 있다.

수 계열 사이클(50)은 이물질을 거른 물이 유동하는 제1 수배관(W1)의 압력을 측정하는 마노미터(Manometer, 55) 및 제2 열교환기(30) 측에서 냉매와 열교환되는 물을 제2 열교환기(30)에 공급하는 제2 펌프(56)를 포함할 수 있다. 마노미터(55)는 제2 펌프(56)보다 물의 유동 방향에 대하여 상류 측에 배치될 수 있다.

도 2는 바이패스 제상모드에 따른 냉매 사이클(10) 내의 유동하는 냉매의 흐름을 나타내는 개략도이다. 도 3은 일반 제상모드에 따른 냉매 사이클(10) 내의 유동하는 냉매의 흐름을 나타내는 개략도이다. 도 4는 바이패스 제상모드 및 일반 제상모드에 따른 수 계열 사이클(50) 내의 유동하는 물의 흐름을 나타내는 개략도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 히트 펌프 시스템(1, 도 1 참조)은 제1 수배관(W1) 내에 유동하는 물의 온도에 기초하여 서로 다른 제상 모드를 수행 가능할 수 있다. 구체적으로, 제1 수배관(W1) 내에 유동하는 물이 소정의 온도보다 높은 경우에 수행되는 운전을 일반 제상모드라고 정의될 수 있다. 제1 수배관(W1) 내에 유동하는 물이 소정의 온도보다 낮은 경우에 수행되는 운전을 바이패드 제상모드라고 정의될 수 있다. 소정의 온도는 섭씨 15도일 수 있다.

제상모드라 함은 실외용 열교환기일 수 있는 제1 열교환기(20)의 표면에 발생할 수 있는 착상을 방지하고자 제1 열교환기(20)에 고압·고온의 냉매를 유입시키는 모드일 수 있다.

이하에서는 각 모드에 따라 냉매의 흐름을 보다 상세하게 설명하도록 한다. 제6 냉매관(P6) 내의 냉매가 압축기(13)에 의해 압축되어 상대적으로 고압·고온의 냉매가 될 수 있다. 압축기(13)에 의해 압축된 냉매는 제7 냉매관(P7) 내에서 유동하여 사방 밸브(11)에 의해 제8 냉매관(P8)을 통해 제1 열교환기(20)로 안내될 수 있다.

제1 열교환기(20)는 실외 열교환기일 수 있으므로, 제상 모드인 경우에는 제1 열교환기(20)의 표면에 발생할 수 있는 착상을 방지하고자 고압·고온의 냉매가 유입될 수 있다. 제1 열교환기(20)에서 열교환된 냉매는 제1 냉매관(P1)을 통해 배출될 수 있다. 제1 열교환기(20)으로 유입되는 제8 냉매관(P8) 내의 냉매는 제1 열교환기(20)에서 배출되는 제1 냉매관(P1) 내의 냉매보다 상대적으로 고압·고온일 수 있다.

바이패스 제상모드인 경우에는 제1 냉매관(P1) 내에 유동하는 냉매가 바이패스관(BP)의 일단(C1)을 통해 바이패스관(BP)으로 유입될 수 있다. 바이패스 제상모드인 경우에는 팽창 밸브(16)가 제2 냉매관(P2)을 폐쇄시킬 수 있다. 바이패스 제상모드인 경우에는 개폐 밸브(17)가 바이패스관(BP)을 개방시킬 수 있다. 바이패스 제상모드인 경우에는 개폐 밸브(17)는 바이패스관(BP)을 개방하여 냉매가 유동하게 할 수 있다. 바이패스관(BP) 내에 유동하는 냉매는 제2 모세관(18)에 의해 팽창될 수 있다.

즉, 제2 모세관(18)에 공급되는 냉매는 제2 모세관(18)으로부터 배출되는 냉매보다 고압·고온일 수 있다. 즉, 제2 모세관(18)에 의해 냉매는 압력이 강하될 수 있다. 제1 냉매관(P1) 내에 유동하는 냉매보다 상대적으로 저압·저온인 냉매는 바이패스관(BP)의 타단(C2)을 통해 제4 냉매관(P4)으로 안내될 수 있다.

바이패스관(BP)에 의해 제1 냉매관(P1)내에 유동하는 저압·저온의 냉매가 제2 열교환기(30)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 저압·저온의 냉매가 제2 열교환기(30)으로 유입되는 경우에는 제2 열교환기(30) 내에서 수온이 낮거나 유량이 충분하지 못한 경우에 발생할 수 있는 동파가 있을 수 있다. 이러한 경우 제2 열교환기(30) 내에 발생하는 동파로 인해 전체 히트 펌프 시스템(1)을 교체해야만 하는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 제2 열교환기(30) 내로 유입될 수 있는 저압·저온의 냉매가 제2 열교환기(30)를 바이패스하여 제4 냉매관(P4)으로 안내될 수 있다. 이로써 판형 열교환기(30)일 수 있는 제2 열교환기(30) 내에서 동파를 방지하여 히트 펌프 시스템(1)의 수리 및 교체비용을 절감할 수 있다.

제4 냉매관(P4)에 배치될 수 있는 제3 열교환기(40)에 의해 제4 냉매관(P4) 내에 유동하는 저압·저온의 냉매는 제2 수배관(W2)내에 유동하는 물과 열교환되어 제상에 필요한 일부 열량을 수 계열 사이클(50)로부터 흡수할 수 있다.

즉, 이러한 구조에 의하면 히트 펌프 시스템(1)은 제2 열교환기(30)를 거치지 않고 열량을 제3 열교환기(40)를 통해 흡수할 수 있어, 제상에 필요한 열량을 얻으면서 제2 열교환기(30)의 동파를 방지할 수 있다.

제4 냉매관(P4) 내에 유동하는 냉매는 사방 밸브(11)에 의해 제5 냉매관(P5)으로 유로가 전환되어 어큐뮬레이터(12)를 거쳐 제6 냉매관(P6)으로 안내될 수 있다.

이와는 다르게, 일반 제상모드인 경우에는 제1 열교환기(20)에서 열교환된 냉매가 제1 냉매관(P1)을 거쳐 제2 냉매관(P2)으로 유입될 수 있다. 일반 제상모드인 경우에는 팽창 밸브(16)가 제2 냉매관(P2)을 개방시킬 수 있다. 일반 제상모드인 경우에는 개폐 밸브(17)가 바이패스관(BP)을 폐쇄시킬 수 있다.

팽창 밸브(16)는 제2 냉매관(P2) 내에 유동하는 냉매를 팽창시킬 수 있다. 즉, 제2 냉매관(P2) 내에 유동하는 냉매는 팽창 밸브(16)에 의해 압력이 강하되고 온도가 하강된 채로 제2 열교환기(30) 측으로 안내될 수 있고, 제2 열교환기(30)에서 냉매는 제1 수배관(W1)으로부터 유입된 물과 열교환될 수 있다. 제2 열교환기(30) 내에서 열교환된 냉매는 제3 냉매관(P3)을 통해 제4 냉매관(P4)으로 유동될 수 있다.

제2 열교환기(30)에 공급되는 제2 냉매관(P2) 내의 냉매는 제2 열교환기(30)에서 배출되는 제3 냉매관(P3) 내의 냉매보다 저압·저온일 수 있다. 즉, 제2 열교환기(30)에서 열교환된 냉매는 온도 및 압력이 상승될 수 있다.

제4 냉매관(P4)으로 유입된 냉매는 제3 열교환기(40)를 통해 제2 수배관(W2) 내에 유동하는 물과 열교환될 수 있다. 제3 열교환기(40)에 의해 열교환된 냉매는 수 계열 사이클(50)로부터 열량을 흡수할 수 있다. 제3 열교환기(40)에서 열교환된 냉매는 사방 밸브(11)에 의해 유로가 전환되어 제5 냉매관(P5)을 통과해 어큐뮬레이터(12) 및 제6 냉매관(P6)을 통해 압축기(13)로 유입될 수 있다.

제1 수배관(W1) 내에서 제2 열교환기(30)으로 입수되는 물의 온도인 입수 온도가 소정의 온도인 섭씨 15도 이상인 경우에는 제2 열교환기(30) 내에서 열교환이 이루어지더라도 동파가 발생하지 않을 수 있다.

즉, 이러한 구조에 의하면 제1 수배관(W1) 내에 유동하는 물의 온도에 따라 바이패스 제상모드 및 일반 제상모드를 수행 가능한 히트 펌프 시스템(1)은 한가지 모드를 수행하는 히트 펌프 시스템보다 시스템의 효율을 증가시킬 수 있다.

바이패스 제상모드 또는 일반 제상모드일 때 수 계열 사이클(50)의 물의 유동 방향은 서로 다르지 않을 수 있다. 즉, 수 계열 사이클(50)의 물은 제2 열교환기(30)측으로 유입되고, 제2 수배관(W2)을 통해 제2 열교환기(30)에서 배출될 수 있다. 다만, 바이패스 제상모드인 경우에는 제2 열교환기(30)에 공급되는 물과 배출되는 물의 온도차가 없을 수 있다. 일반 제상모드인 경우에는 제2 열교환기(30)에 공급되는 물이 제2 열교환기(30)에서 배출되는 물보다 고압·고온일 수 있다.

또한 일반 제상모드인 경우에 제3 열교환기(40)에 공급되는 물이 제3 열교환기(40)에 의해 열교환된 물보다 고압·고온일 수 있다.

제2 열교환기(30)에서 배출된 물은 제2 수배관(W2)의 외주(80, 도 5 참조)를 둘러싸도록 형성되는 제3 열교환기(40)를 통해 제4 냉매관(P4) 내에 유동하는 냉매와 열교환될 수 있다.

제3 열교환기(40)를 통과한 제2 수배관(W2) 내에 유동하는 냉매는 제1 안전 밸브(57), 팽창 탱크(58), 에어 벤트(59), 유량 센서(60)과 연결되는 제2 수배관(W2) 측으로 이동될 수 있다. 그 후 냉매는 보조 열원인 전기 히터(62)로부터 열을 흡수할 수 있고, 버퍼 탱크(52)를 거쳐 분배기(63)로 안내되어 열 부하 유닛(T1, T2, T3)으로 안내될 수 있다. 전기 히터(62)는 제상 모드인 경우에 수온을 유지하는 열량을 제2 수배관(W2) 내에 유동하는 물에 전달할 수 있다. 또한, 버퍼 탱크(52)는 열량을 저장하여 제상에 사용되도록 마련될 수 있다.

열 부하 유닛(T1, T2, T3)에 의해 열을 흡수한 물은 연결점(CP)에서 제4 수배관(W4)로 유동되며, 이후 제1 수배관(W1)으로 안내될 수 있다. 제1 수배관(W1)의 물은 제1 펌프(51)에 의해 펌핑되어 버퍼 탱크(52), 제3 밸브(53)를 거쳐 제2 펌프(56)으로 안내될 수 있다. 제2 펌프(56)에 의해 펌핑된 제1 수배관(W1)의 물은 다시 제2 열교환기(30) 측으로 유입될 수 있다.

도 5를 참조하면, 제3 열교환기(40)는 제2 수배관(W2)의 외주(80)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 외주(80)는 제2 수배관(W2)의 외주면(80)일 수 있다. 이러한 구조에 의하면 제2 수배관(W2) 내에 유동하는 물과 제4 냉매관(P4) 내에 유동하는 냉매가 서로 열교환될 수 있다.

제3 열교환기(40)는 코일형 열교환기(40)일 수 있고, 코일의 재질, 두께 및 접촉 면적에 따라 열교환율이 달라질 수 있다. 열교환율이 높은 코일일수록 제2 수배관(W2)을 둘러싸는 횟수가 줄어들 수 있다.

제상 모드에 있어서 요하는 열량은 대략 제품의 용량의 20%일 수 있고, 이 20%의 열량 중 13%는 압축기(13)에서 사용될 수 있고, 나머지 7%는 제1 열교환기(20)에서 사용될 수 있다.

도 6을 참조하면, 히트 펌프 시스템(1, 도 1 참조)은 제1 수배관(W1) 내에 유동하는 물의 온도를 측정하는 센서부(100) 및 센서부(100)에 따라 팽창 밸브(16) 그리고 개폐 밸브(17)을 작동하는 제어부(200)를 포함할 수 있다.

즉, 센서부(100)는 제1 수배관(W1) 내에서 제2 열교환기(30) 측으로 유입되는 입수 온도를 측정할 수 있고, 제어부(200)는 입수 온도가 소정의 온도보다 높은 경우 또는 낮은 경우에 따라 다르게 제어할 수 있다.

보다 상세하게는 제어부(200)는 입수 온도가 소정의 온도 보다 높은 경우에는 일반 제상모드에 따라 팽창 밸브(16)로 하여금 제2 냉매관(P2)을 개방하도록 하고, 개폐 밸브(17)로 하여금 바이패스관(BP)을 폐쇄하도록 할 수 있다.

또한, 제어부(200)는 입수 온도가 소정의 온도 보다 낮은 경우에는 바이패스 제상모드에 따라 팽창 밸브(16)로 하여금 제2 냉매관(P2)을 폐쇄하도록 하고, 개폐 밸브(17)로 하여금 바이패스관(BP)을 개방하도록 할 수 있다.

도 7은 일례에 따른 히트 펌프 시스템(1)의 일반적인 난방 모드일 때의 냉매 및 물의 흐름을 나타내는 개략도이다.

도 7을 참조하면, 외부 열원인 공기와 냉매는 제1 열교환기(20)에서 열교환하도록 구비될 수 있다. 제1 열교환기(20)에서 열교환되도록 냉매를 공급하는 제1 냉매관(P1) 및 제1 열교환기(20)에서 열교환된 냉매를 배출하는 제8 냉매관(P8)은 제1 열교환기(20)에 인접하게 배치될 수 있다. 제1 냉매관(P1) 내에 유동하는 냉매보다 제8 냉매관(P8)내에 유동하는 냉매가 상대적으로 고압·고온일 수 있다. 제8 냉매관(P8) 내의 냉매는 사방 밸브(11)에 의해 제5 냉매관(P5)을 통해 어큐뮬레이터(12)로 유입되고, 제6 냉매관(P6)을 통해 압축기(13)으로 유입될 수 있다. 압축기(13)에 의해 압축된 냉매는 제7 냉매관(P7)를 거쳐 사방 밸브(11)에 의해 제4 냉매관(P4)으로 안내될 수 있다.

제4 냉매관(P4)내에 유동하는 냉매는 제3 열교환기(40)에 의해 제2 수배관(W2) 내에 유동하는 물과 열교환할 수 있다. 제3 열교환기(40)에 의해 열교환된 냉매는 제3 냉매관(P3)을 통해 제2 열교환기(30)으로 공급될 수 있다. 이후 제2 열교환기(30)에서 열교환된 냉매는 제2 냉매관(P2)으로 유입되어 제1 열교환기(20) 측을 향해 제1 냉매관(P1)으로 유입될 수 있다.

여기서 제4 냉매관(P4), 제3 냉매관(P3) 및 제2 냉매관(P2) 내에 유동하는 냉매는 순차적으로 압력·온도가 떨어질 수 있다. 이것은 제3 열교환기(40) 및 제2 열교환기(30)에 의해 냉매 사이클(10) 측에서 수 계열 사이클(50) 측으로 열량을 전달해주었기 때문이다.

반면, 제1 수배관(W1) 내의 물과 제3 열교환기(40) 측으로 유입되는 제2 수배관(W2) 내의 물 그리고 제3 열교환기(40)에서 배출되는 제2 수배관(W2) 내의 물은 순차적으로 압력·온도가 상승할 수 있다.

제2 열교환기(30) 및 제3 열교환기(40)에 의해 열교환된 제2 수배관(W2) 내의 물은 열부하 유닛(T1, T2, T3)으로 열을 공급할 수 있다. 열부하 유닛(T1, T2, T3)에 열을 공급한 이후 환수된 제4 수배관(W4) 및 제3 수배관(W3) 내의 물은 제1 펌프(51) 및 제2 펌프(56)을 통해 다시 제1 열교환기(30) 측으로 공급될 수 있다.

도 8은 일례에 따른 히트 펌프 시스템(1)의 일반적인 냉방 모드일 때의 냉매 및 물의 흐름을 나타내는 개략도이다.

도 8을 참조하면, 외부 열원인 공기와 냉매는 제1 열교환기(20)에서 열교환하도록 구비될 수 있다. 즉, 압축기(13)에서 압축된 고압·고온의 냉매는 제7 냉매관(P7) 그리고 사방 밸브(11)에 의해 유로의 방향이 전환되어 제8 냉매관(P8)을 통해 제1 열교환기(20) 측으로 공급될 수 있다.

제1 열교환기(20)에서 열교환된 냉매는 제1 냉매관(P1)으로 배출될 수 있다. 제1 냉매관(P1) 내에 유동하는 냉매는 제2 냉매관(P2)으로 유입되어 팽창 밸브에 의해 압력 강하된 채로 제2 열교환기(30)로 유입될 수 있다. 제2 열교환기(30)에서 수 계열 사이클(50) 내의 물과 열교환된 냉매는 제3 냉매관(P3) 그리고 제4 냉매관(P4) 측으로 유동될 수 있다.

제4 냉매관(P4)을 통과하면서 냉매는 제3 열교환기(40)에 의해 제2 수배관(W2) 내에 유동하는 물 측에서 열량을 흡수할 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 제2 냉매관(P2), 제3 냉매관(P3) 및 제4 냉매관(P4)내에 유동하는 냉매는 순차적으로 온도가 상승할 수 있다. 제3 열교환기(40)에서 열교환된 냉매는 제3 냉매관(P3) 내의 냉매보다 상대적으로 고압·고온인 채로 사방 밸브(11)측으로 안내될 수 있다.

제4 냉매관(P4) 내의 냉매는 사방 밸브(11)에 의해 제5 냉매관(P5), 어큐뮬레이터(12), 제6 냉매관(P6)을 통과해 압축기(13)에 의해 다시 압력이 상승될 수 있다.

수 계열 사이클(50)에서는 냉방 모드인 경우에 제1 수배관(W1) 내의 물이 제2 열교환기(30), 제3 열교환기(40)를 거쳐 압력·온도가 하강된 채로 제2 수배관(W2) 내로 안내될 수 있다. 이후 제2 수배관(W2) 내의 물은 분배기(63)를 거쳐 열부하 유닛(T1, T2, T3)으로 냉수를 전달할 수 있으며, 열부하 유닛(T1, T2, T3)에 의해 열교환된 물은 제4 수배관(W4)으로 안내될 수 있다. 제4 수배관(W4) 및 제3 수배관(W3) 내의 물은 다시 제1 수배관(W1)으로 안내되어 제1 펌프(51) 및 제2 펌프(56)에 의해 제1 열교환기(30)에 공급될 수 있다.

즉, 도 7 및 도 8에서 확인할 수 있듯이, 난방 모드 또는 냉방 모드인 경우에도 제3 열교환기(40)를 통해 냉매 사이클(10)과 수 계열 사이클(50)이 열교환될 수 있다. 이러한 구조에 의하면 제상 모드뿐만 아니라 난방 모드 또는 냉방 모드에서도 효율이 증가할 수 있다.

이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

1: 히트 펌프 시스템
10: 냉매 사이클
20: 제1 열교환기
30: 제2 열교환기
40: 제3 열교환기
P1-P8: 제1 내지 제8 냉매관
50: 수 계열 사이클
51, 56: 제1,2 펌프
62: 전기 히터
63: 버퍼 탱크
T1-T3: 열부하 유닛
W1-W4: 제1 내지 제4 수배관

Claims

냉매를 압축시키도록 마련되는 압축기;
상기 냉매와 공기를 열교환시키도록 구성되는 제1 열교환기;
상기 냉매와 물을 열교환시키도록 구성되는 제2 열교환기;
상기 제1 열교환기에 대한 제상 운전 시에 상기 제1 열교환기에서 열교환된 냉매가 배출되는 제1 냉매관;
상기 제1 냉매관으로부터 상기 제2 열교환기로 냉매를 안내하는 제2 냉매관;
상기 제2 냉매관을 통해 상기 제2 열교환기로 유입되어 상기 제2 열교환기에서 열교환된 냉매가 배출되는 제3 냉매관;
상기 제2 열교환기에서 열교환되도록 물을 공급하는 제1 수배관;
상기 제2 열교환기에서 열교환된 물을 환수하는 제2 수배관;
상기 제2 열교환기를 바이패스하도록 상기 제1 냉매관 및 상기 제3 냉매관을 연결시키는 바이패스관; 및
상기 제상 운전 시에 상기 바이패스관에 의해 안내된 냉매를 상기 제2 수배관 내에 유동하는 물과 열교환시키도록 마련되는 제3 열교환기; 를 포함하는 히트 펌프 시스템.
제1항에 있어서,
일측이 상기 바이패스관과 연결되고 상기 제3 열교환기에 의해 열교환된 냉매를 상기 압축기 측으로 이동시키는 제4 냉매관을 더 포함하는 히트 펌프 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 제3 냉매관으로부터 배출된 냉매가 상기 제3 열교환기를 통과하도록 상기 제3 냉매관은 상기 제3 열교환기보다 상류 측에서 상기 제4 냉매관과 연결되는 히트 펌프 시스템.
제1항에 있어서,
상기 바이패스관 내에 유동하는 냉매를 팽창시키도록 상기 바이패스관에 배치되는 모세관; 및
상기 바이패스관을 개폐하는 개폐 밸브; 를 더 포함하는 히트 펌프 시스템.
제4항에 있어서,
상기 바이패스관 내에 유동하는 냉매의 이동 방향에 대하여 상기 개폐 밸브가 상기 모세관 보다 상류에 배치되는 히트 펌프 시스템.
제4항에 있어서,
상기 개폐 밸브는 솔레노이드 밸브를 포함하는 히트 펌프 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제2 냉매관 내에 유동하는 냉매를 팽창시키며 상기 제2 냉매관을 개폐 가능한 팽창 밸브; 를 더 포함하고,
상기 바이패스관은 일단이 상기 제1 열교환기와 상기 팽창 밸브 사이에서 상기 제1 냉매관에 연결되고, 타단이 상기 제2 열교환기와 상기 제3 열교환기 사이에서 상기 제3 냉매관 및 상기 제4 냉매관에 연결되는 히트 펌프 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제1 냉매관에 마련되는 모세관을 더 포함하는 히트 펌프 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제3 열교환기는 상기 제2 수배관의 외주를 감싸는 코일형 열교환기를 포함하는 히트 펌프 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 수배관 내에 유동하는 물의 온도에 기초하여 서로 다른 제상 모드를 수행 가능한 히트 펌프 시스템.
제10항에 있어서,
상기 제1 수배관 내에 유동하는 물의 온도가 소정의 온도 보다 낮을 때 바이패스 제상모드가 수행되고,
상기 바이패스 제상모드에서, 상기 제1 냉매관 내의 냉매는 상기 바이패스관을 통해 상기 제3 열교환기로 안내되는 히트 펌프 시스템.
제11항에 있어서,
상기 바이패스 제상모드에서, 상기 제2 냉매관은 폐쇄되고 상기 바이패스관 내의 냉매는 모세관에 의해 팽창되는 히트 펌프 시스템.
제10항에 있어서,
상기 제1 수배관 내에 유동하는 물의 온도가 소정의 온도 보다 높을 때 일반 제상모드가 수행되고,
상기 일반 제상모드에서, 상기 제1 냉매관 내의 냉매는 상기 제2 냉매관을 통해 상기 제2 열교환기로 안내되는 히트 펌프 시스템.
제13항에 있어서,
상기 일반 제상모드에서, 상기 바이패스관은 폐쇄되고 상기 제2 냉매관 내의 냉매는 팽창 밸브에 의해 팽창되는 히트 펌프 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 열교환기는 핀-튜브형 열교환기를 포함하고,
상기 제2 열교환기는 판형 열교환기를 포함하는 히트 펌프 시스템.
냉매를 압축시키도록 마련되는 압축기;
상기 냉매와 공기를 열교환시키도록 구성되는 제1 열교환기;
상기 제1 열교환기에 의해 열교환된 냉매와 물을 열교환시키도록 구성되는 제2 열교환기;
상기 제2 열교환기에서 열교환되도록 물을 안내하는 제1 수배관;
상기 제2 열교환기에서 열교환된 물을 외부로 안내하는 제2 수배관;
상기 제1 열교환기에 대한 제상 운전 시에 상기 제1 열교환기에서 열교환된 냉매가 배출되는 제1 냉매관;
상기 제1 냉매관과 연결되어 상기 제1 냉매관 내의 냉매를 상기 제2 열교환기로 안내하는 제2 냉매관;
상기 제2 열교환기에서 열교환된 냉매가 배출되는 제3 냉매관;
상기 제2 열교환기를 바이패스하도록 일단이 상기 제1 냉매관과 연결되고 타단이 상기 제3 냉매관과 연결되는 바이패스관; 및
상기 바이패스관의 타단과 연결되고 상기 제2 수배관 내에 유동하는 물과 열교환시키도록 구성되는 제3 열교환기를 포함하는 제4 냉매관; 을 포함하고,
상기 제1 냉매관 내에 유동하는 냉매는 상기 제2 냉매관 또는 상기 바이패스관으로 안내되는 히트 펌프 시스템.
제16항에 있어서,
상기 바이패스관 내에 유동하는 냉매를 팽창시키도록 상기 바이패스관에 배치되는 모세관; 및
상기 바이패스관을 개폐하는 개폐 밸브; 를 더 포함하는 히트 펌프 시스템.
제16항에 있어서,
상기 제2 냉매관 내에 유동하는 냉매를 팽창시키며 상기 제2 냉매관을 개폐 가능한 팽창 밸브; 를 더 포함하고,
상기 바이패스관의 상기 일단은 상기 제1 열교환기와 상기 팽창 밸브 사이에서 상기 제1 냉매관에 연결되고, 상기 타단은 상기 제2 열교환기와 상기 제3 열교환기 사이에서 상기 제3 냉매관 및 상기 제4 냉매관에 연결되는 히트 펌프 시스템.
제16항에 있어서,
상기 제3 열교환기는 상기 제2 수배관의 외주를 감싸는 코일형 열교환기를 포함하는 히트 펌프 시스템.
냉매를 압축시키도록 마련되는 압축기;
상기 냉매와 공기를 열교환시키도록 구성되는 제1 열교환기;
상기 냉매와 물을 열교환시키도록 구성되는 제2 열교환기;
상기 제1 열교환기에 대한 제상 운전 시에 상기 제1 열교환기에서 열교환된 냉매가 배출되는 제1 냉매관;
상기 제1 냉매관으로부터 상기 제2 열교환기로 냉매를 안내하는 제2 냉매관;
상기 제2 열교환기에서 열교환된 냉매가 배출되는 제3 냉매관;
상기 제2 냉매관 내에 유동하는 냉매를 팽창시키고 상기 제2 냉매관을 개폐하는 팽창 밸브;
상기 제2 열교환기에서 열교환되도록 물을 공급하는 제1 수배관;
상기 제2 열교환기에서 열교환된 물을 환수하는 제2 수배관;
상기 제2 수배관 내에 유동하는 물과 상기 냉매를 열교환시키도록 구성되는 제3 열교환기; 및
상기 제2 열교환기를 바이패스하도록 상기 제1 냉매관과 상기 제3 냉매관을 연결시키며 상기 제1 열교환기에 의해 열교환된 냉매를 상기 제3 열교환기 측으로 안내하는 바이패스관; 을 포함하는 히트 펌프 시스템.