KR20230153060A

KR20230153060A - 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템

Info

Publication number: KR20230153060A
Application number: KR1020220052795A
Authority: KR
Inventors: 곽상기
Original assignee: 주식회사 엠티에스
Priority date: 2022-04-28
Filing date: 2022-04-28
Publication date: 2023-11-06
Also published as: KR102649515B1

Abstract

본 발명은 축열운전 시, 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키는 제1 압축기(11), 상기 축열운전 시, 고온고압의 기체냉매의 이동 경로를 상기 제1 압축기(11)에서 제1 열교환기(13)로 변경시키는 제1 사방변(12), 상기 축열운전 시, 상기 제1 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 제1 부하펌프(14)에 의해 공급된 저온의 유체와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 제1 열교환기(13), 상기 축열운전 시, 실내에서 배출된 저온의 유체를 상기 제1 열교환기(13)로 공급하는 제1 부하펌프(14), 상기 축열운전 시, 상기 제1 열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매와 제1 서브팽창밸브(16)로부터 추출된 가스를 열교환시켜, 저온고압의 액체냉매로 변경시키는 제1 서브응축기(15), 상기 축열운전 시, 상기 제1 열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매에서 흡열능력이 없는 가스를 추출하여, 상기 제1 서브응축기(15)에 재공급하는 제1 서브팽창밸브(16), 상기 축열운전 시, 상기 제1 서브응축기(15)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 팽창시키는 제1 메인팽창밸브(17), 상기 축열운전 시, 상기 제1 메인팽창밸브(17)에서 유입된 저온저압의 액체냉매를 제2 부하펌프(19)에 의해 공급된 고온의 유체와 열교환시켜, 저온저압의 기체냉매로 증발시키는 제2 열교환기(18), 상기 축열운전 시, 지열을 흡수한 고온의 유체를 상기 제2 열교환기(18)로 공급하는 제2 부하펌프(19), 냉매의 압력 및 유체의 온도를 측정하는 센서부(40) 및 상기 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)를 각각 제어하는 컨트롤러(50)를 포함하고, 상기 제1 사방변(12)은 상기 축열운전 시, 저온저압의 기체냉매의 이동 경로를 상기 제2 열교환기(18)에서 상기 제1 압축기(11)로 변경시키는 것을 특징으로 한다.

Description

수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템{A geothermal heat pump system that produces hot or cold water with a fixed water outlet temperature at an arbitrary incoming temperature due to a variable water flow rate}

본 발명은 지열원 히트펌프 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 임의의 입수온도 대비 출수온도가 일정한 고온 또는 저온의 유체를 생산할 수 있도록 부하펌프의 기동주파수를 가변시켜, 메인열교환기로 유입되는 유체의 수유량을 제어할 수 있는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 지열원 히트펌프는 지하 300m 이내에 위치한 10~20℃ 온도 범위의 지중, 지하수, 지표수 등의 지열원을 이용하여 실내의 냉방 및 난방을 수행하는 장치를 의미한다. 지열원 히트펌프는 지표면의 대기를 열원으로 이용하는 공기열원 히트펌프에 비해 효율이 1.5~2배 이상 높기 때문에, 냉·난방 부하가 높은 온실 등 대용량 건물의 친환경 에너지절감 장치로 적용범위가 확대되고 있다.

한편, 환절기 온실의 경우, 낮과 밤의 일교차가 커져서, 아침에 안개가 심하게 발생하게 된다. 이로 인해, 온실 내의 습도가 높아져, 작물이 줄기썩음병, 잿빛곰팡이병 등으로 생육에 심각한 피해를 입을 수 있다. 상기 안개발생을 최대한 억제하기 위해서는, 새벽에 가온장치를 이용하여, 온실 내부의 공기를 승온시킴으로써, 상기 공기의 상대습도를 감소시켜야 한다.

그러나, 기존에는 가온장치인 화석연료 보일러로 순환수의 온도를 60℃ 이상 순간적으로 승온시켜, 상기 순환수를 실내 온도 가온용 열교환기로 공급하므로, 사용자는 과도한 연료비를 부담해야 할 뿐만 아니라, 상기 과정에서 발생하는 온실가스로 인해 심각한 기후변화 및 환경파괴가 발생한다는 문제점이 있었다.

한편, 하절기 온실의 경우, 주간에는 태양의 복사열로 인해 실내온도가 40℃까지 상승할 수 있어, 냉방 시, 주간의 부하가 야간의 부하에 비해 3배 이상 높게 나타난다.

상기 하절기 온실에서 작물의 생산성을 향상시키기 위해서는, 온실 전체를 냉방하는 전체 냉방보다는 줄기의 생장점 및 뿌리의 생육온도를 일정하게 유지하기 위한 국소 냉방을 주로 활용하게 된다. 이 경우, 냉방장치는 순환수를 순간적으로 냉각시켜, 실내 온도 냉각용 열교환기로 공급함으로써, 작물의 생육온도를 15~25℃로 일정하게 유지해야 한다.

그러나, 기존의 정유량 지열원 히트펌프는 입수온도 및 출수온도의 차이가 5℃로 제한되어 있어, 하절기에는 주간에 비해 부하가 낮은 야간에만 사용할 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

KR

10-0923962

B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 임의의 입수온도 대비 출수온도가 일정한 고온 또는 저온의 유체를 생산할 수 있도록 부하펌프의 기동주파수를 가변시켜, 메인열교환기로 유입되는 유체의 수유량을 제어할 수 있는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템을 제공하는데 있다.

상기와 같은 기술적인 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템은 축열운전 시, 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키는 제1 압축기(11), 상기 축열운전 시, 고온고압의 기체냉매의 이동 경로를 상기 제1 압축기(11)에서 제1 열교환기(13)로 변경시키는 제1 사방변(12), 상기 축열운전 시, 상기 제1 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 제1 부하펌프(14)에 의해 공급된 저온의 유체와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 제1 열교환기(13), 상기 축열운전 시, 실내에서 배출된 저온의 유체를 상기 제1 열교환기(13)로 공급하는 제1 부하펌프(14), 상기 축열운전 시, 상기 제1 열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매와 제1 서브팽창밸브(16)로부터 추출된 가스를 열교환시켜, 저온고압의 액체냉매로 변경시키는 제1 서브응축기(15), 상기 축열운전 시, 상기 제1 열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매에서 흡열능력이 없는 가스를 추출하여, 상기 제1 서브응축기(15)에 재공급하는 제1 서브팽창밸브(16), 상기 축열운전 시, 상기 제1 서브응축기(15)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 팽창시키는 제1 메인팽창밸브(17), 상기 축열운전 시, 상기 제1 메인팽창밸브(17)에서 유입된 저온저압의 액체냉매를 제2 부하펌프(19)에 의해 공급된 고온의 유체와 열교환시켜, 저온저압의 기체냉매로 증발시키는 제2 열교환기(18), 상기 축열운전 시, 지열을 흡수한 고온의 유체를 상기 제2 열교환기(18)로 공급하는 제2 부하펌프(19), 냉매의 압력 및 유체의 온도를 측정하는 센서부(40) 및 상기 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)를 각각 제어하는 컨트롤러(50)를 포함하고, 상기 제1 사방변(12)은 상기 축열운전 시, 저온저압의 기체냉매의 이동 경로를 상기 제2 열교환기(18)에서 상기 제1 압축기(11)로 변경시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템은 상기 축열운전 시, 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키는 제2 압축기(31), 상기 축열운전 시, 고온고압의 기체냉매의 이동 경로를 상기 제2 압축기(31)에서 상기 제1 열교환기(13)로 변경시키는 제2 사방변(32), 상기 축열운전 시, 상기 제1 열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매와 제2 서브팽창밸브(34)로부터 추출된 가스를 열교환시켜, 저온고압의 액체냉매로 변경시키는 제2 서브응축기(33), 상기 축열운전 시, 상기 제1 열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매에서 흡열능력이 없는 가스를 추출하여, 상기 제2 서브응축기(33)에 재공급하는 제2 서브팽창밸브(34) 및 상기 축열운전 시, 상기 제2 서브응축기(33)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 팽창시키는 제2 메인팽창밸브(35)를 더 포함하고, 상기 제1 열교환기(13)는 상기 축열운전 시, 상기 제2 압축기(31)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 상기 제1 부하펌프(14)에 의해 공급된 저온의 유체와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시키고, 상기 제2 열교환기(18)는 상기 축열운전 시, 상기 제2 메인팽창밸브(35)에서 유입된 저온저압의 액체냉매를 상기 제2 부하펌프(19)에 의해 공급된 고온의 유체와 열교환시켜, 저온저압의 기체냉매로 증발시키고, 상기 제2 사방변(32)은 상기 축열운전 시, 저온저압의 기체냉매의 이동 경로를 상기 제2 열교환기(18)에서 상기 제2 압축기(31)로 변경시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서부(40)는 상기 제1 열교환기(13) 및 제1 부하펌프(14)의 사이에 구비되어, 상기 제1 열교환기(13)로 공급되는 유체의 온도를 측정하는 제1 입수온도센서(43), 상기 제2 열교환기(18) 및 제2 부하펌프(19)의 사이에 구비되어, 상기 제2 열교환기(18)로 공급되는 유체의 온도를 측정하는 제2 입수온도센서(44), 상기 제1 열교환기(13)의 타측에 구비되어, 상기 제1 열교환기(13)로부터 배출되는 유체의 온도를 측정하는 제1 출수온도센서(45) 및 상기 제2 열교환기(18)의 타측에 구비되어, 상기 제2 열교환기(18)로부터 배출되는 유체의 온도를 측정하는 제2 출수온도센서(46)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 컨트롤러(50)는 축열운전 정시 제어 시, 제1 입수온도가 변경되는 경우에도, 제1 출수온도를 사전에 설정된 제1 출수목표온도로 일정하게 유지하기 위하여, 퍼지 제어에 의해 상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 가변되도록 제어하는 주파수제어부(56) 및 상기 축열운전 시, 상기 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)의 가동 여부를 제어하는 가동제어부(57)를 포함하고, 상기 주파수제어부(56)는 상기 축열운전 정시제어 시, 제1 출수온도에서 제1 입수온도를 차감한 출수과열도를 계산하고, 상기 축열운전 정시제어 시, 전단계의 제1 출수온도에서 현단계의 제1 출수온도를 차감한 제1 출수온도의 오차를 계산하고, 상기 축열운전 정시제어 시, 상기 제1 출수온도의 오차 및 상기 출수과열도에 따라 상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 조절되도록 제어하고, 상기 제1 출수온도는 제1 출수온도센서(45)에 의해 측정된 유체의 온도이고, 상기 현단계의 제1 출수온도는 사전에 설정된 제어주기 내에서 현재 상기 제1 출수온도센서(45)에 의해 측정된 유체의 온도이고, 상기 전단계의 제1 출수온도는 상기 제어주기 직전의 동일한 제어주기 내에서 상기 제1 출수온도센서(45)에 의해 측정된 유체의 온도이고, 상기 제1 출수목표온도는 상기 축열운전 시, 상기 제1 열교환기(13)에서 배출되는 유체에 대한 목표온도이고, 상기 제1 입수온도는 제1 입수온도센서(43)에 의해 측정된 유체의 온도인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주파수제어부(56)는 상기 축열운전 정시제어 시, 출수과열도가 사전에 설정된 상한과열도 이상인 경우, 상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 사전에 설정된 단위시간마다 사전에 설정된 기준주파수만큼 증가하도록 제어하고, 상기 축열운전 정시제어 시, 출수과열도가 사전에 설정된 하한과열도 이하인 경우, 상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 증가하지 않도록 제어하고, 상기 하한과열도는 상기 상한과열도보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주파수제어부(56)는 상기 축열운전 정시제어 시, 출수과열도 확보제어를 수행하고, 상기 출수과열도 확보제어는 상기 주파수제어부(56)가 상기 축열운전 정시제어 시, 사전에 설정된 제어 주기에 따라 퍼지 제어에 의해 출수과열도가 사전에 설정된 최소과열도 이하로 확보되도록 제어하는 것이고, 상기 주파수제어부(56)는 상기 축열운전 정시제어 시, 사전에 설정된 기준시간 동안 상기 제1 부하펌프(14)가 사전에 설정된 제1 하한주파수로 가동되고, 이와 동시에 출수과열도가 상기 최소과열도 이상 사전에 설정된 최고과열도 이하인 경우, 상기 출수과열도 확보제어를 수행하고, 상기 주파수제어부(56)는 출수과열도가 사전에 설정된 최저과열도 이상이고, 상기 제1 부하펌프(14)가 상기 제1 하한주파수로 가동되거나, 출수과열도가 상기 최소과열도 이하인 경우, 상기 출수과열도 확보제어를 해제하고, 상기 제1 하한주파수는 상기 제1 부하펌프(14)가 1일 동안 가동 시, 상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수의 최소값이고, 상기 최고과열도는 상기 최소과열도보다 높게 설정되고, 상기 최저과열도는 상기 최소과열도보다 낮게 설정되고, 상기 주파수제어부(56)는 상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 양수인 경우, 퍼지 제어에 의해 상기 제1 부하펌프(14)가 사전에 설정된 기준주파수로 가동되도록 제어하고, 상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 음수인 경우, 상기 퍼지 제어에 의해 상기 제1 부하펌프(14)가 상기 기준주파수의 음의 절댓값으로 가동되도록 제어하고, 상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 0인 경우, 상기 퍼지 제어에 의해 상기 제1 부하펌프(14)가 0Hz로 가동되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가동제어부(57)는 상기 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 가변형 축열운전 시, 제1 온도편차가 사전에 설정된 연속유지시간 동안 사전에 설정된 제1 기준온도 이하인 경우, 상기 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 각각 오프 상태로 전환되도록 제어하고, 상기 제1 온도편차는 상기 제1 출수목표온도에서 제1 입수온도를 차감한 값이고, 상기 가동제어부(57)는 상기 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 상기 가변형 축열운전 시, 제2 출수온도가 상기 연속유지시간 동안 사전에 설정된 제2 출수목표온도 이하인 경우, 상기 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 각각 오프 상태로 전환되도록 제어하고, 상기 제2 출수온도는 제2 출수온도센서(46)에 의해 측정된 유체의 온도이고, 상기 제2 출수목표온도는 축열운전 시, 상기 제2 열교환기(18)에서 배출되는 유체에 대한 목표온도이고, 상기 가변형은 출수온도가 고정되고, 상기 제1 부하펌프(14) 또는 제2 부하펌프(19)의 기동주파수가 가변되는 운전방식인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가동제어부(57)는 상기 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)에 상기 가변형 축열운전 적용 시, 상기 연속유지시간 동안 제1 온도편차가 사전에 설정된 제2 기준온도 이상이고, 상기 연속유지시간 동안 상기 제2 출수목표온도에서 사전에 설정된 제3 기준온도를 가산한 값이 제2 입수온도 이하인 경우, 상기 제1 부하펌프(14)가 온 상태로 전환되도록 제어하고, 상기 제2 입수온도는 제2 입수온도센서(44)에 의해 측정된 유체의 온도이고, 상기 제2 기준온도는 상기 제1 기준온도보다 높게 설정되고, 상기 제3 기준온도는 상기 제1 기준온도보다 높고, 상기 제2 기준온도보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템에서는 환절기에도 화석연료 보일러 등의 별도의 승온장치 없이 히트펌프를 통해 온실의 내부로 공급되는 순환수를 순간적으로 승온시킬 수 있어, 사용자는 기존의 승온장치에 비해 연료비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 온실가스의 배출량을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템은 야간에 비해 주간 부하가 3배 이상 높은 하절기도 사용할 수 있어, 사용자가 기존의 정유량 지열원 히트펌프에 비해 운영비를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템의 난방 계통도이다.
도 2는 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템의 냉방 계통도이다.
도 3은 컨트롤러(50)의 구성도이다.
도 4는 주파수제어부(56)가 축열운전 정시 제어 시, 퍼지 제어에 의해 제1부하펌프(14)의 기동주파수를 조절하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 제1 출수온도의 오차(ΔE) 및 출수과열도(WSH)의 변화에 따른 제1 부하펌프(14)의 기동주파수에 대한 퍼지 테이블이다.
도 6은 주파수제어부(56)가 축열운전 정시 제어 시, 출수과열도를 비상제어하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 주파수제어부(56)가 축열운전 정시 제어 시, 출수과열도 확보제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 주파수제어부(56)가 축열운전 정시 제어 시, 출수과열도 확보제어를 해제하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 주파수제어부(56)가 축열운전 정시 제어 시, 제1 부하펌프(14)의 개도 변동량에 따라, 제1 부하펌프(14)의 기동주파수를 제어하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 가동제어부(57)가 가변형 축열운전 시, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)를 각각 오프 상태로 전환하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 11은 가동제어부(57)가 가변형 축열운전 시, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)를 각각 온 상태로 전환하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로 이에 의해 본 발명의 권리범위가 축소되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템의 난방 계통도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템(10)은 제1 압축기(11), 제1 사방변(12), 제1 열교환기(13), 제1 부하펌프(14), 제1 서브응축기(15), 제1 서브팽창밸브(16), 제1 메인팽창밸브(17), 제2 열교환기(18) 및 제2 부하펌프(19)를 포함하여 구성된다.

먼저, 제1 압축기(11)는 축열운전 시, 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시킨다. 제1 압축기(11)에서 압축된 고온고압의 기체냉매는 제1 열교환기(13)로 이동한다.

그리고, 제1 사방변(12)은 축열운전 시, 고온고압의 기체냉매의 이동 경로를 제1 압축기(11)에서 제1 열교환기(13)로 변경시킨다.

그리고, 제1 열교환기(13)는 축열운전 시, 제1 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 제1 부하펌프(14)에 의해 공급된 저온의 유체와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시킨다. 이때, 유체는 물(Water)의 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 제1 부하펌프(14)는 제1 열교환기(13)의 일측에 구비되어, 축열운전 시, 실내에서 배출된 저온의 유체를 제1 열교환기(13)로 공급한다.

제1 부하펌프(14)에 의해 제1 열교환기(13)로 공급된 저온의 유체는 고온고압의 기체냉매와 열교환되어, 고온의 유체로 변환된다. 그 이후, 고온의 유체는 실내로 공급되어, 열을 방출한 후, 저온의 유체로 변환된다. 그 이후, 저온의 유체는 제1 부하펌프(14)에 의해 제1 열교환기(13)로 재공급된다.

그리고, 제1 서브응축기(15)는 축열운전 시, 제1 열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매와 제1 서브팽창밸브(16)로부터 추출된 가스를 열교환시켜, 저온고압의 액체냉매로 변경시킨다.

그리고, 제1 서브팽창밸브(16)는 축열운전 시, 제1 열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매에서 흡열능력이 없는 가스를 추출하여, 제1 서브응축기(15)에 재공급한다.

그리고, 제1 메인팽창밸브(17)는 축열운전 시, 제1 서브응축기(15)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 팽창시킨다.

그리고, 제2 열교환기(18)는 축열운전 시, 제1 메인팽창밸브(17)에서 유입된 저온저압의 액체냉매를 제2 부하펌프(19)에 의해 공급된 고온의 유체와 열교환시켜, 저온저압의 기체냉매로 증발시킨다.

그리고, 제2 부하펌프(19)는 제2 열교환기(18)의 일측에 구비되어, 축열운전 시, 지열을 흡수한 고온의 유체를 제2 열교환기(18)로 공급한다.

제2 부하펌프(19)에 의해 제2 열교환기(18)로 공급된 고온의 유체는 저온저압의 액체냉매와 열교환되어, 저온의 유체로 변환된다. 그 이후, 저온의 유체는 지중으로 공급되어, 지열을 흡수한 후, 고온의 유체로 변환된다. 그 이후, 고온의 유체는 제2 부하펌프(19)에 의해 제2 열교환기(18)로 재공급된다.

한편, 제1 사방변(12)은 축열운전 시, 저온저압의 기체냉매의 이동 경로를 제2 열교환기(18)에서 제1 압축기(11)로 변경시킨다.

제2 열교환기(18)에 의해 증발된 저온저압의 기체냉매는 제1 사방변(12) 및 제1 액분리기(20)를 거쳐, 제1 압축기(11)로 재공급된다.

본 발명에 따른 가변 수유량에 의해 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 부하펌프 시스템(10)은 제2 압축기(31), 제2 사방변(32), 제2 서브응축기(33), 제2 서브팽창밸브(34) 및 제2 메인팽창밸브(35)를 더 포함하여 구성된다.

먼저, 제2 압축기(31)는 축열운전 시, 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시킨다. 제2 압축기(31)에서 압축된 고온고압의 기체냉매는 제1 열교환기(13)로 이동한다.

그리고, 제2 사방변(32)은 축열운전 시, 고온고압의 기체냉매의 이동 경로를 제2 압축기(31)에서 제1 열교환기(13)로 변경시킨다.

한편, 제1 열교환기(13)는 축열운전 시, 제2 압축기(31)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 제1 부하펌프(14)에 의해 공급된 저온의 유체와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시킨다. 이때, 유체는 물(Water)의 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 제2 서브응축기(33)는 축열운전 시, 제1 열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매와 제2 서브팽창밸브(34)로부터 추출된 가스를 열교환시켜, 저온고압의 액체냉매로 변경시킨다.

그리고, 제2 서브팽창밸브(34)는 축열운전 시, 제1 열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매에서 흡열능력이 없는 가스를 추출하여, 제2 서브응축기(33)에 재공급한다.

그리고, 제2 메인팽창밸브(35)는 축열운전 시, 제2 서브응축기(33)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 팽창시킨다.

한편, 제2 열교환기(18)는 축열운전 시, 제2 메인팽창밸브(35)에서 유입된 저온저압의 액체냉매를 제2 부하펌프(19)에 의해 공급된 고온의 유체와 열교환시켜, 저온저압의 기체냉매로 증발시킨다.

한편, 제2 사방변(32)은 축열운전 시, 저온저압의 기체냉매의 이동 경로를 제2 열교환기(18)에서 제2 압축기(31)로 변경시킨다.

제2 열교환기(18)에 의해 변경된 저온저압의 기체냉매는 제2 사방변(32) 및 제2 액분리기(36)를 거쳐, 제2 압축기(31)로 재공급된다.

도 2는 본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템의 냉방 계통도이다.

도 2를 참조하면, 제1 압축기(11)는 축냉운전 시, 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시킨다. 제1 압축기(11)에서 압축된 고온고압의 기체냉매는 제2 열교환기(18)로 이동한다.

그리고, 제1 사방변(12)은 축냉운전 시, 고온고압의 기체냉매의 이동 경로를 제1 압축기(11)에서 제2 열교환기(18)로 변경시킨다.

그리고, 제2 열교환기(18)는 축냉운전 시, 제1 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 제2 부하펌프(19)에 의해 공급된 저온의 유체와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시킨다.

그리고, 제2 부하펌프(19)는 축냉운전 시, 지중에서 열을 방출한 저온의 유체를 제2 열교환기(18)로 공급한다.

제2 부하펌프(19)에 의해 제2 열교환기(18)로 공급된 저온의 유체는 고온고압의 기체냉매와 열교환되어, 고온의 유체로 변환된다. 그 이후, 고온의 유체는 지중으로 공급되어, 열을 방출한 후, 저온의 유체로 변환된다. 그 이후, 저온의 유체는 제2 부하펌프(19)에 의해 제2 열교환기(18)로 재공급된다.

그리고, 제1 서브응축기(15)는 축냉운전 시, 제2 열교환기(18)에서 유입된 중온고압의 액체냉매와 제1 서브팽창밸브(16)로부터 추출된 가스를 열교환시켜, 저온고압의 액체냉매로 변경시킨다.

그리고, 제1 서브팽창밸브(16)는 축냉운전 시, 제2 열교환기(18)에서 유입된 중온고압의 액체냉매에서 흡열능력이 없는 가스를 추출하여, 제1 서브응축기(15)에 재공급한다.

그리고, 제1 메인팽창밸브(17)는 축냉운전 시, 제1 서브응축기(15)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 팽창시킨다.

그리고, 제1 열교환기(13)는 축냉운전 시, 제1 메인팽창밸브(17)에서 유입된 저온저압의 액체냉매를 제1 부하펌프(14)에 의해 공급된 고온의 유체와 열교환시켜, 저온저압의 기체냉매로 증발시킨다.

한편, 제1 부하펌프(14)는 축냉운전 시, 실내의 열을 흡수한 고온의 유체를 제1 열교환기(13)로 공급한다.

제1 부하펌프(14)에 의해 제1 열교환기(13)로 공급된 고온의 유체는 저온저압의 액체냉매와 열교환되어, 저온의 유체로 변환된다. 그 이후, 저온의 유체는 실내로 공급되어, 실내의 열을 흡수한 후, 고온의 유체로 변환된다. 그 이후, 고온의 유체는 제1 부하펌프(14)에 의해 제1 열교환기(13)로 재공급된다.

한편, 제1 사방변(12)은 축냉운전 시, 저온저압의 기체냉매의 이동 경로를 제1 열교환기(13)에서 제1 압축기(11)로 변경시킨다.

제1 열교환기(13)에 의해 증발된 저온저압의 기체냉매는 제1 사방변(12) 및 제1 액분리기(20)를 거쳐, 제1 압축기(11)로 재공급된다.

한편, 제2 압축기(31)는 축냉운전 시, 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시킨다. 제2 압축기(31)에서 압축된 고온고압의 기체냉매는 제2 열교환기(18)로 이동한다.

그리고, 제2 사방변(32)은 축냉운전 시, 고온고압의 기체냉매의 이동 경로를 제2 압축기(31)에서 제2 열교환기(18)로 변경시킨다.

한편, 제2 열교환기(18)는 축냉운전 시, 제2 압축기(31)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 제2 부하펌프(19)에 의해 공급된 저온의 유체와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시킨다.

그리고, 제2 서브응축기(33)는 축냉운전 시, 제2 열교환기(18)에서 유입된 중온고압의 액체냉매와 제2 서브팽창밸브(34)로부터 추출된 가스를 열교환시켜, 저온고압의 액체냉매로 변경시킨다.

그리고, 제2 서브팽창밸브(34)는 제2 열교환기(18)에서 유입된 중온고압의 액체냉매에서 흡열능력이 없는 가스를 추출하여, 제2 서브응축기(33)에 재공급한다.

그리고, 제2 메인팽창밸브(35)는 축냉운전 시, 제2 서브응축기(33)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 팽창시킨다.

한편, 제1 열교환기(13)는 축냉운전 시, 제2 메인팽창밸브(35)에서 유입된 저온저압의 액체냉매를 제1 부하펌프(14)에 의해 공급된 고온의 유체와 열교환시켜, 저온저압의 기체냉매로 증발시킨다.

한편, 제2 사방변(32)은 축냉운전 시, 저온저압의 기체냉매의 이동 경로를 제1 열교환기(13)에서 제2 압축기(31)로 변경시킨다.

제1 열교환기(13)에 의해 증발된 저온저압의 기체냉매는 제2 사방변(32) 및 제2 액분리기(36)를 거쳐, 제2 압축기(31)로 재공급된다.

본 발명에 의한 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템은 센서부(40) 및 컨트롤러(50)를 더 포함하여 구성된다.

먼저, 센서부(40)는 냉매의 압력 및 유체의 온도를 측정한다. 센서부(40)는 제1 고압센서(41), 제2 고압센서(42), 제1 입수온도센서(43), 제2 입수온도센서(44), 제1 출수온도센서(45) 및 제2 출수온도센서(46)를 포함하여 구성된다.

먼저, 제1 고압센서(41)는 제1 압축기(11)의 고압측에 구비되어, 제1 압축기(11)로부터 배출되는 고온고압의 기체냉매의 압력을 측정한다.

그리고, 제2 고압센서(42)는 제2 압축기(31)의 고압측에 구비되어, 제2 압축기(31)로부터 배출되는 고온고압의 기체냉매의 압력을 측정한다.

그리고, 제1 입수온도센서(43)는 제1 열교환기(13) 및 제1 부하펌프(14)의 사이에 구비되어, 제1 열교환기(13)로 공급되는 유체의 온도를 측정한다.

그리고, 제2 입수온도센서(44)는 제2 열교환기(18) 및 제2 부하펌프(19)의 사이에 구비되어, 제2 열교환기(18)로 공급되는 유체의 온도를 측정한다.

그리고, 제1 출수온도센서(45)는 제1 열교환기(13)의 타측에 구비되어, 제1 열교환기(13)로부터 배출되는 유체의 온도를 측정한다.

그리고, 제2 출수온도센서(46)는 제2 열교환기(18)의 타측에 구비되어, 제2 열교환기(18)로부터 배출되는 유체의 온도를 측정한다.

그리고, 컨트롤러(50)는 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)를 각각 제어한다.

도 3은 컨트롤러(50)의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 컨트롤러(50)는 선택부(51), 주파수설정부(52), 설정제어부(53), 구간제어부(54), 비상제어부(55) 및 주파수제어부(56)를 포함하여 구성된다.

1. 제1 부하펌프(14) 가변주파수 제어

먼저, 선택부(51)에서는 제1 부하펌프(14) 또는 제2 부하펌프(19)의 운전방식을 정속형 또는 가변형 중에서 하나로 선택할 수 있다.

여기서, 정속형은 제1 부하펌프(14) 또는 제2 부하펌프(19)의 기동주파수가 일정하게 유지되는 운전방식이고, 가변형은 출수온도가 고정되고, 제1 부하펌프(14) 또는 제2 부하펌프(19)의 기동주파수가 가변되는 운전방식을 의미한다.

그리고, 주파수설정부(52)에서는 제1 부하펌프(14) 또는 제2 부하펌프(19)의 기동주파수를 특정 주파수로 설정하여, 입력할 수 있다.

그리고, 설정제어부(53)는 선택부(51)에 제1 부하펌프(14)의 운전방식이 정속형으로 입력된 경우, 제1 부하펌프(14)가 정속형으로 가동되도록 제어한다.

또한, 설정제어부(53)는 선택부(51)에 제2 부하펌프(19)의 운전방식이 정속형으로 입력된 경우, 제2 부하펌프(19)가 정속형으로 가동되도록 제어한다.

그리고, 설정제어부(53)는 선택부(51)에 제1 부하펌프(14)의 운전방식이 가변형으로 입력되고, 주파수설정부(52)에 특정 주파수가 입력되지 않은 경우, 제1 부하펌프(14)가 가변형으로 가동되도록 제어한다.

또한, 설정제어부(53)는 선택부(51)에 제2 부하펌프(19)의 운전방식이 가변형으로 입력되고, 주파수설정부(52)에 특정 주파수가 입력되지 않은 경우, 제2 부하펌프(19)가 가변형으로 가동되도록 제어한다.

그리고, 설정제어부(53)는 선택부(51)에 제1 부하펌프(14)의 운전방식이 가변형으로 입력되고, 주파수설정부(52)에 특정 주파수가 입력된 경우, 제1 부하펌프(14)가 특정 주파수로 가동되도록 제어한다.

또한, 설정제어부(53)는 선택부(51)에 제2 부하펌프(19)의 운전방식이 가변형으로 입력되고, 주파수설정부(52)에 특정 주파수가 입력된 경우, 제2 부하펌프(19)가 특정 주파수로 가동되도록 제어한다.

그리고, 구간제어부(54)는 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 사전에 설정된 제1 주파수구간 및 제2 주파수구간 내에서 가변되도록 제어한다.

여기서, 제1 주파수구간은 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 제1 하한주파수 이상 상한주파수 이하인 구간을 의미하고, 제2 주파수구간은 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 제2 하한주파수 이상 상한주파수 이하인 구간을 의미한다.

그리고, 제1 하한주파수, 제2 하한주파수 및 상한주파수는 각각 20Hz, 35Hz 및 60Hz로 설정된다.

이때, 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 상한주파수 이하로 제한되는 이유는 제1 부하펌프(14)의 신뢰성을 확보하고, 유량스위치의 감지 불량을 최소화하기 위한 것이다.

그리고, 구간제어부(54)는 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 1일 1회 제1 하한주파수로 변환되도록 제어한다. 이때, 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 제1 하한주파수로 변환되는 시간 구간은 당일 04시부터 당일 08시 10분까지의 구간으로 설정된다.

그리고, 구간제어부(54)는 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 1일 1회 제2 하한주파수로 변환되도록 제어한다. 이때, 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 제2 하한주파수로 변환되는 시간 구간은 당일 08시 10분부터 익일 04시까지의 구간으로 설정된다.

2. 제1 부하펌프(14) 고압방지 비상 제어

그리고, 비상제어부(55)는 제1 고압센서(41)에 의해 측정된 제1 압축기(11)의 고압측 냉매의 압력 또는 제2 고압센서(42)에 의해 측정된 제2 압축기(31)의 고압측 냉매의 압력이 사전에 설정된 상한압력 이상인 경우, 단위시간당 제1 부하펌프(14)의 기동주파수의 변화율이 사전에 설정된 기준비율로 증가하도록 제어한다.

이때, 상한압력은 30Bar.G로 설정되고, 단위시간 및 제1 부하펌프(14)의 기동주파수의 변화율은 각각 20초 및 3Hz로 설정된다.

그 이후, 비상제어부(55)는 제1 압축기(11)의 고압측 냉매의 압력 또는 제2 압축기(31)의 고압측 냉매의 압력이 사전에 설정된 연속시간 동안, 사전에 설정된 하한압력 이하인 경우, 단위시간당 제1 부하펌프(14)의 기동주파수 변화율이 0이 되도록 제어한다.

이때, 연속시간 및 하한압력은 각각 10초 이상 및 28Bar.G로 설정된다.

이 같은 과정을 통해, 비상제어부(55)는 제1 압축기(11) 또는 제2 압축기(31)에서 고압이 발생하는 것을 사전에 차단할 수 있다.

3. 제1 부하펌프(14) 초기 제어

그리고, 주파수제어부(56)는 축열운전 진입 시, 제1 부하펌프(14)가 사전에 설정된 축열초기주파수로 가동되도록 제어한다.

이를 통해, 주파수제어부(56)는 수유량의 불균형으로 인해 발생하는 사이클의 급변 또는 헌팅을 최소화할 수 있다. 여기서, 헌팅(Hunting)은 설정값에 대하여 출수온도가 일정하게 상하로 변동되는 현상을 의미한다.

먼저, 주파수제어부(56)는 (수학식 1)을 이용하여, 축열초기주파수 (Ht_s_Start_Hz)를 산출한다.

(수학식 1)

Ht_s_Start_Hz=(2860×(CWIT_now)+300×(HWIT_now)+120×100)/((Rated_W_Flow)×(Spec_Heat)×((T_Ht_HWOT)- (HWIT_now)))+(Ht_s_Cali_Hz_Rate)

여기서, CWIT_now(Cold Water In Temperature)는 제2 입수온도센서(44)에 의해 측정된 제2 입수온도(℃)이고, HWIT_now(Hot Water In Temperature)는 제1 입수온도센서(43)에 의해 측정된 제1 입수온도(℃)를 의미한다.

그리고, Rated_W_Flow(Rated Water Flow)는 정격수유량(LPM)이고, Spec_Heat (Specific Heat)는 유체의 비열(kcal/kg.℃)을 의미한다. 그리고, LPM은 Liter Per Minute을 의미한다.

이때, Rated_W_Flow 및 Spec_Heat는 각각 400LPM 및 1kcal/kg.℃로 설정된다.

그리고, T_Ht_WOT(Target heating Water Out Temperature)는 축열운전 시, 제1 열교환기(13)에서 사용자가 목표로 하는 제1 출수목표온도(℃)이고, Ht_s_Cali_Hz_Rate(Heating Calibration Hz rate)는 축열주파수보정값(Hz)이다. 이때, Ht_s_Cali_Hz_Rate는 10Hz로 설정된다.

4. 제1 부하펌프(14) 정시 제어

도 4는 주파수제어부(56)가 축열운전 정시 제어 시, 퍼지 제어에 의해 제1부하펌프(14)의 기동주파수를 조절하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.

도 4를 참조하면, 주파수제어부(56)는 축열운전 정시 제어(진입 완료) 시, 제1 입수온도가 변경되는 경우에도, 제1 출수온도를 제1 출수목표온도로 일정하게 유지하기 위하여, 퍼지 제어에 의해 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 가변되도록 제어한다.

여기서, 제1 출수온도는 제1 출수온도센서(45)에 의해 측정된 유체의 온도이고, 제1 출수목표온도는 축열운전 시, 제1 열교환기(13)에서 배출되는 유체에 대한 목표온도를 의미한다.

먼저, 주파수제어부(56)는 축열운전 정시제어 시, 제1 출수온도(HWOT_now)에서 제1 입수온도(HWIT_now)를 차감한 출수과열도(WSH)를 계산한다.

여기서, 제1 입수온도는 제1 입수온도센서(43)에 의해 측정된 유체의 온도이고, 제1 출수온도는 제1 출수온도센서(45)에 의해 측정된 유체의 온도를 의미한다.

그리고, 주파수제어부(56)는 축열운전 정시제어 시, (전단계의 제1 출수온도)에서 (현단계의 제1 출수온도)를 차감한 (제1 출수온도의 오차(ΔE))를 계산한다.

여기서, 현단계의 제1 출수온도는 사전에 설정된 제어주기 내에서 현재 제1 출수온도센서(45)에 의해 측정된 유체의 온도이고, 전단계의 제1 출수온도는 상기 제어주기 직전의 동일한 제어주기 내에서 제1 출수온도센서(45)에 의해 측정된 유체의 온도를 의미한다.

그리고, 주파수제어부(56)는 축열운전 정시제어 시, 제1 출수온도의 오차(ΔE) 및 출수과열도(WSH)에 따라 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 도 5와 같이 조절되도록 제어한다.

4.1 제1 부하펌프(14) 출수온도 과열 비상제어

도 6는 주파수제어부(56)가 축열운전 정시 제어 시, 출수과열도를 비상제어하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.

도 6을 참조하면, 주파수제어부(56)는 축열운전 정시제어 시, 출수과열도(WSH)가 사전에 설정된 상한과열도 이상인 경우, 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 사전에 설정된 단위시간마다 사전에 설정된 기준주파수만큼 증가하도록 제어한다.

여기서, 출수과열도(WSH)는 제1 출수온도(HWOT_now)에서 제1 입수온도(HWIT_now)를 차감한 값을 의미한다.

예를 들어, 축열운전 정시제어 시, 상한과열도는 6℃, 단위시간은 30초, 기준주파수는 2Hz, 제1 출수온도(HWOT_now)는 47℃, 제1 입수온도(HWIT_now)는 40℃인 경우, 출수과열도(WSH)는 제1 출수온도(HWOT_now) 47℃에서 제1 입수온도(HWIT_now) 40℃를 차감한 7℃로 상한과열도 6℃ 이상이다.

따라서, 주파수제어부(56)는 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 단위시간 30초마다 기준주파수 2Hz만큼 증가하도록 제어할 수 있다.

그리고, 주파수제어부(56)는 축열운전 정시제어 시, 출수과열도(WSH)가 사전에 설정된 하한과열도 이하인 경우, 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 증가하지 않도록 제어한다.

이때, 하한과열도는 상한과열도보다 낮게 설정된다.

예를 들어, 축열운전 정시제어 시, 출수과열도(WSH)가 1.5℃, 하한과열도가 2℃인 경우, 출수과열도(WSH) 1.5℃는 하한과열도 2℃ 이하이다. 따라서, 주파수제어부(56)는 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 증가하지 않도록 제어할 수 있다.

상기 출수온도 과열 비상제어는 출수과열도(WSH)가 높은 경우, 주파수제어부(56)가 제1 부하펌프(14)를 고속으로 가동시켜, 상기 출수과열도(WSH)를 감소시키기 위해 적용된다.

4.2 출수과열도 확보제어

그리고, 주파수제어부(56)는 축열운전 정시제어 시, 출수과열도 확보제어를 수행한다.

여기서, 출수과열도 확보제어는 주파수제어부(56)가 축열운전 정시제어 시, 사전에 설정된 제어 주기에 따라 퍼지 제어에 의해 출수과열도(WSH)가 사전에 설정된 최소과열도 이하로 확보되도록 제어하는 것을 의미한다.

예를 들어, 축열운전 정시제어 시, 제어 주기가 40초, 최소과열도가 2℃인 경우, 주파수제어부(56)는 제어 주기 40초에 따라 퍼지 제어에 의해 출수과열도(WSH)가 최소과열도 2℃ 이하로 확보되도록 제어할 수 있다.

도 7은 주파수제어부(56)가 축열운전 정시 제어 시, 출수과열도 확보제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.

도 7을 참조하면, 주파수제어부(56)는 축열운전 정시제어 시, 사전에 설정된 기준시간 동안 제1 부하펌프(14)가 사전에 설정된 제1 하한주파수로 가동되고, 이와 동시에 출수과열도(WSH)가 최소과열도 이상 사전에 설정된 최고과열도 이하인 경우, 출수과열도 확보제어를 수행한다.

이때, 제1 하한주파수는 제1 부하펌프(14)가 1일 동안 가동 시, 제1 부하펌프(14)의 기동주파수의 최소값을 의미한다. 그리고, 최고과열도는 최소과열도보다 높게 설정된다.

예를 들어, 축열운전 정시제어 시, 기준시간이 5분, 제1 하한주파수가 20Hz인 경우, 제1 부하펌프(14)는 기준시간 5분 동안 제1 하한주파수 20Hz로 가동된다. 그리고, 출수과열도(WSH)가 2.5℃, 최고과열도가 3℃, 최소과열도가 2℃인 경우, 출수과열도(WSH) 2.5℃는 최소과열도 2℃ 이상 최고과열도 3℃ 이하이다.

따라서, 주파수제어부(56)는 출수과열도 확보제어를 수행할 수 있다.

도 8은 주파수제어부(56)가 축열운전 정시 제어 시, 출수과열도 확보제어를 해제하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.

도 8을 참조하면, 주파수제어부(56)는 축열운전 정시제어 시, 출수과열도(WSH)가 사전에 설정된 최저과열도 이상, 최소과열도 이하이고, 제1 부하펌프(14)가 제1 하한주파수로 가동되는 경우, 출수과열도 확보제어를 해제한다.

이때, 최저과열도는 최소과열도보다 낮게 설정된다.

예를 들어, 축열운전 정시제어 시, 출수과열도(WSH)가 1.5℃, 최저과열도가 1℃, 최소과열도가 2℃인 경우, 출수과열도(WSH) 1.5℃는 최저과열도 1℃ 이상 최소과열도 2℃ 이하이다. 그리고, 제1 하한주파수가 20Hz인 경우, 제1 부하펌프(14)는 제1 하한주파수 20Hz로 가동 중이다.

따라서, 주파수제어부(56)는 출수과열도 확보제어를 해제할 수 있다.

또한, 주파수제어부(56)는 축열운전 정시제어 시, 출수과열도(WSH)가 최소과열도 이하인 경우, 출수과열도 확보제어를 해제한다.

예를 들어, 축열운전 정시제어 시, 출수과열도(WSH)가 1.5℃, 최소과열도가 2℃인 경우, 출수과열도(WSH) 1.5℃는 최소과열도 2℃ 이하이다. 따라서, 주파수제어부(56)는 출수과열도 확보제어를 해제할 수 있다.

한편, 출수과열도 확보제어 방법은 다음과 같다.

도 9는 주파수제어부(56)가 축열운전 정시 제어 시, 제1 부하펌프(14)의 기동주파수를 제어하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.

도 9를 참조하면, 주파수제어부(56)는 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 양수인 경우, 퍼지 제어에 의해 제1 부하펌프(14)가 사전에 설정된 기준주파수로 가동되도록 제어한다.

이때, 기준주파수는 1Hz로 설정된다.

그리고, 주파수제어부(56)는 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 음수인 경우, 퍼지 제어에 의해 제1 부하펌프(14)가 기준주파수의 음의 절댓값으로 가동되도록 제어한다.

그리고, 주파수제어부(56)는 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 0인 경우, 퍼지 제어에 의해 제1 부하펌프(14)가 0Hz로 가동되도록 제어한다.

5. 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)의 가동 제어

컨트롤러(50)는 축열운전 시, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)의 가동 여부를 제어하는 가동제어부(57)를 더 포함하여 구성된다.

도 10은 가동제어부(57)가 가변형 축열운전 시, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)를 각각 오프 상태로 전환하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.

도 10을 참조하면, 가동제어부(57)는 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 가변형 축열운전 시, 제1 온도편차(ΔT1)가 사전에 설정된 연속유지시간 동안 사전에 설정된 제1 기준온도 이하인 경우, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 각각 오프 상태로 전환되도록 제어한다.

이때, 제1 온도편차(ΔT1)는 제1 출수목표온도(T_Ht_WOT)에서 제1 입수온도(HWIT_now)를 차감한 값을 의미한다. 그리고, 연속유지시간은 3초보다 크게 설정된다.

예를 들어, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 가변형 축열운전 시, 제1 출수목표온도(T_Ht_WOT)가 46℃, 제1입수온도(HWIT_now)가 45℃, 연속유지시간이 4초, 제1 기준온도가 2.5℃인 경우, 제1 온도편차(ΔT1)는 제1 출수목표온도(T_Ht_WOT) 46℃에서 제1 입수온도(HWIT_now) 45℃를 차감한 1℃이다. 그리고, 제1 온도편차(ΔT1) 1℃는 연속유지시간 4초 동안 제1 기준온도 2.5℃ 이하로 유지된다.

따라서, 가동제어부(57)는 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 각각 오프 상태로 전환되도록 제어할 수 있다.

또한, 가동제어부(57)는 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 가변형 축열운전 시, 제2 출수온도(CWOT_now)가 연속유지시간 동안 제2 출수목표온도(T_Cl_WOT) 이하인 경우, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 각각 오프 상태로 전환되도록 제어한다.

여기서, 제2 출수온도(CWOT_now, Cold Water Out Temperature)는 제2 출수온도센서(46)에 의해 측정된 유체의 온도이고, 제2 출수목표온도(T_Cl_WOT, Target Cooling Water Out Temperature)는 축열운전 시, 제2 열교환기(18)에서 배출되는 유체에 대한 목표온도를 의미한다.

예를 들어, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 가변형 축열운전 시, 제2 출수온도(CWOT_now)가 1℃, 제2 출수목표온도(T_Cl_WOT)가 2℃, 연속유지시간이 4초인 경우, 제2 출수온도(CWOT_now) 1℃는 연속유지시간 4초 동안 제2 출수목표온도(T_Cl_WOT) 2℃ 이하로 유지된다.

도 11은 가동제어부(57)가 가변형 축열운전 시, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)를 각각 온 상태로 전환하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.

도 11을 참조하면, 가동제어부(57)는 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)에 가변형 축열운전 적용 시, 제1 온도편차(ΔT1)가 연속유지시간 동안 사전에 설정된 제2 기준온도 이상이고, 연속유지시간 동안 제2 출수목표온도(T_Cl_WOT)에서 사전에 설정된 제3 기준온도를 가산한 값이 제2 입수온도 이하인 경우, 제1 부하펌프(14)가 온 상태로 전환되도록 제어한다.

이때, 제2 기준온도는 제1 기준온도보다 높게 설정되고, 제3 기준온도는 제1 기준온도보다 높고, 제2 기준온도보다 낮게 설정된다.

예를 들어, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)에 가변형 축열운전 적용 시, 제2 기준온도가 4℃, 제3 기준온도가 3℃, 연속유지시간이 4초, 제1 온도편차(ΔT1)가 5℃인 경우, 제1 온도편차(ΔT1) 5℃는 연속유지시간 4초 동안 제2 기준온도 4℃ 이상으로 유지된다.

그리고, 제2 출수목표온도(T_Cl_WOT)가 5℃이고, 제2 입수온도가 9℃인 경우, 제2 출수목표온도(T_Cl_WOT) 5℃에서 제3 기준온도 3℃를 가산한 8℃는 연속유지시간 4초 동안 제2 입수온도 9℃ 이하로 유지된다.

따라서, 가동제어부(57)는 제1 부하펌프(14)가 온 상태로 전환되도록 제어할 수 있다.

한편, 가동제어부(57)는 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 정속형 축열운전 시, 제1 입수목표온도(T_Ht_WIT)가 연속유지시간 동안 제1 입수온도(HWIT_now) 이하인 경우, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 각각 오프 상태로 전환되도록 제어한다.

이때, 제1 입수목표온도(T_Ht_WIT, Target Heating Water in Temperature)는 축열운전 시, 제1 열교환기(13)로 공급되는 유체에 대한 목표온도(℃)를 의미한다.

예를 들어, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 정속형 축열운전 시, 제1 입수목표온도(T_Ht_WIT)가 42℃, 연속유지시간이 4초, 제1 입수온도(HWIT_now)가 45℃인 경우, 제1 입수목표온도(T_Ht_WIT) 42℃는 연속유지시간 4초 동안 제1 입수온도(HWIT_now) 45℃ 보다 낮게 유지된다.

또한, 가동제어부(57)는 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 정속형 축열운전 시, 제2 입수온도(CWIT_now)가 연속유지시간 동안 제2 입수목표온도(T_Cl_WIT) 이하인 경우, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 각각 오프 상태로 전환되도록 제어한다.

이때, 제2 입수목표온도(T_Cl_WIT, Target Cooling Water in Temperature)는 축열운전 시, 제2 열교환기(18)로 공급되는 유체에 대한 목표온도(℃)를 의미한다.

예를 들어, 가동제어부(57)는 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 정속형 축열운전 시, 이하인 경우, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 각각 오프 상태로 전환되도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 정속형 축열운전 시, 제2 입수온도(CWIT_now)가 5℃, 연속유지시간이 4초, 제2 입수목표온도(T_Cl_WIT)가 7℃인 경우, 제2 입수온도(CWIT_now) 5℃는 연속유지시간 4초 동안 제2 입수목표온도(T_Cl_WIT) 7℃ 이하로 유지된다.

한편, 가동제어부(57)는 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)에 정속형 축열운전 적용 시, 연속유지시간 동안 제1 입수온도(HWIT_now)가 제1 입수목표온도(T_Ht_WIT)에서 사전에 설정된 제4 기준온도를 차감한 값보다 작고, 연속유지시간 동안 제2 입수목표온도(T_Cl_WIT)에서 사전에 설정된 제5 기준온도를 가산한 값이 제2 입수온도(CWIT_now)보다 작은 경우, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 각각 온 상태로 전환되도록 제어한다.

이때, 제5 기준온도는 제4 기준온도보다 낮게 설정된다.

예를 들어, 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)에 정속형 축열운전 적용 시, 연속유지시간이 4초, 제1 입수온도(HWIT_now)가 40℃, 제1 입수목표온도(T_Ht_WIT)가 45℃, 제4 기준온도가 3.5℃인 경우, 연속유지시간 4초 동안 제1 입수온도(HWIT_now) 40℃는 제1 입수목표온도(T_Ht_WIT) 45℃에서 제4 기준온도 3.5℃를 차감한 41.5℃보다 낮게 유지된다.

그리고, 제2 입수목표온도(T_Cl_WIT)가 7℃, 제5 기준온도가 2.5℃, 제2 입수온도(CWIT_now)가 10℃인 경우, 연속유지시간 4초 동안 제2 입수목표온도(T_Cl_WIT) 7℃에서 제5 기준온도 2.5℃를 가산한 9.5℃는 제2 입수온도(CWIT_now) 10℃보다 낮게 유지된다.

따라서, 가동제어부(57)는 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 각각 온 상태로 전환되도록 제어할 수 있다.

한편, 주파수제어부(56)는 축열운전 시, 출수온도를 일정하게 유지하기 위해 제1 출수온도(HWOT_now) 및 제1 출수목표온도(T_Ht_WOT) 간의 편차에 따라 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 가변되도록 제어한다.

구체적으로, 주파수제어부(56)는 축열 운전 시, 제1 출수온도(HWOT_now)가 제1 출수목표온도(T_Ht_WOT)를 초과하는 경우, 퍼지 제어에 의해 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 상한주파수 이하의 범위 내에서 증가하도록 제어한다.

그리고, 주파수제어부(56)는 축열 운전 시, 제1 출수온도(HWOT_now)가 제1 출수목표온도(T_Ht_WOT) 미만인 경우, 퍼지 제어에 의해 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 제1 하한주파수 이상의 범위 내에서 감소하도록 제어한다.

이상과 같이 본 발명은 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템을 제공하고자 하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시예는 단지 하나의 실시예에 불과하고, 본 발명의 진정한 권리 범위는 특허 청구범위를 기준으로 하되, 다양하게 존재할 수 있는 균등한 실시예에도 미친다 할 것이다.

10: 출수온도가 고정된 온수를 생산하는 공기열원 부하펌프 시스템
11: 제1 압축기 12: 제1 사방변
13: 제1 열교환기 14: 제1 부하펌프
15: 제1 서브응축기 16: 제1 서브팽창밸브
17: 제1 메인팽창밸브 18: 제2 열교환기
19: 제2 부하펌프 20: 제1 액분리기
31: 제2 압축기 32: 제2 사방변
33: 제2 서브응축기 34: 제2 서브팽창밸브
35: 제2 메인팽창밸브 36: 제2 액분리기
40: 센서부 41: 제1 고압센서
42: 제2 고압센서 43: 제1 입수온도센서
44: 제2 입수온도센서 45: 제1 출수온도센서
46: 제2 출수온도센서 50: 컨트롤러
51: 선택부 52: 주파수설정부
53: 설정제어부 54: 구간제어부
55: 비상제어부 56: 주파수제어부
57: 가동제어부

Claims

축열운전 시, 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키는 제1 압축기(11);
상기 축열운전 시, 고온고압의 기체냉매의 이동 경로를 상기 제1 압축기(11)에서 제1 열교환기(13)로 변경시키는 제1 사방변(12);
상기 축열운전 시, 상기 제1 압축기(11)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 제1 부하펌프(14)에 의해 공급된 저온의 유체와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시키는 제1 열교환기(13);
상기 축열운전 시, 실내에서 배출된 저온의 유체를 상기 제1 열교환기(13)로 공급하는 제1 부하펌프(14);
상기 축열운전 시, 상기 제1 열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매와 제1 서브팽창밸브(16)로부터 추출된 가스를 열교환시켜, 저온고압의 액체냉매로 변경시키는 제1 서브응축기(15);
상기 축열운전 시, 상기 제1 열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매에서 흡열능력이 없는 가스를 추출하여, 상기 제1 서브응축기(15)에 재공급하는 제1 서브팽창밸브(16);
상기 축열운전 시, 상기 제1 서브응축기(15)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 팽창시키는 제1 메인팽창밸브(17);
상기 축열운전 시, 상기 제1 메인팽창밸브(17)에서 유입된 저온저압의 액체냉매를 제2 부하펌프(19)에 의해 공급된 고온의 유체와 열교환시켜, 저온저압의 기체냉매로 증발시키는 제2 열교환기(18);
상기 축열운전 시, 지열을 흡수한 고온의 유체를 상기 제2 열교환기(18)로 공급하는 제2 부하펌프(19);
냉매의 압력 및 유체의 온도를 측정하는 센서부(40); 및
상기 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)를 각각 제어하는 컨트롤러(50);를 포함하고,
상기 제1 사방변(12)은
상기 축열운전 시, 저온저압의 기체냉매의 이동 경로를 상기 제2 열교환기(18)에서 상기 제1 압축기(11)로 변경시키는 것을 특징으로 하는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 축열운전 시, 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 압축시키는 제2 압축기(31);
상기 축열운전 시, 고온고압의 기체냉매의 이동 경로를 상기 제2 압축기(31)에서 상기 제1 열교환기(13)로 변경시키는 제2 사방변(32);
상기 축열운전 시, 상기 제1 열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매와 제2 서브팽창밸브(34)로부터 추출된 가스를 열교환시켜, 저온고압의 액체냉매로 변경시키는 제2 서브응축기(33);
상기 축열운전 시, 상기 제1 열교환기(13)에서 유입된 중온고압의 액체냉매에서 흡열능력이 없는 가스를 추출하여, 상기 제2 서브응축기(33)에 재공급하는 제2 서브팽창밸브(34); 및
상기 축열운전 시, 상기 제2 서브응축기(33)에서 유입된 저온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 팽창시키는 제2 메인팽창밸브(35);를 더 포함하고,
상기 제1 열교환기(13)는
상기 축열운전 시, 상기 제2 압축기(31)에서 유입된 고온고압의 기체냉매를 상기 제1 부하펌프(14)에 의해 공급된 저온의 유체와 열교환시켜, 중온고압의 액체냉매로 응축시키고,
상기 제2 열교환기(18)는
상기 축열운전 시, 상기 제2 메인팽창밸브(35)에서 유입된 저온저압의 액체냉매를 상기 제2 부하펌프(19)에 의해 공급된 고온의 유체와 열교환시켜, 저온저압의 기체냉매로 증발시키고,
상기 제2 사방변(32)은
상기 축열운전 시, 저온저압의 기체냉매의 이동 경로를 상기 제2 열교환기(18)에서 상기 제2 압축기(31)로 변경시키는 것을 특징으로 하는 수유량 가변에 의해 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 센서부(40)는
상기 제1 열교환기(13) 및 제1 부하펌프(14)의 사이에 구비되어, 상기 제1 열교환기(13)로 공급되는 유체의 온도를 측정하는 제1 입수온도센서(43);
상기 제2 열교환기(18) 및 제2 부하펌프(19)의 사이에 구비되어, 상기 제2 열교환기(18)로 공급되는 유체의 온도를 측정하는 제2 입수온도센서(44);
상기 제1 열교환기(13)의 타측에 구비되어, 상기 제1 열교환기(13)로부터 배출되는 유체의 온도를 측정하는 제1 출수온도센서(45); 및
상기 제2 열교환기(18)의 타측에 구비되어, 상기 제2 열교환기(18)로부터 배출되는 유체의 온도를 측정하는 제2 출수온도센서(46);를 포함하는 것을 특징으로 하는 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 컨트롤러(50)는
축열운전 정시 제어 시, 제1 입수온도가 변경되는 경우에도, 제1 출수온도를 사전에 설정된 제1 출수목표온도로 일정하게 유지하기 위하여, 퍼지 제어에 의해 상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 가변되도록 제어하는 주파수제어부(56); 및
상기 축열운전 시, 상기 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)의 가동 여부를 제어하는 가동제어부(57);를 포함하고,
상기 주파수제어부(56)는
상기 축열운전 정시제어 시, 제1 출수온도에서 제1 입수온도를 차감한 출수과열도를 계산하고,
상기 축열운전 정시제어 시, 전단계의 제1 출수온도에서 현단계의 제1 출수온도를 차감한 제1 출수온도의 오차를 계산하고,
상기 축열운전 정시제어 시, 상기 제1 출수온도의 오차 및 상기 출수과열도에 따라 상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 조절되도록 제어하고,
상기 제1 출수온도는
제1 출수온도센서(45)에 의해 측정된 유체의 온도이고,
상기 현단계의 제1 출수온도는
사전에 설정된 제어주기 내에서 현재 상기 제1 출수온도센서(45)에 의해 측정된 유체의 온도이고,
상기 전단계의 제1 출수온도는
상기 제어주기 직전의 동일한 제어주기 내에서 상기 제1 출수온도센서(45)에 의해 측정된 유체의 온도이고,
상기 제1 출수목표온도는
상기 축열운전 시, 상기 제1 열교환기(13)에서 배출되는 유체에 대한 목표온도이고,
상기 제1 입수온도는
제1 입수온도센서(43)에 의해 측정된 유체의 온도인 것을 특징으로 하는 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템.
제 4항에 있어서,
상기 주파수제어부(56)는
상기 축열운전 정시제어 시, 출수과열도가 사전에 설정된 상한과열도 이상인 경우, 상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 사전에 설정된 단위시간마다 사전에 설정된 기준주파수만큼 증가하도록 제어하고,
상기 축열운전 정시제어 시, 출수과열도가 사전에 설정된 하한과열도 이하인 경우, 상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 증가하지 않도록 제어하고,
상기 하한과열도는
상기 상한과열도보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템.
제 5항에 있어서,
상기 주파수제어부(56)는
상기 축열운전 정시제어 시, 출수과열도 확보제어를 수행하고,
상기 출수과열도 확보제어는
상기 주파수제어부(56)가 상기 축열운전 정시제어 시, 사전에 설정된 제어 주기에 따라 퍼지 제어에 의해 출수과열도가 사전에 설정된 최소과열도 이하로 확보되도록 제어하는 것이고,
상기 주파수제어부(56)는
상기 축열운전 정시제어 시, 사전에 설정된 기준시간 동안 상기 제1 부하펌프(14)가 사전에 설정된 제1 하한주파수로 가동되고, 이와 동시에 출수과열도가 상기 최소과열도 이상 사전에 설정된 최고과열도 이하인 경우, 상기 출수과열도 확보제어를 수행하고,
상기 주파수제어부(56)는
출수과열도가 사전에 설정된 최저과열도 이상이고, 상기 제1 부하펌프(14)가 상기 제1 하한주파수로 가동되거나, 출수과열도가 상기 최소과열도 이하인 경우, 상기 출수과열도 확보제어를 해제하고,
상기 제1 하한주파수는
상기 제1 부하펌프(14)가 1일 동안 가동 시, 상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수의 최소값이고,
상기 최고과열도는
상기 최소과열도보다 높게 설정되고,
상기 최저과열도는
상기 최소과열도보다 낮게 설정되고,
상기 주파수제어부(56)는
상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 양수인 경우, 퍼지 제어에 의해 상기 제1 부하펌프(14)가 사전에 설정된 기준주파수로 가동되도록 제어하고,
상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 음수인 경우, 상기 퍼지 제어에 의해 상기 제1 부하펌프(14)가 상기 기준주파수의 음의 절댓값으로 가동되도록 제어하고,
상기 제1 부하펌프(14)의 기동주파수가 0인 경우, 상기 퍼지 제어에 의해 상기 제1 부하펌프(14)가 0Hz로 가동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템.
제 4항에 있어서,
상기 가동제어부(57)는
상기 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 가변형 축열운전 시, 제1 온도편차가 사전에 설정된 연속유지시간 동안 사전에 설정된 제1 기준온도 이하인 경우, 상기 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 각각 오프 상태로 전환되도록 제어하고,
상기 제1 온도편차는
상기 제1 출수목표온도에서 제1 입수온도를 차감한 값이고,
상기 가동제어부(57)는
상기 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 상기 가변형 축열운전 시, 제2 출수온도가 상기 연속유지시간 동안 사전에 설정된 제2 출수목표온도 이하인 경우, 상기 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)가 각각 오프 상태로 전환되도록 제어하고,
상기 제2 출수온도는
제2 출수온도센서(46)에 의해 측정된 유체의 온도이고,
상기 제2 출수목표온도는
축열운전 시, 상기 제2 열교환기(18)에서 배출되는 유체에 대한 목표온도이고,
상기 가변형은
출수온도가 고정되고, 상기 제1 부하펌프(14) 또는 제2 부하펌프(19)의 기동주파수가 가변되는 운전방식인 것을 특징으로 하는 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템.
제 7항에 있어서,
상기 가동제어부(57)는
상기 제1 부하펌프(14) 및 제2 부하펌프(19)에 상기 가변형 축열운전 적용 시, 상기 연속유지시간 동안 제1 온도편차가 사전에 설정된 제2 기준온도 이상이고, 상기 연속유지시간 동안 상기 제2 출수목표온도에서 사전에 설정된 제3 기준온도를 가산한 값이 제2 입수온도 이하인 경우, 상기 제1 부하펌프(14)가 온 상태로 전환되도록 제어하고,
상기 제2 입수온도는
제2 입수온도센서(44)에 의해 측정된 유체의 온도이고,
상기 제2 기준온도는
상기 제1 기준온도보다 높게 설정되고,
상기 제3 기준온도는
상기 제1 기준온도보다 높고, 상기 제2 기준온도보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 출수온도가 고정된 온수 또는 냉수를 생산하는 지열원 히트펌프 시스템.