WO2012020955A2 - 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a heat pump system for cooling and heating and hot water supply. More particularly, the present invention relates to a heat pump system for cooling and heating and hot water supply which can generate and provide hot water for hot water at the same time.
  • the heat pump system is a system that performs a combination of heating and cooling by changing the circulation direction of the refrigerant using a single device.
  • the heat pump system may be configured in a variety of structures according to the selection of the heat source or load, for example, the heat pump system using geothermal heat as a heat source absorbs heat from the heat source using the underground heat exchanger or discharges heat to the heat source, buildings, etc. Cooling and heating are performed for the load.
  • a heat pump system using geothermal heat includes a heat pump 1, an underground heat exchanger 2, and a load 3 as a heating and cooling target.
  • the heat pump 1 includes a compressor 11 through which a refrigerant circulates, a heat source side heat exchanger 12, an expansion device 13, and a load side heat exchanger 14.
  • the load side heat exchanger 14 exchanges heat with the refrigerant of the heat pump 1 while the load side secondary fluid circulating the load 3 passes, and the heat source side heat exchanger 12 circulates the underground heat exchanger 2.
  • the heat source side secondary fluid passes through and exchanges heat with the refrigerant of the heat pump 1.
  • the "secondary fluid” refers to a fluid that exchanges heat with the refrigerant of the heat pump 1 while passing through the heat source side heat exchanger 12 or the load side heat exchanger 14. The same is true in the following description.
  • the heat source side heat exchanger 12, the expansion device 13, and the load side heat exchanger 14 of the heat pump 1 circulates along the direction indicated by arrow A in FIG. 1.
  • the load-side heat exchanger 14 heat is released and heating is performed.
  • the load-side heat exchanger 14 absorbs heat and cooling is performed.
  • variable speed compressor in the case of a heat pump system using a variable speed compressor, the variable speed compressor is operated according to the rated rotational speed, but when the demand for high temperature water occurs, the process of increasing the load of the compressor according to the high speed rotation is involved.
  • the variable operation of the compressor used as a component of the heat pump the operating conditions of the entire system of the heat pump for mismatching of the heat exchanger and the system optimization are relatively changed.
  • high temperature water production according to the operating conditions due to the limitation of the compressor variable capacity.
  • the manufacturing cost or the complexity of the equipment is accompanied, such as the production of a compressor driving driver and a separate equipment for removing noise according to the adoption of an inverter for changing the compressor rotation speed.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art, by raising the temperature of the refrigerant to be condensed heat exchange, thereby increasing the temperature of the refrigerant to be evaporated thereby increasing the temperature of the secondary fluid to heat the heating and hot water supply It is an object of the present invention to provide a heat pump system for heating and cooling and hot water that can generate high temperature water.
  • an object of the present invention is to provide a heat pump system for heating and cooling the hot and hot water that can generate hot water for heating and hot water while heating and cooling.
  • the present invention relates to a heat pump system for heating, cooling, and hot water supply, and includes a heat pump unit having a refrigerant line configured to circulate a compressor, a directional valve, a heat source side heat exchanger, an expansion device, and a load side heat exchanger.
  • a heat source unit having a heat source side secondary fluid line formed such that the heat source side secondary fluid that has exchanged heat with the heat source is heat exchanged with the refrigerant of the heat pump unit in the heat source side heat exchanger; Secondary fluid for heating / cooling, in which the secondary fluid line for cooling and heating exchanged with a heating / heating load is heat-exchanged with the refrigerant of the heat pump unit in the load side heat exchanger, and a secondary fluid for hot water supply for the hot water supply flows.
  • a heat supply side including a load unit having a fluid line, wherein the refrigerant discharged from the compressor of the heat pump unit and the hot fluid secondary fluid exchange heat, and the heat source side 2 flowing from the heat source unit to the heat source side heat exchanger. And a temperature increase heat exchanger for heat-exchanging secondary fluid for cooling and heating out of the load side heat exchanger in the vehicle fluid and the load unit.
  • the present invention also relates to a control method of a heat pump system for heating, cooling, and hot water supply.
  • the load-side heat exchanger does not go through the hot water heat exchanger after the refrigerant flowing through the refrigerant line of the heat pump unit exits the compressor.
  • the heat exchanger for the temperature increase in the heat source side secondary fluid flowing from the heat source unit to the heat source side heat exchanger and the load side heat exchanger in the load unit
  • the secondary fluid for cooling and heating is characterized in that the heat exchange.
  • the present invention relates to a control method of a heat pump system for heating and cooling a hot water supply, in the case of cooling, after the refrigerant flowing through the refrigerant line of the heat pump unit exits the compressor, the heat source side heat exchange without passing through the hot water heat exchanger And pass through the load side heat exchanger after it is expanded in the expansion device, and the heat exchanger for temperature increase in the heat source side secondary fluid flowing from the heat source unit to the heat source side heat exchanger and the load side heat exchanger in the load unit. It is characterized in that the secondary fluid for cooling and heating does not heat exchange.
  • the present invention relates to a control method of a heat pump system for heating, cooling, and hot water supply, and when hot water is simultaneously heated, the refrigerant flowing through the refrigerant line of the heat pump unit exits the compressor and supplies the hot water in the hot water heat exchanger.
  • the heat exchanger for the temperature increase is introduced into the heat source-side heat exchanger from the heat source unit.
  • the present invention also relates to a control method of a heat pump system for cooling and heating and hot water supply.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant line of the heat pump unit exits the compressor and supplies the hot water in the hot water heat exchanger.
  • the heat exchanger for temperature increase is introduced into the heat source side heat exchanger from the heat source unit.
  • the heat source side secondary fluid and the secondary unit for heating and cooling out of the load side heat exchanger in the load unit is characterized in that the heat exchange.
  • the heat source side secondary fluid raised due to heat exchange between the load side secondary fluid and the heat source side secondary fluid raises the evaporation temperature of the refrigerant flowing through the heat pump system, thereby condensing the compressor outlet and condensation.
  • hot water of a higher temperature can be supplied for heating and hot water supply.
  • FIG. 1 is a view showing a conventional heat pump system using geothermal heat as a heat source.
  • FIG. 2 is a view showing a first embodiment of a heat pump system for heating, cooling, and hot water supply according to the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing the operation of the heating mode of the first embodiment of the heat pump system for heating and cooling and hot water supply according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing the operation of the cooling mode of the first embodiment of the heat pump system for heating and cooling and hot water supply according to the present invention.
  • Fig. 5 is a view showing the operation of the heating and hot water supply mode of the first embodiment of the heat pump system for heating and cooling and hot water supply according to the present invention.
  • FIG. 7 is a pressure-enthalpy diagram of a refrigerant of a heat pump system for heating and cooling according to the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a second embodiment of the heat pump system for heating, cooling, and hot water supply according to the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a third embodiment of the heat pump system for heating, cooling, and hot water supply according to the present invention.
  • expansion device 150 heat source side heat exchanger
  • heat source unit 210 heat source
  • load unit 310 heat storage tank for heating and cooling
  • load 340 heat storage tank for hot water
  • L200 Heat source side secondary fluid line
  • L210 Heat source side secondary fluid branch line
  • L300 Secondary fluid line for cooling and heating
  • L310 Secondary fluid branch line for heating and cooling
  • the heat pump system for cooling and heating and hot water supply includes a heat pump unit 100, a heat source unit 200, and a load unit 300.
  • the heat pump unit 100 is a compressor 110, a direction switching valve 120, a load side heat exchanger 130, an expansion device 140, a heat source side heat exchanger connected by a refrigerant line (L100) through which the refrigerant flows And 150.
  • the compressor 110 serves to compress the refrigerant at a high temperature and high pressure
  • the direction switching valve 120 serves as a four-way valve to change the circulating direction of the refrigerant in response to an air conditioning operation.
  • the load-side heat exchanger 130 allows the refrigerant and the secondary fluid for cooling and heating to be described later to heat exchange
  • the expansion device 140 expands the refrigerant
  • the heat source side heat exchanger 150 is the refrigerant and the heat source side secondary fluid to be described later Allow heat exchange.
  • a refrigerant branch line (L110) is formed to branch from the point A1, which is one point of the outlet of the compressor 110, and join at point A2, which is one point of the inlet of the direction change valve 120, of the refrigerant line L100.
  • Refrigerant branch line (L110) allows the refrigerant discharged to the compressor 110 is branched to be introduced into the hot water heat exchanger 400, the hot water heat exchanger 400 is a refrigerant and the secondary fluid for hot water to be described later Heat exchange.
  • Control valves 161 and 162 are installed at the line connecting the A1 point and the A2 point in the refrigerant branch line L110 and the refrigerant line L100.
  • a needle valve, a flow control valve, or the like which can adjust the amount of refrigerant passing through according to the degree of opening, is used.
  • the control valves 161 and 162 By controlling the control valves 161 and 162, the refrigerant compressed and discharged from the compressor 110 may be selectively introduced into the hot water heat exchanger 110.
  • control valves 161 and 162 are alternately opened and closed so that the refrigerant does not flow to the line where the control valve 162 is installed in the refrigerant line L100 while the refrigerant flows to the refrigerant branch line L110.
  • the control valve 162 of the line (L100) flows together with the installed line and the refrigerant branch line (L110).
  • Control valves 163 and 164, 165 and 166, 331 and 332 described below also have the same configuration and operation as control valves 161 and 162.
  • the control valves 163 and 164 are installed at the line between the A3 point and the load side heat exchanger 130 and the first bypass line L120 of the refrigerant line L100.
  • the control valves 163 and 164 are controlled to allow the refrigerant to selectively flow to the load side heat exchanger 130.
  • Bypass line (L130) is formed.
  • the control valves 165 and 166 are installed at the line between the A5 point and the heat source side heat exchanger 150 and the second bypass line L130 of the refrigerant line L100. The control valves 165 and 166 are controlled to allow the refrigerant to selectively flow in the heat source side heat exchanger 150.
  • the heat source unit 200 includes a heat source side secondary fluid line L200 through which the heat source side secondary fluid that has undergone heat exchange with the heat source flows through the heat source side heat exchanger 150.
  • geothermal heat is used as the heat source, but seawater heat, ambient air, and the like can be used as the heat source.
  • the heat source side secondary fluid line L200 includes an underground heat exchanger 210 for allowing the heat source side secondary fluid to exchange heat with the underground heat source, a heat source side pump 220 for circulating the heat source side secondary fluid, and a heat source side.
  • the load unit 300 is a secondary fluid line (L300) for heating and cooling, which flows the secondary fluid for heating and cooling provided for cooling and heating, and a hot water supply secondary for flowing the secondary fluid for hot water provided in a bathroom or a kitchen.
  • the fluid line L310 is provided.
  • the secondary fluid line (L300) for heating and cooling is a cooling / heating storage tank (310) for storing a heating and cooling first pump (320) for circulating cooling and heating secondary fluids, and cooling and heating secondary fluids. And a load side heat exchanger 130 in which the secondary fluid for heating and cooling is heat-exchanged with the refrigerant of the heat pump unit 100.
  • the secondary fluid line (L300) for heating and cooling branches at the point B1, which is one point of the outlet of the heat exchanger (130), and then the secondary fluid line (L300) for heating and cooling at the point B2 via the heat exchanger (500).
  • a secondary fluid branch line (L310) for heating and cooling joining.
  • Control valves 331 and 332 are installed between the B1 and B2 points in the heating and cooling secondary fluid branch line L310 and the cooling and heating secondary fluid line L300. By controlling the control valves 331 and 332, the secondary fluid for cooling and heating may be selectively introduced into the heat exchanger 500 for heating.
  • the load unit 300 is the secondary fluid for heating and cooling out of the cooling and heating heat storage tank 310, circulating the load 380, such as the floor or fan coil unit, such as a building, and then back to the cooling and heating heat storage tank (310). It includes a load line (L320) to be introduced.
  • the load line L320 is provided with a second heating and cooling pump 370 for circulating the secondary fluid for cooling and heating stored in the heat storage tank 310 for heating and cooling.
  • the secondary fluid line L310 for the hot water supply is formed such that the secondary fluid for the hot water flows through the heat exchanger 400 for the hot water supply.
  • the secondary fluid for hot water passes through the hot water heat exchanger 400 and heats with the high temperature refrigerant from the compressor 110 of the heat pump unit 100 to receive high heat, resulting in high temperature hot water.
  • Secondary fluids are supplied to kitchens and bathrooms.
  • Hot water supply secondary fluid line (L310) is provided with a water supply pump 350 for flowing the secondary fluid for hot water supply, to adjust the amount of the secondary fluid for hot water flowing through the hot water heat exchanger (400). Control valve 360 is provided for.
  • the hot water storage tank 340 is provided at the outlet of the hot water heat exchanger 400 in the hot water secondary fluid line L310.
  • the heat storage tank 340 for hot water stores the secondary fluid for hot water that has become hot while passing through the hot water heat exchanger 400, and supplies the same to a bathroom or a kitchen.
  • the secondary fluid for hot water passing through the hot water heat exchanger 400 may be directly supplied to the bathroom or the kitchen without installing the hot water storage heat storage tank 340.
  • the operation of the first embodiment of the heat pump system for heating, cooling, and hot water according to the present invention having such a configuration will be described below.
  • the operation includes a heating mode, a cooling mode, a heating and hot water mode for hot water supply while heating, and a cooling and hot water mode for hot water supply while cooling.
  • the heating mode is an operation mode in which the heat pump unit 100 performs heating and does not perform heat exchange in the hot water supply heat exchanger 400.
  • the heat exchanger 500 for heating may perform heat exchange.
  • a description will be given focusing on the case where heat exchange is performed in the heat exchanger 500 for heating the high temperature water.
  • the heat pump unit 100 is controlled to close the control valve 161 and open the control valve 162. Therefore, the high temperature refrigerant compressed by the compressor 110 does not flow into the hot water heat exchanger 400, and thus does not perform heat exchange with the hot water secondary fluid of the hot water secondary fluid line L310.
  • the control valve 161 is opened or the control valve 161 is closed. Although heat exchange does not occur in the hot water heat exchanger 400 even if it is not installed, it is preferable to close the control valve 161 for sure control.
  • the direction switching valve 120 is controlled to flow the refrigerant to the load-side heat exchanger (130).
  • the control valve 163 installed at the load side heat exchanger 130 in the refrigerant line L100 is opened, and the control valve 164 provided at the first bypass line L120 is closed.
  • the control valve 165 installed at the heat source side heat exchanger 150 in the refrigerant line L100 is opened, and the control valve 166 installed at the second bypass line L130 is closed.
  • the control valves 331 and 332 are opened so that the secondary fluid for heating and cooling is selectively introduced into the heat exchanger 500 for heating.
  • the refrigerant compressed at high temperature and high pressure in the compressor 110 by the manipulation of the directional valve 120 and the control valves is directed to the directional valve 120 without passing through the hot water heat exchanger 400. Thereafter, the refrigerant is guided to the load side heat exchanger 130 by the direction switching valve 120, and passes through the load side heat exchanger 130 to condense by exchanging heat with the secondary fluid for cooling and heating of the load unit 300.
  • the refrigerant passing through the load side heat exchanger 130 flows into the heat source side heat exchanger 150 via the expansion device 140 and exchanges heat with the heat source side secondary fluid of the heat source unit 200 to evaporate. Due to the circulation of the refrigerant described above, the state changes in the order of a1-b1-c1-d1 indicated by dotted lines in the pressure-enthalpy diagram in FIG. 7.
  • the secondary unit for cooling and heating the temperature of which is increased by heat-exchanging with a high temperature refrigerant while flowing through the load-side heat exchanger 130 in the load unit 300, flows along the secondary fluid line (L300) for heating and cooling.
  • 500 is selectively introduced into the heat storage tank 310 for cooling and heating, and used as hot water for heating.
  • the heat source side secondary fluid having a temperature drop by exchanging heat with the refrigerant while flowing through the heat source side heat exchanger 150 in the heat source unit 200 flows into the heat exchanger 500 for temperature increase after heat exchange with the heat source 210.
  • the secondary fluid for air conditioning is heat-exchanged.
  • the secondary fluid of the heat source side is heated to increase the temperature.
  • the heat source side secondary fluid having the elevated temperature is introduced into the heat source side heat exchanger 150 to exchange heat with the refrigerant, and the temperature is higher than that without the heat exchange in the heat exchanging heat exchanger 500.
  • the temperature of the refrigerant evaporated by heat exchange with the heat source side secondary fluid whose temperature is elevated is also higher than the temperature (temperature of a1 state in FIG. 7) when heat exchange is not performed in the heat exchange heat exchanger 500 (a2 in FIG. 7). Temperature of the state).
  • the refrigerant raised to the temperature of the a2 state is then compressed by the compressor 110 to the temperature of the b2 state of FIG. 7, and then heat exchanged with the secondary fluid for heating and cooling in the load-side heat exchanger 130.
  • the temperature of the secondary fluid for cooling and heating is higher than the temperature TH1 (saturation temperature during the state change from b1 state to c1 state) without heat exchange in the heat exchanger 500 for temperature increase, TH2 (c2 in the b2 state).
  • the temperature of the secondary fluid for heating and cooling is increased because of the heat exchange at the saturation temperature during the state change to the state.
  • the refrigerant is changed into the state of d2 through the expansion device 140 to exchange heat with the secondary source of the heat source side heat exchanger 150.
  • the temperature of the saturation state to be heat exchanged is higher than the temperature TL1 of the state in which the heat exchanger 500 does not perform heat exchange with the temperature of TL2.
  • the refrigerant flowing through the bottom pump unit 100 due to the heat exchange between the heating and cooling secondary fluid and the heat source side secondary fluid in the heat exchanger 500 increases the temperature at which the refrigerant evaporates, so that a2 indicated by a solid line in FIG.
  • the state changes in the order of -b2-c2-d2 and as a result, the temperature of condensation also increases, thereby raising the temperature of the secondary fluid for heating and cooling. For this reason, high temperature hot water can be produced
  • the high temperature cooling and heating secondary fluid generated by this process is stored in the heat storage tank 310 for cooling and heating and then supplied to the load 380 for heating.
  • the temperature of the secondary fluid for cooling and heating or the temperature of the heat source side secondary fluid flowing into the load side heat exchanger 150 from the heat source unit 200 is measured and compared with the temperature required for heating, and then the control valve.
  • the heat pump unit 100 performs cooling, and does not perform heat exchange in the hot water supply heat exchanger 400, and also does not perform heat exchange in the temperature increase heat exchanger 500. to be.
  • the direction switching valve 120 is controlled to flow the refrigerant flowing into the heat source side heat exchanger 150 for cooling.
  • the heat pump unit 100 is controlled to close the control valve 161 and open the control valve 162.
  • the control valve 163 installed at the load side heat exchanger 130 in the refrigerant line L100 is opened, and the control valve 164 provided at the first bypass line L120 is closed.
  • the control valve 165 installed on the heat source side heat exchanger 150 side in the refrigerant line L100 is opened, and the control valve 166 installed on the second bypass line L130 is closed.
  • the control valve 331 is closed in the load unit 300 so as not to perform heat exchange in the heat exchanger 500 for temperature increase, and the control valve 332 is opened.
  • the high-temperature refrigerant compressed by the compressor 110 by the control of the directional control valve 120 and the control valves as described above passes through the heat source side heat exchanger 150 without passing through the hot water supply heat exchanger 400 and the secondary heat source side. Condenses while exchanging heat with the fluid. Thereafter, the refrigerant expands while passing through the expansion device 140, and then evaporates while exchanging heat with the secondary fluid for heating and cooling while passing through the load-side heat exchanger 130. At this time, the heating and cooling secondary fluid is deprived of heat, the temperature is lowered, the cooling and cooling secondary fluid is reduced in temperature is stored in the cooling and heating storage tank 310 is supplied to the load 380 for cooling.
  • the heating and hot water modes are controlled such that the refrigerant flows in the heat pump unit 100 in the same manner as the heating mode, and the heat exchange is performed in the hot water heat exchanger 400.
  • the heat exchanger 500 for temperature increase may be configured to perform heat exchange.
  • a description will be given focusing on the case where heat exchange is performed in the heat exchanger 500 for heating the high temperature water.
  • the direction switching valve 120 is controlled to flow the refrigerant to the load side heat exchanger (130).
  • the control valves (161, 162) to control the refrigerant to flow selectively to the hot water heat exchanger 400 the control valves (163, 164) to control the refrigerant to flow selectively through the load-side heat exchanger (130) do.
  • the control valve 165 is opened, and the control valve 166 is closed to control the refrigerant flowing to the heat source side heat exchanger 150.
  • the control valves 331 and 332 are controlled to selectively flow the secondary fluid for cooling and heating from the load unit 300 to the heat exchanger 500 for heating up.
  • the control valve 360 of the hot fluid secondary fluid line (L310) is opened.
  • the high temperature refrigerant which first exits the compressor 110, passes through the control valve 161 and flows into the hot water heat exchanger 400, and at the same time passes through the control valve 162.
  • the amount of the refrigerant corresponding to the temperature supplied for the hot water supply may be adjusted to be introduced into the hot water heat exchanger 400 by adjusting the opening degree of the control valve 161.
  • the refrigerant condenses primarily while exchanging heat with the secondary fluid for the hot water flowing through the secondary fluid line (L310) for the hot water supply. As a result, the secondary fluid for the hot water is heated to supply the hot water. Supplied by.
  • the refrigerant flows selectively to the load-side heat exchanger 130 via the direction switching valve 120.
  • the refrigerant flowing through the load side heat exchanger 130 via the control valve 163 is condensed secondaryly while exchanging heat with the secondary fluid for heating and cooling flowing through the secondary fluid line for cooling and heating (L300).
  • the refrigerant evaporates while exchanging heat with the heat source side secondary fluid flowing through the heat source side secondary fluid line L200 in the heat source side heat exchanger 150 via the expansion valve 140. After that, the refrigerant flows back into the compressor 110.
  • the secondary fluid for cooling and heating which is heat-exchanged in the load-side heat exchanger 130, is selectively introduced into the temperature-heating heat exchanger 500 in a state of high temperature and passes through the temperature-heating heat exchanger 500. Increase the temperature of the side secondary fluid.
  • the heat source side secondary fluid having the elevated temperature flows into the heat source side heat exchanger 150, and the temperature at which the refrigerant evaporates by the heat exchange with the refrigerant is higher than the case where heat exchange is not performed in the heat exchanger heat exchanger 500. Rise).
  • the temperature of the refrigerant circulating in the heat pump unit 100 is increased, the temperature of the refrigerant at the outlet of the compressor 110 and the temperature of the refrigerant flowing in the hot water heat exchanger 400 and the load side heat exchanger 130 are increased. Raise. As a result, it is possible to further increase the temperature of the hot water supply secondary fluid and the cooling and heating secondary fluid that is heat exchanged in the hot water supply heat exchanger 400 and the load-side heat exchanger (130).
  • the refrigerant is controlled to flow in the heat pump unit 100 in the same manner as the cooling mode, and the heat exchange is performed in the hot water heat exchanger 400 as shown in FIG. 6.
  • the heat exchanger 500 for temperature increase is controlled so that heat exchange is not performed.
  • the direction switching valve 120 is controlled to flow the refrigerant to the heat source side heat exchanger (150).
  • the control valves 161 and 162 are controlled to selectively flow the refrigerant to the hot water heat exchanger 400, and the control valves 165 and 166 allow the refrigerant to selectively flow through the heat source side heat exchanger 150.
  • the control valve 163 is opened, and the control valve 164 is closed to control the refrigerant to flow to the load side heat exchanger 130.
  • the control valve 360 of the secondary fluid line (L310) for hot water is opened.
  • the control valve 331 is closed in the load unit 300 so as not to perform heat exchange in the heat exchanger 500 for temperature increase, and the control valve 332 is opened.
  • the cooling mode it is the same as the cooling mode except that the high temperature refrigerant compressed by the compressor 110 is selectively supplied to the hot water supply heat exchanger 400 and then selectively introduced into the heat source side heat exchanger 150 again.
  • the secondary fluid for hot water supply in which the temperature is increased by receiving heat from the hot water heat exchanger 400, may be supplied as hot water, and the secondary fluid for heating and cooling, which is deprived of heat from the heat exchanger 130, is loaded (380). ) Can be used for cooling.
  • the second embodiment differs only from the first embodiment in the flow of the cooling and heating secondary fluid flowing into the heat exchanger 500 for heating and the flow of the heat source side secondary fluid. The same is true in the remaining configurations.
  • the secondary fluid line (L300) for heating and cooling is not branched, but is configured to pass through the heat exchanger (500) for heating at all times, and branched at the point C1 of the secondary fluid line (L200) of the heat source side.
  • the heat source side secondary fluid branch line (L210) joining at the C2 point after passing the heat exchanger (500) is configured.
  • control valves 231 and 232 are installed at the heat source side secondary fluid branch line L210 and the heat source side secondary fluid line L200 between the C1 and C2 points.
  • the heat source side secondary fluid can be selectively flowed through the heat exchanger 500 for increasing temperature, so that the heat exchanger 500 can perform heat exchange with the load side secondary fluid. Therefore, in the second embodiment, the heating and cooling mode and the cooling and hot water mode are the same as in the first embodiment, and in the heating mode and the heating and hot water mode, the control valves 231 and 332 are controlled instead of the control valves 331 and 332. It is the same as that of 1st Embodiment except that it is set.
  • the third embodiment includes a secondary fluid branch line L310 for cooling and heating and a control valve for allowing the secondary fluid for cooling and heating to selectively flow to the heat exchanger 500 for heating in the first embodiment. (331, 332) and the heat source side secondary fluid branch line (L210) and control valves (231, 232) for selectively flowing the heat source side secondary fluid to the heat exchanger (500) for heating in the second embodiment. All of the configuration is adopted.
  • the third embodiment controls the control valves 331 and 332 and the control valves 231 and 232 so that the secondary fluid for heating and cooling can be selectively supplied to the heat exchanger 500 for heating. By making it flow, heat exchange can be performed by the heat exchanger 500 for temperature rising.
  • the heating and cooling mode and the cooling and hot water supply mode are the same as in the first embodiment, except that the control valves 331 and 332 and the control valves 231 and 232 are controlled together in the heating mode and the heating and hot water supply mode. It is the same as that of the first embodiment.
  • the present invention can be applied to a heat pump system that performs heating and cooling of a building such as a house, a bill, and the like in combination, and generates hot water for heating and hot water supply.

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Abstract

본 발명은 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템에 관한 것으로, 히트펌프유닛과, 열원유닛과, 부하유닛을 포함하며, 히트펌프유닛의 압축기에서 토출된 냉매와 급탕용 2차유체가 열교환하는 급탕용 열교환기와, 열원유닛에서 열원측 열교환기로 유입되는 열원측 2차유체와 부하유닛에서 부하측 열교환기를 나온 냉난방용 2차유체가 열교환하는 승온용 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 부하측 2차유체와 열원측 2차유체의 열교환으로 인해서 상승된 열원측 2차유체가 히트펌프시스템을 흐르는 냉매의 증발온도를 상승시키고, 이로 인해서 압축기 출구 및 응축 온도를 상승시킴으로 인해서 보다 높은 온도의 고온수를 난방 및 급탕용으로 공급할 수 있다.

Description

냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템 및 그 제어방법
본 발명은 냉난방 및 급탕을 위한 히트펌프시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 냉난방을 행함과 동시에 급탕을 위한 고온수를 생성하여 제공할 수 있는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템에 관한 것이다.
일반적으로 히트펌프시스템은 단일의 장치를 이용하여 냉매의 순환방향을 변환시킴으로써 난방과 냉방의 복합 기능을 수행하는 시스템이다. 또한 히트펌프시스템은 열원 내지 부하의 선택에 따라 다양한 구조로 이루어질 수 있으며, 일례로 열원으로서 지열을 이용한 히트펌프시스템은 지중열교환기를 이용하여 열원으로부터 열을 흡수하거나 열원으로 열을 방출하며, 건물 등의 부하에 대해서 냉방 및 난방을 수행한다.
도 1은 열원으로 지열을 이용한 종래의 히트펌프시스템을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 것과 같이 지열을 이용한 히트펌프시스템은 히트펌프(1), 지중열교환기(2) 및 냉난방 대상으로서의 부하(3)를 포함하여 구성된다. 히트펌프(1)는 냉매가 순환하는 압축기(11), 열원측 열교환기(12), 팽창장치(13) 및 부하측 열교환기(14)를 구비한다. 부하측 열교환기(14)는 부하(3)를 순환하는 부하측 2차유체가 통과하면서 히트펌프(1)의 냉매와 열교환을 하며, 상기 열원측 열교환기(12)는 지중열교환기(2)를 순환하는 열원측 2차유체가 통과하면서 히트펌프(1)의 냉매와 열교환을 한다. 여기서 '2차유체'는 열원측 열교환기(12) 또는 부하측 열교환기(14)를 통과하면서 히트펌프(1)의 냉매와 열교환하는 유체를 말한다. 이하의 설명에서도 동일하다.
히트펌프(1)의 압축기(11), 열원측 열교환기(12), 팽창장치(13) 및 부하측 열교환기(14)를 순환하는 냉매가, 도 1에서 화살표 A가 나타내는 방향을 따라서 순환하는 경우 부하측 열교환기(14)에서는 열이 방출되어 난방이 행하여지게 되며, 도 1에서 화살표 B가 나타내는 방향으로 냉매가 순환하는 경우 부하측 열교환기(14)에서 열을 흡수하여 냉방이 이루어지게 된다.
하지만, 이와 같은 종래기술에 따른 히트펌프시스템는 난방 및 급탕을 위한 고온수 공급 기능이 요구되는 경우에 대한 대응책이 적절하지 못하였다. 이에 따라 고온수를 생성하기 위해서 히트펌프 사이클로서 이단 압축 사이클을 사용하거나 가변속 압축기를 사용하여 난방/급탕을 위한 고온수의 수요에 대한 대응을 가능하게 하였다.
이단 압축 사이클을 사용하는 히트펌프의 경우 복수 개의 압축기로 인하여 제조 원가가 현저하게 증가하고 이단 압축 사이클의 특성상 사이클의 기액 분리기와 중간열교환기 등이 추가적으로 배치되어 사이클 설계가 복잡하고 이로 인한 공간상의 문제 내지 제조상의 문제가 발생하였다. 뿐만 아니라, 이단 압축 사이클을 사용하는 히트펌프의 경우 다양한 운전 변수가 발생하여 시스템의 안정적인 구동을 위한 시스템 최적화 및 안정성 확보 과정이 상당히 복잡할 뿐만 아니라, 신뢰성 확보에 상당한 애로가 발생한다.
또한, 가변속 압축기를 사용하는 히트펌프시스템의 경우, 가변속 압축기가 평시 정격 회전수에 따른 운전을 이루되 고온수에 대한 수요가 발생할 경우 고속 회전에 따라 압축기의 부하를 증대시키는 과정을 수반하는데 히트펌프의 구성요소로서 사용되는 압축기의 가변적 작동에 따라 열교환기의 비매칭 및 시스템 최적화를 위한 히트 펌프 전체 시스템의 운전 조건이 상대적으로 변화되고 이로 인하여 작동 조건에 따른 시스템 효율이 저하되어 히트펌프의 성능 저하를 유발하며, 압축기 가변 용량의 제한으로 운전조건에 따라 고온수 제조의 한계점이 존재한다. 또한, 압축기 회전수 증가에 따라 시스템 매칭 등의 측면에서 기존에 널리 사용되어 온 기계적 간편한 구조를 갖는 온도감응 팽창밸브 등이 아닌 별도의 제어 드라이버가 구비된 전자팽창밸브 등을 채용해야 되는 어려움이 있다. 더불어, 압축기 회전수 변화를 위한 인버터 등의 채용에 따른 압축기 구동 드라이버 제작 및 노이즈 제거를 위한 별도의 장비 등이 요구되는 등 제조 원가 내지 설비의 복잡화가 수반된다.
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열교환을 행하는 응축되는 냉매의 온도를 상승시키고, 이로 인해서 증발되는 냉매의 온도가 상승됨으로써 이와 열교환하는 2차유체의 온도가 상승되어 난방 및 급탕을 위한 고온수를 생성할 수 있는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러, 본 발명은 냉난방을 행하면서도 난방 및 급탕을 위한 고온수를 생성할 수 있는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템에 관한 것으로, 냉매가 압축기, 방향전환밸브, 열원측 열교환기, 팽창 장치 및 부하측 열교환기를 순환하도록 형성된 냉매라인을 구비하는 히트펌프유닛과; 열원과 열교환한 열원측 2차유체가 상기 열원측 열교환기에서 상기 히트펌프유닛의 냉매와 열교환하도록 형성된 열원측 2차유체라인을 구비하는 열원유닛과; 냉난방 부하와 열교환한 냉난방용 2차유체가 상기 부하측 열교환기에서 상기 히트펌프유닛의 냉매와 열교환하도록 형성된 냉난방용 2차유체라인과, 급탕을 위해서 공급되는 급탕용 2차유체가 흐르는 급탕용 2차유체라인을 구비하는 부하유닛을 포함하며, 상기 히트펌프유닛의 압축기에서 토출된 냉매와 상기 급탕용 2차유체가 열교환하는 급탕용 열교환기와, 상기 열원유닛에서 상기 열원측 열교환기로 유입되는 열원측 2차유체와 상기 부하유닛에서 상기 부하측 열교환기를 나온 냉난방용 2차유체가 열교환하는 승온용 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법에 관한 것으로, 난방을 행하는 경우, 상기 히트펌프유닛의 냉매라인을 흐르는 냉매가 상기 압축기를 나온 후 상기 급탕용 열교환기를 거치지 않고 상기 부하측 열교환기를 통과하도록 하며, 이후 상기 팽창장치에서 팽창되고 나서 상기 열원측 열교환기를 통과하도록 하며, 상기 승온용 열교환기에서는 상기 열원유닛에서 열원측 열교환기로 유입되는 열원측 2차유체와 상기 부하유닛에서 부하측 열교환기를 나온 냉난방용 2차유체가 열교환되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법에 관한 것으로, 냉방을 행하는 경우, 상기 히트펌프유닛의 냉매라인을 흐르는 냉매가 상기 압축기를 나온 후 상기 급탕용 열교환기를 거치지 않고 상기 열원측 열교환기를 통과하도록 하며, 이후 상기 팽창장치에서 팽창되고 나서 상기 부하측 열교환기를 통과하도록 하며, 상기 승온용 열교환기에서는 상기 열원유닛에서 열원측 열교환기로 유입되는 열원측 2차유체와 상기 부하유닛에서 부하측 열교환기를 나온 냉난방용 2차유체가 열교환되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법에 관한 것으로, 난방과 동시에 급탕을 행하는 경우, 상기 히트펌프유닛의 냉매라인을 흐르는 냉매가 상기 압축기를 나와 상기 급탕용 열교환기에서 급탕용 2차유체와 열교환된 후 상기 부하측 열교환기를 선택적으로 통과하도록 하며, 이후 상기 팽창장치에서 팽창되고 나서 상기 열원측 열교환기에서 열교환되도록 하고, 상기 승온용 열교환기에서는 상기 열원유닛에서 열원측 열교환기로 유입되는 열원측 2차유체와 상기 부하유닛에서 부하측 열교환기를 나온 냉난방용 2차유체가 열교환되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법에 관한 것으로, 냉방과 동시에 급탕을 행하는 경우, 상기 히트펌프유닛의 냉매라인을 흐르는 냉매가 상기 압축기를 나와 상기 급탕용 열교환기에서 급탕용 2차유체와 열교환된 후 상기 열원측 열교환기를 선택적으로 통과하도록 하며, 이후 상기 팽창장치에서 팽창되고 나서 상기 부하측 열교환기에서 열교환되도록 하고, 상기 승온용 열교환기에서는 상기 열원유닛에서 열원측 열교환기로 유입되는 열원측 2차유체와 상기 부하유닛에서 부하측 열교환기를 나온 냉난방용 2차유체가 열교환되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 부하측 2차유체와 열원측 2차유체의 열교환으로 인해서 상승된 열원측 2차유체가 히트펌프시스템을 흐르는 냉매의 증발온도를 상승시키고, 이로 인해서 압축기 출구 및 응축 온도를 상승시킴으로 인해서 보다 높은 온도의 고온수를 난방용 및 급탕용으로 공급할 수 있다.
도 1은 열원으로 지열을 사용하는 종래의 히트펌프시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따르는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제1 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따르는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제1 실시형태의 난방모드의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따르는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제1 실시형태의 냉방모드의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따르는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제1 실시형태의 난방 및 급탕 모드의 동작을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따르는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제1 실시형태의 냉방 및 급탕 모드의 동작을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따르는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 냉매의 압력-엔탈피 선도이다.
도 8은 본 발명에 따르는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제2 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따르는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제3 실시형태를 나타내는 도면이다.
< 부호의 설명 >
100 : 히트펌프유닛 110 : 압축기
120 : 방향전환밸브 130 : 부하측 열교환기
140 : 팽창장치 150 : 열원측 열교환기
200 : 열원유닛 210 : 열원
300 : 부하유닛 310 : 냉난방용 축열탱크
380 : 부하 340 : 급탕용 축열탱크
400 : 급탕용 열교환기 500 : 승온용 열교환기
161 내지 166, 231, 232, 331, 332, 360 : 조절밸브
L100 : 냉매라인 L110 : 냉매분기라인
L200 : 열원측 2차유체라인 L210 : 열원측 2차유체분기라인
L300 : 냉난방용 2차유체라인 L310 : 냉난방용 2차유체분기라인
L320 : 급탕용 2차유체라인
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 실시형태에 대해서 구체적으로 설명한다.
제1 실시형태
도 2에 도시된 것과 같이 본 발명에 따르는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템은, 히트펌프유닛(100), 열원유닛(200) 및 부하유닛(300)을 포함하고 있다.
먼저, 히트펌프유닛(100)은 냉매가 흐르는 냉매라인(L100)에 의해서 연결되는 압축기(110), 방향전환밸브(120), 부하측 열교환기(130), 팽창장치(140), 열원측 열교환기(150)를 포함한다. 압축기(110)는 냉매를 고온고압으로 압축시키는 작용을 하며, 방향전환밸브(120)는 사방밸브로서 냉난방 운전에 대응하여 냉매의 순환방향을 전환시키는 작용을 한다. 또한 부하측 열교환기(130)는 냉매와 후술하는 냉난방용 2차유체가 열교환하도록 하며, 팽창장치(140)는 냉매를 팽창시키며, 열원측 열교환기(150)는 냉매와 후술하는 열원측 2차유체가 열교환하도록 한다.
냉매라인(L100) 중 압축기(110)의 토출구 일지점인 A1 지점에서 분기하여 방향전환밸브(120)의 입구의 일지점인 A2 지점에서 합류하는 냉매분기라인(L110)이 형성되어 있다. 냉매분기라인(L110)은 압축기(110)에 토출된 냉매가 분기되어 급탕용 열교환기(400)로 유입될 수 있도록 하며, 급탕용 열교환기(400)는 냉매와 후술하는 급탕용 2차유체가 열교환하도록 한다.
냉매분기라인(L110) 및 냉매라인(L100)에서 A1 지점과 A2 지점을 연결하는 라인에는 조절밸브(161, 162)가 설치되어 있다. 조절밸브(161, 162)는 개도의 정도에 따라서 통과되는 냉매의 양을 조절할 수 있는 니들밸브나 유량조절밸브 등이 사용된다. 조절밸브(161, 162)를 제어함으로써 압축기(110)에서 압축되어 토출된 냉매가 급탕용 열교환기(110)에 선택적으로 유입될 수 있도록 한다. 본 발명에서 "선택적"이란, 조절밸브(161, 162)를 번갈아 개폐시켜서 냉매가 냉매분기라인(L110)으로 흐르는 동안 냉매라인(L100) 중 조절밸브(162)가 설치된 라인으로는 흐르지 않는 경우나, 반대로 냉매가 냉매라인(L100) 중 조절밸브(162)가 설치된 라인으로 흐르는 동안 냉매분기라인(L110)으로는 흐르지 않는 경우뿐만 아니라, 조절밸브(161, 162)의 개도를 조절하여 냉매가 냉매라인(L100) 중 조절밸브(162)가 설치된 라인 및 냉매분기라인(L110)으로 함께 흐르는 경우를 포함한다. 이하 후술하는 조절밸브(163 및 164, 165 및 166, 331 및 332) 역시 조절밸브(161, 162)와 동일한 구성 및 작용을 가지고 있다.
냉매라인(L100)에는 방향전환밸브(120)와 부하측 열교환기(130) 사이의 일지점인 A3 지점에서 분기하여 부하측 열교환기(130)를 우회한 후, A4 지점에서 합류하는 제1 우회라인(L120)이 형성되어 있다. 그리고 냉매라인(L100) 중 A3 지점과 부하측 열교환기(130) 사이의 라인 및 제1 우회라인(L120)에는 조절밸브(163, 164)가 설치되어 있다. 조절밸브(163, 164)를 제어하여 냉매가 부하측 열교환기(130)에 선택적으로 흐를 수 있도록 한다.
또한 냉매라인(L100)에는 방향전환밸브(120)와 열원측 열교환기(150) 사이의 일지점인 A5 지점에서 분기하여 열원측 열교환기(150)를 우회한 후, A6 지점에서 합류하는 제2 우회라인(L130)이 형성되어 있다. 그리고 냉매라인(L100) 중 A5 지점과 열원측 열교환기(150) 사이의 라인 및 제2 우회라인(L130)에는 조절밸브(165, 166)가 설치되어 있다. 조절밸브(165, 166)를 제어하여 냉매가 열원측 열교환기(150)에 선택적으로 흐를 수 있도록 한다.
다음으로, 열원유닛(200)은 열원과 열교환을 행한 열원측 2차유체가 열원측 열교환기(150)를 흐르도록 하는 열원측 2차유체라인(L200)을 구비한다. 본 실시형태에서는 열원으로서 지열을 사용하고 있으나 해수열이나 주위 공기 등을 열원으로 사용할 수 있다. 구체적으로 열원측 2차유체라인(L200)은 열원측 2차유체가 지중의 열원과 열교환하도록 하는 지중열교환기(210), 열원측 2차유체를 순환시키기 위한 열원측 펌프(220), 열원측 2차유체가 후술하는 부하측의 냉난방용 2차유체와 열교환하도록 하는 승온용 열교환기(500) 및 열원측 2차유체가 히트펌프유닛(100)의 냉매와 열교환하는 열원측 열교환기(150)를 연결하고 있다.
부하유닛(300)은 냉난방을 위해서 제공되는 냉난방용 2차유체를 흐르게 하는 냉난방용 2차유체라인(L300)과 욕실이나 부엌 등으로 급탕시 제공되는 급탕용 2차유체를 흐르게 하는 급탕용 2차유체라인(L310)을 구비하고 있다.
부하유닛(300)에서 냉난방용 2차유체라인(L300)은, 냉난방용 2차유체를 순환시키기 위한 냉난방용 제1 펌프(320), 냉난방용 2차유체를 저장하는 냉난방용 축열탱크(310) 및 냉난방용 2차유체가 히트펌프유닛(100)의 냉매와 열교환하는 부하측 열교환기(130)를 연결한다. 또한 냉난방용 2차유체라인(L300)은 부하측 열교환기(130)의 출구의 일지점인 B1 지점에서 분기한 후 승온용 열교환기(500)를 거쳐 B2 지점에서 냉난방용 2차유체라인(L300)과 합류하는 냉난방용 2차유체분기라인(L310)을 포함한다. 냉난방용 2차유체분기라인(L310)과 냉난방용 2차유체라인(L300)에서 B1 지점과 B2 지점 사이에는 조절밸브(331, 332)가 각각 설치되어 있다. 조절밸브(331, 332)의 제어를 통해서 냉난방용 2차유체는 승온용 열교환기(500)에 선택적으로 유입될 수 있다.
또한, 부하유닛(300)은 냉난방용 2차유체가 냉난방용 축열탱크(310)에서 나와 건물 등의 바닥 또는 팬코일 유닛 등의 부하(380)를 순환한 후 다시 냉난방용 축열탱크(310)로 유입하도록 하는 부하라인(L320)을 포함한다. 부하라인(L320)에는 냉난방용 축열탱크(310)에 저장된 냉난방용 2차유체를 순환시키기 위한 냉난방용 제2 펌프(370)가 설치되어 있다.
급탕용 2차유체라인(L310)은 급탕용 2차유체가 급탕용 열교환기(400)를 흐르도록 형성되어 있다. 이로 인해서, 급탕용 2차유체는 급탕용 열교환기(400)를 통과하면서 히트펌프유닛(100)의 압축기(110)로부터 나온 고온의 냉매와 열교환하면서 열을 전달받아 고온이 되며, 고온의 급탕용 2차유체는 부엌이나 욕실 등에 공급된다. 급탕용 2차유체라인(L310)에는 급탕용 2차유체를 흐르도록 하기 위한 급탕용 펌프(350)를 설치되어 있으며, 급탕용 열교환기(400)로 흐르는 급탕용 2차유체의 양을 조절하기 위한 조절밸브(360)가 설치되어 있다. 그리고 본 실시형태에서는 급탕용 2차유체라인(L310)에서 급탕용 열교환기(400)의 출구에는 급탕용 축열탱크(340)가 설치되어 있다. 급탕용 축열탱크(340)는 급탕용 열교환기(400)를 거치면서 고온이 된 급탕용 2차유체를 저장하고, 이를 욕실이나 부엌 등으로 공급하게 된다. 설계에 따라서는 급탕용 축열탱크(340)를 설치하지 않고 급탕용 열교환기(400)를 거친 급탕용 2차유체를 직접 욕실이나 부엌 등으로 공급할 수 있다.
이하 이러한 구성을 가지는 본 발명에 따르는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제1 실시형태의 동작에 대해서 설명한다. 동작은 난방모드, 냉방모드, 난방을 행하면서 급탕을 행하는 난방 및 급탕모드, 냉방을 행하면서 급탕을 행하는 냉방 및 급탕모드가 있다.
< 난방모드 >
난방모드는 도 3에 도시된 것과 같이, 히트펌프유닛(100)은 난방을 행하며, 급탕용 열교환기(400)에서 열교환을 행하지 않는 동작모드이다. 또한 난방모드에서는 난방 온도를 보다 높이기 위해서 고온수의 공급이 필요할 경우에 승온용 열교환기(500)에서는 열교환을 행하도록 할 수 있다. 이하에서는 고온수 공급을 위한 승온용 열교환기(500)에서 열교환이 행하여지는 경우를 중심으로 설명한다.
먼저 급탕용 열교환기(400)에서 열교환을 행하지 않도록 하기 위해서는 히트펌프유닛(100)에서 조절밸브(161)를 폐쇄하고 조절밸브(162)를 개방하도록 제어된다. 이로 인해서 압축기(110)에서 압축된 고온의 냉매가 급탕용 열교환기(400)로 유입되지 않으므로 급탕용 2차유체라인(L310)의 급탕용 2차유체와 열교환을 행하지 않는다. 한편, 급탕을 행하지 않는 경우에는 조절밸브(360)가 폐쇄되어 급탕용 열교환기(400)로 급탕용 2차유체가 흐르지 않는 경우이므로, 조절밸브(161)가 개방되어도 또는 조절밸브(161)가 설치되지 않아도 급탕용 열교환기(400)에서 열교환이 일어나지 않으나, 확실한 조절을 위해서 조절밸브(161)를 폐쇄시키는 것이 바람직하다.
또한 방향전환밸브(120)는 냉매를 부하측 열교환기(130)로 흐르도록 제어된다. 그리고 냉매라인(L100)에서 부하측 열교환기(130) 측에 설치된 조절밸브(163)는 개방하고, 제1 우회라인(L120)에 설치된 조절밸브(164)는 폐쇄한다. 그리고 냉매라인(L100)에서 열원측 열교환기(150) 측에 설치된 조절밸브(165)는 개방하고, 제2 우회라인(L130)에 설치된 조절밸브(166)는 폐쇄한다. 아울러 부하유닛(300)에서 조절밸브(331, 332)는 개도가 조절되어 냉난방용 2차유체가 승온용 열교환기(500)에 선택적으로 유입되도록 한다.
이러한 방향전환밸브(120) 및 조절밸브들의 조작에 의해서 압축기(110)에서 고온고압으로 압축된 냉매는, 급탕용 열교환기(400)를 거치지 않고 방향전환밸브(120)로 향한다. 이후, 냉매는 방향전환밸브(120)에 의해서 부하측 열교환기(130) 측으로 안내되며, 부하측 열교환기(130)를 통과하면서 부하유닛(300)의 냉난방용 2차유체와 열교환하여 응축하게 된다. 부하측 열교환기(130)를 통과한 냉매는 팽창장치(140)를 거쳐 열원측 열교환기(150)로 유입되어 열원유닛(200)의 열원측 2차유체와 열교환하여 증발한다. 위 설명한 냉매의 순환으로 인해서 도 7에서 압력-엔탈피 선도에서 점선으로 나타낸 a1-b1-c1-d1의 순서로 상태변화를 하게 된다.
한편, 부하유닛(300)에서 부하측 열교환기(130)를 흐르면서 고온의 냉매와 열교환하여 온도가 상승된 냉난방용 2차유체는, 냉난방용 2차유체라인(L300)을 따라 흐르면서 승온용 열교환기(500)에 선택적으로 유입된 후 냉난방용 축열탱크(310)에 저장되어 난방용 온수로 사용된다.
그리고 열원유닛(200)에서 열원측 열교환기(150)를 흐르면서 냉매와 열교환하여 온도가 떨어진 열원측 2차유체는, 열원(210)과 열교환한 후 승온용 열교환기(500)로 유입된다. 승온용 열교환기(500)에서는 냉난방용 2차유체가 열원측 2차유체가 열교환하게 된다. 이때 냉난방용 2차유체의 온도가 열원측 2차유체의 온도보다 높기 때문에 열원측 2차유체가 열을 받아 온도가 상승하게 된다. 온도가 상승된 열원측 2차유체는 열원측 열교환기(150)로 유입되어 냉매와 열교환을 하게 되는데, 이때 온도는 승온용 열교환(500)에서 열교환을 하지 않은 경우 보다 온도가 더 높게 된다. 따라서 온도가 상승된 열원측 2차유체와 열교환하여 증발되는 냉매의 온도 역시 승온용 열교환(500)에서 열교환을 하지 않은 경우의 온도(도 7에서 a1 상태의 온도) 보다 높은 온도(도 7에서 a2 상태의 온도)가 된다. a2 상태의 온도로 상승된 냉매는 이후 압축기(110)에서 압축되어 도 7의 b2 상태의 온도가 되며, 이후 부하측 열교환기(130)에서 냉난방용 2차유체와 열교환하게 된다. 이때 냉난방용 2차유체의 온도는 승온용 열교환기(500)에서 열교환을 하지 않은 상태의 온도 TH1(b1 상태에서 c1 상태로의 상태변화 중 포화상태의 온도) 보다 높은 온도 TH2(b2 상태에서 c2 상태로의 상태변화 중 포화상태의 온도)에서 열교환을 하기 때문에 냉난방용 2차유체의 온도는 상승하게 된다. 이후 냉매는 팽창장치(140)를 거쳐 d2의 상태로 변화되어 열원측 열교환기(150)에 열원측 2차유체와 열교환한다. 이때 열교환 되는 포화상태의 온도는 TL2로 승온용 열교환기(500)에서 열교환을 하지 않은 상태의 온도인 TL1 보다 높게 된다.
즉, 승온용 열교환기(500)에서의 냉난방용 2차유체와 열원측 2차유체의 열교환으로 인해서 히프펌프유닛(100)을 흐르는 냉매는 증발되는 온도가 상승되기 때문에 도 7에서 실선으로 나타낸 a2-b2-c2-d2의 순서로 상태변화를 하게 되며, 그 결과 응축되는 온도 역시 상승하여 이와 열교환하는 냉난방용 2차유체의 온도를 상승시킬 수 있다. 이로 인해서 난방을 위해서 승온용 열교환기(500)에서 열교환을 하지 않은 경우에 비해서 높은 온도의 고온수를 생성할 수 있다.
이러한 과정에 의해서 생성된 고온의 냉난방용 2차유체는 냉난방용 축열탱크(310)에 저장된 후 난방을 위해서 부하(380)에 공급된다. 또한 본 실시형태에서는 냉난방용 2차유체의 온도 또는 열원유닛(200)에서 부하측 열교환기(150)로 유입되는 열원측 2차유체의 온도를 측정하고 난방용으로 요구되는 온도와 비교한 후, 조절밸브(331, 332)의 개도를 조절하여 승온용 열교환기(500)에서 열교환되는 냉난방용 2차유체의 유량을 조절함으로써, 결과적으로 냉난방용 2차유체의 온도를 수요자가 요구하는 온도에 부합하도록 조절 제어할 수 있다.
< 냉방모드 >
냉방모드는 도 4에 도시된 것과 같이, 히트펌프유닛(100)은 냉방을 행하며, 급탕용 열교환기(400)에서 열교환을 행하지 않고, 또한 승온용 열교환기(500)에서도 열교환을 행하지 않는 동작모드이다.
먼저, 냉방을 위해서 방향전환밸브(120)는 유입되는 냉매를 열원측 열교환기(150)로 흐르도록 제어된다. 또한 급탕용 열교환기(400)에서 열교환을 행하지 않도록 하기 위해서 히트펌프유닛(100)에서 조절밸브(161)를 폐쇄하고 조절밸브(162)를 개방하도록 제어된다. 그리고 냉매라인(L100)에서 부하측 열교환기(130) 측에 설치된 조절밸브(163)는 개방하고, 제1 우회라인(L120)에 설치된 조절밸브(164)는 폐쇄한다. 아울러 냉매라인(L100)에서 열원측 열교환기(150) 측에 설치된 조절밸브(165)는 개방하고, 제2 우회라인(L130)에 설치된 조절밸브(166)는 폐쇄한다. 또한 승온용 열교환기(500)에서 열교환을 행하지 않도록 하기 위해서 부하유닛(300)에서 조절밸브(331)는 폐쇄되며, 조절밸브(332)는 개방된다.
위와 같은 방향전환밸브(120) 및 조절밸브들의 제어에 의해서 압축기(110)에서 압축된 고온의 냉매는 급탕용 열교환기(400)를 거치지 않고 열원측 열교환기(150)를 거치면서 열원측 2차유체와 열교환하면서 응축된다. 이후 냉매는 팽창장치(140)를 통과하면서 팽창한 후 부하측 열교환기(130)를 거치면서 냉난방용 2차유체와 열교환하면서 증발한다. 이때, 냉난방용 2차유체는 열을 빼앗기게 되어 온도가 저하되고, 온도가 저하된 냉난방용 2차유체는 냉난방용 축열탱크(310)에 저장된 후 냉방을 위해서 부하(380)에 공급된다.
<난방 및 급탕 모드>
난방 및 급탕 모드는 도 5에 도시된 것과 같이, 히트펌프유닛(100)에서 냉매는 난방모드와 동일하게 흐르도록 제어되며, 급탕 열교환기(400)에서 열교환이 행하여지도록 제어된다. 아울러 난방 및 급탕의 온도를 보다 높이기 위한 고온수의 공급이 필요할 경우에 승온용 열교환기(500)에서는 열교환을 행하도록 할 수 있다. 이하에서는 고온수 공급을 위한 승온용 열교환기(500)에서 열교환이 행하여지는 경우를 중심으로 설명한다.
난방 및 급탕 모드에서는 방향전환밸브(120)는 냉매가 부하측 열교환기(130) 로 흐르도록 제어된다. 또한 조절밸브(161, 162)를 제어하여 냉매가 급탕용 열교환기(400)에 선택적으로 흐르도록 제어되며, 조절밸브(163, 164)는 냉매가 부하측 열교환기(130)를 선택적으로 흐르도록 제어된다. 한편 조절밸브(165)는 개방하고, 조절밸브(166)는 폐쇄하여 냉매가 열원측 열교환기(150)로 흐르는 제어된다. 아울러 부하유닛(300)에서 승온용 열교환기(500)로 냉난방용 2차유체가 선택적으로 흐르도록 조절밸브(331, 332)가 제어된다. 그리고 급탕용 2차유체라인(L310)의 조절밸브(360)는 개방된다.
이러한 제어에 의해서, 먼저 압축기(110)를 나온 고온의 냉매는 조절밸브(161)를 통과하여 급탕용 열교환기(400)에 유입됨과 동시에 일부는 조절밸브(162)를 통과한다. 이때 조절밸브(161)의 개도를 조절하여 급탕용으로 공급되는 온도에 부합하는 냉매의 양이 급탕용 열교환기(400)로 유입되도록 조절할 수 있다. 급탕용 열교환기(400)에서 냉매는 급탕용 2차유체라인(L310)을 흐르는 급탕용 2차유체와 열교환하면서 1차적으로 응축하게 되고, 이로 인해서 급탕용 2차유체는 온도가 상승되어 급탕용으로 공급된다. 이후 냉매는 방향전환밸브(120)를 거쳐 부하측 열교환기(130)에 선택적으로 흐르게 된다. 조절밸브(163)를 거쳐 부하측 열교환기(130)를 흐르는 냉매는 냉난방용 2차유체라인(L300)을 흐르는 냉난방용 2차유체와 열교환하면서 2차적으로 응축된다.
이후, 냉매는 팽창밸브(140)를 거쳐 열원측 열교환기(150)에서 열원측 2차유체라인(L200)을 흐르는 열원측 2차유체와 열교환하면서 증발한다. 이후 냉매는 다시 압축기(110)로 유입된다.
위에서 설명한 난방모드에서와 같이 부하측 열교환기(130)에서 열교환된 냉난방용 2차유체는 고온이 된 상태에서 승온용 열교환기(500)로 선택적으로 유입되어 승온용 열교환기(500)를 통과하는 열원측 2차유체의 온도를 상승시킨다. 이로 인해서 온도가 상승된 열원측 2차유체가 열원측 열교환기(150)로 유입되어 냉매와 열교환에 의해서 냉매의 증발되는 온도를 (승온용 열교환기(500)에서 열교환이 행하지 않은 경우보다 높은 온도로) 상승시킨다.
이와 같이 히트펌프유닛(100)을 순환하는 냉매의 증발되는 온도가 상승됨으로 압축기(110)의 출구의 냉매의 온도 및 급탕용 열교환기(400)와 부하측 열교환기(130)를 흐르는 냉매의 온도를 상승시킨다. 그 결과 급탕용 열교환기(400) 및 부하측 열교환기(130)에서 열교환되는 급탕용 2차유체 및 냉난방용 2차유체의 온도를 더 상승시킬 수 있게 된다.
<냉방 및 급탕 모드>
냉방 및 급탕 모드는 도 6에 도시된 것과 같이, 히트펌프유닛(100)에서 냉매는 냉방모드와 동일하게 흐르도록 제어되며, 급탕용 열교환기(400)에서 열교환이 행하여지도록 제어된다. 아울러 승온용 열교환기(500)에서는 열교환이 행하여지지 않도록 제어된다.
구체적으로, 냉방 및 급탕 모드에서는 방향전환밸브(120)는 냉매가 열원측 열교환기(150)로 흐르도록 제어된다. 또한 조절밸브(161, 162)를 제어하여 냉매가 급탕용 열교환기(400)에 선택적으로 흐르도록 제어되며, 조절밸브(165, 166)는 냉매가 열원측 열교환기(150)를 선택적으로 흐르도록 제어된다. 한편 조절밸브(163)는 개방하고, 조절밸브(164)는 폐쇄하여 냉매가 부하측 열교환기(130)로 흐르도록 제어된다. 아울러 급탕용 2차유체라인(L310)의 조절밸브(360)는 개방된다. 또한 승온용 열교환기(500)에서 열교환을 행하지 않도록 하기 위해서 부하유닛(300)에서 조절밸브(331)는 폐쇄되며, 조절밸브(332)는 개방된다.
이러한 제어에 의해서, 압축기(110)에서 압축된 고온의 냉매가 선택적으로 급탕용 열교환기(400)로 공급된 후, 다시 열원측 열교환기(150)에 선택적으로 유입된다는 것 이외에는 냉방모드와 동일하다. 이로 인해서 급탕용 열교환기(400)에서 열을 공급받아 온도가 상승되는 급탕용 2차유체를 온수로 공급할 수 있으며, 아울러 부하측 열교환기(130)에서 열을 빼앗긴 냉난방용 2차유체를 부하(380)의 냉방을 위하여 사용할 수 있다.
제2 실시형태
도 8에 도시된 것과 같이, 제2 실시형태는 승온용 열교환기(500)로 유입되는 냉난방용 2차유체의 흐름과, 열원측 2차유체의 흐름에 있어서 제1 실시형태와 차이가 있을 뿐 나머지 구성에 있어서는 동일하다.
구체적으로, 제2 실시형태에서는 냉난방용 2차유체라인(L300)이 분기되지 않고 항상 승온용 열교환기(500)를 통과하도록 구성되며, 열원측 2차유체라인(L200)의 C1지점에서 분기되어 승온용 열교환기(500)를 거친 후 C2지점에서 합류하는 열원측 2차유체분기라인(L210)이 구성되어 있다. 아울러 열원측 2차유체분기라인(L210) 및 C1지점과 C2지점 사이의 열원측 2차유체라인(L200)에는 조절밸브(231, 232)가 설치되어 있다.
즉, 제2 실시형태는 열원측 2차유체가 승온용 열교환기(500)에 선택적으로 흐르도록 함으로써 승온용 열교환기(500)에서 부하측 2차유체와 열교환을 행하할 수 있도록 할 수 있다. 따라서 제2 실시형태에서는 냉난 모드와 냉방 및 급탕모드는 제1 실시형태와 동일하며, 난방 모드와 난방 및 급탕 모드에서는 조절밸브(331, 332)가 제어되는 대신 조절밸브(231, 232)가 제어된다는 점 이외에는 제1 실시형태와 동일하다.
제3 실시형태
제3 실시형태는 도 9에 도시된 것과 같이, 제1 실시형태에서 냉난방용 2차유체가 승온용 열교환기(500)로 선택적으로 흐르도록 하는 냉난방용 2차유체분기라인(L310) 및 조절밸브(331, 332)의 구성 및 제2 실시형태에서 열원측 2차유체가 승온용 열교환기(500)로 선택적으로 흐르도록 하는 열원측 2차유체분기라인(L210) 및 조절밸브(231, 232)의 구성을 모두 채용한 것이다.
이러한 구성에 의해서 제3 실시형태는 조절밸브(331, 332) 및 조절밸브(231, 232)를 조절제어함으로써 냉난방용 2차유체 및 열원측 2차유체가 승온용 열교환기(500)에 선택적으로 흐르도록 함으로써 승온용 열교환기(500)에서 열교환이 행하여지도록 할 수 있다. 제3 실시형태에서는 냉난 모드와 냉방 및 급탕모드는 제1 실시형태와 동일하며, 난방 모드와 난방 및 급탕 모드에서는 조절밸브(331, 332) 및 조절밸브(231, 232)가 함께 제어된다는 점 이외에는 제1 실시형태와 동일하다.
이상과 같이, 본 발명에 따르는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템에 대해서 바람직한 실시형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시형태들에 한정된 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.
본 발명은 주택, 빌등 등의 건물의 난방과 냉방을 복합적으로 행하며, 아울러 난방 및 급탕을 위한 고온수을 생성하는 히트펌프 시스템에 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 냉매가 압축기, 방향전환밸브, 열원측 열교환기, 팽창 장치 및 부하측 열교환기를 순환하도록 형성된 냉매라인을 구비하는 히트펌프유닛과,
    열원과 열교환한 열원측 2차유체가 상기 열원측 열교환기에서 상기 히트펌프유닛의 냉매와 열교환하도록 형성된 열원측 2차유체라인을 구비하는 열원유닛과,
    냉난방 부하와 열교환한 냉난방용 2차유체가 상기 부하측 열교환기에서 상기 히트펌프유닛의 냉매와 열교환하도록 형성된 냉난방용 2차유체라인과, 급탕을 위해서 공급되는 급탕용 2차유체가 흐르는 급탕용 2차유체라인을 구비하는 부하유닛을 포함하며,
    상기 히트펌프유닛의 압축기에서 토출된 냉매와 상기 급탕용 2차유체가 열교환하는 급탕용 열교환기와,
    상기 열원유닛에서 상기 열원측 열교환기로 유입되는 열원측 2차유체와, 상기 부하유닛에서 상기 부하측 열교환기를 나온 냉난방용 2차유체가 열교환하는 승온용 열교환기를 더 포함하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히트펌프유닛에서 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕용 열교환기에 선택적으로 흐르는 것을 특징으로 하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부하유닛에서 냉난방용 2차유체는 상기 승온용 열교환기에 선택적으로 흐르는 것을 특징으로 하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 열원유닛에서 열원측 2차유체는 상기 승온용 열교환기에 선택적으로 흐르는 것을 특징으로 하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 히트펌프유닛은, 상기 냉매라인에서 상기 부하측 열교환기를 우회하는 제1 우회라인과, 상기 열원측 열교환기를 우회하는 제2 우회라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템.
  6. 냉매가 압축기, 방향전환밸브, 열원측 열교환기, 팽창 장치 및 부하측 열교환기를 순환하도록 형성된 냉매라인을 구비하는 히트펌프유닛과; 열원과 열교환한 열원측 2차유체가 상기 열원측 열교환기에서 상기 히트펌프유닛의 냉매와 열교환하도록 형성된 열원측 2차유체라인을 구비하는 열원유닛과; 냉난방 부하와 열교환한 냉난방용 2차유체가 상기 부하측 열교환기에서 상기 히트펌프유닛의 냉매와 열교환하도록 형성된 냉난방용 2차유체라인과, 급탕을 위해서 공급되는 급탕용 2차유체가 흐르는 급탕용 2차유체라인을 구비하는 부하유닛을 포함하며, 상기 히트펌프유닛의 압축기에서 토출된 냉매와 상기 급탕용 2차유체가 열교환하는 급탕용 열교환기와,상기 열원측 2차유체라인을 흐르는 열원측 2차유체와 냉난방용 2차유체라인을 흐르는 냉난방용 2차유체가 열교환하는 승온용 열교환기를 더 포함하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법으로,
    난방을 행하는 경우, 상기 히트펌프유닛의 냉매라인을 흐르는 냉매가 상기 압축기를 나온 후 상기 급탕용 열교환기를 거치지 않고 상기 부하측 열교환기를 통과하도록 하며, 이후 상기 팽창장치에서 팽창되고 나서 상기 열원측 열교환기를 통과하도록 하며,
    상기 승온용 열교환기에서는 상기 열원유닛에서 열원측 열교환기로 유입되는 열원측 2차유체와 상기 부하유닛에서 부하측 열교환기를 나온 냉난방용 2차유체가 열교환되도록 하는 것을 특징으로 하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 부하유닛에서 냉난방용 2차유체가 상기 승온용 열교환기에 선택적으로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 열원유닛에서 열원측 2차유체가 상기 승온용 열교환기에 선택적으로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법.
  9. 냉매가 압축기, 방향전환밸브, 열원측 열교환기, 팽창 장치 및 부하측 열교환기를 순환하도록 형성된 냉매라인을 구비하는 히트펌프유닛과; 열원과 열교환한 열원측 2차유체가 상기 열원측 열교환기에서 상기 히트펌프유닛의 냉매와 열교환하도록 형성된 열원측 2차유체라인을 구비하는 열원유닛과; 냉난방 부하와 열교환한 냉난방용 2차유체가 상기 부하측 열교환기에서 상기 히트펌프유닛의 냉매와 열교환하도록 형성된 냉난방용 2차유체라인과, 급탕을 위해서 공급되는 급탕용 2차유체가 흐르는 급탕용 2차유체라인을 구비하는 부하유닛을 포함하며, 상기 히트펌프유닛의 압축기에서 토출된 냉매와 상기 급탕용 2차유체가 열교환하는 급탕용 열교환기와,상기 열원측 2차유체라인을 흐르는 열원측 2차유체와 냉난방용 2차유체라인을 흐르는 냉난방용 2차유체가 열교환하는 승온용 열교환기를 더 포함하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법으로,
    냉방을 행하는 경우, 상기 히트펌프유닛의 냉매라인을 흐르는 냉매가 상기 압축기를 나온 후 상기 급탕용 열교환기를 거치지 않고 상기 열원측 열교환기를 통과하도록 하며, 이후 상기 팽창장치에서 팽창되고 나서 상기 부하측 열교환기를 통과하도록 하며,
    상기 승온용 열교환기에서는 상기 열원유닛에서 열원측 열교환기로 유입되는 열원측 2차유체와 상기 부하유닛에서 부하측 열교환기를 나온 냉난방용 2차유체가 열교환되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법.
  10. 냉매가 압축기, 방향전환밸브, 열원측 열교환기, 팽창 장치 및 부하측 열교환기를 순환하도록 형성된 냉매라인을 구비하는 히트펌프유닛과; 열원과 열교환한 열원측 2차유체가 상기 열원측 열교환기에서 상기 히트펌프유닛의 냉매와 열교환하도록 형성된 열원측 2차유체라인을 구비하는 열원유닛과; 냉난방 부하와 열교환한 냉난방용 2차유체가 상기 부하측 열교환기에서 상기 히트펌프유닛의 냉매와 열교환하도록 형성된 냉난방용 2차유체라인과, 급탕을 위해서 공급되는 급탕용 2차유체가 흐르는 급탕용 2차유체라인을 구비하는 부하유닛을 포함하며, 상기 히트펌프유닛의 압축기에서 토출된 냉매와 상기 급탕용 2차유체가 열교환하는 급탕용 열교환기와,상기 열원측 2차유체라인을 흐르는 열원측 2차유체와 냉난방용 2차유체라인을 흐르는 냉난방용 2차유체가 열교환하는 승온용 열교환기를 더 포함하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법으로,
    난방과 동시에 급탕을 행하는 경우, 상기 히트펌프유닛의 냉매라인을 흐르는 냉매가 상기 압축기를 나와 상기 급탕용 열교환기에서 급탕용 2차유체와 열교환된 후 상기 부하측 열교환기를 선택적으로 통과하도록 하며, 이후 상기 팽창장치에서 팽창되고 나서 상기 열원측 열교환기에서 열교환되도록 하고,
    상기 승온용 열교환기에서는 상기 열원유닛에서 열원측 열교환기로 유입되는 열원측 2차유체와 상기 부하유닛에서 부하측 열교환기를 나온 냉난방용 2차유체가 열교환되도록 하는 것을 특징으로 하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 히트펌프유닛에서 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕용 열교환기에 선택적으로 흐르는 것을 특징으로 하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 부하유닛에서 냉난방용 2차유체가 상기 승온용 열교환기에 선택적으로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법.
  13. 제10항 또는 제12항에 있어서,
    상기 열원유닛에서 열원측 2차유체가 상기 승온용 열교환기에 선택적으로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법.
  14. 냉매가 압축기, 방향전환밸브, 열원측 열교환기, 팽창 장치 및 부하측 열교환기를 순환하도록 형성된 냉매라인을 구비하는 히트펌프유닛과; 열원과 열교환한 열원측 2차유체가 상기 열원측 열교환기에서 상기 히트펌프유닛의 냉매와 열교환하도록 형성된 열원측 2차유체라인을 구비하는 열원유닛과; 냉난방 부하와 열교환한 냉난방용 2차유체가 상기 부하측 열교환기에서 상기 히트펌프유닛의 냉매와 열교환하도록 형성된 냉난방용 2차유체라인과, 급탕을 위해서 공급되는 급탕용 2차유체가 흐르는 급탕용 2차유체라인을 구비하는 부하유닛을 포함하며, 상기 히트펌프유닛의 압축기에서 토출된 냉매와 상기 급탕용 2차유체가 열교환하는 급탕용 열교환기와,상기 열원측 2차유체라인을 흐르는 열원측 2차유체와 냉난방용 2차유체라인을 흐르는 냉난방용 2차유체가 열교환하는 승온용 열교환기를 더 포함하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법으로,
    냉방과 동시에 급탕을 행하는 경우, 상기 히트펌프유닛의 냉매라인을 흐르는 냉매가 상기 압축기를 나와 상기 급탕용 열교환기에서 급탕용 2차유체와 열교환된 후 상기 열원측 열교환기를 선택적으로 통과하도록 하며, 이후 상기 팽창장치에서 팽창되고 나서 상기 부하측 열교환기에서 열교환되도록 하고,
    상기 승온용 열교환기에서는 상기 열원유닛에서 열원측 열교환기로 유입되는 열원측 2차유체와 상기 부하유닛에서 부하측 열교환기를 나온 냉난방용 2차유체가 열교환되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 히트펌프유닛에서 압축기에서 압축된 냉매는 상기 급탕용 열교환기에 선택적으로 흐르는 것을 특징으로 하는 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템의 제어방법.
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