WO2014010767A1 - 태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방장치 - Google Patents

태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방장치 Download PDF

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    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies

Definitions

  • the present invention relates to a solar and regenerative two-way system air-conditioning device, in particular to install a solar water heater capable of supplying hot water supply in addition to the heat storage using surplus power to provide heat source to the load side heat source to the system to store the solar heat in the heat storage tank.
  • the present invention relates to an economical and environmentally friendly solar and regenerative binary system air-conditioning system that significantly reduces fuel use.
  • the existing midnight electric regenerative heating and cooling system should have a fluid circulation facility that takes up a large amount of space when transferring energy to the secondary load side, and the control is also complicated and not diverse. It is true.
  • Solar and regenerative two-way system heating and cooling device related to the present invention is developed as a regenerative two-way system air-conditioning system using a midnight solar power and a late night surplus power, easy to use, high efficiency and economical system air conditioning.
  • the water around the pipe 22 is cooled and frozen, and the four-way valve 3 is sucked into the compressor a (2) by the gas-liquid separator a (18) using the compressor front end pipe (17) and repeated compression discharge. It consists of an operation cycle for cooling the water in the heat storage tank 21 through the operation The.
  • fluid such as cold and hot water cooled in the heat storage tank 21 is transferred to the indoor unit 200 by a hot and cold water circulation pump 25 using a cold and hot water supply pipe 24.
  • a heat dissipation operation is performed in the provided load heat exchanger 26, and the operation of returning the cold and hot water to the cold / hot water return pipe 27 is repeated, and the operation system adjusts the load side temperature.
  • FIG. 2 is a system diagram of a regenerative two-component system heating and cooling system associated with "Regenerative two-element system heating and cooling device" registered by the present applicant,
  • the heat storage binary system cooling and heating device for cooling, heating, and hot water supply to the at least one indoor unit 200 and the cold / hot water unit 300 to be supplied through the heat storage tank 21 from the outdoor unit 100,
  • Heat storage heat pump (1) comprising a compressor a (2) for circulating and compressing the refrigerant to be cooled or heated to the supply target, a four-way valve a (3) and a liquid separator a (18) provided in the compressor Wow;
  • Heat exchange pipe a (5) of the outdoor heat exchanger (4) operated by installing a stop valve a (41) in the flow path drawn from the four-way valve a (3) of the heat storage heat pump (1) to heat exchange with an external heat source
  • An outdoor unit 100 including a;
  • a stop valve a (41) is provided in one flow path drawn out from the four-way valve a (3) of the heat storage heat pump (1), and the electromagnetic valve g (31) and the stop valve c (43) are provided in the flow path branched from the installed flow path.
  • a flow path provided with the stop valve d (44) and the electron valve j (37) is introduced into the heat exchange pipe b (12) of the indoor heat exchanger (11).
  • a plurality of indoor units 200 for refrigeration, refrigeration, and air conditioner installed and introduced into the heat storage tank heat exchange pipe 22 drawn out from the heat storage tank 21;
  • the cold / hot water heat exchanger (46) through which the cold / hot water heat exchange pipe (47) through which the electronic expansion valve (10) is installed on parallel pipes such as the one or more indoor units (200) to produce radiant heat, hot and cold water, hot water and coolant Radiant heat exchange pipes (50) provided with cold and hot water valves (48) and supplied to cold and hot water tanks (49), and radiant heat exchange pumps (52) are installed in the pipes introduced to the water supply pipe (51) and the cold and hot water heat exchanger (46) to be introduced.
  • Cold and hot water unit 300 to bypass the water supply pipe 51 and the pipe drawn out from the water supply pipe;
  • the sides 40 and the electron expansion sides d 35 are additionally provided to provide the heat storage tank heat exchange piping 34 of the heat storage tank 21 separately provided, and the electron valve h 32 is provided on the pipe 33 to be drawn out. Introduced between the electromagnetic valve g (31) and the stop valve c (43), while the three-way valve (40) and the pipe (33) bypasses the three-way pipe (39), and withdraws from the heat exchanger (4).
  • the condenser rear end pipe 8 branched between the electron expansion side a (7) and the electron side e (19) of the outdoor unit (100) is provided with an electron side (9) in the middle and the electron side (36) of the heat storage tank (21). ) And bypass the flow path between the electron expansion edge b (10),
  • the "cooling operation” means that the compressor a (2) compresses the refrigerant into a high temperature and high pressure gas so that the four-way valve a (3) passes through the heat exchanger (4) via a heat source (6) such as cooling water, geothermal and air heat.
  • the refrigerant cooled by obtaining the heat of cooling from the heat exchanger pipe a (5) passes through the electron valve a (9) through the condenser rear end pipe (8) as the open passage of the electron expansion valve a (7), and at least one indoor unit.
  • the "heating operation” is a compressor for the high-temperature and high-pressure gas in the compressor a (2) by operating in a reverse cycle of the cooling operation to the compressor shear pipe (17) via the four-way valve a (3)
  • the plurality of indoor heat exchangers 11 which are formed in one or more indoor units 200 by passing through the electron valve d 16, the electron valve c 15, and the electron valve b 14, and constitute the evaporator after pipe 13.
  • the heat exchange pipe b (12) discharges the heat of high temperature and takes the low heat as an open passageway of the electron expansion valve (b) 10 and passes through the electron valve a (9) to the condenser rear end pipe (8).
  • the compressor a (2) of the heat storage heat pump (1) compresses the refrigerant into a high-temperature high-pressure gas, and the four-way valve a (3) passes through the temperature in the heat exchange pipe a (5) of the diesel heat exchanger (4).
  • the room temperature high-pressure liquid refrigerant which cools the heat of the high temperature refrigerant to the lower heat source 6 and obtains the low heat, becomes an open passage of the electron expansion valve a (7) and passes the electron valve e (19) through the condenser rear end pipe (8).
  • the expansion valve c (20) Passes through the axial capillary passage of the expansion valve c (20) and converts the state into a low-temperature low-pressure gas refrigerant to cool and freeze water around the heat storage tank heat exchange pipe (22) in the heat storage tank (21), and the electron valve f (23) and the electron transformer d (
  • the four-way valve a (3) is a gas-liquid separator a (18), and is sucked into the compressor a (2) to repeatedly perform the compression discharge and to cool the water in the heat storage tank. I'm driving.
  • the compressor a (2) of the heat storage heat pump 1 is compressed with a high temperature and high pressure gas, and the four-way valve a (3) is used as the diesel compressor shear pipe 17.
  • the water in the periphery of the heat storage tank heat exchange pipe 22 in the heat storage tank 21 passing through the electron valve f23 raises the heating temperature, and the electron valve e (19) becomes an open passage of the electron expansion valve c (20).
  • the four-way valve a (3) is used as the diesel liquid separator a (18) to be sucked into the compressor a (2) to repeat the compression discharge operation and to heat the water in the heat storage tank.
  • the compressor b 29 of the heat dissipation heat pump 28 compresses the refrigerant into a high-temperature high-pressure gas, and passes through the four-way valve b 30 through the electromagnetic valve h 32.
  • the refrigerant in the high temperature and high pressure gas of the heat storage tank heat exchange piping 34 for heat storage tank is transformed into a low temperature high pressure liquid by cold cold water around the outside of the pipe, and passes through the electron expansion side d 35 and passes through the three sides 40.
  • the three-way valve In the process by controlling the temperature of the refrigerant temperature control 45 to control the refrigerant coming from the heat storage heat exchange pipe 34 for the heat storage tank heat dissipation and the three-way pipe 39, the three-way valve through the mixing, the electronic valve i (36) Passing through the throttling capillary passage of the plurality of electron expansion side b (10) provided in at least one indoor unit 200 and cooling to supply heat of low temperature in the heat exchange pipe b (12) of the plurality of indoor heat exchangers (11).
  • the refrigerant obtained by absorbing the heat from the room is transferred to the rear end pipe (13) of the evaporator.
  • the refrigerant is compressed into a high temperature and high pressure gas in the compressor b 29 in a manner of operating in reverse cycle with the heat radiating cooling operation and passing through the four-way valve b 30.
  • the temperature of the refrigerant temperature control in the process of passing the three sides 40 through the electron side i (36) as an open passage of the electron-expansion side b (10) by discharging the heat of high temperature from Refrigerant sent to the heat storage tank heat exchange pipe 34 and the three-way pipe (39) by the sensor 45 is separated and passed through the control three-way (40), and passes through the axial capillary passage of the electron expansion side d (35)
  • the low temperature heat is discarded from the heat exchange pipe 34 for heat storage tank heat discharge in the heat storage tank 21 and the heat storage tank 21
  • the heat is mixed with the refrigerant passing through the three-way pipe (39) and passed through the electromagnetic valve h (32) installed in the pipe (33) via the four-way valve b (30) as a liquid separator b (38).
  • a heat radiation heating operation is performed, which is sucked into (29) and is repeated again.
  • FIG. 6 is a heat storage and heat dissipation operation system diagram of a heat storage binary system air conditioner according to the present invention, refers to an operation state that simultaneously performs the heat storage operation cycle of Example 2 and the heat dissipation operation of Example 3.
  • FIG. 6 is a heat storage and heat dissipation operation system diagram of a heat storage binary system air conditioner according to the present invention, refers to an operation state that simultaneously performs the heat storage operation cycle of Example 2 and the heat dissipation operation of Example 3.
  • the cold water produced by the cold / hot water heat exchanger 46 in the cold / hot water unit 300 in the heat dissipation cooling operation cycle of the third embodiment is transferred to the cold / hot water tank ( In operation 49), the water supply for cold water supply is operated by supplying water through the water supply pipe 51.
  • the hot water supply and radiant heat hot water supply operation in the heat radiation heating operation cycle of the third embodiment the hot water produced by the hot and cold water heat exchanger 46 in the cold and hot water unit 300 is opened in the hot and cold water valve 48, and the radiant heat exchange pipe ( The operation of supplying hot water for hot water supply and radiant heat by the operation of the radiant heat exchange pump 52 of 50) indicates that the supplied water is operated by supplying it through the water supply pipe 51.
  • the heat storage dual-element system heating and cooling device related to the present invention is a system using a variable-type pump of the heat storage heat pump of the heat storage operation and the heat pump for heat dissipation operation of the heat storage operation is adjusted according to the load.
  • the heat pump for heat dissipation operation of the heat storage operation is adjusted according to the load.
  • the heat dissipation operation can be performed with the heat storage heat pump. It is a way to operate without downtime during breakdown or maintenance.
  • the present invention is a complicated structure of heat storage operation and heat source transfer in the heat storage cooling mode of the conventional heat storage air-conditioning system and the compressor in the heat storage operation, the auxiliary pump in the heat storage cooling mode is composed of a complex, a plurality of pumps and complex pipes There is an energy wastage element to transfer the heat storage heat source, the load side is also equipped with only one air conditioning heat exchange method, in the present invention, the heat storage system, the piping of the heat dissipation system uses the same refrigerant gas, the basic cooling and heating operation function and heat storage function , Heat dissipation function, simultaneous heat storage and heat dissipation, dual operation function that two heat pumps can be operated simultaneously in one cycle of heat storage or heat dissipation, and other heat in case of failure of heat pump of heat storage or heat dissipation heat pump A regenerative two-way system air-conditioning and cooling system has been provided for the pump to operate alternately. It is intended to further improve the performance.
  • heat energy is accumulated in the heat storage tank, and the accumulated energy is used.
  • the heat source is sent to the load side that requires a large amount of heat source to increase efficiency, and a solar water heater is introduced to supply hot water. It is to supply the stored heat energy to the load side through the pipe connection.
  • the present invention uses a refrigerant gas or a fluid in a heat storage system or a heat dissipation system by means of a conventional heat storage binary system cooling and heating system, and basic cooling and heating operation function and heat storage function, heat storage function, heat storage function, heat storage and heat dissipation. Simultaneous operation of two heat pumps, which can operate simultaneously in one cycle of heat storage or heat dissipation, and other heat pumps can perform alternate operation even if one of the heat pumps or heat storage heat pumps fails.
  • the present invention provides a useful invention for supplying thermal energy stored in a heat storage tank and a pipe connection to a load side.
  • the present invention is a system using a variable-type pump of the heat storage heat pump of the heat storage operation and the heat pump for heat radiation operation of the heat storage operation is adjusted according to the load, when the heat pump for heat storage during the heat storage operation failure, It is possible to accumulate heat by using heat dissipation heat pump, and even if heat dissipation heat pump breaks down during heat dissipation operation, it is heat dissipation operation with heat dissipation heat pump. You can drive without it.
  • the heat storage heat pump and the heat dissipation heat pump are operated by a heat dissipation system at the same time. It is a system that can cope with the load, and it is a device equipped with the load side configuration, refrigeration, refrigeration, air conditioning heat exchange method, radiant heat exchange method and hot water production heat exchange method. It is economical by reducing energy usage fee, and it is a system that secures alternative equipment in case of equipment failure, and it is possible to construct a regenerative system cooling and heating method of stable equipment operation and convenient operation, and in particular, it sends efficiency to the load side that requires a lot of heat sources. Heat storage tank and piping by introducing solar water heater that supplies hot water It is a very useful invention that not only saves energy but also reduces national policy revival and construction costs by supplying the thermal energy stored in the connection to the load side.
  • 1 is a conventional heat storage system air conditioning system related to the present invention.
  • Figure 2 is a heat storage system heating and cooling system related system related to the present invention
  • FIG. 3 is a basic operation system diagram of the heat storage binary system heating and cooling device related to the present invention.
  • FIG. 4 is a heat storage operation schematic diagram of the heat storage binary system heating and cooling device related to the present invention
  • FIG. 5 is a heat dissipation operation system diagram of the heat storage binary system air-conditioning device related to the present invention.
  • FIG. 6 is a heat storage and heat dissipation operation system diagram of the heat storage binary system cooling and heating device related to the present invention
  • FIG. 7 is a solar system and heat storage binary system air conditioning system overall system according to the present invention
  • FIG. 8 is an excerpt system diagram of the solar thermal storage single operation mode of FIG. 7;
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the heat pump heat storage operation mode of FIG.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of the heat pump heat dissipation operation mode of FIG.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a solar thermal storage and heat pump heat dissipation parallel operation mode of FIG. 7; FIG.
  • FIG. 12 is an excerpt of the heat pump heat storage and heat dissipation simultaneous operation mode of FIG.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a solar heat and heat pump heat storage and heat dissipation parallel operation mode of FIG. 7; FIG.
  • FIG. 14 is an excerpt system diagram of a parallel operation mode of heat storage and heat dissipation of a heat pump and a solar heat storage tank refrigerant flow of FIG. 7;
  • a heat storage pump (1) including a compressor (a) for circulating and compressing the refrigerant so that cooling or heating is performed, and a four-way valve (a) and a liquid separator (a) provided in the compressor; Heat exchange pipe a (5) of the outdoor heat exchanger (4) operated by installing a stop valve a (41) in the flow path drawn from the four-way valve a (3) of the heat storage heat pump (1) to heat exchange with an external heat source
  • An outdoor unit 100 including a;
  • a stop valve a (41) is provided in one flow path drawn out from the four-way valve a (3) of the heat storage heat pump (1), and the electromagnetic valve g (31) and the stop valve c (43) are provided in the flow path branched from the installed flow path.
  • a flow path provided with the stop valve d (44) and the electron valve j (37) is introduced into the heat exchange pipe b (12) of the indoor heat exchanger (11).
  • the cold / hot water heat exchanger (46) through which the cold / hot water heat exchange pipe (47) through which the electronic expansion valve (10) is installed on parallel pipes such as the one or more indoor units (200) to produce radiant heat, hot and cold water, hot water and coolant Radiant heat exchange pipes (50) provided with cold and hot water valves (48) and supplied to cold and hot water tanks (49), and radiant heat exchange pumps (52) are installed in the pipes introduced to the water supply pipe (51) and the cold and hot water heat exchanger (46) to be introduced.
  • Cold and hot water unit 300 to bypass the water supply pipe 51 and the pipe drawn out from the water supply pipe;
  • the sides 40 and the electron expansion sides d 35 are additionally provided to provide heat storage tank heat exchange piping 34 for heat storage tanks of the heat storage tank 21 separately provided, and the electron transformer h 32 is provided on the pipe a 33 to be drawn out.
  • the condenser rear end pipe 8 branched between the electron expansion side a (7) and the electron side e (19) of the outdoor unit (100) is provided with an electron side (9) in the middle and the electron side (36) of the heat storage tank (21). ) And bypass the flow path between the electron expansion edge b (10),
  • a pipe f (78) having a heat storage inlet valve (75) disposed in a pipe line introduced into the heat storage tank (21) is newly established,
  • the safety valve 68 is disposed at the upper end of the newly formed pipe f 78, and is drawn between the electric valve 69 and the valve 1 71 placed in the middle of the pipe f 78 and the bypass valve 70.
  • the pipe d (76) pipe provided with the heat medium circulation pump (73) is introduced into the hot water hot water tank (62) into which the hot water hot water supply pipe (63) is introduced and the hot water hot water discharge pipe (64) is withdrawn,
  • a solar water heater 400 including a pipe c 66 arranged to arrange a pipe b 66 drawn into the solar heat collecting plate 60, and to arrange a collector temperature detector 61 in the solar heat collecting plate and to enter the pipe f 78. New);
  • Wow; Heat storage which is branched between the electron expansion side a (7) and the electron side e (19) of the condenser rear end pipe (8) of the heat exchanger (4) and discharged into the heat storage refrigerant pipe (82) for discharging the heat storage electron valve (81).
  • the heat storage fluid pipe which is drawn from the heat storage heat exchanger (80) including the heat exchanger pipe (83) and sequentially arranges the heat storage fluid pump (86) and the heat storage fluid piping valve (a) 87, and enters the heat storage tank (21). a (85); and, the heat storage fluid exchanger (80) with the heat storage fluid pipe b (89) is removed by drawing out the heat storage fluid piping valve b (88) drawn out from the heat storage tank (21),
  • the heat dissipation refrigerant pipe a (92) having the heat dissipation electron valve (91) and the heat dissipation refrigerant pipe (b) 94 branched from the pipe between the electron h (32) and the three-way (40) sections are disposed.
  • a heat dissipation heat exchanger (90) having a heat exchange pipe (93) is newly installed, withdrawn from the newly installed heat dissipation heat exchanger (90), and a heat dissipation fluid piping valve (a) 96 is disposed to draw into the heat storage tank (21).
  • the heat storage fluid piping (a) 95 is laid, and the heat storage fluid pipe (98), which is drawn out of the heat storage tank (21) and the heat storage fluid piping valve (b) 97 and the heat dissipation fluid pump (99), is installed. It is to provide a solar and regenerative binary system air-conditioning unit, characterized in that the introduction into (90).
  • the heat source medium is to save energy by adopting the refrigerant gas circulation method or the fluid circulation method as shown in Table 1, depending on the installation site conditions.
  • the heat storage is a refrigerant gas circulation method and the heat dissipation is a fluid circulation method.
  • the heat storage tank 21 is close to the heat storage fluid can be directly stored directly without the need for a heat storage fluid pump (86) when the heat storage, heat dissipation heat pump 28 and the heat storage tank 21 has a distance on site conditions If the heat dissipation heat pump 28 and the heat dissipation heat pump 28 are not suitable to pump the refrigerant for a long distance with the refrigerant compressor b 29, the heat dissipation heat pump 28 in which the heat source of the heat storage tank 21 is installed by installing the heat dissipation fluid pump 99 By transferring to the heat dissipation heat pump (28) to use the cooling and heating device to save energy.
  • heat storage is fluid circulation and heat radiation is refrigerant gas circulation.
  • the heat storage tank 21 is close to the heat dissipation fluid pump (99) when the heat dissipation without the need for heat dissipation can be directly cooled and heat-saving, heat storage heat pump (1) and the heat storage tank 21 is the distance on site conditions Is installed so far that the heat storage heat pump (1) is not suitable for pumping a long distance to the refrigerant compressor (a), and the heat storage fluid pump (86) is installed to heat the heat source produced by the heat storage heat pump (1).
  • the transfer heat storage tank 21 is used to save energy by using the heat dissipation heat pump 28 on the load side as a heating and cooling heat source during the power peak time.
  • Both the heat storage heat pump (28) and the heat storage heat pump (1) are installed far from the heat storage tank (21) in the field conditions so that the heat dissipation heat pump (28) the refrigerant compressor (b) and the heat storage heat pump (1) the refrigerant compressor (a) When it is inadequate to pump the refrigerant over a long distance, the heat radiation heat source of the heat radiation heat pump 28 is used as the heat radiation fluid pump 99 and the heat storage heat source of the heat storage heat pump 1 is used as the heat storage fluid pump 86.
  • Each of the heat storage tank 21 and the heat dissipation circulation or the heat storage storage system is used to store energy with surplus power to save energy by using it as a heat dissipation heat source on the load side during the power peak time.
  • the electric valve 69 is opened and the heat storage inlet valve 75 is provided through the valve 1 71.
  • the heat medium at low temperature is stored in the heat storage tank 21, and the heat medium is pumped through the heat storage outlet valve 74 through the pipe e 77 and the valve 2 72 inside the heat storage tank by the heat medium circulation pump 73.
  • Hot water is heated in the hot water hot water tank (62) through and introduced into the solar heat collecting plate (60) through a pipe b (66) through the reverse valve (65), the heat medium is heated again to the heat storage tank (21) and hot water hot water tank The circulation is repeated with the system for heating 62.
  • the valve 1 (71) for heating the hot water hot water tank 62 for hot water hot water use closes the valve 2 (72), open the bypass valve (70) and the heat medium circulation pump (73) operates to heat the hot water hot water tank (62) and pass through the check valve (65) through the heat sink b (66)
  • the solar heat is heated to the heat medium, and the heated heat medium passes through the electric valve 69 and passes through the bypass valve 70 to have a repetitive cycle of heating the hot water hot water tank 62 by the heat medium circulation pump 73. do.
  • Heated hot water heated by the solar heat collecting plate 60 of the solar water heater 400 in the heat storage tank 21 in the winter using the solar heat, hot water hot water tank through the bypass valve 70 in the summer season does not need the heat storage heat storage tank
  • the heat storage and hot water supply operation mode such as producing only hot water supply hot water in (62).
  • the heat storage heat pump 1 closes the stop valve b 42 in such a manner as to use surplus power, and the heat storage electronic valve for heat storage heat exchanger 4 ( 81) open and circulate the hot water to the heat storage fluid pump (86) in the heat storage heat exchanger (80) that is transferred through the heat storage heat exchanger pipe (83) to operate in the hot water heat storage mode, when cold water heat storage is required in the heat storage tank
  • the heat storage heat pump 1 operates in the cold water heat storage mode with the cold / hot water heat storage pump 86 using surplus power.
  • the pipe a (33) branched from the heat dissipation refrigerant pipe a (92) disposed in the four-way valve b (30) of the compressor b (29) of the heat dissipation heat pump (28).
  • the solar heat storage and heat pump heat dissipation parallel operation mode of FIG. 11 extracted from the present system is the same as the following ninth embodiment.
  • At least one refrigeration, refrigeration, and air conditioning by thermally storing hot water in the heat storage tank 21 with hot water heated by the solar water heater 400 using solar heat and simultaneously performing the heat pump heat dissipation operation mode of FIG.
  • the indoor unit 200 and the cold / hot water unit 300 to operate in a mode selected from the heating and heating operation and the cooling and cooling operation.
  • the heat storage electronic valve 81 disposed in the heat storage refrigerant piping a (82) line between the heat exchanger 4 and the heat storage heat exchanger 80 of the outdoor unit 100 is opened, and the heat storage heat pump 1 of the heat storage heat exchanger 80 is opened.
  • the stop valve b 42 of the compressor shear pipe 17 line disposed at the four-way valve 3 is turned off;
  • the solenoid h 32 provided in the pipe a 33 branched from the heat dissipation refrigerant pipe a 92 disposed in the four-way valve b 30 of the compressor b 29 of the heat dissipation heat pump 28 is closed and dissipated.
  • the heat dissipation electromagnetic valve 91 disposed in the refrigerant refrigerant pipe a (92) is opened and operated in a pipe state in which the heat storage heat exchanger 80 and the heat dissipation heat exchanger 90 enter and exit the heat storage tank 21. If the solar water is used to heat the heat storage is insufficient, or if the heat storage heat pump is used to provide a mode to heat the insufficient water.
  • the cold water heat storage mode provided to the heat storage heat pump using the surplus gas power required for cold water heat storage in the heat storage tank;
  • the hot water stored in the heat storage tank is provided with a heat dissipation heat pump 28 by a heat dissipation heat pump 28 in one or more of the indoor unit 200 and the cold / hot water unit 300 for refrigeration, refrigeration and air conditioner.
  • the cold water of the heat storage tank to the heat dissipation heat pump 28 in the heat pump (99) one or more refrigeration, refrigeration, air conditioner indoor unit 200 and the cold and hot water unit 300 is provided for cooling, cooling operation.
  • This operation mode is an operation mode in which the operation mode of the tenth embodiment, which is the heat pump heat storage and heat dissipation simultaneous operation mode of FIG.
  • the hot water heat storage is performed by solar heat and heat storage heat pump, and when cold water heat storage is required in the heat storage tank, the cold water heat storage mode is used as a heat storage heat pump using surplus power;
  • the hot water stored in the heat storage tank is provided by a heat dissipation heat pump 28 by a heat dissipation heat pump 28 to provide heating and heating operation modes in one or more indoor units 200 and cold / hot water units 300 for refrigeration, refrigeration and air conditioners.
  • the cold water of the heat storage tank is cooled by one or more refrigeration, refrigeration, and air conditioner indoor units 200 and the cold / hot water unit 300 in the heat dissipation heat pump 28 to provide a cooling operation mode in parallel.
  • This operation mode is a direct heat storage of heat and heat storage tank heat pump heat storage and heat pump direct heat dissipation mode, the first heat storage by using solar heat, but when the heat storage of the solar heat is not available, a second heat storage tank heat pump is provided, Cold water heat storage is to provide ice making or cold water heat storage by using a heat pump directly expanding the heat storage tank.
  • the heat dissipation heat pump is provided in the at least one refrigeration, refrigeration, air conditioner indoor unit 200 and the cold and hot water heater 300 by the first heat dissipation heat pump directly, and the heat dissipation heat pump secondary when the heating and heating operation is impossible.
  • a heat dissipation cooling and cooling operation is provided in one or more refrigeration, refrigeration, and air conditioner indoor unit 200 and cold / hot water unit 300 by a fluid circulation method such as water.
  • Heat dissipation cooling and cooling operation is carried out in the indoor unit 200 and the cold and hot water unit 300 for the refrigeration, refrigeration, air conditioner, and at least one refrigeration, refrigeration, air conditioner by the heat pump fluid circulation method for the second heat dissipation.
  • cooling and cooling operations are provided in parallel.
  • the present invention provides a refrigerant flow type heat pump heat storage for solar heat and heat storage water cooling type; It is a useful solar heat and heat storage system that provides various operation modes such as hot water heat storage mode, cold water heat storage mode, heat dissipation heating operation mode, and heat dissipation cooling operation mode with the characteristic that the refrigerant flow type heat pump is operated in parallel with the water cooling for solar heat and heat dissipation.
  • the primary heat source production line and the secondary load side line are constructed by applying the same operation method as the same system in order to apply the classic heat storage system to the air conditioning system that forms the cooling / heating cycle in the pipe with eco-friendly refrigerant that is used by many.
  • the system circulates refrigerant gas during heat storage and heat dissipation.
  • Easy construction by reducing pipe size, condensation suppression by refrigerant circulation There is no damage in case of use, and it is simple to control and use both heat storage heat pump and cooling heat pump.
  • preliminary concept can be used alternately for heat storage and cooling. It can meet the load-side condition by using a general heat pump cycle, and it can double the performance by simultaneously operating the heat storage and heat dissipation heat pumps even in heat storage operation or heat dissipation operation, and on the load side that requires a lot of heat source.
  • It is a useful invention for supplying the heat energy stored in the heat storage tank and the pipe connection by introducing a solar water heater that supplies a heat source to increase efficiency and supplies hot water.
  • heat storage tank 22 heat storage tank heat exchange piping
  • Stop valve a Stop valve b
  • heat storage exchanger 81 electronic storage for heat storage
  • heat storage fluid pump 87 heat storage fluid piping valve a

Abstract

본 발명은 태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방장치로 태양열과 축열용 수냉식에 냉매흐름식 히트펌프 축열과; 태양열과 방열용 수냉식에 냉매흐름식 히트펌프가 병행운전되는 특성으로 온수축열모드와 냉수축열모드, 방열난방운전모드, 방열냉방운전모드등 다양한 운전모드를 제공하는 것으로서, 종전 축열 2원 시스템 냉난방장치에 의한 축열시스템이나, 방열시스템에 사용되는 방식이 냉매를 사용하며, 기본 냉난방 운전기능과 축열기능, 방열기능, 축열 및 방열의 동시기능, 두 개의 히트펌프가 축열이나 방열 중 한 사이클에 동시 운전할 수 있는 2원 운전기능, 축열 또는 방열 히트펌프 중 어느 한쪽의 히트펌프가 고장 발생하여도 다른 히트펌프가 대체운전을 할 수 있게 함과 동시에,잉여전력을 사용하여 축열조내에 열에너지를 축적했다가 축적된 에너지를 사용하도록 하며, 열원이 많이 필요로 하는 부하측에 열원을 보내 효율을 높이도록 하며, 급탕온수를 공급하는 태양온수기를 도입해 축열조와 배관연결로 저장된 열에너지를 부하측에 공급하는 유용한 발명이다.

Description

태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방장치
본 발명은 태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방 장치에 관한 것으로,특히 잉여전력 이용 축열 외에도 급탕온수를 공급할 수 있는 태양열온수기를 설치하여 태양열을 축열조에 저장하도록 하는 시스템으로 부하측 열원을 제공하도록 하는 것으로 열에너지 생산을 위한 연료사용을 현저히 줄인 경제적이고 친환경적인 태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방장치에 관한 것이다.
일반적으로 기존 심야전기 축열식 냉난방 장치는 2차 부하측으로 에너지를 이송할 때 복잡하고 많은 공간을 차지하는 유체 순환 설비를 갖추어야 하며, 제어 또한 복잡하고 다양하지 못해 이용자가 불편함을 호소 이를 대체할 발명이 필요한 실정이다. 본 발명 관련 태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방장치는 심야 태양력과 심야 잉여전력을 이용하며 사용이 간편하고 효율이 높고 경제적인 시스템 냉난방 방식으로 축열 2원 시스템 냉난방 장치로 개발한 것이다.
참고로, 본 발명 관련 기존 축열식 시스템 냉난방장치 계통도인 도 1에 따른 따른 종전의 축열냉각운전으로는, 축열용 히트펌프(1)의 압축기a(2)에서 냉매를 고온 고압기체로 압축하여 4방향밸브a(3)을 경유 실외측 열교환기(4)의 열교환배관a(5) 내의 온도보다 낮은 열원(6)에 고온의 냉매열을 냉각하고 낮은 열을 얻은 상온 고압 액체냉매가 전자팽창변a(7)의 열린 통로를 통하여 응축기 후단배관(8)을 지나 전자변e(19)를 통과 전자팽창변c(20)의 교축 모세통로를 통과해 저온저압기체냉매로 상태 변환하며 축열조(21) 내의 축열조열교환배관(22)의 주변에 있는 물을 냉각 결빙시키고, 압축기전단배관(17)으로 하여 4방향밸브(3)을 경유 액분리기a(18)로 하여 압축기a(2)로 흡입되어 압축 토출의 반복운전을 통하여 축열조(21)내의 물을 냉각하는 운전사이클로 이루어진다.
한편, 상기의 도 1에 따른 방열운전사이클의 경우에는, 축열조(21) 내에서 냉각된 냉온수와 같은 유체를 냉온수공급배관(24) 관로를 이용 냉온수순환펌프(25)에 의해 실내기(200)에 마련된 부하용열교환기(26)에서 방열운전하고, 냉온수환수관(27) 으로 냉온수가 환수되는 운전을 반복하여, 부하측 온도를 조절하는 운전시스템으로 이루어진다.
다음으로 본 출원인에 의하여 등록된 등록특허 제10-1092230호 "축열 2원 시스템 냉난방장치"관련 축열 2원 시스템 냉난방장치 계통도인 도 2를 참조하면,
실외기(100)로부터 축열조(21)를 거쳐 공급대상인 1개 이상의 실내기(200)와 냉온수유니트(300)에 냉방,난방, 급탕을 수행하는 축열 2원 시스템 냉난방 장치에 있어서,
상기 공급대상에 대하여 냉방 또는 난방이 이루어지도록 냉매를 순환압축시키는 압축기a(2),압축기에 구비된 4방향밸브a(3)와 액분리기a(18)를 포함하는 축열용 히트펌프(1)와; 상기 축열용 히트펌프(1)의 4방향밸브a(3)에서 인출된 유로에 스톱밸브a(41)를 설치해 외부 열원과 열교환하는 운전되는 실외측 열교환기(4)의 열교환배관a(5)을 포함하는 실외기(100)와;
상기 축열용 히트펌프(1)의 4방향밸브a(3)에서 인출된 한 유로에 스톱밸브a(41)를 설치하고, 설치된 유로에서 분기시킨 유로에 전자변g(31)와 스톱밸브c(43)를 설치해 방열용 히트펌프(28)의 4방향밸브b(30)와 액분리기b(38)를 거쳐 압축기b(29)로 도입시키며, 압축기b(29)에서 인출되는 4방향밸브b(30)를 거쳐 스톱밸브d(44)와 전자변j(37)를 설치한 유로를 실내열교환기(11)의 열교환배관b(12)에 각 도입시켜, 인출한 각 유로에 전자팽창변b(10)를 설치해, 축열조(21)에서 인출되는 축열조열교환배관(22)에 도입시키는 다수의 냉동,냉장,공기조화기용 실내기(200)와;
상기, 1개 이상의 실내기(200)와 같은 병렬 배관상에 전자팽창변b(10)를 설치해 복사열용 냉온수와 급탕수 및 냉각수를 생산하는 냉온수열교환배관(47)이 경유되는 냉온수열교환기(46)에 도입되는 급수관(51)과 냉온수열교환기(46)에 인출되는 배관에는 냉온수밸브(48)를 설치해 냉온수 수조(49)에 공급시키고, 복사열교환용펌프(52)를 설치한 복사열교환배관(50)을 상기 급수관(51)과 급수관에서 인출되는 배관에 상호 바이패스 시킨 냉온수유니트(300)와;
상기 1개 이상의 실내기(200)의 실내열교환기(11)와 냉온수유니트(300)의 냉온수열교환기(46)에서 각 인출된 유로에 전자변i(36), 냉매온도조절용온도센서(45), 삼방변(40),전자팽창변d(35)을 각 추가 설치해 별도 마련된 축열조(21)의 축열조방열용열교환배관(34)으로 제공하고, 인출되는 배관(33)에 전자변h(32)를 설치해, 상기 전자변g(31)와 스톱밸브c(43)사이로 도입시키는 한편, 상기 삼방변(40)과 배관(33)사이는 삼방변배관(39)를 바이패스시키고, 상기의 열교환기(4)에서 인출되는 유로에 전자팽창변(7)과 전자변e(19),전자팽창변c(20)을 설치해 축열조(21)의 축열조열교환배관(22)으로 제공시켜 인출되는 유로에 전자변f(23)를 설치하는 축열조(21)를 형성해,
상기,실외기(100)의 전자팽창변a(7)과 전자변e(19)사이에서 분기시킨 응축기후단배관(8)은 중간에 전자변a(9)을 설치해 상기의 축열조(21)의 전자변i(36)과 전자팽창변b(10)사이의 유로에 바이패스 시키며,
상기, 방열용 히트펌프(28)에서 인출되는 전자변b(14)와 전자변j(37)사이의 유로에 실외기(100)내의 축열용 히트펌프(1)에서 인출된 4방향밸브a(3)에서 인출되는 또 다른 유로를 도입시키며, 축열조(21)내에서 인출된 축열조열교환배관(22)의 유로에는 전자변f(23)를 설치해 전자변d(16)와 전자변c(15)사이의 유로에 도입시킨 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명 관련 "축열 2원 시스템 냉난방장치"의 일실시 작용을 첨부 도면 3,4,5,6를 통해 상세히 알아보면 다음과 같다.
[실시예 1]
기본 운전 모드로 "냉방운전"은 압축기a(2)에서 냉매를 고온 고압기체로 압축하여 4방향밸브a(3)을 경유 열교환기(4)에서 냉각수열, 지열, 공기열 등의 열원(6)으로부터 냉각열을 얻어 냉각된 냉매가 열교환배관a(5)로 하여, 전자팽창변a(7)의 열린 통로로 하여 응축기 후단배관(8)을 지나 전자변a(9)를 통과하여, 1개 이상의 실내기(200)에 마련된 다수개의 전자팽창변b(10)의 교축 모세 통로를 통과하며 다수개의 열교환배관b(12)에서 다수개의 실내열교환기(11)를 통해 온도가 낮은 열을 버리고 그 과정에서 실내의 열을 흡수하여 얻은 냉매는 증발기후단배관(13)으로 하여, 전자변b(14),전자변c(15), 전자변d(16)이 설치된 압축기전단배관(17)을 통하여 축열용 히트펌프(1)의 4방향밸브a(3)을 경유 액분리기a(18)에서 기체만 펌프(2)로 흡입되어 다시 반복운전을 하는 사이클로 운전된다.
한편, "난방운전"은 냉방운전과는 역 사이클로 운전하는 방식으로 압축기a(2)에서 냉매를 고온 고압기체로 압축하여, 4방향밸브a(3)로 경유되는 압축기전단배관(17)으로 하여, 전자변d(16), 전자변c(15), 전자변b(14)를 통과해, 증발기후단배관(13)으로 하여 1개 이상의 실내기(200)에 멀티 구성된 다수계의 실내열교환기(11)의 열교환배관b(12)에서 높은 온도의 열을 배출하고 낮은 열을 취해 전자팽창변b(10)의 열린 통로로 하여 전자변a(9)을 지나 응축기후단배관(8)로 하여 전자팽창변a(7)의 교축 모세 통로를 통과하며, 실외기(100)내의 열교환기(4)의 열교환배관a(5)에서 낮은 저온 열을 버리고, 열원(6)에서 높은 열을 얻어 4방향밸브a(3)을 경유 액분리기a(18)로 하여 압축기a(2)로 흡인되어 다시 반복 운전을 하는 사이클로 운전되는 것이다.
한편, "대체운전"의 경우로는 냉방 또는 난방운전중 압축기a(2)가 고장일 때, 축열용히트펌프(1)의 스톱밸브a(41), 스톱밸브b(42)의 밸브를 잠그고 방열용 히트펌프(28)를 이용해 냉, 난방운전 한다.
또한, "용량보전운전"의 경우로 냉방 또는 난방 운전시 용량부족 또는 배관거리가 장 배관으로 인한 용량 감소시 축열용 히트펌프(1)와 방열용히트펌프(28)를 동시에 운전하여 펌프의 압축 및 펌핑 능력을 배가하여 운전하는 방식이다.
[실시예 2]
본 발명관련 축열 2원 시스템 냉난방장치의 "축열운전" 시스템의 작용으로 도 4를 참조하면 다음과 같다.
축열 냉각운전으로는 축열용히트펌프(1)의 압축기a(2)에서 냉매를 고온고압기체로 압축하여 4 방향밸브a(3)을 경유 열교환기(4)의 열교환배관a(5)내의 온도보다 낮은 열원(6)에 고온의 냉매열을 냉각하고 낮은 열을 얻은 상온고압 액체냉매가 전자팽창변a(7)의 열린 통로로 하여 응축기후단배관(8)을 지나 전자변e(19)을 통과 전자팽창변c(20)의 교축 모세 통로를 통과하며 저온저압기체냉매로 상태 변환하며 축열조(21) 내의 축열조열교환배관(22)의 주변에 있는 물을 냉각 결빙하게 하고 전자변f(23), 전자변d(16)을 지나 압축기전단배관(17)으로 하여 4방향밸브a(3)을 경유 액분리기a(18)로 하여 압축기a(2)로 흡입되어 압축 토출의 반복운전을 하며 축열조내의 물을 냉각하는 운전을 진행하는 것이다.
한편,"축열 가온 운전"으로는 축열용 히트펌프(1)의 압축기a(2)에서 냉매를 고온고압기체로 압축하여 4방향밸브a(3)을 경유 압축기전단배관(17)으로 하여, 전자변d(16), 전자변f(23)을 통과 축열조(21) 내의 축열조열교환배관(22)의 주변에 있는 물을 가열 온도를 상승시키고, 전자팽창변c(20)의 열린 통로로 하여 전자변e(19)를 통과 배관(8)로 하여 전자팽창변(7)의 교축 모세 통로를 통과하며 열교환기(4)의 열교환배관a(5)내의 냉매가 증발 저온 저압기체 상태에서 낮은 열을 버리고 열원(6)에서 열을 얻어 4방향밸브a(3)을 경유 액분리기a(18)로 하여 압축기a(2)로 흡입되어 압축 토출의 반복운전을 하며 축열조내의 물을 가열하는 운전을 진행하는 것이다.
또 한편, "대체운전"으로는 축열 냉각운전 또는 가열 운전중 압축기a(2)가 고장인 경우 축열용 히트펌프(1)의 스톱밸브a(41),스톱밸브b(42)의 밸브를 잠그고 방열용히트펌프(28)를 이용 대체운전을 할 수 있다.
[실시예 3]
또 한편, 본 발명 관련 축열 2원 시스템 냉난방장치의 "방열운전 계통"으로 도 5를 참조하면 다음과 같다.
"방열 냉방운전"의 경우로는 방열용히트펌프(28)의 압축기b(29)에서 냉매를 고온고압기체로 압축하여 4방향밸브b(30)을 경유 전자변h(32)를 통과 배관(33)으로 하여 축열조 방열용열교환배관(34)의 고온고압기체의 냉매가 배관 외부 주변의 차가운 냉수에 의해 저온고압액체로 상태 변환하여 전자팽창변d(35)를 통과하여 삼방변(40)를 통과하는 과정에 냉매온도 조절용 온도센서(45)에 의해 축열조 방열용열교환배관(34)에서 오는 냉매와 삼방변배관(39)로 오는 냉매를 조절하여, 삼방변 밸브를 믹싱 통과하여, 전자변i(36)를 지나 1개 이상의 실내기(200)에 마련된 다수의 전자팽창변b(10)의 교축 모세 통로를 통과하며 다수개의 실내열교환기(11)의 열교환배관b(12)에서 온도가 낮은 열을 공급하는 냉방 과정으로 실내의 열을 흡수하여 얻은 냉매는 증발기 후단배관(13)으로 하여, 전자변b(14),전자변j(37)를 통과하여, 4방향밸브b(30)을 경유 액분리기b(38)에서 기체만 압축기b(29)로 흡입되어 다시 압축 반복운전을 하는 사이클로 실시된다.
한편, 본 발명에 따른 "방열 난방운전"의 경우로는, 방열 냉방운전과는 역 사이클로 운전하는 방식으로 압축기b(29)에서 냉매를 고온고압기체로 압축하여 4방향밸브b(30)을 경유, 전자변j(37)로 하여 전자변b(14)를 통과 증발기후단배관(13)으로 하여, 구성된 1개 이상의 실내기(200)에 구비된 다수계의 실내열교환기(11)의 열교환배관b(12)에서 높은 온도의 열을 배출해 실내를 난방시키고, 낮은 열을 취해 전자팽창변b(10)의 열린 통로로 하여, 전자변i(36)을 지나 삼방변(40)를 통과하는 과정에 냉매온도 조절용 온도센서(45)에 의해 축열조 방열용열교환배관(34)쪽과 삼방변배관(39)로 보내는 냉매를 조절 삼방변(40)에서 분리 통과시켜, 전자팽창변d(35)의 교축 모세 통로를 통과하며 축열조(21) 속의 축열조방열용열교환배관(34)에서 낮은 저온 열을 버리고 축열조(21)의 높은 열을 얻어 삼방변배관(39)을 통과하는 냉매와 혼합되어 배관(33)에 설치된 전자변h(32)를 통과 4방향밸브b(30)를 경유해 액분리기b(38)로 하여 압축기b(29)로 흡인되어 다시 반복 운전을 하는 방열 난방운전을 실시한다.
또한, "대체운전"의 경우인 방열 냉방 또는 방열 난방 운전중 압축기b(29)가 고장인 경우 방열용히트펌프(28)의 스톱밸브c(43),스톱밸브d(44)의 밸브를 잠그고 축열용히트펌프(1)를 이용해 냉난방운전을 실시 한다.
또, "용량보전운전"의 경우로 방열 냉방 또는 방열 난방 운전시 용량부족 또는 배관거리가 장 배관으로 인해 용량이 감소시 축열용 히트펌프(1)와 방열용히트펌프(28)를 동시에 운전하여 펌프의 압축 및 펌핑 능력을 배가하여 운전한다.
[실시예 4]
본 발명 관련 축열 2원 시스템 냉난방장치의 축열 및 방열운전 계통도인 도 6를 참조한 운전 사이클은 실시예 2의 축열운전사이클과, 실시예 3의 방열 운전을 동시에 하는 운전상태를 말한다.
먼저, 실시예 3의 냉수공급운전으로는 상기 실시예 3의 방열 냉방운전 사이클에서 냉온수유니트(300)내의 냉온수열교환기(46)에서 생산된 냉수를 냉온수밸브(48)의 열린 통로로 냉온수 수조(49)에 공급하는 운전으로 이때 냉수공급에 필요한 급수는 급수관(51)를 통해 공급하여 운전된다.
한편, 급탕수 및 복사열 온수공급운전으로는 실시예 3의 방열 난방운전 사이클에서 냉온수유니트(300)내의 냉온수열교환기(46)에서 생산된 온수를 냉온수밸브(48)의 열림과, 복사열교환배관(50)의 복사열교환용펌프(52)의 운전에 의해 급탕용과 복사열용 온수를 공급하는 운전으로 공급수는 급수관(51)를 통해 공급하여 운전됨을 나타낸다.
이와 같이 본 발명 관련 축열 2원 시스템 냉난방장치는 축열운전의 축열용 히트펌프와 방열운전의 방열용 히트펌프가 모두 부하에 따라 조절되는 절약형 가변형식의 펌프를 사용하는 시스템으로 축열운전시 축열용 히트펌프가 고장 날 경우, 본 시스템의 방열용 히트펌프를 이용하여 축열 할 수 있으며, 방열운전시 방열용 히트펌프가 고장 날 경우에도 축열용 히트펌프로 방열운전할 수 있는 시스템으로 한 운전모드에서 히트펌프가 고장나 보수하는 동안에도 가동중지 없이 운전할 수 있는 방식이다.
또한, 냉난방배관이 장 배관이거나, 냉난방부하가 순간 급증할 때 축열용 히트펌프와 방열용 히트펌프를 동시에 방열시스템으로 2원 운전하여 최대 부하 대비 대용량 장비를 사용하지 않고 평균부하 용량으로도 순간급증 부하에 대응할 수 있는 시스템을 제공한바 있다.
본 발명은 종전의 축열식 냉난방장치에서의 복잡한 구조의 축열운전과 축열 냉방모드의 열원이송의 배관구성과 축열운전시 압축기, 축열냉방모드시 보조펌프가 복잡하게 구성됨과, 다수의 펌프와 복잡한 배관으로 축열열원을 이송하므로 에너지낭비요소가 있으며, 부하측 역시 한가지의 공조 열교환방식만 구비된 것이지만, 본 발명에서는 축열시스템이나, 방열시스템의 배관이 공히 동일한 냉매가스를 사용하며, 기본 냉난방 운전기능과 축열기능, 방열기능, 축열 및 방열의 동시기능, 두 개의 히트펌프가 축열이나 방열 중 한 사이클에 동시 운전할 수 있는 2원 운전기능, 축열 또는 방열 히트펌프 중 어느 한쪽의 히트펌프가 고장 발생하여도 다른 히트펌프가 대체운전을 할 수 있는 축열 2원 시스템 냉난방장치를 제공한바 있으나, 연결 유로시스템의 성능을 더욱 개선하고자 하는 것이다.
특히,잉여전력을 사용하여 축열조내에 열에너지를 축적했다가 축적된 에너지를 사용하도록 하며, 열원이 많이 필요로 하는 부하측에 열원을 보내 효율을 높이도록 하며, 급탕온수를 공급하는 태양온수기를 도입해 축열조와 배관연결로 저장된 열에너지를 부하측에 공급하고자 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명에서는 종전 축열 2원 시스템 냉난방장치에 의한 축열시스템이나, 방열시스템의 배관에 냉매가스 또는 유체를 사용하며, 기본 냉난방 운전기능과 축열기능, 방열기능, 축열 및 방열의 동시기능, 두 개의 히트펌프가 축열이나 방열 중 한 사이클에 동시 운전할 수 있는 2원 운전기능, 축열 또는 방열 히트펌프 중 어느 한쪽의 히트펌프가 고장 발생하여도 다른 히트펌프가 대체운전을 할 수 있게 함과 동시에,잉여전력을 사용하여 축열조내에 열에너지를 축적했다가 축적된 에너지를 사용하도록 하며, 열원이 많이 필요로 하는 부하측에 열원을 보내 효율을 높이도록 하며, 급탕온수를 공급하는 태양온수기를 도입해 축열조와 배관연결로 저장된 열에너지를 부하측에 공급하는 유용한 발명을 제공한 것이다.
본 발명은 축열운전의 축열용 히트펌프와 방열운전의 방열용 히트펌프가 모두 부하에 따라 조절되는 절약형 가변형식의 펌프를 사용하는 시스템으로 축열운전시 축열용 히트펌프가 고장 날 경우, 본 시스템의 방열용 히트펌프를 이용하여 축열할 수 있으며, 방열운전시 방열용 히트펌프가 고장 날 경우에도 축열용 히트펌프로 방열운전할 수 있는 시스템으로 한 운전 모드에서 히트펌프가 고장나 보수하는 동안에도 가동중지 없이 운전할 수 있는 방식이다.
또한, 냉난방배관이 장 배관이거나, 냉난방부하가 순간 급증할때 축열용 히트펌프와 방열용 히트펌프를 동시에 방열시스템으로 2원 운전하여 최대 부하 대비 대용량 장비를 사용하지 않고 평균부하 용량으로도 순간급증 부하에 대응할 수 있는 시스템이며, 부하측 구성 또한, 냉동, 냉장, 공조 열교환방식, 복사열 교환방식, 급탕수 생산 열교환방식을 모두 구비한 장치로 국가 정책의 전력 수급 안정을 위한 여름철 심야전기를 사용할 수 있으며 에너지 사용료 또한 절감하여 경제적이며, 장비의 고장시 대체 장비를 확보한 시스템으로 안정적 장비운용과 편리한 운전의 축열식 시스템 냉난방 방식을 시공할 수 있으며, 특히 열원이 많이 필요로 하는 부하측에 열원을 보내 효율을 높이도록 하며, 급탕온수를 공급하는 태양온수기를 도입해 축열조와 배관연결로 저장된 열에너지를 부하측에 공급하여 에너지절감은 물론이며, 국가정책 부흥 및 시공비를 절감할 수 있는 아주 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명 관련 기존 축열식 시스템 냉난방장치 계통도.
도 2는 본 발명 관련 축열 2원 시스템 냉난방장치 계통도
도 3은 본 발명 관련 축열 2원 시스템 냉난방장치의 기본운전 계통도.
도 4는 본 발명 관련 축열 2원 시스템 냉난방장치의 축열운전 계통도
도 5는 본 발명 관련 축열 2원 시스템 냉난방장치의 방열운전 계통도
도 6은 본 발명 관련 축열 2원 시스템 냉난방장치의 축열 및 방열운전 계통도
도 7은 본 발명에 따른 태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방장치 전체계통도
도 8은 도 7의 태양열 축열 단독운전모드 발췌 계통도
도 9는 도 7의 히트펌프 축열운전모드 발췌 계통도
도 10은 도 7의 히트펌프 방열운전모드 발췌 계통도
도 11은 도 7의 태양열 축열 및 히트펌프 방열 병행운전모드 발췌 계통도
도 12는 도 7의 히트펌프 축열 및 방열 동시운전모드 발췌계통도
도 13은 도 7의 태양열과 히트펌프 축열 및 방열병행운전모드 발췌계통도
도 14는 도 7의 태양열과 축열조 냉매흐름 히트펌프 축열 및 방열 병행운전모드 발췌계통도
상기의 목적을 달성하기 위하여, 이하 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 일실시 구성을 알아보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방장치 전체계통도인 도 7를 참조하면 다음과 같다.
냉방 또는 난방이 이루어지도록 냉매를 순환압축펌핑시키는 압축기a(2),압축기에 구비된 4방향밸브a(3)와 액분리기a(18)를 포함하는 축열용 히트펌프(1)와; 상기 축열용 히트펌프(1)의 4방향밸브a(3)에서 인출된 유로에 스톱밸브a(41)를 설치해 외부 열원과 열교환하는 운전되는 실외측 열교환기(4)의 열교환배관a(5)을 포함하는 실외기(100)와;
상기 축열용 히트펌프(1)의 4방향밸브a(3)에서 인출된 한 유로에 스톱밸브a(41)를 설치하고, 설치된 유로에서 분기시킨 유로에 전자변g(31)와 스톱밸브c(43)를 설치해 방열용 히트펌프(28)의 4방향밸브b(30)와 액분리기b(38)를 거쳐 압축기b(29)로 도입시키며, 압축기b(29)에서 인출되는 4방향밸브b(30)를 거쳐 스톱밸브d(44)와 전자변j(37)를 설치한 유로를 실내열교환기(11)의 열교환배관b(12)에 각 도입시켜, 인출한 각 유로에 전자팽창변b(10)를 설치해, 축열조(21)에서 인출되는 축열조열교환배관(22)에 도입시키는 다수의 냉동, 냉장, 공기조화기용 1개 이상의 실내기(200)와;
상기, 1개 이상의 실내기(200)와 같은 병렬 배관상에 전자팽창변b(10)를 설치해 복사열용 냉온수와 급탕수 및 냉각수를 생산하는 냉온수열교환배관(47)이 경유되는 냉온수열교환기(46)에 도입되는 급수관(51)과 냉온수열교환기(46)에 인출되는 배관에는 냉온수밸브(48)를 설치해 냉온수 수조(49)에 공급시키고, 복사열교환용펌프(52)를 설치한 복사열교환배관(50)을 상기 급수관(51)과 급수관에서 인출되는 배관에 상호 바이패스 시킨 냉온수유니트(300)와;
상기 1개 이상의 실내기(200)의 실내열교환기(11)와 냉온수유니트(300)의 냉온수열교환기(46)에서 각 인출된 유로에 전자변i(36), 냉매온도조절용온도센서(45), 삼방변(40),전자팽창변d(35)을 각 추가 설치해 별도 마련된 축열조(21)의 축열조방열용열교환배관(34)으로 제공하고, 인출되는 배관a(33)에 전자변h(32)를 설치해, 상기 전자변g(31)와 스톱밸브c(43)사이로 도입시키는 한편, 상기 삼방변(40)과 배관(33)사이는 삼방변배관(39)를 바이패스시키고, 상기의 열교환기(4)에서 인출되는 유로에 전자팽창변(7)과 전자변e(19),전자팽창변c(20)을 설치해 축열조(21)의 축열조열교환배관(22)으로 제공시켜 인출되는 유로에 전자변f(23)를 설치하는 축열조(21)를 형성해,
상기,실외기(100)의 전자팽창변a(7)과 전자변e(19)사이에서 분기시킨 응축기후단배관(8)은 중간에 전자변a(9)을 설치해 상기의 축열조(21)의 전자변i(36)과 전자팽창변b(10)사이의 유로에 바이패스 시키며,
상기, 방열용 히트펌프(28)에서 인출되는 전자변b(14)와 전자변j(37)사이의 유로에 실외기(100)내의 축열용 히트펌프(1)에서 인출된 4방향밸브a(3)에서 인출되는 또 다른 유로를 도입시키며, 축열조(21)내에서 인출된 축열조열교환배관(22)의 유로에는 전자변f(23)를 설치해 전자변d(16)와 전자변c(15)사이의 유로에 도입되는 축열 2원 시스템 냉난방장치에 있어서,
상기, 축열조(21)내에서 인출되는 배관라인에 축열조출구밸브(74)와 밸브2(72)를 배설하는 배관e(77)와; 축열조(21)로 인입되는 배관라인에 축열조입구밸브(75)를 배설한 배관f(78)를 신설하되,
신설된 배관f(78) 상단부에 안전변(68)을 배설하고 배설된 배관f(78)의 중간에 부설한 전동밸브(69)와 밸브1(71)사이에서 인출하여 바이패스밸브(70)와 열매체순환펌프(73)를 부설한 배관d(76) 관로가 온수급탕급수관(63)이 인입되고 온수급탕출구관(64)이 인출되는 온수급탕탱크(62)로 도입되고,
상기, 축열조(21)에서 인출되는 배관e(77)의 관로를 온수급탕탱크(62)로 도입되는 배관d(76)에 인가시키고, 온수급탕탱크(62)에서 역지변(65)을 배설해 태양열집열판(60)으로 인입되는 배관b(66)를 배설하고, 태양열집열판에서 집열기온도검출기(61)를 배설해 상기 배관f(78)에 인입시키는 배관c(67)를 포함하는 태양열온수기(400)를 신설하며;
상기, 실외기(100)의 축열용히트펌프(1)의 4방향밸브a(3)에서 배설된 압축기전단배관(17)의 스톱밸브b(42)사이에서 분기되는 축열용냉매배관b(84)와; 열교환기(4)의 응축기후단배관(8)의 전자팽창변a(7)와 전자변e(19)사이에서 분기되어 축열용전자변(81)을 배설한 축열용냉매배관a(82)로 배설되는 축열열교환기배관(83)을 포함해 축열용열교환기(80)에서 인출해 축열용유체펌프(86)와 축열유체배관밸브a(87)를 차례로 배설해 축열조(21)로 인입되는 축열용유체배관a(85)와;상기,축열조(21)에서 인출되어 축열유체배관밸브b(88)를 배설해 축열용유체배관b(89)이 축설된 축열용열교환기(80)를 신설하며,
상기, 방열용히트펌프(28)의 압축기b(29)에 구비된 4방향밸브b(30)에서 배설된 배관a(33)의 스톱밸브c(43)와 전자변h(32)구간에서 분기해 방열용전자변(91)을 배설한 방열용냉매배관a(92)와, 상기 전자변h(32)과 삼방변(40)구간사이의 배관에서 분기한 방열용냉매배관b(94)이 배설되어 방열기열교환배관(93)이 축설된 방열용열교환기(90)를 신설해, 신설된 방열용열교환기(90)에서 인출해 방열용유체배관밸브a(96)를 배설해 축열조(21)로 인입시키는 방열용유체배관a(95)을 축설하고, 축열조(21)에서 인출해 방열용유체배관밸브b(97)와 방열용유체펌프(99)을 축설한 축열유체배관(98)을 방열용열교환기(90)로 인입시킴을 특징으로 하는 태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방장치를 제공하게 되는 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방장치 전체계통도에 따르면 태양열과 축열용 수냉식에 부가된 냉매흐름식 히트펌프 축열운전모드; 방열용 수냉식에 부가된 냉매흐름식 히트펌프 병행운전모드가 실현됨이 개선된 특징으로 상기 시스템의 적용 실시에 있어서, 축열용히트펌프(1)와 방열용히트펌프(28)의 순환방식으로 적용되는 열원매체는 설치현장의 여건에 따라 다음 표 1과 같이 냉매가스순환방식 또는 유체순환방식을 채택하도록 하여 에너지를 절약할 수 있도록 한다.
표 1
본 발명시스템 설치 현장 여건 축열시 열원매체 방열시 열원매체
(1)방열용히트펌프(28)가 원격설치되고 수냉식이 필요한 때. 냉매가스순환방식 유체순환방식
(2)축열용히트펌프(1)가 원격설치되고 수축열인 때. 유체순환방식 냉매가스순환방식
(3)축열용히트펌프(1)와 방열용히트펌프(28)가 원격설치되고 수냉식 수축열인 때. 유체순환방식 유체순환방식
상기, 표 1의 (1)에 있어서, 방열용히트펌프(28)가 원격설치되고 수냉식이 필요한 경우에는 축열은 냉매가스순환방식으로 방열은 유체순환방식으로 채택하는 것은 축열용히트펌프(1)와 축열조(21)는 가까이 있어 축열시 전력소비가 있는 축열용유체펌프(86)가 필요없이 절약형으로 직접축열이 가능하고, 방열용히트펌프(28)와 축열조(21)는 현장 여건상 거리가 너무 멀리 설치되어 방열히트펌프(28) 냉매 압축기b(29)로 먼 거리를 냉매 펌핑하기에는 부적합한 경우에 방열용유체펌프(99)를 설치하여 축열조(21)의 열원을 멀리 설치된 방열히트펌프(28)로 이송하여 방열히트펌프(28) 냉난방장치에 사용하므로써 에너지를 절약할 수 있도록 하는 것이다.
또, 표 1의 (2)에 있어서, 축열용히트펌프(1)가 원격설치되고 수축열인 경우에는 축열은 유체순환방식으로 방열은 냉매가스순환방식으로 채택하는 것은 방열히트펌프(28)와 축열조(21)는 가까이 있어 방열시 전력소비가 있는 방열용유체펌프(99)가 필요없이 절약형으로 직접 방열하여 냉난방이 가능하고, 축열용히트펌프(1)와 축열조(21)는 현장 여건상 거리가 너무 멀리 설치되어 축열용히트펌프(1) 냉매 압축기a(2)로 먼 거리를 냉매 펌핑하기에는 부적합한 경우에 축열용유체펌프(86)를 설치하여 축열용히트펌프(1)에서 생산한 열원을 축열조(21)에 이송 저장 사용하여 전력피크 시간대에 부하측의 방열히트펌프(28) 냉난방 열원으로 사용함으로써 에너지를 절약할 수 있도록 하는 것이다.
한편, 표 1의 (3)에 있어서, 축열용히트펌프(1)와 방열용히트펌프(28)가 원격설치되고 수냉식 수축열인 경우에는 축열과 방열은 유체순환방식으로 채택하는 것은 방열히트펌프(28)와 축열용히트펌프(1)가 모두 현장 여건상 축열조(21)와는 멀리 설치되어 방열히트펌프(28) 냉매 압축기b(29)와 축열용히트펌프(1) 냉매 압축기a(2)로 먼 거리를 냉매 펌핑하기에는 부적함 한 경우에 방열용유체펌프(99)로는 방열용히트펌프(28)의 방열열원을 축열용유체펌프(86)로는 축열용히트펌프(1)의 축열열원을 각각 축열조(21)와 방열 순환 또는 축열 저장 사용하는 시스템으로 잉여 전력으로 축열하여 전력피크 시간대에 부하측의 방열 열원으로 사용함으로써 에너지를 절약할 수 있도록 하는 것이다.
이하, 본 발명시스템 실시운영상의 작용효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
[실시예 5]
기온이 낮은 동절기에 태양열온수기(400)의 태양열집열판(60) 내부의 열매체가 태양열에 의해 가열되면, 전동밸브(69)가 개방되고, 밸브1(71)를 통해 축열조입구밸브(75)로 하여 축열조(21)에 저장되고, 낮은 온도의 열매체는 열매체순환펌프(73)에 의해 축열조 내부에서 축열조출구밸브(74)를 통해 배관e(77)와 밸브2(72)를 거쳐 배관d(76)를 통해 온수급탕탱크(62)에서 급탕온수를 가열하고 역지변(65)를 통과 배관b(66)를 통해 태양열집열판(60)에 인입되어, 열매체는 재차 가열되어 축열조(21)와 온수급탕탱크(62)를 가열하는 시스템으로 순환을 반복한다.
한편, 기온이 높은 시기 하절기에 냉각 또는 냉방을 위한 시스템에서 축열조(21)에 차가운 냉수 또는 얼음이 축열되어 있는 경우, 급탕 온수 사용을 위한 온수급탕탱크(62)의 가열을 위해서는 밸브1(71)과 밸브2(72)를 닫고 바이패스밸브(70)을 열고 열매체순환펌프(73)가 작동하여 온수급탕탱크(62)를 가열하고 역지변(65)를 통과 배관b(66)을 통해 태양열집열판(60)에서 태양열을 열매체에 가온하고 가온된 열매체는 전동밸브(69)를 지나 바이패스밸브(70)을 통과 열매체순환펌프(73)에 의해 온수급탕탱크(62)를 가열하는 반복 사이클을 가지게 된다.
상기와 같은 본 발명시스템에서 발췌된 도 8의 태양열 축열 단독운전모드는 다음 실시예 6과 같다.
[실시예 6]
태양열을 이용하여 동절기에는 태양열온수기(400)의 태양열집열판(60)으로 가온된 온수를 축열조(21)에 축열하며, 축열조에 온수축열이 필요 없는 하절기에는 바이패스밸브(70)를 통해 온수급탕탱크(62)내에 급탕온수만을 생산하는 것과 같은 축열 및 급탕운전모드이다.
또, 본 발명시스템에서 발췌된 도 9의 열펌프 축열운전모드는 다음 실시예 7과 같다.
[실시예 7]
축열조(21)에 태양열을 이용하여 온수축열이 부족하거나 못할 경우에는 축열용히트펌프(1)가 잉여전력을 이용하는 방식으로 스톱밸브b(42)를 닫고, 열교환기(4)의 축열용전자변(81)을 열고 축열열교환기배관(83)을 통해 전열되는 축열용열교환기(80)에 축열용유체펌프(86)로 온수를 순환시켜 온수축열모드로 운전하며, 축열조에 냉수축열이 필요한 경우에는 축열용히트펌프(1)가 잉여전력을 이용하여 냉온수축열펌프(86)로 냉수축열모드로 운전하는 것이다.
또, 본 발명시스템에서 발췌된 도 10의 열펌프 방열운전모드는 다음 실시예 8과 같다.
[실시예 8]
본 운전모드에서 방열난방운전의 경우에는 방열용히트펌프(28)의 압축기b(29)의 4방향밸브b(30)에서 배설된 방열용냉매배관a(92)에서 분기된 배관a(33)에 설치된 전자변h(32)는 닫고 방열용냉매배관a(92)에 배설된 방열용전자변(91)은 오픈된 상태로 축열조(21)에 축열된 온수를 방열펌프(99)로 방열용히트펌프를 이용하여, 1개 이상의 냉동, 냉장, 공기조화기용 실내기(200)와 냉온수유니트(300)에서 가열 난방운전과 냉각 냉방운전중 선택되는 모드로 운전하도록 하는 것이다.
본 발명시스템에서 발췌된 도 11의 태양열 축열 및 열펌프 방열 병행운전모드는 다음 실시예 9와 같다.
[실시예 9]
태양열을 이용하여 태양열온수기(400)에서 가온된 온수로 축열조(21)에 온수를 축열함과 동시에 실시예 8과 같은 도 10의 열펌프 방열운전모드를 병행하여 1개 이상의 냉동, 냉장, 공기조화기용 실내기(200)와 냉온수유니트(300)에서 가열 난방운전과 냉각 냉방운전중 선택되는 모드로 운전하도록 하는 것이다.
다음 본 발명시스템에서 발췌된 도 12의 열펌프 축열 및 방열 동시운전모드 는 다음 실시예 10과 같다.
[실시예 10]
실외기(100)의 열교환기(4)와 축열용열교환기(80) 사이의 축열용냉매배관a(82)라인에 배설된 축열용전자변(81)은 오픈시키고, 축열용히트펌프(1)의 4방향밸브(3)에서 배설되는 압축기전단배관(17)라인의 스톱밸브b(42)는 오프시킨 상태와;
방열용히트펌프(28)의 압축기b(29)의 4방향밸브b(30)에서 배설된 방열용냉매배관a(92)에서 분기된 배관a(33)에 설치된 전자변h(32)는 닫고 방열용냉매배관a(92)에 배설된 방열용전자변(91)은 오픈된 상태로 축열조(21)에 축열용열교환기(80)와 방열용열교환기(90)의 배관이 입출되는 배관상태로 운전되는 것으로 태양열을 이용하여 온수축열이 부족하거나, 못할 경우 축열용히트펌프를 이용하여 부족분 온수를 축열하는 모드를 제공한다.
또한, 축열조에 냉수축열이 필요한 경유 잉여전력을 이용하여 축열용 히트펌프로 제공되는 냉수축열모드와; 축열조에 축열된 온수를 순환펌프(99)로 방열용히트펌프(28)에 의해 1개 이상의 냉동, 냉장, 공기조화기용 실내기(200)와 냉온수유니트(300)에서 가열, 난방운전이 제공된다.
한편, 축열조의 냉수를 순환펌프(99)로 방열용히트펌프(28)에서 1개 이상의 냉동, 냉장, 공기조화기용 실내기(200)와 냉온수유니트(300)를 냉각, 냉방운전이 제공된다.
다음 본 발명시스템에서 발췌된 도 13의 태양열과 히트펌프 축열 및 방열병행운전모드는 다음 실시예 11과 같다.
[실시예 11]
본 운전모드는 도 12의 히트펌프 축열 및 방열 동시운전모드인 실시예 10의 운전모드와 도 8의 태양열 축열 단독운전모드가 동시에 운전되는 모드인 실시예 6이 동시에 실시되는 운전모드로써, 도 13과 같이, 축열조에 온수가 긴급필요시 태양열과 축열용 열펌프로 온수축열 시키고, 축열조에 냉수축열이 필요한 경우 잉여전력을 이용하여 축열용히트펌프로 냉수축열모드와; 축열조에 축열된 온수를 순환펌프(99)로 방열용히트펌프(28)에 의해 1개 이상의 냉동, 냉장, 공기조화기용 실내기(200)와 냉온수유니트(300)에서 가열, 난방운전모드를 제공함과 동시에 축열조의 냉수를 순환펌프(99)로 방열용히트펌프(28)에서 1개 이상의 냉동, 냉장, 공기조화기용 실내기(200)와 냉온수유니트(300)를 냉각하여 냉방운전모드를 병행제공하게 되는 것이다.
또한, 태양열과 축열조 냉매흐름 히트펌프 축열 및 방열 병행운전모드로서, 도 14와 같이 다음 실시예 12와 같다.
[실시예 12]
본 운전모드는 태양열과 축열조 히트펌프 직팽식 축열 및 히트펌프 직팽식 방열모드로 1차로 태양열을 이용하여 축열하되, 태양열 축열이 불가시 2차로 축열조 히트펌프를 이용하여 직팽식온수축열이 제공되고, 냉수축열은 축열조에 히트펌프 직팽식 이용하여 제빙 또는 냉수축열이 제공되도록 한 것이다.
한편, 1차 방열용 히트펌프 직팽식으로 1개 이상의 냉동, 냉장, 공기조화기용 실내기(200)과 냉온수기(300)에서 가열 난방운전이 제공되고, 가열난방운전이 불가시 2차로 방열용 히트펌프 물과 같은 유체순환방식으로 1개 이상의 냉동, 냉장, 공기조화기용 실내기(200)와 냉온수유니트(300)에서 방열냉각 냉방운전이 제공되며, 방열냉방운전은 1차 방열용 히트펌프 직팽식으로 1개 이상의 냉동, 냉장, 공기조화기용 실내기(200)와 냉온수유니트(300)에서 방열 냉각냉방운전이 진행되며, 불가시 2차로 방열용 히트펌프 유체순환방식으로 1개 이상의 냉동, 냉장, 공기조화기용 실내기(200)와 냉온수유니트(300)에서 냉각 냉방운전이 병행제공되는 것이다.
이와 같이, 본 발명에서는 태양열과 축열용 수냉식에 냉매흐름식 히트펌프 축열과; 태양열과 방열용 수냉식에 냉매흐름식 히트펌프가 병행운전되는 특성으로 온수축열모드와 냉수축열모드, 방열난방운전모드, 방열냉방운전모드등 다양한 운전모드를 제공하는 유용한 태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방장치로서, 현재 다수가 사용하고 있는 친환경 냉매로 배관내의 냉난방 사이클을 이루는 시스템에어컨 시스템에 고전적인 축열 시스템을 접목하기 위해 1차 열원 생산 라인과 2차 부하측 라인도 동일 시스템과 동일 운전방식을 적용하여 구성한 축열 2원 시스템 냉난방장치에 의한 종전 축열시 냉매가스 또는 물, 부동액과 같은 유체의 순환과, 방열시 물, 부동액과 같은 유체 순환 방식과는 다르게 축열 및 방열시 냉매가스로 순환하여 시스템냉난방을 하므로 배관 크기 축소로 시공이 간단하고, 배관내 냉매순환으로 결로억제, 배관 누수시 피해가 없고, 제어의 간단 및 축열용 히트펌프와 방냉용 히트펌프를 겸용으로 사용, 어느 한쪽 고장시 예비 개념으로도 축열용 및 방냉용을 번갈아 사용할 수 있으며, 축열조가 사용 불가할 경우에는 기존 일반 히트펌프 사이클로 사용 부하측 조건을 충족할 수 있으며, 축열운전이나 방열운전에도 축열용과 방열용 히트펌프를 동시에 2원 운전하여 성능을 2배로 올릴 수 있는 장점과 함께, 열원이 많이 필요로 하는 부하측에 열원을 보내 효율을 높이도록 하며, 급탕온수를 공급하는 태양온수기를 도입해 축열조와 배관연결로 저장된 열에너지를 부하측에 공급하는 유용한 발명인 것이다.
[부호의 설명]
100:실외기 200:실내기
300:냉온수유니트 400:태양열온수기
1: 축열용 히트펌프 2: 압축기a
3: 4방향밸브a 4: 열교환기
5: 열교환배관a 6: 열원
7: 전자팽창변a 8: 응축기 후단배관
9: 전자변a 10: 전자팽창변b
11:실내 열교환기 12: 열교환배관b
13: 증발기후단배관 14: 전자변b
15: 전자변c 16: 전자변d
17: 압축기전단배관 18: 액분리기a
19:전자변e 20: 전자팽창변c
21: 축열조 22: 축열조열교환배관
23: 전자변f
24: 냉온수공급배관 25: 냉온수순환펌프
26: 부하용열교환기 27: 냉온수환수관
28: 방열용 히트펌프 29: 압축기b
30: 4방향밸브b 31: 전자변g
32: 전자변h 33: 배관a
34: 축열조 방열용열교환배관 35: 전자팽창변d
36: 전자변i 37: 전자변j
38: 액분리기b 39: 삼방변배관
40: 삼방변
41:스톱밸브a 42: 스톱밸브b
43:스톱밸브c 44: 스톱밸브d
45:냉매온도 조절용 온도센서 46: 냉온수열교환기
47:냉온수열교환배관 48: 냉온수밸브
49: 냉온수 수조 50: 복사열교환배관
51: 급수관 52: 복사열교환용펌프
60:태양열집열판 61:집열기온도검출기
62:온수급탕탱크 63:온수급탕급수관
64:온수급탕출구관 65:역지변
66:배관b 67:배관c
68:안전변 69:전동밸브
70:바이패스밸브 71:밸브1
72:밸브2 73:열매체순환펌프
74:축열조출구밸브 75:축열조입구밸브
76:배관d 77:배관e
78:배관f
80:축열용열교환기 81:축열용전자변
82:축열용냉매배관a 83:축열용열교환기배관
84:축열용냉매배관b 85:축열용유체배관a
86:축열용유체펌프 87:축열유체배관밸브a
88:축열유체배관밸브b 89:축열용유체배관b
90:방열용열교환기 91:방열용전자변
92:방열용냉매배관a 93:방열열교환기배관
94:방열용냉매배관b 95:방열용유체배관a
96:방열용유체배관밸브a 97:방열용유체배관밸브b
98:축열유체배관 99:방열용유체펌프

Claims (4)

  1. 냉방 또는 난방이 이루어지도록 냉매를 순환압축펌핑시키는 압축기a(2),압축기에 구비된 4방향밸브a(3)와 액분리기a(18)를 포함하는 축열용 히트펌프(1)와; 상기 축열용 히트펌프(1)의 4방향밸브a(3)에서 인출된 유로에 스톱밸브a(41)를 설치해 외부 열원과 열교환하는 운전되는 실외측 열교환기(4)의 열교환배관a(5)을 포함하는 실외기(100)와;
    상기 축열용 히트펌프(1)의 4방향밸브a(3)에서 인출된 한 유로에 스톱밸브a(41)를 설치하고, 설치된 유로에서 분기시킨 유로에 전자변g(31)와 스톱밸브c(43)를 설치해 방열용 히트펌프(28)의 4방향밸브b(30)와 액분리기b(38)를 거쳐 압축기b(29)로 도입시키며, 압축기b(29)에서 인출되는 4방향밸브b(30)를 거쳐 스톱밸브d(44)와 전자변j(37)를 설치한 유로를 실내열교환기(11)의 열교환배관b(12)에 각 도입시켜, 인출한 각 유로에 전자팽창변b(10)를 설치해, 축열조(21)에서 인출되는 축열조열교환배관(22)에 도입시키는 다수의 냉동, 냉장, 공기조화기용 1개 이상의 실내기(200)와;
    상기, 1개 이상의 실내기(200)와 같은 병렬 배관상에 전자팽창변b(10)를 설치해 복사열용 냉온수와 급탕수 및 냉각수를 생산하는 냉온수열교환배관(47)이 경유되는 냉온수열교환기(46)에 도입되는 급수관(51)과 냉온수열교환기(46)에 인출되는 배관에는 냉온수밸브(48)를 설치해 냉온수 수조(49)에 공급시키고, 복사열교환용펌프(52)를 설치한 복사열교환배관(50)을 상기 급수관(51)과 급수관에서 인출되는 배관에 상호 바이패스 시킨 냉온수유니트(300)와;
    상기 1개 이상의 실내기(200)의 실내열교환기(11)와 냉온수유니트(300)의 냉온수열교환기(46)에서 각 인출된 유로에 전자변i(36), 냉매온도조절용온도센서(45), 삼방변(40),전자팽창변d(35)을 각 추가 설치해 별도 마련된 축열조(21)의 축열조방열용열교환배관(34)으로 제공하고, 인출되는 배관a(33)에 전자변h(32)를 설치해, 상기 전자변g(31)와 스톱밸브c(43)사이로 도입시키는 한편, 상기 삼방변(40)과 배관(33)사이는 삼방변배관(39)를 바이패스시키고, 상기의 열교환기(4)에서 인출되는 유로에 전자팽창변(7)과 전자변e(19),전자팽창변c(20)을 설치해 축열조(21)의 축열조열교환배관(22)으로 제공시켜 인출되는 유로에 전자변f(23)를 설치하는 축열조(21)를 형성해,
    상기,실외기(100)의 전자팽창변a(7)과 전자변e(19)사이에서 분기시킨 응축기후단배관(8)은 중간에 전자변a(9)을 설치해 상기의 축열조(21)의 전자변i(36)과 전자팽창변b(10)사이의 유로에 바이패스 시키며,
    상기, 방열용 히트펌프(28)에서 인출되는 전자변b(14)와 전자변j(37)사이의 유로에 실외기(100)내의 축열용 히트펌프(1)에서 인출된 4방향밸브a(3)에서 인출되는 또 다른 유로를 도입시키며, 축열조(21)내에서 인출된 축열조열교환배관(22)의 유로에는 전자변f(23)를 설치해 전자변d(16)와 전자변c(15)사이의 유로에 도입되는 축열 2원 시스템 냉난방장치에 있어서,
    상기, 축열조(21)내에서 인출되는 배관라인에 축열조출구밸브(74)와 밸브2(72)를 배설하는 배관e(77)와; 축열조(21)로 인입되는 배관라인에 축열조입구밸브(75)를 배설한 배관f(78)를 신설하되,
    신설된 배관f(78) 상단부에 안전변(68)을 배설하고 배설된 배관f(78)의 중간에 부설한 전동밸브(69)와 밸브1(71)사이에서 인출하여 바이패스밸브(70)와 열매체순환펌프(73)를 부설한 배관d(76) 관로가 온수급탕급수관(63)이 인입되고 온수급탕출구관(64)이 인출되는 온수급탕탱크(62)로 도입되고,
    상기, 축열조(21)에서 인출되는 배관e(77)의 관로를 온수급탕탱크(62)로 도입되는 배관d(76)에 인가시키고, 온수급탕탱크(62)에서 역지변(65)을 배설해 태양열집열판(60)으로 인입되는 배관b(66)를 배설하고, 태양열집열판에서 집열기온도검출기(61)를 배설해 상기 배관f(78)에 인입시키는 배관c(67)를 포함하는 태양열온수기(400)를 신설하며;
    상기, 실외기(100)의 축열용히트펌프(1)의 4방향밸브a(3)에서 배설된 압축기전단배관(17)의 스톱밸브b(42)사이에서 분기되는 축열용냉매배관b(84)와; 열교환기(4)의 응축기후단배관(8)의 전자팽창변a(7)와 전자변e(19)사이에서 분기되어 축열용전자변(81)을 배설한 축열용냉매배관a(82)로 배설되는 축열열교환기배관(83)을 포함해 축열용열교환기(80)에서 인출해 축열용유체펌프(86)와 축열유체배관밸브a(87)를 차례로 배설해 축열조(21)로 인입되는 축열용유체배관a(85)와;상기,축열조(21)에서 인출되어 축열유체배관밸브b(88)를 배설해 축열용유체배관b(89)이 축설된 축열용열교환기(80)를 신설하며,
    상기, 방열용히트펌프(28)의 압축기b(29)에 구비된 4방향밸브b(30)에서 배설된 배관a(33)의 스톱밸브c(43)와 전자변h(32)구간에서 분기해 방열용전자변(91)을 배설한 방열용냉매배관a(92)와, 상기 전자변h(32)과 삼방변(40)구간사이의 배관에서 분기한 방열용냉매배관b(94)이 배설되어 방열기열교환배관(93)이 축설된 방열용열교환기(90)를 신설해, 신설된 방열용열교환기(90)에서 인출해 방열용유체배관밸브a(96)를 배설해 축열조(21)로 인입시키는 방열용유체배관a(95)을 축설하고, 축열조(21)에서 인출해 방열용유체배관밸브b(97)와 방열용유체펌프(99)을 축설한 축열유체배관(98)을 방열용열교환기(90)로 인입시킴을 특징으로 하는 태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방장치.
  2. 제1항에 있어서, 방열용히트펌프(28)가 원격설치되고 수냉식이 필요한 경우에는 축열은 냉매가스순환방식으로 방열은 유체순환방식으로 채택함을 특징으로 하는 태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방장치.
  3. 제1항에 있어서, 축열용히트펌프(1)가 원격설치되고 수축열인 경우에는 축열은 유체순환방식으로 방열은 냉매가스순환방식으로 채택함을 특징으로 하는 태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방장치.
  4. 제1항에 있어서, 축열용히트펌프(1)와 방열용히트펌프(28)가 원격설치되고 수냉식 수축열인 경우에는 축열과 방열은 유체순환방식으로 채택함을 특징으로 하는 태양열 및 축열 2원 시스템 냉난방장치.
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