KR101333143B1 - 축열식 냉난방 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축열식 냉난방 장치에 관한 것으로, 국가정책의 전력수급 안정을 위해 잉여전기를 이용하여 잉여전력시간대에 축열조에 에너지를 축적하고 낮에 축열된 에너지를 사용하는 축열식 시스템 냉난방장치로, 특히 잉여전력을 이용하여 축열 하였다가 냉동공조기, 히트펌프가 전력 또는 부하측의 부하 대응이 부족할 때 축열용 열에너지를 사용하도록 하는 축열식 냉난방장치이며, 또, 급탕온수를 공급할 수 있는 자연열 회수장치인 태양열 집열판을 장착하여 태양열을 축열조에 저장하도록 시스템으로 자연열인 태양열을 흡수하여 가열원으로 사용함으로써 공기조화기, 냉난방기와 같은 냉동공조기, 히트펌프의 부족한 가열원으로 재생산 사용함으로 공기중의 열에너지와 태양의 열에너지를 회수 저장하는 장치이며, 특히 부하측 냉동공조기나 냉온수유니트의 부하가 적어 열원에너지가 많이 필요하지 않을 경우에는 축열조에 저장된 열원에너지와 부하측의 냉난방온도차에 의한 압력변화를 이용하여, 온도가 높은곳에서 낮은 곳으로 이동하는 냉매의 원리를 통해, 냉매이송펌프의 동력사용 없이 무동력으로 냉동공조기와 냉온수유니트에 열원에너지를 공급해 냉난방하는 축열식 자연순환 냉난방장치로 에너지 절약과 화석연료 사용을 억제하는 장치로 열에너지 생산을 위한 연료사용을 현저히 줄인 경제적이고 친환경적인 유용한 발명이다.

Description

축열식 냉난방 장치{the regenrative air conditioning apparatust}
본 발명은 축열식 냉난방 장치에 관한 것이다. 최근 부족한 전력수급 안정을 위해, 날씨, 계절별 또는 시간별 전기사용 특성에 따라 전기가 부족한 시간대를 피해 심야 또는 휴식시간 같은 전기사용 적은 잉여시간대에 잉여전기를 이용한 축열과 태양열이 발생하는 낮에 태양열집열기를 이용 축열조에 에너지를 축적하고 낮 또는 근로시간과 같이 전기가 부족한 시간대에 축열된 에너지를 사용하는 축열식 냉난방장치이다.
상기, 축열식 냉난방장치는 전기 외에도 급탕온수를 공급할 수 있는 태양열온수기를 설치하여 자연열인 태양열을 축열조에 저장하도록 하는 시스템으로 부하측 열원을 제공하도록 하는 것으로, 본 발명에서는 특히 열에너지 생산을 위한 연료사용을 현저히 줄이고자 부하측 냉동공조기나 냉온수유니트의 부하가 적어 열원에너지가 많이 필요하지 않을 경우에는 축열조에 저장된 열원에너지와 부하측의 냉난방온도차에 의한 압력변화를 이용하여, 온도가 높은곳에서 낮은 곳으로 이동하는 냉매의 원리를 통해, 냉매이송펌프의 동력사용 없이 무동력으로 냉동공조기와 냉온수유니트에 열원에너지를 공급해 냉난방하는 축열식 냉난방장치에 관한 것이다.
일반적인 축열식 냉난방장치에서는 축열운전과 축열 냉방 또는 난방 모드의 열원이송시 에너지 생산용 히트펌프의 압축기와 축열원 이송용 축열펌프 및 냉난방열원 이송 방열운전용 방열펌프가 별도로 복잡하게 배관구성되어, 열원을 이송하므로 에너지 낭비요소가 많고, 부하측 또한 한가지 공조 열교환방식만 구비되는 방식이다.
참고로, 본 발명 관련 기존 축열식 시스템 냉난방장치 전체계통도인 도 1를 참고로한 축열냉각운전 사이클로는, 히트펌프(1)의 압축기(2)에서 냉매를 고온 고압기체로 압축하여 4방향밸브(3)을 경유 실외측 열교환기(4)의 실외측 열교환배관(5) 내의 온도보다 낮은 열원(6)에 고온의 냉매열을 냉각하고 낮은 열을 얻은 상온 고압액체냉매가 전자팽창변a(7)의 열린통로를 통하여 배관a(8)을 지나 전자변c(20)를 통과 전자팽창변c(21)의 교축 모세통로를 통과해 저온저압기체냉매로 상태 변환하며 축열조(22) 내의 축열조열교환배관A(23)의 주변에 있는 물을 냉각 결빙시키고, 배관c(15)로 하여 4방향밸브(3)을 경유 액분리기(16)로 하여 압축기(2)로 흡입되어 압축 토출의 반복운전을 통하여 축열조(22) 내의 물을 냉각하는 운전사이클로 이루어진다.
한편, 상기 도 1에 따른 방열운전 사이클의 경우에는, 축열조(22) 내에서 냉각된 유체를 냉온수공급배관(40) 관로를 이용 냉온수순환펌프(50)에 의해 냉동공조기(200)에 마련된 실내열교환기(4a)의 실내측열교환배관(5a)에서 방열운전하고 냉온수환수관(60)으로 냉온수가 환수 운전을 반복하여 부하측 온도를 조절하는 운전시스템으로 이루어진다.
또한, 도 2를 통해 기존 냉난방시스템의 운전 사이클로 냉방과 난방운전 사이클을 알아보고자 한다.
기존 냉난방시스템의 냉방운전의 경우에는, 실외기(100)에 마련된 히트펌프(1)의 압축기(2)에서 냉매를 고온고압기체로 압축하여 4방향밸브(3)을 경유 실외측열교환기(4)에서 냉각수열, 지열, 공기열과 같은 열원(6)으로부터 냉각열을 얻어 냉각된 냉매가 실외측열교환배관(5)로 하여 전자팽창변a(7)의 열린 통로로 하여 배관a(8)을 지나, 냉동공조기(200)에 마련된 1개 이상의 열교환기에 마련된 전자팽창변(10)의 교축 모세 통로를 통과하며, 1개 이상의 실내측열교환배관(5a)에서 1개 이상의 실내측 열교환기(4a)를 통해 온도가 낮은 열을 버리는 과정에서 실내의 열을 흡수하여 얻은 냉매는 배관b(13)와 배관c(15)로 하여, 4 방향밸브(3)를 경유 액분리기(16)에서 기체만 압축기(2)로 흡입되어 다시 반복운전을 하는 사이클의 운전을 냉방운전 계통이다.
한편, 기존 냉난방시스템의 난방운전의 경우에는 냉방운전과는 역 사이클로 운전하는 방식으로 압축기(2)에서 냉매를 고온 고압기체로 압축하여 4방향밸브(3)을 경유 배관c(15),배관b(13)로 하여, 냉동공조기(200)에 마련된 1개 이상의 실내측 열교환배관(5a)에서 높은 온도의 열을 배출하고 낮은 열을 취해 전자팽창변b(10)의 각 열린 통로를 통해 배관a(8)로 하여 전자팽창변a(7)의 교축 모세 통로를 통과하여 실외측 열교환기(4)의 실내측 열교환배관(5)에서 낮은 저온 열을 버리고 열원(6)에서 높은 열을 얻어 4 방향밸브(3)을 경유 액분리기(16)로 하여 압축기(2)로 흡입되어 다시 반복 운전을 하는 사이클의 운전을 난방운전이다.
이와 같은 종전의 축열식 냉난방장치에서는 축열운전과 축열 냉방 또는 난방 모드의 열원이송시 에너지 생산용 히트펌프의 압축기와 축열원 이송용 축열펌프 및 냉난방열원 이송 방열운전용 방열펌프가 별도로 복잡하게 배관구성되어, 열원을 이송하므로 에너지 낭비요소가 많고, 부하측 또한 한가지 공조 열교환방식만 구비된 것이다.
이를 감안하여 출원인이 등록특허 제10-1060232호로 등록한 '축열시스템냉난방장치'에서는 에너지 생산용 히트펌프의 압축기와 축열운전의 축열펌프 및 방열운전의 방열펌프가 단일회로 동일규격의 단일펌프를 사용하는 직열흐름식 시스템으로 구성이 간단하고 펌프를 부하에 따라 가변으로 제어할 수 있는 절약형펌프를 사용함으로써, 많은 동력을 절감할 수 있는 시스템으로, 특히 부하측 구성 또한 공조열교환방식, 복사열 교환방식, 급탕수 생산열교환방식을 모두 구비한 효율적인 축열식 시스템 냉난방장치를 제공한바 있다.
도 3에 참고 도시된 본 발명 관련 축열 및 방열 운전 시스템 냉난방장치 전체계통도와, 도 3의 축열운전 사이클의 발췌계통도인 도 4, 도 2의 방열운전 사이클의 발췌계통도인 도 5를 통하여 개선대상이 되는 종전 축열시스템난방장치의 운전사이클의 실시예를 참고로 살펴보면 다음과 같다.
[실시예 1]
축열 냉각운전은 도 3과 같이,히트펌프(1)의 압축기(2)에서 냉매를 고온고압기체로 압축하여 4방향밸브(3)을 경유 실외측 열교환기(4)의 실외측 열교환배관(5)내의 온도보다 낮은 열원(6)에 고온의 냉매열을 냉각하고, 낮은 열을 얻은 상온고압액체냉매가 전자팽창변a(7)의 열린 통로를 통하여 배관a(8)을 지나 전자변c(20)을 통과 전자팽창변c(21)의 교축 모세 통로를 통과 저온저압기체냉매로 상태 변환되어 축열조(22) 내의 축열조열교환배관A(23)의 주변에 있는 물을 냉각 결빙하게 하고 전자변d(24)을 지나 배관c(15)로 하여 4방향밸브(3)을 경유 액분리기(16)로 하여 압축기(2)로 흡입되어 압축 토출의 반복운전을 하며 축열조(22)내의 물을 냉각하는 운전을 한다.
한편, 축열 가온 운전은 히트펌프(1)의 압축기(2)에서 냉매를 고온고압기체로 압축하여 4방향밸브(3)를 경유 배관c(15)로 하여 전자변d(24)을 통과 축열조(22) 내의 축열조열교환배관A(23)의 주변에 있는 물을 가열 온도를 상승시키고, 전자팽창변c(21)의 열린 통로로 하여 전자변(20)을 통과 배관(8)로 하여 전자팽창변a(7)의 교축 모세 통로를 통과해 실외측 열교환기(4)의 실외측 열교환배관(5)내의 냉매가 증발 저온저압기체 상태에서 낮은 열을 버리고 열원(6)에서 열을 얻어 4방향밸브(3)을 경유 액분리기(16)로 하여 압축기(2)로 흡입되어 압축 토출의 반복운전을 하며 축열조내의 물을 가열하는 운전을 하는 것이다.
[실시예 2]
다음으로 개선대상이 되는 종전 방열운전 냉난방시스템의 운전 사이클인 도 5에 따르면,
방열 냉방운전으로, 히트펌프(1)의 압축기(2)에서 냉매를 고온고압기체로 압축하여 4방향밸브(3)을 경유한 배관d(30)로 하여금 전자변e(31)을 지나 배관a(8) 유로를 경유하여 전자변c(20)와 전자팽창변c(21)의 열린 통로로 하여, 축열조(22)의 방열용 축열조 열교환배관A(23)의 고온 고압기체의 냉매가 배관 외부 주변의 차가운 냉수에 의해 저온 고압액체로 상태 변환하여, 열린 전자팽창변e(32)와 전자변f(33)를 지나 1개 이상의 실내측 열교환기(4a)에서 인출된 전자팽창변b(10)의 교축 모세 통로를 통과하며,1개 이상의 실내측 열교환기(4a)의 실내측 열교환배관(5a)에서 온도가 낮은 열을 버리는 냉방 과정에 부하측의 열을 흡수하여 얻은 냉매는 증발기 후단 배관b(13)의 유로로 하여, 전자변b(14)를 통해 배관c(15)로 하여, 4방향밸브(3)를 경유 액분리기(16)에서 기체만 펌프(2)로 흡입되어 다시 압축 반복운전을 하는 사이클로 운전된다.
한편, 방열 난방운전은 방열 냉방운전과는 역 사이클로 운전하는 방식으로 압축기(2)에서 냉매를 고온 고압기체로 압축하여 4방향밸브(3)을 경유, 배관c(15)유로로 하여 전자변b(14)를 통과 배관b(13)으로 하여 1개 이상의 실내측열교환기(4a)의 실내측 열교환배관(5a)에서 높은 온도의 열을 배출해 난방시키고, 낮은 열을 취해 전자팽창변b(10)의 열린 통로로 하여, 전자변f(33)과 열린 전자팽창변d(32)을 통과하여 축열조(22) 속의 축열조열교환배관A(23)에서 낮은 저온 열을 버리고 축열조(22)의 높은 열을 얻어 열린 전자팽창변c(21)와 전자변c(20)을 지나 배관a(8) 유로로 하여 전자변e(31)을 통과 배관(30)으로 하여 히트펌프(1)의 4방향밸브(3)를 경유 액분리기(16)로 하여 펌프(2)로 흡입되어 다시 반복 운전을 하는 사이클의 운전이 방열 난방운전이다.
또, 본 발명에 따른 냉수공급운전은 전술한 방열 냉방운전 사이클에서 냉온수 열교환되는 냉온수유니트(300)의 냉온수열교환기(4b)에서 생산된 냉수를 냉온수밸브(72)의 열린 통로로 냉온수 수조(73)에 공급하는 운전으로, 이때 냉수공급에 필요한 급수는 급수관(70)를 통해 공급되는 것이다.
한편, 급탕수 및 복사열 온수공급운전의 경우로는 전술한 방열 난방운전 사이클에서 냉온수유니트(300)의 냉온수열교환기(4b)에서 생산된 온수를 냉온수밸브(72)의 열림과, 복사열교환배관(74)의 순환펌프(71) 운전에 의해 급탕용과 복사열용 온수를 공급하는 운전으로 공급수는 급수관(70)를 통해 공급하여 운전되는 것이다.
상기와 같이, 개선대상이 되는 종전 방열운전 냉난방시스템은 축열 시스템 배관이나 방열시스템의 배관이 공히 동일한 냉매가스와 동일 배관을 사용하며, 기본 냉난방 운전기능과 축열기능, 방열기능, 축열 및 방열의 동시기능, 축열이나 방열을 한 사이클에 동시 운전할 수 있는 운전기능, 축열 또는 방열 히트펌프 중 어느 한쪽으로도 히트펌프가 대체운전을 할 수 있도록 한 효과를 얻을 수 있었다.
[문헌 1] KR 10-0662115 B1 (2006.12.20) [문헌 2] KR 10-0727125 B1 (2007.06.04) [문헌 3] KR 10-1060232 B1 (2011.08.22)
본 발명은 기존 축열식 냉난방 장치에 있어서, 축열부분과 방열부분이 별개의 회로로 1차측 축열부분을 구성하는 압축기 등의 동력과 2차 부하측 방열부분의 에너지를 이송할 때 냉온수 순환펌프 등의 동력 낭비는 물론 복잡하고 많은 공간을 차지하는 유체 순환 설비를 갖추어야 하며, 1차측 축열부분과 2차 부하측 방열부분의 제어 또한 복잡하고 다양하지 못해 이를 대체하고자 했던 국내등록특허 제10-1060232호에서와 같은 축열식 시스템 냉난방장치의 연결 유로시스템의 성능을 더욱 개선하고자 하는 것이다.
특히, 본 축열식 냉난방장치에서는 날씨, 계절별 또는 시간별 전기사용 특성에 따라 전기가 부족한 시간대를 피해 심야 또는 휴식시간 같은 전기사용 적은 잉여시간대에 축열조에 에너지를 축적하고 낮 또는 근로시간과 같이 전기가 부족한 시간대에 축열된 에너지를 사용하는 축열식 시스템 냉난방장치로 부하측에 필요한 냉난방에너지가 적게 필요한 때에는 축열조의 저장 열원에너지와 부하측의 냉난방 온도차에 의한 냉매의 압력 변화를 이용 온도가 높은곳에서 낮은곳으로 이동하는 냉매의 원리를 통해 축열조의 열원을 부하측으로 연결한 배관을 통해 냉매 이송 펌프의 동력사용 없이 자연순환시키는 방식으로 무동력으로 냉난방을 하는 축열식 냉난방 장치를 제공하고자 하는 것이다.
이로 인하여 열에너지 생산을 위한 연료사용을 현저히 줄인 경제적이고 친환경적인 축열식 냉난방 장치를 제공함을 목적으로 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 이루기 위하여 본 발명에서는 냉방 또는 난방이 이루어지도록 냉매를 순환압축시키는 압축기(2), 압축기에 연결된 4방향밸브(3)와 액분리기(16)를 포함하는 히트펌프(1)와; 상기 히트펌프(1)의 4방향밸브(3)에서 분기되어 실외측 열교환배관(5)으로 유로연결되며, 외부 열원과 열교환 운전을 하는 실외측열교환기(4)를 포함하는 실외기(100)와;
상기 히트펌프(1)의 4방향밸브(3)의 한 유로에서 전자변e(31)을 설치한 배관d(30)유로를 실외측 열교환기(4)에서 인출된 실외측 열교환배관(5) 유로에 전자팽창변a(7)이 연결된 배관a(8)유로에 바이패스시키고, 바이패스된 유로로부터 전자변c(20)와 전자팽창변c(21)를 설치해 축열조열교환배관A(23)으로 구성되는 축열조(22)와;
상기, 축열조(22)에서 인출되는 한 축열조열교환배관(23)에 전자변d(24)를 설치해 히트펌프(1)의 4방향밸브(3)로부터 인출되는 배관c(15)에 도입과,
상기,축열조(22)에서 인출된 축열조 열교환배관A(23)과 전자변d(24)사이에서 인출되어 전자팽창변(32),전자변(33)을 배설해 다수의 전자팽창변b(10)이 부착된 관로에 실내측열교환배관(5a)이 구비된 열교환기(4a)를 갖춘 다수의 냉동, 냉장, 또는 공기조화용 냉동공조기(200)와;
상기,냉동공조기(200)와 같은 병렬 배관상에 전자팽창변b(10)를 설치해 복사열용 냉온수와 급탕수 및 냉각수를 생산하는 냉온수열교환배관(5b)이 경유되는 냉온수열교환기(4b)에 급수관(70)을 도입하고, 냉온수조(73)에 냉온수를 공급하는 냉온수밸브(72)를 인출함과 동시에 냉온수밸브(72)와 급수관(70)에는 순환펌프(71)를 설치한 복사열교환배관(74)을 바이패스시킨 냉온수유니트(300)를 형성해,
상기, 실외기(100)의 전자팽창변a(7)이 연결된 한 유로인 배관a(8)과 축열조(22)에서 인출되어 냉동공조기(200)의 실내측열교환배관(5a) 및 냉온수유니트(300)의 냉온수열교환배관(5b)이 설치된 유로를 상호 바이패스되는 축열식 시스템 냉난방 장치에 있어서,
상기, 실외기(100)의 실외측 열교환기(4)로부터 인출되어 냉동공조기(200)에 인입되는 배관a(8)에서 바이패스된 배관라인을 축열조(22) 내에 축열조열교환배관A(23)와 공존되게 축열조열교환배관B(36)이 신설되며,
신설되는 축열조열교환배관B(36)의 축열조(22) 인입라인에는 전자변g(34); 인출라인에는 전자변h(35)가 설치되며,
축열조(22)내에서 인출되는 배관라인에 축열조출구밸브(94)와 밸브2(92)를 배설하는 배관h(97)와; 축열조(22)로 인입되는 배관라인에 축열조입구밸브(95)를 배설한 배관i(98)를 신설하되,
신설된 배관i(98) 상단부에 안전변(88)을 배설하고 배설된 배관i(98)의 중간에 부설한 전동밸브(89)와 밸브1(91)사이에서 인출하여 바이패스밸브(90)와 열매체순환펌프(93)를 부설한 배관g(96) 관로는 급탕온수급수관(83)이 인입되고 급탕온수출수관(84)이 인출되는 온수급탕탱크(82)로 도입하고,
상기 축열조에서 인출되는 배관h(97)의 관로를 온수급탕탱크(82)로 도입되는 배관g(96)에 인가시키고, 온수급탕탱크(82)에서 역지변(85)을 배설해 태양열집열판(80)으로 인입되는 배관e(86)를 배설하고, 태양열집열판에서 집열기온도검출기(81)를 배설해 상기 배관i(98)에 인입시키는 배관f(87)를 포함하는 태양열온수기(400)를 신설하며,
상기, 히트펌프(1)의 4방향밸브(3)로부터 인출되는 배관c(15)유로와; 인입되는 배관d(30) 유로사이에 전자변i(37)을 설치한 자연순환배관(38)을 신설함을 특징으로 하는 축열식 냉난방 장치를 제공하도록 한 것이다.
본 발명 장치는 잉여전력을 이용하여 축열하였다가 냉동공조기, 히트펌프가 전력 또는 부하측의 부하 대응이 부족할 때 축열용 열에너지를 사용함으로써,전력 등 에너지 사용 비용을 절약하며, 또한, 태양열 집열판을 장착하여 자연열인 태양열을 흡수하여 가열원으로 사용함으로써 공기조화기, 냉난방기, 또는 냉장시설과 같은 냉동공조기, 히트펌프의 부족한 가열원으로 재생산하기 위해 공기중의 열에너지와 태양의 열에너지를 회수 저장하는 장치로써, 특히 부하측 냉동공조기나 냉온수유니트의 부하가 적어 열원에너지가 많이 필요하지 않을 경우에는 축열조에 저장된 열원에너지와 부하측의 냉난방온도차에 의한 압력변화를 이용하여, 온도가 높은곳에서 낮은 곳으로 이동하는 냉매의 원리를 통해, 냉매이송펌프의 동력사용 없이 무동력으로 냉동공조기와 냉온수유니트에 열원에너지를 공급해 냉난방하는 축열식 냉난방장치로 에너지 절약은 물론 화석연료 사용을 억제하는 아주 유용한 장치이다.
도 1은 본 발명 관련 기존 축열식 시스템 냉난방장치 전체계통도.
도 2는 도 1의 냉방과 난방운전 사이클의 발췌 계통도.
도 3은 본 발명 관련 축열 및 방열 운전 시스템 냉난방장치 전체계통도.
도 4는 도 3의 축열운전 사이클의 발췌계통도.
도 5는 도 3의 방열운전 사이클의 발췌계통도.
도 6은 본 발명에 따른 태양열 및 축열 시스템 냉난방장치 전체계통도.
상기와 같은 목적을 이루기 위하여, 이하 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 일실시 구성을 알아보면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 태양열 및 축열 시스템 냉난방장치 전체계통도를 참조하면 다음과 같다.
냉방 또는 난방이 이루어지도록 냉매를 순환압축시키는 압축기(2), 압축기에 연결된 4방향밸브(3)와 액분리기(16)를 포함하는 히트펌프(1)와; 상기 히트펌프(1)의 4방향밸브(3)에서 분기되어 실외측 열교환배관(5)으로 유로연결되며, 외부 열원과 열교환 운전을 하는 실외측열교환기(4)를 포함하는 실외기(100)와;
상기 히트펌프(1)의 4방향밸브(3)의 한 유로에서 전자변e(31)을 설치한 배관d(30)유로를 실외측 열교환기(4)에서 인출된 실외측 열교환배관(5) 유로에 전자팽창변a(7)이 연결된 배관a(8)유로에 바이패스시키고, 바이패스된 유로로부터 전자변c(20)와 전자팽창변c(21)를 설치해 축열조열교환배관A(23)으로 구성되는 축열조(22)와;
상기, 축열조(22)에서 인출되는 한 축열조열교환배관(23)에 전자변d(24)를 설치해 히트펌프(1)의 4방향밸브(3)로부터 인출되는 배관c(15)에 도입과,
상기,축열조(22)에서 인출된 축열조 열교환배관A(23)과 전자변d(24)사이에서 인출되어 전자팽창변(32),전자변(33)을 배설해 다수의 전자팽창변b(10)이 부착된 관로에 실내측열교환배관(5a)이 구비된 열교환기(4a)를 갖춘 다수의 냉동, 냉장, 또는 공기조화용 냉동공조기(200)와;
상기,냉동공조기(200)와 같은 병렬 배관상에 전자팽창변b(10)를 설치해 복사열용 냉온수와 급탕수 및 냉각수를 생산하는 냉온수열교환배관(5b)이 경유되는 냉온수열교환기(4b)에 급수관(70)을 도입하고, 냉온수조(73)에 냉온수를 공급하는 냉온수밸브(72)를 인출함과 동시에 냉온수밸브(72)와 급수관(70)에는 순환펌프(71)를 설치한 복사열교환배관(74)을 바이패스시킨 냉온수유니트(300)를 형성해,
상기, 실외기(100)의 전자팽창변a(7)이 연결된 한 유로인 배관a(8)과 축열조(22)에서 인출되어 냉동공조기(200)의 실내측열교환배관(5a) 및 냉온수유니트(300)의 냉온수열교환배관(5b)이 설치된 유로를 상호 바이패스되는 축열식 시스템 냉난방 장치에 있어서,
상기, 실외기(100)의 실외측 열교환기(4)로부터 인출되어 냉동공조기(200)에 인입되는 배관a(8)에서 바이패스된 배관라인을 축열조(22) 내에 축열조열교환배관A(23)와 공존되게 축열조열교환배관B(36)이 신설되며,
신설되는 축열조열교환배관B(36)의 축열조(22) 인입라인에는 전자변g(34); 인출라인에는 전자변h(35)가 설치되며,
축열조(22)내에서 인출되는 배관라인에 축열조출구밸브(94)와 밸브2(92)를 배설하는 배관h(97)와; 축열조(22)로 인입되는 배관라인에 축열조입구밸브(95)를 배설한 배관i(98)를 신설하되,
신설된 배관i(98) 상단부에 안전변(88)을 배설하고 배설된 배관i(98)의 중간에 부설한 전동밸브(89)와 밸브1(91)사이에서 인출하여 바이패스밸브(90)와 열매체순환펌프(93)를 부설한 배관g(96) 관로는 급탕온수급수관(83)이 인입되고 급탕온수출수관(84)이 인출되는 온수급탕탱크(82)로 도입하고,
상기 축열조에서 인출되는 배관h(97)의 관로를 온수급탕탱크(82)로 도입되는 배관g(96)에 인가시키고, 온수급탕탱크(82)에서 역지변(85)을 배설해 태양열집열판(80)으로 인입되는 배관e(86)를 배설하고, 태양열집열판에서 집열기온도검출기(81)를 배설해 상기 배관i(98)에 인입시키는 배관f(87)를 포함하는 태양열온수기(400)를 신설하며,
상기, 히트펌프(1)의 4방향밸브(3)로부터 인출되는 배관c(15)유로와; 인입되는 배관d(30) 유로사이에 전자변i(37)을 설치한 자연순환배관(38)을 신설한 것이다.
이하, 본 발명시스템 실시운영상의 작용효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
[실시예 3]
기온이 낮은 동절기에 태양열온수기(400)의 태양열집열판(80) 내부의 열매체가 태양열에 의해 가열되면, 전동밸브(89)가 개방되고, 밸브1(91)를 통해 축열조입구밸브(95)로 하여 축열조(22)에 저장되고, 낮은 온도의 열매체는 열매체순환펌프(93)에 의해 축열조 내부에서 축열조출구밸브(94)를 통해 배관g(96)로 하여 온수급탕탱크(82)에서 급탕온수를 가열하고 역지변(85)를 통과 배관e(86)를 통해 태양열집열판(80)에 인입되어, 열매체는 재차 가열되어 축열조(22)와 온수급탕탱크(82)를 가열하는 시스템으로 순환을 반복한다.
한편, 기온이 높은 시기 하절기에 냉각 또는 냉방을 위한 시스템에서 축열조(22)에 차가운 냉수 또는 얼음이 축열되어 있는 경우 급탕 온수 사용을 위한 온수급탕탱크(82)의 가열을 위해서는 밸브1(91)과 밸브2(92)를 닫고 바이패스밸브(90)을 열고 열매체순환펌프(93)가 작동하여 온수급탕탱크(82)를 가열하고 역지변(85)를 통과 배관e(86)을 통해 태양열집열판(80)에서 태양열을 열매체에 가온하고 가온된 열매체는 전동밸브(89)를 지나 바이패스밸브(90)을 통과 열매체순환펌프(93)에 의해 온수급탕탱크(82)를 가열하는 반복 사이클을 가지는 구조이다.
[실시예 4]
또, 본 발명에서는 부하측 냉동공조기(200)나 냉온수유니트(300)의 부하가 적어 열원에너지가 많이 필요하지 않을 경우에는 축열조(22)에 저장된 열원에너지와 부하측의 냉난방온도차에 의한 압력변화를 이용하여, 온도가 높은곳에서 낮은 곳으로 이동하는 냉매의 원리를 통해, 냉매이송펌프의 동력사용 없이 무동력으로 냉동공조기(200)와 냉온수유니트(300)에 열원에너지를 공급하는 축열식 냉난방장치로써 그 순환계통을 상세히 알아본다.
축열조(22)에 저장된 열원을 축열조열교환배관(36)에서 전자변h(35)로 계통하여 부하측 냉동공조기(200)와 냉온수유니트(300)에 열원을 공급하고, 냉동공조기(200)와 냉온수유니트(300)의 열원회수측 배관b(13)유로를 통해, 전자변b(14)를 지나 히트펌프(1)의 4방향밸브(3)로부터 인출되는 배관c(15)유로와; 인입되는 배관d(30) 유로사이에 전자변i(37)을 설치한 자연순환배관(38)을 통해, 상기 배관d(30)와 바이패스된 배관a(8)를 통해 전자변g(34)를 통과해 축열조(22)의 축열조열교환배관(36)으로 반복순환하면서 부하측 냉동,냉장, 또는 공기조화기용 냉동공조기(200)와 냉온수유니트(300)에 열원을 공급하는 것으로, 축열조에 저장된 열원에너지를 부하측의 냉난방온도차에 의한 냉매의 압력변화를 이용하여, 온도가 높은곳에서 낮은 곳으로 이동하는 냉매의 원리를 통해 축열조의 열원을 부하측으로 연결된 배관을 통해 자연순환시켜 냉매 이송펌프의 동력 사용 없이 무동력으로 냉난방을 하는 축열식 냉난방장치로 에너지절감 효과가 우수하도록 한 것이다.
이와 같이, 본 발명 장치는 잉여전력을 이용하여 축열 하였다가 냉동공조기 및 히트펌프가 전력 또는 부하측의 부하 대응이 부족할 때 축열용 열에너지를 사용함으로써 전력 등 에너지 사용 비용을 절약하는 장치이다.
또한, 태양열 집열판을 장착하여 자연열인 태양열을 흡수하여 가열원으로 사용함으로써 공기조화기, 냉난방기와 같은 냉동공조기, 히트펌프의 부족한 가열원으로 재생산 사용하므로 공기중의 열에너지와 태양의 열에너지를 회수 저장하는 장치로 에너지 절약은 물론 화석연료 사용을 억제하는 아주 유용한 장치이다.
100:실외기 200:냉동공조기
300:냉온수유니트 400:태양열온수기
1: 히트펌프 2: 압축기
3: 4방향밸브 4: 실외측 열교환기
4a:실내측 열교환기 4b:냉온수열교환기
5: 실외측 열교환배관 5a:실내측 열교환배관
5b:냉온수 열교환배관 6: 열원
7: 전자팽창변a 8: 배관a
9: 전자변 10: 전자팽창변b
13: 배관b 14: 전자변b
15: 배관c 16: 액분리기
20: 전자변c 21: 전자팽창변c
22: 축열조 23: 축열조열교환배관A
24: 전자변d 30: 배관d
31: 전자변e 32: 전자팽창변d
33: 전자변f 34: 전자변g
35: 전자변h 36: 축열조열교환배관B
37:전자변i 38: 자연순환배관
40: 냉온수공급배관 50:냉온수순환펌프
60: 냉온수환수관
70: 급수관 71: 펌프
72: 냉온수밸브 73: 냉온수 수조
74: 복사열교환배관
80: 태양열집열판 81:집열기온도검출기
82: 온수급탕탱크 83:급탕온수 급수관
84: 급탕온수 출구관 85:역지변
86: 배관e 87:배관f
88: 안전변 89:전동밸브
90: 바이패스밸브 91:밸브1
92: 밸브2 93:열매체순환밸브
94: 축열조출구밸브 95:축열조입구밸브
96: 배관g 97:배관h
98: 배관i

Claims (2)

  1. 냉방 또는 난방이 이루어지도록 냉매를 순환압축시키는 압축기(2), 압축기에 연결된 4방향밸브(3)와 액분리기(16)를 포함하는 히트펌프(1)와; 상기 히트펌프(1)의 4방향밸브(3)에서 분기되어 실외측 열교환배관(5)으로 유로연결되며, 외부 열원과 열교환 운전을 하는 실외측열교환기(4)를 포함하는 실외기(100)와;
    상기 히트펌프(1)의 4방향밸브(3)의 한 유로에서 전자변e(31)을 설치한 배관d(30)유로를 실외측 열교환기(4)에서 인출된 실외측 열교환배관(5) 유로에 전자팽창변a(7)이 연결된 배관a(8)유로에 바이패스시키고, 바이패스된 유로로부터 전자변c(20)와 전자팽창변c(21)를 설치해 축열조열교환배관A(23)으로 구성되는 축열조(22)와;
    상기, 축열조(22)에서 인출되는 한 축열조열교환배관(23)에 전자변d(24)를 설치해 히트펌프(1)의 4방향밸브(3)로부터 인출되는 배관c(15)에 도입과,
    상기,축열조(22)에서 인출된 축열조 열교환배관A(23)과 전자변d(24)사이에서 인출되어 전자팽창변(32),전자변(33)을 배설해 다수의 전자팽창변b(10)이 부착된 관로에 실내측열교환배관(5a)이 구비된 열교환기(4a)를 갖춘 다수의 냉동, 냉장, 난방 등 공기조화용 냉동공조기(200)와;
    상기,냉동공조기(200)와 같은 병렬 배관상에 전자팽창변b(10)를 설치해 복사열용 냉온수와 급탕수 및 냉각수를 생산하는 냉온수열교환배관(5b)이 경유되는 냉온수열교환기(4b)에 급수관(70)을 도입하고, 냉온수조(73)에 냉온수를 공급하는 냉온수밸브(72)를 인출함과 동시에 냉온수밸브(72)와 급수관(70)에는 순환펌프(71)를 설치한 복사열교환배관(74)을 바이패스시킨 냉온수유니트(300)를 형성해,
    상기, 실외기(100)의 전자팽창변a(7)이 연결된 한 유로인 배관a(8)과 축열조(22)에서 인출되어 냉동공조기(200)의 실내측열교환배관(5a) 및 냉온수유니트(300)의 냉온수열교환배관(5b)이 설치된 유로를 상호 바이패스되는 축열식 시스템 냉난방 장치에 있어서,
    상기, 실외기(100)의 실외측 열교환기(4)로부터 인출되어 냉동공조기(200)에 인입되는 배관a(8)에서 바이패스된 배관라인을 축열조(22) 내에 축열조열교환배관A(23)와 공존되게 축열조열교환배관B(36)이 신설되며,
    신설되는 축열조열교환배관B(36)의 축열조(22) 인입라인에는 전자변g(34); 인출라인에는 전자변h(35)가 설치되며,
    축열조(22)내에서 인출되는 배관라인에 축열조출구밸브(94)와 밸브2(92)를 배설하는 배관h(97)와; 축열조(22)로 인입되는 배관라인에 축열조입구밸브(95)를 배설한 배관i(98)를 신설하되,
    신설된 배관i(98) 상단부에 안전변(88)을 배설하고 배설된 배관i(98)의 중간에 부설한 전동밸브(89)와 밸브1(91)사이에서 인출하여 바이패스밸브(90)와 열매체순환펌프(93)를 부설한 배관g(96) 관로는 급탕온수급수관(83)이 인입되고 급탕온수출수관(84)이 인출되는 온수급탕탱크(82)로 도입하고,
    상기 축열조에서 인출되는 배관h(97)의 관로를 온수급탕탱크(82)로 도입되는 배관g(96)에 인가시키고, 온수급탕탱크(82)에서 역지변(85)을 배설해 태양열집열판(80)으로 인입되는 배관e(86)를 배설하고, 태양열집열판에서 집열기온도검출기(81)를 배설해 상기 배관i(98)에 인입시키는 배관f(87)를 포함하는 태양열온수기(400)를 신설하며,
    상기, 히트펌프(1)의 4방향밸브(3)로부터 인출되는 배관c(15)유로와; 인입되는 배관d(30) 유로사이에 전자변i(37)을 설치한 자연순환배관(38)을 신설함을 특징으로 하는 축열식 냉난방 장치.
  2. 제1항에 있어서, 신설된 자연순환배관(38)의 계통은 축열조(22)에 저장된 열원을 축열조열교환배관(36)에서 전자변h(35)로 계통하여 부하측 냉동, 냉장, 또는 공기조화기용 냉동공조기(200)와 냉온수유니트(300)에 열원을 공급하고, 냉동공조기(200)와 냉온수유니트(300)의 열원회수측 배관b(13)유로를 통해, 전자변b(14)를 지나 히트펌프(1)의 4방향밸브(3)로부터 인출되는 배관c(15)유로와; 인입되는 배관d(30) 유로사이에 전자변i(37)을 설치한 자연순환배관(38)을 통해, 상기 배관d(30)와 바이패스된 배관a(8)를 통해 전자변g(34)를 통과해 축열조(22)의 축열조열교환배관(36)으로 반복순환되어 무동력으로 축열조에 저장되어 있는 열원을 부하측으로 순환하도록 됨을 특징으로 하는 축열식 냉난방 장치.
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