KR101653567B1 - 열회수가 가능한 이원냉동사이클 히트펌프 시스템 - Google Patents

열회수가 가능한 이원냉동사이클 히트펌프 시스템 Download PDF

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송낙영
정동광
박재수
민경기
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오텍캐리어 주식회사
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Abstract

본 발명은 냉매를 이용하여 공간 냉,난방이 신속하게 가능하도록 하면서 고온수 출수 및 바닥난방이 가능하도록 한 이원냉동사이클을 이용한 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 제 1냉매가 순환되도록 하는 제 1사이클(10)과; 제 2냉매가 순환되도록 하는 제 2사이클(20)과; 내부에 물을 축열하는 축열조(31)를 포함하는 축열조 유닛(30)과; 상기 축열조(31)로부터 온수를 공급받아 바닥 난방이 이루어지도록 연결되는 바닥 난방유닛(40)과; 공간 냉,난방이 가능하도록 실내 열교환기(51)를 구비하는 실내기 유닛(50)을 포함하고,
상기 제 2사이클(20)은,
상기 제 1사이클(10)의 순환하는 제 1냉매와, 제 2사이클(20)의 순환하는 제 2냉매가 열교환이 이루어지도록 하는 냉매측 열교환기(24)와; 제 2압축기(21)로부터 토출되는 고온,고압의 제 2냉매와 축열조(31)로부터 나오는 물이 열교환되도록 하는 축열측 열교환기(25)를 포함하며,
상기 실내 열교환기(51)는,
제 2냉매가 제 2압축기(21)와 축열측 열교환기(25) 사이에 연결되는 연결배관(26a)으로부터 분기되어서 실내 열교환기(51)를 통과하도록 하는 제 1분기배관(28)과, 실내 열교환기(51)를 거친 제 2냉매가 냉매측 열교환기(24)를 통과하도록 제 2팽창밸브(23)와 냉매측 열교환기(24) 상에 연결되는 연결배관(26c)과 합해지도록 연결되는 제 2분기배관(29)을 포함하고,
상기 제 1분기배관(28)상에는 운전모드에 따라 개폐되는 2방밸브(28a)가 구비되며, 상기 제 2분기배관(29)상에는 제 3팽창밸브(29a)가 마련되고,
축열조(31)의 열원을 통해 열을 회수하여 공간 난방이 가능하도록, 상기 축열조(31)에 연결된 순환배관(31a)으로부터 분기되는 제 1순환 분기배관(61)과, 축열조(31)에 연결되는 순환배관(31b)과 연결되는 제 2순환 분기배관(62)이 연결되는 열회수 열교환기(60)를 포함하는 것이다.

Description

열회수가 가능한 이원냉동사이클 히트펌프 시스템{A Duality Cold Cycle Heatpump System Recovering Heat}
본 발명은 열회수가 가능한 이원냉동사이클 히트펌프 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉매를 이용하여 공간 냉,난방이 신속하게 가능하도록 하면서 고온수 출수 및 바닥난방과, 열회수를 통해 제 1사이클이 작동하지 않아도 실내 난방이 가능하도록 한 것이다.
일반적으로, 열을 이송하는 기기를 히트펌프라고 부르며, 이러한 히트펌프는 냉,난방을 동시에 행할 수 있다는 특징을 가지고 있다. 이러한 히트펌프의 기능을 간단히 냉동 사이클을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
냉동 사이클은 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 이루어져 증발기에서 냉매가 비등하면서 열을 외부에서 흡수하고, 비등한 냉매가스는 압축기에서 고온,고압의 가스로 압축되어 응축기로 보내어지며, 상기 응축기에서 외부로 열을 방출하여 고압의 냉매가스는 응축 액화되어 저온 고압의 액체상태로 이르게 된다.
상기와 같이 응축된 냉매는 팽창밸브를 통하여 교축(Throttling) 팽창되면서 일부 냉매액은 증발을 하고, 이 잠열의 흡수를 통하여 냉매액은 더욱 차가워진 저온 저압의 액상, 기상이 공존하는 이상상태가 되어 증발기를 통하여 비등을 하게 된다.
히트펌프는 다시 그 방식에 따라 다양한 형태로 구분될 수 있으나, 공기열 히트펌프가 널리 이용되고 있다.
종래의 이원냉동사이클 히트펌프 시스템은, 고단측 증발기의 증발열로 공기를 이용하던 것을, 저단측 응축기의 냉매 고온가스와 열교환(캐스케이드형)시켜 저단측 냉매 고온가스의 응축열을 이용하여 증발시키고 있다.
종래의 이원냉동 사이클을 이용한 히트펌프 시스템은, 특허문헌 1에 개시된 히트펌프식 급탕장치를 살펴보면, 물을 고온으로 승온시켜서 난방을 하게 되는 방식으로서, 공간 난방을 위해 많은 양의 물을 고온으로 승온시켜야 하므로, 승온을 위한 에너지 소비가 많고, 승온 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제 10-2011-56061호(공개일 : 2011.05.26)
이에 본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 냉매를 이용하여 공간 냉,난방이 가능하도록 하면서 고온수 출수, 바닥난방 및 열회수에 의해 제 1사이클을 작동하지 않아도 실내 난방이 가능하도록 한 열회수가 가능한 이원냉동 사이클 히트펌프 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 과제 해결 수단은, 제 1냉매가 순환되도록 하는 제 1사이클과; 제 2냉매가 순환되도록 하는 제 2사이클과; 내부에 물을 축열하는 축열조를 포함하는 축열조 유닛과; 상기 축열조로부터 온수를 공급받아 바닥 난방이 이루어지도록 연결되는 바닥 난방유닛과; 공간 냉,난방이 가능하도록 실내 열교환기를 구비하는 실내기 유닛을 포함하고,
상기 제 2사이클은, 상기 제 1사이클의 순환하는 제 1냉매와, 제 2사이클의 순환하는 제 2냉매가 열교환이 이루어지도록 하는 냉매측 열교환기와; 제 2압축기로부터 토출되는 고온,고압의 제 2냉매와 축열조로부터 나오는 물이 열교환되도록 하는 축열측 열교환기를 포함하며,
상기 실내 열교환기는, 제 2냉매가 제 2압축기와 축열측 열교환기 사이에 연결되는 연결배관으로부터 분기되어서 실내 열교환기를 통과하도록 하는 제 1분기배관과, 실내 열교환기를 거친 제 2냉매가 냉매측 열교환기를 통과하도록 제 2팽창밸브와 냉매측 열교환기상에 연결되는 연결배관과 합해지도록 연결되는 제 2분기배관을 포함하고,
상기 제 1분기배관상에는 운전모드에 따라 개폐되는 2방밸브가 구비되며, 상기 제 2분기배관상에는 제 3팽창밸브가 마련되는 것이다.
또한, 상기 축열측 열교환기와 제 3팽창밸브의 사이에 연결되는 연결배관상에는 체크밸브가 갖추어지는 것이다.
또한, 상기 축열조에는 상기 축열측 열교환기와 열교환이 이루어지도록 하는 순환배관이 형성되고, 축열조로부터 물이 나오도록 순환배관상에는 순환펌프가 갖추어지는 것이다.
이와 같이, 본 발명은 이원 냉동 사이클을 형성하면서 고온수 운전모드, 고온수 및 공간 난방 운전모드, 공간 난방 운전모드, 공간 냉방 운전모드가 구현 가능하며, 종래의 물을 통해 바닥 난방 및 공간 난방을 수행하는 시스템에 비해서 냉매를 통해 보다 신속하게 공간 냉,난방이 가능하고, 바닥 난방도 고온의 냉매를 통해 열교환이 이루어진 물을 활용하므로, 보다 신속한 바닥 난방이 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 냉방 운전모드시, 열회수 열교환기를 통해 열(응축열)을 회수하여 여름철 중온수의 물을 이용한 샤워 및 온수를 사용할 수 있으며, 겨울철 공간 난방을 위주로 가동시에는 축열조의 물을 이용하여 효율이 좋지 않은 온도 조건인 -15℃ ~ 20℃의 외기에도 공간 난방을 원활하게 할 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명은 종래와 달리 보일러와 에어컨디셔너를 별도로 설치할 필요가 없이 사계절 냉,난방(공간 및 바닥)이 가능하며, 종래의 보일러(가스 또는 전기 보일러)보다 고효율의 시스템이 구현되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템의 구성도로서, 고온수 운전모드 상태이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템의 구성도로서, 고온수 및 공간 난방 운전모드 상태이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템의 구성도로서, 공간 난방 운전모드 상태이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템의 구성도로서, 공간 냉방 운전모드 상태이다.
이하. 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템을 나타낸 구성도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템(1)은, 제 1사이클(10) 및 제 2사이클(20)과, 축열조 유닛(30)과, 이 축열조 유닛(30)으로부터 온수를 공급받는 바닥 난방유닛(40)과, 제 2사이클(20)로부터 열원을 공급받아 공간 냉,난방이 이루어지도록 하는 실내기 유닛(50)을 포함하여 이원냉동사이클을 형성한다.
상기 제 1사이클(10)은, 제 1냉매를 고온,고압으로 압축하여 토출시키는 제 1압축기(11)와, 상기 제 1압축기(11)로부터 토출된 고온 고압의 제 1냉매를 통과시키는 제 1사방밸브(12)와, 제 1사방밸브(12)를 통과하는 제 1냉매가 감압 및 감온되도록 하는 제 1팽창밸브(13)와, 제 1팽창밸브(13)를 거치면서 감온된 저온의 제 1냉매가 통과하는 실외 열교환기(14)를 포함하고, 상기 실외 열교환기(14)를 거친 제 1냉매는 제 1사방밸브(12)를 거쳐서 다시 제 1압축기(11)로 회수된다.
또한, 제 2사이클(20)은, 제 1사이클(10)과 유사하게 제 2냉매를 고온,고압으로 압축하여 토출시키는 제 2압축기(21)와, 상기 제 2압축기(21)로부터 토출된 고온,고압의 제 2냉매를 통과시키는 제 2 사방밸브(22)와, 이 제 2사방밸브(22)를 통과하는 제 2냉매가 감압 및 감온되도록 하는 제 2팽창밸브(23)를 포함하고, 상기 제 2팽창밸브(23)를 거치면서 감온된 저온의 제 2냉매는 제 2사방밸브(22)를 거쳐서 다시 제 2압축기(21)로 회수된다.
축열조 유닛(30)은 축열조(31)를 포함하고, 온수가 출수되도록 하는 온수관(32)이 연결된 구조이다.
또한, 바닥 난방유닛(40)은 축열조(31)에서 온수를 공급받도록 하는 온수공급관(41)이 연결되고, 바닥 난방유닛(40)을 거친 물이 다시 축열조(31)로 회수되도록 하는 회수관(42)이 연결된 구조를 가진다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제 2사이클(20)에는 상기 제 1사이클(10)의 제 1압축기(11)를 통해 토출되는 제 1냉매와, 제 2사이클(20)의 제 2압축기(21)를 통해 토출되는 제 2냉매와 열교환이 이루어지도록 하는 냉매측 열교환기(24)가 포함된다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제 2사이클(20)에는, 제 2압축기(21)로부터 토출되는 고온,고압의 냉매와 축열조(31)로부터 나오는 물과 열교환이 이루어지도록 하는 축열측 열교환기(25)가 포함된다.
상기 제 1냉매는 냉매측 열교환기(24)를 통과하면서 응축되고, 제 2냉매는 축열측 열교환기(25)를 통해 응축되며, 또한, 제 2냉매는 제 2팽창밸브(23)를 거치는 경우, 냉매측 열교환기(24)를 통해 증발하고, 증발된 제 2냉매는 열회수 열교환기(60)를 거친 다음, 제 2사방밸브(22)를 통과하여 제 2압축기(21)로 회수된다.
또한, 상기 제 2압축기(21)로부터 나오는 고온,고압의 제 2냉매는, 축열측 열교환기(25)를 거치도록 하는 연결배관(26a)이 형성되고, 축열측 열교환기(25)를 통과한 제 2냉매가 제 2팽창밸브(23)를 통과하도록 하는 연결배관(26b)이 형성되며, 제 2팽창밸브(23)를 통과한 제 2냉매가 냉매측 열교환기(24)를 통과하도록 하는 연결배관(26c)이 형성되고, 냉매측 열교환기(24)를 거친 제 2냉매가 제 2사방밸브(22)를 거치도록 하는 연결배관(26d)이 형성된 구조를 가진다.
또한, 연결배관(26b)상에는 제 2냉매의 역류를 방지하도록 하는 체크밸브(27)가 갖추어진다.
상기 축열조(31)에는 상기 축열측 열교환기(25)와 열교환이 이루어지도록 하는 순환배관(31a)(31b)이 형성되고, 축열조(31)로부터 물이 나오는 순환배관(31a)상에는 순환펌프(33)가 갖추어진다.
상기 냉매측 열교환기(24)와 축열측 열교환기(25)는, 예를 들어 판형 열교환기를 채용하여 사용할 수 있다.
상기 실내기 유닛(50)은, 실내 열교환기(51)와 팬(52)을 포함하는데, 제 2냉매가 연결배관(26a)으로부터 분기되어서 실내 열교환기(51)를 통과하도록 하는 제 1분기배관(28)이 연결되며, 실내 열교환기(51)를 거친 제 2냉매가 냉매측 열교환기(24)를 통과하도록 연결배관(26c)와 합해지도록 연결되는 제 2분기배관(29)이 형성되는 구조를 가진다.
상기 제 1분기배관(28)상에는 2방밸브(28a)가 구비되고, 제 2분기배관(29)상에는 제 3팽창밸브(29a)가 갖추어진다.
여기서, 본 발명은 제 2사이클(20)상에 열회수 열교환기(60)가 더 포함되는데, 상기 열회수 열교환기(60)는 순환펌프(33)에 의해 축열조(31)안의 물이 출수되어서 흐르는 순환배관(31a)으로부터 분기되는 제 1순환 분기배관(61)과, 열회수 열교환기(60)를 지나서 축열조(31)안으로 물이 유입되도록 하는 순환배관(31b)과 연결되는 제 2순환 분기배관(62)을 포함한다.
상기 순환배관(31a)과 제 1순환 분기배관(61)과 만나는 지점에는 3방밸브(70)가 마련된다.
이러한 구조를 가지는 본 발명의 각 운전모드별로 구체적으로 동작 설명을 하면 다음과 같다.
[고온수 운전 모드]
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이원냉동 사이클을 이용한 히트펌프 시스템은, 80℃ 이상의 고온수를 생성하는 것으로서, 제 1,2사이클(10)(20)을 가동시키면, 제 1사이클(10)을 구성하는 제 1압축기(11)의 작동으로 제 1냉매가 고온,고압의 상태로 토출되면서 순환하게 되는데, 제 1압축기(11)에 의해 고온,고압으로 토출되는 제 1냉매는 제 1사방밸브(12)를 거쳐서 냉매측 열교환기(24)를 통과하고, 이어서 제 1팽창밸브(13)를 거치면서 감압,감온되며, 그런 다음에 실외 열교환기(14)를 거쳐서 다시 제 1사방밸브(12)를 지나 제 1압축기(11)로 다시 회수된다.
이때, 제 2사이클(20)을 구성하는 제 2압축기(21)의 작동으로 제 2냉매가 고온,고압의 상태로 토출되어서 순환하게 되면서 냉매측 열교환기(24)에서 제 1,2냉매가 열교환 작용이 이루어진다.
이때, 제 1압축기(11)를 통해 토출되는 제 1냉매는 바로 냉매측 열교환기(24)를 통과하므로 고온의 상태가 되고, 제 2압축기(21)를 통해 토출되는 제 2냉매는 곧바로 냉매측 열교환기(24)를 통과하는 것이 아니라, 축열측 열교환기(25)는 물론, 제 2팽창밸브(23)를 거치면서 감온되어서 냉매측 열교환기(24)를 통과하므로, 고온의 제 1냉매와 저온의 제 2냉매가 열교환되는 상태가 된다.
이때, 상기 제 2압축기(21)를 통해 토출되는 제 2냉매가 유동하는 연결배관(26a)으로부터 분기되어서, 실내 열교환기(51)와 연결되는 제 1분기배관(28) 상에는 2방밸브(28a)가 마련되어서 있는데, 상기 2방밸브(28a)는 폐쇄된 상태로 있게된다.
여기서, 상기 축열측 열교환기(25)에서는 제 2압축기(21)를 통해 토출되는 제 2냉매가 연결배관(26a)을 통해 우선 통과하게 되므로, 순환배관(31a)상에 구비된 순환펌프(33)의 가동으로 축열조(31)안에서 나오는 물이 순환배관(31a)을 통해 축열측 열교환기(25)를 통과하여 순환배관(31b)을 통해 다시 축열조(31)안으로 회수되는 과정에서, 축열측 열교환기(25)를 거치면서 고온의 제 2냉매에 의해 열원을 얻어서 온수화된 상태로 축열조(31)안으로 유입된다.
상기 순환배관(31a)을 통해 이동하는 물은, 3방밸브(70)를 경유하여 축열측 열교환기(25)를 통과하여 열원을 얻어서 고온수화된 상태로 순환배관(31b)을 통해 축열조(31)안으로 회수된다.
제 2냉매는 냉매측 열교환기(24)를 거치면서 제 1압축기(11)를 통해 토출되는 고온의 제 1냉매와 열교환되어 열원을 얻은 상태로 다시 제 2압축기(21)로 회수되므로, 다시 제 2압축기(21)를 통해 토출되는 고온의 제 2냉매가 더욱 고온화된 상태로 축열측 열교환기(25)를 거치므로 축열조(31)안의 물을 더욱 용이하게 고온화하도록 할 수 있다.
축열조(31)안에 있는 고온수는 온수관(32)을 통해 출수하여 사용할 수 있다.
[고온수 및 난방 운전모드]
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템에서 고온수 및 난방 운전모드(공간 및 바닥난방 운전모드)를 나타낸 구성도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 고온수 운전모드는 상기에서 설명한 바와 같고, 공간 난방 운전모드에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
고온수 및 난방 운전모드는 예를 들어 주로 겨울철에 가동되는 운전모드이다.
즉, 제 1사이클(10)과 제 2사이클(20)이 동시에 가동하는 상태에서, 제 2압축기(21)를 통해 토출되는 제 2냉매가 축열측 열교환기(25)를 통과할 때, 축열조(31)안의 물이 순환배관(31a)(32a)을 통해 상기 축열측 열교환기(25)내에서 고온의 제 2냉매에 의해 열원을 얻어서 고온수로 되어 축열조(31)안으로 다시 회수되는데, 순환배관(31a) 상에는 3방밸브(70)가 갖추어져 있어, 이 3방밸브(70)를 경유하여 축열측 열교환기(25)를 통과하여 순환배관(31b)를 통해 축열조(31)안으로 회수된다.
물론, 상기 순환배관(31b)로부터 분기되어 연결된 제 2순환 분기배관(62)쪽으로 온수가 이동하여 열회수 열교환기(60)을 지나 제 1순환 분기배관(61)까지 물이 차 있지만, 3방밸브(70)에서 차단되는 상태가 된다.
이렇게 축열조(31)의 온수는 온수 공급관(41)을 통해 바닥 난방유닛(40)으로 보내져서, 다시 회수관(42)을 통해 축열조(31)안으로 회수되는 과정에서 바닥 난방이 이루어지도록 한다.
한편, 제 2압축기(21)를 통해 토출되는 제 2냉매가 흐르는 연결배관(26a)상에서 분기되는 제 1분기배관(28)상에는, 2방밸브(28a)가 구비되어 있어, 상기 2방밸브(28a)가 개방되면, 제 2냉매의 일부는 제 1분기배관(28)상으로 이동하여 실내 열교환기(51)를 거쳐서 제 2분기배관(29)을 통해 이동하게 된다.
따라서, 실내 열교환기(51)를 고온의 제 2냉매가 통과하게 되므로, 팬(52)의 가동으로 응축열이 실내 공간 난방이 가능해질 수 있는 것이다.
또한, 제 2분기배관(29)내를 이동하는 제 2냉매는 제 3팽창밸브(29a)를 통과하면서 감온되어서 냉매측 열교환기(24)를 통과하게 되는데, 이때 제 2분기배관(29)은 연결배관(26c)과 합류되는 구조를 가지므로, 제 2냉매는 제 2분기배관(29)을 통과하면서 연결배관(26c)과 합류되어 냉매측 열교환기(24)를 통과하여 제 2사방밸브(22)를 거쳐서 제 2압축기(21)로 회수되는 것이다.
따라서, 종래와 같이 축열조의 물로 실내 공간을 난방하기 위해 축열조의 물온도를 높이는 것은 많은 열량이 필요하고, 또한 바닥 난방시 바닥으로 손실되는 열량이 크게 되는데, 본 발명에서는 고온의 제 2냉매로부터 열원을 얻어서 고온화된 물에 의해 실내 바닥 난방을 수행함과 동시에, 고온의 제 2냉매를 통해 실내 공간 난방을 수행하므로, 종래의 고온수에 의한 바닥 난방보다 빠르게 실내 난방이 가능하게 된다.
[공간 난방 운전모드]
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템에서 공간 난방 운전모드를 나타낸 구성도로서, 도시된 바와 같이, 예를 들어 간절기에 공간 난방이 필요한 경우에 작동되는 운전모드이다.
우선 제 1사이클(10)이 가동함과 동시에, 제 2사이클(20)이 가동하는 상태에서 제 2팽창밸브(23)를 폐쇄하고. 제 1분기배관(28)상에 갖추어진 2방밸브(28a)를 개방한다.
그러면, 제 2압축기(20)를 통해 토출되는 고온의 제 2냉매는, 제 1분기배관(28)을 통해 이동하여 실내 열교환기(51)를 통과하게 되면서 실내의 공간 난방이 이루어진다.
실내 열교환기(51)를 통과한 제 2냉매는, 제 2분기배관(29)을 거쳐서 제 3팽창밸브(29a)를 통과하면서 감온되어서 냉매측 열교환기(24)를 지나게 되고, 이때 연결배관(26c)과 합류되어서 제 2냉매가 냉매측 열교환기(24)를 통과하여 제 2사방밸브(22)를 지나 다시 제 2압축기(21)로 회수된다.
이때, 축열조(31)안에 있는 물이 중온수로서 제 2냉매 사이클에 열량공급이 가능할 경우, 실외기는 작동을 멈추고, 순환펌프(33)의 가동으로 순환배관(31a)을 통해 축열조(31)안에 있던 물이 이동하여 3방밸브(70)를 거쳐서 제 1순환 분기배관(61)을 통해 열회수 열교환기(60)를 거치면서 제 2냉매의 열원을 회수하여 제 2순환 분기배관(62)을 통해 이동한 다음, 순환배관(31b)을 통해 축열조(31)안으로 유입되는데, 열회수 열교환기(60)에서, 제 3팽창밸브(29a) 및 냉매측 열교환기(24)를 거친 제 2냉매와 열교환하여 제 2냉매에 열원을 주게된다.
따라서, 공간 난방 운전모드시에는 축열조 유닛(30) 및 바닥 난방유닛(40)은 가동하지 않는 상태로 있게 되는 것이다.
[공간 냉방 운전모드]
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트펌프 시스템에서 공간 냉방 운전모드를 나타낸 구성도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 제 1,2사이클(10)(20)의 가동시 상기 공간 난방 운전모드시와 역 사이클 운전방식으로서, 먼저 제 1사이클(10)의 제 1압축기(11)를 통해 토출되는 고온,고압의 제 1냉매는 먼저 제 1사방밸브(12)를 통과하여 실외 열교환기(14)를 거치고, 이어서 제 1팽창밸브(13)를 지나서 감온된 상태로 냉매측 열교환기(24)를 통과하여 제 1사방밸브(12)를 거치면서 제 1압축기(11)로 회수된다.
또한, 제 2사이클(20)을 이루는 제 2압축기(21)는 제 2사방밸브(22)를 지나서 냉매측 열교환기(24)를 통과하는데, 냉매측 열교환기(24)를 거치면서 저온화된 제 1냉매와 열교환한 상태로 통과한다.
냉매측 열교환기(24)를 통과한 제 2냉매는 제 2분기배관(29)를 통해 제 3팽창밸브(29a)를 통과하면서 감온된 상태로 실내 열교환기(51)를 통과하여 제 1분기배관(28)를 통해 제 2사방밸브(22)를 거쳐서 다시 제 2압축기(21)로 회수된다.
상기 제 2냉매는 냉매측 열교환기(24)를 거쳐서 열원을 빼앗긴 상태에서 다시 제 3팽창밸브(29a)를 거치면서 감온되어서 실내 열교환기(51)를 통과하므로, 실내 공간 냉방이 효과적으로 이루어질 수 있다.
실내 공간 냉방 운전모드시에, 순환펌프(33)를 가동하여 축열조(31)의 물이 이동하여 열회수 열교환기(60)를 통과하면서 제 2냉매 사이클의 제 2냉매 응축열을 회수할 수 있다(폐열회수 기능).
또한, 실내 공간 냉방 운전모드시에는, 제 2냉매는 제 2분기배관(29)으로 이동하는 것과 동시에 연결배관(26c)를 통해 제 2팽창밸브(23)를 통과할 수 있는데, 이때 제 2팽창밸브(23)는 폐쇄된 상태에 있고, 더욱이 연결배관(26b)상에는 체크밸브(27)가 갖추어져 있어, 제 2냉매의 이동이 보다 확실하게 차단되므로 축열측 열교환기(25)로 이동하지 못하게 된다.
이상에서는 첨부도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속한다.
1 : 히트펌프 시스템
10 : 제 1사이클
11 : 제 1압축기
12 : 제 1사방밸브
13 : 제 1팽창밸브
14 : 실외 열교환기
20 : 제 2사이클
21 : 제 2압축기
22 : 제 2사방밸브
23 : 제 2팽창밸브
24 : 냉매측 열교환기
25 : 축열측 열교환기
26a,26b,26c,26d : 연결배관
27 ; 체크밸브
28 : 제 1분기배관
28a : 2방밸브
29 : 제 2분기배관
29a : 제 3팽창밸브
30 : 축열조 유닛
31 : 축열조
31a,31b : 순환배관
32 : 온수관
33 : 순환펌프
40 : 바닥 난방유닛
41 : 온수 공급관
42 : 회수관
50 : 실내기 유닛
51 : 실내 열교환기
52 : 팬
60 : 열회수 열교환기
61 : 제 1순환 분기배관
62 : 제 2순환 분기배관
70 : 3방밸브

Claims (5)

  1. 제 1냉매가 순환되도록 하는 제 1사이클(10)과;
    제 2냉매가 순환되도록 하는 제 2사이클(20)과;
    내부에 물을 축열하는 축열조(31)를 포함하는 축열조 유닛(30)과;
    상기 축열조(31)로부터 온수를 공급받아 바닥 난방이 이루어지도록 연결되는 바닥 난방유닛(40)과;
    공간 냉,난방이 가능하도록 실내 열교환기(51)를 구비하는 실내기 유닛(50);
    을 포함하고,
    상기 제 2사이클(20)은,
    상기 제 1사이클(10)의 순환하는 제 1냉매와, 제 2사이클(20)의 순환하는 제 2냉매가 열교환이 이루어지도록 하는 냉매측 열교환기(24)와;
    제 2압축기(21)로부터 토출되는 고온,고압의 제 2냉매와 축열조(31)로부터 나오는 물이 열교환되도록 하는 축열측 열교환기(25);
    를 포함하며,
    상기 실내 열교환기(51)는,
    제 2냉매가 제 2압축기(21)와 축열측 열교환기(25) 사이에 연결되는 연결배관(26a)으로부터 분기되어서 실내 열교환기(51)를 통과하도록 하는 제 1분기배관(28)과, 실내 열교환기(51)를 거친 제 2냉매가 냉매측 열교환기(24)를 통과하도록 제 2팽창밸브(23)와 냉매측 열교환기(24) 상에 연결되는 연결배관(26c)과 합해지도록 연결되는 제 2분기배관(29)을 포함하고,
    상기 제 1분기배관(28)상에는 운전모드에 따라 개폐되는 2방밸브(28a)가 구비되며, 상기 제 2분기배관(29)상에는 제 3팽창밸브(29a)가 마련되고,
    축열조(31)의 열원을 통해 열을 회수하여 공간 난방이 가능하도록, 상기 축열조(31)에 연결된 순환배관(31a)으로부터 분기되는 제 1순환 분기배관(61)과, 축열조(31)에 연결되는 순환배관(31b)과 연결되는 제 2순환 분기배관(62)이 연결되는 열회수 열교환기(60);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이원냉동사이클을 이용한 히트펌프 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 축열측 열교환기(25)와 제 3팽창밸브(29a)의 사이에 연결되는 연결배관(26b)상에는 체크밸브(27)가 갖추어지는 것을 특징으로 하는 이원냉동사이클을 이용한 히트펌프 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 축열조(31)의 순환배관(31a)(31b)은 상기 축열측 열교환기(25)와 열교환이 이루어지도록 연결되고, 축열조(31)로부터 물이 나오도록 순환배관(31a)상에는 순환펌프(33)가 갖추어지는 것을 특징으로 하는 이원냉동사이클을 이용한 히트펌프 시스템.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    축열조(31)로부터 나오는 물이 이송되도록 하는 순환배관(31a)에는,
    열회수 열교환기(60)로 연결되는 제 1순환 분기배관(61)과 만나는 지점에 열회수 열교환기(60) 또는 축열측 열교환기(25)를 운전모드에 따라 선택적으로 물이 이동되도록 하는 3방밸브(70)가 마련되는 것을 특징으로 하는 이원냉동사이클을 이용한 히트펌프 시스템.
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