KR20020013337A - The combined Compact Refrigerative / Regenerative Heat-Pump System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 심야전력을 사용하는 소형 빙축열 열펌프 시스템의 응용에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉동사이클에 의한 빙축열 냉방시스템과 역사이클에 의한 수축열 난방시스템을 결합하여 계절에 따라 번갈아가며 냉난방에 사용할 수 있도록 한 소형 축냉·축열식 복합 열펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to the application of a small ice storage heat pump system using a midnight power, and more particularly, by combining the ice storage heat cooling system by the refrigeration cycle and the shrinkage heat heating system by the reverse cycle to be used for cooling and heating alternately according to the season. The present invention relates to a small heat storage and heat storage complex heat pump system.
일반적으로, 빙축열 기기는 심야시간대의 잉여전기를 이용해서 냉동기를 가동시켜 얼음을 생성하여 축열조에 저장해 두었다가 냉방에 따른 부하가 커지는 시간대에 축열조의 얼음을 이용해 냉방을 하는 기기이다.In general, ice storage equipment is a device that operates the freezer by using the surplus electricity of the late-night time to generate ice and store the ice in the heat storage tank, and then to cool by using the ice of the heat storage tank when the load due to cooling increases.
도 1은 종래의 소형 빙축열 열펌프 시스템의 계통도로서, 도시된 바와 같이,소형 빙축열 열펌프 시스템은 실외기(100), 축열 시스템(200), 실내기(300)로 이루어졌다. 일반적으로 소형 빙축열 열펌프 시스템의 축열조(210) 내부에는 순환수가 일정수위 만큼 수용되어 있는데, 야간에 축열조(210) 내에 설치된 열교환 코일(211) 내부로 실외기에서 냉각된 냉매가 통과하면서 축냉시켜 코일의 외부에 얼음이 형성되고, 주간에 코일 외부의 얼음을 해빙시킨 냉수를 실내기로 보내 실내 냉방을 실현한다. 냉방에 사용된 순환수는 회수관(220)을 통해 축열조(210)로 회수되고, 축열조(210) 내부의 순환수를 냉각하는데 이용된 냉매는 회수 파이프를 통해 실외기로 회수되어 열교환된 다음 다시 냉각과정을 거치게 된다.1 is a schematic diagram of a conventional small ice heat storage heat pump system, and as shown, the small ice heat storage heat pump system includes an outdoor unit 100, a heat storage system 200, and an indoor unit 300. Generally, the circulating water is accommodated in the heat storage tank 210 of the small ice heat storage heat pump system by a predetermined level, and the refrigerant cooled in the outdoor unit passes through the heat exchange coil 211 installed in the heat storage tank 210 at night and accumulates the coil. Ice is formed on the outside, and during the day, the cold water that thawed the ice outside the coil is sent to the indoor unit to achieve indoor cooling. The circulating water used for cooling is recovered to the heat storage tank 210 through the recovery pipe 220, and the refrigerant used to cool the circulating water in the heat storage tank 210 is recovered to the outdoor unit through a recovery pipe, heat exchanged, and then cooled again. You will go through the process.
도 2는 도 1의 축열 시스템의 전체 구성도, 도 3은 도 2의 축열조(210) 내부의 배관 상태도로서, 도시된 바와 같이, 축열조(210)의 상부 일측에는 급수밸브(212)를 구비한 급수관(213)이 연결 설치되고, 축열조(210)의 내부에는 물의 수심을 따라 "⊂" 형상을 가지는 다수개의 열교환 코일(211)이 상호 이격된 상태로 각 라인을 이루며 설치되어 있고, 이 열교환 코일(211)은 일끝이 모두 연결되어 있으며 필터·건조기(219)가 구비된 냉매 공급파이프(214)와 연결되어 있다. 열교환 코일(211)의 다른 일끝은 각 라인을 따라 이동하는 냉매를 통합 회수하기 위한 회수관(215)에 모두 연결되어 있으며, 이 회수관(215)에는 냉매를 최종적으로 회수시키기 위한 회수파이프(216)가 연결되어 축열조(210)의 외부로 인출되도록 구성되어 있다.FIG. 2 is an overall configuration diagram of the heat storage system of FIG. 1, and FIG. 3 is a state diagram of piping inside the heat storage tank 210 of FIG. 2. As shown in the drawing, a water supply valve 212 is provided at an upper side of the heat storage tank 210. The water supply pipe 213 is connected and installed, and a plurality of heat exchange coils 211 having a "⊂" shape along the water depth are formed in the heat storage tank 210 in a state where they are spaced apart from each other. One end of the 211 is connected to a refrigerant supply pipe 214 provided with a filter and a dryer 219. The other end of the heat exchange coil 211 is connected to all of the recovery pipes 215 for integrally recovering the refrigerant moving along each line, and the recovery pipe 215 has a recovery pipe 216 for finally recovering the refrigerant. ) Is connected to draw out to the outside of the heat storage tank (210).
한편, 축열조(210)의 일측 바닥면에는 순환펌프(217)가 설치되어 있고, 이순환펌프(217)는 축열조(210)의 상부 부위와 연결파이프(218)를 매개로 연결되어 있으며, 이와 대응하는 다른 측면의 하부에는 조절밸브(221)를 구비한 회수관(220)이 축열조(210)의 내부와 연결되도록 설치되어 있다. 상기 순환펌프(217)의 토출부는 순환수를 공급하는 공급파이프(240)를 매개로 하여 실내기와 연결되어 있고, 이 실내기는 냉방을 도모한 순환수를 축열조(210)로 회수하고자 회수파이프(230)를 매개로 상기 회수관(220)과 상호 연결되어 있다.On the other hand, one side bottom surface of the heat storage tank 210 is provided with a circulation pump 217, the circulation pump 217 is connected to the upper portion of the heat storage tank 210 and the connection pipe 218, the corresponding The lower side of the other side is provided with a recovery pipe 220 having a control valve 221 is connected to the interior of the heat storage tank (210). The discharge part of the circulation pump 217 is connected to the indoor unit via a supply pipe 240 for supplying the circulation water, and the indoor unit 230 collects the recovery pipe 230 to recover the circulating water for cooling to the heat storage tank 210. It is connected to the recovery pipe 220 through the).
종래의 소형 빙축열 열펌프 시스템은 심야전력을 이용한 냉동사이클의 가동으로 심야에 축열조 내의 순환수를 결빙시킨 후 주간에 이를 해빙시킨 냉수를 공급파이프를 통해 실내기에 공급함으로써 실내 냉방의 목적을 달성할 수 있었으나, 동절기에는 실내 난방을 위해 별도의 난방설비를 갖추어야 하는 불편함과 설비 추가에 따른 비용상의 문제가 있었다.Conventional small ice heat storage heat pump system can achieve the purpose of indoor cooling by supplying the indoor water through the supply pipe the cold water thawed during the day by freezing the circulating water in the heat storage tank by the operation of the refrigeration cycle using the late-night power. However, in winter there were inconveniences of having to install a separate heating facility for indoor heating and cost problems due to the additional equipment.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 개선하기 위한 것으로, 심야전력을 사용하는 냉동사이클에 의한 빙축열 냉방시스템과 역사이클에 의한 수축열 난방시스템을 결합하여 계절에 따라 냉방 또는 난방을 할 수 있도록 전환가능하게 구성되고, 필요시는 순환수를 급탕하여 온수를 사용할 수 있도록 보조탱크 및 보조가열기를 구비한 소형 축냉·축열식 복합 열펌프 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to improve the above problems, it is possible to switch the cooling or heating according to the season by combining the ice storage heat cooling system by the refrigeration cycle using the late-night power and the shrinkage heat heating system by the reverse cycle The present invention is to provide a small heat storage and heat storage complex heat pump system having an auxiliary tank and an auxiliary heater so that hot water can be used by hot water circulating water when necessary.
도 1은 종래의 소형 빙축열 열펌프 시스템의 계통도1 is a system diagram of a conventional small ice heat storage heat pump system
도 2는 도 1의 축열시스템의 전체 구성도2 is an overall configuration diagram of the heat storage system of FIG.
도 3은 도 2의 축열조 내부의 배관 상태도3 is a view illustrating the piping inside the heat storage tank of FIG.
도 4는 본 발명의 소형 축냉·축열식 복합 열펌프 시스템의 계통도Figure 4 is a system diagram of a small heat storage, heat storage composite heat pump system of the present invention
도 5는 도 4의 축열시스템의 전체 구성도5 is an overall configuration diagram of the heat storage system of FIG.
도 6은 도 5의 축열조와 회수파이프의 연결 상태도6 is a diagram illustrating a connection state between the heat storage tank and the recovery pipe of FIG. 5;
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
210,510 : 축열조210,510: heat storage tank
211,511 : 열교환 코일211,511: Heat Exchanger Coils
215,220,580,591 : 회수관215,220,580,591: Recovery pipe
216,230,570,590 : 회수파이프216,230,570,590: recovery pipe
212,512 : 급수밸브212,512: Water supply valve
213,513 : 급수관213,513: water pipe
214,240,530,560 : 공급파이프214,240,530,560: Supply Pipe
217,520 : 순환펌프217,520: circulation pump
218,521: 연결파이프218,521 connection pipe
219,543 : 필터·건조기219,543: Filters and Dryers
221,621 : 조절밸브221,621: Control valve
431,620 : 분배기431,620: Splitter
400 : 콘덴싱 유니트400: condensing unit
410 : 가스압축기410 gas compressor
420 : 4방밸브420: 4-way valve
430 : 열교환기430: heat exchanger
432 : 스트레이너432: strainer
433,542 : 첵크밸브433,542: Check valve
434 : 냉각휀 어셈블리434 Cooling Fan Assembly
435 : 휀속도 제어기435 speed control
440 : 저압스위치440: low pressure switch
450 : 고압스위치450: high pressure switch
460 : 어큐뮤레이터460: Accumulator
470 : 소음기470: Silencer
480 : 이중압력제어기480: dual pressure controller
530a,540 : 이중관530a, 540: double pipe
541 : 팽창밸브541: expansion valve
550 : 보조탱크550: auxiliary tank
551 : 관통공551: through hole
552 : 보조가열기552: auxiliary heater
553 : 급탕밸브553: hot water supply valve
610 : 휀코일 유니트610: heat coil unit
600 : 공기조화기600: air conditioner
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉동사이클과 그 역사이클을 모두 실현할 수 있고 가스압축기(410) 및 열교환기(430)를 포함하는 콘덴싱 유니트(400)인 실외기와, 냉동사이클 작동시 축열조(510) 내부에 저장된 물을 결빙한 후 해빙시켜 이를 냉방에 이용하고 역사이클 작동시 축열조(510) 내부에 저장된 물을 승온시켜 이를 난방에 사용하도록 구성된 축열시스템(500)과, 그리고 실내에 설치되어 열교환 작용에 의한 냉난방을 도모하도록 휀코일 유니트(610)로 구성된 공기조화기(600)인 실내기를 구성요소로 하는 빙축열 냉방시스템과 수축열 난방시스템의 복합 시스템으로서, 상기 콘덴싱 유니트(400)가 냉동사이클 또는 역사이클의 작동시 각 사이클에 따른 냉매의 유동방향을 제어하기 위한 4방밸브(420)를 구비하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the refrigerating cycle and its reverse cycle can realize both the outdoor unit and the condensing unit 400 including the gas compressor 410 and the heat exchanger 430, during the operation of the refrigeration cycle The heat storage system 500 configured to freeze and then thaw water stored in the heat storage tank 510 to use it for cooling, and to heat the water stored in the heat storage tank 510 to use it for heating during reverse cycle operation. The condensing unit 400 is a composite system of an ice storage heat cooling system and a shrinkage heat heating system, each of which includes an indoor unit, which is an air conditioner 600 composed of a fan coil unit 610, which is installed to promote cooling and heating by heat exchange. Is characterized in that it comprises a four-way valve 420 for controlling the flow direction of the refrigerant in each cycle during the operation of the refrigeration cycle or reverse cycle.
또한, 상기 축열조(510) 내부 일측에 순환수의 급탕을 위한 보조탱크(550)를 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, an auxiliary tank 550 for hot water supply of the circulating water is provided on one side of the heat storage tank 510.
또한, 순환수의 급탕을 위해 상기 보조탱크(550) 내측 상부 일단에 보조가열기(552)를 설치한 것을 특징으로 한다.In addition, the auxiliary heater 552 is installed on the inner upper end of the auxiliary tank 550 for hot water supply.
또한, 상기 축열시스템(500)의 냉매 공급파이프(530)에는 냉동사이클 및 그 역사이클에 따른 냉매의 유동방향을 제어하기 위한 이중관(540)이 구비되어 있고, 상기 이중관(540)의 일측에는 팽창밸브(541)가 구비되고 상기 이중관(540)의 다른 일측에는 첵크밸브(542)가 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, the refrigerant supply pipe 530 of the heat storage system 500 is provided with a double pipe 540 for controlling the flow direction of the refrigerant according to the refrigeration cycle and the reverse cycle, the expansion of one side of the double pipe 540 A valve 541 is provided and the check valve 542 is provided on the other side of the double pipe 540.
또한, 상기 열교환기(430)와 연결되는 상기 냉매 공급파이프(530)에는 이중관(530a)이 구비되고, 상기 이중관(530a)의 일측 배관에는 축열조(510)에서 회수된 냉매액을 분배하기 위한 분배기(431)와, 상기 냉매액 속의 불순물을 여과하기 위한 스트레이너(432)가 구비되고, 다른 일측배관에는 상기 열교환기(430)로부터 공급된 냉매액의 역류를 방지하기 위한 첵크밸브(433)가 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, the refrigerant supply pipe 530 connected to the heat exchanger 430 is provided with a double pipe 530a, a distributor for distributing the refrigerant liquid recovered from the heat storage tank 510 in one pipe of the double pipe 530a. 431 and a strainer 432 for filtering impurities in the refrigerant liquid, and a check valve 433 for preventing back flow of the refrigerant liquid supplied from the heat exchanger 430 is provided at the other side pipe. It is characterized by.
또한, 상기 축열시스템(500)에는 난방용 열량을 충분히 축열시키기 위해 보조축열조를 상기 축열조(510)에 복수개 설치할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the heat storage system 500 is characterized in that a plurality of auxiliary heat storage tank can be installed in the heat storage tank 510 to sufficiently heat the heating amount for heating.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 소형 축냉·축열식 복합 열펌프 시스템의 계통도로서, 도시된 바와 같이, 냉동사이클과 그 역사이클을 모두 실현할 수 있는 콘덴싱 유니트(400)인 실외기와, 축열조(510)와 배관(530)(590)들로 이루어진 축열 시스템(500)과, 실내에 설치되어 열교환 작용에 의한 냉난방을 도모하도록 휀코일 유니트(610)를 포함하는 공기조화기(600)인 실내기를 복합시스템으로 구성한 것이다.4 is a schematic diagram of a small heat storage and heat storage complex heat pump system according to the present invention. As shown in FIG. 4, an outdoor unit, a heat storage tank 510, and a pipe (condensing unit 400) capable of realizing both a refrigeration cycle and a reverse cycle thereof are illustrated. 530, 590, and the indoor unit, which is installed in the room and the air conditioner 600 including the coil unit 610 to be installed in the room to achieve cooling and heating by heat exchange action is composed of a complex system. .
실외기는 증발된 기체냉매를 압축하기 위한 가스압축기(410)와, 냉동사이클과 역사이클 작동시 가스압축기(410)와 전체 사이클이 각각 냉동사이클 및 그 역사이클이 되도록 축열조(510)로부터 회수되는 냉매 또는 축열조(510)로 공급되는 냉매의 유동방향을 제어하기 위한 4방밸브(420)와, 축열조(510)로부터 회수되는 냉매의 열교환을 도모하는 열교환기(430)로 구성된다. 가스압축기(410)의 좌측에 냉매가스의 하한 압력을 제어하기 위한 저압스위치(440)와, 가스압축기(410)의 우측에 냉매가스의 상한 압력을 제어하기 위한 고압스위치(450)와, 저압스위치(440)의 좌측에 냉매액이 가스압축기(410) 속으로 들어가지 않도록 걸러주는 어큐뮤레이터(460)와, 그리고 고압스위치(450)의 좌측에 소음기(470)가 구비된다. 축열조(510)와 열교환기(430)를 연결하는 공급파이프(530)에는 이중관(530a)이 구비되고, 이 이중관(530a)의 일측 배관에는 축열조(510)에서 회수된 냉매액을 분배하기 위한 분배기(431)와, 이 냉매액에 포함된 불순물을 여과하기 위한 스트레이너(432)가 구비되고, 다른 일측배관에는 상기 열교환기(430)로부터 공급되는 냉매액의 역류를 방지하기 위한 첵크밸브(433)가 구비되며, 열교환기(430)와 대향하여 냉각휀 어셈블리(434), 냉각휀의 속도를 제어하기 위한 휀속도 제어기(435), 및 이중압력제어기(480)가 구비되어 있다.The outdoor unit includes a gas compressor 410 for compressing the evaporated gas refrigerant, and a refrigerant recovered from the heat storage tank 510 such that the gas compressor 410 and the entire cycle become the refrigeration cycle and the reverse cycle, respectively, during the refrigeration cycle and the reverse cycle operation. Or a four-way valve 420 for controlling the flow direction of the refrigerant supplied to the heat storage tank 510, and a heat exchanger 430 to plan the heat exchange of the refrigerant recovered from the heat storage tank 510. The low pressure switch 440 for controlling the lower limit pressure of the refrigerant gas on the left side of the gas compressor 410, the high pressure switch 450 for controlling the upper limit pressure of the refrigerant gas on the right side of the gas compressor 410, and the low pressure switch. An accumulator 460 is provided on the left side of the 440 to prevent the refrigerant liquid from entering the gas compressor 410, and a silencer 470 is provided on the left side of the high pressure switch 450. The supply pipe 530 connecting the heat storage tank 510 and the heat exchanger 430 is provided with a double pipe 530a, and a distributor for distributing the refrigerant liquid recovered from the heat storage tank 510 in one pipe of the double pipe 530a. 431 and a strainer 432 for filtering impurities contained in the refrigerant liquid, and a check valve 433 for preventing reverse flow of the refrigerant liquid supplied from the heat exchanger 430 in the other side pipe. Is provided, the cooling fan assembly 434, the fan speed controller 435 for controlling the speed of the cooling fan opposed to the heat exchanger 430, and a dual pressure controller 480 is provided.
축열시스템(500)은 내부에 일정 수위로 물이 채워져 있고 냉매가스가 유동하도록 다수의 열교환 코일(511)이 형성된 축열조(510)와, 순환수를 실내기로 보내기 위한 순환펌프(520)로 구성되고, 이 축열조(510)에 냉매를 공급하기 위한 공급파이프(530)에는 냉동사이클 및 그 역사이클에 따른 냉매의 유동을 제어하기 위한 이중관(540)이 설치되고, 이 이중관(540)의 일측에는 팽창밸브(541)가 구비되고 다른 일측에는 첵크밸브가 구비된다.The heat storage system 500 is composed of a heat storage tank 510 in which a plurality of heat exchange coils 511 are formed so that water is filled at a predetermined level and the refrigerant gas flows, and a circulation pump 520 for sending the circulating water to the indoor unit. The supply pipe 530 for supplying the refrigerant to the heat storage tank 510 is provided with a double pipe 540 for controlling the flow of the refrigerant according to the refrigerating cycle and its reverse cycle, and on one side of the double pipe 540 is expanded. A valve 541 is provided and the check valve is provided on the other side.
실내기는 실내에 설치되어 열교환 작용에 의한 실질적인 냉난방이 이루어지도록 휀코일 유니트(610)를 구비한 공기조화기(600)로서, 축열조(510)로부터 토출된 냉방 또는 난방용 순환수가 분배기(620)를 통해 실내기에 유입된다. 유입된 순환수는 휀코일 유니트(610)에 의해 열교환이 이루어지고 이로인해 냉난방이 실현된 후, 축열조(510)로 회수되는 순환경로를 거친다.The indoor unit is an air conditioner 600 installed inside the air conditioner 600 having a coil unit 610 to substantially cool and heat by a heat exchange effect, and the cooling or heating circulation water discharged from the heat storage tank 510 is distributed through the distributor 620. It flows into the indoor unit. The introduced circulating water undergoes a heat exchange by the heat coil unit 610, thereby cooling and heating, and then passes through a circulation path recovered to the heat storage tank 510.
전체 사이클이 냉동사이클로 작동될 때에는 콘덴싱 유니트(400)의 열교환기(430)는 가스압축기(410)에서 토출된 고온 고압의 기체냉매를 상온하의 물이나 공기로 열교환시켜 응축 액화시키는 응축코일로서 사용되고, 축열조(510)의 열교환 코일(511)은 콘덴싱 유니트(400)의 열교환기(430)에서 응축된 저온 저압의 냉매액이 피냉각 물체로부터 열을 흡수하여 저온 저압의 기체냉매로 변화시킴으로써 직접적으로 냉동을 실현하는 증발기로서 사용된다.When the entire cycle is operated as a refrigeration cycle, the heat exchanger 430 of the condensing unit 400 is used as a condensation coil for condensing and liquefying the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the gas compressor 410 with water or air at room temperature, The heat exchange coil 511 of the heat storage tank 510 is directly refrigerated by the low temperature low pressure refrigerant liquid condensed in the heat exchanger 430 of the condensing unit 400 absorbing heat from the object to be cooled and changing to a low temperature low pressure gas refrigerant. It is used as an evaporator to realize this.
도 4에 화살표(→)로 도시된 바와 같이, 가스압축기(410)에 의해 압축된 기체냉매는 분자간의 거리가 가깝게 되므로 냉동사이클 작동시 응축기에서 조금만 열을 빼앗아도 쉽게 응축액화가 가능하게 되고 기체의 압력과 온도가 동시에 상승하게 된다. 콘덴싱 유니트(400)가 냉동사이클로 작동할 경우, 본 발명의 소형 축냉·축열식 복합 열펌프 시스템은 가스압축기(410)에서 압축된 고온 고압의 냉매가스가 4방밸브(420)를 통해 응축코일의 기능을 하는 열교환기(430)에 도달하게 되고, 이 열교환기(430)에 의해 냉각되어 저온 저압의 냉매액으로 전환되어 첵크밸브(433)를 통과한 후, 증발기로서의 기능을 하는 축열조(510) 내부의 열교환 코일(511) 안으로 유입되면서 피냉각 물체로부터 열을 흡수하여 저온 저압의 기체냉매로 변화되어 축열조(510) 내부에 저장된 물을 열교환 코일(511) 주변부터 서서히 결빙시키게 된다. 온도가 올라간 주간에 더운 실내 공기를 축열조(510) 내의 얼음과 열교환시켜 수로를 형성시키며, 도 4에서 화살표(⇒)로 도시된 바와 같이,녹은 물은 순환펌프(520)에 의해 펌핑되어 이미 형성된 수로를 통하여 순환하게 되고 실내에 설치된 공기조화기(600)의 각각의 휀코일 유니트(610)에 의해 열교환되어 냉방효과를 실현한 후 축열조(510)로 다시 귀환하게 된다. 한편, 축열조(510) 내의 물을 결빙시키는데 사용된 냉매가스는 4방밸브(420)를 통과한 후 어큐뮤레이터(460)에서 냉매액이 걸러진 다음, 다시 가스압축기(410)로 유입된다.As shown by an arrow (→) in FIG. 4, the gas refrigerant compressed by the gas compressor 410 has a close intermolecular distance, so that the condensation of liquid gas is easily achieved even when a small amount of heat is removed from the condenser during operation of the refrigeration cycle. Pressure and temperature rise simultaneously. When the condensing unit 400 operates in a refrigeration cycle, the compact heat storage / heat storage complex heat pump system of the present invention functions as a condensation coil through the four-way valve 420 of the high-temperature and high-pressure refrigerant gas compressed by the gas compressor 410. After reaching the heat exchanger 430, which is cooled by the heat exchanger 430, is converted into a refrigerant liquid of low temperature and low pressure, and passes through the check valve 433, the heat storage tank 510 functions as an evaporator. As the heat is introduced into the heat exchange coil 511, the heat is absorbed from the object to be cooled and is converted into a gas refrigerant having a low temperature and low pressure to gradually freeze water stored in the heat storage tank 510 from around the heat exchange coil 511. During the day when the temperature rises, the indoor air is exchanged with ice in the heat storage tank 510 to form a channel, and as shown by an arrow ⇒ in FIG. 4, the melted water is pumped by the circulation pump 520 to form a channel. After circulating through the water channel and heat exchanged by each coil unit 610 of the air conditioner 600 installed in the room, the cooling effect is realized and then returned to the heat storage tank 510. On the other hand, the refrigerant gas used to freeze the water in the heat storage tank 510 passes through the four-way valve 420, the refrigerant liquid is filtered from the accumulator 460, and then flows back to the gas compressor 410.
전체 사이클이 역사이클로서 작동될 때에는, 콘덴싱 유니트(400)의 열교환 코일(511)은 축열조(510)로부터 나온 냉매액을 외기로부터 열을 채열하여 저온 저압의 기체냉매로 변화시키는 증발기로서 사용되고, 축열조(510)의 열교환 코일(511)은 응축코일로서 사용되어 가스압축기(410)에서 토출된 고온 고압의 기체냉매를 응축 액화시키게 되는데, 이때 축열조(510) 내의 물을 승온시키게 된다.When the entire cycle is operated as a reverse cycle, the heat exchange coil 511 of the condensing unit 400 is used as an evaporator for converting the refrigerant liquid from the heat storage tank 510 into a gas refrigerant of low temperature and low pressure by collecting heat from the outside air. The heat exchange coil 511 of 510 is used as a condensation coil to condense and liquefy the gas refrigerant of high temperature and high pressure discharged from the gas compressor 410, in which the temperature of the heat storage tank 510 is raised.
도 4의 화살표(…>)로 도시된 바와 같이, 역사이클 작동시, 축열조(510)로부터 나온 냉매액은 분배기(431)에서 분배되고 스트레이너(432)에 의해 불순물이 여과된 후, 콘덴싱 유니트(400) 내의 열교환기(430)에 도달하게 되고, 증발기로서의 작용을 하는 이 열교환기(430)에 의해 냉각되어 저온 저압의 냉매액으로 바뀐 후, 4방밸브(420)에 의해 유동방향이 제어되어 어큐뮤레이터(460)를 통과하게 되는데, 이 어큐뮤레이터(460)에서 냉매액이 걸러지고 기체냉매만 가스압축기(410) 내로 유입된다. 가스압축기(410)에 의해 압축된 기체냉매는 분자간의 거리가 가깝게 되므로 역사이클 작동시 응축기에서 조금만 열을 빼앗아도 쉽게 응축액화가 가능하게 되고 기체의 온도와 압력이 동시에 상승하게 되는 점을 이용하여, 콘덴싱 유니트(400)가 역사이클로 작동할 때, 가스압축기(410)를 통과한 고온 고압의 냉매가스는 4방밸브(420)를 통해 응축코일의 기능을 하는 축열조(510)의 열교환 코일(511) 안으로 유입되어 축열조(510) 내의 물을 승온시키게 된다. 도 4에서 화살표(⇒)로 도시된 바와 같이, 축열조(510) 내의 승온된 물은 축열 시스템 일측에 설치된 순환펌프(520)에 의해 펌핑되어 공급파이프(560)를 통해 순환하는 동안 실내에 설치된 공기조화기(600)의 각각의 휀코일 유니트(610)에 의해 열교환되어 난방효과를 실현한 후 회수파이프(570)를 통해 축열조(510)로 다시 귀환하게 된다. 한편, 축열조(510) 내의 물을 승온시키는데 사용된 냉매가스는 첵크밸브(542)를 통해 다시 콘덴싱 유니트(400)의 열교환기(430)로 보내진다.As shown by the arrows (...>) of FIG. 4, in the reverse cycle operation, the refrigerant liquid from the heat storage tank 510 is distributed in the distributor 431 and the impurities are filtered by the strainer 432, and then the condensing unit ( After reaching the heat exchanger 430 in 400 and being cooled by the heat exchanger 430 acting as an evaporator and changing into a refrigerant liquid of low temperature and low pressure, the flow direction is controlled by the four-way valve 420. Passing through the accumulator 460, the coolant liquid is filtered in the accumulator 460, and only the gas refrigerant is introduced into the gas compressor 410. The gas refrigerant compressed by the gas compressor 410 is close to the distance between the molecules, so that the condensation can be easily condensed even if a little heat is taken out of the condenser during reverse cycle operation, and the temperature and pressure of the gas are increased at the same time, When the condensing unit 400 operates in a reverse cycle, the high temperature and high pressure refrigerant gas passing through the gas compressor 410 passes through the four-way valve 420 to exchange heat with the heat exchange coil 511 of the heat storage tank 510. Inflow to the inside of the heat storage tank 510 to raise the temperature. As shown by the arrow ⇒ in FIG. 4, the heated water in the heat storage tank 510 is pumped by a circulation pump 520 installed at one side of the heat storage system and circulated through the supply pipe 560 and installed in the room. After heat exchanged by each of the coil units 610 of the conditioner 600 to realize a heating effect, it is returned back to the heat storage tank 510 through the recovery pipe 570. Meanwhile, the refrigerant gas used to heat up the water in the heat storage tank 510 is sent back to the heat exchanger 430 of the condensing unit 400 through the check valve 542.
본 발명의 소형 축냉·축열식 복합 열펌프 시스템의 축열조(510) 내에는 급탕수를 이용하기 위해 회수파이프(570)를 통해 회수된 순환수를 일시 저장하도록 보조탱크(550)가 설치되어 있고, 이 보조탱크(550)는 축열조(510)와 연통되도록 상부에 관통공(551)이 형성되어 있으며, 보조탱크(550) 내에는 회수파이프(570)를 통해 입수된 순환수를 직접 가열하여 순간적으로 승온시키기 위해 보조가열기(552)가 설치되어 있다. 보조가열기(552)에 의해 가열 급탕된 순환수는 보조탱크(550)로부터 외부로 인출된 급탕밸브(553)를 통해 외부로 배출되어 온수로 사용할 수 있게 된다.In the heat storage tank 510 of the small heat storage and heat storage composite heat pump system of the present invention, an auxiliary tank 550 is installed to temporarily store the circulated water recovered through the recovery pipe 570 to use the hot water. The auxiliary tank 550 has a through hole 551 formed at an upper portion thereof so as to communicate with the heat storage tank 510. In the auxiliary tank 550, the auxiliary tank 550 directly heats the circulating water obtained through the recovery pipe 570 to instantly increase the temperature. Auxiliary heater 552 is installed to make. The circulating water heated by the auxiliary heater 552 is discharged to the outside through the hot water supply valve 553 drawn out from the auxiliary tank 550 to be used as hot water.
도 5는 도 4의 축열시스템(500)의 전체 구성도로서, 축열조(510)의 상부 일측에는 급수밸브(512)를 구비한 급수관(513)이 연결 설치되어 있고, 축열조(510) 내부에 물의 수심을 따라 "⊂" 형상을 이루는 다수개의 열교환 코일(511)이 상호이격된 상태에서 냉매가 개별적인 각 라인을 따라 이동하도록 설치되어 있고, 각각의 열교환 코일(511)의 일끝은 하나의 분배관에 모두 연결되어 있으며, 이 분배관의 중앙에는 냉매를 공급하기 위한 냉매공급 파이프가 연결되어 있다. 상기 분배관과 대응하는 열교환 코일(511)의 다른 일끝은 각 라인을 따라 이동하는 냉매를 통합적으로 회수하기 위한 회수관(591)에 모두 연결되어 있으며, 이 회수관(591)은 냉매를 최종적으로 회수하기 위한 회수파이프(590)에 연결되고, 이 회수파이프(590)는 축열조(510)의 외부로 인출되도록 구성되어 있다. 한편, 축열조(510)의 일측 바닥면에는 순환펌프(520)가 설치되어 있고, 이 순환펌프(520)는 축열조(510)의 상부 부위와 연결파이프(521)를 매개로 연결되어 있으며, 이와 대응하는 다른 측면의 하부에는 조절밸브를 구비한 회수관(580)이 축열조(510)의 내부와 연결되도록 설치되어 있다. 상기 순환펌프(520)의 토출부는 순환수를 공급하는 공급파이프(560)를 매개로 하여 실내기와 같이 연결되어 있고, 이 실내기는 냉방을 도모한 순환수를 축열조(510)로 회수하고자 회수파이프(570)를 매개로 상기 회수관(580)과 상호 연결되어 있다.FIG. 5 is an overall configuration diagram of the heat storage system 500 of FIG. 4, wherein a water supply pipe 513 having a water supply valve 512 is connected to an upper side of the heat storage tank 510, and water is stored in the heat storage tank 510. A plurality of heat exchange coils 511 having a "⊂" shape along the water depth are installed to move along each individual line in a state where they are spaced apart from each other, and one end of each heat exchange coil 511 is provided in one distribution pipe. All are connected, and the center of this distribution pipe is connected with the refrigerant supply pipe for supplying refrigerant. The other end of the heat exchange coil 511 corresponding to the distribution pipe is all connected to a recovery pipe 591 for integrally recovering the refrigerant moving along each line, and the recovery pipe 591 finally receives the refrigerant. It is connected to the recovery pipe 590 for recovery, and this recovery pipe 590 is comprised so that it may be drawn out of the heat storage tank 510. Meanwhile, a circulation pump 520 is installed at one bottom surface of the heat storage tank 510, and the circulation pump 520 is connected to the upper portion of the heat storage tank 510 via a connection pipe 521. The lower side of the other side is provided with a recovery pipe 580 having a control valve is connected to the interior of the heat storage tank (510). The discharge part of the circulation pump 520 is connected like an indoor unit through a supply pipe 560 for supplying the circulation water, and the indoor unit recovers the circulation water for cooling to the heat storage tank 510. 570 is connected to the recovery pipe 580 via a medium.
실외기의 콘덴싱 유니트(400)가 냉동사이클로 작동될 때, 도 5에 화살표(→)로 도시된 바와 같이, 냉매액은 냉매공급 파이프를 통해 팽창밸브(541) 및 필터·건조기(543)를 거쳐 축열조(510) 내의 각 열교환 코일(511)에 공급된 후 회수파이프(590)를 통해 회수되고, 실외기의 콘덴싱 유니트(400)가 역사이클로 작동될 때, 도 5에 화살표(…>)로 도시된 바와 같이, 냉매액은 회수파이프(590)를 따라 공급되어 축열조(510) 내의 각 열교환 코일(511)에 공급된 후 냉매공급 파이프를 통해 첵크밸브를 거쳐 회수된다.When the condensing unit 400 of the outdoor unit is operated in a refrigeration cycle, as shown by an arrow (→) in FIG. 5, the refrigerant liquid passes through an expansion valve 541 and a filter / dryer 543 through a refrigerant supply pipe. After being supplied to each heat exchange coil 511 in 510 and recovered through the recovery pipe 590, when the condensing unit 400 of the outdoor unit is operated in a reverse cycle, as shown by arrows (...>) in FIG. Likewise, the refrigerant liquid is supplied along the recovery pipe 590 and supplied to each heat exchange coil 511 in the heat storage tank 510 and then recovered through the check valve through the refrigerant supply pipe.
도 6은 도 5의 축열조(510)와 회수파이프(590)의 연결상태를 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 축열시스템(500)의 냉매 공급파이프(530) 상에는 냉동사이클 및 그 역사이클에 따른 냉매의 유동을 제어하기 위한 이중관(540)이 구비되어 있으며, 이중관(540)의 한쪽 배관에는 고온 고압의 냉매액을 교축작용(throttling)에 의해 저온 저압의 상태로 단열 팽창시키고, 동시에 증발기 부하에 따라 적정한 냉매 공급량을 유지할 수 있도록 조절하기 위한 팽창밸브(541)와 필터·건조기(543)가 구비되어 있고, 다른쪽 배관에는 축열조(510)로부터 회수되는 냉매액의 역류를 방지하기 위하여 한쪽 방향으로만 흐르도록 하기 위한 첵크밸브가 구비되어 있다.6 is a view illustrating a connection state between the heat storage tank 510 and the recovery pipe 590 of FIG. 5, as shown in FIG. 6, according to the refrigerant supply pipe 530 of the heat storage system 500 according to a refrigeration cycle and its reverse cycle. A double pipe 540 is provided to control the flow of the coolant, and one pipe of the double pipe 540 is thermally insulated to a low temperature and low pressure state by throttling the refrigerant liquid of high temperature and high pressure, and at the same time to the evaporator load. And an expansion valve 541 and a filter / dryer 543 for adjusting to maintain an appropriate amount of refrigerant supply, and the other pipe is provided in one direction to prevent backflow of the refrigerant liquid recovered from the heat storage tank 510. A check valve is provided to allow only flow.
본 발명에 따른 소형 축냉·축열식 복합 열펌프 시스템의 축열시스템(500)에는 난방용 열량을 충분히 축열시키기 위한 자연 열대류 방식의 보조축열조(도면에 도시되지 않은)를 축열조(510)와 연결되도록 하여 복수개 설치할 수 있다. 심야전력을 이용하여 승온시킨 순환수를 다수의 보조축열조 내에 저장해 두면 난방용 열량을 충분히 확보할 수 있어 비상시 난방에 사용할 수 있게 되어 유익하다.In the heat storage system 500 of the small heat storage and heat storage complex heat pump system according to the present invention, a plurality of natural heat flow type auxiliary heat storage tanks (not shown) are connected to the heat storage tank 510 to sufficiently store heat for heating. Can be installed. By storing the circulating water heated by using the midnight electric power in a plurality of auxiliary heat storage tanks, it is advantageous to be able to secure enough heat for heating and to be used for emergency heating.
본 발명의 소형 축냉·축열식 복합 열펌프 시스템을 이용함으로써 여름철 냉방 및 겨울철 난방이 하나의 시스템으로 가능해지는 효과가 있어 사용이 편리해지고 설비투자 비용도 절감할 수 있게 된다.By using the small heat storage and regenerative composite heat pump system of the present invention, summer cooling and winter heating can be performed in one system, thereby making it easy to use and reducing equipment investment costs.
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