KR20120048395A - 공조 겸용 급탕 장치 및 그 운전방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 공조 겸용 급탕 장치는 실외기와 연결되고 제 1 냉매가 실내 공기와 열교환되는 실내 열교환기를 갖는 복수개의 실내기와; 복수개의 실내기와 동시운전 가능하게 연결되고 제 1 냉매가 제 2 냉매와 열교환되며 제 2 냉매가 물을 가열하는 케스케이드 급탕기를 포함하고, 케스케이드 급탕기는 제 2 냉매를 압축하는 용량가변 압축기와, 용량가변 압축기에서 압축된 제 2 냉매가 물을 가열하면서 응축되는 수냉매 열교환기와, 수냉매 열교환기에서 응축된 제 2 냉매가 팽창되는 팽창기구와, 팽창기구에서 팽창된 제 2 냉매가 제 1 냉매와 열교환되어 증발되는 케스케이드 열교환기를 포함하며, 케스케이드 급탕기는 실외 온도와, 수냉매 열교환기의 출수 온도와, 케스케이드 급탕기와 복수개 실내기의 운전율에 따라 제 2 냉매의 유량을 가변시켜, 복수개의 실내기와 케스케이드 급탕기 사이의 냉매 밸런스를 확보할 수 있고 복수개의 실내기로 유동되는 제 1 냉매의 유량이 부족해지는 것을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

Description

공조 겸용 급탕 장치 및 그 운전방법{Speed heating apparatus with air conditioner and Control process of the same}
본 발명은 공조 겸용 급탕 장치 및 그 운전방법에 관한 것으로서, 특히 케스케이드 급탕기를 갖는 공조 겸용 급탕 장치및 그 운전방법에 관한 것이다.
일반적으로 급탕 장치는 보일러 등과 같은 가열기구가 물을 가열하여 급탕을 생성하는 기기이다.
최근에는 압축기와 응축기와 팽창기구와 증발기의 냉동 사이클을 이용하여 물을 가열하는 히트 펌프식 급탕장치가 개발되고 있고, 이종냉매를 이용하여 축열 저장조의 물을 가열하도록 저단측 열취득 사이클과 고단측 열취득 사이클을 갖는 냉,난방 히트펌프장치가 개발되고 있다.
공개특허공보 10-2009-0121740 (2009.11.26)
종래 기술에 따른 냉,난방 히트펌프장치는 저단측 열취득 사이클에 고단측 열취득 사이클 뿐만 아니라 실내를 공조시킬 수 있는 실내기를 함께 연결할 경우, 냉매가 고단측 열취득 사이클로 집중되는 것에 의해 실내기의 공조 성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고단측 열취득 사이클인 케스케이드 급탕기를 실내기와 동시 운전가능하게 연결할 때 실내기로 냉매가 충분히 공급될 수 있는 공조 겸용 급탕 장치 및 그 운전 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 공조 겸용 급탕 장치는 제 1 냉매가 압축되는 압축기와 제 1 냉매가 실외 공기와 열교환되는 실외 열교환기를 갖는 실외기와; 상기 실외기와 연결되고 제 1 냉매가 실내 공기와 열교환되는 실내 열교환기를 갖는 복수개의 실내기와; 상기 복수개의 실내기와 동시운전 가능하게 연결되고 상기 제 1 냉매가 제 2 냉매와 열교환되는 케스케이드 급탕기를 포함하고, 상기 케스케이드 급탕기는 제 2 냉매를 압축하는 용량가변 압축기와, 상기 용량가변 압축기에서 압축된 제 2 냉매가 물을 가열하면서 응축되는 수냉매 열교환기와, 상기 수냉매 열교환기에서 응축된 제 2 냉매가 팽창되는 팽창기구와, 상기 팽창기구에서 팽창된 제 2 냉매가 상기 제 1 냉매와 열교환되어 증발되는 케스케이드 열교환기를 포함하며, 상기 케스케이드 급탕기는 실외 온도와, 상기 수냉매 열교환기의 출수 온도와, 케스케이드 급탕기와 복수개 실내기의 운전율에 따라 제 2 냉매의 유량을 가변시킨다.
상기 케스케이드 급탕기는 상기 용량가변 압축기로 입력되는 최대 입력 주파수를 조절하는 것에 의해 상기 제 2 냉매의 유량은 가변시킬 수 있다.
상기 용량가변 압축기는 실외 온도가 낮을수록 상기 최대 입력 주파수가 낮게 조절할 수 있다.
상기 용량가변 압축기는 상기 수냉매 열교환기의 출수 온도가 높을수록 상기 최대 입력 주파수가 높게 조절할 수 있다.
상기 용량가변 압축기는 실내기와 케스케이드 급탕기의 운전율이 낮을수록 상기 최대 입력 주파수가 높게 조절할 수 있다.
상기 공조 겸용 급탕 장치를 운전하는 공조 겸용 급탕 장치의 운전 방법은 상기 케스케이드 급탕기의 운전시 상기 수냉매 열교환기의 출수 온도와 실외 온도를 감지하는 온도 감지단계와; 상기 복수개 실내기와 케스케이드 급탕기의 운전율과, 상기 온도 감지단계에서 감지된 실외 온도 및 출수 온도에 따라 상기 제 2 냉매의 유량을 가변시키는 유량 가변 단계를 포함할 수 있다.
상기 유량 가변 단계는 상기 용량가변 압축기로 입력되는 최대 입력 주파수를 설정하는 최대 입력 주파수 설정과정과; 상기 용량가변 압축기를 상기 최대 입력 주파수 이하로 구동하는 용량가변 압축기 주파수 조절과정을 포함할 수 있다.
상기 최대 입력 주파수는 실외 온도의 범위에 따라 설정된 제 1 기준값과, 상기 수냉매 열교환기의 출수 온도의 범위에 따라 설정된 제 2 기준값과, 상기 복수개의 실내기와 케스케이드 급탕기의 운전율에 따라 설정된 제 3 기준값에 비례할 수 있다.
상기 제 1 기준값은 실외 온도가 낮을수록 낮을 수 있다.
상기 제 2 기준값는 상기 수냉매 열교환기의 출수 온도가 높을수록 높을 수 있다.
상기 제 3 기준값은 실내기와 케스케이드 급탕기의 운전율이 낮을수록 높을 수 있다.
상기 최대 입력 주파수는 용량 가변 압축기의 최대 주파수에 제 1 기준값과 제 2 기준값과 제 3 기준값을 곱한 주파수일 수 있다.
본 발명은 복수개의 실내기와 케스케이드 급탕기 사이의 냉매 밸런스를 확보할 수 있고 케스케이드 급탕기의 운전에 의해 복수개의 실내기의 공조 성능이 저하되는 것을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공조 겸용 급탕 장치 일실시예의 개략적인 구성이 도시된 도,
도 2는 본 발명에 따른 공조 겸용 급탕 장치 일실시예의 냉매 흐름 및 물 흐름이 도시된 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 공조 겸용 급탕 장치의 운전 방법 일실시예가 도시된 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 공조 겸용 급탕 장치 일실시예의 개략적인 구성이 도시된 도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공조 겸용 급탕 장치 일실시예의 냉매 흐름 및 물 흐름이 도시된 구성도이다.
본 실시예에 따른 공조 겸용 급탕 장치 일실시예는 실외기(2)와 복수개의 실내기(4)(6)와 케스케이드 급탕기(8)를 포함한다.
복수개의 실내기(4)(6)는 실내를 공조시키고, 케스케이드 급탕기(8)는 급탕을 발생시키는 것으로서, 복수개의 실내기(4)(6)와 케스케이드 급탕기(8)는 실내 공조 부하와 급탕 부하에 따라 함께 혹은 단독으로 운전될 수 있다.
케스케이드 급탕기(8)는 복수개의 실내기(4)(6) 중 일부 또는 전부와 동시 운전되거나 단독으로 운전될 수 있고, 복수개의 실내기(4)(6)는 케스케이드 급탕기(8)의 운전과 무관하게 운전될 수 있다.
복수개의 실내기(4)(6)가 제 1 실내기(4)와 제 2 실내기(6)를 포함할 경우, 실외기(2)는 제 1 실내기(4)의 공조부하와 제 2 실내기(6)의 공조부하와 케스케이드 급탕기(8)의 급탕부하 중 어느 하나가 있으면 운전되고, 이때 제 1 실내기(4)의 공조부하가 있으면 제 1 실내기(4)가 운전되며, 제 2 실내기(6)의 공조부하가 있으면 제 2 실내기(6)가 운전되며, 급탕 부하가 있으면 케스케이드 급탕기(8)가 운전될 수 있다.
실외기(2)는 제 1 냉매가 압축되는 압축기(11)와 제 1 냉매가 실외 공기와 열교환되는 실외 열교환기(12)를 갖는다.
압축기(11)에는 제 1 냉매가 압축기(11)로 유입되는 압축기 흡입유로(11a)와, 압축기(11)에서 압축된 제 1 냉매가 토출되는 압축기 토출유로(11b)가 연결될 수 있고, 압축기 흡입유로(11a)에는 액 냉매가 담겨지는 어큐물레이터(11c)가 설치될 수 있으며, 압축기 토출유로(11b)에는 압축기(11)에서 토출된 냉매 중 오일을 분리하여 압축기(11)로 회수시키는 오일분리기(11d)가 설치될 수 있다.
실외기(2)는 실외 열교환기(12)로 실외 공기를 유동시키는 실외팬(13)과, 실외 온도를 감지하는 실외 온도 센서(14)를 더 포함할 수 있다.
실외기(2)에는 실외 열교환기(12)를 향해 유동되는 제 1 냉매를 팽창시키는 실외 팽창밸브(15)가 설치될 수 있다. 실외 팽창밸브(15)는 개도 조절이 가능한 LEV, EEV 등의 전자팽창밸브로 이루어질 수 있다.
공조 겸용 급탕 장치는 실외기(2)와 복수개의 실내기(4)(6)가 냉난방 겸용으로 기능할 수 있고, 냉난방 겸용의 경우에는 실외기(2)에 냉방시와 난방시의 냉매 흐름을 조절할 수 있는 냉난방 절환밸브(16)가 설치될 수 있다.
냉난방 절환밸브(16)는 압축기 흡입유로(11a) 및 압축기 토출유로(11b)에 각각 연결될 수 있고, 실외 열교환기(12)와 실외 열교환기 연결유로(16a)로 연결될 수 있으며, 압축기 토출유로(11b)에는 압축기(11)에서 압축된 냉매를 냉난방 절환밸브(16)와 후술하는 히트 리커버리 유닛(17: HR unit)으로 분배할 수 있는 토출 분배기(11e)가 설치될 수 있다.
공조 겸용 급탕 장치는 복수개의 실내기(4)(6) 및 케스케이드 급탕기(8)가 히트 리커버리 유닛(17)을 통해 실외기(2)와 연결되는 것이 가능하고,히트 리커버리 유닛(17)을 통하지 않고 액관과 기관을 통해 실외기(2)와 직접 연결되는 것도 가능하다.
공조 겸용 급탕 장치는 복수개의 실내기(4)(6) 및 케스케이드 급탕기(8)가 히트 리커버리 유닛(17)을 통해 실외기(2)와 연결될 경우, 복수개의 실내기(4)(6)에서 유출된 제 1 냉매와 케스케이드 급탕기(8)에서 유출된 제 1 냉매가 히트 리커버리 유닛(17: HR unit)을 통해 실외기(2)로 유동되고, 실외기(2)에서 유출된 제 1 냉매가 히트 리커버리 유닛(20)을 통해 복수개의 실내기(4)(6)와 케스케이드 급탕기(8)로 유출될 수 있다.
히트 리커버리 유닛(17)은 실외기(2) 특히 압축기 토출유로(11a)와 저압기관(18a)으로 연결되고, 복수개의 실내기(4)(6) 및 케스케이드 급탕기(8)의 각각과 실내 기관(4a)(6a)(8a)으로 연결되는 저압 가스 파이프(18)와; 실외기(2) 특히 토출 분배기(11e)와 고압기관(19a)으로 연결되고, 실내 기관(4a)(6a)(8a)과 분지관(19b)으로 각각 연결된 고압 가스 파이프(19)와; 실외기(2)에 액관(20a)으로 연결되고, 복수개의 실내기(4)(6) 및 케스케이드 급탕기(8)의 각각에 연결된 실내 액관(20b)으로 연결된 액 파이프(20)를 포함한다.
히트 리커버리 유닛(17)은 복수개의 실내기(4)(6) 및 케스케이드 급탕기(8)와 저압 가스 파이프(18) 사이의 냉매 흐름을 제어하도록 실내 기관(4a)(6a)(8a)에 설치되고 개도 조절이 가능한 저압 밸브(21)와; 복수개의 실내기(4)(6) 및 케스케이드 급탕기(8)와 고압 가스 파이프(19) 사이의 냉매 흐름을 제어하도록 분지관(19b)에 설치되고 개도 조절이 가능한 고압 밸브(22)를 포함할 수 있다.
히트 리커버리 유닛(17)은 복수개의 실내기(4)(6) 및 케스케이드 급탕기(8)의 운전에 따라 저압 밸브(21)와 고압 밸브(22)가 조절된다.
히트 리커버리 유닛(17)은 복수개의 실내기(4)(6)가 냉방일 경우 복수개의 실내기(4)(6)로 저온의 냉매를 유동시키고, 복수개의 실내기(4)(6)가 난방일 경우 복수개의 실내기(4)(6)로 고온의 냉매를 유동시키며, 케스케이드 급탕기(8)로 고온의 냉매를 유동시킬 수 있다.
복수개의 실내기(4)(6)는 실외기(2)와 냉매 유로로 연결되고, 제 1 냉매가 실내 공기와 열교환되는 실내 열교환기(23)를 각각 갖는다.
복수개의 실내기(4)(6)는 실내 열교환기(23)로 유동되는 냉매량을 조절할 수 있는 실내 팽창밸브(24)를 각각 갖을 수 있다.
실내 팽창밸브(24)는 그 개도 조절이 가능한 LEV나 EEV 등의 전자팽창밸브로 이루어질 수 있고, 복수개의 실내기(4)(6)는 실내 팽창밸브(24)의 개도를 크게 제어할 경우, 실내 열교환기(23)로 유입되는 냉매량이 증대되고, 실내 팽창밸브(24)의 개도를 작게 제어할 경우, 실내 열교환기(23)로 유입되는 냉매량이 감소될 수 있다.
복수개의 실내기(4)(6)는 실내 열교환기(23)로 실내 공기를 유동시키는 실내팬(25)를 더 포함할 수 있다.
케스케이드 급탕기(8)는 제 1 냉매가 제 2 냉매와 열교환되고, 제 2 냉매가 물을 가열하는 것으로서, 제 2 냉매를 압축하는 용량가변 압축기(32)와, 용량가변 압축기(32)에서 압축된 제 2 냉매가 물을 가열하면서 응축되는 수냉매 열교환기(34)와, 수냉매 열교환기(34)에서 응축된 제 2 냉매가 팽창되는 팽창기구(36)와, 팽창기구(36)에서 팽창된 제 2 냉매가 제 1 냉매와 열교환되어 증발되는 케스케이드 열교환기(38)를 포함한다.
용량 가변 압축기(32)는 입력 주파수에 따라 운전 용량이 가변되는 인버터 압축기 등으로 이루어질 수 있고, 운전 용량에 따라 용량가변 압축기(32)와 수냉매 열교환기(34)와 팽창기구(36)와 케스케이드 열교환기(38)를 순환하는 제 2 냉매의 유량은 가변된다.
수냉매 열교환기(34)는 제 2 냉매가 통과하면서 응축되는 응축 유로(42)와, 물이 통과하면서 가열되는 물 유로(44)를 포함한다.
수냉매 열교환기(34)는 응축 유로(42)와 물 유로(44)가 열전달부재를 사이에 두고 교대로 형성되는 판형 열교환기로 구성되거나, 응축 유로(42)와 물 유로(44) 중 어느 하나가 다른 하나를 둘러싸는 이중관 구조로 이루어지는 이중관 열교환기로 구성되거나, 제 2 냉매와 물 중 어느 하나가 통과하는 쉘과 제 2 냉매와 물 중 다른 하나가 통과하고 쉘 내부에 위치되는 복수개의 튜브를 갖는 쉘-튜브 열교환기로 구성될 수 있다.
수냉매 열교환기(34)에는 수냉매 열교환기(34)의 물 유로(44)로 물이 유입되는 물 유입유로(46)와, 수냉매 열교환기(34)의 물 유로(44)에서 물이 출수되는 물 출수유로(48)가 연결된다.
공조 겸용 급탕 장치는 물이 담겨지는 급탕조(50)를 더 포함할 수 있고, 급탕조(50)와 수냉매 열교환기(34)는 물 유입유로(46)와 물 출수유로(48)로 연결될 수 있으며, 물 유입유로(46)와 물 출수유로(48) 중 하나에는 급탕조(50)의 물을 수냉매 열교환기(34)의 물 유로(44)로 유동시킨 후 급탕조(50)로 회수시키는 물 펌프(52)가 설치될 수 있다.
물 출수유로(48)에는 수냉매 열교환기(46)에서 출수된 물의 온도를 감지하기 위한 출수 온도 센서(54)가 설치될 수 있다.
급탕조(50)는 외부 급수원에서 급수되는 물이 급탕조(50)로 유입되는 급수부(56)와, 급탕조(50) 내부의 물이 샤워기 등의 급수기구나 실내의 바닥에 설치된 바닥난방배관 등의 급탕 수요처로 유출되는 배수부(58)가 연결될 수 있다.
팽창기구(36)는 그 개도 조절이 가능한 LEV나 EEV 등의 전자팽창밸브로 이루어질 수 있다.
케스케이드 열교환기(38)는 제 1 냉매가 제 2 냉매로 열을 빼앗기는 것에 의해 제 1 냉매가 응축되고 제 2 냉매가 증발되게 하는 것으로서, 제 1 냉매가 통과하는 제 1 냉매 유로와 제 2 냉매가 통과하는 제 2 냉매를 포함하고, 판형 열교환기나 이중관 열교환기나 쉘-튜브 열교환기로 이루어질 수 있다.
케스케이드 급탕기(8)는 케스케이드 열교환기(38)로 유동되는 제 1 냉매의 양을 조절할 수 있는 케스케이드 팽창밸브(40)를 더 포함할 수 있다.
케스케이드 급탕기(8)는 용량 가변 압축기(32)로 입력되는 주파수를 낮출 경우 수냉매 열교환기(34)로 유동되는 제 2 냉매의 유량이 감소되고, 그로 인해 케스케이드 급탕기(8)로 유동하는 제 1 냉매의 유량도 감소된다.
반면에, 케스케이드 급탕기(8)는 용량 가변 압축기(32)로 입력되는 주파수를 높일 경우 제 2 냉매의 유량이 증가되고, 그로 인해 케스케이드 급탕기(8)를 유동하는 제 1 냉매의 유량도 증가된다.
즉, 케스케이드 급탕기(8)는 용량 가변 압축기(32)로 입력되는 주파수에 따라 복수개 실내기(4)(6)의 난방 능력과 케스케이드 급탕기(8)의 급탕 능력을 조절할 수 있다.
실외 온도가 낮아 실내기(4)(6)의 난방 능력이 낮은 경우, 용량 가변 압축기(32)의 주파수를 높이면, 용량가변 압축기(32)와, 수냉매 열교환기(34)와, 팽창기구(36)와, 케스케이드 열교환기(38)가 형성하는 케스케이드 사이클의 과냉도가 감소되고, 케스케이드 팽창밸브(40)의 개도를 설정개도만큼 낮추면, 케스케이드 열교환기(38)로 유입되는 제 1 냉매의 유량은 감소하고, 반대로 실내기(4)(6)으로 유입되는 제 1 냉매의 유량은 증가되어 난방 능력이 향상된다.
복수개의 실내기(4)(6)와 케스케이드 급탕기(8) 중 케스케이드 급탕기(8)를 끝분지에 연결할 경우, 케스케이드 급탕기(8)로 유동되는 제 1 냉매의 유량은 작게 되고, 이때 용량 가변 압축기(32)의 주파수를 낮추면, 용량가변 압축기(32)와, 수냉매 열교환기(34)와, 팽창기구(36)와, 케스케이드 열교환기(38)가 형성하는 케스케이드 사이클의 과냉도가 증가되고, 케스케이드 팽창밸브(40)의 개도를 설정개도만큼 높이면, 케스케이드 열교환기(38)로 유입되는 제 1 냉매의 유량은 증가하고, 케스케이드 급탕기(8)의 끝분지 연결에 의한 제 1 냉매의 부족 현상을 최소화할 수 있다.
한편, 용량 가변 압축기(32)는 입력되는 전류의 최대 주파수(Hz max)를 갖는데, 복수개의 실내기(4)(6)로 유동되는 제 1 냉매가 부족한 경우 등과 같은 조건일 때, 용량 가변 압축기(32)로 입력될 수 있는 전류를 최대 주파수 보다 낮은 설정 주파수(Hz max', 이하, 최대 입력 주파수라 칭함)로 조절하면, 용량 가변 압축기(32)는 최대 입력 주파수(Hz max')에 대응되는 운전 용량 이하로 구동될 수 있고, 이때 케스케이드 급탕기(8)을 순환하는 제 2 냉매의 유량은 용량 가변 압축기(32)가 최대 주파수(Hz max)로 구동되는 경우 보다 작게 된다.
즉, 최대 입력 주파수(Hz max')는 최대 주파수(Hz max) 보다 낮은 주파수로서, 복수개의 실내기(4)(6)로 유동되는 제 1 냉매가 부족한 경우 등과 같은 조건일 때 용량 가변 압축기(32)로 입력될 수 있는 전류를 최대 입력 주파수(Hz max') 이하로 조절하기 위해서 최대 주파수에서 가변되거나 재설정되는 주파수이다.
예를 들어, 용량 가변 압축기(32)의 최대 주파수(Hz max)가 100Hz인 경우, 용량 가변 압축기(32)로 입력될 수 있는 최대 입력 주파수(Hz max')를 최대 주파수(Hz max) 보다 낮은 70Hz로 조절하면, 용량 가변 압축기(32)는 최대 주파수(Hz max)가 입력될 경우 보다 제 2 냉매의 유량이 감소되고, 이때 케스케이드 급탕기(8)로 유동되는 제 1 냉매의 유량도 함께 감소되며, 복수개의 실내기(4)(6)로는 용량 가변 압축기(32)로 최대 주파수가 입력될 수 있는 경우 보다 다량의 제 1 냉매가 유동될 수 있게 된다.
케스케이드 급탕기(8)는 실외 온도와, 수냉매 열교환기(34)의 출수 온도와, 복수개 실내기(4)(6)와 케스케이드 급탕기(8)의 운전율에 따라 제 2 냉매의 유량을 가변시킨다.
여기서, 실외 온도는 실외 온도 센서(14)에서 감지되는 온도이고, 수냉매 열교환기(34)의 출수 온도는 출수 온도 센서(54)에서 감지되는 온도이다.
그리고, 복수개 실내기(4)(6)와 케스케이드 급탕기(8)의 운전율은 실내기(4)(6)와 케스케이드 급탕기(8)의 운전,정지에 따라 산출될 수 있다.
예를 들어, 복수개의 실내기가 제 1 실내기(4)와 제 2 실내기(6)로 이루어지고, 제 1 실내기(4)가 전체 운전율 중 30%이고,제 2 실내기(6)가 전체 운전율 중 30%이며, 케스케이드 급탕기(8)가 전체 운전율 중 40%일 경우, 제 1 실내기(4)와 제 2 실내기(6)와 케스케이드 급탕기(8)가 모두 운전일 때의 운전율은 100%(전실운전)이고, 제 1 실내기(4)와 제 2 실내기(6) 중 하나의 실내기와 케스케이드 급탕기(8)가 운전일 때의 운전율은 70%이며, 케스케이드 급탕기(8)만 운전일 때의 운전율은 40%이다. 제 1 실내기(4)와 제 2 실내기(6)와 케스케이드 급탕기(8)에 따라 다양한 조합이 가능하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
용량가변 압축기(32)는 실외 온도(Tout)가 낮을수록 최대 입력 주파수(Hz max')가 낮게 조절되는 것이 바람직하다.
용량가변 압축기(32)는 수냉매 열교환기(34)의 출수 온도(Twt)가 높을수록 최대 입력 주파수(Hz max')가 높게 조절되는 것이 바람직하다.
용량가변 압축기(32)는 실내기와 케스케이드 급탕기의 운전율이 낮을수록 최대 입력 주파수(Hz max')가 높게 조절되는 것이 바람직하다.
최대 입력 주파수(Hz max')는 용량 가변 압축기(32)의 최대 주파수(Hz max)와, 실외 온도의 범위에 따라 설정된 제 1 기준값(Kodt)과, 수냉매 열교환기(34)의 출수 온도의 범위에 따라 설정된 제 2 기준값(Kwt)과, 복수개의 실내기(4)(6)와 케스케이드 급탕기(8)의 운전율에 따라 설정된 제 3 기준값(Kcapa)에 따라 결정될 수 있다.
최대 입력 주파수(Hz max')는 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, 제 1 기준값(Kodt)은 하기의 표 1 과 같이 설정될 수 있다.
실외온도(Tout) Kodt
실외온도>A℃ D
A℃≥실외온도>B℃(B℃<A℃) E(E<D)
B℃≥실외온도>C℃(C℃<B℃) F(F<E)
그리고, 제 2 기준값(Kwt)은 하기의 표 2 과 같이 설정될 수 있다.
물 출수온도(Twt) Kwt
물 출수온도>G℃ L
G℃≥물 출수온도>H℃(H℃<G℃) M(M<L)
H℃≥물 출수온도>I℃(I℃<H℃) O(O<M)
I℃≥물 출수온도>J℃(J℃<I℃) P(P<O)
J℃≥물 출수온도>K℃(K℃<J℃) Q(Q<P)
그리고, 제 3 기준값(Kcapa)은 하기의 표 3 과 같이 설정될 수 있다.
운전율 50%초과?100% 50%이하
Kcapa R S(S>R)
상기와 같이, 각 온도 범위별로 제 1 기준값(Kodt)이 설정될 수 있고, 물 출수 온도 범위별로 제 2 기준값(Kwt)이 설정될 수 있으며, 복수개의 실내기(4)(6)와 케스케이드 급탕기(8)의 운전율에 따라 제 3 기준값(Kcapa)이 설정될 수 있으며, 제 1 기준값(Kodt)과 제 2 기준값(Kwt)과 제 3 기준값(Kcapa)을 수학식 1에 대입하는 것에 의해 최대 입력 주파수(Hz max')가 결정될 수 있다.
용량 가변 압축기(32)는 급탕 부하에 따라 입력되는 주파수가 가변되되 그 최대 입력 주파수는 수학식 1에 의해 결정된 주파수로 제한되고, 이때 복수개의 실내기(1)(2)와 케스케이드 급탕기(8)의 동시 운전시 발생될 수 있는 제 1 냉매의 케스케이드 급탕기(8) 쏠림 현상은 최소화되고, 케스케이드 급탕기(8)로 제 1 냉매가 쏠릴 때 발생될 수 있는 복수개 실내기(4)(5)의 난방 약은 최소화되게 된다.
공조 겸용 급탕 장치는 실외 온도 센서(14)에서 감지된 실외온도와, 출수 온도 센서(54)에서 감지된 물 온도와, 복수개의 실내기(4)(6)와 케스케이드 급탕기(8)의 운전율에 따라 용량 가변 압축기(32)의 최대 입력 주파수를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
공조 겸용 급탕 장치는 급탕부하가 발생되어 케스케이드 급탕기(8)가 운전될 경우 실외 온도 센서(14)가 실외온도를 감지하여 제어부로 출력하고, 출수 온도 센서(54)가 물 온도를 감지하여 제어부로 출력하며, 제어부는 복수개의 실내기(4)(6)의 운전,정지 여부로 복수개의 실내기(4)(6)와 케스케이드 급탕기(8)의 운전율을 산출하고, 운전율과 실외온도 및 물 온도를 이용하여 용량 가변 압축기(32)의 최대 입력 주파수를 조절한다.
도 3은 본 발명에 따른 공조 겸용 급탕 장치의 운전 방법 일실시예가 도시된 순서도이다.
본 실시예에 따른 공조 겸용 급탕 장치의 운전 방법은 급탕 부하에 의해 케스케이드 급탕기(8)가 운전되면 실시되고, 케스케이드 급탕기(8)의 운전시 수냉매 열교환기(34)의 출수 온도와 실외 온도를 감지하는 온도 감지단계를 포함한다.(S1)(S2)
케스케이드 급탕기(8)의 운전시, 용량 가변 압축기(32)는 구동되고, 실외기(2)의 압축기(11)는 구동된다. 이때 복수개의 실내기(4)(6)는 공조 부하에 따라 운전되거나 정지일 수 있다.
실외기(2)의 압축기(11)에서 압축된 냉매는 히트 리커버리 유닛(17)을 통해 케스케이드 급탕기(8)로 유동되거나 복수개의 실내기(4)(6) 중 적어도 하나와 케스케이드 급탕기(8)로 분산되어 유동될 수 있다.
이때, 실외 온도 센서(14)는 실외온도를 감지하여 제어부로 출력하고, 출수 온도 센서(54)는 물 온도를 감지하여 제어부로 출력한다.
본 실시예에 따른 공조 겸용 급탕 장치의 운전 방법은 상기 복수개 실내기와 케스케이드 급탕기의 운전율과, 상기 온도 감지단계에서 감지된 실외 온도 및 출수 온도에 따라 상기 제 2 냉매의 유량을 가변시키는 유량 가변 단계(S3)(S4)를 포함한다.
유량 가변 단계(S3)(S4)는 용량가변 압축기(32)로 입력되는 최대 입력 주파수를 설정하는 최대 입력 주파수 설정과정(S3)과; 용량가변 압축기(32)를 최대 입력 주파수(Hz max') 이하로 구동하는 용량가변 압축기 주파수 조절과정(S4)을 포함한다.
최대 입력 주파수(Hz max')는 실외 온도의 범위에 따라 설정된 제 1 기준값과, 수냉매 열교환기의 출수 온도의 범위에 따라 설정된 제 2 기준값과, 복수개의 실내기와 케스케이드 급탕기의 운전율에 따라 설정된 제 3 기준값에 비례하게 설정된다.
여기서, 제 1 기준값은 표 1에 도시된 바와 같이, 실외 온도가 낮을수록 낮고, 제 2 기준값는 표 2에 도시된 바와 같이, 수냉매 열교환기의 출수 온도가 높을수록 높으며, 제 3 기준값은 표 3에 도시된 바와 같이, 실내기와 케스케이드 급탕기의 운전율이 낮을수록 높다.
최대 입력 주파수(Hz max')는 수학식 1과 같이 용량 가변 압축기(32)의 최대 주파수에 제 1 기준값과 제 2 기준값과 제 3 기준값을 곱한 주파수로 설정될 수 있다.
상기와 같이 최대 입력 주파수(Hz max')가 설정되면, 용량 가변 압축기(32)로는 최대 입력 주파수(Hz max') 이하의 주파수가 입력되고, 이때, 복수개의 실내기(4)(6)로 유동되는 제 1 냉매의 유량은 용량 가변 압축기(32)가 최대 입력 주파수(Hz max') 초과의 주파수로 구동될 경우 보다 많게 되며, 복수개의 실내기(4)(6)의 난방 성능 약은 방지될 수 있다.
2: 실외기 4: 제 1 실내기
6: 제 2 실내기 8: 케스케이드 급탕기
14: 실외 온도 센서 32: 용량 가변 압축기
34: 수냉매 열교환기 36: 팽창기구
38: 케스케이드 열교환기 50: 급탕조
54: 출수 온도센서

Claims (12)

  1. 제 1 냉매가 압축되는 압축기와 제 1 냉매가 실외 공기와 열교환되는 실외 열교환기를 갖는 실외기와;
    상기 실외기와 연결되고 제 1 냉매가 실내 공기와 열교환되는 실내 열교환기를 갖는 복수개의 실내기와;
    상기 복수개의 실내기와 동시운전 가능하게 연결되고 상기 제 1 냉매가 제 2 냉매와 열교환되는 케스케이드 급탕기를 포함하고,
    상기 케스케이드 급탕기는 제 2 냉매를 압축하는 용량가변 압축기와, 상기 용량가변 압축기에서 압축된 제 2 냉매가 물을 가열하면서 응축되는 수냉매 열교환기와, 상기 수냉매 열교환기에서 응축된 제 2 냉매가 팽창되는 팽창기구와, 상기 팽창기구에서 팽창된 제 2 냉매가 상기 제 1 냉매와 열교환되어 증발되는 케스케이드 열교환기를 포함하며,
    상기 케스케이드 급탕기는 실외 온도와, 상기 수냉매 열교환기의 출수 온도와, 케스케이드 급탕기와 복수개 실내기의 운전율에 따라 제 2 냉매의 유량을 가변시키는 공조 겸용 급탕 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케스케이드 급탕기는 상기 용량가변 압축기로 입력되는 최대 입력 주파수를 조절하는 것에 의해 상기 제 2 냉매의 유량은 가변시키는 공조 겸용 급탕 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 용량가변 압축기는 실외 온도가 낮을수록 상기 최대 입력 주파수가 낮게 조절하는 공조 겸용 급탕 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 용량가변 압축기는 상기 수냉매 열교환기의 출수 온도가 높을수록 상기 최대 입력 주파수가 높게 조절하는 공조 겸용 급탕 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 용량가변 압축기는 실내기와 케스케이드 급탕기의 운전율이 낮을수록 상기 최대 입력 주파수가 높게 조절하는 공조 겸용 급탕 장치.
  6. 제 1 항의 공조 겸용 급탕 장치를 운전하는 공조 겸용 급탕 장치의 운전 방법에 있어서,
    상기 케스케이드 급탕기의 운전시 상기 수냉매 열교환기의 출수 온도와 실외 온도를 감지하는 온도 감지단계와;
    상기 복수개 실내기와 케스케이드 급탕기의 운전율과, 상기 온도 감지단계에서 감지된 실외 온도 및 출수 온도에 따라 상기 제 2 냉매의 유량을 가변시키는 유량 가변 단계를 포함하는 공조 겸용 급탕 장치의 운전 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유량 가변 단계는 상기 용량가변 압축기로 입력되는 최대 입력 주파수를 설정하는 최대 입력 주파수 설정과정과;
    상기 용량가변 압축기를 상기 최대 입력 주파수 이하로 구동하는 용량가변 압축기 주파수 조절과정을 포함하는 공조 겸용 급탕 장치의 운전 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 최대 입력 주파수는 실외 온도의 범위에 따라 설정된 제 1 기준값과, 상기 수냉매 열교환기의 출수 온도의 범위에 따라 설정된 제 2 기준값과, 상기 복수개의 실내기와 케스케이드 급탕기의 운전율에 따라 설정된 제 3 기준값에 비례하는 공조 겸용 급탕 장치의 운전 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 기준값은 실외 온도가 낮을수록 낮은 공조 겸용 급탕 장치의 운전 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 기준값는 상기 수냉매 열교환기의 출수 온도가 높을수록 높은 공조 겸용 급탕 장치의 운전 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 기준값은 실내기와 케스케이드 급탕기의 운전율이 낮을수록 높은 공조 겸용 급탕 장치의 운전 방법.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항에 있어서,
    상기 최대 입력 주파수는 용량 가변 압축기의 최대 주파수에 제 1 기준값과 제 2 기준값과 제 3 기준값을 곱한 주파수인 공조 겸용 급탕 장치의 운전 방법.
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