KR20130030700A - Electricity heat storage type heat pump system - Google Patents

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KR20130030700A
KR20130030700A KR1020110094346A KR20110094346A KR20130030700A KR 20130030700 A KR20130030700 A KR 20130030700A KR 1020110094346 A KR1020110094346 A KR 1020110094346A KR 20110094346 A KR20110094346 A KR 20110094346A KR 20130030700 A KR20130030700 A KR 20130030700A
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이상훈
윤태일
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Abstract

PURPOSE: An electric heat storage type heat pump system is provided to constantly enable air-conditioning by a water heat source heat exchanger even when heat exchanging through an air heat source heat exchanger is not properly operating. CONSTITUTION: An electric heat storage type heat pump system comprises a compressor(110), a demanding place heat exchanger(111), expansion valves(112,114), an air heat source exchanger(113), and a water heat source heat exchanger(115). The demanding place heat exchanger exchanges the heat of refrigerant and demanding place circulating water. The air heat source heat exchanger exchanges the heat of refrigerant and an external air heat source. The water heat source heat exchanger exchanges the heat of refrigerant and an external water heat source. When external temperature drops to a predetermined temperature below zero, the air heat source heat exchanger stops exchanging heat and the water heat source heat exchanger begins to exchange heat.

Description

전기 축열식 히트 펌프 시스템{Electricity heat storage type heat pump system}Electric heat storage type heat pump system

본 발명은 전기 축열식 히트 펌프 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an electrical heat storage heat pump system.

전기 축열식 히트 펌프 시스템은 압축기, 증발기, 응축기, 팽창 밸브 등으로 구성되고, 전기 에너지를 이용하여 작동되면서 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달함으로써, 수요처에 대해 냉방 또는 난방을 수행할 수 있는 냉난방장치를 말한다.An electric heat storage heat pump system is composed of a compressor, an evaporator, a condenser, an expansion valve, etc., and is operated by using electrical energy to transfer a low temperature heat source to a high temperature or a high temperature heat source to a low temperature by using a heat of a refrigerant or heat of condensation. Air-conditioning system that can perform cooling or heating for the customer.

유류비 상승으로 인해, 기존의 기름 보일러를 대체하기 위한 수단으로, 양계장 등의 농가에 전기 축열식 히트 펌프 시스템의 보급이 증대되고 있다.Due to the rising oil cost, as a means to replace the existing oil boiler, the spread of the electric heat storage heat pump system to farms, such as poultry farms is increasing.

그러나, 종래의 전기 축열식 히트 펌프 시스템의 경우, 일반적으로 외부 공기와 열교환하는 방식, 즉 공기 열원 방식에 의하는데, 이러한 방식에 의하면, 겨울철 등 외부 공기 온도가 영하의 특정 온도, 예를 들어 영하 5℃까지 내려가게 될 때, 외부 공기와의 열교환이 제대로 이루어지지 못하여, 결국 전기 축열식 히트 펌프 시스템이 제대로 작동되지 못하게 된다.However, in the case of a conventional electric heat storage heat pump system, generally by heat exchange with the outside air, that is, the air heat source method, according to this method, the outside air temperature, such as winter, is below a certain temperature below zero, for example, 5 When the temperature is lowered to 0 ° C, heat exchange with the outside air is not performed properly, and thus the electric heat storage heat pump system does not work properly.

본 발명은 외부 공기 온도가 영하의 특정 온도까지 하강되는 경우에도 작동될 수 있는 구조를 가진 전기 축열식 히트 펌프 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide an electrical heat storage heat pump system having a structure that can be operated even when the outside air temperature is lowered to a certain sub-zero temperature.

본 발명의 일 측면에 따른 전기 축열식 히트 펌프 시스템은 냉매를 압축할 수 있는 압축기; 상기 냉매와 수요처 순환수를 열교환하기 위한 수요처 열교환기; 상기 냉매를 팽창시킬 수 있는 팽창 밸브; 상기 냉매와 외부 공기 열원을 열교환시킬 수 있는 공기 열원 열교환기; 및 상기 냉매와 외부 수 열원(water heat source)을 열교환시킬 수 있는 수 열원 열교환기;를 포함하고,An electrical heat storage heat pump system according to an aspect of the present invention includes a compressor capable of compressing a refrigerant; A demand destination heat exchanger for exchanging the refrigerant with the demand circulation water; An expansion valve capable of expanding the refrigerant; An air heat source heat exchanger capable of heat-exchanging the refrigerant with an external air heat source; And a water heat source heat exchanger capable of heat-exchanging the refrigerant with an external water heat source.

상기 외부 공기 열원의 온도가 영하의 특정 온도까지 하강되는 경우, 상기 공기 열원 열교환기에서의 열교환이 중지되고, 상기 수 열원 열교환기에서의 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 한다.When the temperature of the external air heat source is lowered to a certain temperature below zero, heat exchange in the air heat source heat exchanger is stopped, heat exchange in the water heat source heat exchanger is characterized in that the.

상기 전기 축열식 히트 펌프 시스템은 상기 공기 열원 열교환기와 상기 압축기를 연결하는 배관을 개폐시키는 제 1 개폐 밸브;를 포함하고,The electric heat storage heat pump system includes a first on-off valve for opening and closing the pipe connecting the air heat source heat exchanger and the compressor;

상기 외부 공기 열원의 온도가 영하의 특정 온도까지 하강되는 경우, 상기 공기 열원 열교환기에 정체된 냉매가 상기 공기 열원 열교환기 토출측과 압축기 입력측의 압력 차이에 의해 상기 압축기 쪽으로 유동될 수 있도록, 상기 공기 열원 열교환기에서의 열교환이 중지된 후 상기 제 1 개폐 밸브가 일정 시간 동안 열린 상태를 유지한 다음, 상기 수 열원 열교환기에서의 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.When the temperature of the external air heat source is lowered to a certain temperature below zero, the air heat source such that the refrigerant stagnated in the air heat source heat exchanger may flow toward the compressor by a pressure difference between the air heat source heat exchanger discharge side and the compressor input side. After the heat exchange in the heat exchanger is stopped, the first opening / closing valve may be kept open for a predetermined time, and then heat exchange may be performed in the water heat source heat exchanger.

본 발명의 일 측면에 따른 전기 축열식 히트 펌프 시스템에 의하면, 외부 공기 열원의 온도, 즉 외부 공기의 온도가 영하의 특정 온도, 예를 들어 영하 5℃까지 하강되는 경우, 공기 열원 열교환기에서의 열교환이 중지되고, 수 열원 열교환기에서의 열교환이 이루어지도록 함으로써, 외부 공기 열원의 온도가 영하의 특정 온도까지 하강되어 공기 열원 열교환기를 통한 열교환이 제대로 이루어지지 못하는 환경 하에서도, 수 열원 열교환기를 통해 지속적으로 수요처에 대해 냉난방 공급이 가능하도록 열교환이 이루어질 수 있는 효과가 있다.According to the electrical heat storage heat pump system according to an aspect of the present invention, when the temperature of an external air heat source, that is, the temperature of the external air is lowered to a specific temperature below zero, for example, below 5 ° C, heat exchange in an air heat source heat exchanger Is stopped, and heat exchange is performed in the water heat source heat exchanger, so that the temperature of the external air heat source is lowered to a certain temperature below zero so that heat exchange through the air heat source heat exchanger is not performed properly. As a result, there is an effect that the heat exchange can be made to enable the cooling and heating supply to the demand destination.

본 발명의 다른 측면에 따른 전기 축열식 히트 펌프 시스템에 의하면, 공기 열원 열교환기에서의 열교환이 중지되도록 한 후 제 1 개폐 밸브가 일정 시간 동안 열린 상태를 유지하도록 함으로써, 공기 열원 열교환기에 정체된 냉매가 공기 열원 열교환기 토출측과 압축기 입력측의 압력 차이에 의해 압축기 쪽으로 유동될 수 있고, 그에 따라 공기 열원 열교환기에서의 냉매 정체 현상이 해소되어, 이어지는 수 열원 열교환기를 통한 열교환 시에 열교환이 원활히 이루어져, 전기 축열식 히트 펌프 시스템이 정상적으로 작동될 수 있게 되는 효과가 있다.According to the electrical heat storage heat pump system according to another aspect of the present invention, by allowing the heat exchange in the air heat source heat exchanger is stopped and the first open / close valve is kept open for a predetermined time, the refrigerant stagnated in the air heat source heat exchanger Due to the difference in pressure between the air heat source heat exchanger discharge side and the compressor input side, it can flow toward the compressor, thereby eliminating the refrigerant congestion in the air heat source heat exchanger, thereby smoothly performing heat exchange during heat exchange through the water heat source heat exchanger. The effect is that the regenerative heat pump system can be operated normally.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전기 축열식 히트 펌프 시스템을 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기 축열식 히트 펌프 시스템을 보이는 도면.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전기 축열식 히트 펌프 시스템을 보이는 도면.1 shows an electrical heat storage heat pump system according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 shows an electrical heat storage heat pump system according to a second embodiment of the present invention.
Figure 3 shows an electrical heat storage heat pump system according to a third embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 전기 축열식 히트 펌프 시스템에 대하여 설명한다.Hereinafter, an electric heat storage heat pump system according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전기 축열식 히트 펌프 시스템을 보이는 도면이다.1 is a view showing an electric heat storage heat pump system according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전기 축열식 히트 펌프 시스템(100)은 냉매를 압축할 수 있는 압축기(110)와, 상기 냉매와 수요처 순환수를 열교환하기 위한 수요처 열교환기(111)와, 상기 냉매를 팽창시킬 수 있는 팽창 밸브(112, 114)와, 상기 냉매와 외부 공기 열원을 열교환시킬 수 있는 공기 열원 열교환기(113)와, 상기 냉매와 외부 수 열원(water heat source)을 열교환시킬 수 있는 수 열원 열교환기(115)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the electric heat storage heat pump system 100 according to the present embodiment includes a compressor 110 capable of compressing a refrigerant, a destination heat exchanger 111 for heat-exchanging the refrigerant and the demand circulating water, Expansion valves 112 and 114 capable of expanding the refrigerant, an air heat source heat exchanger 113 capable of exchanging the refrigerant with an external air heat source, and a heat exchange between the refrigerant and an external water heat source. A water heat source heat exchanger (115).

상기 압축기(110) 전단에는 기수분리기(미도시) 등이 더 설치될 수 있음은 물론이다.Of course, a water separator (not shown) may be further installed at the front end of the compressor 110.

상기 수요처 열교환기(111)는 상기 냉매가 순환되는 주 배관(101)과 수요처로 향하는 배관(10) 사이에 열교환이 이루어지도록 하는 것으로, 수요처에 대해 난방이 이루어지는 경우 응축기로, 수요처에 대해 냉방이 이루어지는 경우 증발기로 기능될 수 있다.The demand source heat exchanger (111) allows heat exchange between the main pipe (101) through which the refrigerant is circulated and the pipe (10) directed to the demand destination. If so, it can function as an evaporator.

본 실시예에서, 상기 팽창 밸브(112, 114)가 상기 공기 열원 열교환기(113) 측과 상기 수 열원 열교환기(115) 측에 각각 배치된 것으로 제시되나, 이는 예시적인 것이고, 공통으로 사용될 수 있도록 단수 개가 상기 주 배관(101) 상에 설치될 수도 있다.In the present embodiment, the expansion valves 112 and 114 are shown disposed on the air heat source heat exchanger 113 side and the water heat source heat exchanger 115 side, respectively, which are exemplary and can be used in common. A single dog may be installed on the main pipe 101 so that.

도면 번호 102는 상기 주 배관(101)을 경유한 냉매가 상기 공기 열원 열교환기(113) 쪽으로 유동되는 공기 열원측 배관이고, 도면 번호 103은 상기 주 배관(101)을 경유한 냉매가 상기 수 열원 열교환기(115) 쪽으로 유동되는 수 열원측 배관이다.Reference numeral 102 denotes an air heat source side pipe through which the refrigerant via the main pipe 101 flows toward the air heat source heat exchanger 113, and reference numeral 103 denotes a refrigerant via the main pipe 101 as the water heat source. The water heat source side pipe flowing toward the heat exchanger 115.

상기 공기 열원 열교환기(113)는 외부 공기를 열원으로 하는 외부 공기 열원과 내부를 유동하는 냉매가 열교환되는 것으로, 그러한 냉매가 유동되면서 열교환되는 열교환부(113b)와, 외부 공기의 유동을 일으키는 유동 팬(113a)으로 구성될 수 있다.The air heat source heat exchanger 113 is a heat exchange between the external air heat source using the outside air as a heat source and the refrigerant flowing therein, the heat exchanger 113b for exchanging heat while the refrigerant flows, and a flow that causes the flow of external air. It may be configured as a fan 113a.

상기 수 열원 열교환기(115)는 외부 물 등을 열원으로 하는 외부 수 열원과 내부를 유동하는 냉매가 열교환되는 것이다.The water heat source heat exchanger 115 is a heat exchange between the external heat source using the external water and the like as a heat source and the refrigerant flowing therein.

본 실시예에서는, 상기 외부 수 열원은 열을 축적하는 축열조(143)와, 전기 에너지를 이용하여 상기 축열조(143)에 열을 공급하는 전기 인라인 히터(155)를 포함한다.In the present embodiment, the external heat source includes a heat storage tank 143 for accumulating heat, and an electric inline heater 155 for supplying heat to the heat storage tank 143 using electrical energy.

도면 번호 140은 상기 축열조(143)와 상기 수 열원 열교환기(115) 사이에서 물이 유동하는 열교환측 물 유동 배관이고, 도면 번호 141은 상기 열교환측 물 유동 배관(140) 상에 물의 유동을 발생시키는 물 유동 펌프이고, 도면 번호 150은 상기 축열조(143)와 상기 전기 인라인 히터(155) 사이에서 물이 유동하는 히터측 물 유동 배관이고, 도면 번호 142는 상기 열교환측 물 유동 배관(140)에 설치된 삼방 밸브이다.Reference numeral 140 denotes a heat exchange side water flow pipe in which water flows between the heat storage tank 143 and the water heat source heat exchanger 115, and reference numeral 141 denotes a flow of water on the heat exchange side water flow pipe 140. It is a water flow pump, and reference numeral 150 is a heater-side water flow pipe in which water flows between the heat storage tank 143 and the electric in-line heater 155, reference numeral 142 is a heat exchange-side water flow pipe 140 Three-way valve installed.

상기 전기 인라인 히터(155)는 히터 케이스(156)와, 상기 히터 케이스(156) 내부에 배치되어 발열되는 발열부(158)와, 상기 히터 케이스(156) 내부에서 물, 즉 순환수가 지그재그로 유동되도록 서로 어긋나게 상기 히터 케이스(156) 내벽에서 돌출되는 복수 개의 돌출 패널(157)을 포함한다.The electric in-line heater 155 may include a heater case 156, a heat generating unit 158 disposed inside the heater case 156 to generate heat, and water, ie, circulating water, may flow zigzag in the heater case 156. It includes a plurality of protruding panels 157 protruding from the inner wall of the heater case 156 so as to be offset from each other.

도면 번호 159는 상기 발열부(158)에 전기 에너지를 공급하는 전기 공급부이다.Reference numeral 159 is an electricity supply unit supplying electrical energy to the heat generating unit 158.

상기 발열부(158)는 상기 히터 케이스(156)의 길이 방향으로 길게 배치되고, 복수 개의 상기 돌출 패널(157)은 상기 발열부(158)의 길이 방향을 따라 지그재그로 어긋나게 돌출됨으로써, 상기 히터 케이스(156) 내부로 유입되어 유동되는 물이 상기 돌출 패널(157)에 의해 상기 히터 케이스(156) 내부에서 지그재그로 유동되어, 열교환 효율이 향상될 수 있다.The heating unit 158 is disposed long in the longitudinal direction of the heater case 156, and the plurality of protruding panels 157 are protruded in a zigzag direction along the longitudinal direction of the heating unit 158, thereby providing the heater case. The water flowing into and flowing into the inside of the heater case 156 may be zigzag by the protrusion panel 157, thereby improving heat exchange efficiency.

도면 번호 135는 제어 부재로서, 상기 전기 축열식 히트 펌프 시스템(100)의 각 부분을 제어할 수 있다.Reference numeral 135 is a control member, and may control each part of the electric heat storage heat pump system 100.

도면 번호 120은 상기 공기 열원 열교환기(113)의 토출측 압력을 측정하는 제 1 압력 감지 센서이고, 도면 번호 121은 상기 압축기(110)의 입력측 압력을 측정하는 제 2 압력 감지 센서이다.Reference numeral 120 is a first pressure sensor for measuring the discharge side pressure of the air heat source heat exchanger 113, reference numeral 121 is a second pressure sensor for measuring the input side pressure of the compressor (110).

도면 번호 130은 상기 공기 열원 열교환기(113)와 상기 압축기(110)를 연결하는 배관을 개폐시키는 제 1 개폐 밸브이고, 도면 번호 131은 상기 수 열원 열교환기(115)와 상기 압축기(110)를 연결하는 배관을 개폐시키는 제 2 개폐 밸브이다.Reference numeral 130 is a first on-off valve for opening and closing the pipe connecting the air heat source heat exchanger 113 and the compressor 110, and reference numeral 131 denotes the water heat source heat exchanger 115 and the compressor 110. It is a 2nd on-off valve which opens and closes the pipe to connect.

상기 센서들(120, 121) 및 상기 밸브들(130, 131)은 상기 제어 부재(135)와 연결된다.The sensors 120 and 121 and the valves 130 and 131 are connected to the control member 135.

본 실시예에서는, 상기 외부 공기 열원의 온도, 즉 외부 공기의 온도가 영하의 특정 온도, 예를 들어 영하 5℃까지 하강되는 경우, 상기 공기 열원 열교환기(113)에서의 열교환이 중지되고, 상기 수 열원 열교환기(115)에서의 열교환이 이루어지도록 한다.In the present embodiment, when the temperature of the external air heat source, that is, the temperature of the external air falls to a specific temperature below zero, for example, below 5 ° C., the heat exchange in the air heat source heat exchanger 113 is stopped, and The heat exchange in the heat source heat exchanger 115 is to be made.

온도계(미도시) 등에 의해 상기 외부 공기 열원의 온도가 미리 설정된 상기 특정 온도까지 하강된 것으로 판단된 경우, 상기 제어 부재(135)가 열려 있던 상기 제 1 개폐 밸브(130)를 닫고, 닫혀 있던 상기 제 2 개폐 밸브(131)를 열어 줌으로써, 상기와 같은 구동이 가능할 수 있다.When it is determined that the temperature of the external air heat source is lowered to the predetermined temperature by a thermometer (not shown) or the like, the first opening / closing valve 130 in which the control member 135 is opened is closed and the closed By opening the second open / close valve 131, the above driving may be possible.

상기와 같이, 상기 외부 공기 열원의 온도, 즉 외부 공기의 온도가 영하의 특정 온도, 예를 들어 영하 5℃까지 하강되는 경우, 상기 공기 열원 열교환기(113)에서의 열교환이 중지되고, 상기 수 열원 열교환기(115)에서의 열교환이 이루어지도록 함으로써, 외부 공기 열원의 온도가 영하의 특정 온도까지 하강되어 상기 공기 열원 열교환기(113)를 통한 열교환이 제대로 이루어지지 못하는 환경 하에서도, 상기 수 열원 열교환기(115)를 통해 지속적으로 수요처에 대해 냉난방 공급이 가능하도록 열교환이 이루어질 수 있다.As described above, when the temperature of the external air heat source, that is, the temperature of the external air falls to a certain temperature below zero, for example, below 5 ° C., the heat exchange in the air heat source heat exchanger 113 is stopped, and the water By allowing the heat exchange in the heat source heat exchanger 115, the temperature of the external air heat source is lowered to a certain temperature below zero, so even in an environment where heat exchange through the air heat source heat exchanger 113 is not properly performed, the water heat source Through the heat exchanger 115, the heat exchange can be made to continuously supply the heating and cooling to the demand destination.

한편, 상기 외부 공기 열원의 온도, 즉 외부 공기의 온도가 영하의 특정 온도, 예를 들어 영하 5℃까지 하강되는 경우, 상기 공기 열원 열교환기(113) 내부, 특히 그 토출부 부근에는 냉매가 얼어 붙어 정체되는 현상이 발생되는데, 이러한 냉매 정체 현상이 발생된 상태에서 상기 수 열원 열교환기(113)에서 열교환이 이루어지면, 상기 수 열원 열교환기(113)를 통하는 상기 전기 축열식 히트 펌프 시스템(100)의 전체 사이클 냉매량이 부족하게 되어, 냉난방이 제대로 이루어지지 못하게 될 수 있다.On the other hand, when the temperature of the external air heat source, that is, the temperature of the external air falls to a certain temperature below zero, for example, below 5 ° C., the refrigerant freezes inside the air heat source heat exchanger 113, particularly near the discharge portion thereof. When the heat exchange is performed in the water heat source heat exchanger 113 in a state where the refrigerant stagnation occurs, the electric heat storage type heat pump system 100 through the water heat source heat exchanger 113 is generated. The amount of refrigerant in the entire cycle of C is insufficient, and heating and cooling may not be performed properly.

이 때, 상기와 같이 냉매가 정체된 상기 공기 열원 열교환기(113)의 토출구 부근의 압력은 냉매가 부족한 상태인 상기 압축기(110)의 입력측 부근의 압력보다 상대적으로 높게 된다.At this time, the pressure in the vicinity of the discharge port of the air heat source heat exchanger 113 in which the refrigerant is stagnant is relatively higher than the pressure in the vicinity of the input side of the compressor 110 in a state in which the refrigerant is insufficient.

상기와 같은 냉매 정체 현상을 해소하기 위하여, 본 실시예에서는, 상기 외부 공기 열원의 온도, 즉 외부 공기의 온도가 영하의 특정 온도, 예를 들어 영하 5℃까지 하강되는 경우, 상기 제 1 압력 감지 센서(120)와 상기 제 2 압력 감지 센서(121)에서 각각 감지된 압력값의 차이, 즉 냉매가 정체된 상기 공기 열원 열교환기(113)의 토출구 부근의 압력과 냉매가 부족한 상태인 상기 압축기(110)의 입력측 부근의 압력의 차이가 미리 설정된 기준값 이상인 경우, 상기 공기 열원 열교환기(113)에서의 열교환이 중지되도록 한 후 상기 제 1 개폐 밸브(130)가 일정 시간 동안 열린 상태를 유지하도록 한다. 상기 압축기(110) 등을 정지시킴으로써, 상기 공기 열원 열교환기(113)에서의 열교환이 중지되도록, 즉 상기 전기 축열식 히트 펌프 시스템(100)의 작동이 중지되도록 할 수 있다.In order to solve the above-stated coolant phenomenon, in the present embodiment, the first pressure is sensed when the temperature of the external air heat source, that is, the temperature of the external air drops to a specific temperature below zero, for example, below 5 ° C. The difference between the pressure values sensed by the sensor 120 and the second pressure sensor 121, that is, the compressor in a state where the pressure and the refrigerant in the vicinity of the outlet of the air heat source heat exchanger 113 in which the refrigerant is stagnant are insufficient. When the difference in pressure near the input side of the 110 is greater than or equal to a predetermined reference value, the heat exchange in the air heat source heat exchanger 113 is stopped and the first on-off valve 130 is kept open for a predetermined time. . By stopping the compressor 110 or the like, the heat exchange in the air heat source heat exchanger 113 may be stopped, that is, the operation of the electric heat storage heat pump system 100 may be stopped.

상기와 같이 구성되면, 상기 공기 열원 열교환기(113)에서의 열교환이 중지되도록 한 후 상기 제 1 개폐 밸브(130)가 일정 시간 동안 열린 상태를 유지하도록 함으로써, 상기 공기 열원 열교환기(113)에 정체된 냉매가 상기 공기 열원 열교환기(113) 토출측과 상기 압축기(110) 입력측의 압력 차이에 의해 상기 압축기(110) 쪽으로 유동될 수 있고, 그에 따라 상기와 같은 냉매 정체 현상이 해소되어, 이어지는 상기 수 열원 열교환기(115)를 통한 열교환 시에 열교환이 원활히 이루어져, 상기 전기 축열식 히트 펌프 시스템(100)이 정상적으로 작동될 수 있게 된다.When configured as described above, after the heat exchange in the air heat source heat exchanger 113 is stopped, the first open / close valve 130 is kept open for a predetermined time, to the air heat source heat exchanger 113 The stagnant coolant may flow toward the compressor 110 due to the pressure difference between the discharge side of the air heat source heat exchanger 113 and the input side of the compressor 110, and thus, the coolant retention phenomenon is eliminated. Heat exchange is performed smoothly during the heat exchange through the water heat source heat exchanger 115, so that the electric heat storage heat pump system 100 can be normally operated.

이하에서는 도면을 참조하여, 상기 전기 축열식 히트 펌프 시스템(100)의 작동에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings, the operation of the electric heat storage heat pump system 100 will be described.

먼저, 상기 외부 공기 열원의 온도, 즉 외부 공기의 온도가 영하의 특정 온도, 예를 들어 영하 5℃ 이상인 경우, 상기 제 1 개폐 밸브(130)는 열리고, 상기 제 2 개폐 밸브(131)는 닫힌다. 그러면, 냉매가 상기 압축기(110), 상기 수요처 열교환기(111), 상기 공기 열원 열교환기(113) 측 팽창 밸브(112), 상기 공기 열원 열교환기(113)를 경유하는 사이클을 이루면서, 상기 전기 축열식 히트 펌프 시스템(100)이 공기 열원을 이용하는 방식으로 작동된다.First, when the temperature of the external air heat source, that is, the temperature of the external air is below a certain temperature below zero, for example, below 5 ° C., the first open / close valve 130 is opened and the second open / close valve 131 is closed. . Then, the refrigerant forms a cycle via the compressor 110, the demand heat exchanger 111, the air heat source heat exchanger 113 side expansion valve 112, and the air heat source heat exchanger 113, The regenerative heat pump system 100 is operated in a manner using an air heat source.

한편, 이러한 작동 중에, 상기 외부 공기 열원의 온도가 영하의 특정 온도, 예를 들어 영하 5℃까지 하강되는 경우, 상기 제 1 개폐 밸브(130)가 열린 상태를 유지하면서 상기 압축기(110) 등의 작동이 중지된다. 그러면, 상기 공기 열원 열교환기(113)에 정체된 냉매가 상기 압축기(110) 쪽으로 유동되어 냉매 정체 현상이 해소될 수 있다.On the other hand, during this operation, when the temperature of the external air heat source is lowered to a certain temperature below minus, for example, minus 5 ℃, while maintaining the open state of the first opening and closing valve 130, such as the compressor 110 The operation stops. Then, the refrigerant stagnated in the air heat source heat exchanger 113 may flow toward the compressor 110, and thus, the refrigerant stagnation phenomenon may be eliminated.

상기와 같이 냉매 정체 현상이 해소된 상태에서 상기 제 1 개폐 밸브(130)가 닫히고, 상기 제 2 개폐 밸브(131)가 열림으로써, 냉매가 상기 압축기(110), 상기 수요처 열교환기(111), 상기 수 열원 열교환기(115) 측 팽창 밸브(114), 상기 수 열원 열교환기(115)를 경유하는 사이클을 이루면서, 상기 전기 축열식 히트 펌프 시스템(100)이 수 열원을 이용하는 방식으로 작동될 수 있고, 그에 따라 상기 전기 축열식 히트 펌프 시스템(100)이 지속적으로 수요처에 대해 냉난방을 수행할 수 있게 된다.As described above, the first on-off valve 130 is closed and the second on-off valve 131 is opened in a state where the coolant is eliminated, so that the coolant is stored in the compressor 110, the demand-side heat exchanger 111, The electric heat storage heat pump system 100 may be operated in a manner using a water heat source while forming a cycle through the water heat source heat exchanger 115 side expansion valve 114 and the water heat source heat exchanger 115. Therefore, the electric heat storage heat pump system 100 can continuously perform heating and cooling to the demand destination.

상기 전기 인라인 히터(155)에서 발생된 열이 순환수를 통해 상기 축열조(143)에 축열되었다가, 상기 수 열원 열교환기(115)에서 냉매와 열교환됨으로써, 상기 수 열원을 이용하는 방식의 열교환이 이루어질 수 있다.Heat generated by the electric in-line heater 155 is stored in the heat storage tank 143 through the circulating water, and then heat-exchanged with the refrigerant in the water heat source heat exchanger 115, whereby heat exchange is performed using the water heat source. Can be.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 따른 전기 축열식 히트 펌프 시스템에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 본 발명의 제 1 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.Hereinafter, an electric heat storage heat pump system according to other embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In carrying out these explanations, the description overlapping with the content already described in the first embodiment of the present invention described above will be omitted and omitted here.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기 축열식 히트 펌프 시스템을 보이는 도면이다.2 is a view showing an electric heat storage heat pump system according to a second embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 실시예에서는, 전기 축열식 히트 펌프 시스템(200)이 공기 열원 열교환기(213)에 정체된 냉매를 강제적으로 압축기(210) 쪽으로 유동시킬 수 있는 냉매 유동 펌프(261)를 포함한다.Referring to FIG. 2, in the present embodiment, the electric heat storage heat pump system 200 includes a refrigerant flow pump 261 capable of forcibly flowing refrigerant stagnant in the air heat source heat exchanger 213 toward the compressor 210. Include.

도면 번호 260은 상기 공기 열원 열교환기(213)와 상기 압축기(210)를 연결하는 배관에서 바이패스되는 바이패스 배관이고, 도면 번호 262는 상기 바이패스 배관(260)을 개폐시킬 수 있는 제 3 개폐 밸브이다. 상기 제 3 개폐 밸브(262)는 평소 닫힌 상태를 유지한다.Numeral 260 is a bypass pipe that is bypassed in the pipe connecting the air heat source heat exchanger 213 and the compressor 210, and reference numeral 262 is a third opening and closing to open and close the bypass pipe 260. Valve. The third open / close valve 262 is normally closed.

상기 냉매 유동 펌프(261)는 상기 바이패스 배관(260) 상에 설치된다.The refrigerant flow pump 261 is installed on the bypass pipe 260.

상기 냉매 유동 펌프(261)와 상기 제 3 개폐 밸브(262)는 제어 부재(235)에 의해 제어됨은 물론이다.The refrigerant flow pump 261 and the third on-off valve 262 are of course controlled by the control member 235.

상기와 같이 구성되면, 각 압력 감지 센서(220, 221)에서 감지된 상기 공기 열원 열교환기(213)의 토출구 압력과 상기 압축기(210)의 입력측 압력의 차이가 미리 설정된 기준값에 미달되는 경우 등 상기 공기 열원 열교환기(213)의 토출구 압력과 상기 압축기(210)의 입력측 압력의 차이를 이용하여 냉매 정체를 해소하기가 곤란한 경우, 상기 제어 부재(235)가 상기 제 3 개폐 밸브(262)를 열고, 상기 냉매 유동 펌프(261)를 작동시킴으로써, 상기 공기 열원 열교환기(213)에 정체된 냉매를 강제적으로 상기 압축기(210) 쪽으로 유동시킬 수 있고, 그에 따라 냉매 정체 현상이 강제적으로 해소될 수 있다.When the configuration is configured as described above, the difference in pressure between the outlet pressure of the air heat source heat exchanger 213 and the input side pressure of the compressor 210 detected by each of the pressure sensing sensors 220 and 221 does not reach a preset reference value. When it is difficult to eliminate the refrigerant stagnation by using a difference between the discharge pressure of the air heat source heat exchanger 213 and the input side pressure of the compressor 210, the control member 235 opens the third open / close valve 262. By operating the refrigerant flow pump 261, the refrigerant stagnant in the air heat source heat exchanger 213 may be forced to flow toward the compressor 210, and thus, the refrigerant stagnation phenomenon may be forcibly eliminated. .

도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전기 축열식 히트 펌프 시스템을 보이는 도면이다.3 is a view showing an electric heat storage heat pump system according to a third embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 실시예에서는, 전기 축열식 히트 펌프 시스템(300)은 수 열원 열교환기(315)를 이용한 열교환이 이루어지는 동안, 외부 공기 열원의 온도가 영하의 특정 온도, 예를 들어 영하 5℃ 이상으로 상승되면, 상기 수 열원 열교환기(315)에서의 열교환이 중지되고, 공기 열원 열교환기(313)에서의 열교환이 이루어지도록 한다.Referring to FIG. 3, in the present embodiment, the electric heat storage heat pump system 300 has a temperature of the external air heat source at a subzero specific temperature, for example, below 5 during heat exchange using the water heat source heat exchanger 315. When the temperature rises above C, the heat exchange in the water heat source heat exchanger 315 is stopped, and the heat exchange in the air heat source heat exchanger 313 is performed.

물론, 상기와 같은 작동은 제 2 개폐 밸브(331)를 닫고, 제 1 개폐 밸브(330)를 열도록 함으로써 수행될 수 있다.Of course, the above operation may be performed by closing the second on / off valve 331 and opening the first on / off valve 330.

이 때, 상기 수 열원 열교환기(315)에서의 열교환이 중지되고, 상기 제 2 개폐 밸브(331)를 닫기 전 열어둔 상태에서 일정 시간 그러한 상태를 유지하여, 상기 수 열원 열교환기(315)의 토출구 측에 정체될 수 있는 냉매가 상기 수 열원 열교환기(315)의 토출구 측과 압축기(310)의 입력측의 압력차에 의해 유동되어 냉매 정체가 해소될 수 있도록 할 수 있다.At this time, the heat exchange in the water heat source heat exchanger 315 is stopped, and maintains such a state for a predetermined time in the open state before closing the second on-off valve 331, thereby maintaining the state of the water heat source heat exchanger 315. The refrigerant that may be stagnant on the discharge port side may flow by the pressure difference between the discharge port side of the water heat source heat exchanger 315 and the input side of the compressor 310 so that the refrigerant stagnation can be eliminated.

도면 번호 340은 제 3 압력 감지 센서로서, 상기 제 3 압력 감지 센서(340)의 감지 압력과 제 2 압력 감지 센서(321)의 감지 압력이 미리 설정된 기준값 이상인 경우, 상기와 같은 냉매 정체 해소를 위한 구동이 이루어질 수 있다.Reference numeral 340 denotes a third pressure sensor, and when the detected pressure of the third pressure sensor 340 and the detected pressure of the second pressure sensor 321 are equal to or greater than a preset reference value, Drive can be made.

상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, those skilled in the art can variously modify the invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. And that it can be changed. However, it is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

본 발명의 일 측면에 따른 전기 축열식 히트 펌프 시스템에 의하면, 외부 공기 온도가 영하의 특정 온도까지 하강되는 경우에도 작동될 수 있으므로, 그 산업상 이용 가능성이 높다고 하겠다.
According to the electrical heat storage type heat pump system according to an aspect of the present invention, since the external air temperature can be operated even when the temperature is lowered to below a certain temperature, the industrial applicability is high.

Claims (6)

냉매를 압축할 수 있는 압축기;
상기 냉매와 수요처 순환수를 열교환하기 위한 수요처 열교환기;
상기 냉매를 팽창시킬 수 있는 팽창 밸브;
상기 냉매와 외부 공기 열원을 열교환시킬 수 있는 공기 열원 열교환기; 및
상기 냉매와 외부 수 열원(water heat source)을 열교환시킬 수 있는 수 열원 열교환기;를 포함하고,
상기 외부 공기 열원의 온도가 영하의 특정 온도까지 하강되는 경우, 상기 공기 열원 열교환기에서의 열교환이 중지되고, 상기 수 열원 열교환기에서의 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 축열식 히트 펌프 시스템.A compressor capable of compressing the refrigerant;
A demand destination heat exchanger for exchanging the refrigerant with the demand circulation water;
An expansion valve capable of expanding the refrigerant;
An air heat source heat exchanger capable of heat-exchanging the refrigerant with an external air heat source; And
And a water heat source heat exchanger capable of heat-exchanging the refrigerant with an external water heat source.
And when the temperature of the external air heat source is lowered to a sub-zero specific temperature, heat exchange in the air heat source heat exchanger is stopped, and heat exchange in the water heat source heat exchanger is performed. 제 1 항에 있어서,
상기 전기 축열식 히트 펌프 시스템은
상기 공기 열원 열교환기와 상기 압축기를 연결하는 배관을 개폐시키는 제 1 개폐 밸브;를 포함하고,
상기 외부 공기 열원의 온도가 영하의 특정 온도까지 하강되는 경우, 상기 공기 열원 열교환기에 정체된 냉매가 상기 공기 열원 열교환기 토출측과 압축기 입력측의 압력 차이에 의해 상기 압축기 쪽으로 유동될 수 있도록, 상기 공기 열원 열교환기에서의 열교환이 중지된 후 상기 제 1 개폐 밸브가 일정 시간 동안 열린 상태를 유지한 다음, 상기 수 열원 열교환기에서의 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 축열식 히트 펌프 시스템.The method of claim 1,
The heat storage heat pump system
And a first opening / closing valve for opening and closing a pipe connecting the air heat source heat exchanger and the compressor.
When the temperature of the external air heat source is lowered to a certain temperature below zero, the air heat source such that the refrigerant stagnated in the air heat source heat exchanger may flow toward the compressor by a pressure difference between the air heat source heat exchanger discharge side and the compressor input side. And the first on-off valve is kept open for a predetermined time after the heat exchange in the heat exchanger is stopped, and then heat exchange is performed in the water heat source heat exchanger. 제 2 항에 있어서,
상기 전기 축열식 히트 펌프 시스템은
상기 공기 열원 열교환기 토출측의 압력을 측정하는 제 1 압력 감지 센서; 및
상기 압축기 입력측의 압력을 측정하는 제 2 압력 감지 센서를 포함하고,
상기 제 1 압력 감지 센서와 상기 제 2 압력 감지 센서에서 각각 감지된 압력값의 차이가 미리 설정된 기준값 이상인 경우, 상기 공기 열원 열교환기에서의 열교환이 중지된 후 상기 제 1 개폐 밸브가 일정 시간 동안 열린 상태를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 축열식 히트 펌프 시스템.The method of claim 2,
The heat storage heat pump system
A first pressure sensor for measuring the pressure at the discharge side of the air heat source heat exchanger; And
A second pressure sensor for measuring pressure at the compressor input side;
When the difference between the pressure values respectively detected by the first pressure sensor and the second pressure sensor is equal to or greater than a preset reference value, the first opening / closing valve is opened for a predetermined time after the heat exchange in the air heat source heat exchanger is stopped. An electric heat storage heat pump system, characterized in that to maintain a state. 제 2 항에 있어서,
상기 공기 열원 열교환기에 정체된 냉매를 강제적으로 상기 압축기 쪽으로 유동시킬 수 있는 냉매 유동 펌프;를 포함하는 전기 축열식 히트 펌프 시스템.The method of claim 2,
And a refrigerant flow pump capable of forcibly flowing the refrigerant stagnated in the air heat source heat exchanger toward the compressor. 제 1 항에 있어서,
상기 외부 공기 열원의 온도가 영하의 특정 온도 이상인 경우, 상기 수 열원 열교환기에서의 열교환이 중지되고, 상기 공기 열원 열교환기에서의 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 전기 축열식 히트 펌프 시스템.The method of claim 1,
And the heat exchange in the water heat source heat exchanger is stopped and the heat exchange in the air heat source heat exchanger is performed when the temperature of the external air heat source is equal to or below a certain temperature below zero. 제 1 항에 있어서,
상기 외부 수 열원은
열을 축적하는 축열조와,
전기 에너지를 이용하여 상기 축열조에 열을 공급하는 전기 인라인 히터를 포함하고,
상기 전기 인라인 히터는
히터 케이스와,
상기 히터 케이스 내부에 배치되어 발열되는 발열부와,
상기 히터 케이스 내부에서 순환수가 지그재그로 유동되도록 서로 어긋나게 상기 히터 케이스 내벽에서 돌출되는 복수 개의 돌출 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 축열식 히트 펌프 시스템.
The method of claim 1,
The external heat source is
A heat storage tank that accumulates heat,
An electric in-line heater for supplying heat to the heat storage tank by using electrical energy,
The electric in-line heater
Heater case,
A heating unit disposed inside the heater case and generating heat;
And a plurality of protruding panels protruding from the inner wall of the heater case so that the circulating water flows zigzag inside the heater case.
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