KR20100005250A - 히트펌프식 냉난방 및 냉온수 공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트펌프식 냉난방 및 냉온수 공급 시스템에 관한 것으로, 이러한 시스템은, 실·내외 공기(Air) 열교환기를 실내기 유닛에 일체로 설치하여 공장의 생산현장과 식당의 홀 등 공랭식으로 냉·난방을 제공해야할 곳은 공랭식으로 냉·난방을 시행하고, 실내기 유닛에 물(Water) 응축기와 증발기를 일체로 설치하여 냉·온수를 생산, 공장 사무실, 식당 방 등에는 휀 코일 유니트를 적절히 설치하여 냉·온수를 순환시켜 냉·난방을 시행한다. 또 식당 방 등 바닥 난방이 필요한 곳에는 온수를 순환시켜 바닥 난방을, 주방 및 샤워실 등에는 온·냉수를 공급할 수 있다. 공장에 있어서, 본 발명에 따른 냉·난방기는 현장에 기계를 설치해서 냉·난방을 시행하고 현장 작업시간 전이나 현장 유휴시간을 이용, 축열조에 냉수와 온수를 저장해두고 휀 코일 유니트를 이용하여 사무실에 냉·난방을 제공할 수 있어 편리하고 기계비도 절약할 수 있어 경제적이며 생산 현장에도 냉·난방을 제공함으로서 작업환경 개선을 통해 생산능률도 향상 시킬 수 있는 에너지 절약형 냉·난방 / 온·냉수 시스템이라 생각된다.

히트펌프, 냉온수, 공급, 냉매, 밸브

Description

히트펌프식 냉난방 및 냉온수 공급 시스템{heat-pump type system for suppling cold and hot water for providing air conditioning}

본 발명은 히트펌프식 냉난방 및 냉온수 공급 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시스템의 간략화와 냉매량 자동 조절장치를 채택하여 혹한기에도 원활한 운전을 도모하고 보조열원 없이도 냉 난방을 가능케 함으로서 생산 현장이나 업소의 작업환경을 개선하여 생산 능률을 극대화시키고 정부의 에너지 절약 정책 및 환경보호에도 극대화되어 상품성이 증대될 수 있는 히트펌프식 냉난방 및 냉온수 공급 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 히트펌프식 냉 난방기는 실내기와 실외기가 분리되어 있어 혹한기 시 대기 중의 에너지가 극감하여 냉 난방기의 효율 감소뿐만 아니라 심할 경우 운전불능의 상태에 빠지게 되는데 실내기에 전기히타를 설치하여 열량 부족을 해소하고, 제상 장치를 따로 설치하여 제상을 실시해야 하며 또, 냉매량 조절장치가 없어 냉방 운전 시 압력상승을 제어하기 위해 여름 냉방운전 기준에 맞는 냉매량을 주입해야 하므로 난방 운전 시에 효율이 더욱더 감소하여 전력소모량이 급격히 증가하여 에너지 절약 정책에 역행하고 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술에 따른 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 공기(Air) 열교환식 실내외 열교환기(Coil)를 실내기 유니트에 일체로 설치하고, 물(Water) 응축기와 증발기도 직·병렬로 회로로 구성된 실내기 유니트에 설치한 시스템 냉·난방기로서 공장 생산현장이나 식당의 홀과 같이 공기 (Air) 열교환식 냉 난방을 제공해야 하는 장소에는 공기식 응축기와 증발기를 이용, 냉 난방을 시행하고 공장 사무실과 샤워실, 식당의 방, 주방 등에는 물(Water) 응축기와 증발기를 사용하여 온수와 냉수를 생산, 축열 조에 저장해 두고 바닥 난방 및 휀 코일 유니트를 설치하여 온수 및 냉수로 냉 난방을 시행함으로서 기계 한 대로 공장, 식당 등 현장과 사무실 또는 홀과 방, 주방 등 구획의 구분이 많은 곳의 냉 난방 및 온수를 제공할 수 있는 히트펌프식 냉난방 및 냉온수 공급 시스템을 제공하는 데 있다.

이러한 상기 목적은 본 발명에 의해 달성되며, 본 발명의 일면에 따라, 히트펌프식 냉난방 및 냉온수 공급 시스템은, 공기 열교환식 실 내외 열교환기를 실내기 유니트에 일체로 설치하고, 물 응축기와 증발기도 직·병렬로 회로를 구성하여 실내기 유니트에 설치한 것으로 공장 생산 현장이나 식당의 홀과 같이 공기 열교환식 냉 난방을 제공해야 하는 장소에는 공기식 응축기와 증발기를 이용, 냉 난방을 시행하고 공장 사무실과 샤워실, 식당의 방, 주방 등에는 물 응축기와 증발기를 사 용하여 온수와 냉수를 생산, 축열 조에 저장해 두고 바닥 난방 및 휀 코일 유니트를 설치하여 온수 및 냉수로 냉 난방을 시행함으로서 기계 한 대로 공장, 식당 등 현장과 사무실 또는 홀과 방, 주방 등 구획의 구분이 많은 곳의 냉 난방 및 온수를 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 구성 및 작동에 따라, 본 발명의 냉 난방기는 공기 열교환식 실내외 열교환기가 실내기 유니트에 일체화되어있어 실내 발생열을 이용하여 항상 원활한 조건에서 운전이 가능함으로 착상이 거의 발생하지 않아 따로 제상기능이 필요 없으므로 시스템 제어회로가 간단하다. 또한 일반적인 냉 난방기가 가지고 있는 겨울철 대기중의 열량부족 문제로 발생하는 단점을 실내 발생열을 이용하여 해소하고 혹서기 에는 축열조에 저장된 냉수를, 혹한기에는 온수를 일시적으로 이용하여 냉매의 응축 및 증발을 도와 냉 난방기의 효율을 극대화 시킬 수 있으며 냉방과 난방운전 시의 순환 냉매량의 차이에 따른 운전 압력을 자동적으로 조절 할 수 있는 자동 냉매 유량 조절장치를 채택, 냉매 충진량을 적정수준으로 유지시켜 냉·난방 운전이 원활하여 난방 시 열량부족으로 인한 보조 열원이 전혀 필요없어 에너지 절약에 획기적인 시스템이며 실내공기를 배출시켜 냉 난방을 시행하므로 실내공기 환기 기능까지 갖추고 있으며 전기에너지를 사용하여 운전하므로 환경친화적 냉·난방 시스템이며 공장 생산 현장에도 저렴한 가격으로 냉 난방을 제공, 작업환경을 개선시켜 생산 능률도 극대화시킬 수 있는 효과가 발생한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하며, 또한 본 발명을 설명하는데 있어서 도면 전체를 통하여 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 냉난방 및 냉온수 공급 시스템의 개략적인 회로도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 콤프레샤(A) 를 1번 냉매 배관을 통해 응축기 용판형 열교환기(H) 와 연결하고 2번 라인을 4-way 밸브(K)와 연결한 후 4-way 밸브(K) 우측은 3번 배관을 통해 코일 형 열교환기(B)와 연결하고 4번 배관을 통해 보조 코일 형 열교환기(D)를 연결 후 체크밸브 (C2)를 통해 8번 배관과 연결하고, 4-way 밸브(K) 좌측은 코일 형 열교환기(C)와 5번 배관을 통해 연결 후 6번 배관을 경유, 체크밸브 C1을 통해 8번 배관과 연결한 후 9, 10, 10-1번 배관을 병렬로 연결한다.

9번 배관은 솔레노이드 밸브(S1)을 통해 수액기(E) 와 연결하고 11번 배관을 통해 팽창밸브 (e1)를 통해 다시 코일형 열교환기(C)와 연결한다.

10번 배관은 냉매 유량 조절기(F)에 연결한 후 12번 배관을 통해 솔레노이드 밸브(S2)를 경유하여 팽창밸브(e2)를 통해 다시 코일 형 열교환기(B)와 연결하고 13번 배관을 통해 솔레노이드 밸브(S3)를 경유, 팽창밸브(e3)를 통해 증발기 용 판형 열교환기(I)에 연결한다.

10-1번 배관은 냉매 유량 조절기(F)와 연결 후 16번 배관을 통해 체크밸브(c3)를 경유 17번 배관에 연결한다. 증발기 용 판형 열교환기(I)는 15번 배관을 통해 17번 배관과 연결되고, 4-way 밸브(K) 중간은 14번 배관을 통해 17번 배관과 연결 후 압력 조절 형 밸브(P/V)를 통해 18, 19번 배관과 병렬로 연결, 18번 배관은 액 분리기(G)와 연결하고 19번 배관은 보조 온수탱크(J)를 경유하여 액 분리기(G)에 연결, 20번 배관을 통해 콤프레샤(A)에 연결되는 구조로 되어있다.

물 배관은 온수탱크(L)와 냉수탱크(M)를 병렬로 연결하고 물 용 솔레노이드 밸브(SW3)와 물 용 솔레노이드 밸브(SW4)를 통해 순환펌프(P)와 21번 배관을 통해 연결 후 22번 배관을 통해 물 용 솔레노이드 밸브(SW1)를 경유하여 응축기 용 판형 열교환기(H)에 연결한 후 23번 배관, 27번 배관을 거쳐 온수탱크(L)에 연결된다.

25번 배관은 물 용 솔레노이드 밸브(SW2)를 통해 증발기 용 판형 열교환기(I)에 연결 후 26번 배관, 28번 배관을 거쳐 냉수탱크(M)에 연결된다. 24번 배관과 26번 배관은 29번 배관으로 물 용 솔레노이드 밸브(SW5)를 통해 연결한다.

본 발명의 상기와 같은 구성에 따라 공장현장, 식당 홀 등에서 난방으로 작동시킬 경우에는 우선적으로 상기 콤프레샤(A)에서 고온 고압으로 토출된 냉매를 1, 2, 3번 배관을 통해 코일 형 열교환기(B)에서 응축시켜 현장 등에 난방을 시행하고 4번 배관을 통해 보조 코일 형 열교환기(D)에서 재 응축시켜 코일 형 열교환기(C)의 증발을 돕고 체크밸브 C2를 통해 8번, 9번 배관을 경유 솔레노이드 밸브(S1)를 통해 수액기(E)를 거쳐 11번 배관의 팽창밸브 (e1)를 통해 코일 형 열교환기(C)에 팽창 증발시킨 후 5번 배관을 거쳐 14, 17번 배관을 경유하여 압력 조절형 밸브(P/V)에서 흡입 압력이 정상일 경우에는 18번 배관을 통해 액 분리기(G)에 유입, 콤프레샤(A)에 흡입시키고, 흡입 압력이 낮을 경우에는 19번 배관을 통해 보조 온수탱크(J)를 경유하여 액 분리기(G)에 유입, 콤프레샤(A)에 흡입시킨다.

그리고 현장 등의 실내온도가 난방 시의 적정온도가 되거나 난방을 시행하지 않을 때는 코일 형 열교환기(B)의 휀(FAN)을 정지시키고 순환펌프(P)를 가동시켜 물 용 솔레노이드 밸브(SW1)를 열어 응축기 용 판형 열교환기(H)에서 냉매를 응축시켜 온수탱크(L)에 온수를 생산, 저장한다.

만약 외부온도가 급강하하여 코일 형 열교환기(C)에서의 증발이 불충분 할 경우에는 한시적으로 10, 13번 배관을 경유, 솔레노이드 밸브(S3)를 열어 팽창밸브(e3)를 통해 증발기 용 판형 열교환기(I)에 팽창 증발시켜 15번 배관을 경유하여 코일 형 열교환기(C)의 팽창 증발된 냉매와 합쳐져 압력 조절 형 밸브(P/V)를 통해 콤프레샤(A)에 유입시킨다.

이때, 수액기(E)에 난방에 필요한 충분한 냉매량을 충진 함으로서 겨울철 적정 냉매량을 유지 한다.

현장 등의 실내온도가 적정온도가 되거나 난방을 시행하지 않을 때 온수탱크(L)에 온수를 생산, 저장한 온수를 순환시켜 사무실, 식당의 바닥 난방, 주방, 샤워실 등 필요한 곳에 휀 코일 유니트 등 적절한 열교환기를 사용하여 난방 및 온수를 사용한다.

그리고 공장현장, 식당 홀 등에서 냉방을 작동시킬 경우에는 우선적으로 상기 콤프레샤(A)에서 고온 고압으로 토출된 냉매를 1번 배관을 통해 응축기 용 판형 열교환기(H)에서 순환펌프(P)를 가동시켜 물 용 솔레노이드 밸브(SW1)를 열어 온수를 생산, 온수탱크(L)에 저장시키고 냉매 자신은 응축하여 2, 5번 배관을 통해 코일 형 열교환기(C)에서 재 응축되어 6번 배관과 연결되고, 온수를 생산하지 않을 경우에는 순환펌프를 정지시키고 1, 2, 5번 배관을 거쳐 코일 형 열교환기(C)에서 휀 을 가동, 냉매를 응축시켜 6번 배관과 연결 후 체크밸브 C1을 통해 8번, 10번 배관을 경유하여 냉매유량 조절기(F)를 거쳐 12번 배관과 솔레노이드 밸브(S2), 팽창밸브 (e2)를 통해 코일 형 열교환기(B)에 팽창 증발시켜 공장 현장 및 식당 홀 등에 냉방을 시행하고 3번 배관을 거쳐 14, 17번 배관을 경유하여 압력 조절 형 밸브(P/V)에서 흡입 압력이 정상일 경우에는 18번 배관을 통해 액 분리기(G)에 유입, 콤프레샤(A)에 흡입시키고, 흡입 압력이 낮을 경우에는 19번 배관을 통해 보조 온수탱크(J)를 경유하여 액 분리기(G)에 유입, 콤프레샤(A)에 흡입시킨다.

이때 현장 등의 실내온도가 냉방 시의 적정온도가 되거나 냉방을 시행하지 않을 때는 코일 형 열교환기(B)의 휀(FAN)을 정지시키고 12번 배관의 솔레노이드 밸브(S2)를 닫고 13번 배관의 솔레노이드 밸브(S3)를 열어 팽창밸브 (e3)를 통해 증발기 용 판형 열교환기(I)에서 냉매를 팽창 증발시키고 순환펌프(P)를 가동시켜 물 용 솔레노이드 밸브(SW2)를 열어 증발기 용 판형 열교환기(I)에서 냉매를 증발시켜 냉수탱크(M)에 냉수를 생산, 저장한다.

만약 외부온도가 급상승하여 코일 형 열교환기(C)에서의 응축이 불충분 하여 응축 압력이 상승할 경우에는 한시적으로 솔레노이드 밸브(S4)를 열어 10-1번 배관을 경유 팽창밸브(e4)를 통해 냉매유량 조절기(F)에 냉매를 팽창 증발시켜 10번 배 관을 통해 12번, 13번 배관으로 흐르는 냉매를 재 응축시켜 응축압력을 조절하여 팽창밸브 (e2), 팽창밸브 (e3)를 통해 증발하는 냉매의 증발을 돕고 자신은 냉매유량 조절기(F)에 저장, 계통내의 냉매량을 압력에 따라 자동 조절하고 동절기 시 또는 냉방 시 응축압력이 떨어지면 냉매유량 조절기(F)와 액 분리기(G)로의 흡입 압력차에 따라 16번 배관을 거쳐 체크밸브 C3를 경유하여 17번 배관에 연결, 압축기에 재 흡입되어 동절기나 응축압력 하락 시 적정 냉매량을 유지 시켜 기계의 운전을 원활하게 조정한다. 냉방 시는 10번 배관을 통해 흐르는 냉매의 응축 열량으로 냉매유량 조절기(F)내의 압력이 상승 액 분리기(G)내의 흡입압력과의 차에 따라 재유입이 쉬우나 동절기 시에는 냉매유량 조절기(F)내의 압력이 낮아 재 유입이 어려우므로냉매유량 조절기(F)에 열선을 설치 냉매유량 조절기(F)내의 압력을 상승시켜 액 분리기(G)로의 유입을 도와준다.

그리고 현장 등에 냉방운전을 시행하지 않거나, 실내온도가 냉방 모드 시의 적정온도에 도달하면 냉수 모드로 전환시켜 냉수탱크(M)에 냉수를 생산, 저장한 냉수를 순환시켜 사무실, 식당의 각방, 주방 등 필요한 곳에 휀 코일 유니트 등 적절한 열교환기를 사용하여 냉방을 실시하고 온수도 사용한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 냉난방 및 냉온수 공급 시스템의 개략적인 회로도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 냉온수 공급 시스템, A : 압축기,

B,C,D,H : 열교환기, F : 냉매 유량조절기,

G : 액분리기, L : 온수탱크,

M : 냉수탱크, P : 순환펌프,

Claims (1)

1. 공기(Air) 열교환식 실 내외 열교환기(Coil)를 실내기 유니트에 일체로 설치하고, 물(Water) 응축기와 증발기도 직·병렬로 회로를 구성하여 실내기 유니트에 설치한 것으로 공장 생산 현장이나 식당의 홀과 같이 공기 (Air) 열교환식 냉 난방을 제공해야 하는 장소에는 공기식 응축기와 증발기를 이용, 냉 난방을 시행하고 공장 사무실과 샤워실, 식당의 방, 주방 등에는 물(Water) 응축기와 증발기를 사용하여 온수와 냉수를 생산, 축열 조에 저장해 두고 바닥 난방 및 휀 코일 유니트를 설치하여 온수 및 냉수로 냉 난방을 시행함으로서 기계 한 대로 공장, 식당 등 현장과 사무실 또는 홀과 방, 주방 등 구획의 구분이 많은 곳의 냉 난방 및 온수를 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 및 냉온수 공급 시스템.

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