KR100563303B1 - 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 히트펌프 유닛(GHP 및 EHP 또는 GSHPs)이 냉난방 여하에 따라 냉매를 응축 또는 증발시키는 열교환기를 갖되, 그 열교환기가 공기에 비해 비열이 낮은 물(=열교환수)을 이용하는 수 열교환기로 되어 있어 냉난방 효율을 향상시키도록 의도된 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 냉매의 양방향 흐름을 냉매 유로(11) 내에서 허용하는 히트펌프 유닛(10)과 그 히트펌프 유닛(10)에 접속되어 실내를 선택적으로 냉난방하는 적어도 하나의 가스 순환식 실내기(20a, 20b,…,20n)를 갖는 한편, 물을 열교환수로 하여 냉난방 여하에 따라 상기 냉매를 응축 또는 증발시키는 수 열교환기(16)를 상기 냉매 유로(11) 상에서 압축기(12), 4웨이 밸브(14) 및 팽창밸브(18a, 18b,…,18n)와 함께 구비하는 상기 히트펌프 유닛(10)과, 상기 수 열교환기(16)에서 서로 연통하는 급수관(32 또는 32') 및 회수관(34 또는 34')을 구비하고서, 상기 수 열교환기(16)를 향해 열교환수를 연속적으로 공급하는 열교환수 공급기(30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

열교환수, 히트펌프, 수 열교환기, 냉난방, 급수관, 회수관

Description

수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템{HEAT PUMP COOLING-HEATING SYSTEM WITH WATER HEAT EXCHANGING TYPE}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.

도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.

도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.

도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.

도 6은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.

도 7은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.

도 8 및 도 9는 앞선 실시예들의 시스템을 유무선 통신을 이용해 제어하는 예를 도시한 도면들.

도 10은 종래의 공기 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템을 도시한 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

10: 히트펌프 유닛 12: 압축기

14: 4웨이 밸브 16: 수 열교환기

18a, 18b,…,18n: 팽창밸브

20a, 20b,…,20n: 가스 순환식 실내기

30, 30': 열교환수 공급기 32, 32': 급수관

34, 34': 회수관 36, 36': 열교환수 순환펌프

본 발명은, 히트펌프 유닛을 갖는 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 히트펌프 유닛이 냉난방 여하에 따라 냉매를 응축 또는 증발시키는 열교환기를 갖되, 그 열교환기가 공기에 비해 비열이 낮은 물(=열교환수)을 이용하는 수 열교환기로 되어 있어 냉난방 효율을 향상시키도록 의도된 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템에 관한 것이다.

본 명세서에서, '히트펌프 냉난방 시스템'은, 가스엔진 구동형(GHP;Gas Heat Pump), 전기 압축형(EHP; Electric Heat Pump) 또는 지열원형(GSHPs; Ground Source Heat Pumps)을 이용한 냉난방 시스템을 통칭하는 것이며, 이 GHP와 EHP 및 GSHPs는 모두 냉매의 히트펌프사이클 순환을 통해 냉난방을 하는 장비이다.

통상, '히트펌프 유닛(GHP 및 EHP 또는 GSHPs)'이라 함은 냉매가 흐르는 방향을 냉방과 난방을 반대로 하여 계절에 따라 하나의 장치로써 냉방과 난방을 동시에 수행하는 장치를 의미하는 것이지만, 이하의 명세서에서는, 압축기, 열교환기, 팽창밸브 및 4웨이 밸브를 냉매 유로 상에 구비한 채 가스 순환식 실내기(냉매를 응축 또는 증발시키는 실내기)와 함께 냉방과 난방을 모두 수행하는 것으로 실내기가 제외된 나머지 부분을 의미하는 것이다.

널리 알려진 바와 같이, 히트펌프 냉난방 시스템은, 한대의 실외 열원공급기에 다수의 실내기(냉난방 공기조화장치)가 연결되거나, 한대의 실내기에 다수의 실외 열원공급기가 연결되어 사용된다.

도 10은 종래의 히트펌프 냉난방 시스템의 일 예를 개략적으로 도시한 구성도로서, 그 히트펌프 냉난방 시스템(1)은 압축기(12), 4웨이 밸브(14), 공기 열교환기(16"), 팽창밸브(18a, 18b,…,18n) 및 실내기(20a, 20b,…,20n)가 냉매 유로(11)로써 연결되는 한편 그 실내기(20a, 20b,…,20n) 각각은 이에 상응하는 팽창밸브(18a, 18b,…,18n) 및 실온감지센서(22a, 22b,…,22n)와 함께 다수 마련된 채 다수의 실내공간에 설치되는 구성을 가지고 있다.

특히, 이러한 종래의 히트펌프 냉난방 시스템(1)은, 냉난방 여하에 따라, 자체의 열교환기(16")가 실외팬의 송풍에 의해 공냉식으로 냉매를 증발 또는 응축시키는 구성을 가지고 있었다.

하지만, 열교환기(16")에서 비열이 낮은 공기를 열교환의 매체로 사용하는 종래의 히트펌프 냉난방 시스템의 경우, 불필요하게 열교환기가 커져야하는 문제점을 야기하였다. 또한, 외기의 온도가 높은 상태에서의 상기 냉난방 시스템(1)의 냉방 운전은, 열교환기(16")에 의한 열교환 능력을 떨어뜨리고 전력 소비량을 크게 증가시키며 더 나아가서는 냉방 운전에 무리를 주게되는 문제점을 야기하였다. 이에 더하여, 외기 온도가 낮은 상태에서의 상기 냉난방 시스템(1)의 난방 운전은, 역시 역시 채열원의 부족으로 열교환 효율 및 난방능력을 떨어뜨리고 과도한 전력 소비를 야기하였으며, 더 나아가서는, 대략 영하 10℃ 이하의 낮은 온도에서는 난방 자체가 불가능해지는 문제점마저 야기하였다.

이에 더하여, 종래의 히트펌프 냉난방 시스템은, 압축가스로된 냉매(예컨대, R-22, R-407c)의 응축 또는 증발을 통해서만 실내의 냉난방 기능을 수행하였는데, 이는 건축구조물의 여건에 의해 예를 들면, 냉매 유로의 배관길이 등 여러 제약을 받을 수 있고, 또한, 냉난방 기능 이외의 별도의 기능을 갖지 못하여 범용성이 크게 떨어지는 문제점을 갖고 있었다.

따라서, 본 발명은, 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 공기에 비해 비열이 낮아 외기로부터 영향을 적게 받는 물을 열교환수로 이용하는 수 열교환기를 구비하여, 그 수열교환기로써 냉난방 여하에 따라 냉매를 응축 또는 증발시켜 냉난방 효율 및 이에 따른 에너지 효율을 개선하는 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 수 열교환기로써 냉매를 응축 또는 증발시켜 냉난방 효율 및 에너지 효율을 증가시키는 한편, 냉온수의 순환 또는 공급을 통해 통상의 가스 순환식 실내기를 대체 또는 보조하는 실내기, 난방 바닥라인 또는 냉온수 공급수단을 갖는 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 냉매의 양방향 흐름을 냉매 유로 내에서 허용하는 히트펌프 유닛과 그 히트펌프 유닛에 접속되어 실내를 선택적으로 냉난방하는 적어도 하나의 가스 순환식 실내기를 갖는 히트펌프 냉난방 시스템을 제공하되, 그 냉난방 시스템이, 물을 열교환수로 하여 냉난방 여하에 따라 상기 냉매를 응축 또는 증발시키는 수 열교환기를 상기 냉매 유로 상에서 압축기, 4웨이 밸브 및 팽창밸브와 함께 구비하는 상기 히트펌프 유닛과, 상기 수 열교환기에서 서로 연통하는 급수관 및 회수관을 구비하고서, 상기 수 열교환기를 향해 열교환수를 연속적으로 공급하는 열교환수 공급기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 더하여, 상기한 본 발명의 히트펌프 냉난방 시스템은 상기 냉매 유로 상에 설치되는 가스 열교환기와, 그 가스 열교환기를 통과하는 냉온수관을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시 태양에 따라, 상기 냉온수관은 폐쇄루프를 이루면서 실내의 수 순환식 실내기에 개폐가능하게 접속된 채 실내기용 순환펌프에 의해 연속적으로 순환되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시 태양에 따라, 상기 냉온수관은 폐쇄루프를 이루면서 실내의 바닥에 매설된 바닥 난방라인에 개폐가능하게 접속된 채 바닥 난방용 순환펌 프에 의해 연속적으로 순환되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시 태양에 따라, 상기 냉온수관은, 복수로 분기된 채 각각 폐쇄루프를 이루면서 수 순환식 실내기와 난방용 바닥라인에 접속되며, 각각 실내기용 순환펌프 및 바닥 난방용 순환펌프에 의해 연속적으로 순환되면서 실내의 바닥과 환기를 냉난방하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시 태양에 따라, 상기 냉온수관은 일측방에서 물 공급원에 연결되고 타측방에서 급수탱크에 연결된 채 가스 열교환기 입구측의 급수펌프에 의해 물이 물 공급원에서 급수탱크로 흐르는 개방루프를 이루며, 상기 급수탱크에는 사용자에 의해 개방가능한 급수밸브가 마련되어, 사용자가 상기 급수탱크 내의 물을 이용하도록 되어진 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 상기 가스 열교환기의 출구측에서 상기 냉온수관에는 순간 열교환 온수기가 설치되어 상기 급수탱크 내로 흐르는 물의 순간 열교환 가열을 가능케 하는 것이 바람직하다.

다른 태양에 따른 본 발명은, 냉매의 양방향 흐름을 냉매 유로 내에서 허용하는 히트펌프 유닛과 그 히트펌프 유닛에 가스 열교환기를 매개로 연결된 채 실내를 선택적으로 냉난방하는 수 순환식 실내기를 갖는 히트펌프 냉난방 시스템을 제공하며, 그 히트펌프 냉난방 시스템은, 물을 열교환수로 하여 냉난방 여하에 따라 상기 냉매를 응축 또는 증발시키는 수 열교환기를 상기 냉매 유로 상에서 압축기, 4웨이 밸브 팽창밸브와 함께 구비하는 상기 히트펌프 유닛과, 상기 수 열교환기에서 서로 연통하는 급수관 및 회수관을 구비하여 상기 수 열교환기를 향해 열교환수 를 연속적으로 공급하는 수 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

앞선 실시 태양들에 있어서, 상기 열교환수 공급기는 지중에 매설된 채 지중의 지열로 열교환수를 냉각 또는 가열시켜 상기 수 열교환기로 연속 공급하는 것이 바람직하다.

대안적으로, 상기 열교환수 공급기는 급수관 및 회수관이 2 방향으로 분기된 채 자체 구비된 온/오프 밸브의 선택적인 개폐에 따라 냉각탑과 보일러를 선택적으로 순환하도록 되어진 것이 바람직하다.

<실시예>

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 다양한 실시예들이 상세하게 설명되어질 것이다. 이하에서, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 서로 중복되는 내용은 간결한 설명을 위해 생략되어질 것이며, 서로 다른 실시예들을 설명함에 있어서, 서로 같은 기능을 하는 구성요소에 대해서는 본 명세서 전반에 걸쳐 같은 도면부호가 쓰여질 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템(이하, 냉난방 시스템으로 칭함)을 도시한 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 냉난방 시스템(1)은, 히트펌프 유닛(10)과 그 히트펌프 유닛(10)에 연결된 다수의 가스 순환식 실내기(20a, 20b, …,20n)를 포함한다. 용어 '가스 순환식 실내기'는 가스 냉매의 응축 또는 증발이 가스 냉매의 순환과정에서 일어나는 것에 의거하여 명명된 것으로서, 실제로, 상기 가스 순환식 실내기(20a, 20b,…,20n)는 냉방시에 냉매를 증발시키고 난방시에는 가스를 응축시켜 그 증발열 또는 응축열로 실내를 냉난방시키는 것이며, 이러한 가스 순환식 실내기(20a, 20b,…,20n)는 당업계에서 실내기, 실내 열교환기, 실내 공기조화장치 등으로 칭해지는 일반적인 것이다.

히트펌프 유닛(10)은, 냉매(R-22 또는 R-407)의 흐름을 허용하는 냉매 유로(11)가 앞서 언급된 가스 순환식 실내기(20a, 20b,…,20n)에 폐쇄루프를 이루면서 연결되는 한편, 그 냉매 유로(11) 상에는 압축기(12), 4-웨이 밸브(14), 수 열교환기(16), 팽창밸브(18a, 18b,…,18n)가 연속적으로 설치되어, 냉방시에는, 가스 순환식 실내기(20a, 20b, …,20n)와 함께 연속적으로 냉매를 압축, 응축, 팽창, 증발시키는 냉방 사이클로써 실내를 냉방시키는 한편, 난방시에는, 그 역사이클로써, 실내를 난방시키는 구조를 이루고 있다. 이 때, 상기한 팽창밸브(18a, 18b,…,18n)는 가스 순환식 실내기(20a, 20b,…,20n) 각각에 상응하는 개수로 마련되어 있음을 도 1을 통해 알 수 있다.

특히, 히트펌프 유닛(10)의 수 열교환기(16)는, 이하 상세히 설명되는 열교환수 공급기(30)와 함께 본 발명의 큰 특징을 이루는 부분으로서, 통상의 공기 열교환 방식이 아닌 수 열교환 방식으로 냉매를 응축 또는 증발시키는 기능을 수행한다.

이를 위해, 상기한 수 열교환기(16)는 열교환수 공급기(30)와 관로로 연결되는데, 보다 구체적으로는, 상기 열교환수 공급기(30)가, 그 수 열교환기(16) 내에서 연통하는 공급관(32)과 회수관(34)을 구비하고, 자체 구비된 열교환수 순환펌프(36)가 열교환수를 순환시킴으로써 열교환수와 냉매와의 열교환을 가능케 한다.

이 때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기한 열교환수 공급기(16), 보다 바람직하게는, 공급관(32)과 회수관(34)의 일부가 지중에 매설되어지는데, 이는 그 열교환수 공급기(30)와 수 열교환기(16)를 순환하는 열교환수가 지열에 의해 여름에는 외기보다 낮은 온도로 겨울에는 외기보다 높은 온도로써 항온을 유지하면서 수 열교환기(16)에 연속 공급되는 것을 가능케 한다.

상술한 구성에 따라, 냉방시에는, 냉매가 압축기(10)를 지나면서 고온 고압의 기체 냉매로 압축되고, 그 기체 냉매가 4웨이 밸브(14)에 의해 절환되어 수 열교환기(16)에서 낮은 온도의 열교환수에 의해 중온 저압의 액체 냉매로 응축되며, 그 후, 그 응축된 냉매는 다수의 팽창밸브(8a, 18b,…,18n)를 지나 팽창된 후, 다수로 구획된 실내공간 내에서 가스 순환식 실내기(20a, 20b, …,20n)를 통해 증발되어 그 증발열에 의해 다수의 실내공간이 각각 냉방되어지게 된다.

역으로, 난방시에는, 상기한 냉방시의 사이클의 역사이클로 냉매가 흐르면서, 수 열교환기(16)에서 따뜻한 지열에 의해 냉매의 증발이 이루어지는 한편, 이에 상응하게, 다수의 가스 순환식 실내기(20a, 20b,…,20n)에서는 냉매의 응축이 이루어지면서, 그 응축열에 의해 다수의 실내공간이 난방되어지게 된다.

이 때, 상기한 가스 순환식 실내기(20a, 20b,…,20n)에는 실온을 감지하는 다수의 제 1 실온감지센서(22a, 22b,…,22n)가 마련되어 그 센서에서 감지된 신호를 기초로 하여 상기한 냉난방 시스템은 제어될 수 있다.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트펌프 냉난방 시스템을 도시하는 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 냉난방 시스템(1)이 다수의 가스 순환식 실내기(20a, 20b,…,20n)와 별도로 다수의 수 순환식 실내기(50a, 50b, …,50n)를 더 포함하고 있음을 알 수 있다.

이 수 순환식 실내기들은 수 열교환기(16)와 가스 순환식 실내기(20a, 20b,…,20n) 사이에서 냉매 유로(11) 상에 설치된 가스 열교환기(40)에 의해 냉각 또는 가열되는 냉온수를 이용한 것이다.

즉, 가스 열교환기(40)는 냉매 유로(11)와 냉온수관(42)이 동시에 통과되는 것을 허용하는 한편, 그 냉온수관(42)은 다수의 수 순환식 실내기(50a, 50b, …,50n)에 분기되어 연결된 채 폐쇄루프를 이루면서 자체 내에 설치된 냉온수 순환펌프(52)의 구동에 의해 물을 순환시켜 그 물이 가스 열교환기(40)를 거치면서 냉각 또는 가열된 후 수 순환식 실내기(50a, 50b, …,50n)에서 냉방 또는 난방을 선택적으로 행하게 해준다. 이 때, 다수개로 분기된 냉온수관(42)에는 각각 온/오프 밸브(54a, 54b, …,54n)가 설치되어 냉온수의 흐름을 선택적으로 단속할 수 있으며, 다수의 수 순환식 실내기(50a, 50b, …,50n) 각각에는 제 2 실온감지센서(56a, 56b, …,56n) 가 마련되어 그 센서에서 감지된 신호를 기초로 하여 상기한 냉난방 시스템은 제어될 수 있다.

따라서, 본 실시예의 냉난방 시스템(1)은 냉매의 응축 또는 증발에 의한 실내의 냉난방과 함께 냉온수에 의한 실내 냉난방도 가능하여 기존 냉난방 시스템에서 불가피하던 배관길이(예를 들면, 오일회수에 따른 배관길이)의 제약을 받지 않고 용이하게 설치되어질 수 있다.

또한, 본 실시예의 냉난방 시스템(1)은, 가스 순환식 실내기(20a, 20b,…,20n)와 수 순환식 실내기(50a, 50b, …,50n)가 서로 같은 실내공간에 설치되고 두 실내기 중 하나의 실내기에 작동부조 또는 고장이 있을 때, 그 중 하나의 실내기를 선택하여 사용할 수 있게 하여, 보다 신뢰성 있는 냉난방 운전이 가능하다.

도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트펌프 냉난방 시스템을 도시하는 구성도이다.

도 3의 냉난방 시스템(1)은 앞선 제 2 실시예의 냉난방 시스템의 수 순환식 실내기(50a, 50b, …,50n) 대신에 실내 바닥에 매설되어 바닥 난방을 행하는 바닥 난방라인(60a, 60b, …,60n)을 포함하고 있음을 알 수 있다.

이 바닥 난방라인(60a, 60b, …,60n)은 수 열교환기(16)와 가스 순환식 실내기(20a, 20b,…,20n) 사이에서 냉매 유로(11) 상에 설치된 가스 열교환기(40)에 의해 따뜻해진 온수가 실내의 바닥을 순환케 함으로써 실내의 바닥을 난방케 하는 것이다.

즉, 가스 열교환기(40)는 냉매 유로(11)와 냉온수관(42)이 동시에 통과되는 것을 허용하는 한편, 그 냉온수관(42)은 다수의 수 순환식 바닥 난방라인(60a, 60b, …,60n) 연결된 채 폐쇄루프를 이루면서 자체 내에 설치된 바닥 난방용 온수 순환펌프(62)의 구동에 의해 물을 순환시키면서 그 물이 가스 열교환기(40)를 거쳐 가열되게 한 후 바닥 난방라인(60a, 60b, …,60n)을 순환하면서 실내 바닥을 따뜻하게 해준다.

이 때, 다수개로 분기된 냉온수관에는 각각 온/오프 밸브(64a, 64b, …,64n) 가 설치되어 온수의 흐름을 계절에 따라 선택적으로 단속할 수 있으며, 다수의 바닥 난방라인(60a, 60b, …,60n)에는 제 3 실온감지센서(66a, 66b, …,66n) 가 마련되어 그 센서에서 감지된 신호를 기초로 하여 상기한 냉난방 시스템(1)은 실내의 바닥 난방을 제어할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 4 실시예 따른 히트펌프 냉난방 시스템을 도시한다.

본 실시예의 냉난방 시스템(1)은 앞선 제 2 및 제 3 실시예와 달리 가스 열교환기(40)에 개방루프를 이루는 냉온수관(42)이 통과하여 냉매 유로(11)를 통과하는 냉매에 의해 냉각 또는 가열된 냉, 온수를 사용자가 급수 받아 사용할 수 있도록 되어 있다.

이를 위해, 본 실시예의 냉온수관(42)은 일측방에서 물 공급원(수도, 수원지 또는 저수탱크; 미도시됨)에 연결되고 타측방에서 냉온수를 저장하여 급수하기 위한 급수탱크(74)에 연결된 채 가스 열교환기(40) 입구측의 급수펌프(72)에 의해 물이 물 공급원에서 냉온수 저장탱크(74)로 흐르는 개방루프를 이룬다.

또한, 상기 급수탱크(74)에는 사용자에 의해 개방가능한 급수밸브(미도시됨)가 마련되어, 사용자가 상기 급수탱크(74) 내의 물을 이용하되, 상기 가스 열교환기(40)의 출구측에서 상기 냉온수관(42)에는 순간 열교환 온수기(76)가 설치되어 상기 급수탱크(74) 내로 흐르는 물의 순간 가열을 가능케 하도록 되어 있고, 상기 순간 열교환 온수기(76)의 출구측 냉온수관에는 수온 감지센서(77)가 마련되어, 그 센서에서 감지된 신호를 기초로 하여 냉온수의 수온이 제어되어, 사용자가 원하는 온도의 물을 급수 받을 수 있게 해준다.

도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 히트펌프 냉난방 시스템을 도시한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 냉난방 시스템(1)은 앞서 설명된 제 1 실시예의 시스템과 같은 구성을 갖되, 다만, 열교환수 공급기(30')가 지중에 설치되지 않는 대신에, 자체의 급수관(32') 및 회수관(34')이 옥상 위에 마련된 냉각탑(37') 또는 보일러(38')를 통과하면서 자체 마련된 열교환수 순환펌프(36')가 구동되어 열교환수를 순환시키는 과정에서 그 열교환수를 냉각 또는 가열시키고, 이 냉각 또는 가열된 열교환수를 급수관(32') 및 회수관(34')을 통해 수 열교환기(16)에 연속적으로 공급하도록 되어 있다.

이를 위해, 상기 열교환수 공급기(30')는 급수관(32') 및 회수관(34')이 2 방향으로 분기된 채 자체 구비된 온/오프 밸브(31a, 31b)의 선택적인 개폐에 따라 냉방시 냉각탑(37')과 난방시 보일러(38')를 선택적으로 순환하도록 되어있다.

도 6은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 히트펌프 냉난방 시스템을 도시한다.

도 6을 참조하면, 본 실시예의 히트펌프 냉난방 시스템(1)은, 앞서 설명된 실시예들과 달리, 가스 순환식 실내기가 생략된 채 수 순환식 실내기(50a, 50b,…,50n)만으로 다수의 실내공간을 냉난방함을 알 수 있다.

이는, 통상 히트펌프 유닛(10)을 가스 순환식 실내기의 열원 공급기기로 이용하던 통상의 것과는 차별화된 것으로서, 히트펌프 유닛(10)의 냉매 유로(11)가 가스 순환식 실내기 없이 폐쇄루프를 이루고, 그 냉매 유로(11)에 가스 열교환기(40)가 설치된 채 그 가스 열교환기(40)가 자체 내를 통과하는 냉온수관(42) 내의 물을 냉매의 온도로써 가열 또는 냉각시킨 후 이를 다수의 실내공간에 배치된 수 순환식 실내기(50a, 50b,…,50n)에 공급함으로써 실내의 냉난방을 구현한다.

도 7은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 히트펌프 냉난방 시스템을 도시한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 냉난방 시스템(1)은 앞서 설명된 제 6 실시예의 수 순환식 실내기(50a, 50b,…,50n)와 함께 수 순환식 바닥 난방라인60a, 60b,…,60n)을 포함한다.

이 시스템은 가스 열교환기(40)를 통과한 냉온수관(42)을 2 방향으로 분기하여 일측으로 분기된 냉온수관(42)이 다수의 수 순환식 실내기(50a, 50b,…,50n)에 접속되게 하고 다른측으로 분기된 냉온수관(42)이 실내 바닥에 매설된 바닥 난방라인(60a, 60b,…,60n)에 접속되게 함으로써 구현된다.

도 8은 앞선 실시예를 제어하는데 있어서, 유무선 통신장치에 의해 실내기와 실외기간에 유무선 통신이 가능한 상태를 예시한 블록구성도이고, 도 9는 중앙제어시스템이 실외기와 다수의 실내기를 유무선 통신으로 제어하는 상태를 예시한 블록구성도이다.

도 8 및 도 9에서, 도면부호 R은 가스 순환식 실내기(20a, 20b,…,20n)와 수 순환식 실내기(50a, 50b,…,50n) 중 적어도 하나를 포함하는 실내기를 의미하는 것이며, 도면부호 P는 히트펌프 유닛(10)과 열교환수 공급기(30)로 구성된 실외기를 의미하는 것이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 히트펌프 냉난방 시스템(1)에 있어서, 실내기(R) 및 실외기(P)의 히트펌프 유닛(10) 및 열교환수 공급기(30) 각각에는 조작부가 마련되어 있고, 실내기(R)의 조작부를 통해 유무선통신장치(C)가 유무선 통신으로 써 히트펌프 유닛(10) 및 열교환수 공급기(30) 각각을 제어함을 알 수 있다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 히트펌프 냉난방 시스템(1)이 실외기(R)와 다수의 실내기(P)를 상호 유무선 통신을 통해 그룹모드로 제어할 수 있는 중앙제어시스템(M)을 별도로 구비함을 알 수 있다.

본 발명이 그 주요 특징을 이루는 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 다른 형태로 실시될 수 있음은 물론이다. 따라서, 이상의 예와 실시예는 어느 경우에서든 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 고려되어야 하며, 본 발명이 이상의 상세한 설명으로 한정되어서는 안 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 공기에 비해 비열이 높은 대략 항온인 물을 이용하여 냉방시 냉매를 응축하고 난방시 냉매를 증발시키도록 구성되어 있어, 열교환기의 크기 증가가 불가피하던 기존 히트펌프 냉난방 시스템의 문제점을 개선하는 한편, 냉난방 운전시에, 기존 히트펌프 냉난방 시스템에 비해, 냉난방 효율, 에너지 효율이 우수하다는 효과를 제공한다.

게다가, 본 발명은 냉각탑, 지열원 또는 지하수의 열원을 이용하므로 소정 온도(대략 영하 10도) 이하에서 난방 운전이 힘들었던 기존 히트펌프 냉난방 시스템의 문제점을 해결하는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 가스 순환식 실내기만을 이용하여 냉매가스 회수 등에 의한 배관길이 제약을 받았던 기존 히트펌프 냉난방 시스템과는 달리 가스 순환식 실내기를 대체 또는 보조하는 수 순환식 실내기를 구비함으로써 상기 배관길이 제약 에 따른 설치 문제점을 해소하는 효과를 제공한다.

이에 더하여, 본 발명은, 실내 공기의 냉난방 기능과 별도로, 바닥 난방 기능과 냉온수 공급기능을 별도로 가져, 히트펌프 냉난방 시스템의 범용화에 기여한다.

덧붙여, 본 발명은 유무선 통신에 의해 근거리 또는 원거리에서 시스템 전체의 제어가 매우 용이하다는 추가의 효과를 제공한다.

Claims (10)

1. 냉매의 양방향 흐름을 냉매 유로(11) 내에서 허용하는 히트펌프 유닛(10)과 그 히트펌프 유닛(10)에 접속되어 실내를 선택적으로 냉난방하는 적어도 하나의 가스 순환식 실내기(20a, 20b,…,20n) 를 구비하며,

   물을 열교환수로 하여 냉난방 여하에 따라 상기 냉매를 응축 또는 증발시키는 수 열교환기(16)를 상기 냉매 유로(11) 상에서 압축기(12), 4웨이 밸브(14) 및 팽창밸브(18a, 18b,…,18n), 가스 열교환기(40)가 함께 구비하는 상기 히트펌프 유닛(10)과; 상기 수 열교환기(16)에서 서로 연통하는 급수관(32 또는 32') 및 회수관(34 또는 34')을 구비하고서, 상기 수 열교환기(16)를 향해 열교환수를 연속적으로 공급하는 열교환수 공급기(30)를 포함하고,

   상기 가스 열교환기(40)를 통과하도록 냉온수관(42)이 구비되는 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템에 있어서,

   상기 가스 열교환기(40)를 통과하는 냉온수관(42)에는 급수탱크(74) 내로 흐르는 물의 순간 가열이 가능토록 가스 열교환기(40)의 출구측에 순간 열교환 온수기(77)가 설치되는 것을 특징으로 하는 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 냉온수관(42)은, 폐쇄루프를 이루면서 실내의 수 순환식 실내기(50a, 50b,…,50n)에 개폐가능하게 접속된 채 실내기용 냉온수 순환펌프(52)에 의해 연속적으로 순환되는 것을 특징으로 하는 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 냉온수관(42)은, 폐쇄루프를 이루면서 실내의 바닥에 매설된 바닥 난방라인(60a, 60b,…,60n)에 개폐가능하게 접속된 채 바닥난방용 온수 순환펌프(62)에 의해 물을 연속적으로 순환되게 하는 것을 특징으로 하는 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템.
5. 제1항에 있어서,

   상기 냉온수관(42)은, 복수로 분기된 채 각각 폐쇄루프를 이루면서 수 순환식 실내기(50a, 50b,…,50n)와 난방용 바닥라인(60a, 60b,…,60n)에 접속되며, 각각 실내기용 순환펌프(52) 및 바닥 난방용 순환펌프(62)에 의해 물을 연속적으로 순환시키면서 실내의 바닥과 실내공기를 냉난방하는 것을 특징으로 하는 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템.
6. 제1항에 있어서,

   상기 냉온수관(42)은, 일측방에서 임의의 물 공급원에 연결되고 타측방에서 급수탱크(74)에 연결된 채 가스 열교환기(40) 입구측의 급수펌프(72)에 의해 물이 물 공급원에서 급수탱크(74) 흐르는 개방루프를 이루며,

   상기 급수탱크(74)에는 사용자에 의해 개방가능한 급수밸브가 마련되어, 사용자가 상기 급수탱크(74) 내의 물을 이용하도록 되어진 것을 특징으로 하는 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템.
7. 삭제
8. 냉매의 양방향 흐름을 냉매 유로(11) 내에서 허용하는 히트펌프 유닛(10)과 그 히트펌프 유닛(10)에 가스 열교환기(40)를 매개로 연결된 채 실내를 선택적으로 냉난방하는 수 순환식 실내기(50a, 50b,…,50n)를 갖는 히트펌프 냉난방 시스템(1)으로서,

   물을 열교환수로 하여 냉난방 여하에 따라 상기 냉매를 응축 또는 증발시키는 수 열교환기(16)를 상기 냉매 유로 상에서 압축기(12), 4웨이 밸브(14) 및 팽창밸브(18a, 18b,…,18n)와 함께 구비하는 상기 히트펌프 유닛(10)과; 상기 수 열교환기(16)에서 서로 연통하는 급수관(32) 및 회수관(34)을 구비하여 상기 수 열교환기(16)를 향해 열교환수를 연속적으로 공급하는 열교환수 공급기(30)로서 이루어 지는 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템에 있어서,

   상기 열교환수 공급기(30)는,

   급수관(32') 및 회수관(34')이 2 방향으로 분기된 채 자체 구비된 온/오프 밸브(31a, 31b)의 선택적인 개폐에 따라 냉각탑(37')과 보일러(38')를 선택적으로 순환하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템.
9. 제8항에 있어서,

   상기 열교환수 공급기(30)는 지중에 매설된 채 지중의 지열로 열교환수를 냉각 또는 가열시켜 상기 수 열교환기(16)로 연속 공급하는 것을 특징으로 하는 수 열교환식 히트펌프 냉난방 시스템.
10. 삭제

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