KR100967132B1

KR100967132B1 - Energy saving and high efficient heat pump cooling and heating system using water source

Info

Publication number: KR100967132B1
Application number: KR1020100031590A
Authority: KR
Inventors: 한재익; 이상훈
Original assignee: (주) 오션엔지니어링
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2010-04-06
Publication date: 2010-07-05
Anticipated expiration: 2030-04-06

Abstract

본 발명인 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템은 미활용의 신재생 대체 에너지원인 담수, 하천수, 용수, 정수 등 다양한 종류의 수열원을 수온차 형태의 열원으로 이용하여 냉방과 난방을 수행함으로써 초기의 투자비용이 적고 에너지 절약적이며, 환경 친화적인 히트펌프 냉난방 시스템으로서, 하천, 댐, 저수지, 정수장 등의 중대형 수원으로부터 원수를 유입하여 버퍼링 열교환기에서 열교환시킨 후 배출하는 원수 사이클과, 상기 버퍼링 열교환기에서 상기 원수 사이클과 1차적으로 열교환하고 2차적으로는 히트펌프와 열교환하는 순환수 사이클 및 히트펌프를 포함하며, 상기 히트펌프는, 압축기와 실외측 열교환부가 설치된 실외기와, 상기 실외기와 병렬로 연결되어 다양한 형태와 구조로 다양한 수요처에 복수로 설치될 수 있으며 각각 전동팽창밸브와 실내측 열교환부가 설치된 실내기로 이루어지되, 상기 전동팽창밸브를 실내 온도 및 부하에 따라 제어함으로써 각 실내기는 개별적으로 운전 제어가능한 것을 특징으로 한다.The energy-saving high-efficiency water temperature car heat pump air-conditioning system of the present invention uses the various types of heat sources such as fresh water, river water, water, and purified water as unheated renewable energy sources as heat sources in the form of water temperature cars to perform cooling and heating. An energy-saving, environmentally friendly heat pump air-conditioning system with low investment cost, the raw water cycle in which raw water is introduced from medium and large water sources such as rivers, dams, reservoirs, water purification plants, etc. And a circulating water cycle and a heat pump that heat exchange with the raw water cycle primarily and heat exchange with the heat pump secondly, wherein the heat pump comprises: an outdoor unit provided with a compressor and an outdoor side heat exchanger, in parallel with the outdoor unit. It can be installed in multiple forms and structures in various demands. Each of the indoor units can be individually operated and controlled by controlling the electric expansion valve according to the room temperature and the load.

Description

Energy saving and high efficient heat pump cooling and heating system using water source}

본 발명은 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 더욱 자세히는 미활용의 신재생 대체 에너지원인 담수, 하천수, 용수, 정수 등 다양한 종류의 수열원을 수온차 형태의 열원으로 이용하는 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to an energy-saving high-efficiency water temperature car heat pump heating and cooling system, and more particularly, energy saving using various types of heat sources such as fresh water, river water, water, and purified water as non-renewable alternative energy sources. Type high efficiency water temperature difference heat pump cooling and heating system.

일반적으로 히트펌프 냉난방 시스템은 냉방 및 난방이 선택적으로 이루어지게 시스템을 구성하고, 냉방모드나 난방모드에 따라 시스템을 선택적으로 운전하며 선택된 운전모드에 따라 냉매의 흐름이 순방향 또는 역방향으로 행하여지면서 냉방이나 난방이 이루어지도록 한 것이다.In general, heat pump air-conditioning system constitutes a system for cooling and heating selectively, selectively operates the system according to a cooling mode or a heating mode, and coolant flows in a forward or reverse direction according to a selected operating mode. Heating is done.

이와 같은 히트펌프 냉난방 시스템은 여름철에는 실내의 열을 흡수하여 히트펌프의 열교환기를 통해 상대적으로 온도가 낮은 대기로 열을 방출하고, 반대로 겨울철에는 대기로부터 열을 흡수하여 실내로 방출하는 공냉식 시스템을 사용하여 왔다.The heat pump air-conditioning system absorbs heat from the room during the summer and releases heat to the relatively low temperature atmosphere through the heat pump heat exchanger. On the contrary, in the winter, it uses an air-cooled system to absorb heat from the atmosphere and release it to the room. Has come.

그러나, 상기한 공냉식 히트펌프 냉난방 시스템은 여름철의 높고 겨울철은 낮은 대기 온도 상태에서 운전됨을 고려하면, 결국 운전시 에너지 소비가 많아 비용적인 면에서나 환경적인 측면에 있어서 비효율적인 문제점이 있었다. However, considering that the air-cooled heat pump air-conditioning system is operated at a high atmospheric temperature in summer and a low atmospheric temperature in winter, energy consumption during operation is high, resulting in inefficiency in terms of cost and environmental aspects.

이러한 문제점을 해결하기 위해 미활용 청정 에너지를 활용하려는 다각적인 시도가 있었으며, 그 중의 하나로 지열 등을 이용하는 방식을 채용하려는 노력도 있었으나, 초기에 설치비용이 과다하게 소요되는 문제 등으로 인해 적극적으로 활용될 수는 없었다.
In order to solve this problem, there have been various attempts to utilize unutilized clean energy, and one of the efforts has been to adopt a method using geothermal energy, but it has been actively used due to the problem of excessive installation cost in the early stage. There was no number.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 신재생 에너지[정의: 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체 등을 포함하는 재생가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지(신에너지 및 재생 에너지 이용, 개발, 보급 촉진법 제2조)] 중 하나인 하천수, 담수, 용수, 정수 등의 수열원을 냉난방 에너지로 활용함으로써 그간 대규모 집단 에너지 수요처 주변에 방치되어 사용되지 않았던 미활용 에너지를 회수하여 활용하므로 초기의 투자비용이 적고, 에너지 절약적이며, 환경 친화적인 히트펌프 냉난방 시스템을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems described above, it is used to convert renewable energy [define: existing fossil fuel or convert renewable energy including sunlight, water, geothermal, precipitation, bio-organic, etc. Water resources such as river water, fresh water, fresh water, and purified water as one of the heating and cooling energy, which is one of the new energy and renewable energy (Article 2 of the New Energy and Renewable Energy Promotion Act). By recovering and utilizing unused energy that has not been used, it is to provide a heat pump cooling and heating system with low initial investment cost, energy saving and environment friendly.

또한, 본 발명은 실내의 온도와 같은 부하조건에 따라 각각의 실내기의 운전 상태를 개별적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 형태와 구조를 가진 실내기들을 사용할 수 있는 고효율의 히트펌프 냉난방 시스템을 제공하고자 하는 것이다. In addition, the present invention is to provide a high-efficiency heat pump heating and cooling system that can not only individually control the operating state of each indoor unit according to the load conditions, such as the temperature of the room, but also can use indoor units having various shapes and structures. will be.

또한, 본 발명은 하천수, 담수, 용수, 정수 등의 다양한 형태의 수열원을 사용하는데 있어서 고장의 발생이 적은 안정적인 고효율 히트펌프 냉난방 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
In addition, the present invention is to provide a stable high efficiency heat pump cooling and heating system with less occurrence of failure in using various types of heat sources, such as river water, fresh water, water, purified water.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명인 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템은;As a means for solving the above problems, the present inventors energy-saving high-efficiency water temperature difference heat pump air-conditioning system;

하천, 댐, 저수지, 정수장 등의 미활용 수원으로부터 원수를 유입하여 버퍼링 열교환기에서 열교환시킨 후 배출하는 원수 사이클과;A raw water cycle in which raw water is introduced from unutilized water sources such as rivers, dams, reservoirs, water purification plants, and the like after being heat-exchanged in a buffered heat exchanger;

상기 버퍼링 열교환기에서 상기 원수 사이클과 1차적으로 열교환하고, 2차적으로 후술하는 히트펌프와 열교환하는 순환수 사이클; 및A circulating water cycle in which the buffering heat exchanger exchanges heat primarily with the raw water cycle and secondly heat exchanges with a heat pump to be described later; And

히트펌프를 포함하여 이루어지되;Including a heat pump;

상기 히트펌프는,The heat pump,

어큐물레이터와, 압축기와, 상기 순환수 사이클과 열교환하는 실외측 열교환부를 포함하는 실외기와,An outdoor unit including an accumulator, a compressor, and an outdoor heat exchanger configured to exchange heat with the circulating water cycle,

상기 실외기와 병렬로 연결되어 복수로 설치되되, 각각은 온도 센서에 의해 검출된 실내 온도에 따라 냉매의 유량을 조절하는 전동팽창밸브와, 실내 공기와 열교환하는 실내측 열교환부를 포함하는 실내기로 이루어져서,Is connected in parallel with the outdoor unit and installed in plurality, each consisting of an indoor expansion unit including an electric expansion valve for controlling the flow rate of the refrigerant in accordance with the room temperature detected by the temperature sensor, and an indoor heat exchanger for heat exchange with the indoor air,

압축기, 실외측 열교환부, 전동팽창밸브 및 실내측 열교환부 순으로 냉매가 순환하여 실내를 냉방하거나, 그 역순으로 순환하여 난방을 하도록 구성된다.The refrigerant is circulated in the compressor, the outdoor heat exchanger, the electric expansion valve, and the indoor heat exchanger in order to cool the room, or vice versa.

또한, 본 발명은 원수 사이클과 순환수 사이클 사이에 상기 버퍼링 열교환기를 거치지 않는 바이패스 배관과 바이패스 밸브가 더 구비된다.In addition, the present invention is further provided with a bypass pipe and a bypass valve not passing through the buffering heat exchanger between the raw water cycle and the circulating water cycle.

또한, 본 발명은 용수가 저장되는 고가수조가 더 구비되며, 상기 고가수조는 원수 사이클과 순환수 사이클 모두에 물을 공급할 수 있도록 공급배관에 의해 상기 바이패스 배관 중 유입측 바이패스 배관의 바이패스 밸브의 양측 배관에 각각 연결되도록 구성된다.In addition, the present invention is further provided with a high water tank in which water is stored, the high water tank is the bypass of the inlet side bypass pipe by the supply pipe to supply water to both the raw water cycle and the circulation water cycle It is configured to be connected to each of the piping on both sides of the valve.

또한, 본 발명은 상기 고가수조의 상기 공급 배관 중 바이패스 밸브 후측으로 공급하는 공급배관에는 팽창탱크가 더 구비된다.In addition, the present invention is further provided with an expansion tank in the supply pipe for supplying to the bypass valve rear side of the supply pipe of the high water tank.

또한, 본 발명은 상기 순환수 사이클에는 부동액 탱크와, 부동액 공급량을 제어하는 제어밸브가 더 구비된다.
The present invention further includes an antifreeze tank and a control valve for controlling the amount of antifreeze supply in the circulating water cycle.

상기한 바와 같은 해결수단을 통해 본 발명인 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템은 하천수, 담수, 용수, 정수 등과 같이 대규모 에너지수요처 주변에 산재에 있던 미활용의 신재생 대체 에너지원을 이용함으로써 초기 투자비용을 줄일 수 있으며, 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.Through the above solution, the present inventors invested the energy saving type high-efficiency water heater heat pump heating and cooling system by using unrenewed renewable energy sources that were scattered around large-scale energy demands such as river water, fresh water, water and purified water. It can reduce the cost and save energy.

또한, 본 발명인 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템은 실내의 온도 및 부하에 따라 각각의 실내기 운전 조건을 개별적으로 제어할 수 있으므로 각각의 실내를 최적의 온도로 유지할 수 있고 시스템의 효율이 높으며, 실내기의 형태에 구애받지 않고 다양한 형태 및 구조를 가진 실내기들을 그대로 사용할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present inventors energy-saving high-efficiency water temperature car heat pump cooling and heating system can individually control the operating conditions of each indoor unit according to the temperature and load of the room to maintain each room at the optimum temperature and the efficiency of the system is high. Regardless of the shape of the indoor unit, there is an advantage that the indoor units having various shapes and structures can be used as they are.

또한, 본 발명은 하천수, 담수, 용수, 정수 등의 다양한 형태의 수열원을 사용하는데 있어서 고장의 발생을 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of reducing the occurrence of failure in the use of various types of heat sources, such as river water, fresh water, water, purified water.

또한, 본 발명은 크기나 구조가 다른 다양한 실내 설치 공간에 적용할 수 있는 이점이 있다.
In addition, the present invention has an advantage that can be applied to various indoor installation spaces of different sizes or structures.

도 1은 본 발명에 따른 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템의 냉방운전모드시의 운전상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템의 난방운전모드시의 운전상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템의 변형된 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템의 또 다른 변형된 실시예를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an operating state in the cooling operation mode of the energy-saving high-efficiency water temperature difference heat pump air-conditioning system according to the present invention.
2 is a view showing the operation state in the heating operation mode of the energy-saving high-efficiency water temperature difference heat pump air-conditioning system according to the present invention.
3 is a view showing a modified embodiment of the energy-saving high-efficiency water temperature difference heat pump air-conditioning system according to the present invention.
4 is a view showing another modified embodiment of the energy-saving high-efficiency water temperature difference heat pump air-conditioning system according to the present invention.

첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.With reference to the accompanying drawings will be described a specific embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템의 냉방운전모드시의 운전상태를 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명에 따른 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템의 난방운전모드시의 운전상태를 도시한 도면이다.1 is a view showing the operating state in the cooling operation mode of the energy-saving high-efficiency water temperature car heat pump cooling and heating system according to the present invention, Figure 2 is a heating of the energy-saving high-efficiency water temperature car heat pump heating and cooling system according to the present invention. It is a figure which shows the operation state in an operation mode.

도시된 바와 같이, 본 발명인 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템은 원수 사이클(10), 순환수 사이클(30)과, 히트펌프(40)를 구비한다.
As shown, the present inventors energy-saving high-efficiency water temperature difference heat pump air-conditioning system has a raw water cycle 10, a circulating water cycle 30, and a heat pump 40.

먼저, 원수 사이클(10)에 대해 설명한다.First, the raw water cycle 10 is demonstrated.

본 발명에서의 원수 사이클(10)은 냉난방 수요처 주변에 산재해 있는 미활용 신재생 대체 에너지원인 하천, 댐, 저수지, 정수장 등의 미활용 수열원을 활용하기 위하여 하천수, 담수, 용수, 정수 등의 원수를 유입하여 배출하는 배관과 다수의 원수 펌프(11)를 구비하게 된다.In the present invention, the raw water cycle 10 uses raw water such as river water, fresh water, water, and purified water to utilize unutilized water sources such as rivers, dams, reservoirs, and water purification plants, which are unused renewable energy sources scattered around air-conditioning demand. Inlet and outlet pipe and a plurality of raw water pump (11) is provided.

또한, 관로의 중간에는 후술하는 순환수 사이클(30)의 열교환부와 열교환하기 위해 원수 열교환부(12)가 구비되며, 이 원수 열교환부(12)는 버퍼링 열교환기(20) 내에 배치되게 된다.In addition, the raw water heat exchanger 12 is provided in the middle of the conduit for heat exchange with the heat exchanger of the circulating water cycle 30 to be described later, and the raw water heat exchanger 12 is disposed in the buffering heat exchanger 20.

상기한 바와 같이 구성된 원수 사이클(10)은 원수를 유입하여 원수 열교환부(12)에서 열교환시킨 후 배출하게 되는데, 상세하게는 온도가 높은 여름철에는 원수 열교환부(12)에서 순환수 사이클(30) 측 열교환부로부터 열을 흡수하고, 온도가 낮은 겨울철에는 방출하게 된다. The raw water cycle 10 configured as described above discharges raw water and heats it in the raw water heat exchanger 12, and then discharges the water. In detail, in the summer, when the temperature is high, the circulating water cycle 30 is performed in the raw water heat exchanger 12. It absorbs heat from the side heat exchanger and releases it in the winter at low temperatures.

그리고, 상기 원수 사이클(10)의 배관에는 원수의 흐름을 감지하는 흐름감지 스위치가 더 구비된다.
In addition, the pipe of the raw water cycle 10 is further provided with a flow detection switch for detecting the flow of raw water.

이하, 순환수 사이클(30)에 대해 설명한다.Hereinafter, the circulating water cycle 30 will be described.

순환수 사이클(30)은 원수 사이클(10)이 히트펌프(40)와 직접 열교환함으로써 발생되는 문제점을 해결하기 위해 구비된다.The circulating water cycle 30 is provided to solve the problem caused by the raw water cycle 10 is directly heat exchanged with the heat pump (40).

통상, 하천수, 담수, 용수 등의 원수는 그 자체로 다량의 불순물이 함유되어 있을 뿐만 아니라 끊임없이 외부로부터 불순물이 유입되고 있으며, 특히 갈수기에는 단위 체적당 분순물의 함유량이 많아서 오염도가 높은 상태를 유지하고 있다.In general, raw water such as river water, fresh water, and spring water contains not only a large amount of impurities, but also impurities are continuously introduced from the outside. Especially in the dry season, the amount of impurities per unit volume is high, thus maintaining a high pollution level. have.

이 뿐만 아니라, 원수 중에는 동물성 플랑크톤, 어란, 치어 등이 포함되어 있으므로 이러한 이물질들을 포함하는 원수를 그대로 히트펌프(40) 내에 설치되는 열교환부로 유입하여 열교환하는 것은 장비의 고장을 유발하는 주요 원인이 된다.In addition, since raw water contains zooplankton, roe, and fry, the raw water containing these foreign substances as it flows into the heat exchanger installed in the heat pump 40 as it is is a major cause of equipment failure. .

따라서, 본 발명에서는 원수 사이클(10) 이외에 별도로 순환수 사이클(30)을 마련하고, 원수 사이클(10)과 열교환한 순환수가 히트펌프(40) 내에서 냉매와 열교환하도록 구성되는데 특징이 있다.Therefore, in the present invention, the circulation water cycle 30 is separately provided in addition to the raw water cycle 10, and the circulating water heat-exchanged with the raw water cycle 10 is configured to heat exchange with the refrigerant in the heat pump 40.

이를 위해 순환수 사이클(30)은 제 1 열교환부(32)와 제 2 열교환부(33), 그리고 제 1 열교환부(32)와 제 2 열교환부(33)를 연결하는 배관과 순환수를 순환시키는 순환수 펌프(31)로 이루어진다.To this end, the circulating water cycle 30 circulates the first heat exchange part 32 and the second heat exchange part 33, and pipes and circulating water connecting the first heat exchange part 32 and the second heat exchange part 33. It consists of a circulating water pump (31).

상기 순환수 사이클(30)의 제 1 열교환부(32)는 버퍼링 열교환기(20) 내에 설치되어 원수 열교환부(12)와 열교환하게 된다.The first heat exchanger 32 of the circulating water cycle 30 is installed in the buffering heat exchanger 20 to exchange heat with the raw water heat exchanger 12.

그리고, 상기 순환수 사이클(30)의 제 2 열교환부(33)는 히트펌프(40)의 실외기(50)에 설치되어 히트펌프(40)를 순환하는 냉매와 열교환하게 된다.In addition, the second heat exchanger 33 of the circulation water cycle 30 is installed in the outdoor unit 50 of the heat pump 40 to exchange heat with the refrigerant circulating the heat pump 40.

상기 순환수 사이클(30)은 순환수 펌프(31)를 제어함으로써 순환수의 순환량을 제어하게 된다.The circulating water cycle 30 controls the circulating water circulating amount by controlling the circulating water pump 31.

이때, 히트펌프(40)의 구동 조건, 구동 상태 등에 따라 순환수의 순환량을 조절하게 된다.At this time, the circulation amount of the circulating water is adjusted according to the driving condition, the driving state, and the like of the heat pump 40.

그리고, 상기 순환수 사이클(30)의 배관에는 순환수의 흐름을 감지하는 흐름감지스위치가 더 구비된다.
In addition, the pipe of the circulation water cycle 30 is further provided with a flow detection switch for detecting the flow of the circulation water.

이하, 히트펌프(40)에 대해 설명한다.The heat pump 40 will be described below.

히트펌프(40)는 실외기(50) 및 이와 병렬로 연결설치된 다수의 실내기(60)를 구비한다.The heat pump 40 includes an outdoor unit 50 and a plurality of indoor units 60 connected in parallel thereto.

물론, 실외기(50)는 히트펌프(40)의 냉난방 용량과 수요처의 냉난방 필요량 등을 고려하여 복수 개를 구비하는 것도 가능하며, 이는 설계시 적절히 고려하여 선택할 수 있다.Of course, the outdoor unit 50 may be provided in plural in consideration of the cooling and heating capacity of the heat pump 40 and the required amount of cooling and heating of the customer, and this may be appropriately selected in design.

먼저, 실외기(50)에는 상기 순환수 사이클(30)의 제 2 열교환부(33), 이와 열교환하는 실외측 열교환부(51), 압축기(52), 어큐뮬레이터(53), 방향전환밸브(54), 실외 제어기(미도시) 및 냉매 순환 배관이 구비된다.First, the outdoor unit 50 includes a second heat exchanger 33 of the circulating water cycle 30, an outdoor heat exchanger 51 that exchanges heat therewith, a compressor 52, an accumulator 53, and a directional valve 54. , An outdoor controller (not shown) and a refrigerant circulation pipe are provided.

상기 실외측 열교환부(51)는 냉방 운전시에는 순환수로 열을 방출하면서 가스상의 냉매가 응축하며, 난방 운전시에는 액상의 냉매가 증발하면서 열을 흡수하는 부분이다.The outdoor heat exchanger 51 is a portion in which the gaseous refrigerant condenses while releasing heat into the circulating water during the cooling operation, and absorbs heat while the liquid refrigerant evaporates during the heating operation.

상기 압축기(52)는 저온 저압 상태의 가스상의 냉매를 압축하여 고온 고압의 가스상의 냉매로 만드는 부분이다.The compressor 52 compresses a gaseous refrigerant in a low temperature low pressure state to form a gaseous refrigerant at high temperature and high pressure.

상기 어큐뮬레이터(53)는 냉매 유로상에서 상기 압축기(52)의 전측에 위치하여 압축기로의 액상의 냉매가 유입되는 것을 차단하기 위하여 가스상의 냉매와 액상의 냉매를 분리하는 부분이다.The accumulator 53 is located at the front side of the compressor 52 on the refrigerant path to separate the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant to block the introduction of the liquid refrigerant to the compressor.

상기 방향전환밸브(54)는 히트펌프(40)의 운전모드가 냉방운전인지 난방운전인지에 따라 냉매의 흐름 방향을 전환하는 밸브이다.The direction switching valve 54 is a valve for switching the flow direction of the refrigerant depending on whether the operation mode of the heat pump 40 is a cooling operation or a heating operation.

그리고, 상기 실외 제어기(미도시)는 상기 방향전환밸브(54), 압축기(52)를 운전조건과 운전상태에 따라 제어하게 된다.
The outdoor controller (not shown) controls the direction switching valve 54 and the compressor 52 according to the operating conditions and the operating conditions.

다음은 히트펌프(40)의 실내기(60)에 대해 설명한다.Next, the indoor unit 60 of the heat pump 40 will be described.

실내기(60)는 냉방 또는 난방이 필요한 수요처의 실내에 설치되며, 전동팽창밸브(61)와 실내측 열교환부(62), 송풍팬(63), 온도 센서(S), 실내 제어기(미도시) 및 냉매 순환 배관을 구비한다.The indoor unit 60 is installed in a room where demand is required for cooling or heating, and includes an electric expansion valve 61, an indoor side heat exchanger 62, a blower fan 63, a temperature sensor S, and an indoor controller (not shown). And a refrigerant circulation pipe.

전동팽창밸브(61)는 밸브의 개도를 실내 제어기(미도시)를 통해 전기적으로 조절함으로써 냉동운전시 실내측 열교환부(62)로, 그리고 난방운전시 실외측 열교환부(51)로 공급되는 냉매의 양을 조절하는 부분이다. The electric expansion valve 61 electrically controls the opening degree of the valve through an indoor controller (not shown) to supply the refrigerant to the indoor heat exchanger 62 during the freezing operation and to the outdoor heat exchanger 51 during the heating operation. This is the part that controls the amount.

상기 전동팽창밸브(61)에서 순환하는 냉매는 팽창하여 저온 저압의 포화냉매로 되며, 실내측 열교환부(62)나, 실외측 열교환부(51)에서 증발하게 된다.The refrigerant circulating in the motor expansion valve 61 expands to become a saturated refrigerant having a low temperature and low pressure, and evaporates in the indoor heat exchanger 62 or the outdoor heat exchanger 51.

상기 실내측 열교환부(62)는 실내의 공기와 열교환하는 하는 부분으로서, 냉방운전시에는 실내로부터 열을 흡수하고, 난방운전시에는 실내로 열을 방출하는 부분이다. The indoor side heat exchanger 62 is a portion that exchanges heat with indoor air, and absorbs heat from the interior during the cooling operation and releases the heat into the interior during the heating operation.

한편, 실내측 열교환부(62) 주위에는 실내의 공기와 적극적으로 열교환하도록 하기 위한 송풍팬(63)이 설치된다.On the other hand, a blower fan 63 is installed around the indoor heat exchanger 62 to actively heat exchange with the indoor air.

또한, 실내기(60)에는 온도 센서(S)가 설치되는데, 이 온도 센서(S)는 실내의 온도를 검출하여 그 신호를 실내 제어기로 전송하고, 이 온도 검출 신호를 근거로 하여 실내 제어기는 전동팽창밸브(61)의 개도를 제어한다. In addition, the indoor unit 60 is provided with a temperature sensor S. The temperature sensor S detects a temperature in the room and transmits the signal to the indoor controller, and based on the temperature detection signal, the indoor controller is electrically driven. The opening degree of the expansion valve 61 is controlled.

상기 온도 센서(S)는 실내기(60)의 흡입측 또는 벽면에 설치되는 조작 리모컨의 뒷면에 설치되는 것이 바람직하다.
The temperature sensor (S) is preferably installed on the back of the operation remote control installed on the suction side or the wall surface of the indoor unit (60).

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명인 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방시스템의 히트펌프(40)의 작동과정을 설명한다.Hereinafter, the operation process of the heat pump 40 of the present invention, the energy-saving high-efficiency water temperature difference heat pump air-conditioning system configured as described above.

먼저, 도 1에 도시된 냉방운전시의 작동과정을 설명한다.First, an operation process of the cooling operation shown in FIG. 1 will be described.

실내기(60)에 설치된 제어패널에서 또는 리모컨으로 수요자가 냉방운전모드를 선택하면, 냉매는 압축기(52) -> 방향전환밸브(54) -> 실외측 열교환부(51) -> 전동팽창밸브(61) -> 실내측 열교환부(62) -> 방향전환밸브(54) -> 어큐뮬레이터(53) -> 압축기(52) 순으로 순환하면서 실내측 열교환부(62)로부터 열을 흡수하여 실외측 열교환부(51)로 열을 방출하게 된다{여기서, 실외측 열교환부(51)에서 냉매는 응축이 발생되고, 실내측 열교환부(62)에서 냉매는 증발하게 된다}.When the user selects the cooling operation mode from the control panel installed in the indoor unit 60 or by the remote controller, the refrigerant is selected from the compressor 52-> direction switching valve 54-> outdoor side heat exchanger 51-> electric expansion valve ( 61)-> Indoor side heat exchanger 62-> Directional valve 54-> Accumulator 53-> Compressor 52 while circulating in order to absorb heat from the indoor side heat exchanger 62 The heat is released to the unit 51 (here, the refrigerant is condensed in the outdoor heat exchange unit 51 and the refrigerant is evaporated in the indoor heat exchange unit 62).

이때, 각 실내기(60)에 설치된 온도 센서(S)에서 검출되는 각각의 실내 온도에 따라 실내 제어기는 전동팽창밸브(61)의 개도를 조절함으로써 실내 온도를 최적 상태로 유지하게 된다.At this time, the indoor controller adjusts the opening degree of the electric expansion valve 61 according to the respective room temperature detected by the temperature sensor S installed in each indoor unit 60 to maintain the room temperature in an optimal state.

또한, 실외 제어기는 실내 제어기와의 교류를 통해 냉방 수요량에 따라 압축기 등의 운전을 최적으로 제어하게 된다.
In addition, the outdoor controller optimally controls the operation of the compressor or the like according to the cooling demand through the exchange with the indoor controller.

다음은 도 2에 도시된 난방운전시의 작동과정을 설명한다.The following describes the operation of the heating operation shown in FIG.

실내기(60)에 설치된 제어패널에서 또는 리모컨으로 수요자가 난방운전모드를 선택하면, 냉매는 압축기(52) -> 방향전환밸브(54) -> 실내측 열교환부(62) -> 전동팽창밸브(61) -> 실외측 열교환부(51) -> 방향전환밸브(54) -> 어큐뮬레이터(53) -> 압축기(52) 순으로 순환하면서 실외측 열교환부(51)로부터 열을 흡수하여 실내측 열교환부(62)로 열을 방출하게 된다{여기서, 실내측 열교환부(62)에서 냉매는 응축이 발생되고, 실외측 열교환부(51)에서 냉매는 증발하게 된다}.When the consumer selects the heating operation mode from the control panel installed in the indoor unit 60 or by the remote controller, the refrigerant is supplied to the compressor 52-> direction change valve 54-> indoor side heat exchanger 62-> electric expansion valve ( 61)-> Outdoor Heat Exchanger 51-> Directional Valve 54-> Accumulator 53-> Compressor 52 while circulating in order to absorb heat from the Outdoor Heat Exchanger 51 The heat is released to the portion 62 (wherein the refrigerant in the indoor heat exchanger 62 is condensed and the refrigerant is evaporated in the outdoor heat exchanger 51).

또한, 실외 제어기는 실내 제어기와의 교류를 통해 난방 수요량에 따라 압축기 등의 운전을 최적으로 제어하게 된다.
In addition, the outdoor controller optimally controls the operation of the compressor or the like according to the heating demand through the exchange with the indoor controller.

상기한 바와 같은 구성 및 작동과정을 통해 알 수 있는 바와 같이 본 발명은 각각의 실내기(60)를 개별적으로 운전할 수 있고, 이로 인해 각 실내의 온도 등의 상태에 최적의 맞춤제어가 가능하게 된다. As can be seen through the configuration and operation process as described above, the present invention can operate each indoor unit 60 individually, thereby enabling the optimal custom control of the state of each room temperature and the like.

또한, 본 발명에 따른 에너지 절감형 수온차 히트펌프 냉난방 시스템에서는 스탠드형, 1 way 천정형(카세트형), 4 way 천정형, 매립덕트형 등 다양한 형태와 구조의 실내기들을 그대로 적용할 수 있으며, 강당, 공장 등의 규모가 큰 공간의 냉난방 및 냉동기에도 쉽게 응용하여 사용할 수 있는 특징이 있다.In addition, in the energy-saving water-temperature car heat pump cooling and heating system according to the present invention, indoor units of various shapes and structures, such as a stand type, a 1 way ceiling type (cassette type), a 4 way ceiling type, a buried duct type, can be applied as they are, auditorium, There is a feature that can be easily applied to air conditioning and cooling of large scale factories and the like.

이하, 본 발명에 따른 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템의 또 다른 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, another embodiment of an energy saving high efficiency water temperature difference heat pump air conditioning system according to the present invention will be described.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 원수 사이클(10)과 순환수 사이클(30)을 둠으로써 원수와 히트펌프(40)의 냉매 사이클이 직접 열교환 하지 않고 순환수 사이클(30)을 통해 단계적으로 열교환이 이루어지게 됨으로써 불순물을 함유한 원수가 그대로 히트펌프(40)측의 열교환부로 유입되어 본 발명의 수온차 히트펌프 냉난방 시스템에 고장을 발생시키는 것을 방지하는 것은 전술한 바와 같다.As described above, in the present invention, by providing the raw water cycle 10 and the circulating water cycle 30, the refrigerant cycle of the raw water and the heat pump 40 does not directly exchange heat, and the heat exchange is performed step by step through the circulating water cycle 30. As described above, the raw water containing impurities is introduced into the heat exchange part on the heat pump 40 side as it is, thereby preventing a failure in the water temperature difference heat pump air-conditioning and heating system of the present invention.

그러나, 경우에 따라서, 예를 들면, 원수가 청정한 경우(불순물 함량이 일정 수준 이하인 경우)와 같이 별도의 순환수 사이클(30)을 형성할 필요가 없는 경우에는 원수 사이클(10)과 히트펌프(40)가 직접 열교환하도록 구성될 수 있다.However, in some cases, when it is not necessary to form a separate circulation water cycle 30, for example, when the raw water is clean (when the impurity content is below a certain level), the raw water cycle 10 and the heat pump ( 40 may be configured to directly heat exchange.

도 3 및 도 4는 이를 도시한 도면이다.3 and 4 illustrate this.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 원수 사이클(10)과 순환수 사이클(30) 사이에 상기 버퍼링 열교환기(20)를 거치지 않는 별도의 바이패스 배관(21,23)과 바이패스 밸브(22,24)를 설치함으로써, 원수가 순환수 사이클(30)을 통해 간접적으로 히트펌프(40)의 냉매와 열교환 하는 방식과, 원수가 히트펌프(40) 내에서 냉매와 직접 열교환 하는 방식 중의 하나를 선택하여 운전할 수 있도록 구성된다. As shown in the figure, separate bypass pipes 21 and 23 and bypass valves 22 and 24 that do not pass through the buffering heat exchanger 20 between the raw water cycle 10 and the circulating water cycle 30. By installing), the raw water is indirectly exchanged with the refrigerant of the heat pump 40 through the circulating water cycle 30, and the raw water is selected from the method of directly exchanging heat with the refrigerant in the heat pump (40) It is configured to drive.

이때, 버퍼링 열교환기(20)의 원수 유입 및 유출관과 순환수 유입 및 유출관에 차단밸브(25)가 설치됨이 바람직하다.At this time, it is preferable that the shut-off valve 25 is installed in the raw water inlet and outlet pipes and the circulating water inlet and outlet pipes of the buffering heat exchanger 20.

또한, 본 발명에서는 갈수기와 같이 원수의 공급에 어려움이 있는 경우나, 원수 공급관이 파손되어 원수 공급이 중단된 경우에, 통상 건물에 사용되는 용수를 저장하는 고가수조(26)에 저장된 물을 활용하도록 구성된다.In addition, in the present invention, when there is a difficulty in supplying raw water, such as a water harvester, or when raw water supply is interrupted due to breakage of the raw water supply pipe, water stored in the elevated water tank 26 for storing water used in a normal building is utilized. It is configured to.

도 4는 이를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating this.

여기서, 고가수조(26)의 공급 배관(27,28)은 원수 유입측 바이패스 배관(21) 중 바이패스 밸브(22) 전측 배관과 후측 배관의 2곳에 연결함으로써 원수 사이클과 순환수 사이클 모두에 물을 공급할 수 있도록 구성된다. Here, the supply pipes 27 and 28 of the high water tank 26 are connected to two places of the bypass pipe 22 front side pipe and the rear side pipe of the raw water inflow side bypass pipe 21 to both the raw water cycle and the circulating water cycle. It is configured to supply water.

또한, 고가수조(26)의 공급 배관(27,28) 중 바이패스 밸브 후측으로 공급하는 공급배관(27)에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 팽창탱크(70)를 연결 설치하여 배관 내에 온도 또는 압력 변화에 따른 체적 팽창을 흡수하여 배관 내의 압력을 일정하게 유지함으로써 부식 및 연결 부위에서의 누수를 방지하도록 구성된다.In addition, as shown in FIG. 4, an expansion tank 70 is connected to and installed in the supply pipe 27 to supply the rear side of the bypass valve among the supply pipes 27 and 28 of the high water tank 26. Or absorb volumetric changes in response to pressure changes to maintain a constant pressure in the piping to prevent corrosion and leakage at the joint.

상기 팽창탱크(70)의 설치 위치를 고가수도(26)의 공급배관(27,28) 중 바이패스 밸브 후측으로 하는 것은 고가수조로부터 물을 공급하여 사용할 시 압력의 변화에 따른 물의 충격을 흡수하며, 또한 밀폐 사이클인 순환수 사이클에서의 온도 변화에 따른 순환수의 체적팽창으로 인한 충격을 흡수하기 위함이다.The installation position of the expansion tank (70) to the rear side of the bypass valve of the supply pipe (27, 28) of the high water supply 26 absorbs the impact of water due to the change in pressure when the water is supplied from the high water tank and used. In addition, it is to absorb the shock due to the volume expansion of the circulating water according to the temperature change in the circulating water cycle, which is a closed cycle.

또한, 본 발명에서는 순환수 사이클(30)에 부동액 탱크(34)를 연결하고 그 중간에 제어밸브(35)를 설치함으로써 순환수 배관이 동파되는 것을 방지할 수 있다.In addition, in the present invention, by connecting the antifreeze tank 34 to the circulation water cycle 30 and installing the control valve 35 in the middle thereof, it is possible to prevent the circulation of the circulation water pipe.

이때, 상기 제어밸브(35)는 순환수 온도에 따라 개폐시간을 제어하여 부동액의 공급량을 조절함이 바람직하다.
At this time, it is preferable that the control valve 35 controls the opening and closing time according to the circulating water temperature to adjust the supply amount of the antifreeze.

이하, 본 발명에 따른 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템의 전체 제어과정에 대해 설명한다.Hereinafter, the entire control process of the energy-saving high-efficiency water temperature difference heat pump air-conditioning system according to the present invention will be described.

먼저, 리모컨 등으로 본 발명에 따른 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템을 ON 시켜 기동신호를 히트펌프(40)에 전송하게 된다.First, by turning on the energy-saving high-efficiency water temperature difference heat pump air-conditioning system according to the present invention with a remote control, the start signal is transmitted to the heat pump 40.

이후, 히트펌프(40)가 기동하면서 원수 펌프(11)와 순환수 펌프(31)가 기동하도록 기동신호를 전송한다.Thereafter, while the heat pump 40 is started, a start signal is transmitted to start the raw water pump 11 and the circulating water pump 31.

이때, 히트펌프(40)로부터의 기동신호에 따라 원수 펌프(11)와 순환수 펌프(31)가 작동하여 원수와 순환수가 순환하게 된다.At this time, the raw water pump 11 and the circulating water pump 31 operate according to the start signal from the heat pump 40 to circulate the raw water and the circulating water.

여기서, 만약 원수 및 순환수 사이클에 구비된 흐름감지스위치에서 흐름이 감지되지 않는 경우에는 히트펌프의 가동을 중지하도록 제어된다.Here, if the flow is not detected in the flow detection switch provided in the raw water and the circulating water cycle, the operation of the heat pump is controlled to stop.

10: 원수 사이클 11: 원수 펌프
12: 원수 열교환부 20: 버퍼링 열교환기
21, 23: 바이패스 배관 22,24: 바이패스 밸브
25: 차단밸브 26: 고가수조
30: 순환수 사이클 31: 순환수 펌프
32: 제 1 열교환부 33: 제 2 열교환부
34: 부동액 탱크 35: 제어 밸브
40: 히트펌프 50: 실외기
51: 실외측 열교환부 52: 압축기
53: 어큐뮬레이터 54: 방향전환밸브
60: 실내기 61: 전동팽창밸브
62: 실내측 열교환부 63: 송풍팬
70: 팽창탱크 S: 온도 센서10: Raw Water Cycle 11: Raw Water Pump
12: raw water heat exchanger 20: buffering heat exchanger
21, 23: bypass piping 22, 24: bypass valve
25: shut-off valve 26: high water tank
30: circulating water cycle 31: circulating water pump
32: first heat exchanger 33: second heat exchanger
34: antifreeze tank 35: control valve
40: heat pump 50: outdoor unit
51: outdoor side heat exchanger 52: compressor
53: accumulator 54: directional valve
60: indoor unit 61: electric expansion valve
62: indoor side heat exchanger 63: blower fan
70: expansion tank S: temperature sensor

Claims

A raw water cycle in which raw water is introduced from unutilized water sources such as rivers, dams, reservoirs, water purification plants, and the like after being heat-exchanged in a buffered heat exchanger;
A circulating water cycle in which the buffering heat exchanger exchanges heat primarily with the raw water cycle and secondly heat exchanges with a heat pump to be described later; And
Including a heat pump;
The heat pump,
An outdoor unit including an accumulator, a compressor, and an outdoor heat exchanger configured to exchange heat with the circulating water cycle,
Is connected in parallel with the outdoor unit and installed in plurality, each consisting of an indoor expansion unit including an electric expansion valve for controlling the flow rate of the refrigerant in accordance with the room temperature detected by the temperature sensor, and an indoor heat exchanger for heat exchange with the indoor air,
The refrigerant is circulated in the compressor, the outdoor heat exchanger, the electric expansion valve, and the indoor heat exchanger in order to cool the room, or vice versa;
A bypass pipe and a bypass valve are installed between the raw water cycle and the circulating water cycle without passing through the buffering heat exchanger;
A high water tank is further provided for storing water, and the high water tank is provided at both sides of the bypass valve of the inlet side bypass pipe by the supply pipe to supply water to both the raw water cycle and the circulating water cycle. Energy-saving high-efficiency water temperature car heat pump heating and cooling system, each connected

The method according to claim 1,
Energy-saving high-efficiency water temperature car heat pump heating and cooling system, characterized in that the expansion tank is provided in the supply pipe for supplying the bypass valve of the supply pipe of the high water tank.

The method according to claim 1 or 2,
The circulating water cycle is an energy-saving high-efficiency water temperature car heat pump air conditioning system, characterized in that the antifreeze tank and a control valve for controlling the amount of antifreeze supply is provided.

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