KR102722249B1 - Heat pump boiler with two cycles and method for operating thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 이원사이클 히트펌프 보일러는, 실외압축기, 실외팽창밸브, 및 실외열교환기를 구비하는 실외기; 상기 실외압축기와 실외팽창밸브를 연결하는 중간열교환기, 실내압축기, 온수탱크가 연결된 최종열교환기, 및 실내팽창밸브를 구비하는 실내기; 상기 중간열교환기의 일측부에 연결되며 냉수펌프가 장착된 제1 유동배관, 상기 중간열교환기의 타측부에 연결된 제2 유동배관으로 이루어진 냉수라인; 및 상기 제1 유동배관과 제2 유동배관을 연결하며, 수용된 물이 상기 제1 유동배관을 통해 상기 중간열교환기로 공급되어 상기 중간열교환기를 통과한 후 상기 제2 유동배관을 통해 유입되는 냉수탱크;를 포함하며, 상기 실외기만으로 냉방이 동작되고, 상기 실내기만으로 냉난방이 동작가능하다.A dual-cycle heat pump boiler according to the present invention comprises: an outdoor unit having an outdoor compressor, an outdoor expansion valve, and an outdoor heat exchanger; an indoor unit having an intermediate heat exchanger connecting the outdoor compressor and the outdoor expansion valve, an indoor compressor, a final heat exchanger connected to a hot water tank, and an indoor expansion valve; a cold water line including a first flow pipe connected to one side of the intermediate heat exchanger and equipped with a cold water pump, and a second flow pipe connected to the other side of the intermediate heat exchanger; and a cold water tank connecting the first flow pipe and the second flow pipe, and in which received water is supplied to the intermediate heat exchanger through the first flow pipe, passes through the intermediate heat exchanger, and then flows in through the second flow pipe; wherein cooling can be performed only with the outdoor unit, and heating and cooling can be performed only with the indoor unit.
Description
본 발명은 이원사이클 히트펌프 보일러 및 이의 운전방법으로서, 압축기가 두 대인 이원사이클을 가진 이원사이클 히트펌프 보일러 및 이의 운전방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dual-cycle heat pump boiler and an operating method thereof, and more particularly, to a dual-cycle heat pump boiler having two compressors and a method for operating the same.
일반적으로 히트펌프 시스템은 냉방 사이클과 난방 사이클을 하나의 시스템에 내장하여, 하절기에는 냉방 사이클에 의해 냉방을 수행하고, 동절기에는 냉방 사이클과 반대방향인 난방 사이클에 의해 난방을 수행하는 시스템이다.In general, a heat pump system is a system that incorporates a cooling cycle and a heating cycle into a single system, performing cooling through the cooling cycle in the summer, and performing heating through the heating cycle in the winter, which is opposite to the cooling cycle.
또한, 히트펌프 냉난방 시스템은 냉매의 양방향 흐름을 통해 저온을 고온으로 전환하거나 고온을 저온으로 전환하여 냉방과 난방을 동시에 수행할 수 있다.Additionally, heat pump heating and cooling systems can simultaneously perform cooling and heating by converting low temperature to high temperature or high temperature to low temperature through bidirectional flow of refrigerant.
한편, 겨울철 혹한기 때 외기의 증발열량 부족으로 인해 온수생산의 효율이 저하되어 단일사이클 히트펌프로는 운전이 어려움에 따라, 영하권 외기의 부족한 열량을 보완해주기 위해서 이원사이클로 구성된 히트펌프가 사용되고 있다.Meanwhile, since the efficiency of hot water production is reduced due to the insufficient evaporation heat of the outside air in the extremely cold winter, making it difficult to operate a single-cycle heat pump, a dual-cycle heat pump is being used to supplement the insufficient heat of the outside air in sub-zero temperatures.
이때, 압축기가 한 대로 구성된 사이클이 단사이클 방식이고, 압축기가 두 대로 구성된 사이클이 이원사이클 방식이다.At this time, a cycle consisting of one compressor is a single-cycle method, and a cycle consisting of two compressors is a dual-cycle method.
이러한 이원사이클 히트펌프의 작동원리에 대해, 도 1을 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.The operating principle of this two-cycle heat pump is briefly explained with reference to Fig. 1 as follows.
먼저 난방 시, 실외기(10)에서는 고온고압의 기체상태 실외기냉매가 실외압축기(11)에서 고온고압으로 압축된 후, 실내기 측 중간열교환기(21)의 좌측열 부분(난방 시 실외기 응축기 역할)을 통과하면서 응축하여 액체상태로 되면서 열을 방출한 다음, 실외팽창밸브(12)에서 저온저압의 팽창한 후, 실외열교환기(13)(난방 시 실외기 증발기 역할)에서 열을 흡수하여 기체상태로 변한 다음, 다시 실외압축기(11)로 돌아오는 반복사이클을 한다.First, during heating, the outdoor unit (10) has a high temperature and high pressure gaseous outdoor unit refrigerant compressed to high temperature and high pressure in the outdoor compressor (11), then passes through the left-side heat exchanger (21) on the indoor unit side (acting as an outdoor unit condenser during heating) to condense into a liquid state and release heat, then expands to low temperature and low pressure in the outdoor expansion valve (12), absorbs heat in the outdoor heat exchanger (13) (acting as an outdoor unit evaporator during heating) to change into a gaseous state, and then returns to the outdoor compressor (11) in a repeating cycle.
그리고, 실내기(20)에서도 실내기냉매가 중간열교환기(21), 실내압축기(22), 최종열교환기(23), 및 실내팽창밸브(24)를 순차적으로 반복하는 사이클을 취하는데, 상기 중간열교환기(21)에서 실외기냉매로부터 방출된 열을 액체상태의 실내기냉매가 중간열교환기(21)의 우측열 부분(난방 시 실내기 증발기 역할)을 통과하면서 흡수하여 기체상태로 변한다. 또한, 실내기냉매가 최종열교환기(23)의 좌측열 부분(난방 시 실외기 응축기 역할)을 통과하면서 응축하여 액체상태로 되면서 열을 방출하는데, 이와 같이 방출된 열은 물탱크(W)로부터 최종열교환기(23)의 우측열 부분으로 유동된 물에 흡수되어 물이 고온수로 변화되며, 이러한 고온수는 다시 물탱크(W)로 공급되어 사용자가 고온수를 사용할 수 있게 된다.And, in the indoor unit (20), the indoor unit refrigerant sequentially repeats a cycle of the intermediate heat exchanger (21), the indoor compressor (22), the final heat exchanger (23), and the indoor expansion valve (24). The heat released from the outdoor unit refrigerant in the intermediate heat exchanger (21) is absorbed by the liquid indoor unit refrigerant as it passes through the right column part (which acts as an indoor unit evaporator during heating) of the intermediate heat exchanger (21) and changes into a gaseous state. In addition, the indoor unit refrigerant condenses as it passes through the left column part (which acts as an outdoor unit condenser during heating) of the final heat exchanger (23) and releases heat while changing into a liquid state. The heat released in this way is absorbed by the water flowing from the water tank (W) to the right column part of the final heat exchanger (23), and the water changes into high-temperature water. This high-temperature water is then supplied to the water tank (W) again so that the user can use the high-temperature water.
한편, 이원사이클 히트펌프가 냉방 시에는 상술된 난방 시의 작동순서가 역으로 진행된다.Meanwhile, when a two-cycle heat pump cools, the operation sequence described above for heating is reversed.
이와 같은 이원사이클 히트펌프는 실외기와 실내기를 모두 가동시키면서 냉방 또는 난방을 함에 따라 비효율적인 한계점이 있다.This type of dual-cycle heat pump has the limitation of inefficiency as it operates both the outdoor and indoor units to provide cooling or heating.
특히, 난방 시 고온수를 제공하고 냉방 시 냉수를 제공하는데, 중온수가 필요한 경우 사용자가 수도꼭지와 같은 물공급단자에서 고온수와 냉수를 혼합하여 나오도록 한다.In particular, it provides high-temperature water for heating and cold water for cooling, and when medium-temperature water is needed, the user mixes the high-temperature water and cold water from a water supply terminal such as a faucet.
그런데, 이러한 경우 중온수를 얻기 위해 실외기와 실내기를 모두 가동시킴에 따라 이원사이클 열교환시스템이 전체적으로 가동됨으로써, 운전비용 측면에 있어서 효율적이지 않는 문제점이 있다.However, in this case, since both the outdoor unit and the indoor unit are operated to obtain medium-temperature water, the entire two-cycle heat exchange system is operated, which causes a problem of inefficiency in terms of operating costs.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 냉난방 시 운전비용이 효율적이면서도 가성비가 좋은 이원사이클 히트펌프 보일러 및 이의 운전방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.The present invention has been created to solve the above problems, and its purpose is to provide a two-cycle heat pump boiler and an operating method thereof that are cost-effective and efficient in operating costs during heating and cooling.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이원사이클 히트펌프 보일러는, 실외압축기, 실외팽창밸브, 및 실외열교환기를 구비하는 실외기; 상기 실외압축기와 실외팽창밸브를 연결하는 중간열교환기, 실내압축기, 온수탱크가 연결된 최종열교환기, 및 실내팽창밸브를 구비하는 실내기; 상기 중간열교환기의 일측부에 연결되며 냉수펌프가 장착된 제1 유동배관, 상기 중간열교환기의 타측부에 연결된 제2 유동배관으로 이루어진 냉수라인; 및 상기 제1 유동배관과 제2 유동배관을 연결하며, 수용된 물이 상기 제1 유동배관을 통해 상기 중간열교환기로 공급되어 상기 중간열교환기를 통과한 후 상기 제2 유동배관을 통해 유입되는 냉수탱크;를 포함하며, 상기 실외기만으로 냉방이 동작되고, 상기 실내기만으로 냉난방이 동작가능하다.In order to achieve the above object, according to one embodiment of the present invention, a two-cycle heat pump boiler comprises: an outdoor unit having an outdoor compressor, an outdoor expansion valve, and an outdoor heat exchanger; an indoor unit having an intermediate heat exchanger connecting the outdoor compressor and the outdoor expansion valve, an indoor compressor, a final heat exchanger connected to a hot water tank, and an indoor expansion valve; a cold water line comprising a first flow pipe connected to one side of the intermediate heat exchanger and equipped with a cold water pump, and a second flow pipe connected to the other side of the intermediate heat exchanger; and a cold water tank connecting the first flow pipe and the second flow pipe, and in which received water is supplied to the intermediate heat exchanger through the first flow pipe, passes through the intermediate heat exchanger, and then flows in through the second flow pipe; wherein cooling can be performed only by the outdoor unit, and heating and cooling can be performed only by the indoor unit.
구체적으로, 상기 실외기만으로 냉방 동작 시, 냉매가 상기 실외압축기로부터 실외사방밸브를 통해 상기 실외열교환기로 유동한 후, 상기 실외팽창밸브를 거쳐 상기 중간열교환기로 유동하여, 상기 중간열교환기에서 증발하면서 물의 열을 취하여 상기 냉수탱크에 냉수가 공급될 수 있다.Specifically, when the cooling operation is performed only with the outdoor unit, the refrigerant flows from the outdoor compressor to the outdoor heat exchanger through the outdoor four-way valve, then flows through the outdoor expansion valve to the intermediate heat exchanger, and evaporates in the intermediate heat exchanger, taking heat from the water so that cold water can be supplied to the cold water tank.
또한, 상기 실내기만으로 냉난방 동작 시, 냉매가 상기 실내압축기로부터 실내사방밸브를 통해 상기 최종열교환기로 유동하여, 상기 최종열교환기에서 응축하면서 물에 열을 가하여 상기 온수탱크에 온수가 공급되도록 한 다음, 상기 최종열교환기로부터 상기 실내팽창밸브를 거쳐 상기 중간열교환기로 유동하여, 상기 중간열교환기에서 증발하면서 물의 열을 취하여 상기 냉수탱크에 냉수가 공급될 수 있다.In addition, when the cooling/heating operation is performed only with the indoor unit, the refrigerant flows from the indoor compressor through the indoor four-way valve to the final heat exchanger, condenses in the final heat exchanger and adds heat to water so that hot water is supplied to the hot water tank, and then flows from the final heat exchanger through the indoor expansion valve to the intermediate heat exchanger, takes heat from the water as it evaporates in the intermediate heat exchanger, and so that cold water can be supplied to the cold water tank.
나아가, 상기 실외기와 실내기는 서로 다른 냉매가 사용되며, 상기 중간열교환기는 상기 실내기의 냉매와 상기 실외기의 냉매에 더하여, 상기 냉수탱크의 물이 통과하는 3유체 열교환기일 수 있다.Furthermore, the outdoor unit and the indoor unit use different refrigerants, and the intermediate heat exchanger may be a three-fluid heat exchanger through which, in addition to the refrigerant of the indoor unit and the refrigerant of the outdoor unit, water from the cold water tank passes.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 실외압축기, 실외팽창밸브, 및 실외열교환기를 구비한 실외기와, 상기 실외압축기와 실외팽창밸브를 연결하는 중간열교환기, 실내압축기, 온수탱크가 연결된 최종열교환기, 및 실내팽창밸브를 구비한 실내기를 구비한 이원사이클 히터펌프 보일러에서 상기 실외기만 작동시키는 실외기 작동공정; 및 상기 중간열교환기를 통해 상기 실외기와 연결된 냉수라인을 작동시켜 상기 냉수라인에 연결된 냉수탱크에 냉수가 공급되는 냉수공정;을 포함하며, 상기 실외기 작동공정에서는, 냉매가 상기 실외압축기로부터 상기 실외열교환기로 유동한 후, 상기 실외팽창밸브를 거쳐 상기 중간열교환기로 유동한 다음, 다시 상기 실외압축기로 유동하여 반복되며, 상기 냉수공정에서는, 상기 냉수탱크에서 상기 냉수라인을 통해 상기 중간열교환기로 유동된 물이 상기 중간열교환기에서 냉매에 의해 열을 빼앗겨 상기 냉수탱크에 냉수로 공급되는 이원사이클 히트펌프 보일러의 운전방법이 제공된다.Meanwhile, according to another aspect of the present invention, there is provided a two-cycle heater pump boiler comprising an outdoor unit having an outdoor compressor, an outdoor expansion valve, and an outdoor heat exchanger, an intermediate heat exchanger connecting the outdoor compressor and the outdoor expansion valve, an indoor compressor, a final heat exchanger connected to a hot water tank, and an indoor expansion valve, an outdoor unit operating process for operating only the outdoor unit; And a chilled water process in which chilled water is supplied to a chilled water tank connected to the chilled water line by operating a chilled water line connected to the outdoor unit through the intermediate heat exchanger; In the outdoor unit operating process, the refrigerant flows from the outdoor compressor to the outdoor heat exchanger, then flows through the outdoor expansion valve to the intermediate heat exchanger, and then flows back to the outdoor compressor, thereby repeating the process; and In the chilled water process, a method for operating a dual-cycle heat pump boiler is provided, in which water that has flowed from the cold water tank to the intermediate heat exchanger through the chilled water line has its heat taken away by the refrigerant in the intermediate heat exchanger and is supplied as chilled water to the cold water tank.
그리고, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 실외압축기, 실외팽창밸브, 및 실외열교환기를 구비한 실외기와, 상기 실외압축기와 실외팽창밸브를 연결하는 중간열교환기, 실내압축기, 온수탱크가 연결된 최종열교환기, 및 실내팽창밸브를 구비한 실내기를 구비한 이원사이클 히터펌프 보일러에서 상기 실내기만 작동시키는 실내기 작동공정; 상기 중간열교환기를 통해 상기 실내기와 연결된 냉수라인을 작동시켜 상기 냉수라인에 연결된 냉수탱크에 냉수가 공급되는 냉수공정; 및 상기 최종열교환기와 연결된 온수라인을 작동시켜 상기 온수라인에 연결된 온수탱크에 중온수가 공급되는 중온수공정;을 포함하며, 상기 실내기 작동공정에서는, 냉매가 상기 실내압축기로부터 상기 최종열교환기로 유동한 후, 상기 실내팽창밸브를 거쳐 상기 중간열교환기로 유동한 다음, 다시 상기 실내압축기로 유동하여 반복되며, 상기 냉수공정에서는, 상기 냉수탱크에서 상기 냉수라인을 통해 상기 중간열교환기로 유동된 물이 상기 중간열교환기에서 냉매에 의해 열을 빼앗겨 상기 냉수탱크에 냉수로 공급되며, 상기 중온수공정에서는, 상기 온수탱크에서 상기 온수라인을 통해 상기 최종열교환기로 유동된 물이 상기 최종열교환기에서 냉매에 의해 열을 받아서 상기 온수탱크에 중온수로 공급되는 이원사이클 히트펌프 보일러의 운전방법이 제공된다.And, according to another aspect of the present invention, a two-cycle heater pump boiler comprising an outdoor unit having an outdoor compressor, an outdoor expansion valve, and an outdoor heat exchanger, and an indoor unit having an intermediate heat exchanger connecting the outdoor compressor and the outdoor expansion valve, an indoor compressor, a final heat exchanger connected to a hot water tank, and an indoor expansion valve, comprises: an indoor unit operating process for operating only the indoor unit; a cold water process for supplying cold water to a cold water tank connected to the cold water line by operating a cold water line connected to the indoor unit through the intermediate heat exchanger; And a medium-temperature water process in which medium-temperature water is supplied to a hot water tank connected to the hot water line by operating a hot water line connected to the final heat exchanger; In the indoor unit operating process, the refrigerant flows from the indoor compressor to the final heat exchanger, then flows through the indoor expansion valve to the intermediate heat exchanger, and then flows back to the indoor compressor, and so on, and in the cold water process, the water that has flowed from the cold water tank to the intermediate heat exchanger through the cold water line has its heat taken away by the refrigerant in the intermediate heat exchanger and is supplied as cold water to the cold water tank, and in the medium-temperature water process, the water that has flowed from the hot water tank to the final heat exchanger through the hot water line receives heat by the refrigerant in the final heat exchanger and is supplied as medium-temperature water to the hot water tank. A method for operating a dual-cycle heat pump boiler is provided.
본 발명은 중간열교환기에 연결된 냉수라인과, 이러한 냉수라인에 설치된 냉수탱크가 구성됨으로써, 이원사이클인 실외기와 실내기 모두를 가동시켜 고온수를 만들 수 있는 기존의 기능에 더하여, 실외기만 가동시켜 냉수를 만들 수 있고, 나아가 실내기만 가동시켜서 냉난방을 동시에 하고 이때의 난방 시 중온수가 만들 수 있음에 따라, 비용적인 측면에 있어서 효율적이며, 실외기 또는 실내기만의 가동 시 가동되지 않는 나머지 하나의 구성에 대한 수명도 연장시킬 수 있는 효과를 가진다.The present invention comprises a cold water line connected to an intermediate heat exchanger and a cold water tank installed in the cold water line, thereby enabling not only the existing function of generating high temperature water by operating both the outdoor unit and the indoor unit of a two-cycle cycle, but also the ability to generate cold water by operating only the outdoor unit, and further, to simultaneously perform heating and cooling by operating only the indoor unit, and to generate medium temperature water during the heating process, thereby being efficient in terms of cost and having the effect of extending the life of the remaining component that is not operated when only the outdoor unit or the indoor unit is operated.
나아가, 본 발명은 기존의 이원사이클 히트펌프 보일러에 냉수라인과 냉수탱크가 추가구성되는 호환성을 지님에 따라, 별도로 중온수 보일러를 마련할 필요가 없어서 가성비가 우수한 장점을 지닌다.Furthermore, since the present invention has compatibility with existing dual-cycle heat pump boilers in which a cold water line and a cold water tank are additionally configured, there is no need to separately provide a medium-temperature water boiler, so it has the advantage of excellent cost-effectiveness.
도 1은 종래기술에 따른 이원사이클 히트펌프 보일러를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 이원사이클 히트펌프 보일러를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 이원사이클 히트펌프 보일러가 실외기만으로 냉방운전하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 이원사이클 히트펌프 보일러가 실내기만으로 냉난방운전하는 것을 나타낸 도면이다.Figure 1 is a drawing showing a two-cycle heat pump boiler according to the prior art.
Figure 2 is a drawing showing a two-cycle heat pump boiler according to the present invention.
Figure 3 is a drawing showing that the two-cycle heat pump boiler of Figure 2 performs cooling operation using only the outdoor unit.
Figure 4 is a drawing showing that the two-cycle heat pump boiler of Figure 2 performs heating and cooling operations using only the indoor unit.
이하, 본 발명의 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 도면부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through exemplary drawings. When adding drawing symbols to components in each drawing, it should be noted that the same symbols are used for identical components as much as possible even if they are shown in different drawings. In addition, when describing the present invention, if it is determined that a specific description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
도 2는 본 발명에 따른 이원사이클 히트펌프 보일러를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2의 이원사이클 히트펌프 보일러가 실외기만으로 냉방운전하는 것을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 2의 이원사이클 히트펌프 보일러가 실내기만으로 냉난방운전하는 것을 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a drawing showing a two-cycle heat pump boiler according to the present invention, FIG. 3 is a drawing showing the two-cycle heat pump boiler of FIG. 2 performing cooling and heating operations using only the outdoor unit, and FIG. 4 is a drawing showing the two-cycle heat pump boiler of FIG. 2 performing cooling and heating operations using only the indoor unit.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 이원사이클 히트펌프 보일러는 실외기(100), 실내기(200), 냉수라인(300), 및 냉수탱크(CW)를 포함한다.Referring to the drawings, the dual-cycle heat pump boiler according to the present invention includes an outdoor unit (100), an indoor unit (200), a cold water line (300), and a cold water tank (CW).
여기에서, 상기 실외기(100)는 실외압축기(110), 실외팽창밸브(120), 및 실외열교환기(130)를 구비한다.Here, the outdoor unit (100) is equipped with an outdoor compressor (110), an outdoor expansion valve (120), and an outdoor heat exchanger (130).
이러한 실외기(100)는 실외에 배치되는 구성으로서, 이때 상기 실외압축기(110)는 냉매를 압축시키는 기능을 가짐으로써 저압의 기체 냉매를 고압의 기체 냉매로 변환시킨다.This outdoor unit (100) is configured to be placed outdoors, and at this time, the outdoor compressor (110) has a function of compressing refrigerant, thereby converting low-pressure gaseous refrigerant into high-pressure gaseous refrigerant.
또한, 상기 실외팽창밸브(120)는 고온 고압의 액체 냉매를 저압의 냉매로 변환시키는 기능을 가진다.In addition, the outdoor expansion valve (120) has a function of converting high temperature and high pressure liquid refrigerant into low pressure refrigerant.
아울러, 상기 실외교환기(130)는 냉각팬을 구비하여 냉매를 외기와 열교환시키는 역할을 수행한다.In addition, the outdoor exchanger (130) is equipped with a cooling fan to perform the function of exchanging heat between the refrigerant and the outside air.
이에 더하여, 상기 실외기(100)에서 실외압축기(110)와 실외열교환기(130) 사이에는 소음을 줄이기 위한 실외머플러(191)와, 냉매의 유로가 네가지 방향으로 형성된 실외사방밸브(192)가 배치된다.In addition, an outdoor muffler (191) to reduce noise and an outdoor four-way valve (192) in which the refrigerant flow path is formed in four directions are placed between the outdoor compressor (110) and the outdoor heat exchanger (130) in the outdoor unit (100).
그리고, 상기 실내기(200)는 중간열교환기(210), 실내압축기(220), 최종열교환기(230), 및 실내팽창밸브(240)를 구비한다.In addition, the indoor unit (200) is equipped with an intermediate heat exchanger (210), an indoor compressor (220), a final heat exchanger (230), and an indoor expansion valve (240).
이러한 실내기(200)는 실내에 배치되는 구성으로서, 이때 상기 중간열교환기(210)는 실외기(100)와 연결되는 부분으로서 실외기(100)의 냉매와 실내기(200)의 냉매를 서로 열교환시킨다.This indoor unit (200) is a configuration that is placed indoors, and at this time, the intermediate heat exchanger (210) is a part that is connected to the outdoor unit (100) and exchanges heat between the refrigerant of the outdoor unit (100) and the refrigerant of the indoor unit (200).
또한, 상기 실내압축기(220)는 냉매를 압축시키는 기능을 가짐으로써 저압의 기체 냉매를 고압의 기체 냉매로 변환시킨다.In addition, the indoor compressor (220) has a function of compressing refrigerant, thereby converting low-pressure gaseous refrigerant into high-pressure gaseous refrigerant.
아울러, 상기 최종열교환기(230)는 온수탱크(HW)와 연결되는 부분으로서, 실외기(100)의 냉매와 온수탱크(HW)로부터 나온 물을 서로 열교환시킨다.In addition, the final heat exchanger (230) is a part connected to the hot water tank (HW) and exchanges heat between the refrigerant of the outdoor unit (100) and the water from the hot water tank (HW).
이에 더하여, 상기 실내팽창밸브(240)는 고온 고압의 액체 냉매를 저압의 냉매로 변환시키는 기능을 가진다.In addition, the indoor expansion valve (240) has a function of converting high temperature and high pressure liquid refrigerant into low pressure refrigerant.
그런데, 종래의 이원사이클 히트펌프 보일러는, 난방 시 고온수를 제공할 수 있고 냉방 시 냉수를 제공할 수 있는데, 실외기와 실내기를 모두 가동시키면서 냉방 또는 난방을 함에 따라 비효율적인 한계점이 있다.However, conventional dual-cycle heat pump boilers can provide high-temperature water for heating and cold water for cooling, but they have inefficiency limitations as they operate both the outdoor and indoor units while cooling or heating.
특히, 중온수가 필요한 경우 사용자가 수도꼭지와 같은 물공급단자에서 고온수와 냉수를 혼합하여 나오도록 하는데, 이러한 경우 실외기와 실내기를 모두 가동시킴에 따라 이원사이클 열교환시스템이 전체적으로 가동됨으로써, 운전비용 측면에 있어서 비효율적이다.In particular, when medium-temperature water is required, the user mixes hot water and cold water from a water supply terminal such as a faucet. In this case, since both the outdoor and indoor units are operated, the entire two-cycle heat exchange system is operated, which is inefficient in terms of operating costs.
그런데, 본 발명은 실외기(100)만을 가동시켜 냉수를 공급할 수 있고, 나아가 실내기(200)만을 가동시켜서 냉난방을 동시에 할 수 있으며 이때 난방으로 중온수가 공급될 수 있다.However, the present invention can supply cold water by operating only the outdoor unit (100), and further, can simultaneously perform heating and cooling by operating only the indoor unit (200), and at this time, medium temperature water can be supplied for heating.
즉, 본 발명은 이원사이클인 실외기(100)와 실내기(200) 모두를 가동시켜 고온수를 만들 수 있는 기존의 기능에 더하여, 실외기(100)만 가동시켜 냉수를 만들 수 있고, 나아가 실내기(200)만 가동시켜서 냉난방을 동시에 하고 이때의 난방 시 중온수가 만들어지는 구조를 취할 수 있다.That is, the present invention can, in addition to the existing function of being able to produce high temperature water by operating both the outdoor unit (100) and the indoor unit (200) of the two-cycle, produce cold water by operating only the outdoor unit (100), and further, can be structured to simultaneously perform heating and cooling by operating only the indoor unit (200), and produce medium temperature water during heating.
이와 같이 본 발명은 실내기(200) 및 실외기(100)에 의한 고온수와 함께, 실외기(100)만으로 냉수, 실내기(200)만의 냉수 및 중온수를 별도로 만들 수 있음에 따라, 비용적인 측면에 있어서 효율적인 효과를 가지며, 나아가 실외기(100) 또는 실내기(200)만의 가동 시 가동되지 않는 나머지 하나의 구성에 대한 수명도 연장시킬 수 있다.In this way, the present invention can separately produce cold water only from the outdoor unit (100), cold water only from the indoor unit (200), and medium-temperature water only from the indoor unit (200), along with high-temperature water from the indoor unit (200) and the outdoor unit (100), thereby having an efficient effect in terms of cost, and furthermore, can extend the life of the remaining component that is not operated when only the outdoor unit (100) or the indoor unit (200) is operated.
이를 위해, 본 발명은 기본적인 실외기(100)와 실내기(200) 구성에 더하여, 냉수라인(300)과 냉수탱크(CW)가 구성될 수 있다.To this end, the present invention may be configured with a cold water line (300) and a cold water tank (CW) in addition to the basic outdoor unit (100) and indoor unit (200) configurations.
구체적으로, 상기 냉수라인(300)은 중간열교환기(210)에 연결되며, 냉수펌프(330)를 가진다.Specifically, the cold water line (300) is connected to an intermediate heat exchanger (210) and has a cold water pump (330).
여기에서, 상기 중간열교환기(210)는 실외기(100)와 실내기(200)를 연결하는 구조를 취하는데, 구체적으로 실외기(100) 측으로부터 제1 연결배관(R1)과 제2 연결배관(R2)이 연결된다.Here, the intermediate heat exchanger (210) has a structure that connects the outdoor unit (100) and the indoor unit (200), and specifically, the first connecting pipe (R1) and the second connecting pipe (R2) are connected from the outdoor unit (100) side.
이때, 상기 제1 연결배관(R1)은 중간열교환기(210)와 실외압축기(110)를 연결하고, 상기 제2 연결배관(R2)은 중간열교환기(210)와 실외팽창밸브(120)를 연결한다.At this time, the first connecting pipe (R1) connects the intermediate heat exchanger (210) and the outdoor compressor (110), and the second connecting pipe (R2) connects the intermediate heat exchanger (210) and the outdoor expansion valve (120).
또한, 상기 제1 연결배관(R1)에는 실외사방밸브(192)와 실외머플러(191)가 장착되는데, 상기 실외사방밸브(192)는 실외압축기(110), 중간열교환기(210), 실외열교환기(130), 및 실외어큐뮬레이터(193) 각각과 연결되어, 냉매의 유로가 실외압축기(110), 중간열교환기(210), 실외열교환기(130), 및 실외어큐뮬레이터(193) 각각으로 전환되어 형성될 수 있으며, 상기 실외머플러(191)는 소음을 감소시키는 역할을 수행한다.In addition, the first connecting pipe (R1) is equipped with an outdoor four-way valve (192) and an outdoor muffler (191). The outdoor four-way valve (192) is connected to each of an outdoor compressor (110), an intermediate heat exchanger (210), an outdoor heat exchanger (130), and an outdoor accumulator (193), so that the refrigerant flow path can be formed by switching to each of the outdoor compressor (110), the intermediate heat exchanger (210), the outdoor heat exchanger (130), and the outdoor accumulator (193). The outdoor muffler (191) serves to reduce noise.
참고로, 상기 실내기(200)에도 상술된 구성들과 대응되는 기능을 가진 실내사방밸브(929), 및 실내어큐뮬레이터(293)가 구성될 수 있다.For reference, the indoor unit (200) may also be configured with an indoor four-way valve (929) and an indoor accumulator (293) having functions corresponding to the above-described configurations.
더욱 구체적으로, 상기 냉수라인(300)은 제1 유동배관(310)과 제2 유동배관(320)으로 이루어질 수 있다.More specifically, the cold water line (300) may be composed of a first flow pipe (310) and a second flow pipe (320).
이때, 상기 제1 유동배관(310)은 중간열교환기(210)의 일측부에 연결되며 냉수펌프(330)가 장착되는데, 상기 냉수펌프(330)의 작동에 의해 중간열교환기(210) 측으로 물이 공급되는 부분이다.At this time, the first flow pipe (310) is connected to one side of the intermediate heat exchanger (210) and is equipped with a cold water pump (330). This is the part where water is supplied to the intermediate heat exchanger (210) by the operation of the cold water pump (330).
아울러, 상기 제2 유동배관(320)은 중간열교환기(210)의 타측부에 연결되는데, 제1 유동배관(310)을 거쳐 중간열교환기(210)를 통과한 물이 유출되는 부분이다.In addition, the second flow pipe (320) is connected to the other side of the intermediate heat exchanger (210), and is the part where water that has passed through the intermediate heat exchanger (210) via the first flow pipe (310) flows out.
그리고, 상기 냉수탱크(CW)는 냉수라인(300)에 설치되는데, 냉수라인(300)에 장착된 냉수펌프(330)에 의해 냉수탱크(CW)의 물이 펌핑되어 냉수라인(300)을 타고 중간열교환기(210)를 통과한다. 이와 같이 물이 중간열교환기(210)를 통과하면서 열을 빼앗겨 냉수로 변한 다음 다시 냉수탱크(CW)로 제공된다.And, the cold water tank (CW) is installed in the cold water line (300), and the water in the cold water tank (CW) is pumped by the cold water pump (330) mounted on the cold water line (300) and passes through the intermediate heat exchanger (210) along the cold water line (300). In this way, as the water passes through the intermediate heat exchanger (210), heat is taken away and it is changed into cold water and then provided to the cold water tank (CW) again.
구체적으로, 상기 냉수탱크(CW)는 제1 유동배관(310)과 제2 유동배관(320)을 연결하며, 수용된 물이 제1 유동배관(310)을 통해 중간열교환기(210)로 공급되어 중간열교환기(210)를 통과하면서 열교환한 후 제2 유동배관(320)을 통해 다시 유입된다.Specifically, the cold water tank (CW) connects the first flow pipe (310) and the second flow pipe (320), and the received water is supplied to the intermediate heat exchanger (210) through the first flow pipe (310), exchanges heat while passing through the intermediate heat exchanger (210), and then flows back in through the second flow pipe (320).
상술된 바와 같이 본 발명은 실내기(200)와 실외기(100)를 연결하는 중간열교환기(210)에, 추가로 냉수라인(300)과 냉수탱크(CW)가 구성됨으로써, 실외기(100)만으로 냉방이 동작되고, 실내기(200)만으로 냉난방이 동작가능한 기술적 특징을 가진다.As described above, the present invention has a technical feature in which cooling is performed only with the outdoor unit (100) and heating is performed only with the indoor unit (200), by additionally configuring a cold water line (300) and a cold water tank (CW) in the intermediate heat exchanger (210) connecting the indoor unit (200) and the outdoor unit (100).
일 실시예로서, 본 발명은 냉방 운전을 실외기(100)만으로 하는 경우, 실외기(100)의 냉매가 실외압축기(110)로부터 실외열교환기(130)를 거쳐서 중간열교환기(210)로 유동되는데, 이러한 중간열교환기(210)에는 냉수라인(300)이 연결됨으로써, 실외기(100)의 냉방 운전만으로도 냉수탱크(CW)에 냉수가 공급될 수 있다.As an example, in the present invention, when cooling operation is performed only with the outdoor unit (100), the refrigerant of the outdoor unit (100) flows from the outdoor compressor (110) to the outdoor heat exchanger (130) and then to the intermediate heat exchanger (210). Since the intermediate heat exchanger (210) is connected to a cold water line (300), cold water can be supplied to the cold water tank (CW) only with the cooling operation of the outdoor unit (100).
구체적으로, 본 발명은 실외기(100)만으로 냉방 동작 시, 냉매가 실외압축기(110)로부터 실외사방밸브(192)를 통해 실외열교환기(130)로 유동한 후, 실외팽창밸브(120)를 거쳐 중간열교환기(210)로 유동하게 된다.Specifically, when the cooling operation is performed using only the outdoor unit (100), the refrigerant flows from the outdoor compressor (110) to the outdoor heat exchanger (130) through the outdoor four-way valve (192), and then flows to the intermediate heat exchanger (210) through the outdoor expansion valve (120).
이와 같이 실외기(100)의 냉매가 중간열교환기(210)로 유동한 후, 중간열교환기(210)에서 증발하면서 냉수탱크(CW)로부터 유동된 물의 열을 취하게 됨으로써 물을 저온으로 변화시켜 냉수탱크(CW)에 냉수를 공급할 수 있다.In this way, the refrigerant of the outdoor unit (100) flows to the intermediate heat exchanger (210), and as it evaporates in the intermediate heat exchanger (210), it takes the heat of the water flowing from the cold water tank (CW), thereby changing the water to a low temperature and supplying cold water to the cold water tank (CW).
즉, 냉수탱크(CW)로부터 제1 유동배관(310)을 통해 중간열교환기(210)로 공급된 물이, 중간열교환기(210)에서 실외기(100)의 냉매와 열교환하여 열을 빼앗김으로써 냉수로 변한 후, 제2 유동배관(320)을 통해 냉수탱크(CW)에 제공된다.That is, water supplied from a cold water tank (CW) to an intermediate heat exchanger (210) through a first flow pipe (310) is changed into cold water by losing heat through heat exchange with the refrigerant of the outdoor unit (100) in the intermediate heat exchanger (210), and is then provided to a cold water tank (CW) through a second flow pipe (320).
다른 실시예로서, 본 발명은 냉난방 운전을 실내기(200)만으로 하는 경우, 실내기(200)의 냉매가 실내팽창밸브(230)를 거쳐 중간열교환기(210)로 유동되는데, 이러한 중간열교환기(210)에 냉수라인(300)이 연결됨으로써, 냉수탱크(CW)에 냉수가 제공될 수 있고, 이후 실내기(200)의 냉매가 실내압축기(220)를 거쳐 최종열교환기(240)로 유동되는데, 이러한 최종열교환기에 온수탱크(HW)가 장착된 온수라인이 연결됨으로써, 온수탱크(HW)에 온수가 제공될 수 있다.In another embodiment, when the present invention performs cooling and heating operation only with the indoor unit (200), the refrigerant of the indoor unit (200) flows to the intermediate heat exchanger (210) through the indoor expansion valve (230), and by connecting the cold water line (300) to this intermediate heat exchanger (210), cold water can be provided to the cold water tank (CW), and then the refrigerant of the indoor unit (200) flows to the final heat exchanger (240) through the indoor compressor (220), and by connecting the hot water line equipped with the hot water tank (HW) to this final heat exchanger, hot water can be provided to the hot water tank (HW).
즉, 실내기(200)의 냉매가 실내압축기(110)로부터 중간열교환기(210)로 유동되어 중간열교환기(210)에서 냉수탱크(CW)의 물과 열교환되어 냉수탱크(CW)에 냉수가 공급되고, 이후 중간열교환기(210)로부터 최종열교환기로 유동되어 최종열교환기에서 온수탱크(HW)의 물과 열교환되어 온수탱크(HW)에 온수가 공급될 수 있다.That is, the refrigerant of the indoor unit (200) flows from the indoor compressor (110) to the intermediate heat exchanger (210), exchanges heat with water in the cold water tank (CW) in the intermediate heat exchanger (210), and supplies cold water to the cold water tank (CW). Thereafter, it flows from the intermediate heat exchanger (210) to the final heat exchanger, exchanges heat with water in the hot water tank (HW) in the final heat exchanger, and supplies hot water to the hot water tank (HW).
구체적으로, 본 발명은 실내기(200)만으로 냉난방 동작 시, 냉매가 실내압축기(220)로부터 실내사방밸브(292)를 통해 최종열교환기(240)로 유동한 후, 최종열교환기(240)에서 응축하면서 온수탱크(HW)로부터 유동된 물에 열을 가함으로써 온수탱크(HW)에 온수가 공급될 수 있으며, 다음으로 냉매가 최종열교환기(240)로부터 실외팽창밸브(120)를 통해 중간열교환기(210)로 유동한 후, 중간열교환기(210)에서 증발하면서 냉수탱크(CW)로부터 유동된 물의 열을 취함으로써 냉수탱크(CW)에 냉수가 공급될 수 있다.Specifically, in the present invention, when the cooling and heating operation is performed using only the indoor unit (200), the refrigerant flows from the indoor compressor (220) through the indoor four-way valve (292) to the final heat exchanger (240), and then, while condensing in the final heat exchanger (240), heat is applied to water flowing from the hot water tank (HW), thereby supplying hot water to the hot water tank (HW). Next, the refrigerant flows from the final heat exchanger (240) through the outdoor expansion valve (120) to the intermediate heat exchanger (210), and then, while evaporating in the intermediate heat exchanger (210), heat is taken from the water flowing from the cold water tank (CW), thereby supplying cold water to the cold water tank (CW).
한편, 상기 실외기(100)와 실내기(200)는 서로 다른 냉매가 사용되는데, 이에 따라 중간열교환기(210)는 실외기(100)의 냉매와 실내기(200)의 냉매에 더하여, 냉수탱크(CW)의 물이 통과하는 3유체 열교환기일 수 있다.Meanwhile, the outdoor unit (100) and the indoor unit (200) use different refrigerants, and accordingly, the intermediate heat exchanger (210) may be a three-fluid heat exchanger through which, in addition to the refrigerant of the outdoor unit (100) and the refrigerant of the indoor unit (200), water from the cold water tank (CW) passes.
일반적으로 열교환기는 1열당 하나의 유체가 통과하도록 구성되는데, 종래의 중간열교환기(도 1의 21)는 실외기(도 1의 10)의 냉매와 실내기(도 1의 20)의 냉매만이 통과함에 따라 2열로 구성되었지만, 본 발명에서는 냉수탱크(CW)의 물이 중간열교환기(210)를 통과하도록 구성됨에 따라, 중간열교환기(210)는 실외기(100)의 냉매와 실내기(200)의 냉매에 더하여 냉수탱크(CW)의 물도 통과하는 3유체 열교환기로 구성된다.In general, a heat exchanger is configured so that one fluid passes through each row. A conventional intermediate heat exchanger (21 in FIG. 1) is configured with two rows so that only the refrigerant of the outdoor unit (10 in FIG. 1) and the refrigerant of the indoor unit (20 in FIG. 1) pass through it. However, in the present invention, since the water of the cold water tank (CW) passes through the intermediate heat exchanger (210), the intermediate heat exchanger (210) is configured as a three-fluid heat exchanger so that in addition to the refrigerant of the outdoor unit (100) and the refrigerant of the indoor unit (200), the water of the cold water tank (CW) also passes through it.
참고로, 상기 실외기(100)의 냉매는 R-410A가 활용될 수 있고, 실내기(200)의 냉매는 R-134a가 활용될 수 있다.For reference, the refrigerant of the outdoor unit (100) may use R-410A, and the refrigerant of the indoor unit (200) may use R-134a.
나아가, 상술된 바와 같이 실내기(200)만으로 냉난방 동작 시, 온수탱크(HW)에 공급되는 온수의 온도는 50℃ 내지 60℃의 중온수이다.Furthermore, as described above, when the cooling and heating operation is performed using only the indoor unit (200), the temperature of the hot water supplied to the hot water tank (HW) is medium temperature water of 50°C to 60°C.
즉, 실내기(200)만으로 냉난방 동작 시, 실외기(100)와 실내기(200) 각각의 냉매에 의한 열교환사이클인 이원사이클을 하지 않음에 따라, 난방 시 최종열교환기(230)에 의해 열교환되어 온수탱크(HW)에 저장되는 물의 온도는 고온까지는 올라가지 않으며, 50℃ 내지 60℃의 온도까지 올라가서 사용자에게 중온수를 제공할 수 있다.That is, when the cooling and heating operation is performed using only the indoor unit (200), since the two-cycle heat exchange cycle using the refrigerants of the outdoor unit (100) and the indoor unit (200) is not performed, the temperature of the water that is heat exchanged by the final heat exchanger (230) during heating and stored in the hot water tank (HW) does not rise to a high temperature, but rises to a temperature of 50°C to 60°C, so that medium-temperature water can be provided to the user.
한편, 본 발명에 따른 이원사이클 히터펌프 보일러에 대한 운전방법을 정리하여 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the operating method for the two-cycle heater pump boiler according to the present invention is summarized and explained as follows.
일 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 실외기 작동공정과 냉수공정으로 이루어질 수 있다.As an example, as illustrated in FIG. 3, the present invention can be comprised of an outdoor unit operation process and a cooling water process.
여기에서, 상기 실외기 작동공정은 실외기(100)와 실내기(200)를 구비한 이원사이클 히터펌프 보일러에서 실외기(100)만 작동시키는 공정이며, 상기 냉수공정은 중간열교환기(210)를 통해 실외기(100)와 연결된 냉수라인(300)을 작동시켜 냉수라인(300)에 연결된 냉수탱크(CW)에 냉수가 공급되는 공정이다.Here, the outdoor unit operation process is a process of operating only the outdoor unit (100) in a two-cycle heater pump boiler equipped with an outdoor unit (100) and an indoor unit (200), and the cold water process is a process of operating a cold water line (300) connected to the outdoor unit (100) through an intermediate heat exchanger (210) to supply cold water to a cold water tank (CW) connected to the cold water line (300).
구체적으로, 상기 실외기 작동공정에서는, 냉매가 실외압축기(110)로부터 실외열교환기(130)로 유동한 후, 실외팽창밸브(120)를 거쳐 중간열교환기(210)로 유동한 다음, 다시 실외압축기(110)로 유동하여 반복된다.Specifically, in the above outdoor unit operating process, the refrigerant flows from the outdoor compressor (110) to the outdoor heat exchanger (130), then flows through the outdoor expansion valve (120) to the intermediate heat exchanger (210), and then flows back to the outdoor compressor (110) and repeats the process.
또한, 상기 냉수공정에서는, 냉수탱크(CW)에서 냉수라인(300)을 통해 중간열교환기(210)로 유동된 물이 중간열교환기(210)에서 냉매에 의해 열을 빼앗겨 냉수탱크(CW)에 냉수로 공급된다.In addition, in the above-mentioned cold water process, water flowing from a cold water tank (CW) to an intermediate heat exchanger (210) through a cold water line (300) has its heat taken away by a refrigerant in the intermediate heat exchanger (210) and is supplied as cold water to the cold water tank (CW).
다른 실시예로서, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명은 실내기 작동공정, 냉수공정, 및 중온수공정으로 이루어질 수 있다.As another embodiment, as illustrated in FIG. 4, the present invention may be comprised of an indoor unit operation process, a cold water process, and a medium temperature water process.
여기에서, 상기 실내기 작동공정은 실외기(100)와 실내기(200)를 구비한 이원사이클 히터펌프 보일러에서 실내기(200)만 작동시키는 공정이며, 상기 냉수공정은 중간열교환기(210)를 통해 실내기(200)와 연결된 냉수라인(300)을 작동시켜 냉수라인(300)에 연결된 냉수탱크(CW)에 냉수가 공급되는 공정이다.Here, the indoor unit operation process is a process of operating only the indoor unit (200) in a two-cycle heater pump boiler equipped with an outdoor unit (100) and an indoor unit (200), and the cold water process is a process of operating a cold water line (300) connected to the indoor unit (200) through an intermediate heat exchanger (210) to supply cold water to a cold water tank (CW) connected to the cold water line (300).
그리고, 상기 중온수공정은 최종열교환기(240)와 연결된 온수라인을 작동시켜 온수라인에 연결된 온수탱크(HW)에 중온수가 공급되는 공정이다.And, the above medium temperature water process is a process in which medium temperature water is supplied to a hot water tank (HW) connected to the hot water line by operating the hot water line connected to the final heat exchanger (240).
구체적으로, 상기 실내기 작동공정에서는, 냉매가 실내압축기(220)로부터 최종열교환기(240)로 유동한 후, 실내팽창밸브(230)를 거쳐 중간열교환기(210)로 유동한 다음, 상기 실내압축기(220)로 유동하여 반복된다.Specifically, in the above indoor unit operation process, the refrigerant flows from the indoor compressor (220) to the final heat exchanger (240), then flows through the indoor expansion valve (230) to the intermediate heat exchanger (210), and then flows to the indoor compressor (220) and repeats the process.
또한, 상기 냉수공정에서는, 냉수탱크(CW)에서 냉수라인을 통해 중간열교환기(210)로 유동된 물이 중간열교환기(210)에서 냉매에 의해 열을 빼앗겨 냉수탱크(CW)에 냉수로 공급된다.In addition, in the above-mentioned cold water process, water flowing from a cold water tank (CW) through a cold water line to an intermediate heat exchanger (210) has its heat taken away by a refrigerant in the intermediate heat exchanger (210) and is supplied as cold water to the cold water tank (CW).
아울러, 상기 중온수공정에서는, 온수탱크(HW)에서 온수라인을 통해 최종열교환기(240)로 유동된 물이 최종열교환기(240)에서 냉매에 의해 열을 받아서 온수탱크(HW)에 중온수로 공급된다.In addition, in the above medium-temperature water process, water flowing from the hot water tank (HW) through the hot water line to the final heat exchanger (240) receives heat from the refrigerant in the final heat exchanger (240) and is supplied as medium-temperature water to the hot water tank (HW).
결과적으로, 본 발명은 중간열교환기(210)에 연결된 냉수라인(300)과, 이러한 냉수라인(300)에 설치된 냉수탱크(CW)가 구성됨으로써, 이원사이클인 실외기(100)와 실내기(200) 모두를 가동시켜 고온수를 만들 수 있는 기존의 기능에 더하여, 실외기(100)만 가동시켜 냉수를 만들 수 있고, 나아가 실내기(200)만 가동시켜서 냉난방을 동시에 하고 이때의 난방 시 중온수가 만들 수 있음에 따라, 비용적인 측면에 있어서 효율적이며, 실외기(100) 또는 실내기(200)만의 가동 시 가동되지 않는 나머지 하나의 구성에 대한 수명도 연장시킬 수 있다.As a result, the present invention comprises a cold water line (300) connected to an intermediate heat exchanger (210) and a cold water tank (CW) installed in the cold water line (300), thereby enabling not only the outdoor unit (100) to be operated to produce cold water in addition to the existing function of being able to produce high temperature water by operating both the outdoor unit (100) and the indoor unit (200) of a two-cycle, but also the indoor unit (200) to be operated to simultaneously perform heating and cooling, and at this time, medium temperature water can be produced during heating, thereby being efficient in terms of cost, and the lifespan of the remaining component that is not operated when only the outdoor unit (100) or the indoor unit (200) is operated can also be extended.
나아가, 본 발명은 기존의 이원사이클 히트펌프 보일러에 냉수라인(300)과 냉수탱크(CW)가 추가구성되는 호환성을 지님에 따라, 별도로 중온수 보일러를 마련할 필요가 없어서 가성비가 우수하다.Furthermore, since the present invention has compatibility with an existing two-cycle heat pump boiler in which a cold water line (300) and a cold water tank (CW) are additionally configured, there is no need to separately provide a medium-temperature water boiler, so it has excellent cost-effectiveness.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and it is obvious that various modifications and variations can be made within the technical idea of the present invention and the scope of equivalents of the claims to be described below by those skilled in the art to which the present invention pertains.
100 : 실외기 110 : 실외압축기
120 : 실외팽창밸브 130 : 실외열교환기
191 : 실외머플러 192 : 실외사방밸브
193 : 실외어큐뮬레이터
200 : 실내기 210 : 중간열교환기
220 : 실내압축기 230 : 실내팽창밸브
240 : 최종열교환기 292 : 실내사방밸브
293 : 실내어큐뮬레이터 R1 : 제1 연결배관
R2 : 제2 연결배관 HW : 온수탱크
300 : 냉수라인 310 : 제1 유동배관
320 : 제2 유동배관 330 : 냉수펌프
CW : 냉수탱크100: Outdoor unit 110: Outdoor compressor
120: Outdoor expansion valve 130: Outdoor heat exchanger
191: Outdoor muffler 192: Outdoor four-way valve
193: Outdoor Accumulator
200: Indoor unit 210: Intermediate heat exchanger
220: Indoor compressor 230: Indoor expansion valve
240: Final heat exchanger 292: Indoor four-way valve
293: Indoor accumulator R1: 1st connecting pipe
R2: 2nd connecting pipe HW: hot water tank
300: Cold water line 310: 1st flow pipe
320: Second flow pipe 330: Cold water pump
CW: Cold water tank
Claims (6)
상기 실외압축기와 실외팽창밸브를 연결하는 하나의 중간열교환기, 실내압축기, 온수탱크가 연결된 최종열교환기, 및 실내팽창밸브를 구비하는 실내기;
상기 중간열교환기의 일측부에 연결되며 냉수펌프가 장착된 제1 유동배관, 상기 중간열교환기의 타측부에 연결된 제2 유동배관으로 이루어진 냉수라인; 및
상기 제1 유동배관과 제2 유동배관을 연결하며, 수용된 물이 상기 제1 유동배관을 통해 상기 중간열교환기로 공급되어 상기 중간열교환기를 통과한 후 상기 제2 유동배관을 통해 유입되는 냉수탱크;를 포함하며,
상기 실외기만으로 냉방이 동작되고, 상기 실내기만으로 냉난방이 동작가능하고,
상기 중간열교환기는 상기 실내기의 냉매와 상기 실외기의 냉매에 더하여, 상기 냉수탱크의 물이 통과하는 3유체 열교환기인 이원사이클 히트펌프 보일러.
An outdoor unit having an outdoor compressor, an outdoor expansion valve, and an outdoor heat exchanger;
An indoor unit having an intermediate heat exchanger connecting the outdoor compressor and the outdoor expansion valve, an indoor compressor, a final heat exchanger connected to a hot water tank, and an indoor expansion valve;
A cold water line consisting of a first flow pipe connected to one side of the intermediate heat exchanger and equipped with a cold water pump, and a second flow pipe connected to the other side of the intermediate heat exchanger; and
A cold water tank that connects the first flow pipe and the second flow pipe, and in which the received water is supplied to the intermediate heat exchanger through the first flow pipe, passes through the intermediate heat exchanger, and then flows in through the second flow pipe;
Cooling can be performed only with the above outdoor unit, and heating and cooling can be performed only with the above indoor unit.
The above intermediate heat exchanger is a two-cycle heat pump boiler which is a three-fluid heat exchanger through which the refrigerant of the indoor unit, the refrigerant of the outdoor unit, and the water of the cold water tank pass.
상기 실외기와 실내기는 서로 다른 냉매가 사용되는 것을 특징으로 하는 이원사이클 히트펌프 보일러.
In the first paragraph,
A dual-cycle heat pump boiler characterized in that different refrigerants are used in the outdoor and indoor units.
상기 실외기만으로 냉방 동작 시,
냉매가 상기 실외압축기로부터 실외사방밸브를 통해 상기 실외열교환기로 유동한 후, 상기 실외팽창밸브를 거쳐 상기 중간열교환기로 유동하여, 상기 중간열교환기에서 증발하면서 물의 열을 취하여 상기 냉수탱크에 냉수가 공급되는 것을 특징으로 하는 이원사이클 히트펌프 보일러.
In the first paragraph,
When cooling is performed using only the above outdoor unit,
A dual-cycle heat pump boiler characterized in that the refrigerant flows from the outdoor compressor through the outdoor four-way valve to the outdoor heat exchanger, then flows through the outdoor expansion valve to the intermediate heat exchanger, and evaporates in the intermediate heat exchanger, taking heat from water and supplying cold water to the cold water tank.
상기 실내기만으로 냉난방 동작 시,
냉매가 상기 실내압축기로부터 실내사방밸브를 통해 상기 최종열교환기로 유동하여, 상기 최종열교환기에서 응축하면서 물에 열을 가하여 상기 온수탱크에 온수가 공급되도록 한 다음,
상기 최종열교환기로부터 상기 실내팽창밸브를 거쳐 상기 중간열교환기로 유동하여, 상기 중간열교환기에서 증발하면서 물의 열을 취하여 상기 냉수탱크에 냉수가 공급되는 것을 특징으로 하는 이원사이클 히트펌프 보일러.
In the first paragraph,
When cooling and heating are performed using only the above indoor unit,
The refrigerant flows from the indoor compressor through the indoor four-way valve to the final heat exchanger, condenses in the final heat exchanger, and applies heat to water to supply hot water to the hot water tank.
A two-cycle heat pump boiler characterized in that the heat flows from the final heat exchanger through the indoor expansion valve to the intermediate heat exchanger, evaporates in the intermediate heat exchanger, takes the heat of the water, and supplies cold water to the cold water tank.
상기 중간열교환기의 일측부와 타측부에 연결되며 상기 중간열교환기를 통해 상기 실외기와 연결된 냉수라인을 작동시켜 상기 냉수라인에 연결된 냉수탱크에 냉수가 공급되는 냉수공정;을 포함하며,
상기 실외기 작동공정에서는, 냉매가 상기 실외압축기로부터 상기 실외열교환기로 유동한 후, 상기 실외팽창밸브를 거쳐 상기 중간열교환기로 유동한 다음, 다시 상기 실외압축기로 유동하여 반복되며,
상기 냉수공정에서는, 상기 냉수탱크에서 상기 냉수라인을 통해 상기 중간열교환기로 유동된 물이 상기 중간열교환기에서 냉매에 의해 열을 빼앗겨 상기 냉수탱크에 냉수로 공급되고,
상기 중간열교환기는 상기 실내기의 냉매와 상기 실외기의 냉매에 더하여, 상기 냉수탱크의 물이 통과하는 3유체 열교환기인 이원사이클 히트펌프 보일러의 운전방법.
An outdoor unit operating process for operating only the outdoor unit in a dual-cycle heater pump boiler, comprising an outdoor unit having an outdoor compressor, an outdoor expansion valve, and an outdoor heat exchanger, an intermediate heat exchanger connecting the outdoor compressor and the outdoor expansion valve, an indoor compressor, a final heat exchanger connected to a hot water tank, and an indoor expansion valve; and
A cold water process is included, which is connected to one side and the other side of the intermediate heat exchanger and supplies cold water to a cold water tank connected to the cold water line by operating a cold water line connected to the outdoor unit through the intermediate heat exchanger;
In the above outdoor unit operating process, the refrigerant flows from the outdoor compressor to the outdoor heat exchanger, then flows through the outdoor expansion valve to the intermediate heat exchanger, and then flows back to the outdoor compressor, repeating the process.
In the above cold water process, water flowing from the cold water tank to the intermediate heat exchanger through the cold water line has its heat taken away by the refrigerant in the intermediate heat exchanger and is supplied as cold water to the cold water tank.
The above intermediate heat exchanger is a three-fluid heat exchanger through which water from the cold water tank passes in addition to the refrigerant of the indoor unit and the refrigerant of the outdoor unit, and a method for operating a two-cycle heat pump boiler.
상기 중간열교환기의 일측부와 타측부에 연결되며 상기 중간열교환기를 통해 상기 실내기와 연결된 냉수라인을 작동시켜 상기 냉수라인에 연결된 냉수탱크에 냉수가 공급되는 냉수공정; 및
상기 최종열교환기와 연결된 온수라인을 작동시켜 상기 온수라인에 연결된 온수탱크에 중온수가 공급되는 중온수공정;을 포함하며,
상기 실내기 작동공정에서는, 냉매가 상기 실내압축기로부터 상기 최종열교환기로 유동한 후, 상기 실내팽창밸브를 거쳐 상기 중간열교환기로 유동한 다음, 다시 상기 실내압축기로 유동하여 반복되며,
상기 냉수공정에서는, 상기 냉수탱크에서 상기 냉수라인을 통해 상기 중간열교환기로 유동된 물이 상기 중간열교환기에서 냉매에 의해 열을 빼앗겨 상기 냉수탱크에 냉수로 공급되며,
상기 중온수공정에서는, 상기 온수탱크에서 상기 온수라인을 통해 상기 최종열교환기로 유동된 물이 상기 최종열교환기에서 냉매에 의해 열을 받아서 상기 온수탱크에 중온수로 공급되고,
상기 중간열교환기는 상기 실내기의 냉매와 상기 실외기의 냉매에 더하여, 상기 냉수탱크의 물이 통과하는 3유체 열교환기인 이원사이클 히트펌프 보일러의 운전방법.
An indoor unit operating process for operating only the indoor unit in a two-cycle heater pump boiler, comprising an outdoor unit having an outdoor compressor, an outdoor expansion valve, and an outdoor heat exchanger, an indoor unit having an intermediate heat exchanger connecting the outdoor compressor and the outdoor expansion valve, an indoor compressor, a final heat exchanger connected to a hot water tank, and an indoor expansion valve;
A cold water process in which cold water is supplied to a cold water tank connected to the cold water line by operating a cold water line connected to one side and the other side of the intermediate heat exchanger and connected to the indoor unit through the intermediate heat exchanger; and
It includes a medium temperature water process in which medium temperature water is supplied to a hot water tank connected to the hot water line by operating a hot water line connected to the final heat exchanger;
In the above indoor unit operation process, the refrigerant flows from the indoor compressor to the final heat exchanger, then flows through the indoor expansion valve to the intermediate heat exchanger, and then flows back to the indoor compressor, repeating the process.
In the above cold water process, water flowing from the cold water tank to the intermediate heat exchanger through the cold water line has its heat taken away by the refrigerant in the intermediate heat exchanger and is supplied as cold water to the cold water tank.
In the above medium temperature water process, water flowing from the hot water tank to the final heat exchanger through the hot water line receives heat from the refrigerant in the final heat exchanger and is supplied as medium temperature water to the hot water tank.
The above intermediate heat exchanger is a three-fluid heat exchanger through which water from the cold water tank passes in addition to the refrigerant of the indoor unit and the refrigerant of the outdoor unit, and a method for operating a two-cycle heat pump boiler.
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