KR101117032B1 - Heat pump system having cascade heat exchange - Google Patents
Heat pump system having cascade heat exchange Download PDFInfo
- Publication number
- KR101117032B1 KR101117032B1 KR1020100056112A KR20100056112A KR101117032B1 KR 101117032 B1 KR101117032 B1 KR 101117032B1 KR 1020100056112 A KR1020100056112 A KR 1020100056112A KR 20100056112 A KR20100056112 A KR 20100056112A KR 101117032 B1 KR101117032 B1 KR 101117032B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- refrigerant
- heat exchanger
- cycle
- cascade
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 192
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 31
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 3
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- -1 geothermal heat Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B7/00—Compression machines, plants or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
- F25B2313/021—Indoor unit or outdoor unit with auxiliary heat exchanger not forming part of the indoor or outdoor unit
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
본 발명은 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템에 관한 것으로. 제1 냉매를 압축하는 제1 압축기, 상기 제1 압축기에서 압축된 제1 냉매를 응축시키는 캐스케이드 열교환기, 상기 캐스케이드 열교환기를 거친 제1 냉매를 팽창시키는 제1 팽창장치 및 상기 제1 팽창장치를 거친 제1 냉매를 외부 열원과 열교환시키는 열원측 열교환기를 구비하는 제1 사이클과; 제2 냉매를 압축하는 제2 압축기, 상기 제2 압축기에서 압축된 제2 냉매를 부하를 흐르는 부하측 2차유체와 열교환시키는 부하측 열교환기, 상기 부하측 열교환기를 거친 제2 냉매를 팽창시키는 제2 팽창장치, 및 상기 제2 팽창장치를 거친 제2 냉매를 상기 제1 냉매와 열교환시키는 상기 캐스케이드 열교환기를 구비하는 제2 사이클과; 상기 부하측 2차유체가 상기 부하측 열교환기를 통과하도록 설치되는 부하측 2차유체라인과; 상기 제1 사이클에서 제1 압축기와 상기 캐스케이드 열교환기와의 사이를 흐르는 제1 냉매와, 상기 제2 사이클에서 부하측열교환기와 제2 팽창장치와의 사이를 흐르는 제2 냉매가 열교환하는 보조열교환기를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해서 효율적으로 보다 높은 온도의 온수를 제공할 수 있으며, 시스템을 안정적으로 운전할 수 있다. The present invention relates to a heat pump system having a cascade heat exchanger. A first compressor for compressing the first refrigerant, a cascade heat exchanger for condensing the first refrigerant compressed by the first compressor, a first expansion device for expanding the first refrigerant through the cascade heat exchanger and the first expansion device A first cycle having a heat source side heat exchanger for exchanging a first refrigerant with an external heat source; A second compressor for compressing a second refrigerant, a load side heat exchanger for exchanging the second refrigerant compressed by the second compressor with a load side secondary fluid flowing through the load, and a second expansion device for expanding the second refrigerant passing through the load side heat exchanger And a cascade heat exchanger configured to heat-exchange the second refrigerant having passed through the second expansion device with the first refrigerant; A load side secondary fluid line installed such that the load side secondary fluid passes through the load side heat exchanger; A first refrigerant flowing between the first compressor and the cascade heat exchanger in the first cycle, and an auxiliary heat exchanger for heat exchange between the second refrigerant flowing between the load side heat exchanger and the second expansion device in the second cycle; It is characterized by. By such a configuration, it is possible to efficiently provide hot water at a higher temperature, and the system can be stably operated.
Description
본 발명은 냉매 사이클을 통해서 생성된 온수를 제공하여 건물에 대해서 난방을 행하거나, 주방이나 욕실에서 급탕을 위해서 사용할 수 있도록 하는 히트펌프시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 효율적으로 보다 높은 온도의 온수를 제공하면서 아울러 히트펌프시스템을 안정적으로 운전할 수 있는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템 관한 것이다. The present invention relates to a heat pump system that provides hot water generated through a refrigerant cycle to heat a building or to be used for hot water supply in a kitchen or a bathroom. More particularly, the present invention relates to a heat pump system having a cascade heat exchanger capable of efficiently operating hot water at a higher temperature and stably operating the heat pump system.
도 1은 난방 및 주방이나 욕실에서 사용하는 온수를 제공하는 종래의 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템을 나타내는 도면이다. 도 1은 히트펌프시스템이지만 본 발명이 난방시 적용되는 것이므로 냉방시 냉매 순환 및 이와 관련된 구성은 도시를 생략하였다. 이는 이하 본 발명을 설명하는 도면에서도 동일하다. 1 is a view showing a heat pump system having a conventional cascade heat exchanger for providing heating and hot water for use in a kitchen or bathroom. 1 is a heat pump system, but since the present invention is applied to heating, the refrigerant circulation during cooling and a related configuration are omitted. This is also the same in the drawings illustrating the present invention.
도 1의 종래의 히트펌프시스템은 저온측의 제1 사이클(10) 및 고온측의 제2 사이클(20)을 구비하고 있으며, 제1 사이클(10)과 제2 사이클(20)은 캐스케이드 열교환기(30)에서 서로 열교환한다. The conventional heat pump system of FIG. 1 has a
구체적으로 제1 사이클(10)에서 제1 냉매는 제1 압축기(11), 캐스케이드 열교환기(30), 제1 팽창장치(13) 및 열원측 열교환기(14)를 순환한다. 이때 캐스케이드 열교환기(30)는 제1 냉매를 응축하는 응축기로서 작용을 한다. 그리고 열원측 열교환기(14)는, 제1 냉매와 열원을 열교환시켜 제1 냉매가 증발되는 증발기로서 작용하며, 이때 통상 주위 공기, 지열, 해수열 등을 열원으로 할 수 있다.Specifically, in the
제2 사이클(20)에서 제2 냉매는 제2 압축기(21), 부하측 열교환기(22), 제2 팽창장치(23) 및 캐스케이드 열교환기(30)를 순환한다. 이때 제2 사이클(20)에서 캐스케이드 열교환기(30)는 제2 냉매를 증발시키는 증발기로서 작용을 한다. 또한 제2 사이클에서는 부하측 열교환기(22)는 난방 및 급수를 위해서 사용되는 부하측 2차 유체(예를 들면, 물)와 열교환을 행하게 되어 제2 냉매가 응축되는 응축기로서 작용을 한다. 부하측 열교환기(22)를 통과하면서 열교환으로 인해서 고온이 된 부하측 2차유체는 부하측 2차유체라인(L50)을 순환하면서 축열탱크(40)에 저장 또는 부하측에 직접 공급된다. 축열탱크(40)에 저장된 경우 부하측 2차유체는 다시 난방용 배관이나 급탕용 배관을 통해서 주방 또는 욕실 등 부하측에 공급된다. In the
이러한 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템은 제1 사이클(10)의 제1 압축기(11)에서 고온 고압 상태로 압축된 제1 냉매가 캐스케이드 열교환기(30)에서 제2 사이클(20)의 제2 냉매와 열교환함으로써, 제2 사이클(20)에서 제2 압축기(21)로 유입되는 제2 냉매의 온도를 고온으로 할 수 있다. 이렇게 고온이 된 제2 냉매를 다시 제2 사이클(20)의 제2 압축기(21)에서 압축함으로써 제2 냉매의 온도를 더 높게 할 수 있으며, 제2 압축기(21)에서 압축된 제2 냉매가 제2 응축기(22)에서 축열탱크(40) 또는 부하측을 순환하는 부하측 2차유체와 열교환함으로써 부하측 2차유체의 온도를 상승시키게 된다. In the heat pump system including the cascade heat exchanger, the first refrigerant compressed to the high temperature and high pressure state in the
따라서 이러한 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템은 하나의 사이클을 사용하는 경우에 비해서 보다 높은 온도의 부하측 2차유체(물)를 생성할 수 있게 된다.Therefore, a heat pump system having such a cascade heat exchanger can generate a load side secondary fluid (water) having a higher temperature than when using one cycle.
하지만 이러한 종래의 캐스케이드 타입의 히트펌프시스템에서는 제1 및 제2 사이클을 구성하는 장치의 성능에 의해서 생성되는 부하측 2차유체의 온도가 결정되기 때문에, 제1 및 제2 사이클을 동작시켜 얻을 수 있는 온도 보다 높은 온도를 사용자가 요구할 경우(난방 온도를 높이거나 더 높은 급탕 온도가 필요한 경우)에는 대응할 수 없게 된다.However, in this conventional cascade type heat pump system, since the temperature of the load side secondary fluid generated by the performance of the device constituting the first and second cycles is determined, it can be obtained by operating the first and second cycles. If the user requires a temperature higher than the temperature (higher heating temperature or higher hot water temperature is required), it will not be able to respond.
또한, 열원의 온도가 저하됨으로 인해서 열원측 열교환기(14)로 유입되는 열원측 2차유체의 온도가 낮은 경우에는 제1 사이클(10)의 캐스케이드 열교환기(30) 로 유입되는 제1 냉매의 온도가 저하되고, 이로 인해서 제2 사이클(10)에서 부하측 열교환기(22)를 흐르는 제2 냉매의 온도가 저하되어 부하측 2차유체의 온도가 저하되어 수요자가 요구하는 온도의 온수를 공급할 수 없는 경우가 발생할 수 있다.In addition, when the temperature of the heat source side secondary fluid flowing into the heat source
그리고, 제2 사이클(20)의 부하측 열교환기(22) 출구의 냉매의 과냉도가 작을 경우 제2 팽창장치(23)의 출구 건도가 증가하게 되는데, 이 경우 캐스케이드 열교환기(30)로 유입되는 제2 사이클(20)의 제2 냉매 유속이 증가하여 캐스케이드 열교환기(30)에서의 냉매 분배의 균일도가 감소하여 캐스케이드 열교환기(30)에서의 열교환 성능 저하로 냉매 순환유량 감소 및 히트펌프시스템 성능 저하가 발생되므로 제2 사이클(20)의 부하측 열교환기(22)의 출구 과냉도를 적절히 확보할 필요성이 있다.In addition, when the degree of subcooling of the refrigerant at the outlet of the load-
본 발명은 이러한 종래의 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 캐스케이드 열교환기에서의 열교환에 의해서만 온수를 생성하는 경우 보다 높은 온도의 부하측 2차유체를 생성할 수 있는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problem of the conventional heat pump system having a cascade heat exchanger, cascade heat exchange that can generate a load-side secondary fluid of a higher temperature when hot water is generated only by heat exchange in the cascade heat exchanger An object of the present invention is to provide a heat pump system having a machine.
아울러, 본 발명은 고온측의 제2 사이클에서 팽창장치로 들어가는 제2 냉매의 과냉도를 증가시킴으로써 고온측의 제2 사이클을 안정적으로 운전할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to make it possible to stably operate the second cycle on the high temperature side by increasing the subcooling degree of the second refrigerant entering the expansion device in the second cycle on the high temperature side.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따르는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템은. 제1 냉매를 압축하는 제1 압축기, 상기 제1 압축기에서 압축된 제1 냉매를 응축시키는 캐스케이드 열교환기, 상기 캐스케이드 열교환기를 거친 제1 냉매를 팽창시키는 제1 팽창장치 및 상기 제1 팽창장치를 거친 제1 냉매를 외부 열원과 열교환시키는 열원측 열교환기를 구비하는 제1 사이클과; 제2 냉매를 압축하는 제2 압축기, 상기 제2 압축기에서 압축된 제2 냉매를 부하측 2차유체와 열교환시키는 부하측 열교환기, 상기 부하측 열교환기를 거친 제2 냉매를 팽창시키는 제2 팽창장치, 및 상기 제2 팽창장치를 거친 제2 냉매를 상기 제1 냉매와 열교환시키는 상기 캐스케이드 열교환기를 구비하는 제2 사이클과; 상기 부하측 2차유체가 상기 부하측 열교환기를 통과하도록 설치되는 부하측 2차유체라인과; 상기 제1 사이클에서 제1 압축기와 상기 캐스케이드 열교환기와의 사이를 흐르는 제1 냉매와, 상기 제2 사이클에서 부하측열교환기와 제2 팽창장치와의 사이를 흐르는 제2 냉매가 열교환하는 보조열교환기를 구비하는 것을 특징으로 한다. Heat pump system having a cascade heat exchanger according to the present invention for achieving the above object. A first compressor for compressing the first refrigerant, a cascade heat exchanger for condensing the first refrigerant compressed by the first compressor, a first expansion device for expanding the first refrigerant through the cascade heat exchanger and the first expansion device A first cycle having a heat source side heat exchanger for exchanging a first refrigerant with an external heat source; A second compressor for compressing a second refrigerant, a load side heat exchanger for exchanging the second refrigerant compressed by the second compressor with a load side secondary fluid, a second expansion device for expanding the second refrigerant passing through the load side heat exchanger, and the A second cycle comprising the cascade heat exchanger for exchanging a second refrigerant having passed through a second expansion device with the first refrigerant; A load side secondary fluid line installed such that the load side secondary fluid passes through the load side heat exchanger; A first refrigerant flowing between the first compressor and the cascade heat exchanger in the first cycle, and an auxiliary heat exchanger for heat exchange between the second refrigerant flowing between the load side heat exchanger and the second expansion device in the second cycle; It is characterized by.
또한 본 발명에 따르는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템은, 상기 제1 사이클에서 상기 제1 압축기로부터 나온 제1 냉매는 상기 보조열교환기에 선택적으로 공급되는 것을 특징으로 한다. In addition, the heat pump system having a cascade heat exchanger according to the present invention is characterized in that the first refrigerant from the first compressor in the first cycle is selectively supplied to the auxiliary heat exchanger.
또한 본 발명에 따르는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템은, 상기 제2 사이클에서 상기 부하측 열교환기로부터 나온 제2 냉매는 상기 보조열교환기에 선택적으로 공급되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heat pump system having a cascade heat exchanger according to the present invention is characterized in that the second refrigerant from the load side heat exchanger in the second cycle is selectively supplied to the auxiliary heat exchanger.
또한 위 구성을 구비하는 본 발명에 따르는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템을 제어하는 제어방법은, 상기 제1 및 제2 사이클을 작동시키며, 상기 제1 압축기에서 압축된 상기 제1 사이클의 제1 냉매가 상기 보조열교환기를 통과하면서 상기 제2 사이클에서 상기 부하측 열교환기를 통과한 제2 냉매와 열교환하도록 하며, 상기 보조열교환기를 통과한 제1 냉매는 상기 캐스케이드 열교환기에서 상기 제2 사이클의 제2 냉매와 열교환하도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control method for controlling a heat pump system having a cascade heat exchanger according to the present invention having the above configuration, operating the first and second cycles, the first of the first cycle compressed in the first compressor The refrigerant passes through the auxiliary heat exchanger to exchange heat with the second refrigerant passing through the load side heat exchanger in the second cycle, and the first refrigerant passing through the auxiliary heat exchanger is the second refrigerant of the second cycle in the cascade heat exchanger. And to heat exchange with.
이러한 구성을 가지는 본 발명은, 제1 사이클에서 압축기를 통과하는 제1 냉매와 제2 사이클의 부하측 열교환기를 통과한 제2 냉매를 보조열교환기를 통해서 열교환시킴으로써 부하측 열교환기에서 부하측 2차유체와 열교환하는 제2 냉매의 온도를 상승시킬 수 있으며, 그 결과 보다 높은 온도의 온수를 제공함으로써 수요자가 요구하는 온도에 부합하는 온수를 생성할 수 있다.According to the present invention having the above configuration, the first refrigerant passing through the compressor in the first cycle and the second refrigerant passing through the load side heat exchanger in the second cycle are heat exchanged through the auxiliary heat exchanger to exchange heat with the secondary fluid of the load side in the load side heat exchanger. The temperature of the second refrigerant can be raised, and as a result, hot water at a higher temperature can be provided to produce hot water corresponding to a temperature required by the consumer.
또한 본 발명은 제2 사이클에서 제2 팽창장치로 유입되는 제2 냉매의 과냉도를 증가시킴으로써 히트펌프시스템을 안정적으로 운전할 수 있도록 한다. In addition, the present invention increases the subcooling of the second refrigerant flowing into the second expansion device in the second cycle to enable the heat pump system to operate stably.
도 1은 난방 및 주방이나 욕실에서 사용하는 온수를 제공하는 종래의 캐스케이드 열교환기를 구비한 난방 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따르는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템의 제1 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따르는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템의 제2 실시형태에서 보조열교환기를 사용하지 않는 경우를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따르는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템의 제1 및 제2 사이클에 대한 압력-엔탈피 선도이다.
도 5는 본 발명에 따르는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템의 제2 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따르는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템의 제3 실시형태를 나타내는 도면이다.1 shows a heating system with a conventional cascade heat exchanger providing heating and hot water for use in a kitchen or bathroom.
2 is a view showing a first embodiment of a heat pump system having a cascade heat exchanger according to the present invention.
3 is a view showing a case where an auxiliary heat exchanger is not used in the second embodiment of a heat pump system having a cascade heat exchanger according to the present invention.
4 is a pressure-enthalpy diagram for the first and second cycles of a heat pump system with a cascade heat exchanger according to the present invention.
5 is a view showing a second embodiment of a heat pump system having a cascade heat exchanger according to the present invention.
6 is a view showing a third embodiment of a heat pump system having a cascade heat exchanger according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템의 실시형태에 대해서 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of a heat pump system having a cascade heat exchanger according to the present invention.
< 제1 실시형태 ><First Embodiment>
먼저, 도 2에 도시한 것과 같이, 본 발명에 따르는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템은 제1 냉매가 순환하는 저온측 사이클인 제1 사이클(100), 제2 냉매가 순환하는 고온측 사이클인 제2 사이클(200)을 구비하고 있다.First, as shown in FIG. 2, a heat pump system having a cascade heat exchanger according to the present invention is a
먼저, 제1 사이클(100)은 제1 냉매가 순환하는 제1 냉매라인(L100)을 구비하고 있으며, 제1 냉매라인을 통해서 제1 압축기(110), 캐스케이드 열교환기(300), 제1 팽창장치(130) 및 열원측 열교환기(140)를 포함한다. 제1 압축기(110)는 제1 냉매를 압축하여 캐스케이드 열교환기(300)로 보낸다. 캐스케이드 열교환기(300)에서는 제1 냉매가 후술하는 제2 사이클(200)을 순환하는 제2 냉매와 열교환하여 열을 빼앗기게 되며, 제1 팽창장치(130)는 제1 냉매를 팽창시키고, 열원측 열교환기(140)는 팽창된 제1 냉매를 열원과 열교환시킨다. First, the
제1 사이클(100)에서 캐스케이드 열교환기(300)를 흐르는 제1 냉매는 제2 사이클(200)에서 캐스케이드 열교환기(300)를 흐르는 제2 냉매와 열교환시 제2 냉매에 열을 빼앗기게 되어 응축된다. 따라서 제1 사이클(100)에서 캐스케이드 열교환기(300)는 응축기로서 작용을 한다.The first refrigerant flowing through the
또한 제1 사이클(100)에서 열원측 열교환기(140)를 흐르는 제1 냉매는 열원과 열교환을 하면서 열원으로부터 열을 공급받아 증발하게 된다. 따라서 제1 사이클(100)에서 열원측 열교환기(140)는 증발기로서 작용을 한다. 여기서, 열원으로는 주위 공기, 지열, 해수열 등이 사용될 수 있다. 지열 또는 해수열을 열원으로서 사용하는 경우에는 열원측 2차유체가 열원과 열원측 열교환기(140)를 순환하도록 구성될 수 있는데, 도 2는 열원측 2차유체가 순환하는 열원측 2차유체라인(L600)이 설치된 형태를 도시하고 있다. In addition, the first refrigerant flowing through the heat source
또한, 제1 사이클(100)은 제1 압축기(110) 출구(구체적으로는 제1 압축기(110)와 캐스케이드 열교환기(300) 사이)의 제1 냉매라인(L100) 중 일지점(A 지점)에서 분기하는 제1 냉매분기라인(L110)을 구비한다. 제1 냉매분기라인(L110)은 A 지점에서 분기하여 보조열교환기(400)를 통과한 후에 다시 캐스케이드 열교환기(300)의 입구에서 제1 냉매라인(L100)과 합류된다. In addition, the
아울러, A 지점과 보조열교환기(400) 사이의 제1 냉매분기라인(L110) 및 A 지점과 캐스케이드 열교환기(300) 사이의 제1 냉매라인(L100)에는 조절밸브(A1, A2)가 각각 설치되어 있다. 조절밸브(A1, A2)는 선택적으로 조작됨으로 인해서 제1 압축기(110)에서 나온 제1 냉매가 보조열교환기(400) 또는 캐스케이드 열교환기(300)에 선택적으로 통과할 수 있도록 한다. In addition, control valves A1 and A2 are respectively provided at the first refrigerant branch line L110 between the point A and the
본 발명에서 사용되는"선택적"이란, 조절밸브(A1, A2)를 번갈아 개방시켜서 제1 냉매가 제1 냉매분기라인(L110)으로 흐르는 동안 제1 냉매라인(L100) 중 조절밸브(A2)가 설치된 라인으로는 흐르지 않는 경우나, 반대로 제1 냉매가 제1 냉매라인(L100) 중 조절밸브(A2)가 설치된 라인으로 흐르는 동안 제1 냉매분기라인(L110)으로는 흐르지 않는 경우뿐만 아니라, 조절밸브(A1, A2)의 개도를 조절하여 제1 냉매가 제1 냉매라인(L100) 중 조절밸브(A2)가 설치된 라인 및 제1 냉매분기라인(L110)으로 함께 흐르는 경우를 포함한다. 또한 조절밸브(A1, A2)는 유량조절밸브 등이 사용되며, 이를 조절함으로써 부하측 2차유체의 유량을 조절할 수 있다. 이하 후술하는 조절밸브(B1, B2)에 대해서도 동일하다.As used herein, " optional " means that the control valve A2 of the first refrigerant line L100 is opened while the first refrigerant flows to the first refrigerant branch line L110 by alternately opening the control valves A1 and A2. Not only does not flow to the installed line, or conversely, the first refrigerant does not flow to the first refrigerant branch line (L110) while flowing to the line where the control valve (A2) of the first refrigerant line (L100) is installed, By adjusting the opening degree of the valve (A1, A2) includes the case where the first refrigerant flows together to the line and the first refrigerant branch line (L110) and the control valve A2 is installed in the first refrigerant line (L100). In addition, the control valve (A1, A2) is used for the flow rate control valve, it is possible to adjust the flow rate of the secondary side fluid load. The same applies to the control valves B1 and B2 described below.
한편, 보조열교환기(400)에서는 제1 냉매가 후술하는 제2 사이클(200)의 제2 냉매와 열교환한다. 즉, 본 발명에서는 제1 사이클(100)의 제1 냉매와, 제2 사이클(200)의 제2 냉매가 캐스케이드 열교환기(300) 및 보조열교환기(400)에서 열교환하게 된다.In the
다음으로, 제2 사이클(200)은 제2 압축기(210), 부하측 열교환기(220), 제2 팽창장치(230) 및 캐스케이드 열교환기(300)를 포함하며, 이들 구성들은 제2 냉매가 흐르는 제2 냉매라인(L200)에 의해서 연결된다. 제2 냉매는 제2 압축기(210)에 의해서 압축되고, 부하측 열교환기(220)에서 후술하는 부하측 2차유체와 열교환하며, 제2 팽창장치(230)를 거치면서 팽창되고, 캐스케이드 열교환기(300)를 거치면서 제1 사이클(100)을 흐르는 제1 냉매와 열교환한 후 다시 제2 압축기(210)로 유입된다. Next, the
제2 사이클(200)에서 부하측 열교환기(220)를 흐르는 제2 냉매는 부하측 2차유체와 열교환을 하면서 열을 빼앗기게 되어 응축된다. 따라서 제2 사이클(200)에서 부하측 열교환기(220)는 응축기로서 작용을 한다. 역으로 부하측 열교환기(220)에서의 열교환에 의해서 열을 공급받은 부하측 2차유체는 온도가 상승하게 된다.In the
또한 제2 사이클(200)에서 캐스케이드 열교환기(300)를 흐르는 제2 냉매는 제1 사이클(100)에서 캐스케이드 열교환기(300)를 흐르는 제1 냉매와 열교환을 하면서 제1 냉매로부터 열을 공급받아 증발하게 된다. 따라서 제2 사이클(200)에서 캐스케이드 열교환기(300)는 증발기로서 작용을 한다. In addition, the second refrigerant flowing through the
또한, 제2 사이클(200)은 부하측 열교환기(220)의 출구(구체적으로는 부하측 열교환기(220)와 제2 팽창장치(230) 사이)의 제2 냉매라인(L200) 중 일지점(B 지점)에서 분기하는 제2 냉매분기라인(L210)을 구비한다. 제2 냉매분기라인(L210)은 B 지점에서 분기하여 보조열교환기(400)를 통과한 후에 다시 제2 팽창장치(230)의 입구에서 제2 냉매라인(L200)과 합류된다. In addition, the
아울러, B 지점과 보조열교환기(400) 사이의 제1 냉매분기라인(L110) 및 B 지점과 제2 팽창장치(230) 사이의 제2 냉매라인(L200)에는 조절밸브(B1, B2)가 각각 설치되어 있다. 조절밸브(B1, B2)는 선택적으로 조작됨으로 인해서 부하측 열교환기(220)에서 나온 제2 냉매가 보조열교환기(400) 또는 제2 팽창장치(230)에 선택적으로 통과할 수 있도록 한다. In addition, control valves B1 and B2 are provided at the first refrigerant branch line L110 between the point B and the
또한 본 발명에 따르는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템은, 부하측 2차유체를 저장하기 위한 축열탱크(500)를 구비하며, 그리고 제2 사이클(200)의 부하측 열교환기(220)와 축열탱크 사이를 부하측 2차유체가 순환하도록 구성된 부하측 2차유체라인(L500)을 구비한다. 아울러, 부하측 2차유체라인(L500)에는 부하측 2차유체를 순환시키기 위한 펌프(510)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서 부하측 2차유체는 물 등을 사용한다.In addition, the heat pump system having a cascade heat exchanger according to the present invention includes a
축열탱크(500)는 부하측 2차유체가 건물 등의 바닥 또는 팬코일 유닛 등을 순환하도록 연결된 난방용라인(L510)과, 주방이나 욕실에 급탕수를 공급하는 급탕용라인(L520)과 연결되어 있다. 본 실시형태에서는 축열탱크(500)를 구비하고 있으나 경우에 따라서는 축열탱크를 구비하지 않을 수 있으며, 이 경우에는 난방용라인(510) 및 급탕용라인(L520)이 직접 부하측 2차유체라인(L500)과 연결될 수 있다.The
또한 부하측 2차유체라인(L500)에는 외부로부터 부하측 2차유체(물)를 공급할 수 있는 보충수라인(L530)이 설치되어 있다. 보충수라인(L530)은 급탕용라인(L520)에 통해서 주방이나 욕실로 공급되어 소모되는 부하측 2차유체를 보충하기 위한 것이다. 보충수라인(L530)은 축열탱크(500)에 설치될 수도 있다. 그리고 보충수라인(L530)에는 보충수의 유량을 조절하기 위한 조절밸브(E1)가 설치되어 있다.In addition, the load side secondary fluid line (L500) is provided with a supplementary water line (L530) that can supply the load side secondary fluid (water) from the outside. Replenishment water line (L530) is for replenishing the load-side secondary fluid is supplied to the kitchen or bathroom through the hot water supply line (L520). Supplement water line (L530) may be installed in the heat storage tank (500). And the replenishment water line (L530) is provided with a control valve (E1) for adjusting the flow rate of the replenishment water.
이하, 이러한 구성을 가지는 본 실시형태에 따르는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템의 제1 실시형태의 동작에 대해서 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 먼저, 종래와 같이 제1 사이클(100)의 제1 냉매와 제2 사이클(200)의 제2 냉매가 캐스케이드 열교환기(300)에서 열교환을 하도록 하는 경우에 대해서 도 3을 참조하여 설명한다. 이 경우에는 제1 사이클(100) 및 제2 사이클(200)을 종래와 같이 동작시켜도 난방 및 급수를 위한 충분한 온도의 부하측 2차유체를 생성할 수 있으므로, 보조열교환기(400)에서 열교환이 일어나지 않도록 한다.Hereinafter, the operation of the first embodiment of the heat pump system having the cascade heat exchanger according to the present embodiment having such a configuration will be described with reference to FIGS. 2 to 4. First, a case in which the first refrigerant of the
이를 위해서, 도 3에 도시한 것과 같이 제1 사이클(100)의 조절밸브(A1)를 폐쇄하고 조절밸브(A2)를 개방시키며, 또한 제2 사이클(200)의 조절밸브(B1)를 폐쇄하고 조절밸브(B2)를 개방시킨다. 이러한 상태에서 제1 사이클(100) 및 제2 사이클(200)을 작동시키게 되면, 제1 사이클(100)의 제1 냉매는 도 4의 하부에 실선으로 도시한 a1-b1-c1-d1의 상태변화를 거치게 되며, 제2 사이클(200)의 제2 냉매는 제2 사이클을 순환하면서 도 4의 상부에 실선으로 도시한 a2-b2-c2-d2의 상태변화를 거치게 된다.To this end, as shown in FIG. 3, the control valve A1 of the
먼저 제1 냉매가 제1 압축기(110)에서 압축되며 a1 상태에서 b1 상태가 된다. b1 상태의 제1 냉매는 캐스케이드 열교환기(300)에서 제2 냉매와 열교환을 하게 되며 이로 인해서 열을 빼앗겨 c1 상태가 된다. 이때 제1 냉매의 온도는 TH1이라고 한다. c1 상태의 제1 냉매는 제1 팽창장치(130)를 거쳐 d1의 상태가 된다. d1 상태의 제1 냉매는 다시 열원측 열교환기(140)에서 열원과 열교환에 의해서 열을 공급받아 a1 상태가 되며(이때 제1 냉매의 온도를 TL1이라고 한다), 이후 제1 압축기(110)로 유입되는 순환과정을 거치게 된다.First, the first refrigerant is compressed by the
제2 사이클(200)의 제2 냉매는 캐스케이드 열교환기(300)를 거치면서 d2 상태에서 열교환에 의해서 온도 TL2의 a2상태가 되어 제2 압축기(210)로 유입된다. 여기서 온도 TL2는 캐스케이드 열교환기(300)를 지나는 제1 냉매의 온도 TH1 보다 작다. 제2 냉매가 제2 압축기(210)에서 압축되면 a2 상태에서 b2 상태로 변화한다. 이때 제2 냉매의 온도는 TH2가 된다. 이후 제2 냉매는 부하측 열교환기(220)를 거치면서 부하측 2차유체와 열교환하여 열을 빼앗기게 되어 c2 상태가 되며, 이때 부하측 열교환기는 제2 냉매의 온도 TH2 보다 낮은 온도가 되어 축열탱크(500)에 저장된다. 이후 제2 냉매는 팽창장치(230)를 거치면서 d2의 상태가 되어 캐스케이드 열교환기(300)로 유입된다. The second refrigerant of the
이러한 제1 사이클(100) 및 제2 사이클(200)의 동작에 의해서 난방 및 급수를 위한 고온의 부하측 2차유체를 생성할 수 있게 된다. 하지만 도 3에서와 같이 동작을 하는 경우 제1 사이클 및 제2 사이클의 동작에 의해서 얻을 수 있는 온도 보다 더 높은 온도의 부하측 2차유체가 요구되는 경우나, 열원측 2차 유체 온도가 감소한 경우 TH1이 감소함으로 인해서 TL2와 TH2가 감소하여 부하측에서 생성한 부하측 2차유체의 온도가 감소한 경우에는 수요자가 요구하는 온도의 온수를 얻을 수 없게 된다.By the operation of the
따라서 제1 사이클 및 제2 사이클의 동작에 의해서 얻을 수 있는 온도 보다 더 높은 온도의 부하측 2차유체가 요구되는 경우와 열원측 2차 유체 온도가 낮아진 경우에는 도 2에 도시된 것과 같이 보조열교환기(400)에서 열교환이 일어날 수 있도록 동작된다.Therefore, when a load side secondary fluid having a higher temperature than that obtained by the operation of the first cycle and the second cycle is required and the heat source side secondary fluid temperature is lowered, as shown in FIG. At 400 the heat exchange is operated to occur.
구체적으로 도 2에 도시된 것과 같이 제1 사이클(100)에서 조절밸브(A1, A2))가 개방되며, 아울러 제2 사이클(200)에서 조절밸브(B1, B2)가 개방된다. 이로 인해서 제1 사이클(100)에서 제1 압축기(110)를 지나 압축된 제1 냉매 중 일부는 제1 냉매라인(L100)을 따라 흘러 캐스케이드 열교환기(300)로 유입되고, 일부는 제1 냉매분기라인(L110)을 따라 흘러 보조열교환기(400)를 거쳐 다시 제1 냉매라인(L100)을 흐르는 제1 냉매와 합류하여 캐스케이드 열교환기(300)로 유입된다. 또한 캐스케이드 열교환기(300)를 거친 제1 냉매는 제1 팽창장치(130) 및 열원측 열교환기(140)를 거쳐 다시 제1 압축기(110)로 유입된다. Specifically, as shown in FIG. 2, the control valves A1 and A2 are opened in the
즉, 제1 사이클(100)을 순환하는 제1 냉매는 초기에는 도 4의 하부에 실선으로 도시된 a1-b1-c1-d1의 상태로 변화하게 된다. That is, the first refrigerant circulating in the
한편, 제2 사이클(200)에서 제2 냉매 역시 초기에는 도 4의 상부에 실선으로 도시된 a2-b2-c2-d2의 상태변화를 거치게 되나, 부하측 열교환기(220)를 거친 제2 냉매 중 일부는 보조열교환기(400)로 유입되어 제1 냉매와 열교환하게 된다. 이때 제2 냉매의 온도는 도 4에서 c2 상태의 온도로, 제1 냉매의 b1 상태의 온도 보다 높다. 따라서 보조열교환기(400)에서는 제2 냉매로부터 제1 냉매로 열이 전달되어 제1 냉매의 온도를 높이게 된다. 온도가 상승된 제1 냉매는 보조열교환기(400)를 거치지 않은 제1 냉매와 합쳐서 캐스케이드 열교환기(400)로 유입된다. 이로 인해서 제1 사이클(100)에서 캐스케이드 열교환기(400)로 유입되는 제1 냉매는 b1' 상태가 되며, 캐스케이드 열교환기(400)에서 열교환을 행한 후에는 c1' 상태가 된다. 이때의 캐스케이드 열교환기(400)에서 열교환되는 제1 냉매의 온도는 도 4에서 점선으로 나타낸 TH1'이며, 이는 보조열교환기(400)를 사용하지 않은 경우의 온도 TH1 보다 높게 된다. Meanwhile, in the
도 4에서 점선으로 도시된 것과 같이 온도 TH1'로 상승된 제1 냉매와 캐스케이드 열교환기(300)에서 열교환하는 제2 냉매는, 보조열교환기(400)를 사용하지 않은 경우의 온도인 TL2에 비해서 높은 TL2'의 온도가 된다. 캐스케이드 열교환기(300)를 지난 제2 냉매는 a2'의 상태가 되며, 이후 제2 압축기(210)에서 압축되어 b2'의 상태가 되고, 부하측 열교환기(220)에서 부하측 2차유체와 열교환하게 된다. 이때 부하측 2차유체와 열교환하는 제2 냉매의 온도는 도 4에서 TH2'가 될 것이며 이는 보조열교환기(400)를 사용하지 않은 경우의 온도 TH2 보다 높다. 따라서 TH2'의 온도와 열교환하는 부하측 2차유체는 보조열교환기(400)를 사용하지 않은 경우의 온도 보다 높은 온도가 되며, 그 결과 보다 높은 온도의 부하측 2차유체를 생성할 수 있다.As shown by a dotted line in FIG. 4, the first refrigerant that has risen to the temperature TH1 ′ and the second refrigerant that heat exchanges in the
또한 제2 사이클(200)에서 부하측 열교환기(220)를 거친 제2 냉매는 일부는 보조열교환기(400)를 거친 후 팽창장치(230) 및 캐스케이드 열교환기(300)를 거치게 된다. 이러한 제2 사이클(200)을 순환하는 제2 냉매의 상태는 도 4에서 점선으로 나타낸 것과 같이 a2'-b2'-c2'-d2'를 거치게 된다.In addition, the second refrigerant passing through the load-
또한 본 실시형태에서는 부하측 2차유체의 온도 또는 제1 사이클(100)에서 캐스케이드 열교환기(300)로 유입되는 제1 냉매의 온도를 측정하고 난방용 및 급탕용으로 요구되는 온도와 비교한 후, 조절밸브(A1, A2) 및 조절밸브(B1, B2)의 개도를 조절하여 보조열교환기(400)에서 열교환되는 제1 냉매와 제2 냉매의 유량을 조절함으로써, 부하측 2차유체의 온도를 수요자가 요구하는 온도에 부합하도록 제어할 수 있다. In this embodiment, the temperature of the secondary fluid of the load side or the temperature of the first refrigerant flowing into the
한편, 도 4에 도시된 것과 같이 c2'의 상태는 보조열교환기(400)를 통해서 열을 보다 많이 빼앗기게 되어, 보조열교환기(400)를 사용하지 않는 경우의 c2 상태보다 포화상태로부터 좌측으로 더 많이 치우치게 된다. 즉, 보조열교환기(400)에서 열을 빼앗겨 과냉도(C')가, 보조열교환기(400)를 사용하지 않은 경우의 과냉도(C) 보다 증가하게 된다. On the other hand, the state of c2 'as shown in Figure 4 is to lose more heat through the
제2 사이클(200)에서 과냉도(C')로 커지게 되면, 제2 팽창장치(230)로 흐르는 제2 냉매가 배관의 저항으로 증발하여 기체가 되는 것을 방지할 수 있으며, 제2 냉매를 액체상태로 유지함으로써 제2 사이클(200)을 순환하는 제2 냉매의 유량을 증가시킴으로써 제2 사이클(200)을 안정적으로 운전할 수 있게 된다.
When the
< 제2 실시형태 ><2nd embodiment>
도 5를 참조하면, 제2 실시형태는 제1 실시형태에서 제2 사이클(200)이 제2 냉매분기라인(L210) 및 조절밸브(B1, B2)를 구비하고 있지 않다. 구체적으로, 제2 실시형태에서는 제2 냉매라인(L200)이 보조열교환기(400)와 개방된 상태로 연결되어 항상 제2 냉매가 보조열교환기(400)를 통과하게 된다.Referring to FIG. 5, in the second embodiment, in the first embodiment, the
이때, 제1 사이클(100)에서 조절밸브(A1, A2)를 개폐 및 개도를 제어함으로써 제1 실시형태와 동일한 효과를 가지게 된다. 구체적으로 조절밸브(A1)를 폐쇄시키면, 보조열교환기(400)에 제2 냉매가 항상 통과하더라도 제1 냉매가 통과하지 않으므로 보조열교환기(400)에서 제1 냉매와 제2 냉매와의 사이에서의 열교환이 행하여지지 않으며, 아울러 조절밸브(A1)를 개방시키거나 개방된 상태에서 개도를 조절하게 되면 보조열교환기(400)에서 제1 냉매와 제2 냉매가 열교환을 행하도록 할 수 있으며, 또한 열교환되는 양을 조절할 수 있다.
At this time, by controlling the opening and closing of the control valves A1 and A2 in the
< 제3 실시형태 >Third Embodiment
도 6을 참조하면, 제3 실시형태는 제1 실시형태에서 제1 사이클(100)이 제1 냉매분기라인(L110) 및 조절밸브(A1, A2)를 구비하고 있지 않다. 구체적으로, 제3 실시형태에서는 제1 냉매라인(L100)이 보조열교환기(400)와 개방된 상태로 연결되어 항상 제1 냉매가 보조열교환기(400)를 통과하게 된다.Referring to FIG. 6, in the third embodiment, in the first embodiment, the
이때, 제2 사이클(200)에서 조절밸브(B1, B2)를 개폐 및 개도를 제어함으로써 제1 실시형태와 동일한 효과를 가지게 된다. 구체적으로 조절밸브(B1)를 폐쇄시키면, 보조열교환기(400)에 제1 냉매가 항상 통과하더라도 제2 냉매가 통과하지 않으므로 보조열교환기(400)에서 제1 냉매와 제2 냉매와의 사이에서의 열교환이 행하여지지 않으며, 아울러 조절밸브(B1)를 개방시키거나 개방된 상태에서 개도를 조절하게 되면 보조열교환기(400)에서 제1 냉매와 제2 냉매가 열교환을 행하도록 할 수 있으며, 또한 열교환되는 양을 조절할 수 있다. At this time, by controlling the opening and closing of the control valve (B1, B2) in the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르는 온수 공급용 히트펌프시스템에 대해서 바람직한 실시형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시형태들에 한정된 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.As described above, the heat pump for hot water supply according to the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments, and should be understood by those skilled in the art. Various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims.
100 : 제1 사이클 110 : 제1 압축기
130 : 제1 팽창장치 140 : 열원측 열교환기
200 : 제2 사이클 210 : 제2 압축기
220 : 부하측 열교환기 230 : 제2 팽창장치
300 : 캐스케이드 열교환기 400 : 보조열교환기
500 : 축열탱크 L100 : 제1 냉매라인
L110 : 제1 냉매분기라인 L200 : 제2 냉매라인
L210 : 제2 냉매분기라인 L500 : 부하측 2차 유체라인
L600 : 열원측 2차유체라인
A1, A2, B1, B2 : 조절밸브100: first cycle 110: first compressor
130: first expansion device 140: heat source side heat exchanger
200: second cycle 210: second compressor
220: load side heat exchanger 230: second expansion device
300: cascade heat exchanger 400: auxiliary heat exchanger
500: heat storage tank L100: first refrigerant line
L110: First refrigerant branch line L200: Second refrigerant line
L210: Second refrigerant branch line L500: Load side secondary fluid line
L600: Heat source side secondary fluid line
A1, A2, B1, B2: Control Valve
Claims (4)
제2 냉매를 압축하는 제2 압축기, 상기 제2 압축기에서 압축된 제2 냉매를 부하를 흐르는 부하측 2차유체와 열교환시키는 부하측 열교환기, 상기 부하측 열교환기를 거친 제2 냉매를 팽창시키는 제2 팽창장치, 및 상기 제2 팽창장치를 거친 제2 냉매를 상기 제1 냉매와 열교환시키는 상기 캐스케이드 열교환기를 구비하는 제2 사이클과,
상기 부하측 2차유체가 상기 부하측 열교환기를 통과하도록 설치되는 부하측 2차유체라인과,
상기 제1 사이클에서 제1 압축기와 상기 캐스케이드 열교환기와의 사이를 흐르는 제1 냉매와, 상기 제2 사이클에서 부하측열교환기와 제2 팽창장치와의 사이를 흐르는 제2 냉매가 열교환하는 보조열교환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템.A first compressor for compressing the first refrigerant, a cascade heat exchanger for condensing the first refrigerant compressed by the first compressor, a first expansion device for expanding the first refrigerant through the cascade heat exchanger and the first expansion device A first cycle comprising a heat source side heat exchanger for exchanging a first refrigerant with an external heat source,
A second compressor for compressing a second refrigerant, a load side heat exchanger for exchanging the second refrigerant compressed by the second compressor with a load side secondary fluid flowing through the load, and a second expansion device for expanding the second refrigerant passing through the load side heat exchanger And a second cycle including the cascade heat exchanger for exchanging a second refrigerant having passed through the second expansion device with the first refrigerant;
A load side secondary fluid line installed such that the load side secondary fluid passes through the load side heat exchanger;
A first refrigerant flowing between the first compressor and the cascade heat exchanger in the first cycle, and an auxiliary heat exchanger for heat exchange between the second refrigerant flowing between the load side heat exchanger and the second expansion device in the second cycle; Heat pump system having a cascade heat exchanger, characterized in that.
상기 제1 사이클에서 상기 제1 압축기로부터 나온 제1 냉매는 상기 보조열교환기에 선택적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템.The method of claim 1,
And a first refrigerant from the first compressor in the first cycle is selectively supplied to the auxiliary heat exchanger.
상기 제2 사이클에서 상기 부하측 열교환기로부터 나온 제2 냉매는 상기 보조열교환기에 선택적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템. The method according to claim 1 or 2,
And a second refrigerant from the load side heat exchanger in the second cycle is selectively supplied to the auxiliary heat exchanger.
상기 제1 및 제2 사이클을 작동시키며, 상기 제1 압축기에서 압축된 상기 제1 사이클의 제1 냉매가 상기 보조열교환기를 통과하면서 상기 제2 사이클에서 상기 부하측 열교환기를 통과하는 제2 냉매와 열교환하도록 하며, 상기 보조열교환기를 통과한 제1 냉매는 상기 캐스케이드 열교환기에서 상기 제2 사이클의 제2 냉매와 열교환하도록 하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 열교환기를 구비한 히트펌프시스템의 제어방법.A control method for controlling a heat pump system having a cascade heat exchanger according to claim 1,
Operate the first and second cycles and allow the first refrigerant of the first cycle compressed in the first compressor to exchange heat with the second refrigerant passing through the load side heat exchanger in the second cycle while passing through the auxiliary heat exchanger. And the first refrigerant passing through the auxiliary heat exchanger is heat-exchanged with the second refrigerant of the second cycle in the cascade heat exchanger.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100056112A KR101117032B1 (en) | 2010-06-14 | 2010-06-14 | Heat pump system having cascade heat exchange |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100056112A KR101117032B1 (en) | 2010-06-14 | 2010-06-14 | Heat pump system having cascade heat exchange |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110136244A KR20110136244A (en) | 2011-12-21 |
KR101117032B1 true KR101117032B1 (en) | 2012-02-28 |
Family
ID=45502904
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100056112A Expired - Fee Related KR101117032B1 (en) | 2010-06-14 | 2010-06-14 | Heat pump system having cascade heat exchange |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101117032B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101690628B1 (en) | 2016-02-26 | 2016-12-28 | 한밭대학교 산학협력단 | Cascade heatpump system for making both cold water and steam |
KR20180067873A (en) | 2016-12-13 | 2018-06-21 | 윤태일 | Cascade heatpump system for making both cold water and steam using geothermy |
KR20230086034A (en) | 2021-12-08 | 2023-06-15 | (주) 앤씨티 | Air conditioning and heating quick response heat source heatpump system |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101223612B1 (en) * | 2011-01-06 | 2013-02-07 | 주식회사 삼영 | Heating system and control method thereof |
IL260159B (en) * | 2018-06-19 | 2022-02-01 | N A M Tech Ltd | Multi cascade cooling system |
CN113357692A (en) * | 2021-06-04 | 2021-09-07 | 中国科学院广州能源研究所 | Circulating water waste heat recovery system of thermal power plant |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004286289A (en) | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Sanyo Electric Co Ltd | Refrigerant cycle device |
JP2008298406A (en) | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Toyo Eng Works Ltd | Multiple heat pump-type steam-hot water generation device |
JP2009216383A (en) | 2009-06-30 | 2009-09-24 | Toyo Eng Works Ltd | Multiple heat pump type steam/hot water generating device |
-
2010
- 2010-06-14 KR KR1020100056112A patent/KR101117032B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004286289A (en) | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Sanyo Electric Co Ltd | Refrigerant cycle device |
JP2008298406A (en) | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Toyo Eng Works Ltd | Multiple heat pump-type steam-hot water generation device |
JP2009216383A (en) | 2009-06-30 | 2009-09-24 | Toyo Eng Works Ltd | Multiple heat pump type steam/hot water generating device |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101690628B1 (en) | 2016-02-26 | 2016-12-28 | 한밭대학교 산학협력단 | Cascade heatpump system for making both cold water and steam |
KR20180067873A (en) | 2016-12-13 | 2018-06-21 | 윤태일 | Cascade heatpump system for making both cold water and steam using geothermy |
KR20230086034A (en) | 2021-12-08 | 2023-06-15 | (주) 앤씨티 | Air conditioning and heating quick response heat source heatpump system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20110136244A (en) | 2011-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9593872B2 (en) | Heat pump | |
KR100810870B1 (en) | Hot-water supply device | |
KR101208234B1 (en) | Heat pump system for providing high temperature water and Control method thereof | |
JP5183804B2 (en) | Refrigeration cycle equipment, air conditioning equipment | |
KR101147268B1 (en) | Heat pump system for heating/cooling and providing hot water and Control method thereof | |
KR100963221B1 (en) | Heat pump system using geothermal source | |
KR101117032B1 (en) | Heat pump system having cascade heat exchange | |
JP2005106360A (en) | Refrigerant circuit and heat pump water heater | |
JP5921777B1 (en) | Refrigeration cycle equipment | |
KR101236603B1 (en) | Cascade type heat pump system and control method thereof | |
CN112013472A (en) | Air conditioner and control method thereof | |
CN112013471B (en) | Air conditioner and control method thereof | |
JP2005249319A (en) | Heat pump hot water supply air-conditioner | |
KR101405271B1 (en) | Instant hot water possible Heat pump type hot water supplier | |
KR20140123384A (en) | Two stage heat pump cooling and heating apparatus using air heat source | |
JP6589946B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP2007303806A (en) | Refrigeration cycle apparatus and operation method thereof | |
JP2004003825A (en) | Heat pump system, and heat pump type hot water supplying machine | |
KR101674302B1 (en) | Refrigerator for Constant-Temperature System | |
JP2015215117A (en) | Heat pump type air cooling device | |
JP2018096560A (en) | Heat transfer unit and binary hot water generation device | |
KR101320189B1 (en) | Integrated heat pump system with boiler and air conditioner and its operating methodology for heat pump system | |
JP5150300B2 (en) | Heat pump type water heater | |
CN112013474A (en) | Air conditioner and control method thereof | |
JP2010181088A (en) | Heat pump device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20100614 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
PG1501 | Laying open of application | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20111230 |
|
GRNT | Written decision to grant | ||
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20120208 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20120208 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150102 Year of fee payment: 4 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20150102 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160108 Year of fee payment: 5 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20160108 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170206 Year of fee payment: 6 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20170206 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180202 Year of fee payment: 7 |
|
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20180202 Start annual number: 7 End annual number: 7 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
PC1903 | Unpaid annual fee |
Termination category: Default of registration fee Termination date: 20191119 |