KR20130111186A - 하이브리드형 급탕장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트 펌프와 급탕기를 조합하여 에너지 효율을 높이기 위한 하이브리드형 급탕장치 및 그 제어방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치는,
급수구와 급탕구가 구비되며, 가열되는 물을 저장하는 저장탱크;
상기 저장탱크 내의 물을 가열하는 제1응축부가 구비되는 히트 펌프;
상기 급수구에서 분기되어 상기 급탕구에 합류되는 우회 관로;
상기 우회 관로에 설치되며, 상기 우회 관로를 따라 이동되는 물을 가열하는 급탕기;
상기 저장탱크의 온수 온도에 따라 상기 히트 펌프 및 급탕기의 가동을 제어하고, 상기 우회 관로를 따라 이동되는 유량을 제어하며, 상기 저장탱크로부터 난방구역에 온수를 순환시키는 순환펌프의 가동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치를 제공한다.

Description

하이브리드형 급탕장치 및 그 제어방법{hybrid heating apparatus and method thereof}

본 발명은 하이브리드형 급탕장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 히트 펌프와 급탕기를 조합하여 에너지 효율을 높일 수 있도록 한 하이브리드형 급탕장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 가정용 급탕 장치로서는 가스 급탕기나 전기 온수기가 있다.

가스 급탕기는 가스를 연소시켜 급수를 가열함에 따라 뜨거운 온수가 필요로 하는 목욕탕 등에서 급탕할 수 있도록 하며, 또한 난방수를 가열하여 순환시키므로 난방하는데 사용된다.

한편, 전기 온수기는 저장 탱크내의 물을 전기 히터로 가열하여 저장해 두어, 필요에 따라 저장 탱크로부터 급탕이 필요로 하는 곳에서 급탕할 수 있도록 되어 있다.

가스 급탕기는 급수 가열에 사용되지 않고 방출되는 연소 가스가 많기 때문에, 그 성능 계수(COP; 가열 효율을 말함)는 전기 온수기에 있어서의 전기 히터의 성능 계수를 1로 가정 하면, 가스 급탕기의 경우 성능 계수는 0.82이다.

급탕 장치의 에너지 효율을 1차 에너지(전력)의 사용량에 대한 사용 열량의 비 라고 정의하면, 가스 급탕기에서는 전력 사용량이 적기 때문에 성능 계수가 낮아도 에너지 효율이 높다. 반면에 전기 온수기에서는 전기 히터에 의한 전력 사용량이 많기 때문에 전기 히터의 성능 계수가 높아도 에너지 효율이 낮게 된다.

본 발명의 실시예는, 성능 계수가 높은 히트 펌프와 1차 에너지 사용량이 적은 급탕기를 조합하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드형 급탕장치 및 그 제어방법과 관련된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치는,

급수구와 급탕구가 구비되며, 가열되는 물을 저장하는 저장탱크;

상기 저장탱크 내의 물을 가열하는 제1응축부가 구비되는 히트 펌프;

상기 급수구에서 분기되어 상기 급탕구에 합류되는 제1우회 관로;

상기 제1우회 관로에 설치되며, 상기 제1우회 관로를 따라 이동되는 물을 가열하는 급탕기;

상기 저장탱크의 온수 온도에 따라 상기 히트 펌프 및 급탕기의 가동을 제어하고, 상기 제1우회 관로를 따라 이동되는 유량을 제어하며, 상기 저장탱크로부터 난방구역에 온수를 순환시키는 순환펌프의 가동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치는,

급수구와 급탕구가 구비되며, 가열되는 물을 저장하는 저장탱크;

상기 급수구에서 분기되어 상기 급탕구에 합류되는 제1우회 관로;

상기 제1우회 관로에서 분기되며, 내부 관로를 따라 이동되어 가열되는 온수를 상기 제1우회 관로의 온수에 합류시키는 제2우회 관로;

상기 제1우회 관로에 설치되며, 상기 제1우회 관로를 따라 이동되는 물을 히트 펌프로부터의 냉매에 의해 가열하는 제1응축부;

상기 제1응축부 및 히트 펌프와 연통되며, 상기 제2우회 관로를 따라 이동되는 물을 관수 저장부 내의 물과 상호 열교환으로 인해 가열하도록, 상기 관수 저장부 내의 물을 가열하는 제2응축부;

상기 저장탱크 및 상기 관수 저장부의 온수 온도에 따라 상기 히트 펌프의 가동을 제어하고, 상기 제1,2우회 관로를 따라 이동되는 유량을 제어하며, 상기 저장탱크로부터 난방구역에 온수를 순환시키는 순환펌프의 가동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치의 제어방법은,

가열되는 물을 저장하는 저장탱크;

상기 저장탱크 내의 물을 가열하는 히트 펌프;

상기 급수구에서 분기되어 상기 급탕구에 합류되는 제1우회 관로를 따라 이동되는 물을 가열하는 급탕기;

상기 저장탱크의 온수 온도에 따라 상기 히트 펌프 및 급탕기의 가동을 제어하고, 상기 제1우회 관로를 따라 이동되는 유량을 제어하며, 상기 저장탱크로부터 난방구역에 온수를 순환시키는 순환펌프의 가동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치의 제어방법에 있어서:

상기 저장탱크 내의 물을 상기 히트 펌프에 의해 설정된 제1온도까지 가열하는 제1가열단계;

상기 급탕기에 의해 상기 제1온도보다 높은 제2온도까지 가열하는 제2가열단계;

상기 히트 펌프에 의해 상기 제1온도보다 낮은 제3온도까지 가열하는 제3가열단계로 이뤄지는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치의 제어방법을 제공한다.

상기 저장탱크의 물 온도를 실시간으로 검출하여 검출신호를 상기 제어부에 전송하는 온도검출센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 저장탱크와 상기 관수 저장부의 물 온도를 실시간으로 검출하여 검출신호를 상기 제어부에 각각 전송하는 온도검출센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 히트 펌프는

상기 히트 펌프의 증발기에서의 착상을 방지하거나 증발기에 생성되는 서리를 제거할 수 있도록, 상기 제1우회 관로로부터 분기되어 상기 증발기에 온수를 공급하는 해동용 관로에 연통되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1응축부는 상기 저장탱크 내부에 설치되거나, 또는 상기 제1응축부는 상기 저장탱크 외부에 위치하는 상기 제1우회 관로 내부에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 저장탱크의 물은

상기 히트 펌프로부터 이동되는 제1응축부에 의한 냉매의 방열과, 상기 난방구역으로부터 물이 이동되는 열교환 튜브와 상호 열교환이 이뤄져 가열되는 것을 특징으로 한다.

상기 급탕기는 가스 급탕기 또는 석유 급탕기인 것을 특징으로 한다.

상기 저장탱크의 물은 상기 히트 펌프의 제1응축부에 의해 60℃까지 1차로 가열된 후, 상기 급탕기에 의해 90℃까지 2차로 가열되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1응축부에 관수 저장부에 설치되는 제2응축부를 직렬로 연통하되, 상기 제2응축부는 상기 저장탱크측 제1응축부보다 상대적으로 높은 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 관수 저장부는 가스 또는 석유를 사용하는 보조 가열수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 저장탱크 내의 온수 온도 차이가 설정온도 이상 발생되는 경우, 상기 저장탱크 내의 상태를 상기 제어부에서 계면 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1가열단계에서 상기 히트 펌프는 심야 전력을 이용하여 가동시키는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치 및 그 제어방법은 아래와 같은 효과를 갖는다.

성능 계수가 높은 히트 펌프와, 1차 에너지 사용량이 적은 가스 급탕기를 조합하여 에너지 효율을 향상시킴에 따라 제품에 대한 신뢰성 및 구매력을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치의 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치에서, 저장탱크 내의 온도 변화를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치에서, 히트펌프의 응축기 출구 온도와 성능 계수의 상호 관계를 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치의 블록도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치의 블록도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치는,

수도꼭지 등에 연결되는 하단의 급수구(6) 및 목욕탕 등에 뜨거운 온수를 공급하는 상단의 급탕구(7)가 구비되며, 가열(일 예로서 55∼60℃정도를 말함)되는 물을 저장하는 저장탱크(1)(일 예로서 120ℓ정도를 수용할 수 있는 원통형 용기로서 형성될 수 있음)와,

상기 저장탱크(1) 내의 물을 가열하는 제1응축부(13a)가 구비되는 히트 펌프(2)와,

상기 급수구(6)에서 분기되어 급탕구(7)에 합류되는 제1우회 관로(12)와,

상기 제1우회 관로(12)에 설치되며, 제1우회 관로(12)를 따라 이동되는 물을 가열하는 급탕기(3)와,

상기 저장탱크(1)의 온수 온도에 따라 히트 펌프(2) 및 급탕기(3)의 가동을 제어하고, 전자개폐밸브(8)를 개방시켜 제1우회 관로(12)를 따라 이동되는 유량을 제어하며, 저장탱크(1)로부터 난방구역(19)에 온수를 순환시키는 순환펌프(11)의 가동을 제어하는 제어부(5)를 포함한다.

상기 저장탱크(1)의 물 온도를 실시간으로 검출하여 검출신호를 제어부(5)에 전송하는 온도검출센서(9)를 포함할 수 있다.

도면에는 미 도시되었으나, 상기 히트 펌프(2)는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 이뤄지며 냉매를 순환시키는 냉동싸이클 구성은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 사용되는 구성이므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 히트 펌프(2)는

상기 히트 펌프(2)의 증발기(미도시됨)에서의 착상을 방지하거나 증발기에 생성되는 서리를 제거할 수 있도록, 제1우회 관로(12)로부터 분기되어 증발기에 온수를 공급하는 해동용 관로(14)에 연통될 수 있다.

상기 제1응축부(13a)는 저장탱크(1) 내부에 설치될 수 있다.

상기 저장탱크(1)에 저장되는 물은

상기 히트 펌프(2)로부터 이동되는 제1응축부(13a)에 의한 냉매의 방열과, 난방구역(19)으로부터 물이 이동되는 열교환 튜브(17)와 상호 열교환이 이뤄져 가열될 수 있다.

상기 급탕기(3)는 가스 급탕기 또는 석유 급탕기가 사용될 수 있다.

상기 저장탱크(1)의 물은 히트 펌프(2)의 제1응축부(13a)에 의해 60℃까지 1차로 가열된 후, 급탕기(3)에 의해 90℃까지 2차로 가열될 수 있다.

도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치는,

수도꼭지 등에 연결되는 하단의 급수구(6) 및 목욕탕 등에 뜨거운 온수를 공급하는 상단의 급탕구(7)가 구비되며, 가열(일 예로서 55∼60℃정도를 말함)되는 물을 저장하는 저장탱크(1)(일 예로서 120ℓ정도를 수용할 수 있는 원통형 용기로서 형성될 수 있음)와,

상기 급수구(6)에서 분기되어 급탕구(7)에 합류되는 제1우회 관로(12)와,

제1우회 관로(12) 내에 설치되어, 저장탱크(1) 외부에 위치하는 제1응축부(13a)에 의해 저장탱크(1) 내의 물을 가열하는 히트 펌프(2)와,

상기 급수구(6)에서 분기되어 급탕구(7)에 합류되는 제1우회 관로(12)와,

상기 제1우회 관로(12)에 설치되며, 저장탱크(1)의 물을 제1우회 관로(12)를 따라 강제적으로 이동시키면서 물에 열(일 예로서 가스 급탕기가 사용될 수 있음)을 가하여 가열하는 급탕기(3)와,

상기 저장탱크(1)의 온수 온도에 따라 히트 펌프(2) 및 급탕기(3)의 가동을 제어하고, 전자개폐밸브(8)를 개방시켜 제1우회 관로(12)를 따라 이동되는 유량을 제어하며, 저장탱크(1)로부터 난방구역(19)에 온수를 순환시키는 순환펌프(11)의 가동을 제어하는 제어부(5)를 포함한다.

이때, 상기 제1우회 관로(12)에 설치되어 저장탱크(1)의 물을 가열하는 제1응축부(13a)를 제외한 구성은, 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치의 구성과 동일하므로 이들 구성의 상세한 설명은 생략하고, 중복되는 도면부호는 하이브리드형 급탕장치를 이루는 동일 부품을 의미한다.

도 5에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치는,

급수구(6)와 급탕구(7)가 구비되며, 가열되는 물을 저장하는 저장탱크(1)와,

상기 급수구(6)에서 분기되어 급탕구(7)에 합류되는 제1우회 관로(12)와,

상기 제1우회 관로(12)에서 분기되며, 내부 관로를 따라 이동되어 가열되는 온수를 삼방밸브(23)에 의해 제1우회 관로(12)의 온수에 합류시키는 제2우회 관로(22)와,

상기 제1우회 관로(12)에 설치되며, 제1우회 관로(12)를 따라 이동되는 물을 히트 펌프(2)로부터의 냉매에 의해 가열(일 예로서 60℃까지 가열함)하는 제1응축부(13a)와,

상기 제1응축부(13a) 및 히트 펌프(2)와 연통되며, 제2우회 관로(22)를 따라 이동되는 물을 관수 저장부(18) 내의 물과 상호 열교환으로 인해 가열하도록, 관수 저장부(18) 내의 물을 가열(일 예로서 90℃까지 가열함)하는 제2응축부(13b)와,

상기 저장탱크(1) 및 관수 저장부(18)의 온수 온도에 따라 히트 펌프(2)의 가동을 제어하고, 제1,2우회 관로(12,22)를 따라 이동되는 유량을 제어하며, 저장탱크(1)로부터 난방구역(19)에 온수를 순환시키는 순환펌프(20)의 가동을 제어하는 제어부(5)를 포함한다.

상기 제1응축부(13a)에 대해 관수 저장부(18)에 설치되는 제2응축부(13b)를 직렬로 연통하되, 제2응축부(13b)는 저장탱크(1)측 제1응축부(13a)보다 상대적으로 높은 위치에 배치될 수 있다.

상기 관수 저장부(18)는 가스 또는 석유를 사용하는 보조 가열수단(25)을 포함할 수 있다.

상기 저장탱크(1)와 관수 저장부(18)의 물 온도를 실시간으로 검출하여 검출신호를 제어부(5)에 각각 전송하는 온도검출센서(9,21)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1우회 관로(12)에서 분기되는 제2우회 관로(22)와, 제1응축부(13a) 및 히트 펌프(2)와 연통되며 제2우회 관로(22)를 따라 이동되는 물을 관수 저장부(18) 내의 물과 상호 열교환으로 인해 가열하도록, 관수 저장부(18) 내의 물을 가열하는 제2응축부(13b)를 제외한 구성은, 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치의 구성과 동일하므로 이들 구성의 상세한 설명은 생략하고, 중복되는 도면부호는 하이브리드형 급탕장치를 이루는 동일 부품을 의미한다.

도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치의 제어방법은,

가열되는 물을 저장하는 저장탱크(1)와,

상기 저장탱크(1) 내의 물을 가열하는 히트 펌프(2)와,

상기 급수구(6)에서 분기되어 급탕구(7)에 합류되는 제1우회 관로(12)를 따라 이동되는 물을 가열하는 급탕기(3)와,

상기 저장탱크(1)의 온수 온도에 따라 히트 펌프(2) 및 급탕기(3)의 가동을 제어하고, 제1우회 관로(12)를 따라 이동되는 유량을 제어하며, 저장탱크(1)로부터 난방구역(19)에 온수를 순환시키는 순환펌프(20)의 가동을 제어하는 제어부(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치의 제어방법에 있어서,

상기 저장탱크(1) 내의 물을 히트 펌프(2)에 의해 설정된 제1온도(일 예로서 60℃까지 가열함)까지 가열하는 제1가열단계와,

상기 급탕기(3)에 의해 제1온도보다 높은 제2온도(일 예로서 90℃까지 가열함)까지 가열하는 제2가열단계와,

상기 히트 펌프(2)에 의해 제1온도보다 낮은 제3온도(일 예로서 50℃까지 가열함)까지 가열하는 제3가열단계로 이뤄진다.

상기 저장탱크(1) 내의 온수 온도 차이가 설정온도 이상 발생되는 경우, 섞이지않는 성질을 이용하여 저장탱크(1) 내의 상태를 제어부(5)에서 계면 제어할 수 있다.

상기 제1가열단계에서 히트 펌프(2)는 심야 전력을 이용하여 가동시킬 수 있다.

이하에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치 및 그 제어방법을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3에서와 같이, 상기 급수구(6)를 통하여 저장탱크(1)에 급수를 물을 가득 채운다. 심야 전력을 이용하여 히트 펌프(2)를 가동시켜 저장 탱크(1) 내의 물을 대류 열전달에 의해서 가열한다. 저장탱크(1)의 열팽창된 더운 물은 팽창밸브 등에 의해 해동용 관로(14)를 통해 히트 펌프(2)의 증발기에 공급되므로, 증방기의 착상을 방지하거나 서리를 제거할 수 있다.

상기 저장 탱크(1) 내의 온수가 최고 약 60℃정도에 도달되는 경우 이 상태를 유지하여 저장한다. 저장 탱크(1) 내의 온수는 방열하여 60℃에서 55℃까지 저하될 수 있다. 이전에 저장탱크(1) 내의 온수가 급탕구(7)를 통하여 목욕탕 등으로 빠져나갈 경우, 저장탱크(1)에서 배출되어 사용된 양 만큼의 급수를 하여 채워지게 된다.

예를 들어, 상기 저장 탱크(1) 내는 상부의 55℃정도의 더운 물과 하부의 15℃정도의 물로서 분리된 상태가 된다. 저장 탱크(1) 내의 더운 물의 비율이 감소되는 경우, 히트 펌프(2)를 구동시켜 저장 탱크(1) 내를 약 55℃의 더운 물로서 유지한다.

난방을 필요로 할 경우에 순환 펌프(11)를 구동시켜 저장 탱크(1) 내의 물을 제1우회 관로(12)를 통해 순환시킨다. 동시에 제1우회 관로(12)에 설치된 급탕기(3)를 구동시켜 제1우회 관로(12) 내를 통과되는 물을 더운 물로 가열한다. 이로 인해 저장 탱크(1) 내의 더운 물을 90℃까지 상승시킬 수 있다. 이 상태로 저장 탱크(1) 내의 더운 물의 온도를 유지한다.

난방을 필요로 할 경우에 순환 펌프(11)를 구동시키고, 동시에 난방구역(19)쪽 순환 펌프(20)를 구동시킴에 따라, 열교환튜브(17)에 의해 저장탱크(1) 내에서 더운 물과 열교환하는 난방수를 난방구역(19)에 공급하게 된다.

난방을 하지 않고 급탕 만을 사용할 경우, 저장 탱크(1) 내의 물을 약 55℃까지 가열해 저장한다. 그 후 목욕탕 이외의 다른 장소에서 더운 물이 급탕되고, 저장탱크(1) 상부의 55℃의 더운 물이 줄어들게 되면, 히트 펌프(2)를 구동시켜 저장 탱크(1) 내를 약 55℃의 더운 물을 유지하며, 이를 반복한다.

도 2에서와 같이, 통상적으로 저장 탱크(1) 내의 더운 물은 만수 상태를 유지하게 된다. 급탕구(7)를 통해 저장탱크(1)의 위로부터 1/3부피를 차지하는 A위치까지 더운 물이 사용될 경우, 히트 펌프(2)를 가동시켜 저장 탱크(1) 내의 물을 가열한다. 이로 인해 저장탱크(1)의 1/2부피를 차지하는 B위치까지 더운 물이 증가되는 경우, 히트 펌프(2)의 가동을 정지한다.

여기서, 수온을 T0, 급수량을 W0로 가정하면, 사용 온수량 W는 아래식으로 표기된다.

Ｗ＝Ｗ０×（４０－Ｔ０）／４０

설정 온도 T1은 아래식으로 표기된다.

T1=(40-T0)×W/120

기준 설정 온도를 T2로 하면, T1≤T2의 경우는 설정 온도를 T2로 하고, T1>T2의 경우는 설정 온도를 T1로 한다. 다만 T1는 90℃이상으로 설정하지 않는다.

여기서, 통상의 경우 저장탱크(1) 내에서 물의 온도 차이가 일정온도 이상 발생되는 경우, 섞이지 않는 성질을 이용하여 저장 탱크(1) 내의 상태를 제어부(5)에서 계면 제어하게 된다.

도 3에서와 같이, 상기 히트 펌프(2)는 응축기의 출구 온도가 낮을 경우 성능 계수(COP)가 높고, 응축기의 출구 온도가 높을 경우 성능 계수가 낮아지는 것으로 알려져 있다.

본 발명의 하이브리드형 급탕장치에서는 응축기의 출구 온도가 50℃에서 60 ℃의 범위내에서 히트 펌프(2)를 가동하고, 저장 탱크(1) 내의 물을 최고 약 60℃로 가열한다. 따라서 성능 계수(COP)는 5에서 4의 범위 내에 두고 있다.

아래의 표 1은 본 발명에 의한 하이브리드형 급탕장치의 에너지 효율과 종래의 가스 급탕기, 전기 온수기의 에너지 효율을 나타낸다.

표 1에서와 같이, 급탕에 사용되는 열량은, 상기 저장탱크(1)의 급수 온도가 15℃이고 40℃의 더운 물을 하루에 700ℓ 사용한다는 가정 하에서 산출 하였다.

한편 난방에 사용되는 열량은, 16,000kcal/h의 급탕기를 하루에 한 시간동안 동작시키는 것으로 가정하에 난방에 사용하는 열량을 산출하였다. 1차 에너지의 사용량은 송전 손실 등을 고려한 기기 사용단에서의 발전 효율을 37%로 가정했다.

에너지 효율의 비교 표

	종래의 기술		본 발명의 하이브리드형 급탕장치
	가스급탕기	전기온수기
급탕열량 (kcal/일)	17,500	17,500	17,500
②난방열량 (kcal/일)	16,000	16,000	16,000
③기기로부터의 방열량 (kcal/일)	350	3,500	1,000
④열의 사용량　(kcal/일) （④＝①＋②）	33,5000	33,500	33,500
⑤열의 사용량＋기기로부터의 발열량 （⑤＝④＋③）	33,850	37,000	34,500
⑥ 기기의 성능 계수ＣＯＰ	0.82	1.0	히트펌프：4.0 가스 급탕기：0.82
⑦ 기기로 소비하는 열량 (kcal/日)	41,280 （⑤÷⑥）	37,000 （⑤÷⑥）	히트펌프：8,100 （(⑤/2）÷⑥） 가스 급탕기：4,390 　　　（(⑤/2）÷⑥）
⑧１차 에너지의 사용량 (kcal/日)	43,110	100,000	32,692
⑨에너지 효율 　（⑨＝④÷⑧）	0.811	0.31	1.025

표 1에서와 같이, 본 발명일 실시예에 의한 하이브리드형 급탕장치의 에너지 효율은 종래의 가스 급탕기, 전기 온수기보다 상대적으로 높고, 대폭적인 에너지 절약 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있게 된다.

1; 저장탱크
2; 히트 펌프
3; 급탕기
5; 제어부
6; 급수구
7; 급탕구
8; 전자개폐밸브
9,21; 온도검출센서
11,20; 순환펌프
12; 제1우회 관로
13a; 제1응축부
13b; 제2응축부
14; 해동용 관로
17; 열교환튜브
18; 관수 저장부
19; 난방 구역

Claims (14)

1. 급수구와 급탕구가 구비되며, 가열되는 물을 저장하는 저장탱크;
   상기 저장탱크 내의 물을 가열하는 제1응축부가 구비되는 히트 펌프;
   상기 급수구에서 분기되어 상기 급탕구에 합류되는 우회 관로;
   상기 우회 관로에 설치되며, 상기 우회 관로를 따라 이동되는 물을 가열하는 급탕기;
   상기 저장탱크의 온수 온도에 따라 상기 히트 펌프 및 급탕기의 가동을 제어하고, 상기 우회 관로를 따라 이동되는 유량을 제어하며, 상기 저장탱크로부터 난방구역에 온수를 순환시키는 순환펌프의 가동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치.
2. 급수구와 급탕구가 구비되며, 가열되는 물을 저장하는 저장탱크;
   상기 급수구에서 분기되어 상기 급탕구에 합류되는 제1우회 관로;
   상기 제1우회 관로에서 분기되며, 내부 관로를 따라 이동되어 가열되는 온수를 상기 제1우회 관로의 온수에 합류시키는 제2우회 관로;
   상기 제1우회 관로에 설치되며, 상기 제1우회 관로를 따라 이동되는 물을 히트 펌프로부터의 냉매에 의해 가열하는 제1응축부;
   상기 제1응축부 및 히트 펌프와 연통되며, 상기 제2우회 관로를 따라 이동되는 물을 관수 저장부 내의 물과 상호 열교환으로 인해 가열하도록, 상기 관수 저장부 내의 물을 가열하는 제2응축부;
   상기 저장탱크 및 상기 관수 저장부의 온수 온도에 따라 상기 히트 펌프의 가동을 제어하고, 상기 제1,2우회 관로를 따라 이동되는 유량을 제어하며, 상기 저장탱크로부터 난방구역에 온수를 순환시키는 순환펌프의 가동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 저장탱크의 물 온도를 실시간으로 검출하여 검출신호를 상기 제어부에 전송하는 온도검출센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 저장탱크와 상기 관수 저장부의 물 온도를 실시간으로 검출하여 검출신호를 상기 제어부에 각각 전송하는 온도검출센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 히트 펌프는
   상기 히트 펌프의 증발기에서의 착상을 방지하거나 증발기에 생성되는 서리를 제거할 수 있도록, 상기 우회 관로로부터 분기되어 상기 증발기에 온수를 공급하는 해동용 관로에 연통되는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1응축부는 상기 저장탱크 내부에 설치되거나, 또는 상기 제1응축부는 상기 저장탱크 외부에 위치하는 상기 우회 관로 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 저장탱크의 물은
   상기 히트 펌프로부터 이동되는 제1응축부에 의한 냉매의 방열과, 상기 난방구역으로부터 물이 이동되는 열교환 튜브와 상호 열교환이 이뤄져 가열되는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 급탕기는 가스 급탕기 또는 석유 급탕기인 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 저장탱크의 물은 상기 히트 펌프의 제1응축부에 의해 60℃까지 1차로 가열된 후, 상기 급탕기에 의해 90℃까지 2차로 가열되는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치.
10. 제2항에 있어서, 상기 제1응축부에 관수 저장부에 설치되는 제2응축부를 직렬로 연통하되, 상기 제2응축부는 상기 저장탱크측 제1응축부보다 상대적으로 높은 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치.
11. 제2항에 있어서, 상기 관수 저장부는 가스 또는 석유를 사용하는 보조 가열수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치.
12. 가열되는 물을 저장하는 저장탱크;
    상기 저장탱크 내의 물을 가열하는 히트 펌프;
    상기 급수구에서 분기되어 상기 급탕구에 합류되는 우회 관로를 따라 이동되는 물을 가열하는 급탕기;
    상기 저장탱크의 온수 온도에 따라 상기 히트 펌프 및 급탕기의 가동을 제어하고, 상기 우회 관로를 따라 이동되는 유량을 제어하며, 상기 저장탱크로부터 난방구역에 온수를 순환시키는 순환펌프의 가동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치의 제어방법에 있어서:
    상기 저장탱크 내의 물을 상기 히트 펌프에 의해 설정된 제1온도까지 가열하는 제1가열단계;
    상기 급탕기에 의해 상기 제1온도보다 높은 제2온도까지 가열하는 제2가열단계;
    상기 히트 펌프에 의해 상기 제1온도보다 낮은 제3온도까지 가열하는 제3가열단계로 이뤄지는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치의 제어방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 저장탱크 내의 온수 온도 차이가 설정온도 이상 발생되는 경우, 상기 저장탱크 내의 상태를 상기 제어부에서 계면 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치의 제어방법.
14. 제12항에 있어서, 상기 제1가열단계에서 상기 히트 펌프는 심야 전력을 이용하여 가동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 급탕장치의 제어방법.

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