KR100626993B1 - Energy saving type combined local heating system and central heating system in cogeneration system from natural gas - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LPG나 LNG 등 도시가스를 연료원으로 하고 열원으로서 열병합 발전을 이용한 지역난방 시스템으로서 전기를 발생 시키고 나온 추가열과 배열 등의 폐열을 이용하여 난방수를 생산하고 배관망을 통하여 아파트 단지의 각 세대나 빌딩 사무실 등에 난방열을 공급함에 있어서 급탕용 열교환기와 난방용 열교환기를 각각 복수개 설치하여 기존의 개별 보일러 난방 시스템에 간단히 접속시켜 열에너지를 공유시키는 배관망 구성으로, 사용량의 조절이 가능하기 때문에 중앙난방에 비해 편리하며 경제적이고 사용이 편리한 개별 난방 시스템의 각 세대별로 설치된 난방 보일러로 열병합발전 온수를 공급하므로서 개별난방의 장점을 살리면서 연속 난방은 물론 간헐 난방과 이에 따른 급탕운전이 선택적으로 구현 가능하여 보일러의 소형화로 시설비가 절약되며 경제적인 운전에 따른 열효율향상으로 에너지 절약효과가 큰 도시가스 연료원 개별난방과 열병합발전 중앙난방을 연계한 에너지 절약형 복합난방 시스템이다.The present invention is a district heating system using city gas such as LPG or LNG as a fuel source and cogeneration as a heat source, and generates heating water using waste heat such as additional heat and heat generated by generating electricity and through each pipe network. When supplying heating heat to households or building offices, a pipe network structure is provided in which a plurality of hot water heat exchangers and heating heat exchangers are respectively installed and connected to an existing individual boiler heating system to share heat energy. The heating boiler installed in each generation of convenient, economical and easy-to-use individual heating system supplies cogeneration and hot water to take advantage of individual heating, and enables continuous heating as well as intermittent heating and hot water supply operation accordingly. Facility cost by miniaturization Saving and a composite heating energy-saving in connection with energy saving is large natural gas fuel source and the individual heating cogeneration central heating effect to increase thermal efficiency in accordance with the economical operation.

열병합발전, 중앙난방, 개별난방, 복합난방, 열교환기, 우회배관, 급탕지관, 난방지관, 선택밸브, 보일러 Cogeneration, Central Heating, Individual Heating, Multiple Heating, Heat Exchanger, Bypass Pipe, Hot Water Pipe, Heating Pipe, Selection Valve, Boiler

Description

도시가스 연료원 개별난방과 열병합발전 중앙난방을 연계한 에너지 절약형 복합난방 시스템{Energy saving type combined local heating system and central heating system in cogeneration system from natural gas}Energy saving type combined local heating system and central heating system in cogeneration system from natural gas}

도 1은 종래의 개별 난방방식 가스 보일러 난방 시스템의 개략적인 구성도1 is a schematic configuration diagram of a conventional individual heating gas boiler heating system

도 2는 본 발명의 따른 일실시예로서 복합 난방 시스템의 개략적인 구성도2 is a schematic diagram of a complex heating system according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 복합 난방 시스템이 적용된 공동주택의 전체 배관 구성도 3 is an overall piping configuration of the multi-family house to which the complex heating system of the present invention is applied

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

1:보일러 2:버너1: boiler 2: burner

3:급수부 4:난방부3: Water supply department 4: Heating department

5:급탕부 6:난방배관5: hot water supply part 6: heating piping

6a:난방수 공급관 6b:난방수 회수관6a: Heating water supply pipe 6b: Heating water recovery pipe

7:난방수 순환펌프 8:분배기7: Heating water circulation pump 8: Distributor

9:급수순환펌프 10:열병합발전기9: water supply pump 10: cogeneration generator

11:온수배관 12:온수공급관11: Hot water pipe 12: Hot water supply pipe

13:급탕지관 14:난방지관13: Hot water supply pipe 14: Heat-resistant pipe

15:온수환수관 16:급탕용 열교환기15: Hot water return pipe 16: Heat exchanger

17:난방용 열교환기 18:온수순환펌프17: heat exchanger for heating 18: hot water circulation pump

19:선택밸브 20:파이프샤프트(PS)19: Selection valve 20: Pipe shaft (PS)

본 발명은 도시가스 연료원 개별난방과 열병합발전 중앙난방을 연계한 에너지 절약형 복합난방 시스템에 관한 것으로서, 더욱 자세히는 LPG나 LNG 등 도시가스를 연료원으로 하고 열원으로서 열병합 발전을 이용한 지역난방 시스템으로서 전기를 발생 시키고 나온 추가열과 배열 등의 폐열을 이용하여 난방수를 생산하고 배관망을 통하여 아파트 단지의 각 세대나 빌딩 사무실 등에 난방열을 공급함에 있어서 사용량의 조절이 가능하기 때문에 중앙난방에 비해 편리하며 경제적인 개별 난방 시스템의 각 세대별로 설치된 난방 보일러로 난방수를 공급하므로서 급탕용 시수와는 별도로 가열된 난방수를 개별난방과와 중앙난방이 공유하는 배관망 구성으로 개별난방의 장점을 살리면서 연속 난방은 물론 간헐 난방과 이에 따른 급탕운전이 선택적으로 구현 가능하므로 보일러의 소형화로 시설비가 절약되며 경제적인 운전에 따른 열효율향상으로 에너지 절약효과가 큰 난방 시스템이다. The present invention relates to an energy-saving combined heating system in which individual heating of a city gas fuel source is combined with central heating of cogeneration. More specifically, the present invention relates to a district heating system using city gas, such as LPG or LNG, as a fuel source and cogeneration as a heat source. It is more convenient and economical than the central heating because it can control the amount of heat used to produce the heating water by using the waste heat such as additional heat generated from the heat generation and the arrangement, and to supply the heating heat to each generation of apartment complex or building office through the pipe network. By supplying heating water to the heating boilers installed by each generation of the individual heating system, the heating system, which is heated separately from the hot water supply time, is shared with individual heating and central heating. Intermittent heating and hot water operation accordingly Because the facility cost can be saved by miniaturization of the boiler is a great heating energy saving effect by improving heat efficiency in accordance with the economical operation.

종래 건물의 고층화, 대규모 단지화된 아파트 등 건물의 대형화에 따라 발전된 공동주택의 중앙 집중식 난방 시스템은 아파트 관리실(기계실)에서 대형 산업용 보일러로 물을 데워 데워진 난방수 및 급탕수를 기계실에서 각 세대까지 연결된 난방. 급탕 용도의 입상관 등 배관망을 통하여 각 세대에 공급하는 방식으로 관리 사무소에서는 계절별로 외기온도를 감안하여 난방수와 급탕수의 공급 온도와 공급 시간을 조정하여 각 세대에 공급하게 되며 세대에 공급된 난방수는 각 세대의 난방수 분배기 헤더(HEADER)를 통해서 각 방이나 거실등으로 나누어 공급한다.       The centralized heating system of multi-unit houses developed according to the size of buildings, such as high-rise buildings and large-scale apartments, has been used for heating and hot water supply from the apartment management room (machine room) to the large industrial boilers. Connected heating. It is supplied to each household through a pipe network such as a standing pipe for hot water supply, and the management office adjusts the supply temperature and supply time of heating water and hot water for each household in consideration of the outdoor temperature for each season. Heating water is supplied to each room or living room through the header of each household's heating distributor.

그러나 상기한 중앙 집중식 난방 시스템은 높은 열효율과 편리성 때문에 한 때 선호되었으나 중앙 보일러를 작동하고 관리하는 인건비가 많이 들게 되고 보일러 및 난방배관의 유지보수비용이 과다하게 소요되며 각 개별 세대에서 난방시간이나 난방온도 조절, 온수 공급 등 세대별 에너지 조정이 불가능하여 사용이 불편하며 분양면적에 비례하는 난방비 부과로 경제적이지 못한 문제점 등 에너지 변화에 따른 공급의 불확실성, 천연가스 보급 등 난방연료의 다양화, 소비자 라이프 스타일 변화, 에너지 절약에 따른 관심 증가 등의 사유로 중앙난방의 장점이 감소되어 경제성과 공간활용도가 높은 개별 난방방식이 압도적으로 늘고 있는 추세로서 신규 아파트는 물론 오래된 아파트에서도 보일러나 배관 수명이 끝나면 개별 난방방식으로 전환하는 사례가 늘고 있다. However, the above-mentioned centralized heating system was once preferred because of its high thermal efficiency and convenience, but the labor cost of operating and managing the central boiler was high, the maintenance cost of the boiler and the piping was excessive, and the heating time in each individual household It is inconvenient to use energy control by generation, such as heating temperature control and hot water supply, and it is inconvenient to use due to heating cost proportional to pre-sale area. Uncertainty of supply due to energy change, diversification of heating fuel such as natural gas supply, Due to the change in lifestyle and increased interest due to energy saving, the advantages of central heating have decreased, and individual heating methods with high economic efficiency and space utilization are overwhelmingly increasing. 4 switching to individual heating There are increasing.

상기한 개별 난방에 따른 보일러 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 아파트 단지의 각 개인 세대 보일러실에 도시 가스 등을 연료로 사용하는 연소용 버너(2)가 구비된 열전용 보일러(1)를 설치하고 급수부(3)에서 공급되는 저온(약 4∼5℃) 의 직수(수돗물, 시수 등)을 버너(2)로 직접 가열하여 온수를 급탕배관(30)을 통하여 급탕부(5)에 공급하거나 가열된 온수(열수)를 난방수 공급관(6a)과 난방수 환수관(6b)으로 구성된 폐루프의 난방배관(6)에 공급하여 난방수를 순환시켜 난방 및 급탕하는 난방 시스템으로, 난방수 공급관(6a)에는 난방수 순환용 동력을 공급하는 난방 순환펌프(7)와 난방수 분배기(8)가 순차로 연결되어 펌핑되는 난방수를 각 방, 거실, 부엌 등의 난방부(4)로 분배하게 되며, 난방부(4)를 거쳐 식어진 난방수는 난방수 환수관(6b)으로 회수하여 난방수를 순환시켜 난방하는 방식으로, 상시 공급되는 가스 등의 에너지원으로 필요에 따라 독립적으로 보일러를 구동할 수 있고 각 세대별로 난방 에너지 사용량을 조절할 수 있기 때문에 중앙난방에 비해 편리하고 저렴한 요금으로 사용할 수가 있으나 이러한 잇점에도 불구하고 전용 보일러실을 갖추기 위한 공간과 전열면적에 비례하는 대용량의 보일러가 필요하고 독립된 일정 용량의 보일러 하나에 난방배관과 급탕배관이 같이 연결되는 단순화된 난방 배관에 저온의 시수를 고온으로 가열하여 동시 분할공급하여야 하기 때문에 난방시간이 길어지게 되며 공급수의 온도를 높이는데(고온수)도 한계가 있는 문제점이 있다.As shown in FIG. 1, the boiler system according to the individual heating is provided with a heat-only boiler 1 equipped with a combustion burner 2 that uses city gas as a fuel in each individual household boiler room of the apartment complex. And directly supply the hot water of the low temperature (approximately 4 to 5 ° C.) supplied by the water supply unit 3 to the hot water supply unit 5 through the hot water supply pipe 30 by directly heating the burner 2 with the burner 2. Or heating system that supplies heated hot water (hot water) to a heating pipe (6) of a closed loop composed of a heating water supply pipe (6a) and a heating water return pipe (6b) to circulate the heating water for heating and hot water supply. In the supply pipe 6a, the heating circulation pump 7 and the heating water distributor 8, which supply the power for circulating the heating water, are sequentially connected to the heating unit 4 of each room, living room, and kitchen. The heating water cooled through the heating unit 4 is recovered to the heating water return pipe 6b. By heating the water by circulating the heating water, it is possible to operate the boiler independently as needed as an energy source such as gas constantly supplied and to control the amount of heating energy used by each household. Despite these advantages, there is a need for a large-scale boiler that is proportional to the heat transfer area and space for a dedicated boiler room. The heating time is long because the time is heated to a high temperature to be divided and supplied, and there is a problem in that the temperature of the supply water is high (high temperature water).

집단 에너지공급의 주요 열원시설로서 열에너지와 전기에너지를 동시에 공급하는 열병합 발전시스템(Cogeneration system)은 가스 등 연료를 공급받아 발전기에서 전기를 생산하고 발전하는 과정에서 필연적으로 발생하는 폐열(배열)을 회수하여 유용하게 이용하는 고효율 에너지 기술로서, 하나의 1차 에너지원으로부터 2 차에너지인 전력과 열을 동시에 생산하는 종합 에너지 시스템이기 때문에 종래의 발전방식보다 30∼40%의 전력 및 연료 등의 에너지 절감효과로 환경친화적이고 에너지 절약성이 좋은 장점이 있고 최근에는 종래의 한 곳에 집중된 대규모 집중형 열병합 발전시스템의 전력 및 열의 수송에 따른 비용의 과다와 전력 및 열손실로 인하여 규모의 경제성이 낮아지는 문제점을 개선하여 연료원 및 전력부하, 냉방부하, 난방부하 등 수요처 특성에 따라 응용이 가능한 소규모 분산형 열병합 발전을 위한 시스템이 개발되므로서 에너지 부하에 원활하게 대응할 수 있게 되고 폐열의 활용율도 향상되고 있다.       Cogeneration system, which supplies heat energy and electric energy at the same time as the main heat source facility for collective energy supply, recovers the waste heat (array) that is inevitably generated in the process of generating electricity and generating electricity from fuel such as gas. It is a high efficiency energy technology that is usefully used.It is a comprehensive energy system that produces power and heat, which are secondary energy from one primary energy source at the same time. It has the advantages of being environmentally friendly and energy-saving, and recently, large scale centralized cogeneration system concentrated in one place has a problem that the economy of scale is reduced due to the excessive cost and power and heat loss due to the transportation of power and heat. Improved demand for fuel sources, power loads, cooling loads, and heating loads This application is so small, decentralized cogeneration systems for sustainable development server to be able to seamlessly meet the energy load is being improved utilization of waste heat, depending on.

상기한 열병합 발전 방식의 지역난방은 개별난방이나 일반적인 중앙난방 대신에 보일러에서 생산된 증기를 터빈 발전기에 통과시켜 전력을 생산하고, 배출되는 저압증기를 다시 지역난방에 이용하여 생산된 고온의 지역 난방수를 이송관을 통해서 각 아파트 단지 기계실에 공급하고 열교환기로 데워진 난방 및 급탕수를 각 세대에 공급하여 난방과 급탕을 수행함으로써 에너지의 효율을 높이는 방식으로 대규모의 열생산시설에서 손실열을 회수하여 경제적으로 생산된 열을 일정 지역 전체에 일괄 공급하므로서 에너지 절감 효과와 공해감소 효과를 가져오는 장점은 있으나 변형된 중앙난방방식으로 종래의 일반적인 열병합발전용 난방배관만으로는 계절별로 난방열량의 과부족이 발생되고 열교환 순환되는 고온의 열매체를 적절히 활용하지 못함에 따른 반송 에너지의 발생으로 많은 에너지 손실을 초래하는 등 열역학적이나 경제성면에서 합리적이지 못하므로 열병합 발전 방식의 지역난방을 각 세대 별로 난방을 조절하는 개별 난방방식의 아파트 등에 적용 조합하여 양자의 장점을 모두 살리면서도 경제적이고 효율적인 난방 시스템을 구성하는 것이 절실히 요구되고 있다. In the district heating of the cogeneration system, instead of individual heating or general central heating, the steam generated from the boiler passes through a turbine generator to produce electric power, and the high temperature district heating produced by using low pressure steam discharged for district heating again. By supplying the water to the machine room of each apartment complex through the transfer pipe and supplying the heating and hot water supply to each household through the heat exchanger, the heating and hot water supply is performed to recover the lost heat from the large-scale heat production facilities. Economically produced heat is supplied all over a certain area to save energy and reduce pollution, but with modified central heating method, heating and heating for exclusive use of conventional cogeneration is caused by seasonal shortage of heating calories. Inadequate utilization of high temperature heat medium It is not reasonable in terms of thermodynamics and economics, such as causing a lot of energy loss due to the generation of return energy. Therefore, the advantages of both are combined by applying the district heating of the cogeneration system to the apartment of the individual heating method that controls the heating for each household. There is an urgent need to construct an economical and efficient heating system that is both alive and well.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, The present invention has been made to solve the above problems,

LPG나 LNG 등 도시가스를 연료원으로 하고 열원으로서 열병합 발전을 이용한 지역난방 시스템으로서 전기를 발생 시키고 나온 추가열과 배열 등의 폐열을 이용하여 난방수를 생산하고 배관망을 통하여 아파트 단지의 각 세대나 빌딩 사무실 등에 난방열을 공급함에 있어서 급탕용 열교환기와 난방용 열교환기를 각각 복수개 설치하여 기존의 개별 보일러 난방 시스템에 간단히 접속시켜 열에너지를 공유시키는 배관망 구성으로, 사용량의 조절이 가능하기 때문에 중앙난방에 비해 편리하며 경제적이고 사용이 편리한 개별 난방 시스템의 각 세대별로 설치된 난방 보일러로 저온의 급탕용 시수와는 별도로 열병합발전 온수를 공급하므로서 개별난방의 장점을 살리면서 연속 난방은 물론 간헐 난방과 이에 따른 급탕운전이 선택적으로 구현 가능하므로 보일러의 소형화로 시설비가 절약되며 경제적인 운전에 따른 열효율향상으로 에너지 절약효과가 큰 도시가스 연료원 개별난방과 열병합발전 중앙난방을 연계한 에너지 절약형 복합난방 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
It is a district heating system using city gas such as LPG or LNG as a fuel source and cogeneration power generation as a heat source. In order to supply heating heat to offices, it is a pipe network structure that shares heat energy by simply connecting a plurality of hot water supply heat exchangers and heating heat exchangers to each existing boiler heating system. It is a heating boiler installed for each generation of individual heating system, which is convenient and easy to use, and supplies co-generation hot water separately from low temperature hot water supply time to take advantage of individual heating. Can be implemented The facility cost saving in size of the multiple and aims to provide a large natural gas fuel source and the individual heating cogeneration combined heating energy saving linked to the central heating energy saving effect by improving heat efficiency in accordance with the economical operation.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세하게 기술하면 다음과 같으며 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and detailed descriptions of well-known components that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

본 발명은 도시가스를 연료원으로 하는 열원으로서 열병합 발전기(10)에서 파생된 난방수를 온수 배관(11)으로 공급 순환시키는 지역 중앙 난방 시스템에 가스 보일러(1)의 연소용 버너(2)로 급수부(3)로부터 공급되는 저온의 직수(수돗물, 시수)를 가열하여 급탕 배관(30)을 통하여 급탕부(5)에 온수를 공급하거나 가열된 온수(열수)를 난방수 공급관(6a)과 난방수 환수관(6b)으로 구성된 폐루프의 난방배관(6)에 공급하고 난방수 순환 펌프(7)로 펌핑 토출하여 분배기(8)와 난방부(4)를 경유 난방수를 순환시켜 난방 및 급탕하는 개별 난방 시스템이 연계되어 운전하는 복합 난방 시스템에 있어서, The present invention provides a burner (2) for combustion of a gas boiler (1) in a regional central heating system for supplying and circulating heating water derived from a cogeneration generator (10) to a hot water pipe (11) as a heat source using city gas as a fuel. The low-temperature direct water (tap water, time water) supplied from the water supply unit 3 is heated to supply hot water to the hot water supply unit 5 through the hot water supply pipe 30, or the heated hot water (hot water) is supplied to the heating water supply pipe 6a. It is supplied to the heating pipe 6 of the closed loop composed of the heating water return pipe 6b and pumped and discharged by the heating water circulation pump 7 to circulate the heating water via the distributor 8 and the heating unit 4 for heating and In the complex heating system in which the individual heating system for hot water is operated in conjunction with,

개별 난방 시스템의 보일러(1) 일측으로 급탕용 열교환기(16)와 난방수 공급 관(6a)상에 난방용 열교환기(17)를 병행 부가 설치하되 급탕용 열교환기(16)로는 직수를 가열 공급하는 급탕 배관(30)과 열병합 발전기(10)에서 연결되는 온수 배관(11)상의 선택밸브(19)로 급탕 지관(13)을 분기 경유시키고, A heating heat exchanger (16) is installed in parallel to the hot water heat exchanger (16) and the heating water supply pipe (6a) to one side of the boiler (1) of the individual heating system, but the hot water is supplied directly to the hot water heat exchanger (16). Branched hot water supply pipe (13) via the selection valve 19 on the hot water pipe (11) connected from the hot water supply pipe (30) and the cogeneration generator (10),

또한 상기 개별 난방시스템 난방 배관(6)상의 난방용 열교환기(17)로는 선택밸브(19)로 분기되는 난방 지관(14)을 경유시켜 열병합 발전 지역 난방 배관 및 개별 난방 배관을 연결시키는 다중 배관망 구성으로서 개별 난방 시스템의 보일러와 열병합발전 지역 난방 시스템의 난방 및 급탕 열에너지를 공유하게 하는 구성이다. In addition, the heat exchanger 17 for heating on the individual heating system heating pipe 6 is a multi-pipe network configuration for connecting the cogeneration zone heating pipe and the individual heating pipe via the heating branch pipe 14 branched by the selection valve 19. It is a configuration to share the heating and hot water heat energy of the boiler of the individual heating system and the cogeneration area heating system.

본 발명은 도시가스를 연료원으로 하는 열병합 발전 지역난방 시스템에 개별 난방 시스템이 최적으로 접목되게끔 급탕용 및 난방용 열교환기를 각각 부가 설치하고 열병합 발전기에서 공급되는 난방용 온수 순환 배관을 개별 난방 시스템의 배관에 연결시켜 공유된 열에너지를 에너지 부하에 맞춰 난방수와 온수로 분할 및 선택적으로 공급하게 하므로서 개별난방 시스템과 중안난방 시스템의 장점을 각각 살리면서 에너지 절감효과를 있게끔 열병합 발전 지역난방 시스템을 효율적으로 구성하는데 특징이 있는 것으로서, 별도의 개별 냉방을 수행하는 국내의 아파트 등에 적용하여 계절별 에너지 부하에 관계 없이 난방 및 급탕 열효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다. In the present invention, the hot water circulation pipe for heating and hot water supplied from the cogeneration generator is additionally installed to install the heat exchanger for the hot water supply and the heating so that the individual heating system is optimally combined with the cogeneration power district heating system using the city gas as a fuel source. Efficiently configure cogeneration power district heating system to save energy while saving the advantages of individual heating system and central heating system by splitting and selectively supplying shared heat energy to heating water and hot water according to energy load. As it is characterized by, it is effective to maximize the heating and hot water supply efficiency regardless of seasonal energy load applied to domestic apartments that perform separate individual cooling.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with the accompanying drawings.

본 발명의 복합 난방 시스템은 통상의 개별 난방 시스템처럼 아파트 단지의 각 개별 세대별로 난방 및 급탕을 조절하여 난방을 수행할 수 있게끔 도시 가스 등을 연료로 사용하는 연소용 버너(2)가 장착된 소규모 열전용 보일러(1)가 설치되며, 개별 세대 보일러의 일측으로는 급탕용 열교환기(16)가, 난방배관(6)상에는 난방용 열교환기(17)가 각각 설치된다. The combined heating system of the present invention is a small scale equipped with a combustion burner (2) using city gas as a fuel to perform heating by controlling heating and hot water supply for each individual generation of an apartment complex like a conventional individual heating system. The heat-only boiler 1 is installed, the hot water heat exchanger 16 is installed on one side of the individual household boiler, and the heat exchanger 17 for heating is installed on the heating pipe 6.

또한 상기 급탕용 열교환기(16)를 경유하여 급수순환펌프(9)의 펌핑 작용으 로 급수부(3)로부터 공급되는 저온의 직수(수돗물, 시수)를 가스 보일러(1) 연소용 버너(2)로 가열하여 급탕부(5)에 온수를 공급하는 급탕 배관(30)이 형성되며, 연소용 버너(2)에서 가열된 난방수를 난방수 순환 펌프(7)로 펌핑하고 온수 분배기(8)를 동하여 각 방 등으로 구획된 난방부(4)를 경유 강제 순환시키는 폐루프의 난방 배관(6)이 같이 구비되므로서 열매체로서 직수(시수)를 열교환 및 가열하여 독립적으로 난방 및 급탕시키는 통상의 개별 난방 시스템이 구성된다.In addition, the low-temperature direct water (tap water, time water) supplied from the water supply unit 3 is pumped by the water supply circulation pump 9 via the hot water heat exchanger 16 to burn the gas boiler 1. The hot water supply pipe 30 is formed to supply hot water to the hot water supply unit 5 by heating the same, and the heating water heated in the combustion burner 2 is pumped by the heating water circulation pump 7 and the hot water distributor 8 The heating pipe 6 of the closed loop for forcibly circulating through the heating unit 4 partitioned into each room and the like is provided together, so that heat and hot water are heated and heated independently as a heat medium. The individual heating system is configured.

상기한 보일러(1)는 아파트 등에 설치된 파이프 샤프트(pipe shaft)(20)에 매설된 가스관(미도시함)을 통하여 공급되는 도시가스를 연료로 하여 저온의 직수를 가열 급탕 및 난방을 수행하는 가정용 열보일러이며, 상기 보일러(1)를 중심으로 난방부(4)에 난방용 온수를 공급하는 1차측 배관으로서 난방수 공급관(6a)에는 난방수 순환용 동력을 공급하는 난방수 순환펌프(7)와 펌핑되는 난방수를 각 방, 거실, 부엌 등의 난방부(4)로 분배하는 분배기(8)가 각각 순차로 연결되고 난방부(4)를 거쳐 회수되는 2차측 배관으로서 난방수 환수관(6b)에는 식어진 난방수를 열교환하여 고온으로 유지하는 난방용 열교환기(17)가 장착되는 난방배관(6)이, 보일러를 경유하는 또 다른 배관으로 중간에 급탕 열교환기(16)가 구비되는 급탕 배관(30)이 형성되어 독립적이면서 보조적인 난방 시스템을 구현하게 되며 상이한 기능의 복수개 열교환기에 의하여 후술하는 열병합발전기의 온수 배관(11)이 연결되어 열에너지를 공유하게 된다.  The boiler (1) is a household for heating and supplying low-temperature direct hot water by heating the city gas supplied through a gas pipe (not shown) embedded in a pipe shaft 20 installed in an apartment or the like as a fuel. A heating boiler, which is a primary side pipe for supplying hot water for heating to the heating unit 4 centering on the boiler 1, and a heating water circulation pump 7 for supplying heating water circulation power to the heating water supply pipe 6a; Distributors 8 for distributing the pumped heating water to the heating units 4 of each room, living room, kitchen, and the like are sequentially connected to each other and are recovered through the heating units 4, and the heating water return pipe 6b. ) Is a heating pipe (6) equipped with a heating heat exchanger (17) for heating the cooled heating water to maintain a high temperature, the hot water supply pipe with a hot water supply heat exchanger (16) in the middle as another pipe via the boiler 30 are formed to be independent and supportive Implementation of the heating system and the hot water pipe 11 of the combined heat and power generator to be described later, by a plurality of heat exchanger groups of different functions are connected and share the heat energy.

상기한 바와 같이 개별 난방 시스템에는 열병합발전 지역 난방 시스템의 열수송관으로서 온수 공급관(12)과 온수 환수관(13)으로 이루어져 온수 순환펌프(18)에 의하여 펌핑 공급되는 중온수(약 70∼80℃)가 이송되는 별도의 난방 순환용 온수 배관(11)이 같이 연결되는데, 온수 배관(11)의 온수 공급관(12)은 각 개별 난방 시스템의 입구측인 전단에서 선택밸브(19)로 분기되어 급탕용 열교환기(16)로는 급탕 지관(13)이, 난방용 열교환기(17)로는 난방지관(14)이 각각 연결되며 열교환을 수행하고 돌아 나가는 식은 난방수는 출구측인 온수 환수관(15)을 통하여 열병합발전기(10)로 회수되어 연속 순환하게 되는 것으로, 열병합발전 지역 난방 시스템에서 생성되고 순환하는 중온수를 열교환시키고 개별 난방 시스템에서 같이 공유할 수 있게 되므로 열에너지가 상호 보완적으로 분할 공급되며 계절적 이유로 열병합발전기에서 공급되지 않게 되어 부족되는 온수를 개별 난방 시스템의 보일러(1)에서 보충 공급(보조 열원)하거나 식어진 온수를 보일러(1)로 재차 가열할 수 있어 열효율이 향상되게 되며 따라서 개별 난방 시스템의 보일러를 소형으로 장착할 수 있게 되어 공간절약적이고 초기투자비를 절감시켜 경제적이며 또한 보일러 운전시간을 대폭 감축시킬 수 있게 된다. As described above, the individual heating system includes hot water supply pipe 12 and hot water return pipe 13 as a heat transport pipe of the cogeneration district heating system, and is supplied with hot water pumped by a hot water circulation pump 18 (about 70 to 80 ° C.). Hot water pipe 11 for heating circulation is connected together, and the hot water supply pipe 12 of the hot water pipe 11 is branched to the selection valve 19 at the front end of the inlet of each individual heating system to supply hot water. The hot water exchange pipe (13) is connected to the hot water supply pipe (13), and the heating heat pipe (14) is connected to the heating heat exchanger (17). It is recovered to the cogeneration unit 10 through the continuous circulation, heat energy generated in the cogeneration district heating system and circulating the hot water circulating and can be shared in the individual heating system, so that the heat energy is mutually The hot water is insufficiently supplied by the cogeneration system because it is completely divided and supplied by the cogeneration generator (season heat source), or the cooled water can be heated again by the boiler (1). As a result, the boiler of the individual heating system can be mounted in a small size, thus saving space and reducing the initial investment cost, and economically and significantly reducing the boiler operation time.

즉, 본 발명은 전술한 바와 같이 기존의 개별 난방 시스템에 열병합 발전 난방 시스템을 간단히 연결하므로서, 주배관을 열병합 발전 난방 시스템의 온수 배관(11)으로 대체하고 개별 난방 시스템의 난방 배관(6)을 보조 배관으로 형성하므로서 난방용 열매체를 공유시킬 수 있으며 주배관 선택밸브(19)에 의한 간단한 밸 브 조작으로 급탕 및 난방 등의 운전모드 전환이 가능하다.        That is, the present invention simply connects the cogeneration heating system to the existing individual heating system as described above, thereby replacing the main pipe with the hot water piping 11 of the cogeneration heating system and assisting the heating piping 6 of the individual heating system. It is possible to share the heat medium for heating by forming a pipe, and the operation mode of hot water supply and heating can be switched by a simple valve operation by the main pipe selection valve (19).

따라서 본 발명의 열병합 발전 지역난방과 가정용 보일러 개별난방을 연계한 에너지 절약형 복합난방 시스템은 계절별 열부하 특성과 수요처 특성에 맞는 최적의 난방 시스템을 구성하게 되어, 독립적인 난방을 수행함은 물론 서구식 복사 난방시스템과는 달리 축열식 바닥난방을 수행하므로서 온도구배가 크지 않으며 난방수요가 없거나 적어서 하절기 냉난방 부하가 적은 국내의 아파트 등에 적용할 때 열병합 발전에 따른 온수 배관만으로도 급탕 및 난방 수요를 충족할 수 있으며 난방 부하가 큰 동절기에는 열병합 발전 지역난방 시스템에 부가하여 가정용 보일러 난방 시스템을 추가적이고 보완적인 대체 열원으로 사용하므로서 사계절 연속 난방이 가능하다.        Therefore, the energy-saving combined heating system in which the cogeneration power plant district heating of the present invention is combined with the individual heating of a domestic boiler constitutes an optimal heating system suitable for seasonal heat load characteristics and demand characteristics, and performs independent heating as well as western radiant heating system. Unlike the heat storage floor heating, the temperature gradient is not large and the heating demand is low or low, so when it is applied to domestic apartments with low heating and cooling loads in summer, hot water piping according to cogeneration can satisfy the hot water supply and heating demand. In large winters, four seasons of continuous heating are possible, in addition to the cogeneration district heating system, using the home boiler heating system as an additional and complementary alternative heat source.

이하 본 발명에 따른 도시가스 연료원 개별난방과 열병합발전 중앙난방을 연계한 에너지 절약형 복합난방 시스템의 동작과정을 설명한다.       Hereinafter will be described the operation of the energy-saving combined heating system of the city gas fuel source individual heating and cogeneration combined with central heating according to the present invention.

열병합발전기(1)에서 공급되는 중온수(약 70∼80℃)는 온수순환 펌프(18)의 펌핑 토출작용으로 온수 배관(11)을 타고 계속하여 급탕 열교환기(16)와 난방 열교환기(17)로 선택적으로 공급되는데, 이때 온수는 온수 공급관(12)상의 선택밸브(19)로 분기되어 급탕 열교환기(16)로 직접 연결되는 급탕지관(13)을 경유하거나 우회배관으로서 난방지관(14)을 경유 2갈래로 열교환작용을 수행하여 이에 연결된 가정용 보일러(1) 난방 배관(6)을 통하여 개별 난방 사이클을 구현하게 되어 난방부(4)의 난방 및 목욕시설 등 급탕부(5)의 급탕 용도로 사용되며, 열교환되어 식어진 온수는 온수 환수관(15)에 유입되고 환수된 온수가 다시 열병합 발전기(10)로 환수되는 열병합발전 난방 사이클을 동시에 구현한다.      Medium temperature water (approximately 70 to 80 ° C.) supplied from the cogeneration machine 1 continues on the hot water pipe 11 through the hot water circulation pump 11 by the pumping discharge action of the hot water circulation pump 18. Optionally, the hot water is branched to the selection valve 19 on the hot water supply pipe 12 and is directly connected to the hot water supply heat exchanger 16 via the hot water supply pipe 13 or as a bypass pipe. The heat exchange effect is carried out in two ways through the home boiler (1) through the heating pipe (6) connected to implement the individual heating cycle to the hot water supply of the hot water supply unit 5, such as heating and bath facilities of the heating unit (4) It is used as, and the hot water cooled by heat exchange is introduced into the hot water return pipe 15 and at the same time implements a cogeneration heating cycle in which the returned hot water is returned to the cogeneration generator 10.

상기한 본 발명의 열교환기는 각각 온수배관(11) 및 난방배관(6), 급탕배관(30)상에 위치하고 열중계처 기능을 수행하여 용수의 온도를 적정 수준으로 유지하게 하는 장치로서, 급탕용 열교환기(16)는 열병합 발전기(10)에서 공급되는 온수와 급수부(3)에서 공급되는 급탕용 시수 사이의 열교환작용을 수행하며, 난방용 열교환기(17)는 열병합 발전기(10)에서 공급되는 온수와 난방 배관(6)에서 순환하는 난방수와의 열교환작용을 수행한다.         The heat exchanger of the present invention is located on the hot water pipe (11), heating pipe (6), hot water supply pipe (30), respectively, and performs a thermal relay function to maintain the temperature of the water at an appropriate level, heat exchanger for hot water supply The unit 16 performs a heat exchange action between the hot water supplied from the cogeneration generator 10 and the hot water time water supplied from the water supply unit 3, and the heating heat exchanger 17 is a hot water supplied from the cogeneration generator 10. Heat exchange with the heating water circulated in the heating pipe (6).

그리고 상기한 선택밸브(19)는 사용자 조작에 의한 운전모드에 따라 온수의 유로를 개방 또는 폐쇄시켜 유량을 조절하거나 방향을 전환시키는 3방 밸브(3way valve)를 포함한 밸브장치로서 온수의 유출입을 차단 제어하며 온수 순환 펌프(18)는 열병합발전기(10)에서 공급되는 온수를 펌핑 토출하여 온수배관(11)에서 순환되게끔 동력을 공급하는 순환 펌프이다.       And the selection valve 19 is a valve device including a three-way valve (3way valve) to control the flow rate or change the direction by opening or closing the flow path of the hot water according to the operation mode by the user operation to block the inflow and outflow of hot water The hot water circulation pump 18 is a circulation pump that supplies power to be circulated in the hot water pipe 11 by pumping and discharging hot water supplied from the cogeneration generator 10.

또한 개별 난방 시스템의 가정용 보일러(1)는 독립된 대체 에너지 발생수단으로서 열병합 발전기로부터 온수 공급 없이도 급수부(3)로부터 저온(4∼5℃)의 직수(시수, 수돗물)를 직접 공급받아 내장된 연소용 버너(2)로 가열한 온수를 난방 수 순환 펌프(7)로 펌핑하고 분배기(8)를 통하여 난방부(4)에 분배시키므로서 난방기능을 수행할 수 있으며, 이때 보일러 제어장치(미도시함)는 열교환되어 승온 공급되는 온수나 난방을 수행하고 식혀진 온수의 검출 수온이 설정 온도(예:95℃)이상 이면 그대로 급탕부(5)로 공급하고 설정 온도 이하이면 보일러(1)의 버너(2)를 점화시켜 가온시켜 사용하게 된다.        In addition, the domestic boiler 1 of the individual heating system is an independent alternative energy generating means, and is directly burned by receiving direct water (time water, tap water) of low temperature (4-5 ° C.) directly from the water supply unit 3 without supplying hot water from the cogeneration generator. The heating function can be performed by pumping hot water heated by the burner (2) to the heating water circulation pump (7) and distributing it to the heating unit (4) through the distributor (8). Heat-exchanged to supply hot water or heating, and if the detected water temperature of the cooled hot water is higher than or equal to the preset temperature (for example, 95 ° C), it is supplied to the hot water supply unit 5 as it is, and if it is lower than or equal to the preset temperature, the burner of the boiler 1 Ignite (2) and warm it to use.

결국 온수 사용이 많은 동절기 난방 피크시에는 우선적으로 열병합발전 난방 시스템으로 냉난방 및 급탕 초기부하에 대응하고 보조적으로 개별난방 시스템을 가동하게 되며, 열부하가 적은 하절기에는 상시 가동하는 열병합발전 난방 시스템의 열에너지만 가지고도 급탕 또는 난방 부하에 유연하게 대응할 수 있게 되는 것이다.       After all, during the winter heating peak with a lot of hot water, the cogeneration heating system is the first to cope with the initial heating and cooling and hot water supply, and the individual heating system is operated auxiliaryly.In the summer with low heat load, only the heat energy of the cogeneration heating system is operated. It will be able to respond flexibly to hot water supply or heating load.

이렇게 본 발명은 개별세대에 설치된 하나의 소용량 보일러 장치에 간단히 배관망을 부가 설치하는 것만으로도 구현이 가능하여 거주자 편의성이 향상되고 필요에 따라 선택적으로 지역난방과 개별난방을 연계한 사계절 복합 난방(급탕)을 수행할 수 있게 되어 에너지 절약 및 경비절감에 기여할 수 있으며 난방 동작을 끝낸 열매체의 열에너지는 열병합발전기로 다시 환수되어 재활용된다.  In this way, the present invention can be implemented by simply installing a pipe network in one small-capacity boiler device installed in an individual household, thus improving the convenience of residents and selectively combining district heating and individual heating as needed. This can contribute to energy saving and cost reduction, and heat energy of the heating medium after heating operation is returned to the cogeneration generator and recycled.

또한 본 발명에서는 고효율 에너지 시스템으로 열병합 발전시스템을 열원으 로 하는 복합 난방시스템을 위주로 하여 설명하였으나 여기에 한정된 것이 아니고 열병합 발전시스템을 대체하여 통상의 보일러 시스템 등 다양한 열원에 연결하여 폭넓게 활용이 가능하다. In addition, the present invention has been described based on a complex heating system using a cogeneration system as a heat source as a high efficiency energy system, but is not limited thereto, and can be widely used by replacing a cogeneration system with various heat sources such as a conventional boiler system. .

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment as various substitutions and changes can be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention. .

이와 같이 된 본 발명은 독립적인 난방을 수행하는 기존의 개별 난방 시스템의 난방 및 급탕 배관에 열병합발전기로 연결되는 온수배관을 간단히 연결하여 배관망을 공유하되 온수배관을 사용자 조작에 의하여 분기시켜 온수를 급탕 및 난방 열교환기로 분할 공급하여 열을 중계하게 하므로서 에너지 부하에 맞춰 지역난방과 개별난방을 연계한 사계절 복합 난방(급탕)을 수행할 수 있게 되고 따라서 가정용 보일러의 용량을 최소화시키면서도 운전시간을 단축시킬 수 있어 에너지 절약 및 경비절감에 기여할 수 있는 효과가 있다. The present invention as described above simply connects the hot water pipe connected to the cogeneration unit to the heating and hot water piping of the existing individual heating system to perform independent heating to share the pipe network, but the hot water pipe branched by the user operation to supply hot water And by supplying the heat to the heating heat exchanger to relay the heat, it is possible to perform the four seasons combined heating (hot water supply) in conjunction with district heating and individual heating according to the energy load, thereby reducing the operating time while minimizing the capacity of the domestic boiler It has the effect of contributing to energy saving and cost reduction.

Claims (1)

도시가스를 연료원으로 하는 열원으로서 열병합 발전기(10)에서 파생된 난방수를 온수 배관(11)으로 공급 순환시키는 지역 중앙 난방 시스템에 가스 보일러(1)의 연소용 버너(2)로 급수부(3)로부터 공급되는 저온의 직수(수돗물, 시수)를 가열하여 급탕 배관(30)을 통하여 급탕부(5)에 온수를 공급하거나 가열된 온수(열수)를 난방수 공급관(6a)과 난방수 환수관(6b)으로 구성된 폐루프의 난방배관(6)에 공급하고 난방수 순환 펌프(7)로 펌핑 토출하여 분배기(8)와 난방부(4)를 경유 난방수를 순환시켜 난방 및 급탕하는 개별 난방 시스템이 연계되어 운전하는 복합 난방 시스템에 있어서, As a heat source using the city gas as a fuel source, the water supply unit is used as a burner (2) for combustion of the gas boiler (1) to a local central heating system that supplies and circulates the heating water derived from the cogeneration generator (10) to the hot water pipe (11). 3) by supplying hot water to the hot water supply unit 5 through the hot water supply pipe 30 by heating the low-temperature direct water (tap water, water) from the heating water supply pipe 6a and the heating water return An individual supplying the heating pipe 6 of the closed loop composed of the pipe 6b and pumping and discharging it by the heating water circulation pump 7 to circulate the heating water through the distributor 8 and the heating unit 4 to heat and hot water. In a complex heating system in which the heating system is operated in conjunction with, 개별 난방 시스템의 보일러(1) 일측으로 급탕용 열교환기(16)와 난방수 공급 관(6a)상에 난방용 열교환기(17)를 병행 부가 설치하되 급탕용 열교환기(16)로는 직수를 가열 공급하는 급탕 배관(30)과 열병합 발전기(10)에서 연결되는 온수 배관(11)상의 선택밸브(19)로 급탕 지관(13)을 분기 경유시키고, A heating heat exchanger (16) is installed in parallel to the hot water heat exchanger (16) and the heating water supply pipe (6a) to one side of the boiler (1) of the individual heating system, but the hot water is supplied directly to the hot water heat exchanger (16). Branched hot water supply pipe (13) via the selection valve 19 on the hot water pipe (11) connected from the hot water supply pipe (30) and the cogeneration generator (10), 또한 상기 개별 난방시스템 난방 배관(6)상의 난방용 열교환기(17)로는 선택밸브(19)로 분기되는 난방 지관(14)을 경유시켜 열병합 발전 지역 난방 배관 및 개별 난방 배관을 연결시켜 개별 난방 시스템의 보일러와 열병합발전 지역 난방 시스템의 난방 및 급탕 열에너지를 공유하게 함을 특징으로 하는 도시가스 연료원 개별난방과 열병합발전 중앙난방을 연계한 에너지 절약형 복합난방 시스템 In addition, the heat exchanger 17 for heating on the individual heating system heating pipe 6 is connected to the cogeneration power area heating pipe and the individual heating pipe via the heating branch pipe 14 branched by the selection valve 19 to connect the individual heating system. Energy-saving combined heating system combining individual heating of city gas fuel source and central heating of cogeneration, characterized by sharing heating and hot water heat energy of boiler and cogeneration area heating system
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