KR101564761B1 - 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템 - Google Patents

광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101564761B1
KR101564761B1 KR1020140164664A KR20140164664A KR101564761B1 KR 101564761 B1 KR101564761 B1 KR 101564761B1 KR 1020140164664 A KR1020140164664 A KR 1020140164664A KR 20140164664 A KR20140164664 A KR 20140164664A KR 101564761 B1 KR101564761 B1 KR 101564761B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wide
heat
water
heating
cooling
Prior art date
Application number
KR1020140164664A
Other languages
English (en)
Inventor
강한기
Original Assignee
강한기
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 강한기 filed Critical 강한기
Priority to KR1020140164664A priority Critical patent/KR101564761B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101564761B1 publication Critical patent/KR101564761B1/ko

Links

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
    • 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
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • 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
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • 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
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/13—Pump speed control
    • 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
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • 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
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

본 발명은 광역상수를 이용한 수온차 수축열 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 광역상수를 열원으로 하는 히트펌프와 수축열 시스템이 결합된 냉난방 시스템으로 심야시간대에 히트펌프를 가동하여 주간 냉난방 일부를 수축열조에 저장하였다가 주간에 사용하도록 함으로써 주간의 전력피크를 감소시킬 수 있고, 대기 오염을 줄이며, 에너지를 절약할 수 있고, 빙축열 시스템과 달리 1년 내내 사용이 가능하여 건물내의 냉난방을 수행할 수 있으며, 운영비를 절감할 수 있도록 하는 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템에 관한 것이다.

Description

광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템{COOLING AND HEATING SYSTEM OF WATER HEAT STORAGE BY DIFFERENCE OF WATER TEMPERATURE USING INTEGRATED WATERWORKS}
본 발명은 광역상수를 이용한 수온차 수축열 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 광역상수를 열원으로 하는 히트펌프와 수축열 시스템이 결합된 냉난방 시스템으로 심야시간대에 히트펌프를 가동하여 주간 냉난방 일부를 수축열조에 저장하였다가 주간에 사용하도록 하는 광역상수를 이용한 수온차 수축열 시스템에 관한 것이다.
세계적으로 에너지 고갈에 대비해 신재생에너지공급의 중요성이 대두되었으며, 지구 온난화의 문제로 탄소배출을 최소화하는 친환경 에너지 개발이 강조되고 있다. 주요 선진국에서는 에너지소비 억제 정책보다는 신재생 에너지의 개발과 보급에 주력하고 있다.
우리나라도 저탄소 녹색성장의 실현을 위해 GDP의 2%를 신재생 에너지 사업에 투입하고 있으며, 3차 신재생 에너지 기술개발 및 이용ㅇ보급 기본계획을 통해 2015년까지 전체 에너지 보급의 4.3%를 신재생 에너지로 보급하고자 한다.
한편, 광역수 이용시스템은 원수가 보유하고 있는 열에너지를 이용하여 건축물의 냉난방을 해결할 수 있으며, 원수는 자체 열 복원력에 의하여 원래의 조건을 유지할 수 있으므로 원수의 낭비 없이 에너지를 생산하는 친환경 시스템이라 말할 수 있다. 이러한 에너지원을 미활용 에너지라 하여 현재 신재생 에너지로 추진을 하고 있으나 아직 신재생 에너지로 인증을 받지는 못하고 있다. 온도차 에너지 즉 미활용 에너지는 하천수나 바다 또는 호수 등의 물에 존재하는 열에너지를 이용하여 건물의 냉방, 난방, 급탕에 활용할 수 있는 시스템이다. 즉 여름철에는 냉각탑 대신에 하천수를 이용하여 히트펌프나 냉동기에 이용하며, 겨울철에는 하천수나 바다에 있는 열을 히트펌프를 이용하여 건물의 난방에 이용하는 시스템이다.
그리고, 광역상수란 취수원에서 정수장까지 이송되는 상수원을 말하며, 국내의 경우 대규모 하천이 도심을 중심으로 형성되어 있고, 각 도시에 식수를 공급하기 위해 광역상수라인이 갖추어져 있기 때문에 활용 가능하다.
광역상수는 풍부한 수원공급이 가능한 도심지역, 특히 대규모 배관이 지나가는 지역에 최적으로 이용할 수 있는 시스템이다.
이러한 광역상수를 이용하면 기존의 냉난방시스템에 비해 에너지절약은 물론, 도시 및 지구환경 개선, 전력평준화 효과 등을 기대할 수 있다. 기존 냉난방시스템에 비해 이산화탄소(CO2) 발생량 40~60% 정도 저감할 수 있고, 질소산화물(NOx)의 생성을 60~80% 정도 줄일 수 있다.
따라서, 이러한 광역상수를 이용한 냉난방시스템의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
국내 특허공개공보 10-2012-0018030호
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위한 것으로, 광역상수를 열원으로 하는 히트펌프와 수축열 시스템이 결합된 냉난방 시스템으로 심야시간대에 히트펌프를 가동하여 주간 냉난방 일부를 수축열조에 저장하였다가 주간에 사용하도록 함으로써 주간의 전력피크를 감소시킬 수 있고, 대기 오염을 줄이며, 에너지를 절약할 수 있고, 빙축열 시스템과 달리 1년 내내 사용이 가능하여 건물내의 냉난방을 수행할 수 있으며, 운영비를 절감할 수 있도록 하는 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
광역상수도망에 연결되어 광역상수를 공급하고, 리턴하는 광역수 공급/리턴 배관중 광역수 공급 배관에 설치되어 광역상수 내에 포함된 이물질을 제거하는 수처리 장치와; 상기 광역수 공급 배관에 설치되되, 상기 수처리 장치의 후단에 설치되어 광역상수를 가압시키는 광역상수 가압 펌프와; 상기 광역수 공급/리턴 배관에 1차측 입구와 출구가 각각 연결 설치되어 광역상수와 열매체를 열교환시키는 광역상수 열교환기와; 상기 광역상수 열교환기의 2차측 입구와 출구에 연결된 제 1순환 배관에 열원측이 연결되어 열매체를 가온하거나 냉각하는 히트 펌프와; 상기 제 1순환 배관에서 상기 히트 펌프의 열원측 전단에 설치되어 열매체를 순환시키는 열매체 순환펌프와; 상기 히트 펌프의 부하측과 연결된 제 2순환 배관에 상하부 디퓨져가 연결 설치되어 수축열을 저장하는 수축열조와; 상기 제 2순환 배관에서 상기 수축열조의 상부 디퓨져 전단에 설치되어 열매체를 순환시키고, 외부의 제어에 따라 회전수가 제어되는 인버터를 구비하는 축냉열 펌프와; 상기 제 2순환 배관에서 상기 히트 펌프의 부하측과 수축열조의 하부 디퓨져 사이에 설치되어 열매체를 순환시키는 방냉열 펌프; 및 상기 제 2순환 배관에 1차측 입구와 출구가 각각 연결 설치되고, 2차측 입구와 출구에 부하측 냉난방 배관이 연결 설치되어 상기 수축열조의 열매체와 냉방수 또는 난방수를 열교환시키는 부하측 열교환기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템은 상기 광역수 공급 배관에 설치되어 광역상수의 온도를 측정하는 온도계와; 상기 광역수 공급 배관에 설치되어 광역상수의 압력을 측정하는 압력계와; 상기 광역수 공급 배관에 설치되어 광역상수의 유량을 측정하는 유량계; 및 상기 온도계와 압력계 및 유량계로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 상기 축냉열 펌프의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어하는 컨트롤러를 더 포함한다.
여기에서 또한, 상기 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템은 상기 히트 펌프의 부하측과 상기 수축열조 사이에서 상기 제 2순환 배관에 1차측 입구와 출구 및 2차측 입구와 출구가 각각 연결되어 상기 히트 펌프의 열매체와 상기 수축열조의 열매체를 열교환시키는 냉온수 열교환기를 더 포함한다.
여기에서 또한, 상기 히트 펌프의 부하측과 냉온수 열교환기의 1차측 사이인 제 2순환 배관에는 열매체를 순환시키고, 외부의 제어에 따라 회전수가 제어되는 인버터를 구비하는 열매체 대류 펌프가 설치된다.
여기에서 또, 상기 컨트롤러는 상기 온도계와 압력계 및 유량계로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 상기 축냉열 펌프와 열매체 대류 펌프의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어한다.
여기에서 또, 상기 열매체는 브라인 또는 물이다.
여기에서 또, 상기 히트 펌프는 냉방시 상기 광역상수 열교환기의 열매체가 응축기측으로 유입되어 증발기측으로 배출되고, 난방시 상기 광역상수 열교환기의 열매체가 증발기측으로 유입되어 응축기측으로 배출되도록 상기 제 1순환 배관과 제 2순환 배관 상에 바이패스 배관이 구비되고, 상기 제 1순환 배관과 제 2순환 배관 및 제 1바이패스 배관에는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 냉난방시 유로를 가변하도록 양방향 전자 밸브가 구비된다.
여기에서 또, 상기 수축열조는 냉방과 난방시 열매체의 유로를 변경하도록 상기 수축열조의 전후단인 제 2순환 배관 상에 제 2바이패스 배관이 구비되고, 상기 제 2바이패스 배관과 상기 제 2순환 배관의 연결부분에는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 냉난방시 유로를 가변하도록 3방향 전자 밸브가 구비된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템에 따르면, 광역상수를 열원으로 하는 히트펌프와 수축열 시스템이 결합된 냉난방 시스템으로 심야시간대에 히트펌프를 가동하여 주간 냉난방 일부를 수축열조에 저장하였다가 주간에 사용하도록 함으로써 주간의 전력피크를 감소시킬 수 있고, 대기 오염을 줄이며, 에너지를 절약할 수 있고, 빙축열 시스템과 달리 1년 내내 사용이 가능하여 건물내의 냉난방을 수행할 수 있으며, 운영비를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 본 발명에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 냉난방시 운전 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템(1)은, 수처리 장치(10), 광역상수 가압 펌프(P1), 광역상수 열교환기(20), 히트 펌프(HP), 열매체 순환펌프(P2), 수축열조(30), 축냉열 펌프(P3), 방냉열 펌프(P4), 부하측 열교환기(40), 온도계(T), 압력계(P), 유량계(F) 및 컨트롤러(50)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 수처리 장치(10)는 광역상수도망에 연결되어 광역상수를 공급 및 리턴하는 광역수 공급/리턴 배관(CWSP/CWRP)중 광역수 공급 배관(CWSP)에 설치되어 광역상수 내에 포함된 이물질을 제거한다. 이때, 수처리 장치(10)는 스크린, 필터 등이 적용된다.
또한, 광역상수 가압 펌프(P1)는 광역수 공급 배관(CWSP)에 설치되되, 수처리 장치(10)의 후단에 설치되어 광역상수를 가압시킨다.
또, 광역상수 열교환기(20)는 광역수 공급 배관(CWSP)에 1차측 입구가 연결되고, 광역수 공급 배관(CWSP)에 1차측 출구가 연결 설치되며, 제 1순환 배관(CP1)에 2차측 입구와 출구가 각각 연결 설치되어 광역상수와 열매체를 열교환시킨다.
한편, 히트 펌프(HP)는 광역상수 열교환기(20)의 2차측 입구와 출구에 연결된 제 1순환 배관(CP1)에 열원측이 연결되고, 제 2순환 배관(CP2)에 부하측이 연결되어 열원측의 열매체를 이용하여 부하측의 열매체를 가온하거나 냉각한다. 여기에서, 히트 펌프(HP)는 냉방시 광역상수 열교환기(20)의 열매체가 응축기측으로 유입되어 증발기측으로 배출되고, 난방시 광역상수 열교환기(20)의 열매체가 증발기측으로 유입되어 응축기측으로 배출되도록 제 1순환 배관(CP1)과 제 2순환 배관(CP2) 상에 제 1바이패스 배관(BP1)이 구비되고, 제 1순환 배관(CP1)과 제 2순환 배관(CP2) 및 제 1바이패스 배관(BP1)에는 하기에서 설명할 컨트롤러(50)의 제어에 따라 냉난방시 유로를 가변하도록 양방향 전자 밸브(V1)가 구비된다. 아울러, 히트 펌프(HP) 내부에 제 1바이패스 배관(BP1)과 양방향 전자 밸브(V1)이 자체적으로 구비되어 유로를 가변할 수도 있다.
그리고, 열매체 순환펌프(P2)는 제 1순환 배관(CP1)에서 히트 펌프(HP)의 열원측 전단에 설치되어 열매체를 순환시킨다. 이때, 제 1순환 배관(CP1)과 제 2순환 배관(CP2)을 순환하는 열매체는 동절기에 결빙되는 것을 방지하도록 브라인이 적용되는 것이 바람직하며, 물이 적용될 수도 있다.
또한, 수축열조(30)는 히트 펌프(HP)의 부하측과 연결된 제 2순환 배관(CP2)에 상하부 디퓨져(21, 23)가 연결 설치되어 수축열을 저장한다. 여기에서, 수축열조(30)는 냉방과 난방시 열매체의 유로를 변경하도록 수축열조(30)의 전후단인 제 2순환 배관(CP2) 상에 제 2바이패스 배관(BP2)이 구비되고, 제 2바이패스 배관(BP2)과 제 2순환 배관(CP2)의 연결부분에는 컨트롤러(50)의 제어에 따라 냉난방시 유로를 가변하도록 3방향 전자 밸브(V2)가 구비된다.
또, 축냉열 펌프(P3)는 제 2순환 배관(CP2)에서 수축열조(30)의 상부 디퓨져(31) 전단에 설치되어 열매체를 순환시키고, 컨트롤러(50)의 제어에 따라 회전수가 제어되는 인버터를 구비한다.
계속해서, 방냉열 펌프(P4)는 제 2순환 배관(CP2)에서 히트 펌프(HP)의 부하측과 수축열조(30)의 하부 디퓨져(33) 사이에 설치되어 열매체를 순환시킨다.
이어서, 부하측 열교환기(40)는 제 2순환 배관(CP2)에 1차측 입구와 출구가 각각 연결 설치되고, 2차측 입구와 출구가 부하측 냉난방 배관(CHP)에 연결 설치되어 수축열조(30)의 열매체와 냉방수 또는 난방수를 열교환시킨다.
그리고, 온도계(T)는 광역수 공급 배관(CWSP)에 설치되어 광역상수의 온도를 측정한다.
또한, 압력계(P)는 광역수 공급 배관(CWSP)에 설치되어 광역상수의 압력을 측정한다.
또, 유량계(F)는 광역수 공급 배관(CWSP)에 설치되어 광역상수의 유량을 측정한다.
한편, 컨트롤러(50)는 온도계(T)와 압력계(P) 및 유량계(F)로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 축냉열 펌프(P3)의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어하여 안정적으로 냉난방이 이루어지도록 한다.
그리고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 본 발명에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 본 발명에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템(1)은, 동절기에 광역상수가 3℃ 이하로 떨어지는 경우 동파를 방지하기 위하여 열매체를 부동액인 브라인과 물로 분리해서 운영하도록 냉온수 열교환기(60)를 더 구비하는 것을 특징으로 하고, 나머지 구성은 도 1의 구성과 동일하므로 그 중복 설명은 생략한다.
즉, 냉온수 열교환기(60)는 히트 펌프(HP)의 부하측과 수축열조(30) 사이에서 제 2순환 배관(CP2)에 1차측 입구와 출구 및 2차측 입구와 출구가 각각 연결되어 히트 펌프(HP)의 열매체와 수축열조(30)의 열매체를 열교환시킨다.
한편, 히트 펌프(HP)의 부하측과 냉온수 열교환기(60)의 1차측 사이인 제 2순환 배관(CP2)에는 열매체를 순환시키고, 컨트롤러(50)의 제어에 따라 회전수가 제어되는 인버터를 구비하는 열매체 대류 펌프(P5)를 구비한다. 이때, 광역상수 열교환기(20)와 냉온수 열교환기(60)의 1차측 입구와 출구를 순환하는 열매체는 브라인이고, 냉온수 열교환기(60)의 2차측 입구와 출구와 부하측 열교환기(40)의 1차측 입구와 출구를 순환하는 열매체는 물인 것이 바람직하고, 선택에 따라 모두 브라인을 적용하거나 물을 적용할 수도 있다.
한편, 냉온수 열교환기(60)와 열매체 대류 펌프(P5)의 추가로 인해 컨트롤러(50)는 온도계(T)와 압력계(P) 및 유량계(F)로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 축냉열 펌프(P3)와 열매체 대류 펌프(P5)의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어한다.
이하, 본 발명에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템의 냉난방시 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3 및 도 4는 도 2의 냉난방시 운전 흐름도이다.
《하절기 냉방 운전》
도 3을 참조하면, 광역상수 가압 펌프(P1)를 통해 광역수 공급 배관(CWSP)에서 약 23℃의 광역상수가 광역상수 열교환기(20)의 1차측 입구로 유입되어 약 28℃로 승온된 후 1차측 출구로 배출되어 광역수 리턴 배관(CWRP)으로 배출된다.
그리고, 광역상수 열교환기(20)의 2차측에는 히트 펌프(HP)의 응축기측과 연결된 제 1순환 배관(CP1)의 열매체인 브라인이 순환되며 열교환되어 약 30℃의 열매체가 약 25℃로 감온되어 다시 히트 펌프(HP)의 응축기측으로 유입된다. 이때, 컨트롤러(50)는 제 1순환 배관(CP1)과 제 2순환 배관(CP2) 및 제 1바이패스 배관(BP1)의 양방향 전자 밸브(V1)를 제어하여 제 1순환 배관(CP1)의 열매체가 히트 펌프(HP)의 응축기측으로 유입되고, 제 2순환 배관(CP2)의 열매체가 히트 펌프(HP)의 증발기측으로 유입되도록 한다.
한편, 히트 펌프(HP)는 응축기측으로 유입된 열매체를 이용하여 제 2순환 배관(CP2)을 통해 부하측으로 공급되는 약 10℃의 열매체를 약 3℃로 감온시켜 냉온수 열교환기(60)의 1차측로 배출한다.
계속해서, 수축열조(30)의 상부 디퓨져(31)를 통해 약 12℃의 열매체가 냉온수 열교환기(60)의 2차측 입구로 유입되어 1차측 열매체와 열교환되어 약 5℃로 감온된 후 수축열조(30)의 하부 디퓨져(33)를 통해 수축열조(30)에 축열된다. 이때, 컨트롤러(50)는 3방향 전자 밸브(V2)를 제어하여 수축열조(30)의 물이 상부 디퓨져(31)를 통해 냉온수 열교환기(60)의 2차측 입구로 유입되도록 하고, 냉온수 열교환기(60)의 2차측 출구의 물이 수축열조(30)의 물이 하부 디퓨져(33)로 배출되도록 한다.
이를 통해, 수축열조(30)에 축열된 물은 하부가 약 5℃이고, 상부가 약 12℃로 온도 성층화를 이룬다.
그리고, 수축열조(30)의 하부에 저장된 약 5℃의 물은 수축열조(30)의 하부 디퓨져(33)를 통해 부하측 열교환기(40)의 1차측 입구로 공급된 후 1차측 출구를 통해 다시 수축열조(30)의 상부 디퓨져(31)로 배출된다. 이때, 컨트롤러(50)는 3방향 전자 밸브(V2)를 제어하여 물의 유로를 제어한다.
또한, 부하측 냉난방 배관(CHP)을 통해 공급되는 약 14℃의 냉방수는 부하측 열교환기(40)의 2차측 입구로 유입되어 출구로 배출되면서 열교환되어 약 7℃로 감온되고, 감온된 냉방수가 부하 지역으로 공급되어 냉방을 수행한다.
한편, 컨트롤러(50)는 온도계(T)와 압력계(P) 및 유량계(F)로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 축냉열 펌프(P3)와 열매체 대류 펌프(P5)의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어한다.
《동절기 난방 운전》
도 4를 참조하면, 광역상수 가압 펌프(P1)를 통해 광역수 공급 배관(CWSP)에서 약 5℃의 광역상수가 광역상수 열교환기(20)의 1차측 입구로 유입되어 약 2.4℃로 감온된 후 1차측 출구로 배출되어 광역수 리턴 배관(CWRP)으로 배출된다.
그리고, 광역상수 열교환기(20)의 2차측에는 히트 펌프(HP)의 증발기측과 연결된 제 1순환 배관(CP1)의 열매체가 순환되며 열교환되어 약 0.4℃의 열매체가 약 3.7℃로 승온되어 다시 히트 펌프(HP)의 증발기측으로 유입된다. 이때, 컨트롤러(50)는 제 1순환 배관(CP1)과 제 2순환 배관(CP2) 및 제 1바이패스 배관(BP1)의 양방향 전자 밸브(V1)를 제어하여 제 1순환 배관(CP1)의 열매체가 히트 펌프(HP)의 증발기측으로 유입되고, 제 2순환 배관(CP2)의 열매체가 히트 펌프(HP)의 응축기측으로 유입되도록 한다.
한편, 히트 펌프(HP)는 증발기측으로 유입된 열매체를 이용하여 제 2순환 배관(CP2)을 통해 부하측으로 공급되는 약 51.8℃의 열매체를 약 57℃로 승온시켜 냉온수 열교환기(60)의 1차측로 배출한다.
계속해서, 수축열조(30)의 하부 디퓨져(33)를 통해 약 50℃의 열매체가 냉온수 열교환기(60)의 2차측 입구로 유입되어 1차측 열매체와 열교환되어 약 55℃로 승온된 후 수축열조(30)의 상부 디퓨져(31)를 통해 수축열조(30)에 축열된다. 이때, 컨트롤러(50)는 3방향 전자 밸브(V2)를 제어하여 수축열조(30)의 물이 하부 디퓨져(32)를 통해 냉온수 열교환기(60)의 2차측 입구로 유입되도록 하고, 냉온수 열교환기(60)의 2차측 출구의 물이 수축열조(30)의 물이 상부 디퓨져(31)로 배출되도록 한다.
이를 통해, 수축열조(30)에 축열된 물은 하부가 약 50℃이고, 상부가 약 55℃로 온도 성층화를 이룬다.
그리고, 수축열조(30)의 상부에 저장된 약 55℃의 물은 수축열조(30)의 상부 디퓨져(31)를 통해 부하측 열교환기(40)의 1차측 입구로 공급된 후 1차측 출구를 통해 다시 수축열조(30)의 하부 디퓨져(32)로 배출된다. 이때, 컨트롤러(50)는 3방향 전자 밸브(V2)를 제어하여 물의 유로를 제어한다.
또한, 부하측 냉난방 배관(CHP)을 통해 공급되는 약 47℃의 난방수는 부하측 열교환기(40)의 2차측 입구로 유입되어 출구로 배출되면서 열교환되어 약 53℃로 승온되고, 승온된 난방수가 부하 지역으로 공급되어 난방을 수행한다.
또, 컨트롤러(50)는 온도계(T)와 압력계(P) 및 유량계(F)로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 축냉열 펌프(P3)와 열매체 대류 펌프(P5)의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어한다.
한편, 도 1에 따른 본 발명인 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템의 냉난방시 동작은 도 3 및 도 4와 동일하고, 다만 냉온수 열교환기(60)와 열매체 대류 펌프(P5)가 없는 상태로 히트 펌프(HP)와 수축열조(30)가 바로 연계되어 동작된다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 수처리 장치 20 : 광역상수 열교환기
30 : 수축열조 40 : 부하측 열교환기
50 : 컨트롤러 60 :　냉온수 열교환기
P1~P5 : 펌프 V1, V2 : 전자 밸브

Claims (8)

  1. 광역상수도망에 연결되어 광역상수를 공급하고, 리턴하는 광역수 공급/리턴 배관중 광역수 공급 배관에 설치되어 광역상수 내에 포함된 이물질을 제거하는 수처리 장치와;
    상기 광역수 공급 배관에 설치되되, 상기 수처리 장치의 후단에 설치되어 광역상수를 가압시키는 광역상수 가압 펌프와;
    상기 광역수 공급/리턴 배관에 1차측 입구와 출구가 각각 연결 설치되어 광역상수와 열매체를 열교환시키는 광역상수 열교환기와;
    상기 광역상수 열교환기의 2차측 입구와 출구에 연결된 제 1순환 배관에 열원측이 연결되어 열매체를 가온하거나 냉각하는 히트 펌프와;
    상기 제 1순환 배관에서 상기 히트 펌프의 열원측 전단에 설치되어 열매체를 순환시키는 열매체 순환펌프와;
    상기 히트 펌프의 부하측과 연결된 제 2순환 배관에 상하부 디퓨져가 연결 설치되어 수축열을 저장하는 수축열조와;
    상기 제 2순환 배관에서 상기 수축열조의 상부 디퓨져 전단에 설치되어 열매체를 순환시키고, 외부의 제어에 따라 회전수가 제어되는 인버터를 구비하는 축냉열 펌프와;
    상기 제 2순환 배관에서 상기 히트 펌프의 부하측과 수축열조의 하부 디퓨져 사이에 설치되어 열매체를 순환시키는 방냉열 펌프와;
    상기 제 2순환 배관에 1차측 입구와 출구가 각각 연결 설치되고, 2차측 입구와 출구에 부하측 냉난방 배관이 연결 설치되어 상기 수축열조의 열매체와 냉방수 또는 난방수를 열교환시키는 부하측 열교환기와;
    상기 광역수 공급 배관에 설치되어 광역상수의 온도를 측정하는 온도계와;
    상기 광역수 공급 배관에 설치되어 광역상수의 압력을 측정하는 압력계와;
    상기 광역수 공급 배관에 설치되어 광역상수의 유량을 측정하는 유량계; 및
    상기 온도계와 압력계 및 유량계로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 상기 축냉열 펌프의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 히트 펌프는,
    냉방시 상기 광역상수 열교환기의 열매체가 응축기측으로 유입되어 증발기측으로 배출되고, 난방시 상기 광역상수 열교환기의 열매체가 증발기측으로 유입되어 응축기측으로 배출되도록 상기 제 1순환 배관과 제 2순환 배관 상에 제 1바이패스 배관이 구비되고,
    상기 제 1순환 배관과 제 2순환 배관 및 바이패스 배관에는,
    상기 컨트롤러의 제어에 따라 냉난방시 유로를 가변하도록 양방향 전자 밸브가 구비되며,
    상기 수축열조는,
    냉방과 난방시 열매체의 유로를 변경하도록 상기 수축열조의 전후단인 제 2순환 배관 상에 제 2바이패스 배관이 구비되고,
    상기 제 2바이패스 배관과 상기 제 2순환 배관의 연결부분에는,
    상기 컨트롤러의 제어에 따라 냉난방시 유로를 가변하도록 3방향 전자 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템은,
    상기 히트 펌프의 부하측과 상기 수축열조 사이에서 상기 제 2순환 배관에 1차측 입구와 출구 및 2차측 입구와 출구가 각각 연결되어 상기 히트 펌프의 열매체와 상기 수축열조의 열매체를 열교환시키는 냉온수 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 히트 펌프의 부하측과 냉온수 열교환기의 1차측 사이인 제 2순환 배관에는,
    열매체를 순환시키고, 외부의 제어에 따라 회전수가 제어되는 인버터를 구비하는 열매체 대류 펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 온도계와 압력계 및 유량계로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 상기 축냉열 펌프와 열매체 대류 펌프의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 열매체는,
    브라인 또는 물인 것을 특징으로 하는 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
KR1020140164664A 2014-11-24 2014-11-24 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템 KR101564761B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140164664A KR101564761B1 (ko) 2014-11-24 2014-11-24 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140164664A KR101564761B1 (ko) 2014-11-24 2014-11-24 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101564761B1 true KR101564761B1 (ko) 2015-11-02

Family

ID=54599769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140164664A KR101564761B1 (ko) 2014-11-24 2014-11-24 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101564761B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101856414B1 (ko) * 2017-04-06 2018-05-09 (주)유천써모텍 대온도차 수축열시스템
KR101954415B1 (ko) 2018-03-29 2019-03-05 강한기 광역수, 지하수 및 해수를 이용한 냉난방 시스템용 수처리 장치
KR102286805B1 (ko) * 2021-03-08 2021-08-05 서복상 에탄올 중간열교환기를 가지는 지중열원 히트펌프 시스템
KR102286806B1 (ko) * 2021-03-08 2021-08-06 서복상 에탄올 중간열교환기를 가지는 다중열원 히트펌프 시스템
KR102311628B1 (ko) 2020-07-22 2021-10-18 강한기 모세관 현상을 이용한 수열 에너지 냉난방 시스템
KR102328622B1 (ko) 2020-11-13 2021-11-19 강한기 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100780281B1 (ko) 2007-10-15 2007-11-28 (주)이에스 고효율 수열원 히트 펌프 냉난방 시스템
KR100780460B1 (ko) 2006-10-27 2007-11-29 주식회사 국민에너지 히트펌프를 이용한 경제형 냉난방 시스템
KR101324902B1 (ko) 2011-09-21 2013-11-04 대성히트펌프 주식회사 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 및 축열 시스템의 작동방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100780460B1 (ko) 2006-10-27 2007-11-29 주식회사 국민에너지 히트펌프를 이용한 경제형 냉난방 시스템
KR100780281B1 (ko) 2007-10-15 2007-11-28 (주)이에스 고효율 수열원 히트 펌프 냉난방 시스템
KR101324902B1 (ko) 2011-09-21 2013-11-04 대성히트펌프 주식회사 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 및 축열 시스템의 작동방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101856414B1 (ko) * 2017-04-06 2018-05-09 (주)유천써모텍 대온도차 수축열시스템
KR101954415B1 (ko) 2018-03-29 2019-03-05 강한기 광역수, 지하수 및 해수를 이용한 냉난방 시스템용 수처리 장치
KR102311628B1 (ko) 2020-07-22 2021-10-18 강한기 모세관 현상을 이용한 수열 에너지 냉난방 시스템
KR102328622B1 (ko) 2020-11-13 2021-11-19 강한기 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템
KR102286805B1 (ko) * 2021-03-08 2021-08-05 서복상 에탄올 중간열교환기를 가지는 지중열원 히트펌프 시스템
KR102286806B1 (ko) * 2021-03-08 2021-08-06 서복상 에탄올 중간열교환기를 가지는 다중열원 히트펌프 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101564761B1 (ko) 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템
CN202008252U (zh) 一种利用地下水源热泵的机房空调
CN202709311U (zh) 空调器***
CN101418971B (zh) 一种复合多源地能中央空调机组
CN107166801A (zh) 用于恒温泳池的多能互补分布式能源***
CN204438368U (zh) 一种水源热泵空调***
KR101389361B1 (ko) 고효율 하이브리드 흡수식 냉난방 및 급탕 시스템
CN103438530B (zh) 一种地冷与冰蓄冷联合制冷***
KR20120007610A (ko) 패키지형 펌프모듈 및 이를 이용한 냉난방시스템
JP5334493B2 (ja) 養鰻池保温システム
KR101171763B1 (ko) 복합열원방식의 가스식 히트펌프 시스템
CN104101038A (zh) 多模式运行蒸发制冷供冷水装置及其使用方法
KR100967132B1 (ko) 에너지 절감형 고효율 수온차 히트펌프 냉난방 시스템
CN107990454B (zh) 一种利用自然冷源的节能空调***
CN103528265A (zh) 一种污水源直排式热泵***
CN108895707A (zh) 回收蒸汽压缩式热泵机组冷凝热热水循环***及使用方法
CN204678563U (zh) 大型水环热泵***
CN103528187A (zh) 一种污水源直排式空调热泵***
CN104235930B (zh) 多热源集成供热***
CN203533876U (zh) 一种污水源直排式空调热泵***
CN104633789A (zh) 一种水源热泵空调***及其控制方法
KR101425962B1 (ko) 바이너리 지열 발전 시스템
CN102538105A (zh) 空气源“水-溶液”热泵式空调制冷制热***及其控制方法
CN104613674A (zh) 土壤源燃气热泵供热、供冷以及供热水***
CN205279321U (zh) 一种基于新能源的全热能空调***

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181011

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191015

Year of fee payment: 5