KR102328622B1 - 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템 - Google Patents

원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102328622B1
KR102328622B1 KR1020200151909A KR20200151909A KR102328622B1 KR 102328622 B1 KR102328622 B1 KR 102328622B1 KR 1020200151909 A KR1020200151909 A KR 1020200151909A KR 20200151909 A KR20200151909 A KR 20200151909A KR 102328622 B1 KR102328622 B1 KR 102328622B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
water
raw water
heat pump
shrink tank
Prior art date
Application number
KR1020200151909A
Other languages
English (en)
Inventor
강한기
강용권
강정수
Original Assignee
강한기
강용권
강정수
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, 강용권, 강정수 filed Critical 강한기
Priority to KR1020200151909A priority Critical patent/KR102328622B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102328622B1 publication Critical patent/KR102328622B1/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
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • 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
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary 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
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • 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
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40—Fluid line arrangements
    • 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
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • 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
    • 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
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

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 수열 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 단수나 공급 배관이 이상 발생되어 유량이 없거나 열교환기의 출구 온도가 영하로 낮은 경우 수축열조에 저장된 냉온수를 히트 펌프로 공급하고, 히트 펌프에서 배출되는 냉온수를 직접 냉난방 부하로 공급함으로써 이상 발생시에도 연속 운전이 가능할 수 있는 이점이 있어 신재생에너지인 수열에너지 보급 확대에 기여하도록 하는 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템에 관한 것이다.

Description

원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템{WATER HEAT SYSTEM FOR CONTINUOUS OPERATION USING RAW WATER AND WATER STORAGE TANK}
본 발명은 수열 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 단수나 공급 배관이 이상 발생되어 유량이 없거나 열교환기의 출구 온도가 영하로 낮은 경우 수축열조에 저장된 냉온수를 히트 펌프로 공급하고, 히트 펌프에서 배출되는 냉온수를 직접 냉난방 부하로 공급함으로써 이상 발생시에도 연속 운전이 가능할 수 있는 이점이 있어 신재생에너지인 수열에너지 보급 확대에 기여하도록 하는 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 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, 광역상수 이용시스템은 물이 보유하고 있는 열에너지를 이용하여 건축물의 냉난방을 해결할 수 있으며, 물은 자체 열 복원력에 의하여 원래의 조건을 유지할 수 있으므로 물의 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, 광역상수(이하, '원수'라 칭함)란 취수원에서 정수장까지 이송되는 상수원을 말하며, 국내의 경우 대규모 하천이 도심을 중심으로 형성되어 있고, 각 도시에 식수를 공급하기 위해 광역상수 라인이 갖추어져 있기 때문에 활용 가능하다.
원수는 풍부한 수원공급이 가능한 도심지역, 특히 대규모 배관이 지나가는 지역에 최적으로 이용할 수 있는 시스템이다.
이러한 원수를 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 원수를 이용한 냉난방시스템의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인에 의해 국내 등록특허 제10-1564761호인 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템이 개시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템(1)은, 수처리 장치(10), 가압 펌프(P1), 원수 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.
수처리 장치(10)는 광역 상수도망에 연결되어 원수를 공급 및 리턴하는 공급/리턴 배관(CWSP/CWRP)중 공급 배관(CWSP)에 설치되어 원수 내에 포함된 이물질을 제거한다.
가압 펌프(P1)는 공급 배관(CWSP)에 설치되되, 수처리 장치(10)의 후단에 설치되어 원수를 가압시킨다.
원수 열교환기(20)는 공급 배관(CWSP)에 1차측 입구가 연결되고, 공급 배관(CWSP)에 1차측 출구가 연결 설치되며, 제 1순환 배관(CP1)에 2차측 입구와 출구가 각각 연결 설치되어 원수와 열매체를 열교환시킨다.
히트 펌프(HP)는 원수 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 원수 열교환기(20)의 열매체가 응축기측으로 유입되어 증발기측으로 배출되고, 난방시 원수 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.
열매체 순환펌프(P2)는 제 1순환 배관(CP1)에서 히트 펌프(HP)의 열원측 전단에 설치되어 열매체를 순환시킨다.
수축열조(30)는 히트 펌프(HP)의 부하측과 연결된 제 2순환 배관(CP2)에 상하부 디퓨져(21, 23)가 연결 설치되어 수축열을 저장한다.
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.
방냉열 펌프(P4)는 제 2순환 배관(CP2)에서 히트 펌프(HP)의 부하측과 수축열조(30)의 하부 디퓨져(33) 사이에 설치되어 열매체를 순환시킨다.
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.
온도계(T)는 공급 배관(CWSP)에 설치되어 광역상수의 온도를 측정한다.
압력계(P)는 공급 배관(CWSP)에 설치되어 광역상수의 압력을 측정한다.
유량계(F)는 공급 배관(CWSP)에 설치되어 광역상수의 유량을 측정한다.
컨트롤러(50)는 온도계(T)와 압력계(P) 및 유량계(F)로부터 입력되는 원수의 온도, 압력 및 유량에 따라 축냉열 펌프(P3)의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어하여 안정적으로 냉난방이 이루어지도록 한다.
그러나, 이러한 종래의 수온차 수축열 냉난방 시스템은 하절기나 동절기시 단수가 이루어지거나 배관에 균일이 발생하거나 막힘이 발생하여 유량이 없는 경우 히트 펌프가 동작하지 못하여 냉난방이 불가능하고, 동절기시 한파로 인해 원수의 온도가 낮은 경우 열교환기의 출구 온도가 영하로 떨어져 출구가 막히는 문제점이 있다.
국내 등록특허 제10-1564761호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단수나 공급 배관이 이상 발생되어 유량이 없거나 열교환기의 출구 온도가 영하로 낮은 경우 수축열조에 저장된 냉온수를 히트 펌프로 공급하고, 히트 펌프에서 배출되는 냉온수를 직접 냉난방 부하로 공급함으로써 이상 발생시에도 연속 운전이 가능할 수 있는 이점이 있어 신재생에너지인 수열에너지 보급 확대에 기여하도록 하는 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
광역상수도망에 연결된 공급 배관 및 리턴 배관에 각각 설치되어 원수의 유량을 측정하는 유량계와; 상기 공급 배관 및 리턴 배관에 각각 설치되어 원수 온도를 측정하는 온도계와; 상기 공급 배관 및 리턴 배관에 연결되어 원수와 열매체를 열교환시키는 원수 열교환기와; 상기 원수 열교환기에 연결되어 열매체를 가온하거나 냉각하는 히트 펌프와; 상기 히트 펌프와 연결되어 냉 또는 온수를 저장하는 수축열조와; 상기 수축열조와 연결되어 상기 수축열조의 냉수 또는 온수와 냉방수 또는 난방수를 열교환시키는 부하측 열교환기와; 상기 원수 열교환기의 출구와 상기 수축열조의 출구에 연결되는 제 1연결 배관과; 상기 원수 열교환기의 입구와 상기 수축열조의 입구에 연결되는 제 2연결 배관과; 상기 히트 펌프의 출구와 상기 부하측 열교환기의 입구에 연결되는 제 3연결 배관과; 상기 히트 펌프의 입구와 상기 부하측 열교환기의 출구에 연결되는 제 4연결 배관과; 상기 제 1, 2연결 배관을 연결시키는 바이패스 배관; 및 상기 제 1~4연결 배관의 연결 부위에 각각 설치되는 3방향 전자 밸브; 및 상기 온도계와 유량계로부터 입력되는 원수의 유량과 온도를 측정하여 상기 공급 배관 및 리턴 배관의 이상 발생으로 유량 또는 온도가 기준값 미만이면 각각의 상기 3방향 전자 밸브를 통해 유로를 변경해서 상기 제 1, 2연결 배관을 통해 상기 수축열조에 저장된 냉온수가 상기 히트 펌프로 공급되어 순환되도록 하고, 상기 제3, 4배관을 통해 상기 히트 펌프에서 배출되는 냉온수가 냉난방 부하로 직접 공급되어 순환되도록 하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 컨트롤러는 하절기시 상기 수축열조에서 상기 히트 펌프로 공급되는 냉수의 온도를 높이도록 상기 히트 펌프에서 상기 수축열조로 순환되는 온수 일부를 상기 바이패스 배관을 통해 상기 제 2연결 배관으로 공급하여 상기 히트 펌프로 유입되는 냉수의 온도를 높여 일정하게 유지한다.
여기에서 또한, 상기 컨트롤러는 동절기시 상기 수축열조에서 상기 히트 펌프로 공급되는 온수의 온도를 낮추도록 상기 히트 펌프에서 상기 수축열조로 순환되는 냉수 일부를 상기 바이패스 배관을 통해 상기 제 2연결 배관으로 공급하여 상기 히트 펌프로 유입되는 온수의 온도를 낮춰 일정하게 유지한다.
여기에서 또, 상기 바이패스 배관과 제 2연결 배관 사이에 설치되는 3방향 전자 밸브는 상기 컨트롤러에 의해 유량이 제어되는 유량 제어 밸브이다.
여기에서 또, 상기 컨트롤러는 상기 온도계와 유량계로부터 입력되는 원수의 유량과 온도를 측정하여 상기 공급 배관 및 리턴 배관의 유량 또는 온도가 기준값 이상이면, 상기 원수 열교환기와, 히트 펌프와, 수축열조 및 부하측 열교환기를 동작시켜 정상 운전으로 전환되어 냉난방을 수행한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템에 따르면, 단수나 공급 배관이 이상 발생되어 유량이 없거나 열교환기의 출구 온도가 영하로 낮은 경우 수축열조에 저장된 냉온수를 히트 펌프로 공급하고, 히트 펌프에서 배출되는 냉온수를 직접 냉난방 부하로 공급함으로써 이상 발생시에도 연속 운전이 가능할 수 있는 이점이 있어 신재생에너지인 수열에너지 보급 확대에 기여할 수 있다.
도 1은 종래의 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템을 나타낸 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템을 나타낸 계통도이다.
도 3은 본 발명에 따른 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템의 이상 발생시 하절기 운전 모습을 나타낸 계통도이다.
도 4는 본 발명에 따른 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템의 이상 발생시 동절기 운전 모습을 나타낸 계통도이다.
이하, 본 발명에 따른 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 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 2는 본 발명에 따른 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템을 나타낸 계통도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템(100)은 유량계(F)와, 온도계(T)와, 원수 열교환기(20)와, 히트 펌프(HP)와, 수축열조(30)와, 부하측 열교환기(40)와, 제 1~4연결배관(L1~L4)과, 바이패스 배관(BL)과, 3방향 전자 밸브(V3) 및 컨트롤러(50)로 구성된다.
먼저, 유량계(F)와, 온도계(T)와, 원수 열교환기(20)와, 히트 펌프(HP)와, 수축열조(20)와, 부하측 열교환기(30)와, 펌프(P1~P4), 배관(CP1, CP2, BP1, BP2) 및 밸브(V1, V2)는 종래와 동일 구성으로 동일 부호를 부여하고, 그 중복 설명을 생략하며, BP1, V1은 도시를 생략하였다.
그리고, 제 1연결 배관(L1)은 원수 열교환기(20)의 출구와 수축열조(30)의 출구에 연결된다.
또한, 제 2연결 배관(L2)은 원수 열교환기(20)의 입구와 수축열조(30)의 입구에 연결된다.
또, 제 3연결 배관(L3)은 히트 펌프(HP)의 출구와 부하측 열교환기(40)의 입구에 연결된다.
또, 제 4연결 배관(L4)은 히트 펌프(HP)의 입구와 부하측 열교환기(40)의 출구에 연결된다.
이어서, 바이패스 배관(BL)은 제 1, 2연결 배관(L1, L2)을 연결시킨다.
계속해서, 3방향 전자 밸브(V3)는 제 1~4연결 배관(L1~L4)의 연결 부위에 각각 설치되는 데, 바이패스 배관(BL)과 제 2연결 배관(L2) 사이에 설치되는 3방향 전자 밸브(V3)는 컨트롤러(50)에 의해 유량이 제어되는 유량 제어 밸브인 것이 바람직하다.
그리고, 컨트롤러(50)는 기본적으로 종래와 동일하게 동작되고, 특히 온도계(T)와 유량계(F)로부터 입력되는 원수의 유량과 온도를 측정하여 공급 배관(CWSP) 및 리턴 배관(CWRP)의 이상 발생으로 유량 또는 온도가 기준값 미만이면 각각의 3방향 전자 밸브(V3)를 통해 유로를 변경해서 제 1, 2연결 배관(L1, L2)을 통해 수축열조(30)에 저장된 냉온수가 히트 펌프(HP)로 공급되어 순환되도록 하고, 제3, 4배관(L3, L4)을 통해 히트 펌프(HP)에서 배출되는 냉온수가 냉난방 부하로 직접 공급되어 순환되도록 한다.
이때, 컨트롤러(50)는 하절기에 이상 발생한 경우에는 수축열조(30)에서 히트 펌프(HP)로 공급되는 냉수의 온도를 높이도록 히트 펌프(HP)에서 수축열조(30)로 순환되는 온수 일부를 바이패스 배관(BL)을 통해 제 2연결 배관(L2)으로 공급하여 히트 펌프(HP)로 유입되는 냉수의 온도를 높여 일정하게 유지한다.
또한, 컨트롤러(50)는 동절기에 이상 발생한 경우에는 수축열조(30)에서 히트 펌프(HP)로 공급되는 온수의 온도를 낮추도록 히트 펌프에서 수축열조(30)로 순환되는 냉수 일부를 바이패스 배관(BL)을 통해 제 2연결 배관(L2)으로 공급하여 히트 펌프(HP)로 유입되는 온수의 온도를 낮춰 일정하게 유지한다.
이하, 본 발명에 따른 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템의 이상 발생시 하절기 운전 모습을 나타낸 계통도이고, 도 4는 본 발명에 따른 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템의 이상 발생시 동절기 운전 모습을 나타낸 계통도이다.
《하절기 냉방 및 동절기 난방 운전》
공급 배관(CWSP)에서 원수가 원수 열교환기(20)의 1차측 입구로 유입되어 감온된 후 리턴 배관(CWRP)으로 배출된다.
그리고, 원수 열교환기(20)의 2차측에는 히트 펌프(HP)의 열매체인 브라인이 순환되며 열교환되어 감온 또는 승온되어 다시 히트 펌프(HP)로 유입되고, 수축열조(30)에 저장된 물이 히트 펌프(HP)로 유입되어 승온 또는 감온되면서 수축열조(30)에 축열된다.
수축열조(30)에 축열된 물이 부하측 열교환기(40)의 1차측 입구로 유입되어 2차측으로 유입되는 냉난방수와 열교환되면서 부하 지역으로 공급되어 냉난방을 수행한다.
《이상 발생시 하절기 냉방 운전》
도 3에 도시된 바와 같이 단수나 공급 배관(CWSP)이 이상(파열, 막힘 등) 발생되어 유량이 없어 유량계(F)에서 유량이 미감지되거나 기준값 미만인 경우 컨트롤러(50)는 정상 운전을 정지하고, 3방향 전자 밸브(V3)를 통해 유로를 변경, 즉 공급 배관(CWSP)의 원수 공급을 차단하여 히트 펌프(HP)와 수축열조(30)를 직접 연결시킨다.
유로가 변경된 상태에서 컨트롤러(50)는 제 1, 2연결 배관(L1, L2)을 통해 수축열조(30)에 저장된 약 5℃의 냉수와 바이패스 배관(BL)을 통해 히트 펌프(HP)에서 배출되는 약 34℃의 온수를 혼합하여 약 30℃의 온수를 히트 펌프(HP)로 공급하고, 히트펌프(HP)에서 배출되는 약 34℃의 온수를 수축열조(30)로 순환시키며, 제3, 4배관(L3, L4)을 통해 히트 펌프(HP)에서 배출되는 약 7℃의 냉수를 냉방 부하로 직접 공급하고, 냉방 부하에서 리턴되는 약 14℃의 물을 히트 펌프(HP)로 순환시켜 냉방을 수행한다.
《이상 발생시 동절기 냉방 운전》
도 4에 도시된 바와 같이 단수나 공급 배관(CWSP)이 이상(파열, 막힘 등) 발생되어 유량이 없어 유량계(F)에서 유량이 미감지되거나 기준값 미만인 경우 또는 지속적인 한파로 인해 원수 온도가 약 4℃ 미만이어서 온도계(T)에서 감지되는 온도가 기준값 미만인 경우 컨트롤러(50)는 정상 운전을 정지하고, 3방향 전자 밸브(V3)를 통해 유로를 변경, 즉 공급 배관(CWSP)의 원수 공급을 차단하여 히트 펌프(HP)와 수축열조(30)를 직접 연결시킨다.
유로가 변경된 상태에서 컨트롤러(50)는 제 1, 2연결 배관(L1, L2)을 통해 수축열조(30)에 저장된 약 50℃의 온수와 바이패스 배관(BL)을 통해 히트 펌프(HP)에서 배출되는 약 1℃의 냉수를 혼합해서 약 5℃의 냉수를 히트 펌프(HP)로 공급한 후 수축열조(30)로 순환시키고, 제3, 4배관(L3, L4)을 통해 히트 펌프(HP)에서 배출되는 약 53℃의 온수를 난방 부하로 직접 공급하고, 난방 부하에서 리턴되는 약 48℃의 물을 히트 펌프(HP)로 순환시켜 난방을 수행한다.
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.
20 : 원수 열교환기 30 : 수축열조
40 : 부하측 열교환기 50 : 컨트롤러
BL : 바이패스 배관 HP :　히트 펌프
L1~L4 : 제 1~4연결 배관 V3 : 3방향 전자 밸브

Claims (5)

  1. 광역상수도망에 연결된 공급 배관 및 리턴 배관에 각각 설치되어 원수의 유량을 측정하는 유량계와;
    상기 공급 배관 및 리턴 배관에 각각 설치되어 원수 온도를 측정하는 온도계와;
    상기 공급 배관 및 리턴 배관에 연결되어 원수와 열매체를 열교환시키는 원수 열교환기와;
    상기 원수 열교환기에 연결되어 열매체를 가온하거나 냉각하는 히트 펌프와;
    상기 히트 펌프와 연결되어 냉 또는 온수를 저장하는 수축열조와;
    상기 수축열조와 연결되어 상기 수축열조의 냉수 또는 온수와 냉방수 또는 난방수를 열교환시키는 부하측 열교환기와;
    상기 원수 열교환기의 출구와 상기 수축열조의 출구에 연결되는 제 1연결 배관과;
    상기 원수 열교환기의 입구와 상기 수축열조의 입구에 연결되는 제 2연결 배관과;
    상기 히트 펌프의 출구와 상기 부하측 열교환기의 입구에 연결되는 제 3연결 배관과;
    상기 히트 펌프의 입구와 상기 부하측 열교환기의 출구에 연결되는 제 4연결 배관과;
    상기 제 1, 2연결 배관을 연결시키는 바이패스 배관; 및
    상기 제 1~4연결 배관의 연결 부위에 각각 설치되는 3방향 전자 밸브; 및
    상기 온도계와 유량계로부터 입력되는 원수의 유량과 온도를 측정하여 공급 배관 및 리턴 배관의 이상 발생으로 단수가 발생되어 유량 또는 온도가 기준값 미만이면 각각의 상기 3방향 전자 밸브를 통해 유로를 변경해서 상기 제 1, 2연결 배관을 통해 상기 수축열조에 저장된 냉온수가 상기 히트 펌프로 공급되어 순환되도록 하고, 상기 제3, 4배관을 통해 상기 히트 펌프에서 배출되는 냉온수가 냉난방 부하로 직접 공급되어 순환되도록 하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 컨트롤러는,
    하절기시 상기 수축열조에서 상기 히트 펌프로 공급되는 냉수의 온도를 높이도록 상기 히트 펌프에서 상기 수축열조로 순환되는 온수 일부를 상기 바이패스 배관을 통해 상기 제 2연결 배관으로 공급하여 상기 히트 펌프로 유입되는 냉수의 온도를 높여 일정하게 유지하고, 동절기시 상기 수축열조에서 상기 히트 펌프로 공급되는 온수의 온도를 낮추도록 상기 히트 펌프에서 상기 수축열조로 순환되는 냉수 일부를 상기 바이패스 배관을 통해 상기 제 2연결 배관으로 공급하여 상기 히트 펌프로 유입되는 온수의 온도를 낮춰 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스 배관과 제 2연결 배관 사이에 설치되는 3방향 전자 밸브는,
    상기 컨트롤러에 의해 유량이 제어되는 유량 제어 밸브인 것을 특징으로 하는 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 온도계와 유량계로부터 입력되는 원수의 유량과 온도를 측정하여 상기 공급 배관 및 리턴 배관의 유량 또는 온도가 기준값 이상이면, 상기 원수 열교환기와, 히트 펌프와, 수축열조 및 부하측 열교환기를 동작시켜 정상 운전으로 전환되어 냉난방을 수행하는 것을 특징으로 하는 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템.
KR1020200151909A 2020-11-13 2020-11-13 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템 KR102328622B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200151909A KR102328622B1 (ko) 2020-11-13 2020-11-13 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200151909A KR102328622B1 (ko) 2020-11-13 2020-11-13 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102328622B1 true KR102328622B1 (ko) 2021-11-19

Family

ID=78718154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200151909A KR102328622B1 (ko) 2020-11-13 2020-11-13 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102328622B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030028790A (ko) * 2003-02-25 2003-04-10 주식회사 스코넷 해수용 폐열 회수식 냉, 온수 겸용 히트 펌프장치
KR20130010180A (ko) * 2011-07-18 2013-01-28 강한기 이물질 및 에어 제거와 살균이 가능한 관정형 히트펌프 시스템
KR20150047657A (ko) * 2013-10-23 2015-05-06 한국에너지기술연구원 해수 취수량 제어를 이용한 해수열원 히트펌프 시스템
KR101564761B1 (ko) 2014-11-24 2015-11-02 강한기 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템
KR101959275B1 (ko) * 2018-09-14 2019-03-19 에너지관리기술(주) 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030028790A (ko) * 2003-02-25 2003-04-10 주식회사 스코넷 해수용 폐열 회수식 냉, 온수 겸용 히트 펌프장치
KR20130010180A (ko) * 2011-07-18 2013-01-28 강한기 이물질 및 에어 제거와 살균이 가능한 관정형 히트펌프 시스템
KR20150047657A (ko) * 2013-10-23 2015-05-06 한국에너지기술연구원 해수 취수량 제어를 이용한 해수열원 히트펌프 시스템
KR101564761B1 (ko) 2014-11-24 2015-11-02 강한기 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템
KR101959275B1 (ko) * 2018-09-14 2019-03-19 에너지관리기술(주) 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11371720B2 (en) Thermal energy network and methods of providing thermal energy
DK2438358T3 (en) Heating System
KR100780281B1 (ko) 고효율 수열원 히트 펌프 냉난방 시스템
KR101564761B1 (ko) 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템
JP5274222B2 (ja) 空調設備用の熱源制御システム
CN101182940B (zh) 太阳能热水供应***及其加热方法
CN204438368U (zh) 一种水源热泵空调***
CA3024775A1 (en) Combined heating and cooling system
CN109340957A (zh) 多冷源、多热源联合供冷、供热的多能互补***
CZ31064U1 (cs) Sdružený systém ohřevu užitkové vody a otopného média pro domovní vytápění
KR102328622B1 (ko) 원수와 수축열조를 이용하여 연속 운전이 가능한 수열 시스템
JP5759213B2 (ja) 給湯システムの凍結予防装置及び給湯システム
KR101959275B1 (ko) 수열원 히트펌프에 의한 냉난방 통합배관 시스템
CN204678563U (zh) 大型水环热泵***
CN203443954U (zh) 自来水水源热泵的水质安全监测***
KR101558242B1 (ko) 해수 취수량 제어를 이용한 해수열원 히트펌프 시스템
JP3708660B2 (ja) 熱利用に供する液体配管設備
CN107387259B (zh) 制热***、制冷***及冷热电三联供***
JP2014081116A (ja) 給湯装置
JP3733371B2 (ja) 温度制御系
EP0856132B1 (en) Method and arrangement for producing cooling and heating power
CN111442321A (zh) 一种多功能换热机组及其调节方法
CN209524595U (zh) 一种多模块联合供冷供热***
US20110252826A1 (en) Cascading energy system
CN220624140U (zh) 大温差供热***

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant