KR200435896Y1 - 열병합발전기와 개별보일러를 설치한 온수/난방 복합시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 기존 빌딩 및 아파트에 사용되고 있는 열병합발전(또는 중앙난방)시스템과 개별보일러시스템의 단점을 해결하기 위한 장치로써, 먼저 기존 열병합발전시스템의 단점은 기계실의 열병합발전기 폐열을 이용하여 온수와 난방을 동시에 해결할 수는 있지만 온수를 사용하고 남은 열량으로는 소비자가 원하는 수준만큼의 난방을 제공하기에는 역부족이며, 이와 반대로 개별보일러시스템은 충분한 난방효과를 제공할 수는 있지만 개별보일러에서 찬물을 데우는 일정 시간이 필요하며 온수가 나오다가 갑자기 냉수가 나오는 경우가 종종 발생하여 온수의 적정온도 조절이 어려운 단점이 존재한다. 이와 같이 소비자가 원하는 최적 난방과 최적 온수를 동시에 해결하기 위해 빌딩 및 아파트 기계실에 소형 열병합발전기를 설치하여 전기를 공급하고 이때 발생하는 고온의 폐열을 회수하여 순수 온수용 급탕의 열원으로만 사용하며, 각 세대별 난방용 개별보일러를 별도 설치하여 세대별 직접 난방을 구현할 수 있도록 하는 복합시스템이다. 즉, 한국전력에서 제공하는 전력과 열병합발전기에서 제공하는 전력을 동시에 사용하도록 설계함을 기본으로 하므로 한국전력의 공급전력이 단절 시에도 열병합발전이 가동되어 24시간 무정전 및 24시가 최적온도의 온수공급, 24시간 최적난방 제공 등을 모두 실현할 수 있는 ＜온수+난방 복합장치 공급시스템＞으로써, 이 시스템을 통해 열병합발전의 장점과 개별보일러의 장점만을 모두 이용하여 에너지 사용 효율화에 대한 시너지효과를 창출할 수 있으며 소비자 편의성을 지향함에 따라 소비자의 만족도 한층 향상시킬 수 있다.

또한, 열병합발전기의 폐열을 이용해 온수를 데우고도 남은 폐열은 냉각탑를 통해 재냉각되지만, 겨울철에는 지하주차장 입구나 아파트 단지 내 도로의 빙판 및 눈 녹임에도 충분히 활용할 수 있어 에너지 절감 및 소비자의 만족을 더욱 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

열병합발전, 온수/난방 복합시스템, 중앙난방, 보일러, 폐열, 에너지

Description

열병합발전기와 개별보일러를 설치한 온수/난방 복합시스템{COMPLEX SYSTEM FOR HOT-WATER/HEATING USING STEAM SUPPLY AND POWER GENERATION AND INDIVISUAL BOILER}

도 1은 본 고안에 따른 열병합발전기와 개별보일러를 설치한 온수/난방 복합시스템의 일 실시예를 도시한 개념도, 그리고

도 2는 본 고안에 따른 열병합발전기와 개별보일러를 설치한 온수/난방 복합시스템에서, 열병합 발전기를 이용한 온수공급과정을 나타내는 물의 흐름을 도시한 개략도이다.

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＜도면의 주요부분에 대한 설명＞

1: 가스발전기 3: 온수 챔버

4: 밸브 5: 온수용 열교환기

6: 온수탱크 7: 냉수공급라인

8: 온도센서 9: 회수 챔버

10: 냉각탑 12: 밸브개폐기

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13: 해빙용 열교환기 14: 팽창탱크

15: 부동액펌프 16: 옥외용 부동액 온수열선

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20: 개별보일러

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본 고안은 기존 빌딩 및 아파트에 사용되고 있는 열병합발전시스템과 개별보일러시스템의 단점을 해결하기 위한 장치로써, 소비자가 원하는 최적 난방과 최적 온수를 동시에 해결하기 위해 빌딩 및 아파트 기계실에 소형 열병합발전기를 설치하여 전체 입주세대에 전기를 공급하고 이때 발생하는 고온의 폐열을 회수하여 순수 급탕(온수용)의 열원으로만 사용하며, 각 세대별로 난방용 개별보일러를 별도 설치하여 세대별 직접 난방을 구현할 수 있는 복합시스템이다. 즉, 한국전력에서 제공하는 전력과 열병합발전기에서 제공하는 전력을 동시에 사용하도록 설계함을 기본으로 하므로 한국전력의 공급전력이 단절 시에도 열병합발전이 가동되어 24시간 무정전 및 24시간 최적온도의 온수공급, 24시간 최적난방 제공 등을 모두 실현할 수 있는 온수/난방 복합시스템으로써, 이 시스템을 통해 열병합발전의 장점과 개별보일러의 장점만을 모두 이용하여 에너지사용 효율화에 대한 시너지 효과를 창출할 수 있으며 소비자 편의성을 지향함에 따라 소비자의 만족도 한층 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

또한, 열병합발전기의 폐열을 이용해 온수를 데우고도 남는 폐열은 냉각탑를 통해 재냉각되지만, 겨울철에는 지하주차장 입구나 아파트 단지 내 도로의 빙판 및 눈 녹임에도 충분히 활용할 수 있어 에너지 절감효과를 증대함은 물론 소비자의 만족을 더욱 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

본 고안은 아파트 등의 구조상 중앙집중 난방방식과 개별 난방방식의 단점을 상호보완할 수 있는 장점이 있다.
세대별 개별보일러를 설치하여 중앙집중 난방방식과 개별 난방방식의 단점을 상호 보완할 수 있는 장점이 있다.

세대별 개별보일러를 설치하는 개별난방은 중앙난방 방식보다 온수 사용시 온수가 데워지는 시간이 길고 가스의 사용도 많을 뿐만 아니라 온수 사용중에 냉수가 나오는 경우가 빈번하게 발생하며, 중앙난방은 난방비가 과다하게 발생하고 난방의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

오늘날 한전에서 공급하는 전기공급량의 부족으로 정부의 에너지 대책이 심각하게 거론되고 있으므로 열병합발전기를 이용한 아파트 단지 내 개별 전기공급은 향후 부족한 전기공급난을 해소시켜 주고, 열병합발전기 사용시 발생하는 폐열을 이용하여 항상 최적온도의 온수를 공급할 수 있으며, 남은 폐열은 아파트 단지 내 빙판이나 눈녹임에도 사용할 수 있는 것이다. 그러나 열병합발전기에서 미처 해소하지 못하는 난방부족을 개별보일러의 복합설치를 통해 세대별 최적난방을 구현할 수 있으므로, 에너지 절감효율을 극대화하기 위해서는 열병합발전기와 개별보일러가 설치된 온수/난방 복합시스템이 매우 중요한 역할을 할 것이다.

따라서, 본 고안은 상기한 바와 같이 종래의 열병합발전 시스템이 가지고 있는 문제점과 개별보일러 시스템이 가지고 있는 취약점을 해결하고 두 시스템의 복합을 통한 시너지효과를 창출하도록 고안된 것으로, 발전기 폐열을 이용해 온수를 사용하여 온수비용을 절감함으로써 정부의 에너지 절감 정책에 부응할 뿐만 아니라 소비자 개개인의 취향에 맞는 최적의 난방제공을 가능케 하여, 빌딩 및 아파트의 온수 및 난방 공급에 대한 에너지사용 효율성을 극대화하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부 도면을 참조로 본 고안에 따른 열병합발전기와 개별보일러가 설치된 온수/난방 복합 시스템을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 열병합발전기와 개별보일러를 설치한 온수/난방 복합 시스템의 일 실시예를 도시한 개념도이고, 그리고 도 2는 본 고안에 따른 열병합발전기와 개별보일러를 설치한 온수/난방 복합 시스템에서, 열병합 발전기를 이용한 온수공급과정을 나타내는 물의 흐름을 도시한 개략도이다.

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도 1 내지 도 2을 참조하면, 첫째 온수공급은 열병합발전기(1)의 수냉식 냉각원리에 따라 엔진의 폐열을 이용하여 지하에 있는 온수탱크(6) 내 제1 열교환기(5)를 거쳐 일정온도(50 내지 60℃)를 유지하면서 각 입주자에게 공급할 수 있다.
먼저 열병합발전기(1)를 통해 뜨거워진 냉각수는 온수 챔버(3)에 모아지고 다시 밸브(4)를 통해 제1 열교환기(5)를 거쳐 냉각 챔버(9)로 흐른다. 온수탱크(6) 내 온수의 온도가 일정온도(60℃)에 이르면 온도센서(8)에 의해 감지되고 밸브(4)가 작동하여, 온수탱크(6) 내 제1 열교환기(5)로 유입되던 냉각수의 유입이 차단되어 냉각수는 회수 챔버(9)로 직접 보내진다. 회수 챔버(9)에 축적된 냉각수는 냉각탑(cooling tower)(10)으로 보내져 2차 냉각되어 20 내지 40℃로 차가워진 냉각수가 발전기(1)로 다시 유입되어 발전기(1)를 냉각시킨다. 이때 상기 냉각탑(10)에서 온수탱크(6)에 유입된 냉수는 제1 열교환기(5)를 통해 데워진다.
또한, 겨울철에는 온수 챔버(3)에 부착된 밸브개폐기(12)를 조절하여 온수를 공급하기 위한 제1 열교환기(5)를 경유하고 남는 폐열을 주차장 입구나 빙판길 또는 눈길의 해빙을 위해 사용할 수 있는데, 뜨거워진 냉각수의 일부를 도로 해빙을 위해 제2 열교환기(13)로 유입시켜 팽창탱크(14) 내 부동액과 열교환이 이루어진다. 제2 열교환기(13)에 의해 데워진 부동액은 펌프(15)를 통해 옥외 주차장 및 도로로 연결된 부동액이 주입된 온수열선(16)을 따라 순환함으로써 빙판길 및 눈길을 해빙시키게 된다. 이와 같은 해빙제어시스템은 관리인이 작동이 필요하다고 판단되는 날에만 선택하여 가동시킬 수 있다. 또한 빙판길 해빙용 열교환기(13)를 거친 냉각수는 온수탱크 열교환기(5)를 거친 냉각수와는 달리 온도가 상당히 낮으므로 냉각탑(10)을 거치지 않고 바로 발전기(1)로 유입된다.

둘째 각 세대별로 설치한 순수 난방용 개별보일러(20)는 난방전용으로 난방에 적합한 최적규모의 보일러를 설치하여 세대별로 취향에 맞는 최적온도를 조절할 수 있다.

셋째 상기 열병합발전기와 개별보일러의 복합설치를 이용한 온수/난방 시스템은 한국전력의 공급과 발전기의 공급을 동시에 공급할 수 있도록 설계하므로 성수기의 한국전력의 전력공급 부족난을 덜어줄 수 있으며, 온수저장탱크에 충분한 양의 온수를 저장할 수 있으므로 전기사용요금이 저렴한 심야에는 발전기 대신 한국전력의 심야전기를 사용함으로써 에너지 효율을 더욱 강화할 수 있는 장점이 있다.

전술한 바와 같이 본 고안에 의하면, 기존 한국전력을 통한 전기의 공급이 특정 기간에는 사용량을 충족시키지 못해 많은 어려움이 있어 이의 해결방안으로 아파트 단지 내 열병합 발전기를 설치하여, 한국전력에서 제공하는 전력과 열병합발전기에서 제공하는 전력을 동시에 사용하도록 설계함으로써 한국전력의 공급전력이 단절 시에도 열병합발전이 가동되어 24시간 무정전 및 24시간 최적온도의 온수공급, 24시간 최적난방 제공 등을 모두 실현할 수 있는 24시간 단절 없는 상시 서비스의 효과가 있다.

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또한, 본 고안에 의하면 발전기(1)의 냉각장치의 용도를 확장하여 온수탱크(6) 내에 제1 열교환기(5)를 통해 발전기(1)의 폐열을 온수탱크(6) 내 냉수에 전달하여 급탕으로 전환케 함으로써, 보일러를 통해 별도의 전기 및 연료를 사용하지 않고도 온수(급탕)를 용이하게 공급받아 사용하거나, 온수(급탕) 사용 외에 남는 폐열을 부동액이 주입된 온수열선(16)을 따라 옥외 주차장 등의 해빙용으로 사용할 수 있어, 에너지의 소비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 항시 최적온도의 온수를 공급 받을 수 있으므로 입주민의 생활편의를 향상시켜 주는 효과가 있으며, 셋째 각 세대별로 설치한 순수 난방용 개별보일러는 난방전용으로 난방에 적합한 최적규모의 보일러를 설치하여 최소의 장치비용으로 세대별 취향에 맞는 최적온도를 제공할 수 있는 고안인 것이다.

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Claims (2)

1. 여러 세대가 모여 있는 건물의 난방과 온수를 공급하는 온수/난방 시스템에 있어서,

   건물에 전기를 공급하는 열병합 발전기와,

   상기 열병합발전기에 냉각수를 공급하는 냉각탑과,

   상기 열병합 발전기를 냉각시키면서 데워진 물이 저장되는 온수 챔버와,

   각 가구에 온수를 공급하기 위해 상기 온수 챔버에 저장된 물을 이용하여 각 세대에 공급될 물을 데우는 제1 열교환기를 구비한 온수탱크와,

   도로, 주차장 등 공용부분에 열을 공급하기 위한 온수챔버의 온수와 열교환을 하는 제2 열교환기를 구비한 팽창탱크와,

   상기 온수탱크를 나와 냉각탑으로 순환될 물이 저장되는 회수 챔버와, 그리고

   각 세대에 난방을 공급하기 위한 각 세대별로 구비되는 난방용 개별보일러

   를 포함하는 열병합발전기와 개별보일러를 설치한 온수/난방 복합시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 팽창탱크에서 제2 열교환기를 통해 온수탱크의 물과 열교환하는 부동액이 순환하는 온수열선과,

   상기 제2 열교환기를 통한 물의 순환을 조절할 수 있는 밸브개폐기와,

   상기 부동액의 순환을 돕는 부동액 펌프를 더 포함하되,

   상기 온수탱크에서 공급되어 제2 열교환기를 통과한 냉각된 물이 열병합발전기의 냉각수로 공급되도록 순환하는

   열병합발전기와 개별보일러를 설치한 온수/난방 복합시스템.

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