KR20100019422A - 흡수 냉각기의 부하조정비를 확장하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

흡수 냉각기의 부하조정비를 확장하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 증발기(12), 흡수기(14), 제너레이터(16), 및 응축기(20)를 갖는 흡수 냉각기(10)의 작동을 개선하기 위한 방법 및 시스템은, 낮은 냉방 요구 및/또는 낮은 난방 요구 동안에 흡수 냉각기(10)의 연속된 작동을 허용하기 위해 냉매 및/또는 흡수 용액의 순환을 가변시킨다. 오버플로우 순환 루프(46, 50, 54)는 흡수 용액의 순환을 가변시키고 과잉 흡수 용액을 제너레이터(16)로부터 흡수기(14)로 선택적으로 재순환시키도록 구성된다. 냉매 순환 루프(34, 52, 58, 60)는 증발기(12)가 최저량의 냉매를 포함할 때 냉매 펌프(36)를 작동시키는 것을 방지하기 위해 증발기(12) 내의 냉매의 순환을 가변시키도록 구성된다. 흡수 냉각기(10)는 단일 효과, 이중 효과 또는 3중 효과 흡수 냉각기일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 흡수 냉각기(10)는 동시 냉난방을 할 수 있을 수도 있다.
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흡수 냉각기, 냉매, 흡수 용액, 오버플로우 순환 루프, 센서

Description

흡수 냉각기의 부하조정비를 확장하기 위한 방법 및 시스템 {A METHOD AND SYSTEM FOR EXTENDING A TURNDOWN RATIO OF AN ABSORPTION CHILLER}
본 발명은 흡수 냉각기 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 흡수 냉각기 시스템의 부하조정비(turndown ratio)를 확장하기 위한 구성에 관한 것이다.
증발기, 흡수기, 제너레이터, 및 응축기를 포함하는 흡수 냉각기는 냉방 및 난방을 제공하기 위해 흡수 용액과 냉매를 사용한다. 흡수 냉각기는 제한된 부하조정비를 가질 수도 있는데, 이 제한된 부하조정비는 최소 용량에 대한 최대 용량의 비율이다. 이러한 제한은 부분적으로, 과잉 흡수 용액을 위한 흡수기 내의 제한된 공간 또는 제너레이터에 공급되는 열 공급원 에너지의 함수일 수 있다. 부가적으로, 증발기 내의 낮은 냉매 레벨은 흡수 냉각기가 높은 부하조정비를 달성하는 것을 방해할 수도 있다.
냉각기가 확장된 부하조정비를 갖고 작동 조건의 넓은 범위 하에서 계속 작동할 수 있도록, 흡수 냉각기 시스템의 작동을 개선할 필요가 있다.
본 발명은 증발기, 흡수기, 제너레이터, 및 응축기를 갖는 흡수 냉각기의 작동을 개선하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 낮은 냉각 및/또는 낮은 난방 요구 동안에 흡수 냉각 장치의 연속된 작동을 허용하기 위해, 냉매 및/또는 흡수 용액의 순환을 가변시키는 것에 관한 것이다. 오버플로우 순환 루프(overflow circulation loop)는 제너레이터로부터 흡수 용액의 순환을 가변시키고 제너레이터로부터 흡수기로 과잉 흡수 용액을 선택적으로 재순환시키도록 구성된다. 냉매 순환 루프는 증발기의 섬프 내의 냉매의 최저량보다 적게 있는 경우에 냉매 펌프가 작동하는 것을 방지하도록 증발기 내의 냉매의 순환을 가변시키도록 구성된다. 흡수 냉각기는 단일 효과, 이중 효과 또는 3중 효과 흡수 냉각 장치일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 흡수 냉각기는 동시에 난방 및 냉방을 할 수 있다.
도 1은 확장된 부하조정비를 허용하는 냉각기 시스템의 예시적인 실시예의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템의 일부의 개략도로서, 과잉 흡수 용액을 다시 흡수기로 재순환시키기 위해 흡수기와 고단계 제너레이터 사이에 위치되는 스팀 트랩(steam trap) 및 오버플로우 배관(overflow piping)을 사용하는 것을 도시한다.
도 3은 도 1에 도시된 시스템의 일부의 개략도로서, 냉매 펌프의 작동을 제어하기 위해 증발기 내측의 냉매 레벨을 모니터링하기 위한 액체 레벨 센서를 사용하는 것을 도시한다.
도 1은 흡수 냉각기 시스템(10)의 개략도이며, 흡수 냉각기 시스템(10)은 증 발기(12), 흡수기(14), 고단계 제너레이터(16), 저단계 제너레이터(18), 응축기(20), 고온 용액 열교환기(22), 저온 용액 열교환기(24), 및 보조 열교환기(26)를 포함한다. 도 1의 예시적인 실시예에서, 냉각기 시스템(10)은 동시 냉난방 성능을 갖는 이중 효과 흡수 냉각기이고, 시스템(10)은 빌딩에 난방과 냉방을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 냉각기 시스템(10)의 부하조정비의 확장을 위한 본원에 기재된 방법 및 시스템은, 단일 효과 또는 3중 효과 흡수 냉각기, 냉방만을 하도록 구성된 흡수 냉각기, 개별적으로 난방 및 냉방을 하도록 구성된 흡수 냉각기를 포함하지만 이에 제한되지는 않는, 임의의 유형의 흡수 냉각기에 적용할 수도 있다.
냉각기 시스템(10)은 증발기(12)를 통과하는 냉수 공급원(28)의 온도를 강하시킴으로써 빌딩에 냉방을 제공하도록 구성된다. 이와 동시에, 시스템(10)은 보조 열교환기(26)를 통과하는 온수 공급원(30)의 온도를 상승시킴으로써 빌딩에 난방을 제공할 수 있다. 흡수 냉각기로 일반적으로 사용되는 바와 같이, 시스템(10)은 또한 냉각수가 열 제거를 위해 사용되도록 흡수기(14) 및 응축기(20)를 통해 냉각 탑으로부터 물을 유동시키기 위한 냉각수 루프(32)를 포함한다.
당해 기술분야에 알려진 바와 같이, 시스템(10)과 같은 흡수 냉각기 시스템은 냉각 및/또는 난방 효과를 제공하기 위해 리튬 브로마이드(lithium bromide)와 같은 흡수 용액과 물과 같은 냉매를 사용하도록 구성된다. 리튬 브로마이드 및 물을 사용하는 냉각기 시스템(10)이 기재되어 있더라도, 다른 조합(예컨대, 흡수제로서의 물과 냉매로서의 암모니아)이 시스템(10)에서 선택적으로 사용될 수 있다.
증발기(12)는 응축기(20)로부터 액체 형태의 냉매(즉, 물)를 수용하고 증발기 섬프(34)에 물을 저장하도록 구성된다. 냉매 펌프(36)를 사용하여, 증발기(12)는 섬프(34)로부터, 증발기(12)의 상부에 위치하는 스프레이어(sprayer)(38)로, 또는 증발기(12) 내의 드리퍼(dripper) 시스템으로 물을 펌핑한다. 증발기(12) 내측의 튜브를 통해 진행하는 냉수(28)로 인해, 스프레이어(38)로부터의 물은 기화되고, 냉수(28)는 온도가 강하된다. 도시된 바와 같이, 시스템(10)은 폐쇄 루프 시스템이고, 스프레이어(38)로부터의 물이 낮은 온도에서 비등하도록 진공으로 유지된다. 이제 기화된 상태인 냉매(물)는 엘리미네이터(eliminator)(40)를 통해 흡수기(14)로 진행하고, 이 지점에서 물은 흡수기(14)의 상부에 있는 스프레이어(42)를 통해 분무되는 농축된 리튬 브로마이드 용액에 의해 흡수된다. 희석된 리튬 브로마이드 용액은 용액 펌프(44)를 사용하여 고단계 제너레이터(16)로 전달된다. 리튬 브로마이드 용액을 저단계 제너레이터(18)로 그리고 저단계 제너레이터(18)로부터 이송하는 고온 및 저온 용액 열교환기(22, 24)는 제너레이터(16)로 유동하는 희석된 리튬 브로마이드 용액의 온도를 상승시키고, 이에 따라 제너레이터(16)의 효율을 증가시킨다.
배기 가스는 리튬 브로마이드 용액으로부터의 물을 비등시키기 위해 고단계 제너레이터(16)로 공급되고, 이에 따라 스팀을 생성한다. 도 1의 예시적인 실시예에서, 배기 가스는 마이크로터빈(microturbine) 또는 다른 유형의 원동기(prime mover)로부터 공급된다. 시스템(10)의 이점은, 시스템이 빌딩에 사용되는 또 다른 부품으로부터의 폐열을 이용한다는 것이다. 다른 유형의 열 공급원이 제너레이 터(16)로 열 에너지를 공급하는데 사용될 수도 있다. 예컨대, 다른 실시예에서, 제너레이터(16)는 직접 점화되거나, 스팀 점화되거나, 온수로 구동될 수도 있다. 이 후, 제너레이터(16)에 의해 생성되는 스팀은 저단계 제너레이터(18)로 그리고 보조 열교환기(26)로 안내될 수 있다. 또한, 제너레이터(16)로부터의 스팀은 또한 오버플로우 배관(overflow piping)(46)에 잔류할 수 있다.
고단계 제너레이터(16)로부터의 스팀은 저단계 제너레이터(18)의 튜브 측으로 유동한다. 고단계 제너레이터(16)로부터의 리튬 브로마이드 용액은 열교환기(22)를 통해 유동하고, 이 후 저단계 제너레이터(18)의 셸(shell) 측으로 유동한다. 제너레이터(18) 내의 리튬 브로마이드 용액은 제너레이터(18)의 튜브 측에서의 스팀으로부터의 전달된 열로 인해 부가적인 스팀을 비등시켜서 제거한다(boil off). 이 후, 제너레이터(18)의 셸 측에서의 부가적인 스팀은 제너레이터(18)와 응축기(20) 사이에 위치하는 엘리미네이터(48)를 통해 응축기(20)로 진행한다. 응축기(20)에서, 냉각수(32)는 응축기(20)의 튜브 측을 통해 유동한다. 제너레이터(18)로부터의 스팀이 응축기(20)의 셸 측으로 진입함에 따라, 스팀은 응축하고, 응축물은 증발기(12)로 다시 재순환된다(recycled).
제너레이터(18)의 튜브 측 내의 스팀은 응축하고, 이 응축물은 응축기(20)로부터의 응축물과 함께, 증발기(12)로 다시 재순환된다. 다시 고농도인 제너레이터(18)으로부터의 리튬 브로마이드는 열교환기(24)를 통해 유동하고, 흡수기(14)로 다시 재순환된다. 농축된 리튬 브로마이드가 흡수기(14) 내에 분무되어 증발기(12)로부터의 물을 흡수함에 따라, 순환이 반복된다.
도 1의 예시적인 실시예에서, 시스템(10)이 동시 냉난방 흡수 냉각기이기 때문에, 시스템(10)은 난방을 위해 사용될 수도 있는 보조 열교환기(26)를 또한 포함한다. 고단계 제너레이터(16)로부터의 스팀은 보조 열교환기(26)의 셸 측으로 진행하고, 여기서 스팀은 응축하여, 열교환기(26)의 튜브 측을 통해 유동하는 온수 공급원(30)에 열을 전달한다. 스팀이 응축한 후, 액체 응축물은 제너레이터(16)로 다시 재순환되고, 여기서 액체 응축물은 제너레이터(16) 내의 리튬 브로마이드 용액에 의해 재흡수될 수도 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 시스템(10)은 시스템(10)의 작동을 제어하는데 사용되는 3개의 메인 밸브 - 디버터(diverter) 밸브(70)(또한 CVl로 지칭됨), 열교환기 제어 밸브(72)(또한 CV2로 지칭됨) 및 저단계 제너레이터 제어 밸브(또한, CV3으로 지칭됨)를 포함한다. 밸브(70)(CVl)는 시스템(10)에서의 난방 및/또는 냉방 요구에 기초하여 고단계 제너레이터(16)로 공급되는 배기 가스의 양을 조절하도록 구성된다. 밸브(72)(CV2)는 난방 요구와의 함수로서, 제너레이터(16)로 다시 재순환되는 열교환기(26)에서의 액체 응축물의 양을 조절하도록 구성된다. 밸브(74)(CV3)는 고단계 제너레이터(16) 내측의 상태 및 난방 및/또는 냉방 요구에 기초하여, 증발기(12)로 다시 재순환되는 저단계 제너레이터(8)에서의 액체 응축물의 양을 조절하도록 구성된다. 또한, 시스템(10)은 열교환기(26)와 평행하게 구성되는 바이패스 루프(80)와, 밸브(82)를 포함한다. 바이패스 루프(80) 및 밸브(82)는 냉각기 시스템(10)에 요구되지 않지만, 특히 난방 요구가 없을 때 시스템(10)의 작동을 개선시키는데 사용될 수도 있다. 흡수 냉각기 시스템은 특정 유형의 흡수 냉각기에 따라, 도 1에 도시된 실시예와 거의 비슷한 개수의 밸브들을 포함할 수도 있다.
예컨대 봄 또는 가을의 온화한 날씨 상태 동안에 시스템(10)의 냉방 또는 난방 부하가 낮을 때, 부하는 최저 냉방 용량 또는 난방 용량 아래로 떨어질 수도 있고, 시스템(10)은 중단(shut down)되거나, 재순환 중단 모드(recycle shutdown mode)로 진입하도록 요구될 수도 있다. 외부 주위 온도가 비교적 낮지만 빌딩은 여전히 최저 냉방 요구를 갖는 경우에, 고단계 제너레이터(16) 내의 리튬 브로마이드 용액의 레벨은 바람직하지 않은 레벨로 상승할 수도 있고, 시스템(10)은 중단될 수도 있다(또는 재순환 모드로 진입할 수도 있다). 이는 아래에 더욱 상세하게 기재된다. 선택적으로 또는 부가적으로, 아래에 또한 기재된 바와 같이, 낮은 냉방 요구는 증발기(12)의 섬프(34) 내의 냉매(물)의 고갈된 레벨의 결과를 가져올 수도 있다. 증발기 섬프(34) 내의 낮은 냉매 레벨은 증발기(12)의 냉매 펌프(36)를 공동화시키고 결국에 펌프(36)의 파손에 이르게 할 수도 있다. 도 1의 흡수 냉각기 시스템(10)은 낮은 냉방 요구 동안에 흡수 냉각기 시스템(10)의 연속된 작동을 허용하기 위해, 고단계 제너레이터(16)로부터의 리튬 브로마이드 용액의 순환을 가변시키고 증발기(12)에서의 냉매의 순환을 가변시키도록 구성된다. 이에 의해, 시스템(10)은 부하조정비(즉, 최소 용량에 대한 최대 용량의 비)를 상승시킬 수 있다.
빌딩은 낮은 냉방 요구를 갖지만, 외부 대기 온도는 낮은 경우에, 냉각수 루프(32)를 통해 유동하는 냉각 탑으로부터의 냉각수는 결과적으로 보다 낮은 온도를 갖는다. 냉각수가 흡수기(14)를 통과할 때의 냉각수의 낮은 온도는, 증발기(12)로 부터의 더욱 많은 물이 흡수기(14) 내의 리튬 브로마이드 용액에 의해 흡수되도록 흡수기(14)에서의 흡수 효과를 증가시킨다. 그 결과, 증가된 부피의 희석된 리튬 브로마이드 용액이 고단계 제너레이터(16)로 유동한다. 또한, 낮은 냉방 부하 하에서, 제너레이터(16)로의 열 입력(heat input)(배기 가스)이 최소화된다. 이는 보다 적은 에너지를 수용하기 때문에, 제너레이터(16)는 제너레이터(16)에서 리튬 브로마이드 용액으로부터의 보다 적은 스팀을 비등시켜서 제거한다.
흡수기(14)에서의 흡수 효과가 증가되고 제너레이터(16)에서의 스팀 생성이 감소되면, 제너레이터(16)에 존재하는 보다 큰 부피의 리튬 브로마이드 용액의 결과를 가져온다. 표준 흡수 시스템에서, 일단 제너레이터 내의 댐(dam)이 저항할 수 있는 것보다 큰 부피의 용액이 고단계 제너레이터 내에 있다면, 몇몇 지점에서 시스템이 중단되도록 요구되거나, 용액 펌프가 정지되도록 요구된다. 또한, 흡수기(14)에서의 물 흡수 증가 및 제너레이터(16)에서의 스팀의 발생 감소의 결과로서, 보다 적은 물이 (저단계 제너레이터(18) 및 응축기(20)를 통해) 증발기(12)로 다시 재순환된다. 따라서, 낮은 냉방 요구는 증발기 섬프(34) 내의 감소된 냉매 레벨의 결과를 또한 가져온다. 냉매 펌프(36)가 시스템(10)의 작동 중에 연속적으로 작동된다면, 섬프(34)에 충분한 냉매가 있을 수 없고, 펌프(36)는 불충분한 NPSH(유효 흡입 헤드(net positive suction head))를 가질 수 있는 위험이 있어서, 펌프(36)가 공동화되게 할 수도 있다.
본원에 기재되고 도 1 내지 도 3에 도시된 설계 특징은, 시스템(10)의 낮은 부하조정비(turndown)를 방지할 수도 있는 상기의 제한을 제공하게 한다. 설계 특 징은 고단계 제너레이터(16)와 흡수기(14) 사이에 설치된 오버플로우 배관(46), 오버플로우 배관(46)과 정렬하여 설치된 스팀 트랩(50), 및 증발기 섬프(34) 내의 냉매 레벨을 모니터링하고 제어하기 위한 액체 레벨 센서(52)를 포함한다.
오버플로우 배관(46), 스팀 트랩(50) 및 액체 레벨 센서(52)는 동시 냉난방 흡수 냉각기 시스템(10)에 제공되는 것으로서 도 1에 도시된다. 배관(46), 트랩(50) 및 센서(52)는 어떠한 흡수 냉각기에도 합체될 수 있다. 예컨대, 이들 확장된 부하조정비 특징은, 난방 모드와 냉방 모드 사이에서 절환하고 동시 냉난방을 위해 구성되지 않는 흡수 냉각기에 포함될 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이, 이 특징은 낮은 냉방 요구 동안에 냉각기 시스템(10)의 연속된 작동을 허용하는 것에 집중된다. 또한, 배관(46), 트랩(50) 및 센서(52)는 낮은 난방 요구 동안에 부하조정비를 향상시키는데 사용될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 오버플로우 배관(46)은 제너레이터(16)에 연결된다. 시스템(10)의 정상 작동(즉, 높은 냉방 및/또는 난방 요구에 적당한 것) 동안에, 스팀이 제너레이터(16)에서 비등하고 있고 리튬 브로마이드 용액으로부터 제거됨에 따라, 농축된 리튬 브로마이드 용액은 제너레이터(16) 내측의 댐을 넘어, 이 후 저단계 제너레이터(18)로 열교환기(22)를 통해 유동한다. 이 시점에서, 제너레이터(16) 내의 스팀의 일부는 오버플로우 배관(46) 내로, 보조 열교환기(26)로 그리고 저단계 제너레이터(18)로 유동할 수도 있다.
반대로, 낮은 냉방 요구가 있는 경우, 보다 큰 부피의 리튬 브로마이드 용액이 제너레이터(16) 내에 포함되고, 보다 적은 스팀이 생성되고 있다. 또한, 제너 레이터(16)로의 낮은 열 입력과, 냉각수 루프(32) 내의 냉각수의 낮은 온도는, 고단계 제너레이터(16) 내측의 압력을 강하시킬 수 있다. 이러한 내압의 강하는, 고단계 제너레이터(16)로부터 저단계 제너레이터(18)로의 리튬 브로마이드 용액의 유동을 방해할 수도 있다. 시스템(10)이 계속하여 작동함에 따라, 리튬 브로마이드 용액은 용액이 댐에서의 미리 정해진 레벨보다 위에 있도록 제너레이터(16) 내의 바람직하지 않은 레벨로 계속하여 상승될 수도 있다. 어느 시점에서, 오버플로우 배관(46) 없이, 리튬 브로마이드 용액은 제너레이터(16)에서 범람(overflow)될 수 있어서, 시스템(10)의 중단의 결과를 가져올 수 있다.
시스템(10)은, 오버플로우 배관(46)을 포함하고 시스템(10)의 상태, 그리고 특히 제너레이터(16)의 상태에 기초하여 흡수 용액의 순환을 가변시키도록 구성되는 오버플로우 흡수제 순환 루프를 갖는다. 시스템(10)의 정상 작동 동안에, 리튬 브로마이드 용액은 고단계 제너레이터(16)로부터 저단계 제너레이터(18)로 유동한다. 그러나, 전술된 바와 같이, 흡수 용액이 고단계 제너레이터(16)의 댐에서의 미리 정해진 레벨보다 높게 상승하는 경우에, 리튬 브로마이드 용액의 순환을 가변시키는 것이 필요하거나 유익할 수도 있을 때, 낮은 냉방 요구와 같은 작동 조건이 존재한다. 리튬 브로마이드 용액이 제너레이터(16)에서 미리 정해진 레벨에 도달할 때, 제너레이터(16) 내의 과잉 리듐 브로마이드 용액은 오버플로우 배관(46)을 통해 흡수기(14)로 다시 안내된다. 이는 보다 큰 부피의 흡수 용액이 제너레이터(16) 내에 존재할 수도 있는 상태 하에서 냉각기 시스템(10)이 계속하여 작동하게 한다. 제너레이터(16)로부터의 스팀이 또한 오버플로우 배관(46) 내에 존재할 수도 있기 때문에, 도 2를 참조하여 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 시스템(10)은 흡수기(14)와 제너레이터(16) 사이에 스팀 트랩(50)을 포함한다.
도 2는 도 1에서의 스팀 트랩(50)과 오버플로우 배관(46)의 일부의 개략도이다. 흡수제 순환 루프의 일부로서, 오버플로우 배관(46)은 제너레이터(16)로부터 과잉 리듐 브로마이드 용액을 제거하고 제너레이터(16) 내측의 흡수 용액의 범람을 방지하는데 사용될 수 있다. 오버플로우 배관(46)은 제너레이터(16) 내의 과잉 리듐 브로마이드 용액을 흡수기(14)로 다시 재순환시키도록 구성된다.
제너레이터(16)의 작동 동안에, 오버플로우 배관(46)은 스팀만을 포함할 수도 있거나, 리튬 브로마이드만을 포함할 수도 있거나, 리튬 브로마이드와 리튬을 포함할 수도 있다. 스팀은 유용한 에너지이기 때문에, 제너레이터(16)로부터의 어떤한 스팀도 흡수 용액과 함께 흡수기(14)로 다시 유동하게 하는 것은 바람직하지 않다. 스팀 트랩(50)은 스팀이 흡수기(14)를 통과하는 것을 방지하면서, 리튬 브로마이드 용액이 흡수기(14)로 다시 재순환하는 것을 선택적으로 허용하도록 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제너레이터(16)로부터의 오버플로우 배관(46)은 스팀 트랩(50)의 하단부(50a)에 부착될 수도 있고, 흡수기(14)로부터 연장되는 배관(54)은 스팀 트랩(50)의 상단부(50b)에 부착될 수도 있다. 이 후, 배관(54)을 통해 흡수기(14)로 다시 재순환되는 과잉 리튬 브로마이드는 흡수기(14)의 섬프 내에 수납될 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 스팀 트랩(50)은 반전된 버킷 트랩(inverted bucket trap)일 수도 있다. 예컨대 열평형 스팀 트랩, 기계 스팀 트 랩, 및 열역학 스팀 트랩을 포함하는 다른 유형의 스팀 트랩이 시스템(10)에 선택적으로 사용될 수도 있다.
도 3은 도 1에서의 흡수기(14)와 증발기(12)의 일부의 개략도로서, 증발기(12)에서의 냉매의 순환을 가변시키고 센서(52)를 포함하는 냉매 순환 루프를 도시한다. 냉매 순환 루프는 섬프(34) 내에 물이 충분히 있지 않을 때 펌프(36)를 작동시키는 것을 방지하도록 구성된다. 시스템(10)의 정상 작동 동안에, 냉매(물)는 흡수기(14) 내의 리튬 브로마이드에 의한 흡수로 인해, 증발기(12)로부터 계속하여 제거되고, 이 후 응축기(20)로부터 증발기(12)로 다시 재순환된다. 전술된 바와 같이, 시스템(10)이 낮은 냉방 요구를 갖는 경우에, 보다 많은 냉매가 흡수기(14)에서 흡수되고, 보다 적은 냉매가 증발기(12)로 복귀하여, 증발기 섬프(34) 내의 냉매 레벨을 감소시킨다. 이러한 조건 하에서, 섬프(34) 내의 수위가 최저 레벨 아래로 떨어질 때 펌프(36)의 작동을 중지시킬 필요가 있을 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 용기(56)는 증발기(12)에 연결되고, 액체 레벨 센서(52)를 포함한다. 응축기(20)으로부터의 액체 냉매는 배관(58)을 통해 증발기(12)로 진행하고, 이 후 섬프(34) 및 용기(56) 내에 포함된다. 용기(56) 내의 냉매의 레벨은 섬프(34) 내의 냉매 레벨과 관련이 있다. 액체 레벨 센서(52)는 용기(56) 내의 냉매의 레벨을 감지하도록 구성된다. 센서(52)는 낮은 레벨 센서(52a), 높은 레벨 센서(52b) 및 공통 센서(52c)를 포함한다. 센서(52)가 필요에 따라 용이하게 제거될 수도 있고 교체될 수도 있도록, 용기(56)가 구성된다. 바람직한 실시예에서, 센서(52)는 펌프(36)의 작동을 제어하는 시스템(10)의 제어기에 연결된다. 다른 실시예에서, 펌프(36)는 센서(52)로부터의 신호에 기초하여 수동으로 제어될 수도 있다.
섬프(34) 내의 수위가 최저 레벨 아래로 떨어졌음을 낮은 레벨 센서(52a)가 감지할 때, 센서(52a)로부터의 신호는 제어기가 펌프(36)의 작동을 중지시키도록 하고, 이는 액체 냉매가 섬프(34)로부터 스프레이어(38)로 배관(60)을 통해 이송되는 것을 막는다. 일단 섬프(34) 내의 수위가 미리 정해진 레벨로 복귀되었음을 높은 레벨 센서(52b)가 감지하면, 센서(52b)로부터의 신호는 펌프(36)가 재시작되게 한다. 공통 센서(52c)는 섬프(34) 내의 수위가 공통 센서(52c)의 감지 단부 위에 항상 있도록 용기(56) 내로 최대한 멀리 연장된다. 이에 의해, 공통 센서(52c)는 센서(52a, 52b)를 위한 기준점으로서 작용한다. 3개 이상의 센서가 용기(56) 내에 포함될 수도 있다.
펌프(36)가 꺼져 있는 기간 동안에, 어떤 액체 냉매도 증발기(12)의 스프레이어(38)로 공급되지 않는다. 그 결과, 냉수 공급원(28)은 펌프(36)가 중단되는 기간 동안에 그의 설정 지점 위로 증가할 수도 있다. 펌프(36)가 단시간 후에 일반적으로 재시작될 수 있기 때문에, 특히 낮은 냉방 요구가 있는 경우에, 냉방 용량에 있어서의 전체적인 영향이 최소한으로 되어야 한다. 냉방에 있어서의 최소한의 영향은 펌프(36)를 손상시키거나 시스템(10)을 완전히 중단시켜야 하는 것보다 더욱 바람직하다.
도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 냉각기 시스템(10)은 (스팀 트랩(50)을 갖는) 오버플로우 배관(46)과 액체 레벨 센서(52)를 조합하여 포함한다. 오버플로 우 배관(46) 및 스팀 트랩(50)은 낮은 냉방 또는 난방 요구 동안에 냉각기 시스템(10)의 연속 작동을 허용하기 위해 제너레이터(16)로부터의 흡수 용액의 순환을 가변시킨다. 액체 레벨 센서(52)는 낮은 냉방 또는 난방 요구 동안에 냉각기 시스템(10)의 연속 작동을 허용하기 위해 증발기(12)로부터의 냉매의 순환을 가변시킨다. 오버플로우 배관(46) 및 액체 레벨 센서(52)는 시스템(10)의 부하조정비를 증가시키기 위해, 냉매 및 흡수 용액의 순환을 가변시키는데 함께 사용될 수도 있다. 냉각기 시스템은 오버플로우 배관(46) 및 스팀 트랩(50)을 포함하고 액체 레벨 센서(52)를 배제할 수도 있고, 다르게는, 냉각기 시스템은 오버플로우 배관(46) 및 스팀 트랩(50) 없이, 액체 레벨 센서(52)를 포함할 수도 있다. 바람직한 실시예에서, 오버플로우 배관, 스팀 트랩 및 액체 레벨 센서는 흡수 냉각기 시스템의 최적 작동을 위해 조합하여 사용된다.
본 발명이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었더라도, 당해 기술분야의 숙련자는 본 발명의 기술사상과 범주를 벗어나지 않으면서 형태 및 상세가 변경될 수도 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims (36)

  1. 난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템이며,
    흡수 냉각기와,
    순환을 가변시키는 수단을 포함하며,
    상기 흡수 냉각기는,
    액체 형태의 냉매를 수용하고 냉매의 일부를 기화시키도록 구성되는 증발기와,
    흡수 용액을 수납하고 증발기로부터 기화된 형태의 냉매를 수용하여서, 흡수 용액이 냉매를 흡수하여 희석된 흡수 용액을 형성하도록 구성되는 흡수기와,
    희석된 흡수 용액 및 열 공급원을 수용하여서, 냉매가 희석된 흡수 용액으로부터 기화되도록 구성되는 제너레이터와,
    제너레이터로부터 기화된 형태의 냉매를 수용하여서, 냉매가 응축하고 액체 형태의 냉매가 증발기로 다시 재순환되도록 구성되는 응축기를 포함하고,
    상기 순환을 가변시키는 수단은, 낮은 냉방 요구 및 낮은 난방 요구 중 하나 이상 동안에 흡수 냉각기의 연속된 작동을 허용하기 위해 냉매 및 흡수 용액 중 하나 이상의 순환을 가변시키는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    순환을 가변시키는 수단은, 제너레이터로부터 흡수기로 과잉 흡수 용액을 선택적으로 재순환시키도록 구성되는 오버플로우 순환 루프를 포함하는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    오버플로우 순환 루프는,
    흡수기와 제너레이터 사이의 제1 세트의 배관과,
    희석된 흡수 용액을 흡수기로부터 제너레이터로 제1 세트의 배관을 통해 이송하기 위한 펌프와,
    제너레이터와 흡수기 사이에 있고, 흡수 용액 및 기화된 형태의 냉매를 수용하도록 구성되는 제2 세트의 배관과,
    제2 세트의 배관에 연결되는 트랩으로서, 흡수 용액이 흡수기로 다시 유동하는 것을 선택적으로 허용하고 기화된 냉매가 트랩을 통과하는 것을 방지하는 트랩을 포함하는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    순환을 가변시키는 수단은,
    증발기에서의 냉매의 순환을 제어하기 위한 냉매 순환 루프를 포함하는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    냉매 순환 루프는,
    증발기에 있고, 응축기로부터의 액체 형태의 냉매를 수용하고 저장하기 위한 섬프와,
    증발기 내의 스프레이어로 냉매를 이송하도록 구성되는 펌프와,
    펌프의 작동을 제어하기 위해 섬프 내의 냉매의 레벨을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서를 포함하는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    하나 이상의 센서는 낮은 레벨 센서를 포함하고,
    펌프는 섬프 내의 냉매의 레벨이 최저 레벨보다 낮다는 것을 낮은 레벨 센서가 감지할 때 꺼지는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    하나 이상의 센서는 높은 레벨 센서를 포함하고,
    펌프는 섬프 내의 냉매의 레벨이 미리 정해진 레벨에 있거나 미리 정해진 레벨보다 높다는 것을 높은 레벨 센서가 감지할 때 켜지는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  8. 난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템이며,
    흡수 냉각기와,
    순환 루프를 포함하며,
    상기 흡수 냉각기는,
    액체 형태의 냉매를 수용하고 냉매의 일부를 기화시키도록 구성되는 증발기와,
    흡수 용액을 수납하고 증발기로부터 기화된 형태의 냉매를 수용하여서, 흡수 용액이 냉매를 흡수하여 희석된 흡수 용액을 형성하도록 구성되는 흡수기와,
    희석된 흡수 용액 및 열 공급원을 수용하여서, 냉매가 희석된 흡수 용액으로부터 기화되도록 구성되는 제너레이터와,
    제너레이터로부터 기화된 형태의 냉매를 수용하여서, 냉매가 응축하고 액체 형태의 냉매가 증발기로 다시 재순환되도록 구성되는 응축기를 포함하고,
    상기 순환 루프는, 냉매 및 흡수 용액 중 하나 이상을 가변시키고, 낮은 냉방 요구 및 낮은 난방 요구 중 하나 이상 동안에 흡수 냉각기의 연속된 작동을 허용하도록 구성되는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    순환 루프는 흡수제 순환 루프이고, 상기 흡수제 순환 루프는,
    흡수기와 제너레이터 사이에 있고, 희석된 흡수 용액을 흡수기로부터 제너레이터로 이송하기 위한 제1 세트의 배관과,
    제너레이터와 흡수기 사이에 있고, 흡수 용액 및 기화된 형태의 냉매를 수용하도록 구성되는 제2 세트의 배관을 포함하는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    흡수제 순환 루프는 제2 세트의 배관에 연결되고 흡수 용액을 흡수기로 다시 선택적으로 재순환시키도록 구성되는 트랩을 더 포함하는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    순환 루프는 냉매 순환 루프이고, 상기 냉매 순환 루프는,
    증발기에 있고, 응축기로부터 액체 형태의 냉매를 수용하고 저장하기 위한 섬프와,
    증발기 내의 스프레이어로 냉매를 이송하도록 구성되는 펌프와,
    섬프 내의 냉매의 레벨을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서를 포함하고,
    펌프는 섬프 내의 냉매의 레벨이 최저 레벨보다 낮을 때 꺼지고, 펌프는 섬프 내의 냉매의 레벨이 미리 정해진 레벨에 있거나 미리 정해진 레벨보다 높을 때 켜지는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    하나 이상의 센서는 낮은 레벨 센서를 포함하고,
    펌프는 증발기 내의 냉매의 레벨이 최저 레벨보다 낮다는 것을 낮은 레벨 센서가 감지할 때 꺼지는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    하나 이상의 센서는 높은 레벨 센서를 포함하고,
    펌프는 증발기 내의 냉매의 레벨이 미리 정해진 레벨에 있거나 미리 정해진 레벨보다 높다는 것을 높은 레벨 센서가 감지할 때 켜지는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    흡수 냉각기는 흡수 용액을 수용하도록 구성되는 하나 이상의 용액 열교환기를 더 포함하는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  15. 제8항에 있어서,
    흡수 냉각기는 보조 열교환기를 통과하는 온수 공급원의 온도를 상승시키도록 구성되는 보조 열교환기를 더 포함하는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  16. 제8항에 있어서,
    냉매는 물이고, 흡수 용액은 리튬 브로마이드인
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  17. 제8항에 있어서,
    흡수 냉각기는 이중 효과 흡수 냉각기이고, 제2 제너레이터를 더 포함하는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  18. 제8항에 있어서,
    흡수 냉각기는 3중 효과 흡수 냉각기인
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  19. 제8항에 있어서,
    흡수 냉각기는 동시 냉난방을 제공하도록 구성되는
    난방 및/또는 냉방을 제공하기 위한 시스템.
  20. 증발기, 흡수기, 제너레이터, 및 응축기를 갖는 흡수 냉각기를 작동시키는 방법이며,
    냉방 및 난방 중 하나 이상을 제공하기 위해 냉매 및 흡수 용액을 흡수 냉각기를 통해 유동시키는 단계와,
    낮은 냉방 요구 및 낮은 난방 요구 중 하나 이상 동안에 흡수 냉각기의 연속된 작동을 허용하기 위해, 냉매 및 흡수 용액 중 하나 이상의 순환을 가변시키는 단계를 포함하는
    흡수 냉각기를 작동시키는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    순환을 가변시키는 단계는, 증발기의 스프레이어 및 드리퍼 시스템 중 하나 이상으로 냉매를 이송하도록 구성되는 펌프의 작동을 제어하기 위해 증발기 내의 냉매의 레벨을 모니터링하는 단계를 포함하는
    흡수 냉각기를 작동시키는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    증발기 내의 냉매의 레벨을 모니터링하는 단계는 하나 이상의 센서에 의해 수행되는
    흡수 냉각기를 작동시키는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    하나 이상의 센서는
    증발기의 섬프 내의 냉매의 레벨을 감지하도록 구성되는 낮은 레벨 센서와,
    섬프 내의 냉매의 레벨을 감지하도록 구성되는 높은 레벨 센서를 포함하고,
    펌프는 섬프 내의 냉매의 레벨이 최저 레벨보다 낮다는 것을 낮은 레벨 센서가 판정할 때 꺼지고,
    펌프는 섬프 내의 냉매의 레벨이 미리 정해진 레벨에 있거나 미리 정해진 레벨보다 높다는 것을 높은 레벨 센서가 판정할 때 켜지는
    흡수 냉각기를 작동시키는 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    순환을 가변시키는 단계는, 제너레이터 내의 과잉 흡수 용액을 흡수기로 다시 재순환시키는 단계를 포함하는
    흡수 냉각기를 작동시키는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    과잉 흡수 용액을 흡수기로 다시 재순환시키는 단계는, 제너레이터와 흡수기 사이에 오버플로우 배관을 제공함으로써 달성되는
    흡수 냉각기를 작동시키는 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    과잉 흡수 용액을 흡수기로 다시 재순환시키는 단계는, 기화된 형태의 냉매가 흡수기로 다시 유동하는 것을 방지하는 단계를 포함하는
    흡수 냉각기를 작동시키는 방법.
  27. 증발기, 흡수기, 제너레이터, 및 응축기를 갖는 흡수 냉각기의 작동을 개선하기 위한 시스템이며,
    액체 형태의 냉매를 증발기의 섬프로부터 증발기의 상부로 이송하도록 구성되는 펌프와,
    섬프 내의 냉매의 레벨을 감지하도록 구성되는 낮은 레벨 센서와,
    섬프 내의 냉매의 레벨을 감지하도록 구성되는 높은 레벨 센서를 포함하고,
    펌프는 섬프 내의 냉매의 레벨이 최저 레벨보다 낮다는 것을 낮은 레벨 센서가 판정할 때 꺼지고,
    펌프는 섬프 내의 냉매의 레벨이 미리 정해진 레벨에 있거나 미리 정해진 레벨보다 높다는 것을 높은 레벨 센서가 판정할 때 켜지는
    흡수 냉각기의 작동을 개선하기 위한 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    증발기에 연결되고, 응축기로부터 냉매의 일부를 수용하고 저장하도록 구성 되는 용기를 더 포함하고,
    낮은 레벨 센서 및 높은 레벨 센서는 용기 내측에 위치되고,
    용기 내의 냉매의 레벨은 증발기의 섬프 내의 냉매의 레벨과 관련이 있는
    흡수 냉각기의 작동을 개선하기 위한 시스템.
  29. 제27항에 있어서,
    제너레이터 내의 과잉 흡수 용액이 흡수기로 다시 유동하는 것을 선택적으로 허용하도록 구성되는 오버플로우 시스템을 더 포함하는
    흡수 냉각기의 작동을 개선하기 위한 시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    오버플로우 시스템은,
    제너레이터와 흡수기 사이에 위치되고, 흡수 용액 및 기화된 형태의 냉매를 수용하도록 구성되는 오버플로우 배관과,
    오버플로우 배관에 연결되는 트랩으로서, 흡수 용액이 흡수기로 다시 유동하는 것을 선택적으로 허용하고 기화된 냉매가 트랩을 통과하는 것을 방지하는 트랩을 포함하는
    흡수 냉각기의 작동을 개선하기 위한 시스템.
  31. 증발기, 흡수기, 제너레이터, 및 응축기를 갖는 흡수 냉각기를 작동시키는 방법이며,
    증발기의 섬프 내의 냉매의 레벨을 감지하는 단계와,
    섬프 내의 냉매의 레벨이 최저 레벨보다 낮을 때 증발기의 펌프의 작동을 중지시키는 단계와,
    섬프 내의 냉매의 레벨이 미리 정해진 레벨에 있거나 미리 정해진 레벨보다 높을 때 펌프의 작동을 재개하는 단계를 포함하는
    흡수 냉각기를 작동시키는 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    제너레이터 내의 과잉 흡수 용액이 흡수기로 다시 유동하는 것을 허용하는 단계를 더 포함하는
    흡수 냉각기를 작동시키는 방법.
  33. 증발기, 흡수기, 제너레이터, 및 응축기를 갖는 흡수 냉각기의 작동을 개선하기 위한 오버플로우 시스템이며,
    제너레이터와 흡수기 사이에 위치되고, 스팀과 흡수 용액을 수용하도록 구성되는 배관과,
    배관에 연결되는 스팀 트랩으로서, 흡수 용액이 스팀 트랩을 통해 그리고 흡수기 내로 지나가는 것을 선택적으로 허용하고 스팀이 스팀 트랩을 통과하는 것을 방지하도록 구성되는 스팀 트랩을 포함하는
    흡수 냉각기의 작동을 개선하기 위한 오버플로우 시스템.
  34. 제33항에 있어서,
    배관은 과잉 흡수 용액을 제너레이터로부터 제거하고 과잉 흡수 용액을 흡수기로 다시 재순환시키도록 구성되는
    흡수 냉각기의 작동을 개선하기 위한 오버플로우 시스템.
  35. 제33항에 있어서,
    증발기의 스프레이어 및 드리퍼 시스템 중 하나 이상으로 냉매를 이송하도록 구성되는 펌프의 작동을 제어하기 위해 증발기 내의 냉매의 레벨을 모니터링하도록 구성되는 하나 이상의 센서를 더 포함하는
    흡수 냉각기의 작동을 개선하기 위한 오버플로우 시스템.
  36. 증발기, 흡수기, 제너레이터, 및 응축기를 갖는 흡수 냉각기의 작동을 개선하는 방법이며,
    제너레이터 내에 과도한 양의 흡수 용액이 있을 때, 제너레이터 내의 흡수 용액을 흡수기로 다시 유동하도록 안내하는 단계와,
    스팀이 흡수기로 다시 유동하는 것을 방지하는 단계를 포함하는
    흡수 냉각기의 작동을 개선하는 방법.
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