KR20120021519A - 저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템 - Google Patents

저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 태양열, 지역난방, 마이크로코젠, 연료전지 시스템 등에서 쉽게 얻을 수 있는 60℃ ? 80℃정도의 저온수를 이용하여 냉방이 필요할 경우 제습냉방을 할 수 있고, 난방이 필요할 경우 실내기 또는 바닥으로 온수를 순환시켜 난방을 할 수 있고, 냉방 또는 난방이 불필요하거나 온수가 남을 경우 온수를 이용한 발전기를 가동하여 발전을 함으로서 저온수의 이용효율을 극대화할 수 있는 것을 특징으로 하는 저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템에 관한 것이다.
태양열, 냉난방기, 저온수 발전

Description

저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템{LOW TEMP HOT WATER AIR CONDITIONING ＆ GENERATING SYSTEM}
본 발명은 저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 태양열, 지역난방, 마이크로코젠, 연료전지 등에서 쉽게 얻을수 있는 60℃ ? 80℃정도의 저온수를 이용하여 냉방이 필요할 경우 제습냉방을 할 수 있고, 난방이 필용할 경우 실내기 또는 바닥으로 온수를 순환시켜 난방을 할 수 있고, 냉방 또는 난방이 불필요하거나 남을 경우 온수를 이용한 발전기를 가동하여 발전을 함으로서 저온수의 이용효율을 극대화 할 수 있는 저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템을 개시한다.
우리나라의 열병합 발전에서 생산되는 열은 동절기에는 난방부하를 충족할 수 있으나 하절기에는 전력부하는 상승하는데 반하여 열부하는 거의 없으므로 지역난방의 하절기 운전율이 10％이하로 감소하여 집단에너지 공급설비의 운전율을 제고하여 사업의 효과를 충분히 활용하기 위해서 하절기 열수요를 발굴하고자 개발된 대형흡수식 냉동기는 80℃이하의 온수는 사용할 수 없고 실내기를 별도로 설치해야 하고 효율에 비해 설치비가 많이 소요되고 소형은 아직 개발되지 않고 있다.
한편 태양열의 경우 여름이나 봄가을의 경우 집열된 온수를 대기 중으로 방열하고 있고, 일본의 경우 88℃의 온수로 구동되는 10RT급 흡수식 냉동기를 실시하고 있지만 구동온도가 높기 때문에 보조보일러가 계속 가동되어야 하는 문제가 있다.
마이크로 코젠이나 연료전지 발전 시에도 폐열이 24시간 상시 일정량이 발생이 되지만 온도가 낮아 이 저온수를 이용해 냉방을 할 수가 없기 때문에 방류하고 있다.
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명은 태양열, 지역난방, 마이크로 코젠, 연료전지 시스템 등에서 쉽게 얻을 수 있는 60℃ ? 80℃정도의 저온수를 이용하여 냉방이 필용할 경우 제습냉방을 할 수 있고, 난방이 필요할 경우 실내기 또는 바닥으로 온수를 순환시켜 난방을 할 수 있고, 냉방 또는 난방이 불필요하거나 온수가 남을 경우 온수를 이용한 발전기를 가동하여 발전을 함으로서 저온수의 이용효율을 극대화할 수 있는 것을 특징으로 하는 저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템은, 저온의 열원수를 순환시키는 열원수 순환펌프와 ; 열원수를 저장하는 온수 축열조와 ; 보조열원 선택밸브와 ; 바이패스 선택밸브와 ; 보조열원과 ; 바닥난방 선택 밸브와 ; 제습냉방 기 재생 선택 밸브와 ; 제습냉방 실내기와 ; 바닥난방 코일과 ; 저온수 발전기와 ; 발전 선택밸브와 ; 온수순환펌프로 구성되며, 상기 제습냉방 실내기는, 실내 환기구와 ; 롤형 제습로터와; 현열교환기와 ; 외기도입 댐퍼와 ; 재생형 증발식 냉방기와 ; 급기팬과 ; 급기구와 ;냉방기 배기구와 ; 외기도입구와; 재생 열원배관과 ; 재생기와; 배기팬과 ; 배기구와 ; 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 저온 열원수는 태양열, 지역난방, 마이크로 코젠, 연료전지 중 선택된 어느 하나이며, 열원수의 온도는 60℃ ? 95℃이다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 보조열원은 기름 또는 가스보일러, 공기열원 히트펌프, 바이오매스보일러, 지열히트펌프, 수열원히트펌프 중 선택된 어느하나이다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 발전기는 기화오일 스크류터빈 발전, 냉매 터빈 발전, 열원온도차엔진 발전, 열발전소자 발전, LTPC엔진 발전 중 선택된 어느하나이다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 제습 냉방 실내기의 현열교환기는 히트파이프형, 판형, 롤형, 원통형 중 선택된 어느하나이다.
본 발명에 의한 저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템은 태양열, 지역난방, 마이크로 코젠, 연료전지, 기타폐열 등 다양한 곳에서 발생되어 버려지는등 잉여에너지를 이용해서 실외기 없이 효과적인 냉방을 할 수 있기 때문에 설치비와 유지비 가 대폭절감되고, 하절기 전력피크치를 낮출 수 있고, 화석연료를 사용하지 않기 때문에 이산화탄소 발생이 전혀 없고, 냉매도 물을 사용하므로 환경 친화적 냉방이 가능하며, 특히 누진제가 적용되는 주택용은 전기사용료를 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 제습식 냉방방식이기 때문에 습도가 낮고 신선 외기를 도입하므로 쾌적한 냉방이 가능한 점 등 여러 가지 장점이 있다.
이하 예시 도면에 의거하여 본 발명의 일실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명한다. 다만, 아래의 실시 예는 본 발명에 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 충분히 이해할 수 있도록 제공되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
도1은 본 발명에 의한 저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템의 흐름도이다,
도1에서 보는 바와같이, 본 발명에 의한 저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템은, 열원수 순환펌프(10), 온수축열조(11), 보조열원 선택밸브(12), 바이패스 선택밸브(13), 보조열원(14), 바닥 난방 선택밸브(15), 제습냉방기 재생선택 밸브(16), 제습냉방 실내기(17), 바닥난방 코일(18), 저온수 발전기(19), 발전선택밸브(20), 온수순환펌프(21)를 포함하며, 제습냉방 실내기(17)는 실내 환기구(100), 제습로터(101), 현열교환기(102), 외기도입 댐퍼(103), 재생형 증발식 냉방기(104), 급기팬(105), 급기구(106), 냉방기 배기구(107), 외기도입구(108), 재생 열원배관(109), 재생기(110), 배기팬(111), 배기구(112), 제어수단(113)을 포함하고 있다.
이하 각 부분에 대하여 설명한다.
열원수 순환펌프(10)는 발생된 열원수를 축열조에 순환시키는 장치다. 축열조(11)는 태양열의 경우 흐리거나 야간에는 집열이 되지 않기 때문에 저장이 필요하며, 마이크로 코젠이나 연료전지 발전의 경우에도 24시간 연속적으로 일정량의 폐열이 발생되므로 저장이 필요하기 때문에 축열조(11)가 필요하다, 보조열원 선택밸브(12)와 바이패tm 선택밸브(13)는 온수 공급온도가 60℃이하일 경우 보조열원으로 가열하기 위한 조작수단이다. 보조열원(14)은 열원수의 공급량이 부족하거나 온도가 60℃ 이하일때 가동하기 위한 열원장치이다. 바닥 난방 선택밸브(15)와 제습 냉방기 재생선택밸브(16)는 난방 또는 냉방 가동 선택 조작 수단이다. 제습 냉방 실내기(17)는 저온수를 이용하여 냉방에 필용한 실내공기를 냉각하는 역할을 하며, 바닥난방코일(18)은 복사 난방 장치이며, 저온수 발전기(19)와 발전선택밸브(20)는 냉난방이 불필요하거나 온수량이 남을 경우 발전하기 위한 장치수단이며, 온수순환펌프(21)는 냉난방 또는 발전에 필요한 저온수를 순환하는 수단이다.
제습 냉방 실내기(17)의 실내환기구(100)는 실내공기 흡입구이며, 제습로터(101)는 중온고습의 순환공기를 고온저습상태로 제습하는 역할을 하며, 현열교환기(102)는 중온저습한 외기와 고온저습한 순환공기와 열교환하여 중온저습상태로 변화시키는 역할을 하며, 외기도입 댐퍼(103)는 실내에 필요한 최소외기량을 도입하기 위한 장치이며, 재생형 증발식 냉방기(104)는 저온저습한 공기를 실내에 공급하기위한 수단이다. 급기팬(105)은 실내공기를 급기구(106)를 통해 순환시키는 역할을 하며, 냉방기 배기구(107)는 냉방기(104)에서 증발된 고온다습한 공기 배출구다. 외기도입구(108)는 실내에 필요한 신선외기와 제습로터(101)재생용 외기도입구 이며, 재생열원배관(109)은 제습로터를 재생하기 위한 재생기(110)에 필요한 열원(저온수)공급배관이며, 재생기(110)는 제습로터(101)에 흡착된 습기를 열원수로 재생하게 된다. 배기팬(111)과 배기구(112)는 재생시 고온고습해진 외기를 외부로 배출시키며, 제어수단(113)은 실내흡입공기의 상태를 감지하여 모든 구성부를 자동으로 조절 가동되도록 제어 한다.
이하 본 발명에 의한 냉방, 난방, 발전 운전에 대하여 설명한다.
도1에서와 같이 먼저 냉방운전은, 제어수단(113)에서 냉방운전을 선택하면, 온수 순환펌프(21)가 가동되고 축열조(11)의 온수출구온도가 60℃이상이면 보조열원선택밸브(12)가 닫히고 바이패스 선택밸브(13)가 열리고 바닥난방 선택밸브(15)가 닫히고 제습냉방기 재생선택밸브(16)가 열리면 실내환기구(100)를 통해 흡입된 중온 고습한 실내공기는 제습로터(120)를 거치면서 잠열부하가 처리되고 습기를 잃게 되며 습기를 잃는 과정에서 온도가 다소 상승되어 고온저습의 상태가 되고 현열교환기(102)를 통과하면서 중온저습의 외부공기와 열교환하여 중온저습한 상태로 재생형 증발식 냉방기(104)를 통과하면서 저온저습한 상태로 급기팬(105)과 급기구(106)를 통해 실내에 공급되어 냉방이 이루어진다.
난방운전은, 제어수단(113)에서 난방운전을 선택하면, 온수순환펌프(21)가 가동되고 축열조(11)의 온수출구온도가 60℃이하면 보조열원 선택밸브(12)가 열리고 바이패스 선택밸브(13)가 닫히고 보조열원(14)이 가동되고 제습냉방 재생 선택밸브(16)는 닫히고 바닥난방 선택밸브(15)가 열려 온수가 실내기 또는 바닥난방코일(18)로 순환해 난방이 이루어지게 된다.
발전운전은, 냉방 또는 난방이 불필요하거나 열원수가 남을 경우에 제어수단(113)에서 발전운전을 선택하면 보조열원 선택밸브(12)와 바이패스 선택밸브(13)가 닫히고 발전선택밸브(20)가 열리고 저온수 발전기(19)가 가동되어 발전이 이루어진다.
도1은 본 발명에 의한 저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템의 흐름도.
도2는 본 발명에 의한 제습 냉방 실내기의 구성도이다.
[도면의 주요부분에 대한 주요부호의 설명]
10 : 열원수 순환펌프
11 : 온수축열조
12 : 보조 열원 선택 밸브
13 : 바이패스 선택 밸브
14 : 보조열원
15 : 바닥 난방 선택 밸브
16 : 제습 냉방기 재생 선택 밸브
17 : 제습 냉방 실내기
18 : 바닥 난방 코일
19 : 저온수 발전기
20 : 발전 선택 밸브
21 : 온수 순환 펌프
100 : 실내 환기구
101 : 제습로터
102 : 현열교환기
103 : 외기도입 댐퍼
104 : 재생형 증발식 냉방기
105 : 급기팬
106 : 급기구
107 : 냉방기 배기구
108 : 외기도입구
109 : 재생 열원 배관
110 : 재생기
111 : 배기팬
112 : 배기구
113 : 제어수단

Claims (5)

  1. 태양열, 지역난방, 마이크로 코젠, 연료전지 시스템 등에서 쉽게 얻을수 있는 저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템에 있어서, 저온열원수를 순환시키는 열원수 순환펌프와 ; 열원수를 저장하는 온수축열조와 ; 보조열원 선택밸브와; 바이패스 선택밸브와; 보조열원과; 바닥난방 선택밸브와; 제습냉방기 재생 선택밸브와; 제습 냉방 실내기와; 바닥 난방 코일과; 저온수 발전기와; 발전 선택 밸브와; 온수순환펌프로 구성되며,
    상기 제습 냉방 실내기는, 실내 환기구와; 롤형 제습로터와; 현열교환기와; 외기도입 댐퍼와; 재생형 증발식 냉방기와; 급기팬과; 급기구와; 냉방기 배기구와; 외기도입구와; 재생 열원 배관과; 재생기와; 배기팬과; 배기구와; 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 저온수를 이용한 냉난방 및 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저온열원수는 태양열, 지역난방, 마이크로 코젠, 연료전지 중 선택된 어느하나이며, 열원수의 온도는 60℃ ? 95℃의 저온수인 것을 특징으로 하는 저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보조열원은 기름 또는 가스보일러, 공기열원 히트펌프, 지열히트펌프, 바이오매스보일러, 수열원히트펌프 중 선택된 어느하나인 것을 특징으로 하는 저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 발전기는 기화오일 스크류터빈 발전, 냉매터빈 발전; 열원온도차 엔진 발전, 열발전소자 발전, LTPC엔진 발전 중 선택된 어느하나인 것을 특징으로 하는 저온수를 이용한 냉난방 및 발전 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 현열교환기는 히트파이프형, 판형, 롤형, 원통형 중 선택된 어느하나인것을 특징으로 하는 저온수를 이용한 냉난방 및 발전시스템.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103430795A (zh) * 2013-09-10 2013-12-11 山东宏力空调设备有限公司 设施农业热泵***
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KR20160096307A (ko) 2015-02-05 2016-08-16 이삼구 산화질소를 생성하는 아르기닌 함유가 증진된 귀뚜라미
CN110388765A (zh) * 2019-07-15 2019-10-29 上海电力大学 缓解土壤热堆积的温湿独立控制的地源热泵***及方法

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