KR20200095233A - 히트펌프 시스템 - Google Patents

히트펌프 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20200095233A
KR20200095233A KR1020190013063A KR20190013063A KR20200095233A KR 20200095233 A KR20200095233 A KR 20200095233A KR 1020190013063 A KR1020190013063 A KR 1020190013063A KR 20190013063 A KR20190013063 A KR 20190013063A KR 20200095233 A KR20200095233 A KR 20200095233A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
regenerator
evaporator
heat
refrigerant
absorbent
Prior art date
Application number
KR1020190013063A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102689551B1 (ko
Inventor
강해수
신만수
오지헌
Original Assignee
한국전력공사
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 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020190013063A priority Critical patent/KR102689551B1/ko
Priority claimed from KR1020190013063A external-priority patent/KR102689551B1/ko
Publication of KR20200095233A publication Critical patent/KR20200095233A/ko
Priority to KR1020240095881A priority patent/KR20240116878A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102689551B1 publication Critical patent/KR102689551B1/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
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/02—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using waste heat, e.g. from internal-combustion engines
    • 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
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/06—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being water vapour evaporated from a salt solution, e.g. lithium bromide
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40—Thermal components
    • H02S40/42—Cooling means
    • 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
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems
    • Y02B30/625—Absorption based systems combined with heat or power generation [CHP], e.g. trigeneration
    • 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
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Central Air Conditioning (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)

Abstract

본 발명은, 증발기; 내부에 흡수제를 수용하고, 상기 증발기와 연결되어 상기 증발기로부터 유입되는 냉매와 상기 흡수제가 혼합되도록 이루어지는 흡수기; 상기 흡수기와 연결되고, 상기 흡수제와 상기 냉매가 혼합되어 만들어진 희용액을 상기 흡수기로부터 공급받아 상기 희용액을 농용액과 냉매증기로 분리시키고, 상기 농용액을 상기 흡수기로 공급하도록 이루어지는 제1 재생기; 상기 제1 재생기와 연결되며, 상기 제1 재생기에서 생성되어 전달되는 상기 냉매증기의 온도를 상승시키도록 이루어지는 제2 재생기; 상기 제1 및 제2 재생기를 통해 생성된 상기 냉매증기를 공급받고, 공급받은 상기 냉매증기를 냉매액으로 응축시키며, 응축된 상기 냉매액을 상기 증발기로 공급하도록 이루어지는 응축기; 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 이루어지는 태양전지부; 상기 제1 재생기와 연결되고, 상기 태양전지부의 후면에서 발생하는 배열을 회수하여 상기 제1 재생기로 공급하도록 이루어지는 배열공급부; 및 상기 제2 재생기와 연결되고, 상기 태양전지부에서 생산되는 전기 에너지를 전달받아 열을 발생시키고, 발생되는 열을 상기 제2 재생기로 공급하도록 이루어지는 보조히터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템을 개시한다.

Description

히트펌프 시스템{HEAT PUMP SYSTEM}
본 발명은 태양광 전기와 연결되는 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
흡수식 히트펌프는 산업용 냉동공조 시스템으로서 주로 활용되고 있다. 히트펌프는 낮은 온도의 작동유체를 높은 온도로 끌어올리는 역할을 하는 장치로서 흡수식 히트펌프는 산업체 공정상 발생하는 다양한 형태의 중 저온 폐열을 이용해 공정에서 필요한 냉수 및 증기를 발생시키는데 사용된다. 이러한 산업공정용 흡수식 히트펌프는 현재 일본, 독일 등 해외에서는 상용화 되었으나 국내는 대부분 수입하거나 히트펌프와 냉동기를 독립적으로 운용하고 있다.
기존 흡수식 히트펌프의 구성설비 중 재생기에 공급되는 열원으로는 산업공정용 폐열이나 가스 등을 사용한다. 이는 압축식 히트펌프에서 압축 행정 대신 흡수액(LiBr)이 열에 의한 냉매의 고압 및 증발 프로세스를 이용한 것으로, 흡수제와 냉매를 분리하기 위해 사용되는 재생기의 열원에는 추가적인 구동 에너지가 필요하며 흡수식 히트펌프 시스템 효율을 감소시키는 요인으로 작용한다. 또한 응축기 및 흡수기에 공급되는 작동 유체의 상변화를 시키기 위한 작동유체의 냉각에 사용하는 냉각탑의 설치면적, 비용 및 냉각탑의 효율 변화가 흡수식 히트펌프의 경제성 및 효율 감소에 영향을 주게 된다.
또한, 흡수식 히트펌프 시스템은 냉수 및 증기를 독립적으로 발생 시킬 수 있지만 제습 및 가습 기능 구현은 불가하다. 만약 제습기 및 가습기를 추가로 운용한다면 소비전력이 증가하며 공조시설을 포함하여 제습과 가습을 각각 관리해야 하는 문제가 발생한다.
한편, 태양전지 모듈에 입사되는 태양의 열에너지로 인해 내부온도가 상승할수록 출력은 감소한다. 이론적으로는 태양전지 모듈의 표면온도가 1℃ 상승 시 약 0.5% 출력이 감소한다. 태양전지 모듈의 출력 특성은 태양에너지가 입사할 경우 대기온도의 상승, 하강함에 따라 변화한다. 또한, 온도에 따른 모듈의 MPP(Maximum Power Point)가 변화한다.
그리고, 태양전지 모듈 표면의 온도를 감소시키기 위해 표면에 냉각수를 분사시키는데 태양전지 모듈이 여러 개로 구성된 Array가 설치되어 있을 경우 많은 냉각수를 소비해야 되며, 예측이 어려운 외부환경변화에 따라 냉각수 분사를 위한 불규칙적인 설비 운영이 필요하므로 관리 및 운영측면의 어려움이 발생한다. 또한 모듈에 분사된 냉각수가 순수하다고 해도 물 때(Water Scale)가 발생하며 증발 잔여물과 같은 퇴적물은 입광효율을 저하 시킨다.
따라서, 태양전지 모듈의 온도 상승에 따른 출력 감소를 방지하는 한편, 제습 및 가습 기능의 구현이 가능한 히트펌프 시스템의 개발이 고려될 수 있다.
본 발명의 일 목적은, 태양전지 모듈의 온도 상승을 방지하는 한편, 태양전지에서 발생하는 미활용에너지를 이용하는 히트펌프 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 일 목적은, 고온다습한 환경과 저온건조한 환경에서 냉방과 제습 및 난방과 가습 기능의 구현이 가능한 히트펌프 시스템을 제공하는 데에 있다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 히트펌프 시스템은, 증발기; 내부에 흡수제를 수용하고, 상기 증발기와 연결되어 상기 증발기로부터 유입되는 냉매와 상기 흡수제가 혼합되도록 이루어지는 흡수기; 상기 흡수기와 연결되고, 상기 흡수제와 상기 냉매가 혼합되어 만들어진 희용액을 상기 흡수기로부터 공급받아 상기 희용액을 농용액과 냉매증기로 분리시키고, 상기 농용액을 상기 흡수기로 공급하도록 이루어지는 제1 재생기; 상기 제1 재생기와 연결되며, 상기 제1 재생기에서 생성되어 전달되는 상기 냉매증기의 온도를 상승시키도록 이루어지는 제2 재생기; 상기 제1 및 제2 재생기를 통해 생성된 상기 냉매증기를 공급받고, 공급받은 상기 냉매증기를 냉매액으로 응축시키며, 응축된 상기 냉매액을 상기 증발기로 공급하도록 이루어지는 응축기; 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 이루어지는 태양전지부; 상기 제1 재생기와 연결되고, 상기 태양전지부의 후면에서 발생하는 배열을 회수하여 상기 제1 재생기로 공급하도록 이루어지는 배열공급부; 및 상기 제2 재생기와 연결되고, 상기 태양전지부에서 생산되는 전기 에너지를 전달받아 열을 발생시키고, 발생되는 열을 상기 제2 재생기로 공급하도록 이루어지는 보조히터부를 포함한다.
상기 히트펌프 시스템은, 외부 공기를 상기 증발기로 유입시키도록 이루어지는 제1 팬; 내부로 액체제습제를 공급받도록 이루어지며, 상기 공급되는 액체제습제를 통해 상기 증발기로부터 공급되는 상기 외부 공기에 포함된 수분을 제거하도록 이루어지는 제습기; 및 상기 증발기 및 상기 제습기를 차례로 지나면서 만들어진 냉각 및 제습된 상기 외부 공기를 기설정된 공간으로 공급하도록 이루어지는 제2 팬을 더 포함할 수 있다.
상기 히트펌프 시스템은, 상기 제1 및 제2 재생기에서 분리된 상기 흡수제를 공급받고, 내부의 상기 액체제습제와 상기 공급된 흡수제를 열교환시켜 상기 열교환된 흡수제를 상기 흡수기로 공급하도록 이루어지는 용액열교환기를 더 포함할 수 있다.
상기 히트펌프 시스템은, 외부 공기를 상기 제2 재생기로 유입시키도록 이루어지는 제3 팬; 및 상기 제2 재생기와 상기 응축기를 차례로 지나면서 가열 및 상기 응축기 내부의 수분을 흡수하여 가습된 상기 외부 공기를 기설정된 공간으로 공급하도록 이루어지는 제4 팬을 더 포함할 수 있다.
상기 히트펌프 시스템은, 상기 증발기 및 응축기는 상기 냉매에 대하여 폐 루프를 형성하도록 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 태양전지 모듈의 후면에서 발생하는 배열을 회수하여 온도를 감소시킴으로써 태양전지 모듈의 출력을 높이는 한편, 태양전지 모듈에서 미활용되는 에너지를 회수하여 히트펌프 시스템에 이용함으로써, 히트펌프 시스템에 별도의 에너지공급원이 필요하지 않게되므로, 에너지 이용 효율을 높일 수 있다.
본 발명에 의하면, 히트펌프 시스템을 통해 냉방 및 난방뿐만 아니라 제습 및 가습 기능을 함께 제공할 수 있으며, 추가적으로 제습기 또는 가습기의 설치를 필요로 하지 않는다는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프 시스템에 구비되는 태양전지부의 구성을 개념적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 태양전지부를 구비하는 히트펌프 시스템에서 냉방 및 제습 기능의 구현 시 구성을 개념적으로 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 도시된 태양전지부를 구비하는 히트펌프 시스템에서 난방 및 가습 기능의 구현 시 구성을 개념적으로 나타낸 도면.
이하, 본 발명에 관련된 히트펌프 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프 시스템(100)에 구비되는 태양전지부(160)의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 태양전지부(160)를 구비하는 히트펌프 시스템(100)에서 냉방 및 제습 기능의 구현 시 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 히트펌프 시스템(100)은 증발기(110), 흡수기(120), 제1 재생기(130), 제2 재생기(140), 응축기(150), 태양전지부(160), 배열공급부(170) 및 보조히터부(180)를 포함한다.
증발기(110)는 외부로부터 공급되는 공기의 열을 흡수하여 냉각시키도록 이루어진다.
흡수기(120)는 내부에 흡수제(absorbent)를 수용하고, 상기 증발기(110)와 연결되어 증발기(110)로부터 유입되는 냉매와 내부에 수용된 상기 흡수제가 혼합되도록 이루어진다. 상기 흡수제는 브로민화 리튬(LiBr)으로 이루어질 수 있다.
제1 재생기(130)는 상기 흡수기(120)와 연결되고, 상기 흡수제와 상기 냉매가 혼합되어 만들어지는 희용액을 상기 흡수기(120)로부터 공급받아, 열에 의해 상기 희용액을 농용액과 냉매증기로 분리시키며, 분리된 상기 농용액을 상기 흡수기(120)로 공급하도록 이루어진다.
제2 재생기(140)는 상기 제1 재생기(130)와 연결되고, 제1 재생기(130)에서 생성되어 전달되는 상기 냉매증기의 온도를 상승시키도록 이루어진다.
응축기(150)는 상기 제1 및 제2 재생기(130,140)를 통해 생성된 상기 냉매증기를 공급받고, 공급받은 상기 냉매증기를 다시 냉매액으로 응축시킨 후, 응축된 상기 냉매액을 증발기(110)로 공급하도록 이루어진다.
태양전지부(160)는 태양 에너지(S)를 전기 에너지로 변환하도록 이루어진다.
배열공급부(170)는 상기 제1 재생기(130)와 연결되고, 태양전지부(160)의 후면에서 발생하는 배열을 회수하여 제1 재생기(130)의 동작에 필요한 열을 공급하도록 이루어진다. 또한, 상기 배열공급부(170)의 구현을 위하여, 태양전지부(160)의 후면에는 상기 배열과 열교환되도록 이루어지는 열교환기(171a)를 구비하는 배열회수부(171)가 설치될 수 있다. 상기 배열회수부(171)는 상기 배열공급부(170)와 연결되어 상기 회수된 배열을 상기 배열공급부(170)로 전달하도록 구성될 수 있다.
보조히터부(180)는 상기 제2 재생기(140)와 연결되고, 태양전지부(160)에서 생산되는 전기 에너지를 전달받아 열을 발생시키며, 발생되는 열을 상기 제2 재생기(140)로 공급하여 상기 제2 재생기(140)의 기능이 동작할 수 있도록 이루어진다.
한편, 히트펌프 시스템(100)은 제1 팬(191), 제습기(192), 제2 팬(193)을 더 포함할 수 있다.
제1 팬(191)은 도시된 바와 같이 상기 증발기(110) 외부 공기를 유입시키도록 이루어진다.
제습기(192)는, 내부로 액체제습제(liquid desiccant)를 공급받도록 이루어지며, 공급되는 상기 액체제습제를 통해 증발기(110)로부터 공급되는 상기 외부 공기에 포함된 수분 성분을 제거하도록 이루어진다.
제2 팬(193)은 상기 증발기(110) 및 상기 제습기(192)를 차례로 지나면서 만들어진 냉각 및 제습된 상기 외부 공기를 실내공간 등의 기설정된 공간으로 공급하도록 이루어진다.
한편, 히트펌프 시스템(100)은 용액열교환기(125)를 더 포함할 수 있다.
용액열교환기(125)는 제1 및 제2 재생기(130,140)에서 분리된 상기 흡수제를 공급받고, 내부를 순환하는 상기 액체제습제와 공급된 상기 흡수제를 열교환시키고, 열교환된 상기 흡수제를 상기 흡수기(120)로 공급하도록 이루어진다.
이하, 상기 히트펌프 시스템(100)를 통한 냉방 및 제습 운용에 대하여 설명한다.
증발기(110)의 쉘 측으로 외부의 고온다습한 공기가 유입되어 통과하면서 유입되는 외부 공기는 냉각되어 온도가 감소한다. 이후 냉각된 상기 외부 공기는 다시 상기 제습기(192)으 쉘 측을 통과하면서 상기 액체제습제에 의해 수분이 흡착되어 제습되고, 최종적으로 냉방 및 제습된 공기가 제2 팬(193)을 통해 실내 등의 공간으로 공급된다.
또한, 증발기(110)의 쉘 측을 통과한 냉매(물)는 흡수기(120)의 쉘 측을 통과하고, 이 과정에서 흡수기(120) 내의 상기 흡수제와 혼합한다. 그리고, 상기 흡수제가 혼합된 묽은 용액 즉 상기 희용액이 되어 용액펌프(127)를 통해 제1 재생기(130)로 공급된다.
또한, 제1 재생기(130)에서는 상기 태양전지부(160)의 후면에서 회수되는 상기 배열을 이용하여 공급되는 상기 희용액을 분리한다.
그리고, 흡수기(120)에서 흡수작용을 계속하면 상기 흡수제의 수용액 농도가 점점 묽게되어 흡수작용이 계속 일어날 수 없으므로, 제1 재생기(130)에서 상기 희용액을 상기 농용액과 냉매증기로 분리하여 상기 농용액을 다시 흡수기(120)로 공급한다.
또한, 필요시에는 분리된 냉매는 상기 태양전지부(160)에서 생산된 전기로 동작하는 상기 보조히터부(180)에서 발생하는 열을 이용하는 제2 재생기(140)를 통해서 더 높은 온도의 냉매증기로 만들어 상기 응축기(150)로 공급한다. 여기서, 상기 냉매증기는 다시 응축기(150)의 쉘 측을 지나면서 상기 액체제습제와의 열교환을 통해 냉매액이 되어 상기 증발기(110)로 유입된다.
또한, 제1 및 제2 재생기(130,140)에서 분리된 상기 흡수제는 용액열교환기(125)의 튜브 측을 지나면서 상대적으로 낮은 온도의 상기 액체제습제와 열교환을 통해 상기 흡수기(120)로 다시 유입된다.
한편, 상기 액체제습제는 상기 제습기(192)의 쉘 측을 통해 공기 중의 수분을 흡수한 상태에서 흡수기(120)의 튜브 측으로 지나간다. 그리고, 용액열교환기(125)의 튜브 측을 지나고 응축기(150)의 튜브 측을 지나면서 상기 액체제습제의 온도가 상승한다. 그리고, 수분을 함유한 상기 액체제습제가 온도가 상승함에 따라 재생되어 수분을 방출하고, 다시 제습기(192) 측을 통과하면서 제습작용이 이루어진다.
여기서, 냉매는 흡수기(120)의 쉘 측, 용액펌프(127), 제1 재생기(130)의 쉘 측, 제2 재생기(140)의 쉘 측, 응축기(150)의 쉘 측, 증발기(110)의 쉘 측, 제습기(192)의 쉘 측에서 다시 흡수기(120)의 쉘 측으로 이동하는 경로를 형성한다.
상기 흡수제는 흡수기(120)의 쉘 측, 용액펌프(127), 제1 재생기(130)의 쉘 측, 용액열교환기(125)의 쉘 측에서 다시 흡수기(120)의 쉘 측으로 이동하는 경로를 형성한다.
다음으로, 상기 액체제습제는 흡수기(120)의 튜브 측, 제습기(192)의 쉘 측, 액체제습제펌프(152), 용액열교환기(125)의 튜브 측, 제1 재생기(130)의 튜브 측, 제2 재생기(140)의 튜브 측에서 다시 흡수기(120)의 쉘 측으로 이동하는 경로를 형성한다.
다음으로, 공기는 외부에서 증발기(110)의 쉘 측, 제습기(192)를 통과하여 실내 등의 공간으로 공급된다.
이하, 상기 난방 및 가습 기능을 구현하는 히트펌프 시스템(200)의 동작원리에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 태양전지부(160)를 구비하는 히트펌프 시스템(200)에서 난방 및 가습 기능의 구현 시 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 히트펌프 시스템(200)은, 증발기(210), 흡수기(220), 제1 재생기(230), 제2 재생기(240), 응축기(250), 태양전지부(160), 배열공급부(170) 및 보조히터부(180)를 포함한다.
여기서, 증발기(210), 증발기(210), 흡수기(220), 제1 재생기(230), 제2 재생기(240), 응축기(250)는 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 증발기(110), 흡수기(120), 제1 재생기(130), 제2 재생기(140), 응축기(150)와 유사하거나 동일한 특징을 갖도록 이루어질 수 있다.
한편, 상기 히트펌프 시스템(200)은 제3 팬(291) 및 제4 팬(292)을 더 포함할 수 있다.
제3 팬(291)은 외부 공기를 상기 제2 재생기(240)로 유입시키도록 이루어진다.
제4 팬(292)은 상기 제2 재생기(240)와 응축기(250)를 차례로 지나면서 가열 및 응축기(250) 내부의 수분을 흡수하여 가습된 상기 외부 공기를 기설정된 공간으로 공급하도록 이루어진다.
또한, 상기 증발기(210)와 응축기(250)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 냉매에 대하여 폐 루프(C)를 형성하도록 이루어질 수 있다.
이하, 상기 히트펌프 시스템(200)를 통한 난방 및 가습 운용에 대하여 설명한다.
외부로부터 공급되는 공기가 제2 재생기(240)에서 냉매증기와 함께 가열된 뒤, 응축기(250)를 지나면서 응축기(250) 내의 수분을 흡수하고 실내 등의 공간으로 공기를 공급한다.
상기 냉매액은 증발기(210)를 통과하면서 온도가 감소하여 냉수가 되며, 냉매 폐 루프(C)를 통해서 응축기(250)로 공급되는 상기 냉매증기와 열교환이 이뤄진 후 응축된 냉매는 증발기(210)로 공급된다.
증발기(210)의 냉매와 흡수기(220)의 상기 흡수제가 흡입되어 흡수기(220)의 쉘 측을 같이 통과하며, 상기 흡수제가 혼합된 묽은 용액 즉, 회용액이 되어 용액펌프(227)을 통해 제1 재생기(230)의 쉘 측으로 공급된다.
또한, 제1 재생기(230)의 열원으로 태양전지부(160) 후면에서 회수한 배열을 활용하여 상기 흡수제와 냉매를 분리한다. 이러한 과정은, 냉매와 상기 흡수제를 분리하면서 회용액이던 상기 흡수제를 다시 농용액으로 바꾸어 흡수기(220)에 투입하기 위해서이다.
냉매증기는 다시 제2 재생기(240)의 쉘 측을 통과한다. 제2 재생기(240)에서 발생한 냉매증기는 응축기(250)로 공급되어 응축되며, 응축된 냉매는 증발기(210)로 공급된다.
그리고, 응축기(250)의 쉘 측에서 실내공기와 냉매증기가 열교환을 통해 온도를 높여 난방효과를 낸다. 또한, 응축기(250) 내의 냉매증기에 함유된 수분을 흡수해서 실내 공간 등으로 공급하여 가습효과를 제공한다.
여기서, 냉매는 흡수기(220)의 쉘 측, 용액펌프(227), 제1 재생기(230)의 쉘 측, 제2 재생기(240)의 쉘 측, 응축기(250)의 쉘 측, 증발기(210)의 쉘 측에서 다시 흡수기(220)의 쉘 측으로 이동하는 경로를 형성한다.
상기 흡수제는 흡수기(220)의 쉘 측, 용액펌프(227), 제1 재생기(230)의 쉘 측, 용액열교환기(225)의 쉘 측에서 다시 흡수기(220)의 쉘 측으로 이동하는 경로를 형성한다.
다음으로, 상기 액체제습제펌프(152)는 히트펌프 시스템(200)의 난방 및 가습 운용에서는 가동을 중단한다.
다음으로, 공기는 외부에서 제2 재생기(240)의 쉘 측, 응축기(250)의 쉘 측을 통과하여 실내 등의 공간으로 공급된다.
이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 태양전지부(160)의 후면에서 발생하는 배열을 회수하여 온도를 감소시킴으로써 태양전지부(160)의 출력을 높이는 한편, 태양전지부(160)에서 미활용되는 에너지를 배열회수부(171)를 통해 회수하여 히트펌프 시스템(100,200)에 이용함으로써, 히트펌프 시스템(100,200)에 별도의 에너지공급원이 필요하지 않게되므로 에너지 이용의 효율을 높일 수 있다.
또한, 히트펌프 시스템(100,200)을 통해 냉방 및 난방뿐만 아니라 제습 및 가습 기능을 함께 제공할 수 있으며, 별도의 제습기 또는 가습기의 설치를 필요로 하지 않는다는 장점을 갖는다.
이상에서 설명된 히트펌프 시스템은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100 : 히트펌프 시스템 110 : 증발기
120 : 흡수기 125 : 용액열교환기
127 : 용액펌프 130 : 제1 재생기
123 : 탄성부 130 : 제어부
140 : 제2 재생기 150 : 응축기
152 : 액체제습제펌프 160 : 태양전지부
170 : 배열공급부 171 : 배열회수부
171a : 열교환기 180 : 보조히터부
191 : 제1 팬 192 : 제습기
193 : 제2 팬

Claims (5)

  1. 증발기;
    내부에 흡수제를 수용하고, 상기 증발기와 연결되어 상기 증발기로부터 유입되는 냉매와 상기 흡수제가 혼합되도록 이루어지는 흡수기;
    상기 흡수기와 연결되고, 상기 흡수제와 상기 냉매가 혼합되어 만들어진 희용액을 상기 흡수기로부터 공급받아 상기 희용액을 농용액과 냉매증기로 분리시키고, 상기 농용액을 상기 흡수기로 공급하도록 이루어지는 제1 재생기;
    상기 제1 재생기와 연결되며, 상기 제1 재생기에서 생성되어 전달되는 상기 냉매증기의 온도를 상승시키도록 이루어지는 제2 재생기;
    상기 제1 및 제2 재생기를 통해 생성된 상기 냉매증기를 공급받고, 공급받은 상기 냉매증기를 냉매액으로 응축시키며, 응축된 상기 냉매액을 상기 증발기로 공급하도록 이루어지는 응축기;
    태양 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 이루어지는 태양전지부;
    상기 제1 재생기와 연결되고, 상기 태양전지부의 후면에서 발생하는 배열을 회수하여 상기 제1 재생기로 공급하도록 이루어지는 배열공급부; 및
    상기 제2 재생기와 연결되고, 상기 태양전지부에서 생산되는 전기 에너지를 전달받아 열을 발생시키고, 발생되는 열을 상기 제2 재생기로 공급하도록 이루어지는 보조히터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    외부 공기를 상기 증발기로 유입시키도록 이루어지는 제1 팬;
    내부로 액체제습제를 공급받도록 이루어지며, 상기 공급되는 액체제습제를 통해 상기 증발기로부터 공급되는 상기 외부 공기에 포함된 수분을 제거하도록 이루어지는 제습기; 및
    상기 증발기 및 상기 제습기를 차례로 지나면서 만들어진 냉각 및 제습된 상기 외부 공기를 기설정된 공간으로 공급하도록 이루어지는 제2 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 재생기에서 분리된 상기 흡수제를 공급받고, 내부의 상기 액체제습제와 상기 공급된 흡수제를 열교환시켜 상기 열교환된 흡수제를 상기 흡수기로 공급하도록 이루어지는 용액열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    외부 공기를 상기 제2 재생기로 유입시키도록 이루어지는 제3 팬; 및
    상기 제2 재생기와 상기 응축기를 차례로 지나면서 가열 및 상기 응축기 내부의 수분을 흡수하여 가습된 상기 외부 공기를 기설정된 공간으로 공급하도록 이루어지는 제4 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 증발기 및 응축기는 상기 냉매에 대하여 폐 루프를 형성하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
KR1020190013063A 2019-01-31 2019-01-31 히트펌프 시스템 KR102689551B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190013063A KR102689551B1 (ko) 2019-01-31 히트펌프 시스템
KR1020240095881A KR20240116878A (ko) 2019-01-31 2024-07-19 제습 및 가습이 가능한 히트펌프 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190013063A KR102689551B1 (ko) 2019-01-31 히트펌프 시스템

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020240095881A Division KR20240116878A (ko) 2019-01-31 2024-07-19 제습 및 가습이 가능한 히트펌프 시스템
KR1020240096605A Division KR20240118703A (ko) 2024-07-22 높은 에너지 이용 효율을 가지는 히트펌프 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200095233A true KR20200095233A (ko) 2020-08-10
KR102689551B1 KR102689551B1 (ko) 2024-07-29

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112113367A (zh) * 2020-10-22 2020-12-22 沈阳建筑大学 太阳能热驱动的改进溶液吸收式热泵***与除湿空调***

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112113367A (zh) * 2020-10-22 2020-12-22 沈阳建筑大学 太阳能热驱动的改进溶液吸收式热泵***与除湿空调***
CN112113367B (zh) * 2020-10-22 2024-05-28 沈阳建筑大学 太阳能热驱动的改进溶液吸收式热泵***与除湿空调***

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240116878A (ko) 2024-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5943874A (en) Desiccant assisted air conditioning apparatus
US4287721A (en) Chemical heat pump and method
US5758509A (en) Absorption heat pump and desiccant assisted air conditioning apparatus
KR101121824B1 (ko) 태양열을 이용한 공조시스템
CN108488901B (zh) 太阳能潜热回收式减压膜蒸馏再生的溶液除湿***及方法
US20110138832A1 (en) Hybrid solar air-conditioning system
US20220243932A1 (en) Electrochemical dehumidifier with multiple air contactors
JP3060050B2 (ja) 塩水の淡水化方法及び同淡水化装置
CN104697235A (zh) 一种基于电渗析的三元工质氨水吸收式制冷***
CN101832606A (zh) 溶液除湿空调***及其制冷除湿方法
CN110739723B (zh) 智能多级能源互补***
KR100724701B1 (ko) 연료 전지를 이용한 공기조화 장치 및 공기조화 방법
KR102689551B1 (ko) 히트펌프 시스템
KR20200095233A (ko) 히트펌프 시스템
TWM548776U (zh) 儲能型轉輪除濕冷却空調整合系統
Su et al. Performance analysis of a hybrid photovoltaic/thermal and liquid desiccant system
KR20240118703A (ko) 높은 에너지 이용 효율을 가지는 히트펌프 시스템
KR101699905B1 (ko) 연료 전지를 갖는 흡수식 냉동기 시스템
KR20180086159A (ko) 연료전지 폐열회수를 위한 이중 배기가스 처리장치
CN210599130U (zh) 基于能源梯级利用的多能互补***
EP3773994B1 (en) Co2 from air absorption method
CN108954575B (zh) 基于减压膜蒸馏再生的多级露点蒸发冷却除湿***
KR102382588B1 (ko) 히트펌프 시스템
WO2021002145A1 (ja) 太陽光発電システム用の冷却システム
US20240011720A1 (en) System for thermochemical storage with improved dehydration

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant