KR20180080048A - A combined heat and power generating and air conditioning system and A method for controlling the same - Google Patents

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Abstract

A combined heat and power generating and air-conditioning system of the present invention includes: an engine using gas as fuel; a power generator driven by the engine to generate power; a waste heat recovery device for recovering waste heat generated in the engine; an air conditioning device operated to cool or heat a room after receiving generated power of the generator or commercial power; a power switching device for switching the power to supply one of the generated power and the commercial power to the air conditioning device; a charging device for supplying power for igniting the engine and charged by the generated power; and a control unit for controlling the engine, the waste heat recovery device, and the power switching device, wherein the air conditioning device includes an outdoor unit operated by receiving the generated power or the commercial power and having a compressor and a condenser and an indoor unit connected to the outdoor unit through a refrigerant tube and having an evaporator, and the control unit blocks the supply of the commercial power when a supply of the commercial power is incomplete and receives the power from the charging device to ignite and operate the engine.

Description

열병합 발전 공조 시스템 및 그 제어방법{A combined heat and power generating and air conditioning system and A method for controlling the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cogeneration system and a control method thereof,

본 발명은 열병합 발전 공조 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cogeneration system and its control method.

일반적으로 열병합 발전 시스템은, 화석 연료 등을 이용하여 전력을 생산한 후 생산된 전력을 건물 등의 전력 소비처로 공급하고, 전력 생산시 발생하는 열을 열 수요처에서 이용할 수 있도록 공급한다.Generally, the cogeneration system supplies electric power produced by using fossil fuel to the power consuming place such as buildings, and supplies the heat generated in the electric power generation to use in the heat consuming place.

열병합발전 시스템은 석유, 석탄, 가스 등을 연료로 하여 엔진을 작동하여 발전기를 회전시킴으로써 발전하고 엔진 등에서 발생하는 폐열을 이용할 수 있다.The cogeneration system can generate electricity by rotating the generator by operating the engine with petroleum, coal, gas, etc. as the fuel, and can utilize waste heat generated from the engine.

최근에, 열병합발전 시스템은 공기조화기의 실외기와 열병합 발전기를 일체형으로 구비하고, 열병합 발전에 의해서 생산된 전력을 공기조화기로 공급하기도 한다. 그리고 공기조화기의 실외기와 열병합 발전기를 일체형으로 하여 전체 시스템의 크기를 작게 하여 설치 면적을 작게 하고 설치 작업을 용이하게 한다.Recently, the cogeneration system includes an outdoor unit of an air conditioner and a cogeneration unit as an integral unit, and the electric power generated by cogeneration is supplied to an air conditioner. The outdoor unit of the air conditioner and the cogeneration unit are integrated to reduce the size of the entire system, thereby reducing the installation area and facilitating installation work.

하지만, 정전이나 전력 피크 상황 또는 계약 전력 사용량을 초과하는 등 상용 전력을 공급받는 전력 수급 상황이 나쁠 경우, 공기조화기의 운용 자체가 불가능할 수 있으며, 냉난방이 필요한 상업시설 및 공공기관에 실내 온도 조절 능력을 잃게 될 수도 있다.However, when the power supply status supplied by commercial power such as power outage, power peak condition, or contracted power consumption is bad, the operation of the air conditioner itself may not be possible and the commercial temperature and humidity You may lose your ability.

또한, 열병합발전 시스템이 공기조화기에 발전 전력을 공급하는 경우에도, 엔진을 시동하기 위해서는 전력이 필요한데, 정전시에는 엔진을 기동할 수 없는 문제점이 있었다.Further, even when the cogeneration system supplies the generated power to the air conditioner, power is required to start the engine, but the engine can not be started at the time of power failure.

본 발명은 열병합발전장치에서 생산되는 전력을 공기조화장치에 공급하여 운전하는 열병합 발전 시스템에서, 상용 전력 공급이 불완전하거나 정전 상황인 경우에도 열병합발전장치를 이용하여 공기조화장치에 전력을 공급하여 운용할 수 있는 열병합 발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a cogeneration system in which electric power generated by a cogeneration system is supplied to an air conditioning system to operate the cogeneration system by supplying power to the air conditioning system using the cogeneration system even when the commercial power supply is incomplete or in a power failure state The present invention is directed to a cogeneration system capable of operating a cogeneration system.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열병합 발전 공조 시스템은, 가스를 연료로 사용하는 엔진, 상기 엔진에 의해 구동되어 전력을 생산하는 발전기, 상기 엔진에서 발생하는 폐열을 회수하는 폐열회수장치, 상기 발전기의 발전 전력 또는 상용 전력을 공급받아 실내를 냉방 또는 난방하기 위해 작동되는 공기조화장치, 상기 공기조화장치에 발전 전력과 상용 전력 중 어느 하나가 공급되도록 전력을 절환하는 전력절환장치, 상기 엔진을 기동하는 전력을 공급하고 상기 발전 전력에 의해 충전 가능한 충전장치, 및 상기 엔진, 폐열회수장치 및 전력절환장치를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 공기조화장치는 상기 발전 전력 또는 상용 전력을 공급받아 작동되며 압축기와 응축기를 구비하는 실외기와, 상기 실외기와 냉매관으로 연결되고 증발기를 구비하는 실내기를 포함하며, 상기 제어부는 상용 전력 공급이 불완전한 경우 상용 전력 공급을 차단하고 상기 충전장치로부터 전력을 공급받아 상기 엔진을 기동하여 작동시킨다.According to an aspect of the present invention, there is provided a cogeneration system air conditioning system including an engine using gas as fuel, a generator driven by the engine to generate electric power, a waste heat recovery device for recovering waste heat generated in the engine, A power switching device for switching power to supply either one of power generation power and commercial power to the air conditioner; and a power switching device for switching on / And a controller for controlling the engine, the waste heat recovering device, and the power switching device, wherein the air conditioner is operated by receiving the generated power or commercial power An outdoor unit having a compressor and a condenser, and an evaporator connected to the outdoor unit through a refrigerant pipe, Compared comprises an indoor unit, the control unit operates when the commercial power supply to block the incomplete commercial power supply, and start the engine when supplied with power from the charging device.

상기 폐열회수장치는, 상기 엔진을 냉각시킨 냉각수의 열을 빼앗는 온수 열교환기와, 상기 엔진에서 배기된 배기가스의 열을 빼앗는 배기가스 열교환기를 포함하는 것이 바람직하다.Preferably, the waste heat recovery device includes a hot water heat exchanger for taking heat of the cooling water that has cooled the engine, and an exhaust gas heat exchanger for taking heat of the exhaust gas exhausted from the engine.

상기 엔진에 액화천연가스(LNG)와 액화석유가스(LPG) 중 어느 하나가 공급되도록 가스를 절환하는 가스절환장치를 더 포함하고, 상기 제어부는 LNG 공급이 중단된 경우 상기 엔진으로 LPG가 공급되도록 상기 가스절환장치를 제어하는 것이 바람직하다.Further comprising a gas switching device for switching the gas such that either the liquefied natural gas (LNG) or the liquefied petroleum gas (LPG) is supplied to the engine, wherein the control part controls the LPG to be supplied to the engine It is preferable to control the gas switching device.

상기 공기조화장치는 가스와 전력을 사용하는 가스 히터 펌프이고, 상기 LNG 또는 LPG는 가스 히터 펌프에도 공급되는 것이 바람직하다.Preferably, the air conditioner is a gas heater pump using gas and electric power, and the LNG or LPG is also supplied to the gas heater pump.

상용 전력이 전혀 공급되지 않는 정전인 경우, 상기 전력절환장치를 제어하여 상용 전력 공급 그리드에 연결된 릴레이 스위치를 오픈하는 것이 바람직하다.When the commercial power is not supplied at all, it is preferable to control the power switching device to open a relay switch connected to the commercial power supply grid.

상기 충전장치는 슈퍼 커패시터를 포함하고, 상기 공기조화장치는 상기 충전장치로부터 전력을 공급받아 작동되는 것이 바람직하다.Preferably, the charging device includes a supercapacitor, and the air conditioner is operated by receiving power from the charging device.

본 발명의 열병합 발전 공조 시스템의 제어방법은, 가스를 연료로 사용하는 엔진과, 상기 엔진과 연결되는 발전기와, 상기 엔진에서 발생하는 폐열을 회수하는 폐열회수장치와, 전력을 공급받아 작동되는 공기조화장치와, 엔진을 기동하는 전력을 제공하는 충전장치를 포함하는 열병합 발전 공조 시스템의 제어방법에 있어서, 상용 전력 공급이 불완전한지 판단하는 단계, 상용 전력 공급이 불완전한 경우 정전 여부를 판단하는 단계, 정전인 경우 충전장치 전력으로 엔진을 기동하고 가스 연료를 공급하여 엔진을 작동하는 단계, 발전기에서 생산되는 전력을 공기조화장치로 공급하여 작동하는 단계, 및 공기조화장치를 운전하고 엔진 폐열을 회수하여 온수를 만들어 실내로 공급하는 단계를 포함한다.A control method of a cogeneration system air conditioning system according to the present invention comprises an engine using gas as fuel, a generator connected to the engine, a waste heat recovery device for recovering waste heat generated in the engine, A method of controlling a cogeneration system air conditioning system including a harmonizing device and a charging device for supplying electric power for starting an engine, the method comprising the steps of: determining whether commercial power supply is incomplete, determining whether the commercial power supply is incomplete, A step of operating the engine by supplying power to the air conditioner by operating the engine by supplying power to the engine and supplying the gaseous fuel to the air conditioner in case of a power failure, and operating the air conditioner to recover the engine waste heat And supplying hot water to the room.

상기 정전 여부 판단 단계에서 정전이 아닌 경우, 상용 전력을 공급하여 상기 엔진을 기동하고 운전하는 것이 바람직하다.If it is determined that the power failure has not occurred in the power failure determination step, it is preferable to supply commercial power to start and operate the engine.

상기 정전 여부 판단 단계에서 정전인 경우, 상용 전력 공급 그리드에 연결된 릴레이 스위치를 오픈하는 것이 바람직하다.When the power failure is determined in the power failure determination step, it is preferable to open the relay switch connected to the commercial power supply grid.

상기 엔진 기동 후 LNG 공급이 중단된 경우, LPG 공급 라인과 연결하여 상기 엔진에 LPG를 공급하는 것이 바람직하다.When the LNG supply is stopped after the engine is started, it is preferable to supply LPG to the engine by connecting with the LPG supply line.

상기 충전장치는 슈퍼 커패시터를 포함하고, 상기 공기조화장치는 상기 충전장치로부터 전력을 공급받아 작동되는 것이 바람직하다.Preferably, the charging device includes a supercapacitor, and the air conditioner is operated by receiving power from the charging device.

상기한 본 발명의 열병합 발전 공조 시스템 및 그 제어방법에 의하면, 상용 전력 공급이 불완전하거나 정전 상황인 경우에도 열병합발전장치를 이용하여 공기조화장치에 전력을 공급하여 운용할 수 있다.According to the cogeneration system and control method of the present invention, even when the commercial power supply is incomplete or a power failure occurs, the cogeneration system can be used to supply power to the air conditioner.

엔진에서 발생하는 폐열을 냉각수가 효과적으로 회수하여 온수를 생산할 수 있다.The cooling water effectively recovers waste heat generated in the engine, thereby producing hot water.

열병합발전장치에 자체 충전장치를 구비함으로써 외부 전력이 공급되지 않더라도 엔진을 시동하여 작동시킬 수 있다.The cogeneration power generation apparatus is provided with the self-charging device, so that the engine can be started and operated even if external power is not supplied.

LNG 공급이 중단된 경우라도 LPG 공급 라인을 연결하여 엔진을 계속 작동시킬 수 있다.Even if the LNG supply is interrupted, the LPG supply line can be connected to keep the engine running.

도 1은 열병합 발전 공조 시스템을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 열병합발전장치와 공기조화장치에 전력과 가스가 공급되는 것을 나타내는 개념도이다.
도 3은 열병합 발전 공조 시스템의 제어방법을 나타내는 플로우차트이다.
1 is a conceptual diagram schematically showing a cogeneration system.
2 is a conceptual diagram showing that electric power and gas are supplied to the cogeneration system and the air conditioner.
3 is a flowchart showing a control method of the cogeneration system.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 열병합 발전 시스템의 일례를 개략적으로 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram schematically showing an example of a cogeneration system.

열병합 발전 시스템(100)은 가스 연료로 엔진을 작동하여 발전기에서 전력을 생산하고, 엔진 등에서 발생하는 열을 온수 등으로 변환하여 그 수요처에 공급하는 시스템을 말한다.The cogeneration system 100 refers to a system that generates electricity from a generator by operating an engine with gas fuel, converts heat generated by the engine into hot water or the like, and supplies the heat to the customer.

이러한 열병합 발전 시스템(100)에는 공기 조화 장치가 연결되어 이 공기 조화 장치에 전력과 열 내지 온수를 공급할 수 있다.In the cogeneration system 100, an air conditioner is connected to supply power, heat, or hot water to the air conditioner.

가스 연료는 제로 가버너(zero governor; 12)에 의해 입구 입력의 형태나 유량 변화에 상관없이 항상 일정한 출구 압력을 유지하면서 공급될 수 있다. 제로 가버너(12)는 넓은 범위에 걸쳐 안정된 출구 압력을 얻을 수 있으며, 엔진에 공급하는 가스 연료의 압력을 대기압 형태로 거의 일정하게 조절해 주는 기능을 갖고 있다. 또한, 제로 가버너(12)는 2개의 솔레노이드밸브를 구비하여 공급되는 연료를 차단할 수 있다.The gaseous fuel can be supplied by the zero governor 12 while maintaining a constant outlet pressure regardless of the shape of the inlet input or the change in flow rate. The zero governor 12 is capable of obtaining a stable outlet pressure over a wide range and has a function of adjusting the pressure of the gaseous fuel supplied to the engine to almost constant at atmospheric pressure. In addition, the zero governor 12 is provided with two solenoid valves to shut off the supplied fuel.

공기는 에어 클리너(air cleaner; 14)를 거쳐 깨끗한 공기로 여과되어 공급될 수 있다. 이러한 에어 클리너(14)는 엔진에 공급되는 외부 공기를 필터를 사용하여 먼지 및 미스트 형태의 수분 및 유분의 혼입을 차단할 수 있다.The air can be filtered and supplied with clean air through an air cleaner 14. The air cleaner 14 can block the mixing of moisture and oil in the form of dust and mist using external air supplied to the engine as a filter.

이와 같이 공급된 가스 연료와 공기는 믹서(mixer; 16)에 의해 공기와 연료의 혼합비가 일정한 혼합기로 되어 엔진에 흡입될 수 있다.The gas fuel and the air supplied as described above can be sucked into the engine by a mixer having a constant mixture ratio of air and fuel by a mixer (16).

제로 가버너(12)와 믹서(16) 사이에는 믹서(16)로 유입되는 연료의 유량을 조절하는 연료밸브(13)가 구비될 수 있다.Between the zero governor 12 and the mixer 16, a fuel valve 13 for regulating the flow rate of fuel flowing into the mixer 16 may be provided.

터보차저(turbo charger; 20)는 혼합기를 고온 고압 상태로 압축할 수 있다. 이 터보차저(20)는 배기가스의 힘으로 터빈을 회전시키고 그 회전력으로 흡기를 압축시켜 엔진의 실린더로 보내어 출력을 높이는 장치이다.A turbocharger 20 can compress the mixer to a high temperature and high pressure state. The turbocharger 20 is a device that rotates the turbine by the force of the exhaust gas, compresses the intake air by its rotational force, and sends the compressed air to the cylinder of the engine to increase the output.

터보차저(20)는 터보(turbine)와 슈퍼차저(super charger; 과급기)를 합성한 용어로서, 터빈과 여기에 직결된 공기압축기로 구성되어 배기가스의 에너지로 터빈 휠(turbine wheel)을 회전시키고 공기압축기에 의해 흡입된 공기를 압축하여 실린더로 보낼 수 있다.The turbocharger 20 is a combination of a turbine and a supercharger. The turbocharger 20 is composed of a turbine and an air compressor connected directly to the turbine. The turbine wheel is rotated by the energy of the exhaust gas The air sucked by the air compressor can be compressed and sent to the cylinder.

이러한 터보차저(20)는 블레이드가 설치된 터빈 휠과 공기압축기의 임펠러를 하나의 축에 연결하고 각각 하우징으로 둘러싼 구조를 가지며, 엔진의 배기 매니폴드 근처에 배치될 수 있다.The turbocharger 20 has a structure in which a turbine wheel in which a blade is installed and an impeller of an air compressor are connected to one shaft and each surrounds the housing, and can be disposed near the exhaust manifold of the engine.

혼합기는 터보차저(20)에 의해 압축되어 온도가 상승하기 때문에 인터쿨러(intercooler; 25)로 냉각시킨 후 흡기 매니폴드(32)를 통해 엔진(30)으로 유입될 수 있다. 이 인터쿨러(25)는 혼합기를 냉각시켜 밀도를 크게 함으로써 엔진으로 유입되는 혼합기의 절대량을 늘려 엔진출력을 향상시킬 수 있다.The mixer is cooled by the intercooler 25 and then introduced into the engine 30 through the intake manifold 32 because the temperature of the mixture is compressed by the turbocharger 20. [ The intercooler 25 can cool the mixer to increase the density, thereby increasing the absolute amount of the mixer introduced into the engine and improving the engine output.

인터쿨러(25)는 공기로 냉각하는 공랭식 열교환기 또는 물로 냉각하는 수냉식 열교환 경로로 구성될 수 있다. 수냉식 인터쿨러는 냉각수를 매질로 사용할 수 있고, 별도의 열교환기 및 펌프를 구비하여 압축된 혼합기로부터 얻은 열량을 외부에 버리게 된다.The intercooler 25 may comprise an air-cooled heat exchanger that cools with air or a water-cooled heat exchange path that cools with water. The water-cooled intercooler can use cooling water as a medium, and it has a separate heat exchanger and pump to discard the calories from the compressed mixer to the outside.

ETC밸브(Electronic Throttle Control Valve; 29)는 흡기 매니폴드(32)의 입구측에 구비되어 엔진으로 유입되는 혼합기의 양을 조절한다. 혼합기가 많이 공급되면 엔진 출력이 커지게 된다.An ETC valve (Electronic Throttle Control Valve) 29 is provided at the inlet side of the intake manifold 32 to regulate the amount of the mixer introduced into the engine. When a large number of mixers are supplied, the engine output becomes large.

제어부(110)는 연료밸브(13)의 개도와 ETC밸브(29)의 개도를 조절하여 엔진(30)의 작동을 제어한다. 연료밸브(13)의 개도와 ETC밸브(29)의 개도가 커질수록 엔진 회전수가 커지게 될 것이다.The control unit 110 controls the operation of the engine 30 by adjusting the opening of the fuel valve 13 and the opening of the ETC valve 29. As the opening degree of the fuel valve 13 and the opening degree of the ETC valve 29 become larger, the engine speed will increase.

엔진(30)은 흡기 매니폴드(32)를 통해 유입된 혼합기를 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4 행정을 통해 작동하는 내연기관이다.The engine 30 is an internal combustion engine that operates the mixer introduced through the intake manifold 32 through four strokes of suction, compression, explosion, and exhaust.

엔진(30)이 작동함에 따라 발생하는 배기가스는 배기 매니폴드(34)를 통해 배출되며, 이때 터보차저(20)의 임펠러를 회전시킨다.Exhaust gas generated as the engine 30 is operated is discharged through the exhaust manifold 34, at which time the impeller of the turbocharger 20 is rotated.

엔진(30)은 발전기(40)를 회전시켜 전력을 생산하도록 한다. 이를 위해, 엔진(30)의 회전축 일단에 마련된 풀리(36)와 발전기(40)의 회전축 일단에 마련된 풀리(46) 사이에 벨트가 연결될 수 있다.The engine 30 rotates the generator 40 to produce electric power. To this end, a belt may be connected between a pulley 36 provided at one end of the rotating shaft of the engine 30 and a pulley 46 provided at one end of the rotating shaft of the generator 40.

이러한 엔진(30)의 풀리(36)와 발전기(40)의 풀리(46)는 그 회전수 비가 대략 1:3이 되도록 마련될 수 있다. 즉, 엔진(30)이 1000rpm 회전할 때 발전기(40)는 약 3000rpm 회전할 수 있다.The pulley 36 of the engine 30 and the pulley 46 of the generator 40 may be provided so that the rotation ratio thereof is approximately 1: 3. That is, when the engine 30 rotates at 1000 rpm, the generator 40 can rotate at about 3000 rpm.

발전기(40)에서 생산되는 전력은 전력변환기(90)에서 전류, 전압, 주파수 등이 변환된 상용 전력으로 변환되어 건물 또는 공기 조화 장치와 같은 전력수요처에 공급될 수 있다.The power generated by the generator 40 may be converted into a commercial power converted from a current, a voltage, a frequency, etc. in the power converter 90 and supplied to a power consumer such as a building or an air conditioner.

한편, 엔진(30)은 가스 연소에 의해 작동시 상당한 열이 발생하므로 냉각수를 순환시키면서 열교환시켜 엔진에서 발생하는 고온의 열을 흡수하도록 한다.On the other hand, since the engine 30 generates considerable heat during operation by gas combustion, it circulates the cooling water and performs heat exchange to absorb the heat of high temperature generated in the engine.

자동차에서는 냉각수 순환 유로에 라디에이터를 설치하여 엔진의 폐열을 모두 버리도록 구성되지만, 열병합 발전 시스템(100)에서는 엔진에서 발생하는 열을 흡수하여 온수를 만들어 이용할 수 있다.In the automobile, the radiator is installed in the cooling water circulation flow path to discard all of the waste heat of the engine. In the cogeneration system 100, however, the heat generated by the engine can be absorbed to generate hot water.

이를 위해, 냉각수 순환 유로에는 온수 열교환기(50)가 마련되어 냉각수와 별도로 공급되는 물 사이에 열교환 함으로써 물이 고온의 냉각수로부터 열을 전달받도록 할 수 있다.To this end, a hot water heat exchanger (50) is provided in the cooling water circulation channel so that heat is exchanged between water supplied separately from the cooling water so that the water receives heat from the high temperature cooling water.

이 온수 열교환기(50)에 의해 생성되는 온수는 온수 저장조(51)에 저장되었다가 건물 등의 온수 수요처에 공급될 수 있다.The hot water generated by the hot water heat exchanger (50) is stored in the hot water storage tank (51) and can be supplied to hot water consumers such as buildings.

온수 수요처에서 온수를 사용하지 않는 경우에는 온수 열교환기(50)로 물이 공급되지 않아 냉각수 온도가 상승하게 되는데, 이를 방지하기 위해 별도의 방열기(70)를 설치하여 필요없는 냉각수의 열량을 실외로 버릴 수 있다.In the case where hot water is not used in the hot water consumer, water is not supplied to the hot water heat exchanger 50, and the temperature of the cooling water rises. To prevent this, a separate heat radiator 70 is installed, You can throw away.

이 방열기(70)는 고온의 냉각수가 다수의 핀(fin)에 의해 공기와 열교환함으로써 방열하는 것으로서, 방열 촉진을 위해 방열팬(72)이 구비될 수 있다.The radiator 70 dissipates heat by exchanging heat with the air by means of a plurality of fins, and the heat dissipating fan 72 may be provided to accelerate heat dissipation.

엔진(30)에서 나오는 냉각수 유로는 상기 온수 열교환기(50)와 방열기(70)로 분기되고, 그 분기되는 지점에 삼방밸브(53)를 설치하여 냉각수의 유동 방향을 상황에 따라 제어할 수 있다. 이 삼방밸브(53)에 의해 냉각수를 온수 열교환기(50)로만 보내거나 방열기(70)로만 보내거나, 상황에 따라 온수 열교환기(50)와 방열기(70)로 소정 비율로 나누어 보낼 수 있다.The cooling water flow path from the engine 30 is branched into the hot water heat exchanger 50 and the radiator 70 and a three-way valve 53 is provided at the branch point to control the flow direction of the cooling water according to the situation . The cooling water can be sent only to the hot water heat exchanger 50 or only to the radiator 70 by the three-way valve 53 or can be divided into the hot water heat exchanger 50 and the radiator 70 at a predetermined ratio depending on the situation.

삼방밸브(53)를 통과하여 방열기(70)에서 방열된 냉각수는 삼방밸브(53)를 통과하여 온수 열교환기(50)를 통과한 냉각수와 합쳐져서 엔진(30)으로 유입될 수 있다.Way valve 53 and radiating from the radiator 70 can be combined with the cooling water that has passed through the three-way valve 53 and passed through the hot water heat exchanger 50 and then introduced into the engine 30.

그리고, 냉각수 순환 유로에는 냉각수 펌프(55)가 설치되어 냉각수의 유동 속도를 조절할 수 있다. 이 냉각수 펌프(55)는 냉각수 순환 유로에서 온수 열교환기(50) 및 방열기(70)의 하류와 엔진(30)의 상류에 설치될 수 있다.The cooling water circulating passage is provided with a cooling water pump 55 to adjust the flow rate of the cooling water. This cooling water pump 55 can be installed downstream of the hot water heat exchanger 50 and the radiator 70 and upstream of the engine 30 in the cooling water circulation flow path.

한편, 엔진(30)의 배기 매니폴드(34)를 통해서 나오는 배기가스는 상기한 터보차저(20)를 작동시키기도 하지만, 배기가스의 폐열을 회수하기 위해 배기가스 열교환기(60)를 구비할 수 있다.On the other hand, the exhaust gas flowing through the exhaust manifold 34 of the engine 30 operates the turbocharger 20 described above. However, the exhaust gas heat exchanger 60 may be provided to recover the waste heat of the exhaust gas. have.

이 배기가스 열교환기(60)는 냉각수 순환 유로에서 냉각수 펌프(55)와 엔진(30) 상류 사이에 설치되고, 터보차저(20)를 통해 배출되는 배기가스와 냉각수 사이에 열교환되도록 구성될 수 있다. 이 배기가스 열교환기(60)를 통해 배기가스의 폐열을 회수할 수 있다.The exhaust gas heat exchanger 60 is arranged between the cooling water pump 55 and the upstream side of the engine 30 in the cooling water circulating flow passage and can be configured to exchange heat between the exhaust gas discharged through the turbocharger 20 and the cooling water . The exhaust heat of the exhaust gas can be recovered through the exhaust gas heat exchanger (60).

배기가스 열교환기(60)를 통과하면서 냉각수가 어느 정도 가열되어 미지근한 상태로 엔진(30)으로 유입되지만, 그 냉각수도 엔진(30)을 충분히 냉각시킬 수 있다.The cooling water is heated to some extent while flowing through the exhaust gas heat exchanger 60 and flows into the engine 30 in a lukewarm state, but the cooling water can sufficiently cool the engine 30.

배기가스 열교환기(60)를 통과하면서 방열된 배기가스는 머플러(80)를 통과하게 되고, 머플러(80)에 의해 엔진의 배기 측 소음이 저감될 수 있다.Exhausted gas passing through the exhaust gas heat exchanger 60 passes through the muffler 80 and the exhaust side noise of the engine can be reduced by the muffler 80. [

머플러(80)를 통과한 배기가스는 드레인 필터(85)를 통과한 후 외부로 배출될 수 있다. 이 드레인 필터(85)는 머플러(80)와 배기가스 라인 등에서 생성되는 응축수를 정화하기 위해 내부에 정화석을 내장하고 있어서, 산성의 응축수를 정화하고 중화시켜 외부로 유출할 수 있다.The exhaust gas that has passed through the muffler 80 can be discharged to the outside after passing through the drain filter 85. The drain filter 85 has a built-in hydride filter for purifying the condensed water generated in the muffler 80, the exhaust gas line, etc., so that the acidic condensed water can be purified and neutralized and flow out to the outside.

도 2는 열병합발전장치와 공기조화장치에 전력과 가스가 공급되는 것을 나타내는 개념도이다.2 is a conceptual diagram showing that electric power and gas are supplied to the cogeneration system and the air conditioner.

열병합발전장치(100)는 상기한 바와 같이 가스를 연료로 사용하는 엔진(30), 엔진에 의해 구동되어 전력을 생산하는 발전기(40), 엔진에서 발생하는 폐열을 회수하는 폐열회수장치를 포함하여 구성될 수 있다.The cogeneration power generation apparatus 100 includes an engine 30 using gas as fuel, a generator 40 driven by the engine to produce electric power, and a waste heat recovery device for recovering waste heat generated in the engine Lt; / RTI >

공기조화장치(200)는 외부의 전력 공급원(1)에서 상용 전력을 공급받거나 발전기(40)에서 생산되는 발전 전력을 공급받아 실내를 냉방 또는 난방하도록 작동될 수 있다. 물론, 상용 전력은 공기조화장치(200)뿐만 아니라 열병합발전장치(100)와 건물(300)에도 공급될 수 있다.The air conditioner 200 may be operated to receive the commercial power from the external power source 1 or to receive the generated power generated by the generator 40 to cool or heat the room. Of course, the commercial power can be supplied not only to the air conditioner 200, but also to the cogeneration system 100 and the building 300.

이를 위해, 열병합발전장치(100)는 공기조화장치에 발전 전력과 상용 전력 중 어느 하나가 공급되도록 전력선을 선택적으로 연결하는 전력절환장치(120)를 포함할 수 있다.To this end, the cogeneration system 100 may include a power switching device 120 for selectively connecting a power line such that either the generated power or the commercial power is supplied to the air conditioner.

도 2에서 상용 전력은 "E1"으로 표시하고 발전 전력은 "E2"로 표시하여 구분하였다. 즉, 전력 공급원(1)에서 공급되는 상용 전력(E1)은 열병합발전장치(100), 공기조화장치(200) 및 건물(300)에 각각 공급될 수 있고, 열병합발전장치(100)에서 생산되는 발전 전력(E2)은 공기조화장치와 건물(300)에 각각 공급될 수 있다.In FIG. 2, the commercial power is denoted by "E1" and the generated power is denoted by "E2". That is, the commercial power E1 supplied from the power supply source 1 can be supplied to the cogeneration / generation device 100, the air conditioner 200, and the building 300, respectively, The generated electric power E2 can be supplied to the air conditioner and the building 300, respectively.

그리고, 열병합발전장치(100)는 가스를 연료로 사용하는바, 가스 공급원(2)이 연료 가스(G)를 공급할 수 있다.The cogeneration system 100 uses gas as fuel, and the gas supply source 2 can supply the fuel gas G.

가스 공급원(2)에서 공급하는 가스(G)는 액화천연가스(LNG)인 것이 일반적이지만, 액화석유가스(LPG)일 수도 있고, 둘다 공급할 수 있도록 구성될 수도 있다.The gas G supplied from the gas supply source 2 is generally LNG, but may be LPG or both.

그래서, 열병합발전장치(100)는 LNG와 LPG가 선택적으로 공급될 수 있도록 가스절환장치(130)를 구비할 수 있다. LNG는 가스공급라인에 의해 가스 공급원(2)에서 건물로 공급되고, LPG는 가스통에 담긴 상태로 연결되어 공급되는 것이 일반적이다.Therefore, the cogeneration system 100 may include a gas switching device 130 so that LNG and LPG can be selectively supplied. The LNG is supplied from the gas supply source 2 to the building by the gas supply line, and the LPG is generally supplied while being contained in the gas container.

공기조화장치(200)는 발전 전력 또는 상용 전력을 공급받아 작동되는 압축기와 응축기를 구비하는 실외기와, 상기 실외기와 냉매관으로 연결되고 증발기를 구비하는 실내기를 포함할 수 있다.The air conditioner 200 may include an outdoor unit having a compressor and a condenser, which are operated by receiving generated power or commercial power, and an indoor unit connected to the outdoor unit through a refrigerant pipe and having an evaporator.

상기한 열병합발전장치(100)와 공기조화장치(200)의 실외기가 하나의 캐비닛에 일체형으로 구비되는 것도 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 별개의 장치로 이루어지고 열병합발전장치(100)에서 생산된 발전 전력을 공기조화장치(200)로 공급하도록 전선이 연결된 것을 전제로 한다.Although the cogeneration system 100 and the outdoor units of the air conditioner 200 are integrally provided in a single cabinet, the cogeneration system 100 may be a separate device in the preferred embodiment of the present invention, It is assumed that electric wires are connected to supply the generated generated electric power to the air conditioner 200.

공기조화장치(200)는 냉방뿐만 아니라 선택적으로 난방도 할 수 있는 히터 펌프(heater pump)인 것이 바람직하고, 특히 가스를 난방 연료로 사용하는 가스 히터 펌프인 경우에는 가스 공급원(2)에서 공급하는 가스(G)가 공기조화장치(200)에도 공급되도록 연결될 수 있다.The air conditioner 200 is preferably a heater pump capable of not only cooling but also selectively heating. In the case of a gas heater pump using gas as the heating fuel, the air conditioner 200 is supplied from the gas supply source 2 So that the gas G is supplied to the air conditioner 200 as well.

물론, 가스(G)는 건물(300)에도 난방과 조리, 온수 등을 위한 연료로 공급될 수 있다.Of course, the gas G may also be supplied to the building 300 as fuel for heating, cooking, hot water, and the like.

공기조화장치(200)가 다수의 방이 있는 건물 또는 빌딩에 설치되는 경우에는 복수의 실내기(211, 212, 213)가 설치될 수 있다. 각 실내기는 적어도 하나의 실외기와 냉매 순환 라인을 통해 연결되어 실내를 냉방 또는 난방할 수 있다.When the air conditioner 200 is installed in a building or a building having a plurality of rooms, a plurality of indoor units 211, 212, and 213 may be installed. Each indoor unit is connected to at least one outdoor unit through a refrigerant circulation line to cool or heat the indoor unit.

열병합발전장치(100)는 엔진(30), 폐열회수장치 및 전력절환장치(120) 등을 제어하는 제어부(110)를 포함할 수 있다. 이 제어부(110)는 가스절환장치(130)는 물론, 상기한 열병합발전장치(100)의 구성품들인 믹서(16), 삼방밸브(53), 냉각수 펌프(55), 전력변환기(90) 등도 제어할 수 있다.The cogeneration power generation apparatus 100 may include a control unit 110 for controlling the engine 30, the waste heat recovery apparatus, the power switching apparatus 120, and the like. The control unit 110 also controls the mixer 16, the three-way valve 53, the cooling water pump 55, the power converter 90, etc., which are components of the cogeneration system 100, as well as the gas switching device 130 can do.

그리고, 열병합발전장치(100)는 엔진(30)을 기동할 때 필요한 전력을 공급하는 충전장치(150)를 더 포함할 수 있다.The cogeneration system 100 may further include a charging device 150 for supplying power required to start the engine 30. [

엔진(30)은 시동을 걸 때 시동 모터에 전력이 공급되어야 하는데, 전력 공급원(1)에서 상용 전력이 공급된다면 그 상용 전력으로 엔진(30)을 기동할 수 있다.The engine 30 is required to be supplied with power to the starter motor when the starter is started, and if the commercial power is supplied from the power source 1, the engine 30 can be started with the commercial power.

그런데, 외부에서 상용 전력이 공급되지 않는 경우에는 엔진 시동을 위해 자체적으로 전력을 공급하는 충전장치(150)가 필요할 수 있다.However, when commercial power is not supplied from the outside, a charging device 150 that supplies power for starting the engine may be required.

그래서, 제어부(110)는 전력 공급원(1)으로부터 상용 전력 공급이 불완전한 경우 상용 전력 공급을 차단하고 상기 충전장치(150)로부터 전력을 공급받아 상기 엔진(30)을 기동하여 작동시킬 수 있다.Therefore, when the commercial power supply from the power supply source 1 is incomplete, the control unit 110 can shut off the commercial power supply and supply the power from the charging device 150 to start and operate the engine 30.

충전장치(150)는 발전기(40)에서 생산된 전력에 의해 충전 가능한 것이 바람직하다. 물론, 충전장치(150)는 전력 공급원(1)에서 공급되는 상용 전력으로 충전될 수도 있지만, 엔진(30)이 작동되어 전력이 생산되는 경우에는 발전 전력으로 충전되는 것이 더 바람직하다. 그러면, 외부로부터 상용 전력은 전혀 공급될 필요가 없으므로, 상용 전력 공급을 차단하고 자체 발전 전력으로 시스템을 가동할 수 있기 때문이다.The charging device 150 is preferably chargeable by the electric power generated by the generator 40. Of course, the charging device 150 may be charged with the commercial power supplied from the power supply source 1, but it is more preferable that the charging device 150 is charged with the generated power when the engine 30 is operated to produce electric power. This is because commercial power need not be supplied at all from outside, so commercial power supply can be cut off and the system can be operated with self generated power.

그리고, 상용 전력이 전혀 공급되지 않는 정전인 경우, 전력절환장치(120)를 제어하여 상용 전력 공급 그리드에 연결된 릴레이 스위치(122)를 오픈함으로써 상용 전력 공급을 차단하고 충전장치(150) 전력으로 엔진(30)을 기동한 다음 생산되는 발전 전력만을 공기조화장치(200)와 건물(300)에 공급할 수 있다.When the commercial power is not supplied at all, the power switching device 120 is controlled to open the relay switch 122 connected to the commercial power supply grid to shut off the commercial power supply, Only the generated power can be supplied to the air conditioner 200 and the building 300 after the air conditioner 30 is started.

충전장치(150)는 차량용 배터리, 리튬이온 배터리, 또는 슈퍼 커패시터 등이 사용될 수 있다.The charging device 150 may be a vehicle battery, a lithium ion battery, a supercapacitor, or the like.

충전장치(150)는 충전 효율과 용량이 클수록 좋을 것이나, 엔진 발전 전력이 공급되지 않는 상태에서 충전 전력만으로 공기조화장치를 작동시키는 데는 한계가 있다.Charging efficiency and capacity of the charging device 150 are better, but there is a limit in operating the air conditioner only with the charging power in a state in which the engine generating power is not supplied.

슈퍼 커패시터는 축전용량이 매우 큰 커패시터로 울트라 커패시터(Ultra Capacitor), 초고용량 커패시터, 전기화학식 커패시터로 용어가 혼용된다. 슈퍼 커패시터(301)는 전극과 전해질 계면으로의 단순한 이온의 이동이나 표면화학반응에 의한 충전형상을 이용하며, 급속 충방전이 가능하고, 높은 충방전 효율 및 반영구적인 사이클 수명특성으로 배터리 대체용으로 사용될 수 있다.Supercapacitors are very large capacitance capacitors, Ultra capacitors, Ultra high capacity capacitors, Electrochemical capacitors, the term is mixed. The supercapacitor 301 uses a charged form by simple ion movement or surface chemical reaction to the interface between the electrode and the electrolyte and is capable of rapid charge and discharge and has a high charge / discharge efficiency and a semi-permanent cycle life. Can be used.

열병합발전장치(100)에서 생산된 전력은 슈퍼 커패시터에 저장되어 축전될 수 있다. 일 예로, 슈퍼 커패시터는 전력 80mW 급을 사용할 수 있다.The power generated by the cogeneration system 100 may be stored and stored in the super capacitor. For example, a supercapacitor can use a power of 80 mW.

열병합발전장치(100)를 작동시키지 않을 때에도 슈퍼 커패시터에 축전된 전력을 공급함으로써 공기조화장치(200)를 장시간 작동시킬 수 있다.The air conditioner 200 can be operated for a long time by supplying electric power stored in the super capacitor even when the cogeneration device 100 is not operated.

한편, 폐열회수장치는 상기한 온수 열교환기(50)와 배기가스 열교환기(60)를 포함할 수 있다.The waste heat recovery apparatus may include the hot water heat exchanger (50) and the exhaust gas heat exchanger (60).

온수 열교환기(50)는 엔진을 냉각시킴에 따라 가열된 냉각수와 물을 열교환하여 온수(W)를 생성할 수 있다. 생성된 온수(W)는 온수 저장조(51)에 보관하다가 필요시 사용할 수 있다.The hot water heat exchanger (50) can generate hot water (W) by exchanging heat between the heated cooling water and water as the engine is cooled. The generated hot water W can be stored in the hot water storage tank 51 and used when necessary.

배기가스 열교환기(60)는 엔진 배기가스로부터 열을 빼앗기 위해 배기가스와 엔진 냉각수를 열교환시킬 수 있다. 즉, 냉각수가 엔진 자체의 열과 배기가스의 열을 전달받아 엔진과 배기가스를 냉각시킴과 아울러 물로 열을 전달하는 매개체가 된다.The exhaust gas heat exchanger 60 is capable of exchanging heat between the exhaust gas and the engine coolant to desorb heat from the engine exhaust gas. In other words, the cooling water receives the heat of the engine itself and the heat of the exhaust gas to cool the engine and the exhaust gas, and is a medium for transferring heat to water.

냉각수는 일차적으로 배기가스 열교환기(60)에서 배기가스의 열을 전달받아 온도가 상승하고, 이차적으로 엔진의 열을 전달받아 온도가 더 상승한 다음, 그 고온의 냉각수의 열은 온수 열교환기(50)에서 물로 전달되어 물이 온수(W)로 되는 것이다.The cooling water primarily receives the heat of the exhaust gas from the exhaust gas heat exchanger 60, and the temperature rises. The temperature of the cooling water is further increased by receiving the heat of the engine and the heat of the cooling water of high temperature is transferred to the hot water heat exchanger 50 ), And the water becomes hot water (W).

한편, 가스절환장치(130)는 LNG와 LPG 중 어느 하나를 엔진에 공급하는데, 제어부(110)는 LNG 공급이 중단된 경우 가스절환장치(130)를 제어하여 엔진으로 LPG가 공급되도록 한다.On the other hand, the gas switching device 130 supplies either the LNG or the LPG to the engine. When the LNG supply is interrupted, the controller 110 controls the gas switching device 130 to supply the LPG to the engine.

즉, LNG 공급 라인에서 LNG가 공급되지 않는 경우 열병합 발전 시스템에 LPG 가스통이 연결되어 LPG가 공급될 수 있다. 따라서, LNG 공급 라인에 이상이 발생하는 등의 문제가 있을 때에도 열병합발전장치(100)를 계속 가동할 수 있다.That is, when LNG is not supplied from the LNG supply line, the LPG gas can be connected to the cogeneration system to supply LPG. Therefore, even when there is a problem such as an abnormality in the LNG supply line, the cogeneration apparatus 100 can be continuously operated.

상기한 바와 같이, 공기조화장치(200)가 가스 히터 펌프인 경우에는 LNG 또는 LPG가 공기조화장치(200)에도 공급될 수 있다.As described above, when the air conditioner 200 is a gas heater pump, LNG or LPG may be supplied to the air conditioner 200 as well.

이하, 도 3을 참조하여 열병합 발전 공조 시스템의 제어방법을 설명한다.Hereinafter, a control method of the cogeneration system will be described with reference to FIG.

우선, 전력 공급원(1)으로부터 상용 전력(E1) 공급이 불완전한지 여부를 판단한다(S10).First, it is determined whether or not the supply of the commercial power E1 from the power supply source 1 is incomplete (S10).

상용 전력(E1) 공급이 불완전하다는 것은 정전 상황은 물론, 전력 사용 피크시 내지 전력 예비율 5% 미만의 블랙아웃(black out) 상황시를 의미하는 것이 일반적이나, 계약 전력 사용량을 초과하거나 전력 소비 목표값을 설정했을 때 그 목표값을 초과하여 사용하는 경우를 포함할 수 있다.Incomplete supply of commercial power (E1) generally means not only a power failure situation, but also a blackout situation with a power use peak or a power reserve of less than 5%. However, And a case in which the value is used in excess of the target value when the value is set.

만약, 전력 공급이 완전하다면, 공급되는 상용 전력을 공기조화장치로 공급하여 운전(S100)할 수 있다.If the power supply is complete, the supplied commercial power can be supplied to the air conditioner (S100).

만약, 전력 공급이 불완전하다면, 전력이 전혀 공급되지 않는 정전인지 여부를 판단한다(S20).If the power supply is incomplete, it is determined whether or not the power is not supplied at all (S20).

위에서 정전인 경우라면 상용 전력 공급 그리드에 연결된 릴레이 스위치를 오픈하여 상용 전력 공급을 완전히 차단한다(S110).In the case of the above power failure, the relay switch connected to the commercial power supply grid is opened to completely shut off the commercial power supply (S110).

그리고, 충전장치(150) 전력을 연결하여 엔진(30)에 시동을 걸 준비를 한다(S120).Then, the power of the charging device 150 is connected to prepare to start the engine 30 (S120).

다음으로, LNG 공급이 중단되었는지 여부를 판단한다(S130). LNG가 공급되고 있다면, LNG 공급 라인 연결을 그대로 유지한다.Next, it is determined whether or not the LNG supply is interrupted (S130). If LNG is supplied, maintain the LNG supply line connection.

만약, LNG 공급이 중단되었다면 LPG 공급 라인과 연결하여 엔진(30)에 LPG를 공급할 수 있도록 한다(S140).If the LNG supply is interrupted, the LPG supply line is connected to the engine 30 so that LPG can be supplied (S140).

그런 다음, 충전장치(150) 전력으로 엔진(30)에 시동을 걸어 작동한다(S150).Then, the engine 30 is started by operating the charging device 150 to operate (S150).

한편, 위에서 전력 공급이 불완전하지만 정전 상황은 아닌 경우, LNG 공급이 중단되었는지 여부를 판단한다(S30). LNG가 공급되고 있다면, LNG 공급 라인 연결을 그대로 유지한다.On the other hand, if the power supply is incomplete but not in the power failure state, it is determined whether the LNG supply has been stopped (S30). If LNG is supplied, maintain the LNG supply line connection.

만약, LNG 공급이 중단되었다면 LPG 공급 라인과 연결하여 엔진(30)에 LPG를 공급할 수 있도록 한다(S40).If the LNG supply is interrupted, the LPG supply line is connected to the engine 30 so that LPG can be supplied (S40).

그런 다음, 충전장치(150)의 전력으로 엔진(30)에 시동을 걸어 작동한다(S50).Then, the engine 30 is started by the electric power of the charging device 150 and operated (S50).

엔진 시동 후에는 발전기에서 전력이 생산되므로, 상용 전력 공급 그리드에 연결된 릴레이 스위치를 오픈하여 상용 전력 공급을 완전히 차단한다(S60).After the engine is started, power is generated in the generator, so that the relay switch connected to the commercial power supply grid is opened to completely shut off the commercial power supply (S60).

엔진이 작동하면서 발전기에서 생산되는 전력은 공기조화장치(200) 및 건물(300)에 공급된다(S70). 이때, 상기한 바와 같이 전력변환기(90)에서 상용 전력으로 변환되어 공급될 수 있다.The electric power generated by the generator is supplied to the air conditioner 200 and the building 300 while the engine is operating (S70). At this time, as described above, the power converter 90 can be converted into commercial power and supplied.

공기조화장치(200)는 발전 전력을 공급받아 가동되어 실내를 냉방 또는 난방할 수 있고, 열병합발전장치(100)에서 폐열을 흡수하여 얻어지는 온수는 건물(300)로 공급될 수 있다.The air conditioner 200 can be supplied with generated power to cool or heat the room, and the hot water obtained by absorbing the waste heat in the cogeneration device 100 can be supplied to the building 300.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Changes will be possible.

12: 제로 가버너 13: 연료밸브
14: 에어클리너 16: 믹서
20: 터보차저 29: ETC밸브
30: 엔진 40: 발전기
50: 온수 열교환기 60: 배기가스 열교환기
70: 방열기 80: 머플러
90: 전력변환기 100: 열병합발전장치
110: 제어부 120: 전력절환장치
130: 가스절환장치 150: 충전장치
200: 공기조화장치 300: 건물
12: zero governor 13: fuel valve
14: air cleaner 16: mixer
20: Turbocharger 29: ETC valve
30: engine 40: generator
50: hot water heat exchanger 60: exhaust gas heat exchanger
70: Radiator 80: muffler
90: power converter 100: cogeneration device
110: control unit 120: power switching device
130: gas switching device 150: charging device
200: air conditioner 300: building

Claims (11)

가스를 연료로 사용하는 엔진;
상기 엔진에 의해 구동되어 전력을 생산하는 발전기;
상기 엔진에서 발생하는 폐열을 회수하는 폐열회수장치;
상기 발전기의 발전 전력 또는 상용 전력을 공급받아 실내를 냉방 또는 난방하기 위해 작동되는 공기조화장치;
상기 공기조화장치에 발전 전력과 상용 전력 중 어느 하나가 공급되도록 전력을 절환하는 전력절환장치;
상기 엔진을 기동하는 전력을 공급하고 상기 발전 전력에 의해 충전 가능한 충전장치; 및
상기 엔진, 폐열회수장치 및 전력절환장치를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 공기조화장치는 상기 발전 전력 또는 상용 전력을 공급받아 작동되며 압축기와 응축기를 구비하는 실외기와, 상기 실외기와 냉매관으로 연결되고 증발기를 구비하는 실내기를 포함하며,
상기 제어부는 상용 전력 공급이 불완전한 경우 상용 전력 공급을 차단하고 상기 충전장치로부터 전력을 공급받아 상기 엔진을 기동하여 작동시키는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 공조 시스템.
An engine using gas as fuel;
A generator driven by the engine to produce electric power;
A waste heat recovery device for recovering waste heat generated in the engine;
An air conditioner which is operated to cool or heat the room by receiving generated power or commercial power of the generator;
An electric power switching device for switching electric power such that either the generated electric power or the commercial electric power is supplied to the air conditioner;
A charging device that supplies electric power for starting the engine and is chargeable by the generated electric power; And
And a control unit for controlling the engine, the waste heat recovery apparatus, and the power switching apparatus,
Wherein the air conditioner includes an outdoor unit having a compressor and a condenser, the indoor unit being connected to the outdoor unit through a refrigerant pipe and having an evaporator,
Wherein the controller cuts off the commercial power supply when the commercial power supply is incomplete and starts the engine by operating the power supply from the charging device to operate the cogeneration power generation air conditioning system.
제1항에 있어서,
상기 폐열회수장치는,
상기 엔진을 냉각시킨 냉각수의 열을 빼앗는 온수 열교환기와,
상기 엔진에서 배기된 배기가스의 열을 빼앗는 배기가스 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 공조 시스템.
The method according to claim 1,
In the waste heat recovery device,
A hot water heat exchanger for taking heat of the cooling water that has cooled the engine,
And an exhaust gas heat exchanger for taking out the heat of the exhaust gas exhausted from the engine.
제2항에 있어서,
상기 엔진에 액화천연가스(LNG)와 액화석유가스(LPG) 중 어느 하나가 공급되도록 가스를 절환하는 가스절환장치를 더 포함하고,
상기 제어부는 LNG 공급이 중단된 경우 상기 엔진으로 LPG가 공급되도록 상기 가스절환장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 공조 시스템.
3. The method of claim 2,
Further comprising a gas switching device for switching the gas so that either the liquefied natural gas (LNG) or the liquefied petroleum gas (LPG) is supplied to the engine,
Wherein the control unit controls the gas switching device to supply LPG to the engine when the LNG supply is interrupted.
제3항에 있어서,
상기 공기조화장치는 가스와 전력을 사용하는 가스 히터 펌프이고,
상기 LNG 또는 LPG는 가스 히터 펌프에도 공급되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 공조 시스템.
The method of claim 3,
The air conditioner is a gas heater pump using gas and electric power,
Wherein the LNG or LPG is also supplied to the gas heater pump.
제1항에 있어서,
상용 전력이 전혀 공급되지 않는 정전인 경우, 상기 전력절환장치를 제어하여 상용 전력 공급 그리드에 연결된 릴레이 스위치를 오픈하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 공조 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit controls the power switching device to open the relay switch connected to the commercial power supply grid when the commercial power is not supplied at all.
제1항에 있어서,
상기 충전장치는 슈퍼 커패시터를 포함하고,
상기 공기조화장치는 상기 충전장치로부터 전력을 공급받아 작동되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 공조 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the charging device includes a supercapacitor,
Wherein the air conditioner is operated by receiving power from the charging device.
가스를 연료로 사용하는 엔진과, 상기 엔진과 연결되는 발전기와, 상기 엔진에서 발생하는 폐열을 회수하는 폐열회수장치와, 전력을 공급받아 작동되는 실외기 및 실내기를 구비하는 공기조화장치와, 엔진을 기동하는 전력을 제공하는 충전장치를 포함하는 열병합 발전 공조 시스템의 제어방법에 있어서,
상용 전력 공급이 불완전한지 판단하는 단계;
상용 전력 공급이 불완전한 경우 정전 여부를 판단하는 단계;
정전인 경우 충전장치 전력으로 엔진을 기동하고 가스 연료를 공급하여 엔진을 작동하는 단계;
발전기에서 생산되는 전력을 공기조화장치로 공급하여 작동하는 단계; 및
공기조화장치를 운전하고 엔진 폐열을 회수하여 온수를 만들어 실내로 공급하는 단계를 포함하는 열병합 발전 공조 시스템의 제어방법.
An air conditioner comprising: an engine using gas as fuel; a generator connected to the engine; a waste heat recovery device for recovering waste heat generated in the engine; an outdoor unit and an indoor unit supplied with power; A method of controlling a cogeneration system air conditioning system including a charging device that provides starting power,
Determining whether the commercial power supply is incomplete;
Determining whether a power failure occurs when the commercial power supply is incomplete;
Operating the engine with the charger power when the power failure occurs and supplying the gaseous fuel;
Supplying power generated by the generator to the air conditioner and operating the power; And
And operating the air conditioner to recover the waste heat of the engine to produce hot water to supply it to the room.
제7항에 있어서,
상기 정전 여부 판단 단계에서 정전이 아닌 경우,
상용 전력을 공급하여 상기 엔진을 기동하고 운전하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 공조 시스템의 제어방법.
8. The method of claim 7,
If it is determined that the power failure has not occurred in the power failure determination step,
Wherein the engine is started and operated by supplying commercial power to the cogeneration system.
제8항에 있어서,
상기 정전 여부 판단 단계에서 정전인 경우,
상용 전력 공급 그리드에 연결된 릴레이 스위치를 오픈하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 공조 시스템의 제어방법.
9. The method of claim 8,
When the power failure is determined in the step of determining the power failure,
And a relay switch connected to the commercial power supply grid is opened.
제9항에 있어서,
상기 엔진 기동 후 LNG 공급이 중단된 경우,
LPG 공급 라인과 연결하여 상기 엔진에 LPG를 공급하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 공조 시스템의 제어방법.
10. The method of claim 9,
When the LNG supply is stopped after the engine is started,
Wherein the LPG supply line is connected to the LPG supply line to supply LPG to the engine.
제9항에 있어서,
상기 충전장치는 슈퍼 커패시터를 포함하고,
상기 공기조화장치는 상기 충전장치로부터 전력을 공급받아 작동되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 공조 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the charging device includes a supercapacitor,
Wherein the air conditioner is operated by receiving power from the charging device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110953763A (en) * 2019-12-13 2020-04-03 华鼎电源(天津)有限公司 Gas cogeneration system and control method thereof
KR20200076651A (en) * 2018-12-19 2020-06-29 엘지전자 주식회사 Muffler and cogeneration system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100624735B1 (en) * 2005-05-14 2006-09-15 엘지전자 주식회사 Cogeneration system
KR100638223B1 (en) * 2005-06-16 2006-10-27 엘지전자 주식회사 Electric generation air condition system
KR20140118096A (en) * 2013-03-28 2014-10-08 강구현 recycle system to heat energy
JP2014196885A (en) * 2013-03-29 2014-10-16 パナソニック株式会社 Air conditioning system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100624735B1 (en) * 2005-05-14 2006-09-15 엘지전자 주식회사 Cogeneration system
KR100638223B1 (en) * 2005-06-16 2006-10-27 엘지전자 주식회사 Electric generation air condition system
KR20140118096A (en) * 2013-03-28 2014-10-08 강구현 recycle system to heat energy
JP2014196885A (en) * 2013-03-29 2014-10-16 パナソニック株式会社 Air conditioning system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200076651A (en) * 2018-12-19 2020-06-29 엘지전자 주식회사 Muffler and cogeneration system
CN110953763A (en) * 2019-12-13 2020-04-03 华鼎电源(天津)有限公司 Gas cogeneration system and control method thereof

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