KR100462834B1 - 코제네레이션 지에치피（ｇｈｐ）를 이용한전기·냉난방공급 방법 및 그 장치 - Google Patents

코제네레이션 지에치피（ｇｈｐ）를 이용한전기·냉난방공급 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코제네레이션 지에치피(GHP)를 이용한 전기·냉난방공급 방법 및 그 장치에 관한 것이며; 그 목적은 값싼 도시가스를 이용하여 자가 발전을 하여 전기공급과 급탕 및 난방공급은 물론 냉방까지도 제공할 수 있도록 하는 코제네레이션 지에치피(GHP)를 이용한 전기·냉난방공급 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은 가스엔진(101)이 구동됨으로써 발전기(102)가 발전을 하여 가정 내 가전제품(10)과 조명장치(11)와 같은 전기장치에 전기를 공급하는 전기 공급 수단과, 상기 가스엔진(101)이 작동함으로써 발생되는 배기열을 이용하여 상기 가스엔진(101)을 식힌 후 승온된 냉각수를 보충적으로 가열하여 냉각수의 온도를 더욱 승온 시킨 후 물-물 열교환기(104)로 유입되는 물과 열 교환되어 가정 내 바닥 난방과 온수 공급을 할 수 있도록 하는 난방 공급 수단과, 상기 가스엔진(101)이 작동함으로써 발생되는 전기를 이용하여 가정 내 냉방을 공급 할 수 있도록 하는 냉방 공급 수단으로 구성된 코제네레이션 지에치피(GHP)를 이용한 전기·냉난방공급 방법 및 그 장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

코제네레이션 지에치피（ＧＨＰ）를 이용한 전기·냉난방공급 방법 및 그 장치{Electricity and Air Conditioning Supply Method and the Device that use Co-Generation GHP}
본 발명은 코제네레이션 지에치피(GHP)를 이용한 전기·냉난방공급 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 값싼 도시가스를 이용하여 가스엔진을 구동시킴으로써 발전기를 가동시켜 전기를 발생하여 가정 내 전기를 공급하며, 상기 가스엔진의 구동시 발생하는 배기열을 재활용하여 온수 및 급탕을 공급할 뿐만 아니라 가스엔진 구동으로 발전된 전기를 이용하여 냉방까지도 공급할 수 있도록 한 코제네레이션 지에치피(GHP)를 이용한 전기·냉난방공급 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 가스엔진을 사용한 코제네레이션 지에치피(GHP)는 가스엔진을 구동하여 냉매 컴프레서를 구동하고 순환되는 냉매가 가지고 있는 열에너지를 열교환기에 설치된 팬(FAN)을 통하여 냉방 및 난방 운전을 행한다.
그러나 상기와 같은 방법은 실내의 공기를 따듯하게 하거나 차게 하는 방식으로써 반드시 냉매(열매)가 필요하며 실내의 바닥을 따듯하게 하거나, 단독으로 설치된 건물 내에 조명 및 가전제품 등에 필요한 소요전력(전기)을 생산할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 값싼 도시가스를 사용하여 가스엔진을 구동시켜 자가발전을 통해 전기를 공급함으로써 전기사용에 따른 전력비의 부담을 줄일 수 있음은 물론 가스엔진 구동시 발생하는 배기열을 재활용함으로써 온수의 공급과 바닥 난방을 별도의 보일러 시설을 갖추지 않고 할 수 있도록 하며, 가스엔진의 구동으로 발생한 전기를 통해 가정 내 냉방까지도 공급할 수 있도록 하여 별도의 전기료가 발생되지 않아 전력비의 부담을 줄일 수 있으며 에너지 종합효율을 최대화 할 수 있도록 하는 코제네레이션 지에치피(GHP)를 이용한 전기·냉난방 공급 방법 및 그 장치를 제공함을 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 전체 구성도를 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 코제네레이션 지에치피(GHP) (2) : 급탕기
(3) : 바이패스 밸브 (4) : 저탕조
(5) : 제 1 온수배관 (5a) : 제 2 온수배관
(5b) : 제 3 온수배관 (5c) : 제 4 온수배관
(6) : 배전반 (7) : 온수 파이프
(8) : 온돌바닥 (9) : 급탕부하
(10) : 가전제품 (11) : 조명장치
(12) : 이에치피(EHP) 실내기 (13) : 천정
(14) : 가스관 (15) : 급수라인
(16) : 냉각수 순환라인 (17) : 제 1 전기공급라인
(17a) : 제 2 전기공급라인 (17b) : 제 3 전기공급라인
(17c) : 제 4 전기공급라인 (18) : 전원·제어선 및 냉매관
(19) : 이에치피(EHP) 실외기 (101) : 가스엔진
(102) : 발전기 (103) : 배기열교환기
(104) : 물-물 열교환기 (105) : 정류기
(106) : 인버터 (107) : 제어부
(108) : 표시장치 (109) : 라디에이터
본 발명의 구성에 대해 첨부도면과 연계하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 따른 전체 구성도를 도시한 것으로서, 그 구성은 코제네레이션 지에치피(GHP) 장치를 사용하여 발생된 전기 및 배기열을 이용하여 가정에 전기와 온수 및 냉방을 공급하는 전기공급 수단과 난방공급 수단 및 냉방공급 수단을 구성하되,
상기 전기공급 수단은 가스관(14)과 가스엔진(101)이 연결되고, 상기 가스엔진(101)과 발전기(102)가 연결되며, 상기 발전기(102)와 제 1 전기공급라인(17)이 연결되고, 상기 제 1 전기공급라인(17)과 정류기(105)가 연결되며, 상기 정류기(105)와 인버터(106)가 연결되고, 상기 인버터(106)와 제 2 전기공급라인(17a)이 연결되며, 상기 제 2 전기공급라인(17a)과 배전반(6)이 연결되어 구성되고, 상기 난방공급 수단은 상기 가스엔진(101) 일측에 배기 열교환기(103)가 구비되고, 상기 가스엔진(101)에 냉각수 순환라인(16)이 연결되며, 상기 냉각수 순환라인(16)에 물-물 열교환기(104)가 연결되고, 상기 물-물 열교환기(104) 내부를 급수라인(15)이 관통하며, 상기 냉각수 순환라인(16)과 라디에이터(109)가 연결되고, 상기 급수라인(15)과 저탕조(4)가 연결되며, 상기 저탕조(4)와 제 1 온수배관(5) 및 제 2 온수배관(5a)이 연결되고, 상기 제 1 온수배관(5)에 온수파이프(7)의 일측이 연결되고 타측은 상기 제 2 온수배관(5a)에 연결되어 구성되며, 상기 냉방 공급 수단은 상기 배전반(6)과 옥외에 설치된 이에치피(EHP) 실외기(19)가 제 4 전기공급라인(17c)으로 연결되고, 상기 이에치피(EHP)실외기(19)와 천정(13)에 설치된 이에치피(EHP) 실내기(12)가 전원·제어선 및 냉매관(18)으로 연결되어 구성된다.
또한, 상기 난방공급 수단은 상기 제 1 온수배관(5)을 통해 흘러나오는 온수의 온도가 낮을 경우에 온수의 온도를 높일 수 있도록 상기 제 1 온수배관(5)에 바이패스 밸브(3)를 연결하고, 상기 바이패스 밸브(3)에 제 3 온수배관(5b)을 연결하며, 상기 제 3 온수배관(5b)에 연결되고 상기 배전반(6)과 제 3 전기공급라인(17b)으로 연결된 급탕기(2)를 구비한다.
또한, 상기 난방공급 수단은 상기 제 1 온수배관(5)과 제 4 온수배관(5c)을 연결하고, 상기 제 4 온수배관(5c)과 연결된 급탕부하(9)를 구비한다.
또한, 코제네레이션 지에치피(GHP) 장치를 사용하여 발생된 전기 및 배기열을 이용하여 가정에 전기와 온수 및 냉방을 공급하도록 전기공급 단계와 난방공급 단계 및 냉방공급 단계를 거치도록 하되, 상기 전기공급 단계는 가스관(14)으로 유입되는 가스가 연소되어 가스엔진(101)을 구동하는 단계와, 상기 가스엔진(101)이 구동함에 따라 발전기(102)가 작동하여 발전을 하는 단계와, 상기 발전기(102)에서 발전된 전기가 제 1 전기공급라인(17)을 통해 정류기(105)로 유입되어 교류전류가 직류전류로 변환되는 단계와, 상기 정류기(105)에서 변환된 직류전류가 인버터(106)로 유입되어 교류전류로 변환되는 단계와, 상기 인버터(106)에서 변환된 교류전류가 제 2 전기공급라인(17a)을 통해 배전반(6)으로 유입되는 단계와, 상기 배전반(6)에서 가정 내 전기 장치로 전기를 배분하는 단계를 거쳐 전기공급을 하고, 상기 난방공급 단계는 상기 가스엔진(101)이 구동됨과 동시에 발생된 배기열이 배기 열교환기(103)를 통해 냉각수 순환라인(16)으로 배출되어 냉각수 순환라인(16)을 통해 순환되는 가스엔진(101)을 식혀 승온된 고온의 냉각수를 보충적으로 가열하는 단계와, 상기 고온의 냉각수가 물-물 열교환기(104)로 유입되어 급수라인(15)을 통해 상기 물-물 열교환기(104)를 거쳐 저탕조(4)로 유입되는 물과 열 교환을 하는 단계와, 상기에서 열 교환된 냉각수의 일부는 라디에이터(109)로 유입된 후 다시 가스엔진(101)으로 유입되고 상기 라디에이터(109)로 유입되지 않은 냉각수는 직접 가스엔진(101)으로 유입되는 단계와, 상기 물-물 열교환기(104)를 거쳐 저탕조(4)로 유입된 온수가 셋팅된 온도 이상일 경우에는 제 1 온수배관(5)을 통해 일부는 제 4 온수배관(5c)을 거쳐 급탕부하(9)로 유입되고 일부는 온수 파이프(7)로 직접 유입되며 셋팅된 온도 이하일 경우에는 제 1 온수배관(5)에 연결된 바이패스 밸브(3)에 의해 제 3 온수배관(5b)으로 유입되어 급탕기(2)를 거쳐 온도가 상승된 후 제 1 온수배관(5)으로 다시 유입되어 일부는 제 4 온수배관(5c)을 거쳐 급탕부하(9)로 유입되고 일부는 온수 파이프(7)로 직접 유입되는 단계와, 상기 온수 파이프(7)로 유입되어 온돌 바닥(8) 난방을 한 온수는 제 2 온수배관(5a)을 통해 저탕조(4)로 유입되는 단계를 거쳐 난방공급을 하며, 상기 냉방공급 단계는 상기 제 1 온수배관(5)을 통해 상기 온수 파이프(7)로 유입되는 온수를 차단하여 상기 제 4 온수배관(5c)으로만 온수가 유입되게 하여 급탕만을 공급하는 단계와, 상기 배전반(6)에서 제 4 전기공급라인(17c)을 통해 전기가 공급되어 이에치피(EHP) 실외기(19)가 작동됨과 동시에 이에치피(EHP) 실내기(12)가 작동하는 단계를 거쳐 냉방공급을 한다.
상기와 같은 구성을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
가스엔진(101)이 구동됨에 따라 발전기(102)가 발전을 하여 전기가 제 1 전기공급라인(17)을 통해 정류기(105)로 유입된다.
상기에서 정류기(105)로 유입된 교류전류는 정류기를 통해 직류전류로 변환되어 인버터(106)로 유입된다.
상기 인버터(106)로 유입된 직류전류는 교류전류로 변환된 후 제 2 전기공급라인을 통해 배전반(6)으로 유입된다.
상기 배전반(6)으로 유입된 전류는 조명장치(11), 가전제품(10), 급탕기(2), 이에치피(EHP) 실내기(12), 이에치피(EHP) 실외기(19) 등과 같은 전기 장치에 전류를 배분한다.
또한, 상기 가스엔진(101)이 구동됨과 동시에 냉각수 순환라인(16)을 따라 냉각수가 순환하여 가스엔진(101)을 식힌다.
상기와 같이 가스엔진(101)을 식힌 고온의 냉각수가 냉각수 순환라인(16)을 통해 물-물 열교환기(104)로 유입되기 전에 가스엔진(101)의 일측에 구비된 배기열 교환기(103)를 통해 상기 냉각수 순환라인(16)에 배기열을 배출하여 상기 고온의 냉각수를 보충적으로 한번 더 가열한 후 냉각수가 물-물 열교환기(104)로 유입된다.
상기와 같이 물-물 열교환기(104)로 유입된 고온의 냉각수는 저탕조(4)와 연결된 급수라인(15)을 통해 물-물 열교환기(104)로 유입되는 물과 열 교환된다.
상기에서 열 교환된 물은 온수가 되어 저탕조(4)로 유입되며, 냉각수 일부는라디에이터(109)를 거쳐 가스엔진(101)으로 유입되고 나머지 일부는 직접 가스엔진(101)으로 유입된다.
상기에서 저탕조(4)로 유입된 온수는 제 1 온수배관(5)을 통해 유출된다.
상기 제 1 온수배관(5)을 통해 유출된 온수의 온도가 셋팅된 온도 이하일 경우에는 바이패스 밸브(3)을 통해 제 3 온수배관(5b)으로 유입된다.
상기 제 3 온수배관(5b)으로 유입된 온수는 급탕기(2)에 의해 보충적으로 한번 더 가열된 후 다시 제 1 온수배관(5)으로 유입된다.
상기 제 1 온수배관(5)으로 유입된 온수의 일부는 제 4 온수배관(5c)로 유입되어 급탕부하(9)로 유입되고 나머지 일부는 온수 파이프(7)로 유입되어 온돌 바닥(8) 난방을 한 후 제 2 온수배관(5a)을 따라 저탕조(4)로 유입된다.
또한, 상기 제 1 온수배관(5)을 통해 유출된 온수의 온도가 셋팅된 온도 이상일 경우에는 일부는 바로 제 4 온수배관(5c)을 통해 급탕부하(9)로 유입되고 나머지 일부는 온수파이프(7)로 유입되어 온돌 바닥(8) 난방을 한 후 제 2 온수배관(5a)을 통해 저탕조(4)로 유입된다.
또한, 가정 내 냉방이 필요하여 냉방공급을 할 시에는 제 1 온수배관(5)을 통해 온돌바닥(8)으로 유입되는 온수를 차단하여 제 4 온수배관(5c)으로 유입되도록 하여 급탕부하(9)로만 온수가 유입되게 한다.
상기와 같이 급탕부하(9)로만 온수가 유입되게 한 후 배전반(6)에서 제 4 전기공급라인(17c)을 통해 전기가 공급되어 이에치피(EHP) 실외기(19)가 작동됨과 동시에 상기 이에치피(EHP) 실외기(19)와 전원·제어선 및 냉매관(18)으로 연결된 이에치피(EHP) 실내기(12)가 작동하여 가정 내 냉방을 공급한다.
도면 중 미 설명부호 107은 제어부이고, 108은 표시장치이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명은 값싼 도시가스를 이용하여 가스엔진을 구동시킴으로써 전기를 발전시켜 가정 내 전기를 공급하고, 상기 가스엔진이 구동함에 따라 발생하는 배기열을 재활용하여 온수와 난방을 가정 내에 공급을 하며, 상기 가스엔진이 구동함에 따라 발생되는 전기를 이용하여 가정 내 냉방까지도 공급 할 수 있도록 하여 버려지는 배기열을 재활용함으로써 에너지 효율을 최대화 할 수 있을 뿐만 아니라 자원의 낭비를 방지하고, 가정 내 급탕과 난방을 공급하기 위해 별도의 보일러 시설을 갖출 필요가 없으므로 보일러 설비비용의 지출이 발생하지 아니하며, 가스엔진이 구동됨에 따라 자가 발전을 하여 발생하는 전기를 이용하여 냉방장치(EHP)를 구동함으로써 전기 사용에 따른 전력비의 부담을 대폭 줄일 수 있도록 하여 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (4)

  1. 코제네레이션 지에치피(GHP) 장치를 사용하여 발생된 전기 및 배기열을 이용하여 가정에 전기와 온수 및 냉방을 공급하는 전기공급 수단과 난방공급 수단 및 냉방공급 수단을 구성하되,
    상기 전기공급 수단은 가스관(14)과 가스엔진(101)이 연결되고, 상기 가스엔진(101)과 발전기(102)가 연결되며, 상기 발전기(102)와 제 1 전기공급라인(17)이 연결되고, 상기 제 1 전기공급라인(17)과 정류기(105)가 연결되며, 상기 정류기(105)와 인버터(106)가 연결되고, 상기 인버터(106)와 제 2 전기공급라인(17a)이 연결되며, 상기 제 2 전기공급라인(17a)과 배전반(6)이 연결되어 구성되고,
    상기 난방공급 수단은 상기 가스엔진(101) 일측에 배기 열교환기(103)가 구비되고, 상기 가스엔진(101)에 냉각수 순환라인(16)이 연결되며, 상기 냉각수 순환라인(16)에 물-물 열교환기(104)가 연결되고, 상기 물-물 열교환기(104) 내부를 급수라인(15)이 관통하며, 상기 냉각수 순환라인(16)과 라디에이터(109)가 연결되고, 상기 급수라인(15)과 저탕조(4)가 연결되며, 상기 저탕조(4)와 제 1 온수배관(5) 및 제 2 온수배관(5a)이 연결되고, 상기 제 1 온수배관(5)에 온수파이프(7)의 일측이 연결되고 타측은 상기 제 2 온수배관(5a)에 연결되어 구성되며,
    상기 냉방 공급 수단은 상기 배전반(6)과 옥외에 설치된 이에치피(EHP) 실외기(19)가 제 4 전기공급라인(17c)으로 연결되고, 상기 이에치피(EHP) 실외기(19)와천정(13)에 설치된 이에치피(EHP) 실내기(12)가 전원·제어선 및 냉매관(18)으로 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 코제네레이션 지에치피(GHP)를 이용한 전기·냉난방 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 난방공급 수단은 상기 제 1 온수배관(5)을 통해 흘러나오는 온수의 온도가 낮을 경우에 온수의 온도를 높일 수 있도록 상기 제 1 온수배관(5)에 바이패스 밸브(3)를 연결하고, 상기 바이패스 밸브(3)에 제 3 온수배관(5b)을 연결하며, 상기 제 3 온수배관(5b)에 연결되고 상기 배전반(6)과 제 3 전기공급라인(17b)으로 연결된 급탕기(2)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 코제네레이션 지에치피(GHP)를 이용한 전기·냉난방 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 난방공급 수단은 상기 제 1 온수배관(5)과 제 4 온수배관(5c)을 연결하고, 상기 제 4 온수배관(5c)과 연결된 급탕부하(9)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 코제네레이션 지에치피(GHP)를 이용한 전기·냉난방 공급 장치.
  4. 코제네레이션 지에치피(GHP) 장치를 사용하여 발생된 전기 및 배기열을 이용하여 가정에 전기와 온수 및 냉방을 공급하도록 전기공급 단계와, 난방공급 단계 및 냉방공급 단계를 거치도록 하되,
    상기 전기공급 단계는 가스관(14)으로 유입되는 가스가 연소되어 가스엔진(101)을 구동하는 단계와, 상기 가스엔진(101)이 구동함에 따라 발전기(102)가 작동하여 발전을 하는 단계와, 상기 발전기(102)에서 발전된 전기가 제 1 전기공급라인(17)을 통해 정류기(105)로 유입되어 교류전류가 직류전류로 변환되는 단계와, 상기 정류기(105)에서 변환된 직류전류가 인버터(106)로 유입되어 교류전류로 변환되는 단계와, 상기 인버터(106)에서 변환된 교류전류가 제 2 전기공급라인(17a)을 통해 배전반(6)으로 유입되는 단계와, 상기 배전반(6)에서 가정내 전기 장치로 전기를 배분하는 단계를 거쳐 전기공급을 하고,
    상기 난방공급 단계는 상기 가스엔진(101)이 구동됨과 동시에 발생된 배기열이 배기 열교환기(103)를 통해 냉각수 순환라인(16)으로 배출되어 냉각수 순환라인(16)을 통해 순환되는 가스엔진(101)을 식혀 승온된 고온의 냉각수를 보충적으로 가열하는 단계와, 상기 고온의 냉각수가 물-물 열교환기(104)로 유입되어 급수라인(15)을 통해 상기 물-물 열교환기(104)를 거쳐 저탕조(4)로 유입되는 물과 열 교환을 하는 단계와, 상기에서 열 교환된 냉각수의 일부는 라디에이터(109)로 유입된 후 다시 가스엔진(101)으로 유입되고 상기 라디에이터(109)로 유입되지 않은 냉각수는 직접 가스엔진(101)으로 유입되는 단계와, 상기 물-물 열교환기(104)를 거쳐 저탕조(4)로 유입된 온수가 셋팅된 온도 이상일 경우에는 제 1 온수배관(5)을 통해 일부는 제 4 온수배관(5c)을 거쳐 급탕부하(9)로 유입되고 일부는 온수 파이프(7)로 직접 유입되며 셋팅된 온도 이하일 경우에는 제 1 온수배관(5)에 연결된 바이패스 밸브(3)에 의해 제 3 온수배관(5b)으로 유입되어 급탕기(2)를 거쳐 온도가 상승된 후 제 1 온수배관(5)으로 다시 유입되어 일부는 제 4 온수배관(5c)을 거쳐 급탕부하(9)로 유입되고 일부는 온수 파이프(7)로 직접 유입되는 단계와, 상기 온수 파이프(7)로 유입되어 온돌 바닥(8) 난방을 한 온수는 제 2 온수배관(5a)을 통해 저탕조(4)로 유입되는 단계를 거쳐 난방공급을 하며,
    상기 냉방공급 단계는 상기 제 1 온수배관(5)을 통해 상기 온수 파이프(7)로 유입되는 온수를 차단하여 상기 제 4 온수배관(5c)으로만 온수가 유입되게 하여 급탕만을 공급하는 단계와, 상기 배전반(6)에서 제 4 전기공급라인(17c)을 통해 전기가 공급되어 이에치피(EHP) 실외기(19)가 작동됨과 동시에 이에치피(EHP) 실내기(12)가 작동하는 단계를 거쳐 냉방공급을 하는 것을 특징으로 하는 코제네레이션 지에치피(GHP)를 이용한 전기·냉난방 공급 방법.
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