KR100550131B1 - System and Method of pressure distribution and pressure regulation for heating and air-conditioning units, and a very high-rise building utilizing the same - Google Patents

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KR100550131B1 KR1020010070088A KR20010070088A KR100550131B1 KR 100550131 B1 KR100550131 B1 KR 100550131B1 KR 1020010070088 A KR1020010070088 A KR 1020010070088A KR 20010070088 A KR20010070088 A KR 20010070088A KR 100550131 B1 KR100550131 B1 KR 100550131B1
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Abstract

본 발명은 초고층빌딩의 공조배관시스템에서 문제가 되는 수두압력을 안정적이며, 정확하게 제어할 수 있는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템과, 그 압력제어방법 및 그 시스템이 설비된 초고층 건축물에 관한 것으로, 건물 높이에 의한 수두압력에 따라 수직구역화된 최소한 하나 이상의 냉난방부하(400)와; 수직구역화된 상기 각 냉난방부하(400)에 열유체을 공급하기 위한 열원공급계(100)와; 상기 열원공급계(100)의 열원을 상기 각 수직구역화된 냉난방부하(400)로 전달하기 위한 부스터펌프(PP2)와, 설정된 수두압력을 안정되게 유지하기 위한 펌프콘트롤밸브(PCV2)로 이루어져 상기 열원공급계(100)와, 수직구역화된 상기 각 냉난방부하(410)(420)(430) 사이에 구비된 최소한 하나 이상의 부스터펌프계(300)와; 냉난방부하(400)에서 출력된 열유체를 감압하여 설정된 수두압력으로 유지하기 위한 감압 및 압력유지장치(PRSD)로 이루어져 상기 각 수직 구역화된 냉난방부하(410)(420)(430)의 출력측 귀환라인과 상기 열원공급계(100) 사이에 설치되는 최소한 하나 이상의 감압제어장치계(600)로 구성되어, 건물의 높이에 비례하여 작용하는 수두압력을 안전사용 수두압력 범위 내로 다단계 분산 및 감압함에 따라, 초고층빌딩의 공조배관시스템의 높은 수두압력을 정확하고 안정적으로 제어할 수가 있으며, 종래에 초고층빌딩에서 열원기기를 설치하기 위한 중간 설비층이 필요가 없으므로 건물 공간을 효율적으로 사용할 수 있으며, 건물 구조체의 경량화, 공사비절약, 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있는 발명인 것이다.The present invention relates to a multi-stage pressure distribution and pressure reduction system of an air conditioning piping system that can stably and accurately control the head pressure that is a problem in an air conditioning piping system of a high-rise building, a pressure control method, and a high-rise building equipped with the system. At least one air-conditioning load 400 vertically zoned according to head pressure due to building height; A heat source supply system (100) for supplying heat fluid to each of the vertical zoned cooling and heating loads (400); The heat source includes a booster pump (PP2) for transferring the heat source of the heat source supply system (100) to each of the vertical zoned cooling and heating loads (400), and a pump control valve (PCV2) for stably maintaining a set head pressure. At least one booster pump system 300 provided between a supply system 100 and each of the vertical heating zones 410, 420, 430; Output side return line of each of the vertical zoned heating and cooling loads 410, 420, 430, which consists of a decompression and pressure holding device (PRSD) for maintaining the head pressure set by reducing the thermal fluid output from the air conditioning heating load 400 And at least one decompression control system 600 installed between the heat source supply system 100, as the head pressure acting in proportion to the height of the building is multi-stage dispersed and decompressed within the safe use head pressure range, The high head pressure of the air conditioning piping system of the high-rise building can be accurately and stably controlled, and it is possible to use the building space efficiently because there is no need of the intermediate facility layer for installing the heat source equipment in the high-rise building. It is an invention that has the effect of reducing weight, saving construction costs, and saving energy.

초고층 빌딩, 공조수, 부스터펌프, 공조배관, 압력분산, 압력제어Skyscrapers, air conditioning water, booster pumps, air conditioning piping, pressure distribution, pressure control

Description

공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템과, 그 압력제어방법 및 그 시스템이 설비된 초고층 건축물{System and Method of pressure distribution and pressure regulation for heating and air-conditioning units, and a very high-rise building utilizing the same}Multi-stage pressure distribution and pressure reduction system of air conditioning system, pressure control method and high-rise building equipped with the system {System and Method of pressure distribution and pressure regulation for heating and air-conditioning units, and a very high-rise building utilizing the same}

도 1은 본 발명에 따른 일 실시 예를 보여주는 공조배관 시스템의 계통도,1 is a schematic diagram of an air conditioning piping system showing an embodiment according to the present invention;

도 2는 본 발명의 시스템 제어 계통을 보여주는 개념도,2 is a conceptual diagram showing a system control system of the present invention;

도 3은 본 발명의 공조배관 시스템에서의 유체순환을 보여주는 블록도.Figure 3 is a block diagram showing the fluid circulation in the air conditioning piping system of the present invention.

도 4는 본 발명의 공조배관 시스템에서의 유체순환을 보여주는 도면으로서,4 is a view showing the fluid circulation in the air conditioning piping system of the present invention,

열원공급수단으로 지역열원 공급시스템이 적용된 경우의 블록도,       Block diagram when a local heat source supply system is applied as a heat source supply means,

도 5는 본 발명에 따른 감압제어장치계에 구비된 감압 및 압력유지장치의5 is a pressure reduction and pressure holding device provided in the pressure reduction control system according to the present invention

구성을 간략히 보여주는 도면.       Briefly showing the configuration.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 열원공급계 200 : 기계실100: heat source supply system 200: machine room

210 : 시스템제어유니트 300 : 부스터펌프계 210: system control unit 300: booster pump system

400 : 냉난방부하 500 : 서어지탱크장치부400: heating and cooling load 500: surge tank device

600 : 감압제어장치계 PP1 : 1차순환펌프600: decompression control system PP1: primary circulation pump

PP2 : 부스터펌프 RV : 압력도피밸브PP2: Booster Pump RV: Pressure Evacuation Valve

V2 : 2방밸브 ST : 서어지탱크V2: 2-way valve ST: Surge tank

ET : 팽창탱크 M : 유량계ET: Expansion tank M: Flow meter

PCV1, PCV2 : 펌프컨트롤밸브PCV1, PCV2: Pump Control Valve

PRSD : 감압 및 압력유지장치PRSD: Pressure Reducing and Pressure Holding Device

PRSV : 감압 및 압력유지밸브 PRSV: Pressure Reducing and Pressure Maintenance Valve

RSV1, RSV2 : 압력도피 및 압력유지밸브RSV1, RSV2: Pressure Escape and Pressure Maintenance Valve

본 발명은 초고층 건물에 설비되는 공조배관시스템에 관한 것으로, 특히 초고층빌딩의 공조배관시스템에서 문제가 되는 수두압력을 안정적이며, 정확하게 제어할 수 있는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템과, 그 압력제어방법 및 그 시스템이 설비된 초고층 건축물에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioning piping system installed in a high-rise building, in particular, a multi-stage pressure distribution and pressure reduction system of an air conditioning piping system capable of stably and accurately controlling the head pressure which is a problem in an air conditioning piping system of a high-rise building, and the pressure thereof. A control method and a high-rise building equipped with the system.

근래에 건축기술의 비약적인 발달로 높이가 200m 이상 되는 50층 이상의 고층건물들이 대단히 많으며, 세계적으로는 400m 이상 되는 100층 이상의 초고층 건물들도 다수가 된다.In recent years, due to the rapid development of building technology, there are a lot of high-rise buildings with more than 50 floors that are more than 200m high, and there are many high-rise buildings with more than 100 floors that are more than 400m worldwide.

이와같은 고층 건물에서 냉동기, 보일러, 열교환기와 같은 열원기기의 배관계통의 수압이 직접적으로 관계한다. 일반적으로 70m 정도의 20층 전후의 건물에서는 열원기기를 지하층에만 설치하더라도 열원기기에서 공급되는 열유체를 건물 상층부에 공급하는데 큰 어려움이 없으나, 그 이상의 건물 높이에서는 열유체의 수압 이 문제가 되므로 건물의 중간층 또는 최상층에 열원기기를 분산하여 설치해야 되며, 건물의 높이가 높아지면 그 높이에 비례하여 열원기기 설치를 위한 중간층(설비층)도 증가하게 된다.In such high-rise buildings, the water pressure in the piping system of heat source equipment such as refrigerators, boilers, and heat exchangers is directly related. In general, in buildings around 20m around 70m, even if the heat source equipment is installed only in the basement floor, there is no great difficulty in supplying the heat fluid supplied from the heat source equipment to the upper floor of the building. The heat source equipment should be distributed and installed on the middle floor or the top floor of the building, and as the height of the building increases, the intermediate floor (equipment floor) for installing the heat source equipment will increase in proportion to the height.

이와 같이 수직적으로 높아진 초고층 건물에서의 설비시스템은 일반 건물에서 적용되는 시스템과는 다르게 초고층 건물의 특성에 맞는 시스템을 고려하여야만 된다. 초고층 빌딩에 있어서는 그 높이에 따라 공조설비의 수배관계에 작용하게 되는 높은 압력을 적정한 압력범위로 유지하는 것이 필요하게 된다.In the vertically elevated high-rise building system, unlike the system applied in the general building, the system that meets the characteristics of the high-rise building must be considered. In high-rise buildings, it is necessary to maintain the high pressure acting on the arrangement of the air conditioning equipment according to the height in the appropriate pressure range.

이러한 현상은 점차 빌딩들이 고층화가 되어 가는 추세에 있기 때문에 초고층 건물의 설계시에 건축환경 및 기능적인 측면에서 공조배관계의 수두압력제어의 필요성이 더욱 중요시되고 있다.As this phenomenon is gradually increasing in buildings, the necessity of the head pressure control of the air conditioning system is more important in the construction environment and functional aspects in the design of high-rise buildings.

이와 같은 초고층건물에서의 공조수배관계의 공조수의 효과적인 제어방법 및 시스템을 제공하기 위한 기술이 동일인에 의해 특허출원하여 특허등록된 등록번호 제245587호에 개시되어 있다. A technique for providing an effective control method and system for air conditioning arrangement in such a high-rise building is disclosed in Patent No. 245587 filed by the same person.

본 발명은 상기 기술내용을 개량하여 혹독한 조건의 높은 수두압력이 작용하는 초고층빌딩에서도 안정적으로 적용할 수가 있는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템과, 그 압력제어방법 및 그 시스템이 설비된 초고층 건축물에 관한 것이다.The present invention is an improved multi-stage pressure distribution and decompression system that can be applied stably even in a high-rise building under high head pressure under severe conditions, a pressure control method, and a high-rise building equipped with the system. It is about.

본 발명의 목적은 초고층빌딩의 공조배관계의 수두압력 제어시스템에서 공조배관계의 모든 내부압력을 일정하며 안정적으로 유지하는 것이다. An object of the present invention is to maintain a constant and stable all the internal pressure of the air conditioning system in the head pressure control system of the air conditioning system of the skyscraper.                         

본 발명에서는 시스템의 운전중에 발생되는 밸브의 난조현상(hunting) 및 잔류편차(offset)에 의한 압력변동, 펌프의 가동, 정지 시마다 발생되는 수격(water hammer)작용 및 냉수낙하에 의한 부압 발생으로 파생되는 압력변동을 제어하고자 하는 것이다.According to the present invention, the pressure variation caused by hunting and residual offset of the valve generated during operation of the system, the water hammer action generated every time the pump is turned on and stopped, and the negative pressure caused by the cold water drop are derived. It is to control the pressure fluctuation.

공조시스템의 압력선도를 작성하여 장비 및 기기의 안전 사용압력, 유체의 흐름과 압력의 변동, 제어의 조건, 펌프의 특성과 에너지 절약을 위한 대수제어, 시스템 압력제어에 적용할 장치를 살펴보면 다음과 같은 특성의 기술을 적용하여 해결하게 된다.The pressure diagram of the air conditioning system is drawn up and the safe working pressure of equipment and equipment, fluid flow and pressure fluctuations, control conditions, pump characteristics and logarithmic control for energy saving, and devices to be applied to system pressure control are as follows. It is solved by applying the same characteristic technology.

초과수압 및 감압 제어Overwater pressure and pressure control

1. 공급배관부의 수압문제와 공급순환펌프계의 구성1. Hydraulic problem of supply pipe and configuration of supply circulation pump system

초고층빌딩의 수배관 시스템에서 발생하는 여러 가지 문제점들의 중요한 원인중에 하나가 과도한 압력에 의한 것이다. 자연계에서 수두압력은 높이에 비례하므로 초고층빌딩의 수배관시스템에 작용하는 과도한 압력부하는 설비의 안전운전 및 기기작동에 심각한 문제를 초래할 뿐만 아니라 보수 및 유지관리의 경제적 측면에서도 비용의 증가를 발생시키게 된다. 배관계통에서 일반적으로 압력이 10㎏/㎠ 이상이 되면 안전을 고려하여 압력용 배관(spps)을 사용하게 되며, 이때 냉동기, 보일러, 순환펌프, 공기조화기(AHU), 팬코일유닛(FCU) 등의 장비를 특수 제작해야 하므로 과다한 비용지출을 야기하게 된다.One of the major causes of the problems in the water piping system of skyscrapers is due to excessive pressure. In nature, the head pressure is proportional to the height, so the excessive pressure load acting on the water piping system of the high-rise building not only causes serious problems in the safe operation and operation of the equipment, but also increases the cost in terms of economics of maintenance and maintenance. do. In the piping system, when the pressure is more than 10㎏ / ㎠, the pressure pipe (spps) is used in consideration of safety.In this case, a refrigerator, a boiler, a circulation pump, an air conditioner (AHU), and a fan coil unit (FCU) are used. Special equipment such as this will cause excessive expenses.

만일 어떤 장비나 시스템의 운전이 특별히 고압을 필요로 하지 않으면 토출구의 최대 압력을 초과하여 구성하는 것은 불합리하며 가능하면 최대 압력을 제한 하는 것이 바람직하다.If the operation of any equipment or system does not require high pressure in particular, it is unreasonable to construct it beyond the maximum pressure at the outlet and it is desirable to limit the maximum pressure where possible.

본 발명에서는 초고층빌딩을 그 높이에 따라 다단계로 구역별로 나누어 공조배관계의 시스템을 구성하여 수두압력을 적정압력으로 제어하고, 열유체의 순환은 다단계로 구성된 부스터펌프계의 부스터펌프로 가압하여 송수하며, 정지시에는 체크밸브(check valve)에 의해 상류층의 압력이 하류측으로 작용하지 않게 해줌으로서 시스템에 부과되는 과도한 수압을 각 단계에서 조절하여 주게 된다. 이때 수압제어의 적정압력범위를 경제성, 안정성을 검토하여 7∼25㎏/㎠ 정도의 범위로 수직 구역화(zoning)하여 구성하는 것이 유리하게 된다.In the present invention, the super high-rise building is divided into sections according to the height of each zone to form a system of air conditioning system to control the head pressure to the appropriate pressure, and the circulation of the thermal fluid is pressurized by the booster pump of the booster pump system composed of the multi-stage. In the event of shutdown, the check valve prevents the upstream pressure from acting downstream, thereby regulating the excess water pressure imposed on the system at each stage. At this time, it is advantageous to configure the proper pressure range of the hydraulic pressure control by vertical zoning in the range of about 7-25 kg / cm 2 in consideration of economics and stability.

2. 귀환배관부의 수압문제와 감압제어장치계의 구성2. Hydraulic Problems in Return Piping and Configuration of Pressure Reducing Control System

공급배관에 걸리는 수압은 펌프콘트롤밸브의 체크기능 및 부스터펌프 하부에 체크밸브를 설치하므로 확실하게 안전을 기할 수 있지만, 귀환측의 공급배관에 작용하는 수압의 제어는 고도의 엔지니어링이 필요하며 유체역학, 기계기구학, 열유체공학, 건축설비의 지식과 기술이 응용되게 된다.The hydraulic pressure applied to the supply pipe can be reliably ensured by the check function of the pump control valve and the booster pump.However, the control of the hydraulic pressure acting on the supply pipe on the return side requires high engineering and fluid dynamics. Knowledge and skills in mechanical mechanics, thermofluid engineering, and building equipment.

귀환측의 배관부분은 아래 방향으로의 흐름이므로 시스템 내의 수압을 적정압력으로 감압시키는 압력제어장치인 감압 및 압력유지장치를 적용하여 시스템의 수두압력을 제어한다. 이 장치는 상류측 압력이 설정된 압력이하로 떨어지게 되면 주장치가 차단되는 기능과, 하류측 압력이 설정된 압력 이상으로 상승하게 되면 주장치가 차단되어 역류를 방지하는 기능을 갖게 하고 압력유지 기능은 시스템 내의 압력이 설계범위 내에서 항상 안정적으로 유지되도록 한다.The piping on the return side flows downward, so the head pressure of the system is controlled by applying the decompression and pressure holding device, which is a pressure control device that reduces the water pressure in the system to an appropriate pressure. This device has the function to shut off the main device when the upstream pressure drops below the set pressure, and to prevent the backflow by blocking the main device when the downstream pressure rises above the set pressure. Ensure to remain stable at all times within this design range.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초고층빌딩 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템은 건물 높이에 의한 수두압력에 따라 수직구역화된 최소한 하나 이상의 냉난방부하와; 수직구역화된 상기 각 냉난방부하에 열원을 공급하기 위한 열원공급계와; 상기 열원공급계의 열원을 상기 각 수직구역화된 냉난방부하로 전달하기 위한 부스터펌프와, 설정된 수두압력을 유지하기 위한 펌프콘트롤밸브로 이루어져 상기 열원공급계와, 수직구역화된 상기 각 냉난방부하 사이에 구비된 최소한 하나 이상의 부스터펌프계와; 냉난방부하에서 출력된 열유체를 감압하여 설정된 수두압력으로 유지하기 위한 감압 및 압력유지장치로 이루어져 상기 각 수직 구역화된 냉난방부하의 출력측 귀환라인과 상기 열원공급계 사이에 설치되는 최소한 하나 이상의 감압제어장치계로 구성되어, 건물의 높이에 비례하여 작용하는 수두압력을 안전사용압력 범위내로 설계조건에 따라서 다단계 분산시킴으로써 달성된다.Multi-stage pressure distribution and pressure reduction system of the high-rise building air conditioning system of the present invention for achieving the above object includes at least one heating and heating load vertically zoned according to the head pressure by the building height; A heat source supply system for supplying a heat source to each of the vertical zoned heating and cooling loads; A booster pump for transferring the heat source of the heat source supply system to each of the vertical zoned cooling and heating loads, and a pump control valve for maintaining a set head pressure, is provided between the heat source supply system and each of the vertical zoned cooling and heating loads. At least one booster pump system; At least one decompression control device installed between the output side return line of each vertical zoned heating and cooling load and the heat source supply system, comprising a decompression and pressure holding device for maintaining the head pressure set by depressurizing the heat fluid output from the cooling and heating load. It consists of a system and is achieved by multiply distributing the head pressure acting in proportion to the height of the building within the safe working pressure range according to the design conditions.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 공조배관 시스템에 관한 것으로, 도 1은 건물 높이에 따라 냉난방부하를 제1단계 , 제2단계, 제3단계로 구역화한 경우에 적용 가능한 본 발명의 일 실시 예를 보여주는 공조배관 시스템의 계통도이며, 도 2는 제3단계 냉난방부하만을 도시한 본 발명의 시스템 제어 계통을 보여주는 개념도이며, 도 3은 본 발명의 공조배관 시스템에서의 유체순환을 보여주는 블록도이다. 도 4는 본 발명의 공조배관 시스템에서의 유체순환을 보여주는 도면으로서 열원공급수단으로 지역열원 공급시스템이 적용된 경우의 블록도이며, 도 5는 본 발명에 따른 감압 제어장치계에 구비된 감압 및 압력유지장치를 보여주는 도면이다.1 to 5 are related to the air conditioning piping system of the present invention, Figure 1 is an embodiment of the present invention applicable to the case of zoning the heating and cooling load in the first step, second step, third step according to the building height 2 is a schematic diagram showing a system control system of the present invention showing only a third stage heating and cooling load, and FIG. 3 is a block diagram showing a fluid circulation in the air conditioning piping system of the present invention. Figure 4 is a block diagram showing the fluid circulation in the air conditioning piping system of the present invention when the local heat source supply system is applied as a heat source supply means, Figure 5 is a pressure reduction and pressure provided in the pressure reduction control system according to the present invention The figure shows a holding device.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 건물의 높이에 따라 발생되는 수두압력에 따라 냉난방부하를 다수로 구역화하여 실시가 가능하나, 이하 본 발명의 실시 예에서는 건물의 높이에 의한 수두압력에 따라 냉난방부하를 제1단계, 제2단계, 제3단계로 구역화된 건물의 공조배관 시스템으로 설명한다.The present invention can be carried out by zoning a plurality of heating and cooling loads according to the head pressure generated according to the height of the building, but in the following embodiment of the present invention, the heating and cooling loads are determined according to the head pressure according to the height of the building. The air-conditioning piping system of the building divided into 2nd and 3rd stages will be explained.

구역화된 각 단계의 높이는 배관재질, 건물의 조건 등에 따라 임의 조정이 가능하다. The height of each zoned stage can be arbitrarily adjusted according to the pipe material and the condition of the building.

도 1을 참고하면, 본 발명의 다단계 압력분산 및 감압시스템은, 제1단계 냉난방부하(410), 제2단계 냉난방부하(420), 및 제3단계 냉난방부하(430)로 구성된 냉난방부하(400)가 부스터펌프계(300), 및 감압제어장치계(600)가 구비되어 공조수 제어시스템용 배관에 의해 열원공급계(100)와 연결되어 구성된다.Referring to Figure 1, the multi-stage pressure distribution and pressure reduction system of the present invention, the heating and cooling load 400 consisting of the first stage heating and cooling load 410, the second stage heating and cooling load 420, and the third stage heating and cooling load 430 ) Is provided with a booster pump system 300, and the pressure reduction control system 600 is connected to the heat source supply system 100 by the piping for the air conditioning water control system.

본 발명에 있어 공조배관계는 강관, 동관, 스테인레스강관 등이 이용될 수가 있다.In the present invention, the air conditioning system may be a steel pipe, a copper pipe, a stainless steel pipe, or the like.

상기 냉난방부하(400)는 건물 내에 냉난방을 유지하기 위한 공기조화기(AHU), 팬코일유닛(FCU), 콘벡터(convector)등으로 구성된다. The air-conditioning load 400 is composed of an air conditioner (AHU), a fan coil unit (FCU), a convector (convector) for maintaining air conditioning in the building.

상기 열원공급계(100)는 냉동기(R), 보일러(B), 냉온수기(RB)와 같은 다수의 열원기기와, 열유체를 순환 구동하는 1차순환펌프(PP1)와, 이 1차순환펌프(PP1)와 연동하는 펌프컨트롤밸브(PCV1)와, 압력도피 및 압력유지밸브(RSV1)로 구성되게 된다.The heat source supply system 100 includes a plurality of heat source devices such as a refrigerator (R), a boiler (B), a cold and hot water machine (RB), a primary circulation pump (PP1) for circulating and driving a thermal fluid, and the primary circulation pump (PP1). ) And a pump control valve (PCV1) and a pressure escape valve (RSV1).

상기 열원공급계(100)는 건물 내에 설비되는 냉동기(R), 보일러(B), 냉온수기(RB)와 같은 통상의 열원기기로 구성될 수가 있으나, 열병합발전소와 같이 건물 외부에서 열유체를 공급하는 지역열원 공급시스템을 이용할 수가 있다.The heat source supply system 100 may be composed of conventional heat source equipment such as a refrigerator (R), a boiler (B), a cold and hot water machine (RB) installed in a building, but supplies heat fluid from outside the building, such as a cogeneration plant. Local heat source supply system is available.

도 4를 참고하면, 상기 열원공급계로써 지역열원 시스템을 이용하는 경우에는 기계실은 열유체를 공급받아 부스터펌프계로 전달하며, 냉난방부하를 거쳐 환수된 열유체는 다시 지역열원 공급시스템으로 전달하도록 배관되어 구성될 수가 있다.Referring to FIG. 4, in the case of using a local heat source system as the heat source supply system, the machine room receives heat fluid and delivers it to the booster pump system, and the heat fluid returned through the cooling and heating load is piped back to the local heat source supply system. Can be configured.

상기 부스터펌프계(300) 및 상기 감압제어장치계(600)는 건물의 수두압력에 따라 수직 구역화하여 다단계로 구성되어 각 단계에서 압력제어가 되도록 하며, 또한 시스템 전체의 압력제어가 안정되게 이루어지도록 하는 것이다.The booster pump system 300 and the depressurization control system 600 are vertically zoned according to the head pressure of the building, and are configured in multiple stages to control pressure at each stage, and also to make the pressure control of the whole system stable. It is.

예를 들어 제1단계 부스터펌프계의 압력제어범위를 안전성, 경제성을 고려하여 압력을 7∼25㎏/㎠으로 유지할 때에 초고층빌딩 1개층의 층고가 통상 4.0∼4.5m이므로 20개 층을 1개의 구역으로 구성할 때에 발생하는 수두압력은 8∼10㎏/㎠ 범위 정도가 된다. 따라서, 부스터펌프계(300)의 구성은 각 구역마다 부스터펌프(PP2)를 설치하여 유체를 순환 공급함으로써 수두압력이 안전사용압력 범위 내로 제어되도록 해야한다.For example, when the pressure control range of the first stage booster pump system is maintained at a pressure of 7-25 kg / cm 2 in consideration of safety and economic efficiency, the height of one floor of a super high-rise building is usually 4.0 to 4.5 m, so that 20 floors The head pressure generated when the zone is composed is in the range of 8 to 10 kg / cm 2. Therefore, in the configuration of the booster pump system 300, the booster pump PP2 is installed in each zone to circulate and supply the fluid so that the head pressure is controlled within the safe operating pressure range.

상기 부스터펌프계(300)는 부스터펌프(PP2)와, 이 부스터펌프(PP2)와 직렬연 결되는 펌프콘트롤밸브(PCV2)로 구성되어, 부스터펌프(PP2)의 기동, 정지 시의 맥동현상(surging)을 방지하는 기능과 전기공급 중단시 유체가 역류하는 것을 방지하기 위하여 즉시 밸브가 닫히도록 하는 기능과, 펌프의 대수제어시 압력변동을 최소화시켜 시스템의 제어가 안정적으로 최적화되도록 한다. The booster pump system 300 is composed of a booster pump PP2 and a pump control valve PCV2 connected in series with the booster pump PP2, and the pulsation phenomenon when the booster pump PP2 starts and stops ( to prevent surging, to close the valve immediately to prevent the back flow of the power supply, and to minimize the pressure fluctuations in the logarithmic control of the pump so that the control of the system can be stably optimized.

또한, 상기 부스터펌프계(300)는 상기 부스터펌프(PP2) 및 펌프컨트롤밸브(PCV2)와 병렬 연결되는 압력도피 및 압력유지밸브(RSV2)가 추가로 구성되어, 냉난방부하(400)의 2방밸브(V2)가 개폐될 때 변화하는 압력을 입구측의 포텐셜(potent ial)이나 시스템이 요구하는 유량의 변화와는 관계없이 설정된 압력을 일정하게 유지하도록 한다.In addition, the booster pump system 300 further includes a pressure escape valve and a pressure maintaining valve RSV2 connected in parallel with the booster pump PP2 and the pump control valve PCV2 to provide two sides of a cooling / heating load 400. The pressure that changes when the valve V2 is opened and closed is kept constant regardless of the potential on the inlet side or the flow rate required by the system.

또한, 상기 부스터펌프계(300)의 각 부스터펌프(PP2)의 하단부에는 미도시된 체크밸브(check valve)를 추가로 설치하는 것이 바람직할 것이다. 이와 같이 구성된 체크밸브는 부스터펌프가 정지 시에 상류층의 압력이 하류측으로 작용하지 않도록 하여 시스템에 과도한 수압이 작용하는 것을 방지하게 된다.In addition, the lower end of each booster pump (PP2) of the booster pump system 300 may be further provided with a check valve (not shown). The check valve configured as described above prevents excessive pressure from being applied to the system by preventing the pressure of the upstream layer from acting downstream when the booster pump is stopped.

귀환배관계통의 최상부에는 서어지탱크장치부(500)가 설치되어 압력도피밸브(RV)또는 체크밸브에 의해 압력제어장치들이 서로 다른 시간에 개방되거나, 폐쇄 시에 생기는 압력변동 요인을 조절하는 기능을 하며, 콘트롤밸브가 급격하게 닫칠 때에 서어지 작용을 방지하고 보급수 탱크기능 및 급격한 압력팽창이 발생될 때에 압력도피밸브(RV)를 개방하여 압력을 도피시키게 된다.A surge tank device 500 is installed at the top of the return piping system to adjust the pressure fluctuations caused when the pressure control devices are opened or closed at different times by the pressure escape valve (RV) or the check valve. When the control valve closes suddenly, it prevents surge action, and when the supply water tank function and sudden pressure expansion occur, the pressure escape valve RV is opened to escape the pressure.

즉, 부스터펌프계(300)에서 출력된 유체를 각 단계마다 사용안전 수두압력 내에서 특성 및 조건, 안정성 등을 고려하여 수압제어범위를 설정하여 다단계로 수직 구역화하여, 각 구역의 부스터펌프계에서 가압 송수하게 되며, 정지 시에는 상술한 바와 같이 부스터펌프의 기계적인 체크밸브가 닫히게 되어 상류측의 압력이 하류측으로 작용하지 않게 된다.That is, in each stage, the fluid output from the booster pump system 300 is vertically zoned in multiple stages by setting the hydraulic pressure control range in consideration of characteristics, conditions, stability, etc. within the safety head pressure for use in the booster pump system of each zone. Pressurized water is transmitted, and when stopped, the mechanical check valve of the booster pump is closed as described above, so that the pressure on the upstream side does not act on the downstream side.

순환공급배관라인의 공급배관으로 압력배관용 탄소강 강관 등을 사용하면 수직 구역화의 높이를 크게 할 수가 있다. 즉, 수두압력을 배관라인 및 펌프장치의 안전사용압력 범위 내에서 수직 구역화의 높이를 수두압력 7∼25㎏/㎠ 보다 크게 할 수도 있으며 그렇게 하면 부스터펌프 등과 같은 기계설비의 수량 및 설치공간을 축소할 수가 있게 된다. 그리고, 각 구역(zoning)의 냉난방부하 배관계통에서의 수두압력은 기기안전 사용압력(5∼10㎏/㎠)을 유지하도록 한다.By using carbon steel pipes for pressure piping as the supply piping of the circulation supply piping line, the height of vertical zoning can be increased. In other words, the head pressure can be increased within the safe operating pressure range of the pipe line and the pump system, and the height of the vertical zoning can be greater than the head pressure of 7-25 kg / ㎠, which reduces the quantity and installation space of mechanical equipment such as booster pumps. I can do it. In addition, the head pressure in the heating and cooling load piping system of each zoning is to maintain the equipment safety working pressure (5 ~ 10kg / ㎠).

다음으로 환수배관은 하향흐름이므로 감압제어장치계에서는 낙수에 의한 부압현상을 방지하고, 높은 수두압력을 감압 제어하게 된다.Next, since the return pipe flows downward, the decompression control system prevents negative pressure from falling water and controls high head pressure under reduced pressure.

시스템 내의 수두압력을 적정압력으로 감압시키는 수두압력제어장치의 특성은 감압기능과 밸브의 상류측 압력이 설정된 압력 이하로 떨어지면 주밸브가 차단되고, 또한 하류측 압력이 설정된 압력이상으로 상승하면 역시 차단되어 역류를 방지하는 기능을 수행하게 된다. The characteristic of the head pressure control device that reduces the head pressure in the system to the proper pressure is that the main valve is shut off when the pressure reducing function and the upstream pressure of the valve fall below the set pressure, and also when the downstream pressure rises above the set pressure. To prevent backflow.

즉, 시스템 내의 유체압력이 설계범위 내에서 항상 안정적으로 유지되도록 압력유지기능을 수행해야만 한다. 이와 같은 조건을 만족하기 위한 감압제어장치계의 구성은 다음과 같다.That is, the pressure holding function must be performed so that the fluid pressure in the system is always kept stable within the design range. The configuration of the pressure reduction control system for satisfying such conditions is as follows.

상기 감압제어장치계(600)는 감압 및 압력유지장치(PRSD)로 구성된다. 감압 및 압력유지장치(PRSD)는 입구측(상류측)의 높은 압력을 출구측(하류측)의 낮은 압력으로 감압시키고, 입구측의 압력이나 유량의 변화와 관계없이 설정된 출구압력을 정확하게 유지하게 된다. 출구측의 압력이 설정된 압력보다 상승하게 되면 밸브를 닫게 되며, 입구측의 압력이 설정된 압력보다 낮아지게 되면 밸브를 닫게 된다. The pressure reduction control system 600 is composed of a pressure reduction and a pressure holding device (PRSD). The pressure reducing and pressure holding device (PRSD) reduces the high pressure at the inlet side (upstream side) to the low pressure at the outlet side (downstream side) and maintains the set outlet pressure accurately regardless of the change in the inlet side pressure or flow rate. do. When the pressure on the outlet side rises above the set pressure, the valve closes. When the pressure on the inlet side falls below the set pressure, the valve closes.

이와 같이 구성된 감압제어장치계는 압력제어범위 및 특성을 고려하여 다단계로 수직 구역화하고, 감압장치를 제1단계 또는 그 이상의 다단계로 구성하여 유체를 감압함으로써 공동현상(cavitation)이 발생하지 않게 된다. 감압제어장치계의 수두압력 제어범위는 부스터펌프계와 동일하게 7∼25㎏/㎠으로 하는 것이 안정성 및 경제성 측면에서 바람직할 것이다.The decompression control system configured as described above is vertically zoned in multiple stages in consideration of the pressure control range and characteristics, and the pressure reduction apparatus is configured in multiple stages of the first stage or more so that cavitation does not occur. The head pressure control range of the pressure reduction controller system is preferably 7 to 25 kg / cm 2 in the same manner as the booster pump system from the viewpoint of stability and economy.

상기 열원공급계(100), 제1단계 부스터펌프계(310), 및 제1단계 감압제어장치계(610)는 건물 지하층에 설치하여 기계실(200)을 구성함으로써 설치공간을 줄일 수가 있다.The heat source supply system 100, the first stage booster pump system 310, and the first stage pressure reduction control system 610 may be installed on the basement floor of the building to configure the machine room 200, thereby reducing the installation space.

상기 기계실(200)에는 환수헤더에 공기가압식 또는 질소가압식의 다이어프램 밀폐형 팽창탱크(ET)를 설치하여 펌프의 기동, 정지시 또는 압력제어밸브의 난조현상(hunting)과 잔류편차(offset)로 인하여 발생하게 되는 압력변동을 흡수 ·조절하도록 제어함으로써 시스템의 설정압력을 항상 안정되게 유지할 수가 있다.The machine room 200 is provided with an air pressurized or nitrogen pressurized diaphragm hermetic expansion tank (ET) in the return header, and is generated when the pump is started or stopped or due to hunting and residual offset of the pressure control valve. By controlling to absorb and regulate the pressure fluctuations, the set pressure of the system can be kept stable at all times.

기계실(200) 내에 도면부호 M은 귀환된 유체의 유량을 측정하기 위한 유량계이다. 유량계(M)에는 유량검출기(220)가 구비되어 유량계(M)에서 검출된 신호는 시 스템제어반(210)으로 입력된다.In the machine room 200, reference numeral M denotes a flow meter for measuring the flow rate of the returned fluid. Flow meter (M) is provided with a flow detector 220, the signal detected by the flow meter (M) is input to the system control panel (210).

다음으로 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 각 구성품들의 각 주요기능 및 특징을 정리하면 다음과 같다.Next, the main functions and features of each component of the present invention configured as described above are summarized as follows.

1. 감압 및 압력유지장치1. Decompression and pressure holding device

감압 및 압력유지장치(PRSD)는 입구측(상류측)의 높은 압력을 출구측의 낮은 압력으로 감압시키는 기능과, 입구측의 압력이나 유량변화에 관계없이 설정된 출구측 압력을 정확하게 유지하는 2가지의 독립된 기능을 수행하게 된다. 즉, 입구측(상류측)의 높은 압력을 출구측의 낮은 압력으로 감압시키며, 입구측의 압력이나 유량 변화에 관계없이 설정된 출구측 압력을 정확하게 유지하게 된다. The pressure reducing and pressure holding device (PRSD) has a function of reducing the high pressure at the inlet side (upstream side) to a low pressure at the outlet side, and two types that accurately maintain the set outlet pressure regardless of the inlet pressure or the flow rate change. It will perform its own independent function. That is, the high pressure at the inlet side (upstream side) is reduced to the low pressure at the outlet side, and the set outlet side pressure is maintained accurately regardless of the pressure at the inlet side or the flow rate change.

구체적으로는 도 5를 참고하면, 감압 및 압력유지밸브(PRSV)를 중심으로 압력감지센서부인 제1압력센서(SS1) 및 제2압력센서(SS2)와, 제1서비스밸브(GV1) 및 제2서비스밸브(GV2)가 구비된다. 도면부호 ST는 여과기이다.Specifically, referring to FIG. 5, the first pressure sensor SS1 and the second pressure sensor SS2, the first pressure valve SSV and the first service valve GV1 and the first pressure sensor, which are pressure sensing sensor units centered on the depressurization and pressure holding valve PRSV. 2 service valve (GV2) is provided. Reference numeral ST is a filter.

이와 같이 구성된 감압 및 압력유지장치는 기준압력이 되는 출구측을 항상 설정압력 상태를 유지하면서 동시에 입구측의 압력을 설정압력으로 유지하게 된다The decompression and pressure holding device configured as described above maintains the outlet side, which becomes the reference pressure, at all times while maintaining the pressure at the inlet side as the set pressure.

즉, 입구측 압력이 낮아지면 제1압력센서(SS1)에서 압력이 감지되어 파이로트 콘트롤에 의하여 감압 및 압력유지밸브(PRSV)가 자동으로 닫히게 되어 일정한 압력이 유지될 때까지 압력이 상승하게 된다. 만약, 부가된 압력이나 귀환된 압력에 의해 출구측 압력이 높아지게 되면, 제2압력센서(SS2)가 이를 감지하여 감압 및 압력유지밸브(PRSV)를 폐쇄하여 역류 현상을 방지하게 된다.That is, when the inlet pressure is lowered, the pressure is sensed by the first pressure sensor SS1, and the pressure reducing valve and the pressure holding valve PRSV are automatically closed by the pilot control, thereby increasing the pressure until a constant pressure is maintained. . If the outlet pressure is increased due to the added pressure or the returned pressure, the second pressure sensor SS2 detects this and closes the depressurization and pressure maintaining valve PRSV to prevent the reverse flow phenomenon.

본 발명에 있어 감압 및 압력유지장치에 있어 감압 및 압력유지밸브는 다음과 같이 병렬 연결되어 구성되는 것이 바람직하다.In the present invention, the decompression and pressure holding valve in the decompression and pressure holding device is preferably configured to be connected in parallel as follows.

다양한 유량 변화가 요구될 때 대유량의 경우에 1개의 밸브를 선정하면 이 밸브는 필요한 압력으로 감압되면서 작은 유량과 큰 유량의 양쪽을 모두 만족시켜야 한다. 아주 작은 유량이 필요할 때 밸브시트는 아주 조금만 개방된 후에 즉시 닫혀야 한다. 그러나, 이 과정이 반복되면 작동부의 과도한 마모와 함께 채터링(chattering) 현상이 발생하며 소음의 원인이 되게 된다. 이와 같은 문제점은 구경이 큰 밸브와, 구경이 작은 밸브로 이루어진 2개의 밸브를 병렬로 설치하여 해결할 수가 있으며 1개의 밸브를 별도로 설치하여 예비품으로 보유하여 안정성을 향상시킬 수가 있다.When a large flow rate is required, one valve should be selected in the case of large flows, which will satisfy both the small and large flow rates while reducing the pressure to the required pressure. When very small flow rates are required, the valve seat should be closed immediately after only a small opening. However, if this process is repeated, chattering occurs with excessive wear of the moving parts and causes noise. This problem can be solved by installing two valves consisting of a valve having a large diameter and a valve having a small diameter in parallel, and having one valve separately installed as a spare part to improve stability.

2. 압력도피 및 압력유지밸브2. Pressure escape and pressure maintaining valve

압력도피 및 압력유지밸브(RSV1)(RSV2)는 입구측의 포텐셜(potential)이나 시스템이 요구하는 유량의 변화와 관계없이 설정한 입구측의 압력을 일정하게 유지시켜 주기 위한 것으로 일정한 압력만 공급되도록 바이패스(bypass)시켜 부하를 덜어주는 기능을 하게 된다.Pressure escape and pressure holding valve (RSV1) (RSV2) is to maintain a constant pressure at the set inlet regardless of the potential at the inlet side or the flow rate required by the system. Bypass will reduce the load.

3. 펌프컨트롤밸브3. Pump control valve

펌프컨트롤밸브(PCV1)(PCV2)는 펌프의 기동과 정지시에 시스템으로부터 발생하는 배관계의 맥동현상(surging)을 해소하는 기능 및 토출압력을 제어하기 위해 부스터펌프(PP2) 및 1차순환펌프(PP1)의 토출측 배관에 설치되는 밸브이다.Pump control valve (PCV1) (PCV2) is a booster pump (PP2) and the primary circulation pump (PP1) to control the discharge pressure and the function to eliminate the pulsation of the piping system generated from the system at the start and stop of the pump Valve installed on the discharge side pipe.

밸브가 닫혀있는 상태에서 펌프가 기동하기 시작하면 파이로트용 전자식 콘 트롤밸브에 전원이 공급되어 밸브는 서서히 열리기 시작하면서 차츰 배관내의 압력이 펌프의 양정까지 올라가게 한다.When the pump starts to operate with the valve closed, the pilot electronic control valve is powered up and the valve begins to open slowly, gradually increasing the pressure in the pipe to the pump head.

펌프에 정지신호가 가해지면 파이로트용 전자식 콘트롤밸브로 공급되던 전원이 차단되어 밸브는 서서히 닫히고 유량을 감소시켜 간다. 이와 같이 밸브가 닫혀지면 펌프와 밸브사이에 전기적으로 인터록(inter-lock)이 되는 리미트스위치(limit switch)를 동작시켜 펌프의 전원을 차단시키게 되고 따라서 펌프는 정지하게 된다. 만약에 전원이 갑자기 차단된 경우(정전시)에는 내장된 체크밸브(check valve)가 닫혀지는 순간에 흐름이 정지되며, 솔레노이드(solenoid)나 다이아프램(diaphragm)의 위치에 상관없이 밸브를 닫아 역류를 방지하게 된다.When a stop signal is applied to the pump, the power supplied to the pilot electronic control valve is cut off, and the valve closes slowly and reduces the flow rate. As such, when the valve is closed, a limit switch, which is electrically interlocked between the pump and the valve, is operated to cut off the power of the pump, thereby stopping the pump. If the power is cut off suddenly (in case of power failure), the flow stops at the moment the built-in check valve is closed, and the valve is closed regardless of the position of solenoid or diaphragm. Will be prevented.

4. 부스터펌프4. Booster Pump

부스터펌프(PP2)는 공급배관의 열유체를 높은 위치로 공급해주기 위하여 필요에 따라 직렬 다단계로 연결되어 설치되며, 각 단계에서의 부스터펌프는 정격용량의 2대 이상의 펌프를 병렬로 구성하여 유량계의 측정값에 따라 시스템 제어반에 의해 대수제어 되어 다양하게 변하는 유량을 제어함으로써 에너지를 절감할 수가 있게 된다. 각 구역에서의 수직높이(압력범위)는 배관 및 기기의 내압강도, 특성 등을 검토하여 결정하게 된다.The booster pump (PP2) is installed in series multi-stages as necessary to supply the heat fluid of the supply pipe to a high position. The booster pump in each stage consists of two or more pumps of rated capacity in parallel. According to the measured value, it can be controlled by the system control panel to control energy flow. The vertical height (pressure range) in each zone is determined by examining the strength and characteristics of the piping and equipment.

부스터펌프의 운전제어는 대수제어 및 가변유량제어(회전수제어)로 에너지절감이 될 수 있게 시퀀스(sequence)를 구성하는 방법과, 시스템의 압력에 의하여 기동정지하고 부하에 따라 대수제어가 되도록 구성 할 수도 있다The operation control of the booster pump is composed of a method of constructing a sequence to save energy by logarithmic control and variable flow rate control (rotational speed control), and start-up stop by the pressure of the system and logarithmic control according to the load. You may

5. 팽창탱크5. Expansion tank

팽창탱크(ET)는 열원공급계의 환수헤더에 구비되어 팽창압력을 흡수, 도피, 및 조절하게 되며, 본 발명에서는 공기가압식 또는 질소가압식의 밀폐형탱크를 사용하는 것이 바람직하며, 공기압축기, 릴리프밸브, 보급수라인, 경보장치 등의 부속기기가 구비된다.Expansion tank (ET) is provided in the return header of the heat source supply system to absorb, escape, and adjust the expansion pressure, in the present invention, it is preferable to use an air pressure type or nitrogen pressure type closed tank, air compressor, relief valve , Supplementary equipment such as supply water line and alarm system are provided.

시스템의 운전시 환수헤더의 압력이 설정압력 이상으로 상승하면 이를 흡수 조절하여 항상 시스템의 압력을 일정하게 유지되도록 한다.If the return header pressure rises above the set pressure during system operation, it is absorbed and controlled to keep the system pressure constant.

6. 서어지탱크6. Surge tank

서어지탱크(ST)는 시스템의 운전시 유량 또는 유속의 급격한 변화에 의한 맥동현상(surging)을 방지하며, 급격한 압력 변화시에 압력도피밸브(RV) 또는 안전밸브(safety valve)가 개방되도록 하여 압력을 내리게 된다. 체크밸브(CV)는 역류를 방지하는 역할을 하게 되며, 또한 보충수 탱크로서의 기능을 갖는다.The surge tank (ST) prevents pulsation caused by sudden changes in flow rate or flow rate during the operation of the system, and opens the pressure escape valve (RV) or safety valve in case of sudden pressure change. The pressure is reduced. The check valve CV serves to prevent backflow and also functions as a make-up water tank.

이와 같이 구성된 본 발명의 공조배관계의 다단계압력분산 시스템에서 유체의 순환과정은 다음과 같다.The circulation process of the fluid in the multi-stage pressure distribution system of the air conditioning system of the present invention configured as described above is as follows.

먼저 본 발명에서는 기준이 되는 기계실(200)에서의 압력을 항상 일정하게 유지 할 수 있어야 한다. 이와 같이 압력이 일정하게 유지된 상태에서 시스템의 운전은 도 2에 도시된 바와 같이 구성된 시스템제어반(210)이 작동하여 제1순환펌프(PP1), 각 단계의 부스터펌프(PP2) 및 열원기기(R)(B)(RB)가 순차적으로 작동하게 된다.First, in the present invention, the pressure in the machine room 200, which is a reference, should be kept constant at all times. As such, the system is operated in a state where the pressure is kept constant, such that the system control panel 210 configured as shown in FIG. 2 operates to operate the first circulation pump PP1, the booster pump PP2 of each stage, and the heat source device ( R) (B) (RB) will operate sequentially.

도 1 및 도 3을 참고하여 유체의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the flow of the fluid with reference to Figures 1 and 3 as follows.

제1단계 냉난방부하(410), 제2단계 냉난방부하(420), 제3단계 냉난방부하(430)에서 사용되는 열유체의 공급을 위해서 시스템제어반(210)이 작동하여 열원공급계(100)의 1차순환펌프(PP1)와 부스터펌프계(300)의 각 부스터펌프(PP2)가 구동되게 된다. The system control panel 210 operates to supply the thermal fluid used in the first stage heating and cooling load 410, the second stage heating and cooling load 420, and the third stage cooling and heating load 430. Each booster pump PP2 of the primary circulation pump PP1 and the booster pump system 300 is driven.

열원공급계(100)의 1차순환펌프(PP1)가 구동하여 열원기기(R)(RB)(B)를 통하여 열유체가 부스터펌프계(300)로 전달된다.The primary circulation pump PP1 of the heat source supply system 100 is driven to transfer the heat fluid to the booster pump system 300 through the heat source device R (RB) (B).

제1단계 부스터펌프계(310), 제2단계 부스터펌프계(320), 및 제3단계 부스터펌프계(330)의 각 부스터펌프(PP2)가 작동하여 펌프콘트롤밸브(PCV2)를 통하여 각 단계의 냉난방부하(410)(420)(430)로 열유체가 전달된다.Each booster pump PP2 of the first stage booster pump system 310, the second stage booster pump system 320, and the third stage booster pump system 330 operates to operate each stage through the pump control valve PCV2. The heating fluid is transferred to the heating and cooling loads (410, 420, 430).

제1단계 냉난방부하(410)에 공급되는 열유체는 열원공급계(100)에서 출력된 열유체가 제1단계 부스터펌프계(310)를 통하여 직접 전달된다.In the heat fluid supplied to the first stage heating and cooling load 410, the heat fluid output from the heat source supply system 100 is directly transmitted through the first stage booster pump system 310.

제2단계 냉난방부하(420)에 공급되는 열유체는 상기 제1단계 부스터펌프계(310)에서 적정 압력으로 분산되어 제2단계 부스터펌프계(320)를 통하여 전달된다.The heat fluid supplied to the second stage heating / cooling load 420 is dispersed at an appropriate pressure in the first stage booster pump system 310 and transmitted through the second stage booster pump system 320.

제3단계 냉난방부하(430)에 공급되는 열유체는 마찬가지로 제1 및 제2단계의 부스터펌프계(310)(320)에서 적정 압력으로 분산되어 제3단계 부스터펌프계(330)를 통하여 전달된다.The heat fluid supplied to the third stage cooling and heating load 430 is similarly dispersed at an appropriate pressure in the first and second stage booster pump systems 310 and 320 and transferred through the third stage booster pump system 330. .

각 단계의 부스터펌프(PP2)들은 시스템제어반(210)에 의해 부하에 따라 대수제어되며, 기동 정지시 발생하는 유량과 압력의 변동은 순차적인 펌프콘트롤밸브(PCV2)의 제어기능에 의해 정숙한 운전이 된다.The booster pumps PP2 of each stage are controlled by the system control panel 210 according to the load, and the fluctuations in the flow rate and pressure generated at the start and stop are quiet operation by the control function of the sequential pump control valve PCV2. Becomes

다음으로 냉난방부하(400)에 구비된 2방밸브(V2)가 부하변동에 의해 닫히게 되면, 송수측 배관의 압력이 상승하게 되며, 이때는 부스터펌프계(300)의 제어기능에 의해 상승압력을 제어하게된다. 그리고 압력도피 및 압력유지밸브(RSV2)는 긴급 보완적인 장치가 된다. 또한, 각 단계별 배관계통의 최상부에서 시스템에 이상압력이 발생 시에는 서어지탱크(ST)의 압력도피밸브(RV) 또는 안전밸브가 작동하게 된다. Next, when the two-way valve (V2) provided in the cooling and heating load 400 is closed by the load fluctuation, the pressure of the water supply side pipe is increased, in this case, the rising pressure is controlled by the control function of the booster pump system (300). Will be done. And the pressure escape and pressure holding valve (RSV2) is an emergency complementary device. In addition, when abnormal pressure is generated in the system at the top of each stage piping system, the pressure escape valve RV or the safety valve of the surge tank ST is operated.

냉난방부하(400)를 지난 열유체는 건물의 높이에 따라 수직 구역화되어 설치된 다단계의 감압제어장치계(600)를 거쳐 감압 제어되며, 기계실(200)의 내부 압력이 일정하게 유지되도록 하면서 순환을 반복하게 되는 것이다. The heat fluid passing through the heating and cooling load 400 is controlled under reduced pressure through a multi-stage pressure reduction control system 600 installed vertically according to the height of the building, and the circulation is repeated while maintaining the internal pressure of the machine room 200 constant. It is done.

상기 각 단계별 감압제어장치계(600)의 수두압력은 경제성, 안정성을 고려하여 상술한 바와 같이 설정압력범위(7∼25㎏/㎠)정도로 수직 구역화하고, 운전압력은 정지시의 수두압력보다 2∼3㎏/㎠높게 설정할 수가 있으며, 또한 감압 및 압력유지밸브(PRSV)의 난조현상(hunting)과 잔류편차(offset)로 인한 압력변동은 환수헤더에 구비된 팽창탱크(ET)에 의해 흡수 조절되게 된다.The head pressure of the depressurization control system 600 for each stage is vertically zoned in the set pressure range (7-25 kg / cm 2) as described above in consideration of economical efficiency and stability, and the operating pressure is 2 times the head pressure at stop. It can be set as high as ~ 3㎏ / ㎠, and the pressure fluctuation due to hunting and residual offset of the depressurization and pressure holding valve (PRSV) is controlled by the expansion tank (ET) provided in the return header. Will be.

펌프의 정지 시에는 펌프콘트롤밸브가 서서히 닫히면서 유량을 감소시켜 압력을 낮추게 되며, 시스템 압력이 계속 낮아져서 환수측 압력유지밸브의 설정압력 이하가 되면 밸브는 자동으로 닫혀 정수두압을 유지하게 된다. 밸브가 완전히 닫히면 제한스위치(limit switch)가 작동하여 부스터펌프를 정지시키게 된다.When the pump is stopped, the pump control valve closes slowly and the flow rate decreases to lower the pressure. When the system pressure continues to decrease, the valve closes automatically to maintain the hydrostatic head pressure when the return pressure is below the set pressure of the pressure maintaining valve. When the valve is completely closed, a limit switch will be activated to stop the booster pump.

이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 공조배관계를 제1단계 냉난방부하, 제2단계 냉난방부하, 및 제3단계 냉난방부하로 구역화하여 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 따라서, 본 기술 분야의 전문적인 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능할 것이며, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, in the embodiment of the present invention, the air-conditioning relationship is divided into a first stage heating and cooling load, a second stage heating and cooling load, and a third stage heating and cooling load, but this is for explaining the present invention in detail. It is not intended to limit the scope. Therefore, those skilled in the art will be capable of various modifications and equivalent other embodiments therefrom, and the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

이상과 같은 본 발명은 모든 초고층빌딩 공조배관계를 다단계로 수직 구역화하여 구성하여, 수두압력을 적정 압력으로 제어할 수 있도록 하여 다음과 같은 탁월한 효과를 갖는 발명인 것이다.The present invention as described above is configured to vertically zone all the high-rise building air conditioning system in multiple stages, so that the head pressure can be controlled to the appropriate pressure is an invention having the following excellent effects.

첫째, 본 발명은 건물의 높이에 의해 발생되는 수두압력에 따라 냉난방부하를 수직 구역화하여 각 구역마다 수두압력을 임의의 안전사용범위 내에서 제어가능하도록 함에 따라 건물의 높이와 상관없이 적용이 가능한다.First, the present invention can be applied irrespective of the height of the building by vertically zoning the heating / cooling load according to the head pressure generated by the height of the building so that the head pressure in each zone can be controlled within a certain safe use range. .

즉, 건물 공조배관계에 흐르는 열유체의 작용으로 발생하는 어떠한 크기의 압력부하에도 일정한 압력으로 유지할 수가 있으므로 큰 폭의 압력변화에서도 시스템을 안정적으로 유지시켜 줄 수가 있으므로 기술적으로 무한대 높이의 빌딩에도 적용 가능한 것이다.In other words, it can be maintained at a constant pressure at any pressure load caused by the action of heat fluid flowing through the building air conditioning system, so that the system can be stably maintained even under a large pressure change. will be.

둘째, 본 발명은 종래 건물의 중간부 또는 옥상에 설치되어야만 했던 냉동기, 열교환기, 보일러와 같은 큰 중량의 열원기기를 지하층에 설치하여 운전이 가 능하게 된다.Second, the present invention is possible to operate by installing a large weight heat source equipment such as a refrigerator, heat exchanger, boiler that had to be installed on the middle or roof of a conventional building in the basement.

따라서, 건축물에 작용하는 하중을 감소하여 건물 구조체의 경량화 및 건물의 안전성을 높일 수가 있으며, 소음·진동 및 화재 등의 위험을 최소화할 수가 있다.Therefore, it is possible to reduce the load on the building to reduce the weight of the building structure and increase the safety of the building, and to minimize the risk of noise, vibration and fire.

셋째, 본 발명은 지하층에서 배관시스템을 통해 직접 냉난방 부하에 열유체를 전달하게 되므로 열손실을 최소화하여 열전달 효율을 극대화할 수가 있으므로 에너지 절약의 효과를 거둘 수가 있다.Third, the present invention is to deliver the heat fluid to the heating and cooling load directly through the piping system in the basement floor can minimize the heat loss can maximize the heat transfer efficiency can achieve the effect of energy saving.

넷째, 본 발명은 건물의 공사비 절감에 의한 경제적인 이익창출과 함께, 종래의 시스템에서 열원기기실이 차지하던 넓은 공간을 유용하게 할용 할 수가 있으므로 건물의 공간 이용의 효율성을 증대시킬 수가 있다.
다섯째, 본 발명은 열원기기 장치들을 지하층에 집중배치하여 관리할 수가 있으므로, 공조시설의 효율적인 운전관리가 가능하며 기계장비, 및 시스템의 정비가 용이하며, 작은 관리인력으로 운영이 가능하여 관리비용을 절감할 수 있는 효과가 있는 발명인 것이다.
Fourth, the present invention can increase the efficiency of the use of space in the building because it can be used to create a large amount of space occupied by the heat source equipment room in the conventional system while creating economic benefits by reducing the construction cost of the building.
Fifth, the present invention can be managed by centrally placing the heat source equipment devices in the basement floor, efficient operation management of the air conditioning facilities, easy maintenance of mechanical equipment and systems, and can be operated with a small management manpower management costs It is an invention that can reduce the effect.

다섯째, 본 발명은 열원기기 장치들을 지하층에 집중배치하여 관리할 수가 있으므로, 공조시설의 효율적인 운전관리가 가능하며 기계장비, 및 시스템의 정비가 용이하며, 적은 관리인력으로 운영이 가능하여 관리비용을 절감할 수 있는 효과가 있는 발명인 것이다.Fifth, the present invention can be managed by centrally arranging the heat source equipment devices in the basement floor, efficient operation management of the air conditioning facility, easy maintenance of mechanical equipment and systems, and can be operated with a small management manpower management costs It is an invention that can reduce the effect.

Claims (14)

수두압력에 따라 수직구역화된 최소한 하나 이상의 냉난방부하와;At least one air-conditioning load vertically zoned according to head pressure; 수직 구역화된 상기 각 냉난방부하에 열원을 공급하기 위한 열원공급계와;A heat source supply system for supplying a heat source to each of the vertical zoned heating and cooling loads; 상기 열원공급계의 열원을 상기 각 수직 구역화된 냉난방부하로 전달하기 위한 부스터펌프와, 설정된 수두압력을 유지하기 위한 펌프콘트롤밸브로 이루어져 상기 열원공급계와, 수직 구역화된 상기 각 냉난방부하 사이에 구비된 최소한 두 개 이상의 부스터펌프계와;A booster pump for transferring the heat source of the heat source supply system to each of the vertical zoned cooling and heating loads, and a pump control valve for maintaining a set head pressure, is provided between the heat source supply system and each of the vertical zoned heating and cooling loads. At least two booster pump systems; 냉난방부하에서 출력된 열유체를 감압하여 설정된 수두압력으로 유지하기 위한 감압 및 압력유지장치로 이루어져 상기 각 수직 구역화된 냉난방부하의 출력측 귀환라인과 상기 열원공급계 사이에 설치되는 최소한 두 개 이상의 감압제어장치계로 구성되어,At least two pressure reducing controls installed between the output side return line and the heat source supply system of each vertical zoned heating / cooling load consisting of a decompression and pressure holding device for depressurizing the thermal fluid output from the cooling and heating load to maintain the set head pressure. It is composed of a device system 건물의 높이에 비례하여 작용하는 수두압력을 안전사용 수두압력 범위 내로 다단계 분산하는 것을 특징으로 하는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템.Multi-stage pressure distribution and decompression system of the air conditioning system, characterized in that the head pressure acting in proportion to the height of the building is distributed in multiple stages within the safe head pressure range. 제1항에 있어서, 상기 부스터펌프계는 상기 부스터펌프 및 펌프콘트롤밸브에 일정한 압력만이 공급되도록 압력제어 가능하게 병렬로 설치된 압력도피 및 유지밸브가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템.According to claim 1, wherein the booster pump system is a multi-step of the air conditioning system, characterized in that the pressure escaping and maintaining valves are further provided in parallel so as to control the pressure so that only a constant pressure is supplied to the booster pump and the pump control valve. Pressure distribution and pressure reduction system. 제1항에 있어서, 상기 부스터펌프계의 각 부스터펌프(PP2)의 하단부에는 부스터펌프가 정지 시에 상류층의 압력이 하류측으로 작용하는 것을 방지하기 위한 체크밸브가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템.The air conditioner according to claim 1, further comprising a check valve at the lower end of each booster pump PP2 of the booster pump system to prevent the pressure of the upstream layer from acting downstream when the booster pump is stopped. Multi-stage pressure distribution and pressure reduction system for piping system. 제1항에 있어서, 상기 감압 및 압력유지장치는 감압 및 압력유지밸브와, 이 감압 및 압력유지밸브의 입구측 및 출력측에 구비되어 압력을 감지하여 일정한 압력을 유지하도록 제어하는 압력감지센서부와, 서비스밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템.According to claim 1, wherein the depressurization and pressure holding device is a pressure reducing and pressure holding valve, and the pressure sensing sensor unit is provided on the inlet and output side of the decompression and pressure holding valve to control the pressure to maintain a constant pressure; , Multi-stage pressure distribution and pressure reduction system of the air conditioning system, characterized in that consisting of a service valve. 제4항에 있어서, 상기 감압 및 압력유지밸브에는 열유체를 바이패스하기 위한 직경이 작은 별도의 감압 및 압력유지밸브가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템.5. The multi-stage pressure distribution and pressure reduction system of claim 4, wherein the pressure reduction and pressure retention valve further comprises a separate pressure reduction and pressure retention valve having a small diameter for bypassing the thermal fluid. 제1항에 있어서, 순환라인의 상부에는 서어지탱크가 연통되게 설치되고, 이 서어지탱크에 압력도피밸브 또는 안전밸브와, 역지밸브가 연통 가능하게 장치되어,The surge tank of claim 1, wherein a surge tank is provided in communication with the upper part of the circulation line, and the surge tank is provided with a pressure evacuation valve or a safety valve and a check valve. 압력도피밸브 또는 안전밸브에 의해 배관계의 급격한 압력변동을 방지하며, 역지밸브에 의해 역류를 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템.A multi-stage pressure distribution and pressure reduction system of an air conditioning system, characterized in that the pressure escape valve or safety valve prevents sudden pressure fluctuations in the piping system and prevents backflow by the check valve. 제1항에 있어서, 상기 열원공급계의 환수헤더에는 팽창압력을 흡수, 도피, 및 조절하기 위한 팽창탱크가 추가로 구비되어,According to claim 1, wherein the return header of the heat source supply system is further provided with an expansion tank for absorbing, escaping, and adjusting the expansion pressure, 펌프의 기동, 정지 시 또는 압력제어밸브의 난조현상과 잔류편차로 인하여 발생되는 압력변동을 흡수, 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템.Multi-stage pressure distribution and pressure reduction system of air conditioning system, characterized in that it can absorb and adjust the pressure fluctuations caused by the start-up and stop of the pump or the hunting and residual deviation of the pressure control valve. 제7항에 있어서, 상기 팽창탱크는 공기가압식 또는 질소가압식의 밀폐형탱크인 것을 특징으로 하는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템.8. The multistage pressure distribution and decompression system according to claim 7, wherein the expansion tank is an air pressurized or nitrogen pressurized closed tank. 제1항에 있어서, 상기 열원공급계는 건물 외부에서 열유체를 공급하는 지역열원 공급시스템인 것을 특징으로 하는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템.The multi-stage pressure distribution and decompression system according to claim 1, wherein the heat source supply system is a local heat source supply system for supplying heat fluid from outside the building. 건물 높이에 의한 수두압력에 따라 수직구역화된 최소한 하나 이상의 냉난방부하와;At least one air-conditioning load vertically zoned according to head pressure due to building height; 수직구역화된 상기 각 냉난방부하에 열원을 공급하기 위한 열원공급계와;A heat source supply system for supplying a heat source to each of the vertical zoned heating and cooling loads; 상기 열원공급계의 열원을 상기 각 수직구역화된 냉난방부하로 전달하기 위한 부스터펌프와, 설정된 수두압력을 유지하기 위한 펌프콘트롤밸브로 이루어져 상기 열원공급계와, 수직구역화된 상기 각 냉난방부하 사이에 구비된 최소한 두 개 이상의 부스터펌프계와;A booster pump for transferring the heat source of the heat source supply system to each of the vertical zoned cooling and heating loads, and a pump control valve for maintaining a set head pressure, is provided between the heat source supply system and each of the vertical zoned cooling and heating loads. At least two booster pump systems; 냉난방부하에서 출력된 열유체를 감압하여 설정된 수두압력으로 유지하기 위한 감압 및 압력유지장치로 이루어져 상기 각 수직 구역화된 냉난방부하의 출력측 귀환라인과 상기 열원공급계 사이에 설치되는 최소한 두 개 이상의 감압제어장치계로 구성되어,At least two pressure reducing controls installed between the output side return line and the heat source supply system of each vertical zoned heating / cooling load consisting of a decompression and pressure holding device for depressurizing the thermal fluid output from the cooling and heating load to maintain the set head pressure. It is composed of a device system 건물의 높이에 비례하여 작용하는 수두압력을 안전사용 수두압력 범위 내로 다단계 분산 및 감압하는 것을 특징으로 하는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템이 설비된 초고층 건축물.A high-rise building equipped with a multi-stage pressure dispersion and decompression system, characterized in that the head pressure acting in proportion to the height of the building is multi-stage distributed and reduced in pressure within the safe head pressure range. 제10항에 있어서, 상기 부스터펌프계는 상기 부스터펌프 및 펌프콘트롤밸브에 설정압력만이 공급되도록 압력제어 가능하게 병렬로 설치된 압력도피 및 유지밸브가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템이 설비된 초고층 건축물The multi-stage of the air conditioning system according to claim 10, wherein the booster pump system further comprises a pressure escape and a holding valve installed in parallel to control the pressure so that only the set pressure is supplied to the booster pump and the pump control valve. High-rise building equipped with pressure distribution and pressure reduction system 제10항에 있어서, 상기 감압 및 압력유지장치는 감압 및 압력유지밸브의 입구측과 출력측에 압력을 감지하여 일정한 압력을 유지하도록 제어하는 압력감지센서부와, 서비스뱁브가 제어가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템이 설비된 초고층 건축물.The pressure reducing device and the pressure holding device of claim 10, wherein the pressure sensing sensor unit is configured to detect a pressure on the inlet side and the output side of the pressure reducing valve and the pressure holding valve and to maintain a constant pressure. High-rise building equipped with multi-stage pressure distribution and decompression system. 제10항에 있어서, 상기 열원공급계는 건물 외부에서 열유체를 공급하는 지역 열원 공급처에 배관된 것을 특징으로 하는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템이 설비된 초고층 건축물.11. The high-rise building according to claim 10, wherein the heat source supply system is piped to a local heat source supply source for supplying heat fluid from the outside of the building. 수두압력에 따라 수직 구역화된 다수의 냉난방부하에 부스터펌프 및 펌프콘트롤밸브로 구성된 최소한 두 개 이상의 부스터펌프계를 이용하여 열원공급계의 열유체의 수두압력을 7~25kg/cm2의 범위 내에서 다단계로 압력을 분산하여 공급하는 제1단계와;Using at least two booster pump systems consisting of booster pumps and pump control valves with multiple air-conditioning loads vertically zoned according to head pressure, the head pressure of the thermal fluid in the heat source supply system is within the range of 7-25 kg / cm 2 . A first step of distributing and supplying pressure in multiple steps; 다수의 냉난방부하에서 출력된 열유체를 설정된 수두압력을 유지하기 위한 감압 및 압력유지장치로 구성된 최소한 두 개 이상의 감압제어장치계를 이용하여 냉난방부하에서 출력된 열유체의 수두압력을 7~25kg/cm2의 범위 내에서 다단계로 압력을 감압하여 상기 열원공급계로 귀환시키는 제2단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 공조배관계의 다단계 압력분산 및 감압시스템의 압력제어방법.The head pressure of the thermal fluid output from the heating and cooling load is 7 ~ 25kg / by using at least two pressure reduction control systems composed of the pressure reducing device and the pressure maintaining device to maintain the set head pressure of the thermal fluid output from the heating and cooling loads. The pressure control method of the multi-stage pressure distribution and pressure reduction system of the air conditioning system, characterized in that it comprises a second step of reducing the pressure in a multi-stage within the range of cm 2 back to the heat source supply system.
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