KR100638225B1 - 열병합 발전 시스템 및 그의 제어방법 - Google Patents

열병합 발전 시스템 및 그의 제어방법 Download PDF

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KR100638225B1
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장세동
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Abstract

본 발명에 따른 열병합 발전시스템 및 그의 제어방법은 엔진에서 배기된 배기가스의 열을 직접 공급받는 흡수식 실외기가 설치되어, 엔진에서 배기된 배기가스의 열은 흡수식 실외기에 공급되고, 배기가스 열교환기와 냉각수 열교환기에서 회수된 열은 압축식 실외기와 흡수식 실외기 중 적어도 어느 하나에 공급됨으로써, 엔진열의 이용효율이 증대될 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 부분 부하운전시에는 배기가스 열교환기와 냉각수 열교환기에서 회수된 열을 상기 흡수식 실외기의 재생부 흡입측으로 공급하도록 구성되어, 부분 부하운전시 상기 흡수식 실외기만을 작동시킴으로써 에너지가 절약될 수 있는 효과가 있다.
열병합, 흡수식, 압축식, 폐열공급 열교환기, 부하, 제어

Description

열병합 발전 시스템 및 그의 제어방법{Cogeneration system and its control method}
도 1은 종래 기술에 따른 열병합 발전 시스템이 개략적으로 도시된 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템이 개략적으로 도시된 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 제어방법이 도시된 순서도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
50: 발전기 51: 엔진
60: 폐열 회수수단 61: 배기가스 열교환기
62: 냉각수 열교환기 63: 냉각수 순환유로
64: 냉각수 순환펌프 65: 폐열공급 열교환기
66: 제 1열매체 순환유로 67: 열매체 순환펌프
68: 제 2열매체 순환유로 70: 압축식 실외기
71: 제 1공용 열교환기 72: 제 2냉매순환유로
73: 제 1삼방변 74: 방열유로
75: 방열 열교환기 76: 제 2삼방변
80: 흡수식 실외기 81: 제 2공용 열교환기
82: 제 3냉매순환유로 90: 실내기
91: 제 1냉매순환유로 92: 냉매순환펌프
본 발명은 열병합 발전시스템 및 그의 제어방법에 관한 것으로서, 특히 엔진에서 배기된 배기가스의 열을 흡수식 실외기에 공급하고, 엔진의 냉각수와 배기가스에서 회수된 열은 압축식 실외기와 흡수식 실외기 중 적어도 어느 하나에서 사용될 수 있도록 구성됨으로써, 효율이 증대될 수 있는 열병합 발전시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 열병합 발전 시스템은 코제너레이션 시스템(Cogeneration system)이라고도 불리는 것으로, 하나의 에너지원으로부터 전력과 열을 동시에 생산하는 시스템이다.
도 1은 종래 기술에 따른 열병합 발전 시스템이 개략적으로 도시된 구성도이다.
종래 기술에 따른 열병합 발전시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 전력을 생산하는 발전기(2)와, 상기 발전기(2)를 구동시킴과 아울러 열이 발생되는 엔진(10) 등의 구동원(이하, '엔진'이라 칭함.)과, 상기 엔진(10)에서 발생된 폐열을 회수하 는 폐열 회수장치(20)와, 상기 폐열 회수장치(20)의 폐열이 이용되는 축열조 등의 열 수요처(30)를 포함하여 구성된다.
상기 발전기(2)에서 생산된 전력은 가정의 각종 조명기구나 히트 펌프식 공기조화기(4) 등의 가전기기로 공급된다.
상기 발전기(2)와 엔진(10)은 상기 열수요처(30)와 별도로 이루어진 엔진룸내에 설치된다.
상기 히트펌프식 공기조화기(4)는 압축기(5)와 사방밸브(6)와 실내 열교환기(7)와 팽창기구(8)와 실외 열교환기(9)를 포함하여 구성된다.
상기 히트펌프식 공기조화기(4)는 냉방 운전시 상기 압축기(5)에서 압축된 냉매가 상기 사방밸브(6)와 실외 열교환기(9)와 팽창기구(8)와 실내 열교환기(7)와 사방밸브(6)를 차례로 경유하여 상기 압축기(5)로 순환됨에 따라, 상기 실외 열교환기(9)가 응축기로 작용하고, 상기 실내 열교환기(7)가 증발기로 작용하면서 실내 공기의 열을 빼앗게 된다.
반면에, 난방 운전시에는 상기 압축기(5)에서 압축된 냉매가 상기 사방밸브(6), 실내 열교환기(7), 팽창기구(8), 실외 열교환기(9), 사방밸브(6)를 차례로 경유하여 상기 압축기(5)로 순환됨에 따라, 상기 실외 열교환기(9)가 증발기로 작용하고, 상기 실내 열교환기(7)가 응축기로 작용하면서 실내 공기를 가열하게 된다.
상기 폐열 회수장치(20)는 상기 엔진(10)에서 배출되는 배기가스의 열을 빼앗는 배기가스 열교환기(22)와, 상기 엔진(10)을 냉각시킨 냉각수의 열을 빼앗는 냉각수 열교환기(24)로 구성된다.
상기 배기가스 열교환기(22)는 상기 축열조 등의 열수요처와 제 1열 공급라인(23)으로 연결되어, 상기 엔진(10)의 배기가스로부터 빼앗은 폐열은 상기 제 1열 공급라인(23)을 통해 축열조등의 열수요처(30)로 전달된다.
상기 냉각수 열교환기(24)는 상기 축열조 등의 열수요처(30)와 제 2열공급라인(24)으로 연결되어, 상기 엔진(10)을 냉각시킨 냉각수로부터 빼앗은 열은 상기 제 2열 공급라인(24)을 통해 축열조 등의 열수요처(30)로 전달된다.
그러나, 종래 기술에 따른 열병합 발전 시스템은 상기 배기가스 열교환기(22)와 냉각수 열교환기(24)에서 회수된 폐열을 열수요처인 급탕이나 온수 등에만 활용함으로써, 시스템 효율을 극대화시키지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진의 폐열이 공기조화기의 냉난방 운전시 모두 사용되도록 함으로써 시스템 효율이 높은 열병합 발전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열병합 발전시스템은 전력을 발생시키는 발전기와, 상기 발전기를 구동시킴과 아울러 열을 발생시키는 구동원과, 상기 구동원의 배기가스와 냉각수의 열을 회수하는 폐열 회수수단과, 상기 폐 열 회수수단에서 회수된 열을 공급받는 압축식 실외기와, 상기 구동원에서 배기된 배기가스의 열을 직접 공급받는 흡수식 실외기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 흡수식 실외기는 상기 구동원의 배기가스가 배기되는 배기관과 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 폐열 회수수단은 상기 배기관에 장착되어, 상기 구동원에서 배기된 배기가스 열을 빼앗도록 설치된 배기가스 열교환기와, 상기 구동원을 냉각시킨 냉각수의 열을 빼앗도록 설치된 냉각수 열교환기와, 상기 배기가스 열교환기와 냉각수 열교환기 중 적어도 어느 하나의 열을 상기 압축식 실외기 또는 흡수식 실외기로 전달하도록 형성된 열전달 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 열병합 발전시스템은 상기 압축식 실외기의 난방 운전시 상기 폐열회수수단에서 회수된 열을 상기 압축식 실외기로 전달하도록 설치된 폐열 공급열교환기를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 열전달수단은 상기 폐열회수수단에서 회수된 열을 상기 폐열공급열교환기로 전달하도록 형성된 제 1열매체 순환유로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제 1열매체 순환유로에는 상기 폐열회수수단에서 회수된 열을 상기 흡수식 실외기로 전달하도록 형성된 제 2열매체 순환유로가 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 제 2열매체 순환유로와 제 1열매체 순환유로의 연결부분에는 제 1삼방 변이 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 제 2열매체 순환유로에는 상기 흡수식 실외기로 유입되는 열 중 일부를 방열시키는 방열수단이 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 방열수단은 상기 제 2열매체 순환유로에 연결된 방열유로와, 상기 방열유로에 설치된 방열 열교환기와, 상기 방열유로와 제 2열매체 순환유로의 연결부분에 설치된 제 2삼방변을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 열병합 발전시스템은 상기 압축식 실외기와 흡수식 실외기와 별도로 설치된 적어도 하나 이상의 실내기와, 상기 실내기를 순환하는 제 1냉매와 상기 압축식 실외기를 순환하는 제 2냉매를 열교환시키는 제 1공용 열교환기를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 열병합 발전시스템은 상기 실내기를 순환하는 제 1냉매와 상기 흡수식 실외기를 순환하는 제 3냉매를 열교환시키는 제 2공용 열교환기를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 제어방법은 실내기가 온되면, 발전기와 구동원을 작동시키는 제 1단계와, 상기 구동원에서 배기된 배기가스열이 흡수식 실외기로 공급되는 제 2단계와, 실내기가 냉방 또는 난방운전인지를 판단하는 제 3단계와, 상기 제 3단계에서 난방운전이라고 판단되면, 발전기의 부하를 판단하는 제 4단계와, 상기 제 4단계에서 상기 발전기의 부하가 기설정된 기준값 이상이라고 판단되면, 구동원에서 회수된 폐열을 압축식 실외기로 공급하는 제 5단계와, 상기 흡수식 실외기와 압축식 실외기를 모두 온시키는 제 6단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 열병합 발전시스템의 제어방법은 상기 제 4단계에서 상기 발전기의 부하가 기설정된 기준값 미만이라고 판단되면, 상기 구동원의 냉각수 온도를 감지하는 제 7단계와, 상기 제 7단계에서 상기 냉각수의 온도가 기설정된 온도 미만이라고 판단되면, 상기 구동원으로부터 회수된 폐열을 상기 흡수식 실외기로 공급하는 제 8단계와, 상기 흡수식 실외기만을 온시키는 제 9단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 열병합 발전시스템의 제어방법은 상기 제 6단계에서 냉각수의 온도가 기설정된 온도 이상이라고 판단되면, 상기 구동원으로부터 회수된 열이 방열되도록 방열수단을 작동시키는 제 10단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 열병합 발전시스템의 제어방법은 상기 제 3단계에서 냉방운전이라고 판단되면, 상기 구동원의 냉각수 온도를 감지하는 제 11단계와, 상기 제 11단계에서 상기 냉각수의 온도가 기설정된 온도 미만이라고 판단되면, 상기 구동원으로부터 회수된 폐열을 상기 흡수식 실외기로 공급하는 제 12단계와, 상기 흡수식 실외기와 압축식 실외기를 모두 온시키는 제 13단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 열병합 발전시스템의 제어방법은 상기 제 11단계에서 냉각수의 온도가 기설정된 온도 이상이라고 판단되면, 상기 구동원으로부터 회수된 열이 방열되도록 방열수단을 작동시키는 제 14단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템이 개략적으로 도시된 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 제어방법이 도시된 순서도이다.
본 발명에 따른 열병합 발전시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 전력을 발생시키는 발전기(50)와, 상기 발전기(50)를 구동시킴과 아울러 열을 발생시키는 구동원과, 상기 구동원의 배기가스와 냉각수의 열을 회수하는 폐열 회수수단(60)과, 상기 폐열 회수수단(60)에서 회수된 열을 공급받는 압축식 실외기(70)와, 상기 구동원에서 배기된 배기가스의 열을 직접 공급받는 흡수식 실외기(80)를 포함하여 구성된다.
상기 발전기(50)는 교류 발전기와 직류 발전기 중 어느 하나로서, 상기 구동원의 출력축에 회전자가 연결되어 상기 출력축의 회전시 전력을 생산하며, 상기 구동원은 엔진(51)이나 연료 전지 등이 사용되어지는 바, 이하 엔진(51)으로 한정하여 설명한다.
상기 엔진(51)에는 내부에 연소실이 구비되고, 상기 연소실로 액화 천연가스 또는 액화 석유가스등의 연료가 투입되는 연료관(52)과, 상기 연소실에서 배기되는 배기가스가 안내되는 배기관(53)이 각각 연결된다.
한편, 상기 열병합 발전시스템은 상기 압축식 실외기(70)와 흡수식 실외기(80)와 별도로 설치된 적어도 하나 이상의 실내기(90)와, 상기 실내기(90)를 순환하는 제 1냉매와 상기 압축식 실외기(70)를 순환하는 제 2냉매를 열교환시키도록 설치된 제 1공용 열교환기(71)와, 상기 실내기(90)를 순환하는 제 1냉매와 상기 흡 수식 실외기(80)를 순환하는 제 3냉매를 열교환시키도록 설치된 제 2공용 열교환기(81)를 더 포함하여 구성된다.
즉, 상기 실내기(90)와 압축식 실외기(70), 흡수식 실외기(80)는 각각 서로 다른 냉매가 순환하도록 형성된다.
따라서, 상기 실내기(90)와 제 1,2공용 열교환기(71)(81)는 상기 제 1냉매가 순환하는 제 1냉매순환유로(91)에 의해 연결된다.
그리고, 상기 압축식 실외기(70)와 제 1공용 열교환기(71)는 상기 제 2냉매가 순환하는 제 2냉매순환유로(72)에 의해 연결되고, 상기 흡수식 실외기(80)와 제 2공용 열교환기(81)는 제 3냉매가 순환하는 제 3냉매순환유로(82)에 의해 연결된다.
여기서, 상기 압축식 실외기(70)와 흡수식 실외기(80)는 히트펌프식으로 구성되는 바, 상기 압축식 실외기(70)에는 압축기(미도시)와, 제 1사방밸브(미도시)와, 제 1팽창기구(미도시)와, 제 1실외 열교환기(미도시)가 설치된다.
그리고, 상기 흡수식 실외기(80)는 강용액(농도가 높은 암모니아 수용액)으로부터 냉매 증기 및 약용액(농도가 낮은 암모니아 수용액)을 분리하는 재생기(미도시)와, 제 2실외 열교환기(미도시)와, 상기 제 2실외 열교환기(미도시)에서 토출한 냉매증기로부터 약용액이 흡수하도록 하여 강용액을 생성하는 흡수기(미도시)와, 상기 재생기(미도시)에서 생성된 냉매 증기와 상기 흡수기(미도시)에서 토출된 강용액과의 열교환을 통해 냉매 증기의 농도를 증대시키는 용액 열교환기(미도시)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 재생기(미도시)는 상기 엔진(51)에서 배기된 배기가스의 열을 직접 공급받을 수 있도록 상기 배기관(53)과 연결된다.
그리고, 상기 실내기(90)에는 실내공기와 제 1냉매를 열교환시키는 실내 열교환기(미도시)가 설치되고, 상기 제 1냉매 순환유로(91)상에는 상기 제 1냉매를 펌핑시키는 제 1냉매 펌프(92)가 설치된다.
한편, 상기 폐열 회수수단(60)은 상기 배기관(53)에 장착되어, 상기 엔진(51)에서 배기된 배기가스 열을 빼앗도록 설치된 배기가스 열교환기(61)와, 상기 엔진(51)을 냉각시킨 냉각수의 열을 빼앗도록 설치된 냉각수 열교환기(62)와, 상기 배기가스 열교환기(61)와 냉각수 열교환기(62) 중 적어도 어느 하나의 열을 상기 압축식 실외기(70) 또는 흡수식 실외기(80)로 전달하도록 형성된 열전달 수단을 포함하여 구성된다.
상기 냉각수 열교환기(62)는 상기 엔진(51)을 냉각시키면서 가열된 냉각수가 순환하도록 형성된 냉각수 순환유로(63)에 의해 상기 엔진(51)과 연결되고, 상기 냉각수 순환유로(63)상에는 냉각수를 펌핑시키는 냉각수 펌프(64)가 설치된다.
그리고, 상기 열병합 발전시스템은 상기 압축식 실외기(70)의 난방 운전시 상기 배기가스 열교환기(61)와 냉각수 열교환기(62)에서 회수된 열을 상기 압축식 실외기(70)로 전달하도록 설치된 폐열공급 열교환기(65)를 더 포함한다.
상기 열전달 수단은 상기 냉각수 열교환기(62)와 배기가스 열교환기(61)에서 회수된 열을 상기 폐열공급 열교환기(65)로 전달하도록 형성된 제 1열매체 순환유로(66)와, 상기 열매체를 순환 펌핑시키도록 설치된 제 1열매체 순환펌프(67)로 이 루어진다.
상기 제 1열매체 순환유로(66)는 열매체가 상기 냉각수 열교환기(62)와 배기가스 열교환기(61)를 차례로 경유한 후 상기 폐열공급 열교환기(65)를 통과하도록 형성된다.
한편, 상기 제 1열매체 순환유로(66)는 상기 냉각수 열교환기(62)와 배기가스 열교환기(61)에서 회수된 열이 상기 흡수식 실외기(80)로도 전달될 수 있도록 형성된 제 2열매체 순환유로(68)에 의해 상기 흡수식 실외기(80)와 연결된다.
상기 제 2열매체 순환유로(68)는 상기 냉각수 열교환기(62)와 배기가스 열교환기(61)에서 회수된 열이 상기 재생기(미도시)로 흡입되는 강용액을 예열시키도록 상기 흡수식 실외기(80)의 재생기 흡입측에 연결된다.
상기 제 2열매체 순환유로(68)와 제 1열매체 순환유로(66)의 연결부분에는 상기 냉각수 열교환기(62)와 배기가스 열교환기(61)에서 회수된 열을 상기 흡수식 실외기(80)와 폐열공급 열교환기(65)로 적절하게 분배할 수 있도록 제 1삼방변(73)이 설치된다.
그리고, 상기 제 2열매체 순환유로(68)에는 상기 흡수식 실외기(80)로 유입되는 열 중 일부를 방열시키는 방열수단이 설치된다.
상기 방열수단은 상기 제 2열매체 순환유로(68)에 연결된 방열유로(74)와, 상기 방열유로(74)에 설치된 방열 열교환기(75)와, 상기 방열유로(74)와 제 2열매체 순환유로(68)의 연결부분에 설치된 제 2삼방변(76)으로 구성된다.
한편, 상기 열병합 발전시스템은 상기 흡수식 실외기(80), 압축식 실외기 (70), 실내기(90)의 작동을 제어하고, 냉난방 작동여부 또는 상기 발전기(50)의 부하에 따라 상기 제 1,2삼방변(73)(76)을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1단계에서 상기 실내기(90)가 온되면, 상기 발전기(51)와 엔진(52)이 운전되고, 상기 엔진(52)은 상기 실내기(90)에서 요구되는 부하에 따라 출력을 발생시키게 되고, 그에 따라 상기 발전기(51)에서도 전력을 생산하게 된다.(S1)
그리고, 제 2단계에서는 상기 엔진(52)에서 배기된 배기가스 열이 상기 배기관(53)을 통해 상기 흡수식 실외기(80)로 공급되고, 상기 발전기(50)에서 생산된 전력은 상기 압축식 실외기(70)의 압축기(미도시) 등에 공급된다.(S2)
이 때, 상기 배기관(53)을 통해 공급되는 배기가스 열은 상기 흡수식 실외기(80)의 재생기(미도시)로 공급되어, 상기 재생기(미도시)에서 냉매증기와 약용액을 분리시키는 데 사용된다.
상기 재생기(미도시)는 열원을 이용하여 냉매를 재생시키기 때문에, 냉난방 작동여부에 관계없이 상기 배기관(53)을 통해 배기가스 열을 공급받는다.
그리고, 상기 열매체 순환펌프(67)가 작동되면서 상기 제 1열매체 순환유로(66)상의 열매체는 펌핑되어, 상기 냉각수 열교환기(62)와 배기가스 열교환기(61) 를 차례로 통과하면서, 상기 냉각수 열교환기(62)와 배기가스 열교환기(61)로부터 열을 회수하게 된다.
제 3단계에서는 상기 실내기(90)가 냉방 운전인지 난방 운전인지를 판단한다.(S3)
상기 제 3단계에서 상기 실내기(90)가 난방운전이라고 판단되면, 제 4단계에서는 상기 발전기(50)의 부하를 판단한다.(S4)
상기 제 4단계에서 상기 발전기(50)의 부하가 기설정된 기준값(x) 이상이라고 판단되면, 제 5단계에서는 상기 냉각수 열교환기(62)와 배기가스 열교환기(61)에서 회수된 열이 모두 상기 압축식 실외기(80)로 공급되도록 한다.(S5)
즉, 상기 제 1삼방변(73)은 상기 열매체가 상기 흡수식 실외기(80)로는 유입되지 않도록 상기 제 2열매체 순환유로(68)를 차단하여, 회수된 열은 상기 압축식 실외기(70)로만 공급된다.
여기서, 상기 기설정된 기준값(x)은 상기 발전기(50)의 최대 부하에 비해 약 30%로 설정되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 실내기(90)가 난방운전이고, 상기 발전기(50)의 부하가 기설정된 기준값(x)이상이면, 제 6단계에서는 상기 흡수식 실외기(80)와 압축식 실외기(70)가 모두 작동되는 바(S6), 상기 흡수식 실외기(80)는 상기 엔진(51)의 배기관(53)으로부터 열을 공급받고, 상기 압축식 실외기(70)는 상기 냉각수 열교환기(62)와 배기가스 열교환기(61)에서 회수된 열을 공급받게 된다.
상기 흡수식 실외기(80)와 압축식 실외기(70)가 모두 작동되면, 상기 압축식 실외기(70)를 순환하는 제 2냉매는 상기 제 1공용 열교환기(71)를 통해 상기 실내기(90)를 순환하는 제 1냉매와 열교환하게 된다.
또한, 상기 흡수식 실외기(80)를 순환하는 제 2냉매는 상기 제 1공용 열교환기(71)를 통과한 제 1냉매와 상기 제 2공용 열교환기(81)를 통해 열교환하게 된다.
따라서, 상기 제 1냉매는 상기 제 1,2공용 열교환기(71)(81)와 열교환되면서 열을 전달받아 증발된 후, 상기 실내기(90)의 실내 열교환기(미도시)에서 실내 공기에 의해 응축되면서, 실내를 난방시키게 된다.
한편, 상기 제 4단계에서 상기 발전기(50)의 부하가 기설정된 기준값(x) 미만이라고 판단되면, 제 7단계에서 상기 엔진(51)의 냉각수 온도를 감지한다.(S7)
상기 제 7단계에서 상기 엔진(51)의 냉각수 온도가 기설정된 온도(t)보다 낮다고 판단되면, 상기 제 8단계에서 상기 열매체 전부를 상기 흡수식 실외기(80)로 공급되도록 한다.(S8)
즉, 상기 제 8단계에서 상기 제 1삼방변(73)을 제어하여, 상기 제 2열매체 순환유로(68)를 통해 열매체가 상기 흡수식 실외기(80)의 재생기 흡입측으로 공급되도록 한다.
여기서, 상기 기설정된 온도(t)는 75도로 설정되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 실내기(90)가 난방운전이고, 상기 발전기(50)의 부하가 기설정된 기준값 미만인 경우, 제 9단계에서 상기 흡수식 실외기(80)만을 작동시키는 바(S9), 상기 엔진(51)의 배기관(53)으로부터 공급되는 열은 상기 흡수식 실외기(80)의 재생부(미도시)를 가열시키고, 상기 냉각수 열교환기(62)와 배기가스 열교환기 (61)에서 회수된 열은 상기 재생부(미도시)의 흡입측을 예열시키게 된다.
한편, 상기 발전기(50)의 부하가 작을 경우 상기 압축식 실외기(70)만을 작동시키는 것도 가능하나, 상기 압축식 실외기(70)는 상기 압축기(미도시)를 가동시키는 데 전력을 소모해야 하므로 상기 흡수식 실외기(80)만을 작동시키는 것이 효율면에서 유리하다.
한편, 상기 제 7단계에서 상기 엔진(51)의 냉각수 온도가 기설정된 온도(t)이상이라고 판단되면, 상기 냉각수 열교환기(62)와 배기가스 열교환기(61)에서 회수된 열이 방열되도록 방열수단을 작동시키는 제 10단계를 수행한다.(S10)
즉, 상기 제 10단계에서는 상기 제 2삼방변(76)을 제어하여, 상기 제 2열매체 순환유로(68)상의 열매체 중 적어도 일부가 상기 방열유로(74)를 통해 상기 방열 열교환기(75)로 유입되어, 외부로 열을 방열하도록 한다.
따라서, 상기 흡수식 열교환기(80)의 재생부 흡입측으로 열이 과다하게 공급되는 것이 방지된다.
한편, 상기 제 3단계에서 상기 실내기(90)가 냉방운전이라고 판단되면, 상기 엔진(51)의 냉각수 온도가 기설정된 온도(t)를 감지하는 제 11단계가 수행된다.(S11)
상기 제 11단계에서 상기 엔진(51)의 냉각수 온도가 기설정된 온도 (t)미만이라고 판단되면, 제 12단계에서는 상기 열매체 전부가 상기 흡수식 실외기(80)로 공급되도록 한다.(S12)
즉, 상기 제 1삼방변(73)을 제어하여, 상기 제 2열매체 순환유로(68)를 통해 열매체가 상기 흡수식 실외기(80)의 재생기 흡입측으로 공급되도록 한다.
따라서, 상기 실내기(90)가 냉방운전일 경우, 상기 흡수식 실외기(80)와 압축식 실외기(70)를 모두 작동시키는 제 13단계가 수행되는 바(S13), 상기 압축식 실외기(70)는 냉방운전시 폐열을 필요로 하지 않기 때문에, 상기 냉각수 열교환기(62)와 배기가스 열교환기(61)에서 회수된 열은 상기 흡수식 실외기(80)로만 공급한다.
이 때, 상기 엔진(51)의 배기관(53)으로부터 공급되는 열은 상기 흡수식 실외기(80)의 재생부(미도시)를 가열시키고, 상기 냉각수 열교환기(62)와 배기가스 열교환기(61)에서 회수된 열은 상기 재생부(미도시)의 흡입측을 예열시키게 된다.
한편, 상기 제 11단계에서 상기 엔진(51)의 냉각수 온도가 기설정된 온도(t)이상이라고 판단되면, 상기 냉각수 열교환기(62)와 배기가스 열교환기(61)에서 회수된 열이 방열되도록 방열수단을 작동시키는 제 14단계를 수행한다.(S14)
즉, 상기 제 14단계에서는 상기 제 2삼방변(76)을 제어하여, 상기 제 2열매체 순환유로(68)상의 열매체 중 적어도 일부가 상기 방열유로(74)를 통해 상기 방열 열교환기(75)로 유입되어, 외부로 열을 방열하도록 한다.
따라서, 상기 흡수식 실외기(80)의 재생부 흡입측으로 열이 과다하게 공급되는 것이 방지된다.
한편, 상기 실시예에서는 상기 실내기(90)가 냉방운전일 경우, 상기 흡수식 실외기(80)와 압축식 실외기(70)를 모두 작동시키는 것으로 한정하여 설명하였으나, 상기 발전기(50)의 부하에 따라 상기 흡수식 실외기(80)만을 작동시키는 것도 가능하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템은 엔진에서 배기된 배기가스의 열을 직접 공급받는 흡수식 실외기가 설치되어, 엔진에서 배기된 배기가스의 열은 흡수식 실외기에 공급되고, 배기가스 열교환기와 냉각수 열교환기에서 회수된 열은 압축식 실외기와 흡수식 실외기 중 적어도 어느 하나에 공급됨으로써, 엔진열의 이용효율이 증대될 수 있는 효과가 있다.
또한, 부분 부하운전시에는 배기가스 열교환기와 냉각수 열교환기에서 회수된 열을 상기 흡수식 실외기의 재생부 흡입측으로 공급하도록 구성되어, 부분 부하운전시 상기 흡수식 실외기만을 작동시킴으로써 에너지가 절약될 수 있는 효과가 있다.
또한, 제 2열매체 순환유로상에 방열수단을 장착함으로써, 열매체의 온도가 과다하게 상승하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 실내기와 흡수식 실외기, 압축식 실외기를 순환하는 냉매를 각각 다르게 구성하고 상호 열교환시킴으로써, 각 냉매배관의 길이가 최소화될 수 있어 효율이 증대될 수 있는 이점이 있다.
또한, 압축기에서 사용되는 오일이 압축식 실외기 내부에서만 순환되기 때문에, 오일의 회수가 원활하게 이루어져 신뢰성이 확보될 수 있는 이점이 있다.

Claims (16)

  1. 전력을 발생시키는 발전기와;
    상기 발전기를 구동시킴과 아울러 열을 발생시키는 구동원과;
    상기 구동원의 배기가스와 냉각수의 열을 회수하는 폐열 회수수단과;
    상기 폐열 회수수단에서 회수된 열을 공급받는 압축식 실외기와;
    상기 구동원에서 배기된 배기가스의 열을 직접 공급받는 흡수식 실외기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡수식 실외기는 상기 구동원의 배기가스가 배기되는 배기관과 연결된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 폐열 회수수단은 상기 배기관에 장착되어, 상기 구동원에서 배기된 배기가스 열을 빼앗도록 설치된 배기가스 열교환기와,
    상기 구동원을 냉각시킨 냉각수의 열을 빼앗도록 설치된 냉각수 열교환기와,
    상기 배기가스 열교환기와 냉각수 열교환기 중 적어도 어느 하나의 열을 상 기 압축식 실외기 또는 흡수식 실외기로 전달하도록 형성된 열전달 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 열병합 발전시스템은 상기 압축식 실외기의 난방 운전시 상기 폐열회수수단에서 회수된 열을 상기 압축식 실외기로 전달하도록 설치된 폐열 공급열교환기를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 열전달수단은 상기 폐열회수수단에서 회수된 열을 상기 폐열공급열교환기로 전달하도록 형성된 제 1열매체 순환유로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 1열매체 순환유로에는 상기 폐열회수수단에서 회수된 열을 상기 흡수식 실외기로 전달하도록 형성된 제 2열매체 순환유로가 연결된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 2열매체 순환유로와 제 1열매체 순환유로의 연결부분에는 제 1삼방변이 설치된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 2열매체 순환유로에는 상기 흡수식 실외기로 유입되는 열 중 일부를 방열시키는 방열수단이 설치된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 방열수단은 상기 제 2열매체 순환유로에 연결된 방열유로와, 상기 방열유로에 설치된 방열 열교환기와, 상기 방열유로와 제 2열매체 순환유로의 연결부분에 설치된 제 2삼방변을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열병합 발전시스템은 상기 압축식 실외기와 흡수식 실외기와 별도로 설 치된 적어도 하나 이상의 실내기와;
    상기 실내기를 순환하는 제 1냉매와 상기 압축식 실외기를 순환하는 제 2냉매를 열교환시키는 제 1공용 열교환기를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 열병합 발전시스템은 상기 실내기를 순환하는 제 1냉매와 상기 흡수식 실외기를 순환하는 제 3냉매를 열교환시키는 제 2공용 열교환기를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
  12. 실내기가 온되면, 발전기와 구동원을 작동시키는 제 1단계와;
    상기 구동원에서 배기된 배기가스열이 흡수식 실외기로 공급되는 제 2단계와;
    실내기가 냉방 또는 난방운전인지를 판단하는 제 3단계와;
    상기 제 3단계에서 난방운전이라고 판단되면, 발전기의 부하를 판단하는 제 4단계와;
    상기 제 4단계에서 상기 발전기의 부하가 기설정된 기준값 이상이라고 판단되면, 구동원에서 회수된 폐열을 압축식 실외기로 공급하는 제 5단계와;
    상기 흡수식 실외기와 압축식 실외기를 모두 온시키는 제 6단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템의 제어방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 열병합 발전시스템의 제어방법은 상기 제 4단계에서 상기 발전기의 부하가 기설정된 기준값 미만이라고 판단되면, 상기 구동원의 냉각수 온도를 감지하는 제 7단계와,
    상기 제 7단계에서 상기 냉각수의 온도가 기설정된 온도 미만이라고 판단되면, 상기 구동원으로부터 회수된 폐열을 상기 흡수식 실외기로 공급하는 제 8단계와;
    상기 흡수식 실외기만을 온시키는 제 9단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템의 제어방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 열병합 발전시스템의 제어방법은 상기 제 6단계에서 냉각수의 온도가 기설정된 온도 이상이라고 판단되면, 상기 구동원으로부터 회수된 열이 방열되도록 방열수단을 작동시키는 제 10단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템의 제어방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 열병합 발전시스템의 제어방법은 상기 제 3단계에서 냉방운전이라고 판단되면, 상기 구동원의 냉각수 온도를 감지하는 제 11단계와,
    상기 제 11단계에서 상기 냉각수의 온도가 기설정된 온도 미만이라고 판단되면, 상기 구동원으로부터 회수된 폐열을 상기 흡수식 실외기로 공급하는 제 12단계와;
    상기 흡수식 실외기와 압축식 실외기를 모두 온시키는 제 13단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템의 제어방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 열병합 발전시스템의 제어방법은 상기 제 11단계에서 냉각수의 온도가 기설정된 온도 이상이라고 판단되면, 상기 구동원으로부터 회수된 열이 방열되도록 방열수단을 작동시키는 제 14단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템의 제어방법.
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