KR100653788B1 - 열병합 발전 시스템의 제어방법 - Google Patents

열병합 발전 시스템의 제어방법 Download PDF

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KR100653788B1
KR100653788B1 KR1020050082132A KR20050082132A KR100653788B1 KR 100653788 B1 KR100653788 B1 KR 100653788B1 KR 1020050082132 A KR1020050082132 A KR 1020050082132A KR 20050082132 A KR20050082132 A KR 20050082132A KR 100653788 B1 KR100653788 B1 KR 100653788B1
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하심복
장세동
정백영
김철민
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 제어방법은, 공기조화기가 구동원의 폐열을 이용하여 난방 운전될 때, 삼방변이 상기 공기조화기의 현재 토출 압력차와 현재 흡입 과열도 오차에 따라 정시 제어됨과 아울러, 상기 압축기의 흡입 온도와 압축기의 토출 온도와 난방 운전용 팽창밸브의 개도 값에 따라 제한적으로 방열 제어되기 때문에 상기 공기조화기 및 압축기의 신뢰성, 그리고 시스템의 효율이 극대화될 수 있다.
열병합 발전 시스템, 엔진, 발전기, 폐열 회수 장치, 유량 조절 밸브, 삼방변, 공기조화기, 히트 펌프식 공기조화기

Description

열병합 발전 시스템의 제어방법{Control Method of Electric generation air condition system}
도 1은 종래 기술에 따른 열병합 발전 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의, 공기조화기 냉방 운전시 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의, 공기조화기 난방 운전시 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 제어방법 중 공기조화기의 난방 운전시 삼방변 제어 알고리즘에 따른 순서도,
도 5는 도 4에 도시된 정시 제어 알고리즘에 따른 순서도,
도 6은 도 4에 도시된 압축기 흡입 온도 제한 제어 알고리즘에 따른 순서도,
도 7은 도 4에 도시된 압축기 토출 온도 제한 제어 알고리즘에 따른 순서도,
도 8은 도 4에 도시된 팽창밸브 개도 값 제한 제어 알고리즘에 따른 순서도,
도 9는 본 발명에 따른 압축기 흡입온도의 일 실시 예를 나타낸 그래프,
도 10은 본 발명에 따른 압축기 토출온도의 일 실시 예를 나타낸 그래프,
도 11은 본 발명에 따른 팽창밸브 개도의 일 실시 예를 나타낸 그래프,
도 12는 본 발명에 따른 삼방변 개도의 일 실시 예를 나타낸 그래프,
도 13은 본 발명에 따른 압축기 흡입온도의 다른 실시 예를 나타낸 그래프,
도 14는 본 발명에 따른 삼방변 개도의 다른 실시 예를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
50 : 발전기 51 : 전력절환장치
52 : 구동원 55 : 엔진 냉각장치
60 : 폐열 회수장치 70 : 폐열 공급 열교환기
75 : 폐열 방열 장치 80 : 삼방변
100 : 공기조화기 102 : 실외기
104 : 실내기 110 : 실내 열교환기
112 : 냉방 운전용 팽창밸브 120 : 압축기
122 : 사방밸브 124 : 실외 열교환기
126 : 난방 운전용 팽창밸브 130 : 냉매 순환 유로
160 : 증발 온도 센서 162 : 압축기 흡입 온도 센서
164 : 압축기 토출 센서
본 발명은 열병합 발전 시스템의 제어방법에 관한 것으로서, 특히 공기조화기가 구동원의 폐열을 이용하여 난방 운전될 때, 삼방변이 공기조화기의 현재 토출 압력차와 흡입 과열도 오차에 따라 정시 제어됨과 아울러, 압축기의 흡입/토출 온도와 난방 운전용 팽창밸브의 개도 값에 따라 제한적으로 방열 제어되는 열병합 발전 시스템의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 열병합 발전시스템은 코제너레이션 시스템(Cogeneration system)이라고도 불리는 것으로, 하나의 에너지원으로부터 전력과 열을 동시에 생산하는 시스템이다.
이와 같은 열병합 발전 시스템은 가스 엔진 또는 터빈을 구동하여 발전을 하면서 발생되는 배기가스 열 또는 냉각수의 폐열을 회수하여 종합열효율을 70~80%까지 높이는 것이 가능하여, 최근에는 건축물의 전력, 열원으로 주목받고 있으며, 특히 회수 폐열을 냉난방, 급탕 등에 많이 활용하고 있는 고효율 에너지 이용방식이다.
도 1은 종래 기술에 따른 열병합 발전 시스템의 구성도이다.
종래의 열병합 발전 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 전력을 생산하는 발전기(2)와, 상기 발전기(2)를 구동시킴과 아울러 열이 발생되는 가스 엔진 등의 구동원(10, 이하 ‘가스 엔진’이라 칭함)과, 상기 가스 엔진(10)에서 발생된 폐열을 회수하는 폐열 회수 장치(20)와, 상기 폐열 회수 장치(20)의 폐열을 급탕 등에 이용하거나 외부로 방열되게 하는 열수요처(30)를 포함하여 구성된다.
상기 발전기(2)에서 생산된 발전 전력은 가정의 각종 조명기구나 공기조화기(4) 등의 전력 소비기기로 공급된다.
상기 발전기(2)와 가스 엔진(10)은 상기 열수요처(30)와 별도로 이루어진 섀시(미도시)의 엔진룸(E) 내에 설치된다.
상기 공기조화기(4)는 실내기(3)와 실외기(5)로 이루어진다.
상기 폐열 회수장치(20)는 상기 가스 엔진(10)에서 배출되는 배기가스의 열을 빼앗는 배기 가스 열교환기(22)와, 상기 가스 엔진(10)을 냉각시킨 냉각수의 열을 빼앗는 냉각수 열교환기(24)로 구성된다.
상기 배기 가스 열교환기(22)는 상기 열수요처(30)와 제 1 열 공급라인(23)으로 연결되고, 상기 가스 엔진(10)의 배기가스로부터 빼앗은 폐열은 상기 제 1 열 공급라인(23)을 통해 열수요처(30)로 전달된다.
상기 냉각수 열교환기(24)는 상기 열수요처(30)와 제 2 열 공급라인(25)으로 연결되고, 상기 가스 엔진(10)을 냉각시킨 냉각수로부터 빼앗은 열은 상기 제 2 열 공급라인(25)을 통해 열수요처(30)에 전달된다.
그러나, 상기한 바와 같이 구성된 종래 기술에 따른 열병합 발전 시스템은, 상기 가스 엔진(10)의 폐열이 급탕이나 온수 공급에만 활용되고, 상기 히트 펌프식 공기조화기(4)에서 이용되지 못함으로써, 상기 열병합 발전 시스템의 사용자에게 가장 필요한 열병합 발전 시스템의 성능, 특히 상기 열병합 발전 시스템의 난방 능력을 극대화시키지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상기 구동원의 폐열이 공기조화기의 난방 운전시 상기 공기조화기의 난방 능력을 높이는데 활용됨으로써, 상기 공기조화기를 비롯하여 그 효율이 극대화되는 열병합 발전 시스템의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 공기조화기가 구동원의 폐열을 이용하여 난방 운전될 때, 삼방변이 공기조화기의 현재 토출 압력차와 흡입 과열도 오차에 따라 정시 제어됨과 아울러, 압축기의 흡입/토출 온도와 난방 운전용 팽창밸브의 개도 값에 따라 제한적으로 방열 제어됨으로써, 상기 공기조화기 및 압축기의 신뢰성과 시스템의 효율의 극대화될 수 있는 열병합 발전 시스템의 제어방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 제어방법은, 공기조화기가 발전기를 발전시키는 구동원의 폐열을 이용하여 운전될 때, 상기 공기조화기의 압축기의 토출 온도가 기 설정된 제1임계값 미만이면, 상기 압축기의 현재 토출 압력차와 현재 흡입 과열도에 따라, 상기 구동원의 폐열을 분배하는 유량 조절 밸브가 정시 제어되는 정시 제어단계와; 상기 압축기의 토출 온도가 기 설정된 제1임계값 이상이면, 상기 압축기의 토출 온도가 기 설정된 제2임계값으 로 낮아질 때까지, 상기 공기조화기로 공급되는 구동원의 폐열이 감소되도록 상기 유량 조절 밸브가 방열 제어되는 압축기 토출 온도 제한 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 제어방법은 공기조화기가 발전기를 발전시키는 구동원의 폐열을 이용하여 운전될 때, 상기 공기조화기의 압축기의 흡입 온도가 기 설정된 제1임계값 미만이면, 상기 압축기의 현재 토출 압력차와 현재 흡입 과열도에 따라, 상기 구동원의 폐열을 분배하는 유량 조절 밸브가 정시 제어되는 정시 제어단계와; 상기 압축기의 흡입 온도가 기 설정된 제1임계값 이상이면, 상기 압축기의 흡입 온도가 기 설정된 제2임계값으로 낮아질 때까지, 상기 공기조화기로 공급되는 구동원의 폐열이 감소되도록 상기 유량 조절 밸브가 방열 제어되는 압축기 흡입 온도 제한 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 제어방법은 공기조화기가 발전기를 발전시키는 구동원의 폐열을 이용하여 운전될 때, 상기 공기조화기의 팽창 밸브의 개도 값이 기 설정된 제1임계값 미만이면, 상기 압축기의 현재 토출 압력차와 현재 흡입 과열도에 따라, 상기 구동원의 폐열을 분배하는 유량 조절 밸브가 정시 제어되는 정시 제어단계와; 상기 팽창 밸브의 개도가 기 설정된 제1임계값 이상이면, 상기 팽창 밸브의 개도가 기 설정된 제2임계값으로 낮아질 때까지, 상기 공기조화기로 공급되는 구동원의 폐열이 감소되도록 상기 유량 조절 밸브가 방열 제어되는 팽창밸브 개도 값 제한 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 정시 제어 단계는, 상기 현재 토출 압력차에 따라 제1개도 증감값이 산출되고, 산출된 제1개도 증감값에 기 설정된 현재 토출 압력차에 따른 비중 값을 곱하여 제1개도 변경값을 산출하는 제1과정과; 상기 현재 흡입 과열도 오차에 따라 제2개도 증감값이 산출되고, 산출된 제2개도 증감값에 기 설정된 현재 흡입 과열도 오차에 따른 비중 값을 곱하여 제2개도 변경값을 산출하는 제2과정과; 상기 제1개도 변경 값과 제2개도 변경 값을 합한 최종 개도 변경 값을 산출하여, 상기 유량 조절 밸브의 개도 값을 상기 산출된 최종 개도 변경 값만큼 변경하는 제3과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제1,2임계값은 상기 공기조화기의 실내기 운전 용량 비율에 따라 설정된 것을 특징으로 한다.
상기 유량 조절 밸브의 방열 제어는, 소정 시간 간격으로 상기 유량 조절 밸브의 개도 값이 기 설정된 방열 개도 변경 값만큼 변경되게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 방열 개도 변경 값은 상기 공기조화기의 실내기 운전 용량 비율에 따라 기 설정된 것을 특징으로 한다.
상기 유량 조절 밸브의 초기 개도 값은 상기 압축기의 운전 전에 세팅되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도 2 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명 한다.
도 2 내지 도 8에 도시된 본 발명에 따른 열병합 발전시스템은, 발전 전력을 생산하는 발전기(50)와, 상기 발전기(50)를 구동시키는 구동원(52)과, 상기 구동원(52)의 폐열을 회수하는 폐열 회수장치(60)와, 상기 발전기(50)의 발전 전력과 상기 폐열 회수장치(60)에 회수된 폐열을 이용하는 공기조화기(100)를 포함하여 구성된다.
상기 발전기(50)는 교류 발전기와 직류 발전기 중 어느 하나로서, 상기 구동원(60)의 출력축에 회전자가 연결되어 상기 출력축의 회전시 전력을 생산한다.
상기 발전기(50)의 발전 전력은 상기 발전기(50)의 발전 전력과 전력 회사에서 생산하는 상용 전력 중 어느 하나가 상기 공기조화기로 출력되도록 전력을 절환하는 전력절환장치(미도시)를 통해 상기 공기조화기에 출력될 수 있다.
상기 구동원(52)은 연료 전지 또는, 가스, 석유 등 연료를 이용하여 운전되는 엔진, 터빈 등 다양한 장치로 구현될 수 있으며, 이하 엔진으로 한정하여 설명함과 아울러 도면 부호 '52'는 엔진(52)을 지시한다.
상기 엔진(52)에는 내부에 구비된 연소실로 연료가 공급되는 연료공급통로(53)와, 상기 연소실로부터 배기가스가 배기되는 배기통로(54)가 구비된다.
또한, 상기 엔진(52)에는 상기 엔진(52) 과열시 고장나기 쉽고 수명이 단축되며 엔진 출력이 저하되고, 상기 엔진(52) 과냉시 엔진 효율이 저하되는 등 상기 엔진(52)의 신뢰성이 저하되는 바, 상기 엔진(52)이 적정 온도 범위 내에서 운전되게 하는 엔진 냉각장치(55)가 구비된다.
상기 엔진 냉각장치(55)는 냉각수가 상기 엔진(52)과 상기 폐열 회수장치(60) 중 후술할 냉각수 열교환기(61) 사이에서 순환되도록 안내하는 냉각수 순환 유로(56)와, 상기 냉각수 순환 유로(56) 상에 설치되어 냉각수를 펌핑하는 냉각수 펌프(57)로 이루어진다.
상기 폐열 회수장치(60)는 상기 냉각수 순환 유로(56)에 연결되어 상기 엔진(52) 냉각 후 고온이 된 냉각수의 열을 빼앗는 상기 냉각수 열교환기(61)와, 상기 엔진(52)의 배기통로(54)에 연결되어 상기 엔진(52)에서 배기된 배기가스의 열을 회수하는 제 1,2배기가스 열교환기(62)(63)로 구성될 수 있다.
아울러, 상기 폐열 회수장치(60)는 상기 공기조화기의 운전모드에 따라 선택적으로 상기 제2배기가스 열교환기(63)를 통해 상기 엔진(52)의 배기가스 폐열 일부를 회수토록 배기가스 폐열 바이패스 장치(64)가 포함된다.
상기 배기가스 폐열 바이패스 장치(64)는 상기 제2배기가스 열교환기(63)의 입구 측과 출구 측을 연결토록 상기 배기통로(54)와 연결된 폐열 바이패스 유로(65)와, 상기 폐열 바이패스 유로(65)를 개폐하는 냉방용 댐퍼(66)와, 상기 배기통로(54) 상에 상기 제1,2배기가스 열교환기(62)(63) 사이에 설치되어 상기 배기통로(54)를 개폐하는 난방용 댐퍼(67)로 이루어진다.
상기 냉/난방용 댐퍼(66)(67)는 상기 엔진(52)의 운전 여부와 상기 공기조화기의 운전 모드에 따라 개방 모드 또는 폐쇄 모드로 동작된다.
상기 폐열 회수장치(60)에 회수된 폐열은 상기 공기조화기의 난방 운전에 이용될 수 있도록 상기 공기조화기의 냉매와 열교환될 수 있는 폐열 공급 열교환기 (70)에 전달된다.
상기한 폐열 공급 열교환기(70)는 상기 폐열 회수 장치(60)와 상기 엔진(52)의 폐열 회수를 위한 열매체를 안내하는 폐열 회수 통로(72)를 통해 연결된다.
상기 폐열 회수 통로(72)는 상기 폐열 회수 통로(72) 내 열매체가 상기 냉각수 열교환기(61), 제2배기가스 열교환기(63), 제1배기가스 열교환기(62) 그리고, 상기 폐열 공급 열교환기(70)를 차례로 순환토록 구비될 수 있다.
상기한 폐열 회수 통로(72)에는 상기 폐열 회수 통로(72) 내 열매체가 순환될 수 있도록 펌핑 작용을 행하는 열매체 순환펌프(73)가 설치된다.
또한, 상기 폐열 회수 장치(60)에 회수된 폐열은 대기 중으로 방열될 수 있도록 폐열 방열장치(75)로 전달될 수 있다.
상기 폐열 방열장치(75)는 상기 폐열 회수 장치(60)에 회수된 폐열이 대기중으로 방열되게 하는 방열 열교환기(76)와, 상기 폐열 회수 통로(72)와 연결되어 상기 폐열 회수 통로(72) 내 열매체를 상기 방열 열교환기(76)로 안내하는 폐열 방열유로(77)와, 상기 방열 열교환기(76)로 외부 공기를 강제 송풍시키는 폐열 방열 송풍기(78)로 이루어진다.
상기 폐열 방열유로(77)의 입구와 폐열 회수 통로(72)의 합지점에는 상기 폐열 회수 장치(60)에 회수된 폐열이 상기 방열 열교환기(76) 또는 폐열 공급 열교환기(70)로 분배하기 위하여, 상기 폐열 회수 통로(72) 내 열매체의 흐름을 절환하는 유량 조절 밸브인 삼방변(80)이 구비된다. 이하, 유량 조절 밸브를 삼방변이라고 한다.
상기 삼방변(80)은 상기 폐열 회수 장치(60)에 회수된 폐열 전량을 상기 폐열 공급 열교환기(70)로 분배시 그 개도 값이 '0', 상기 폐열 회수 장치(60)에 회수된 폐열 전량을 상기 폐열 방열 장치(75)로 분배시 그 개도 값이 '100'이도록 구비되어, 상기 공기조화기의 운전 모드 및 부하에 따라 0부터 100 사이에서 소정 개도 값으로 제어된다.
다음, 상기 공기조화기(100)는 히트 펌프식 타입으로 구현될 수 있으며, 크게 실외기(102)와 실내기(104)로 나뉠 수 있으며, 하나의 실외기(102)와 하나의 실내기(104)로 구성되는 것도 가능하고, 하나의 실외기(102)와 복수개의 실내기(104)로 구성되는 것도 가능하며, 복수개의 실외기(102)와 복수개의 실내기(104)로 구성되는 것도 가능하다. 이하 본 실시 예에 따른 공기조화기는 하나의 실외기(102)와 복수개의 실내기(104)로 구성된 것으로 한정하여 설명한다.
상기 각각의 실내기(104)에는 상기 공기조화기(100)의 냉매가 상기 실내기(104)가 설치된 룸의 실내 공기와 열교환되는 실내 열교환기(110)가 구비된다.
상기 실외기(102)에는 상기 공기조화기(100)의 냉매를 압축하는 압축기(120)와, 상기 공기조화기의 냉매 흐름을 절환하는 사방밸브(122)와, 상기 공기조화기(100)의 냉매가 상기 실외기(102)가 설치된 실외 공기와 열교환되는 실외 열교환기(124)가 구비된다.
상기와 같이 구비되는 압축기(120)는 하나 또는 둘 이상의 복수개로 구성될 수 있다. 이하, 두 개의 압축기(120)가 구성된 것으로 한정하여 설명한다.
상기 2개의 압축기(120)는 상기 압축기(120)의 흡입 측에 설치된 공용 어큐 뮬레이터(121)를 통해 연결된다.
그리고 상기 실외기(102)와 실내기(104)에는 각각 상기 공기조화기(100)의 냉매를 팽창시키는 팽창밸브가 더 구비된다. 이하, 상기 팽창밸브 중 상기 실내기(104)에 구비된 팽창밸브를 냉방 운전용 팽창밸브(112)라 하고, 실외기(102)에 구비된 팽창밸브를 난방 운전용 팽창밸브(126)라 한다.
상기와 같이 구성된 공기조화기(100)의 냉매는 상기 실외기(102)와, 실내기(104)와, 그리고 상기 폐열 공급 열교환기(70)를 냉매 순환 유로(130)를 통해 순환된다.
상기 냉매 순환 유로(130)에는 상기 압축기(120)와 실외 열교환기(124) 사이에 제1개폐밸브(102)가 구비된다.
상기 냉매 순환 유로(130)에는 상기 폐열 공급 열교환기(70)의 입구 측에 제1난방 운전용 개폐밸브(140)가 구비된다.
상기 냉매 순환 유로(130)에는 상기 폐열 공급 열교환기(70)의 출구 측에, 상기 공기조화기(100)의 냉매 역류를 방지토록 제1체크밸브(150)가 구비된다.
상기 냉매 순환 유로(130)에는 상기 공기조화기(100)의 냉매가 상기 폐열 공급 열교환기(80)를 바이패스할 수 있도록, 상기 폐열 공급 열교환기(70)의 입구 측과 출구 측을 연결하는 폐열 공급 열교환기 바이패스 유로(132)가 연결된다.
상기 폐열 공급 열교환기 바이패스 유로(132)에는 상기 공기조화기(100)의 냉매가 상기 폐열 공급 열교환기(70)의 출구 측에서 상기 폐열 공급 열교환기(70)의 입구 측으로만 유동되도록 제2체크밸브(152)가 구비된다.
또한, 상기 냉매 순환 유로(130)에는 상기 실외 열교환기(124)의 입구 측에, 냉방 운전용 개폐밸브(142)가 구비된다.
또한, 상기 냉매 순환 유로(130)에는 상기 실외 열교환기(124)의 출구 측에, 상기 공기조화기(100)의 냉매 역류를 방지토록 제3체크밸브(154)가 구비된다.
또한, 상기 냉매 순환 유로(130)에는 상기 공기조화기(100)의 냉매가 상기 실외 열교환기(124)를 바이패스하도록, 상기 실외 열교환기(124)의 입구 측과 출구 측을 연결하는 실외 열교환기 바이패스 유로(134)가 구비된다.
상기 실외 열교환기 바이패스 유로(134)에는, 상기 공기조화기(100)의 냉매가 상기 실내기(104)에서 상기 폐열 공급 열교환기(70) 방향으로만 유동될 수 있도록 제2난방운전용 개폐밸브(144)가 구비된다.
한편, 상기 공기조화기(100)는 상기 폐열 공급 열교환기(70) 측에 설치되어, 상기 폐열 회수 장치(60)로부터 상기 폐열 공급 열교환기(70)로 전달된 폐열에 의해 상기 공기조화기(100)의 냉매가 증발되는 온도 정보를 획득하기 위한 증발 온도 센서(160)가 더 포함된다.
또한, 상기 공기조화기(100)는 상기 공기조화기(100)의 냉매가 상기 압축기(120)로 흡입되는 측에 설치되어, 상기 압축기(120)의 흡입 온도 정보를 획득하기 위한 압축기 흡입 온도 센서(162)가 더 포함된다.
또한, 상기 공기조화기(100)는 상기 공기조화기(100)의 냉매가 상기 압축기(120)에서 토출되는 측에 설치되어, 상기 압축기(120)의 토출 온도 및 상기 압축기(120)의 토출 압력 정보를 획득하기 위한 압축기 토출 센서(164)가 더 포함된다.
상기와 같이 구성된 열병합 발전 시스템의 동작을 상기 공기조화기(100)가 냉방 운전될 때 도 2를 참조하여 상세히 설명하면, 다음과 같다.
상기 공기조화기(100)의 실내기(104) 중 적어도 어느 하나가 냉방 운전을 요청하면, 상기 냉방용 댐퍼(66)는 개방 모드, 상기 난방용 댐퍼(67)는 폐쇄 모드로 세팅된다.
상기 삼방변(80)의 개도 값은 100으로 설정, 유지된다.
상기 사방밸브(122)는 상기 압축기(120)에서 압축된 냉매가 상기 실외 열교환기(124)로 전달되도록 냉방 모드로 세팅된다.
상기 냉방 운전용 개폐밸브(142)는 개방 모드, 상기 제1,2난방 운전용 개폐밸브(140)(144)는 폐쇄 모드로 세팅된다.
상기와 같은 세팅 작업이 끝나면, 상기 엔진(52)의 구동되고, 상기 엔진(52)의 구동력에 의해 발전기(50)가 발전 전력을 생산한다.
이 때 상기 엔진(52)은 상기 엔진 냉각장치(55)에 의해 적정 온도로 운전된다. 즉, 상기 냉각수 순환유로(56) 상의 냉각수가 상기 냉각수 펌프(57)에 의해 펌핑됨에 따라 상기 엔진(52)의 열이 냉각수에 흡수되고, 상기 엔진(52)의 열을 흡수한 냉각수가 상기 냉각수 열교환기(61)에서 열을 방출한 후 다시 상기 엔진(52)으로 순환된다.
상기 엔진(52)의 배기가스는 상기 제1배기가스 열교환기(62)를 통과한 후, 상기 폐열 바이패스 유로(65)를 통해 배출된다.
또한 상기 엔진(52)이 구동되면, 상기 폐열회수통로(72) 상의 열매체가 상기 열매체 순환 펌프(73)에 펌핑되어 상기 냉각수 열교환기(61), 제2배기가스 열교환기(62), 제1배기가스 열교환기(63)를 차례로 통과하면서 상기 엔진(52)의 폐열을 회수한다.
상기 엔진(52)의 폐열을 회수한 열매체는, 상기 삼방변(80)의 개도 값이 100이므로, 전량이 상기 폐열 방열장치(85)로 안내되어 방열된 후, 다시 상기 폐열 회수 통로(72)로 순환된다.
그리고, 상기 엔진(52)에 의해 발전기(50)가 발전되면, 상기 발전기(50)의 발전 전력이 상기 공기조화기(100)에 전달되어 상기 공기조화기(100)가 다음과 같이 냉방 운전 모드로 운전된다.
상기 압축기(120)에서 압축된 냉매가 사방밸브(122)를 통해 실외 열교환기(124)로 전달되어 응축되고, 상기 실외 열교환기(124)에서 응축된 냉매가 냉방 운전용 팽창밸브(112)에서 팽창된 후 상기 실내 열교환기(110)에 전달되어 증발되며, 상기 실내 열교환기(110)에서 증발된 냉매가 상기 사방밸브(122)를 통해 다시 상기 압축기(120)로 순환된다.
이 때 상기 냉방 운전용 팽창밸브(112)의 개도 값은 상기 공기조화기(100)의 운전조건 및 부하조건 등에 따라 최적 값으로 제어된다. 그리고 상기 난방 운전용 팽창밸브(126)는 닫히거나 풀 오픈(Full Opne) 상태로 유지된다.
상기와 같이 공기조화기(100)가 냉방 운전 모드로 운전되면, 상기 공기조화기(100)의 냉매가 상기 실내 열교환기(110)에서 실내 공기 열을 흡수하여 증발되기 때문에, 상기 실내기(104)가 설치된 룸이 냉방될 수 있다.
상기와 같이 구성된 열병합 발전 시스템의 동작을 상기 공기조화기(100)가 난방 운전될 때 도 3을 참조하여 상세히 설명하면, 다음과 같다.
상기 공기조화기(100)의 실내기(104) 중 적어도 어느 하나가 난방 운전을 요청하면, 상기 냉방용 댐퍼(66)는 폐쇄 모드, 상기 난방용 댐퍼(67)는 개방 모드로 세팅된다.
상기 삼방변(80)의 초기 개도 값이 소정 값으로 세팅된다.
상기 사방밸브(122)는 상기 압축기(120)에서 압축된 냉매가 상기 실내 열교환기(110)로 전달되도록 세팅된다.
상기 냉방 운전용 개폐밸브(142)는 폐쇄 모드, 상기 제1,2난방 운전용 개폐밸브(140)(144)는 개방 모드로 세팅된다.
상기와 같이 세팅 작업이 끝나면, 상기 엔진(52)이 구동된다.
이 때 상기 엔진(52)이 상기 엔진 냉각 장치(55)에 의해 적정 온도로 유지되고, 상기 엔진(52)의 배기가스가 상기 배기통로(54)를 통해 상기 제1,2배기가스 열교환기(62)(63)를 차례로 통과하면서 외부로 배출된다.
상기 엔진(52)이 구동되면, 상기 엔진(52)의 폐열이 상기 폐열 회수 장치(60)에 의해 회수된다.
상기 폐열 회수 장치(60)에 회수된 폐열은 상기 삼방변(80)에 의해 상기 폐열 방열 장치(75)와 폐열 공급 열교환기(80)로 적정 비율로 전달된다.
이 때 상기 삼방변(80)의 개도 값은 소정 시간 간격으로 후술할 '공기조화기의 난방 운전시 삼방변 제어 알고리즘'에 따라 최적 값으로 제어된다.
그리고, 상기 엔진(52)이 구동되면 상기 발전기(50)가 발전되어 발전 전력을 생산하고, 상기 발전기(50)에서 생산된 발전 전력이 상기 공기조화기(100)에 전달되어 상기 공기조화기(100)가 다음과 같이 난방 운전 모드로 운전된다.
상기 압축기(120)에서 압축된 냉매가 상기 사방 밸브(73)를 거쳐 상기 실내 열교환기(110)로 전달되어 응축되고, 상기 실내 열교환기(110)에서 응축된 냉매가 상기 냉방 운전용 팽창밸브(112)와 난방 운전용 팽창밸브(126)를 차례로 거쳐 폐열 공급 열교환기(70)로 전달되어 증발되며, 상기 폐열 공급 열교환기(70)에서 증발된 냉매가 상기 사방 밸브(73)를 통해 다시 상기 압축기(120)로 순환된다.
이 때 상기 냉방 운전용 팽창밸브(112)는 상기 공기조화기(100)의 냉매가 상기 냉방 운전용 팽창밸브(112)에서 팽창되지 않도록 풀 오픈(Full Open) 상태로 유지됨이 바람직하다.
상기 난방 운전용 팽창밸브(126)는 상기 공기조화기(100)의 운전 조건 및 부하 조건 등에 의해 최적 개도 값으로 제어된다.
상기와 같이 공기조화기(100)가 난방 운전 모드로 운전되면, 상기 공기조화기(100)의 냉매가 상기 실내 열교환기(110)에서 열을 방출하여 응축되기 때문에 상기 실내기(104)가 설치된 룸의 실내가 난방될 수 있다.
이 때, 상기 공기조화기(100)의 냉매가 상기 폐열 공급 열교환기(70)에서 상기 폐열 회수 장치(60)에 회수된 폐열과 열교환되어 증발되기 때문에 상기 폐열 회수 장치(60)로부터 상기 폐열 공급 열교환기(70)로 전달되는 폐열량, 즉 상기 삼방변(80)의 개도 값이 제어됨으로써, 상기 공기조화기(100)가 최적 상태로 운전될 수 있다.
따라서, 상기 공기조화기(100)는 상기 실외기(102)에 설치된 실외 온도에 관계없이, 항상 일정 수준 이상의 난방 능력을 발휘할 수 있고 더불어, 상기 압축기(120)가 무리없이 작동될 수 있다.
이하, 상기에서 언급한 '공기조화기의 난방 운전시 삼방변 제어 알고리즘'에 따른 열병합 발전 시스템의 제어방법을 특히 도 4를 참조하여 상세히 설명하면, 다음과 같다.
상기 공기조화기(100)의 실내기(104) 중 적어도 어느 하나가 난방 운전을 요청하면(S2), 상기 엔진(52)의 폐열이 상기 폐열 공급 열교환기(70)로 전달될 수 있도록 상기 삼방변(80)의 초기 개도 값이 설정된다(S4).
이후, 상기 공기조화기(100)의 압축기(120)가 구동되면, 상기 공기조화기(100)의 난방 운전이 시작된다(S6).
그리고 상기 압축기(120) 구동 후 소정 시간(예를 들어 1분 가량)이 경과되면(S8), 상기 압축기 흡입 온도 센서(162)를 통해 획득한 압축기(120)의 흡입 온도(T1)가 기 설정된 제1임계값인 압축기 흡입 상한 온도(TI)와 비교된다.
또한, 상기 압축기 토출 센서(164)를 통해 획득한 압축기(120)의 토출 온도 (T2)가 기 설정된 제1임계값인 압축기 토출 상한 온도(TE)와 비교된다.
또한, 상기 팽창 밸브 중 공기조화기(100)의 난방 운전시 상기 공기조화기(100)의 냉매 팽창에 난방 운전용 팽창밸브(126)가 사용되므로, 상기 난방 운전용 팽창밸브(126)의 개도 값(L)이 기 설정된 제1임계값인 난방 운전용 팽창밸브 상한 개도 값(Lo)과 비교된다(S10).
상기 난방 운전용 팽창밸브(126)의 개도 값(L)은 상기 공기조화기(100)의 운전조건 및 부하조건에 따라 설정되는 값이므로, 상기 난방 운전용 팽창밸브(126)의 제어시 상기 난방 운전용 팽창밸브(126)의 개도 값(L) 설정 정보를 사용하면 된다.
상기와 같은 상기 공기조화기(100)의 현재 운전 상태 비교과정을 통해, 상기 압축기 흡입 온도(T1)가 기 설정된 압축기 흡입 상한 온도(TI) 미만이고, 상기 압축기 토출 온도(T2)가 기 설정된 압축기 토출 상한 온도(TE) 미만이며, 상기 난방 운전용 팽창밸브 개도 값(L)이 기 설정된 난방 운전용 팽창밸브 상한 개도 값(Lo) 미만이면, 상기 삼방변(80)은 후술할 '정시 제어 알고리즘'에 의해 정시 제어된다(S12).
또는 상기 삼방변(80)이 정시 제어됨에도 불구하고 상기 압축기(120)의 흡입 온도(T1)가 상기 압축기(120)의 운전에 무리를 줄 정도로 상승될 수 있는 바, 상기 압축기 흡입 온도(T1)가 기 설정된 압축기 흡입 상한 온도(TI) 이상이면, 상기 공기조화기(100)로 공급되는 엔진(52)의 폐열이 감소되도록 상기 삼방변(80)은 후 술할 '압축기 흡입 온도 제한 제어 알고리즘'에 따라 방열 제어된다(S14).
또는 상기 삼방변(80)이 정시 제어됨에도 불구하고 상기 압축기(120)의 토출 온도(T2)가 상기 압축기(120)의 운전에 무리를 줄 정도로 상승될 수 있는 바, 상기 압축기 토출 온도(T2)가 기 설정된 압축기 토출 상한 온도(TE) 이상이면, 상기 공기조화기(100)로 공급되는 엔진(52)의 폐열이 감소되도록 상기 삼방변(80)은 후술할 '압축기 토출 온도 제한 제어 알고리즘'에 따라 방열 제어된다(S16).
또는 상기 난방 운전용 팽창밸브(120)의 개도 값(L)이 너무 크면 더 이상 상기 난방 운전용 팽창밸브(120)의 제어에 의해 흡입 과열도 제어가 어려워 상기 압축기(120)의 토출 온도가 상기 압축기(120)의 운전에 무리를 줄 정도로 상승되므로, 상기 난방 운전용 팽창밸브 개도 값(L)이 기 설정된 난방 운전용 팽창밸브 상한 개도 값(Lo) 이상이면, 상기 공기조화기(100)로 공급되는 엔진(52)의 폐열이 감소되도록 상기 삼방변(80)은 후술할 '팽창밸브 개도 값 제한 제어 알고리즘'에 따라 방열 제어된다(S18).
상기와 같이 상기 삼방변(80)의 제어과정이 끝나면, 상기 공기조화기(100)가 계속 운정 중인 조건 하에서 기 설정된 소정 시간(예을 들어, 30초 가량) 경과 후(S20)(S22), 상기 공기조화기(100)의 현재 운전 상태 비교 과정과 상기 삼방변(80)의 제어 과정이 반복 실시된다.
이하, 상기 '정시 제어 알고리즘'에 따른 상기 삼방변(80)의 정지 제어 방 법을, 특히 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
상기 삼방변(80)의 정지 제어가 시작되면, 도 5의 도면번호 S30과 같이, 먼저 상기 압축기(120)의 현재 토출 압력차(Ep1)를 다음과 같은 [현재 토출 압력차 식]에 의해 계산한다.
[현재 토출 압력차 식]
Ep1 = (현재 고압 - 목표 고압) / 100
상기 현재 고압은 상기 압축기 토출 센서(164)를 통해 획득한 상기 압축기(120)의 현재 토출 압력이다.
상기 목표 고압은 상기 공기조화기(100)의 현재 운전 조건 및 부하 조건에 최적인 상기 압축기(120)의 토출 압력이다.
다음, 상기 현재 토출 압력차(Ep1)를 기 설정된 현재 토출 압력차에 따른 개도 증감값 테이블에 대입하여 제1개도 증감값을 산출한다.
상기 기 설정된 현재 토출 압력차에 따른 개도 증감 값 테이블의 일 예는 다음과 같다.
[현재 토출 압력차에 따른 개도 증감값]
Ep1 제1개도 증감값
Ep1 > 4 8
3 < Ep1 ≤ 4 6
2 < Ep1 ≤ 3 4
1 < Ep1 ≤ 2 2
0.5 < Ep1 ≤ 1 0
-0.5 < Ep1 ≤ 0.5 -3
-1 < Ep1 ≤ -0.5 -4
-2 < Ep1 ≤ -1 -5
-3 < Ep1 ≤ -2 -6
-4 < Ep1 ≤ -3 -8
-7 < Ep1 ≤ -4 -10
Ep1 ≤ -7 -12
다음, 상기와 같이 산출된 제1개도 증감 값에 따라 제1개도 변경값을 다음과 같은 [제1개도 변경 값 식]을 통해 산출한다.
[제1개도 변경 값 식]
제1개도 변경 값 = 현재 토출 압력차에 따른 비중 값 * 제1개도 증감 값
상기 현재 토출 압력차에 따른 비중 값은, 실험치로서 본 실시 예에서 0.7 정도로 설정됨이 바람직하다.
아울러, 도 5에 도시된 도면번호 S32와 같이, 상기 압축기(120)의 현재 흡입 과열도 오차(Ep2)를 다음과 같은 [현재 흡입 과열도 오차 식]에 의해 계산한다.
[현재 흡입 과열도 오차 식]
Ep2 = 현재 과열도 - 목표 과열도
상기 현재 과열도는 상기 공기조화기(100)의 냉매가 포화 상태를 넘어 증발된 정도로서, 상기 압축기 흡입 온도 센서(162)를 통해 획득한 상기 압축기(120)의 흡입 온도에서 상기 증발 온도 센서(160)를 통해 획득한 증발 온도를 통해 산출될 수 있다.
상기 목표 과열도는 상기 공기조화기(100)의 현재 운전 조건 및 부하 조건에 최적인 과열도이다.
다음, 상기 현재 흡입 과열도 오차(Ep2)를 기 설정된 현재 흡입 과열도 오차에 따른 개도 증감값 테이블에 대입하여 제2개도 증감값을 산출한다.
상기 기 설정된 현재 흡입 과열도 오차에 따른 개도 증감 값 테이블의 일 예는 다음과 같다.
[현재 흡입 과열도 오차에 따른 개도 증감값]
Ep1 제2개도 증감값
Ep1 > 4 2
3 < Ep1 ≤ 4 0
2 < Ep1 ≤ 3 0
1 < Ep1 ≤ 2 0
0.5 < Ep1 ≤ 1 0
-0.5 < Ep1 ≤ 0.5 -1
-1 < Ep1 ≤ -0.5 -2
-2 < Ep1 ≤ -1 -3
-3 < Ep1 ≤ -2 -5
-4 < Ep1 ≤ -3 -7
-7 < Ep1 ≤ -4 -8
Ep1 ≤ -7 -10
다음, 상기와 같이 산출된 제2개도 증감 값에 따라 제2개도 변경값을 다음과 같은 [제2개도 변경 값 식]을 통해 산출한다.
[제2개도 변경 값 식]
제2개도 변경 값 = 현재 흡입 과열도 오차에 따른 비중 값 * 제2개도 증감 값
상기 현재 흡입 과열도 오차에 따른 비중 값은, 실험치로서 본 실시 예에서 0.5 정도로 설정됨이 바람직하다.
상기와 같이 제1,2개도 변경 값이 각각 산출되면, 상기 제1,2개도 변경 값을 합하여 최종 개도 변경 값을 산출한다(S34).
그리고, 상기 삼방변(80)의 개도 값을 상기 산출된 최종 개도 변경 값만큼 변경하면(S36), 상기 삼방변(80)의 정시 제어가 완료된다.
이하, 상기 '압축기 흡입 온도 제한 제어 알고리즘'에 따른 상기 삼방변 (80)의 방열 제어 방법을, 특히 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
상기 압축기(120)의 흡입 온도(T1)가 기 설정된 압축기 흡입 상한 온도(TI) 이상이면(S40), 압축기 흡입 온도 제한 제어 알고리즘에 따른 상기 삼방변(80)의 방열 제어가 시작된다.
여기서 상기 공기조화기(100)의 부하 중 큰 영향을 미치는 실내기(104)의 운전 용량 비율에 따라 상기 공기조화기(100)의 최적 운전 조건 결정된다. 참고로 상기 실내기(104)의 운전 용량 비율은 상기 복수개의 실내기(104)의 용량에 대한 운전 중인 실내기(104)의 용량 비이다.
따라서 상기 압축기 흡입 상한 온도(TI)는 일 예로써 상기 실내기(104)의 운전 용량 비율에 따라, 다음과 같은 [압축기 흡입 온도 제한 제어] 표와 같이 기 설정될 수 있다.
[압축기 흡입 온도 제한 제어]
실내기 운전용량비율 압축기 흡입상한온도(℃) 제1방열 제한 제어 해제온도(℃)
75%이상 35 33
50%~75%
25%~50%
25%이하
다음, 상기 삼방변(80)의 개도 값이 기 설정된 방열 개도 변경 값만큼 변경되어 증가된다(S42)(S44).
상기 방열 개도 변경 값 또한 상기 실내기(104)의 운전 용량 비율에 따라 설정됨이 바람직하므로, 일 예로써 다음과 같은 [실내기 운전 용량 비율에 따른 방열 개도 변경 값] 표와 같이 설정될 수 있다.
[실내기 운전 용량 비율에 따른 방열 개도 변경 값]
실내기 운전 용량 비율 방열 개도 변경 값
75%이상 4
50%~75% 3
25%~50% 2
25%이하 1
다음, 상기 삼방변 방열 제어 과정(S42)(S44) 후, 소정 시간(예를 들어, 30초 가량) 경과되면(S46), 상기 압축기 흡입 온도 센서(162)를 통해 다시 상기 압축기(120)의 흡입 온도(T1) 정보를 획득하여 기 설정된 제1 방열 제한 제어 해제 온도(TI')와 비교한다(S48).
상기 제1 방열 제한 제어 해제 온도(TI') 또한 상술한 [압축기 흡입 온도 제한 제어] 표에 나타난 바와 같이, 상기 실내기(104)의 운전 용량 비율에 따라 설정될 수 있다.
상기 삼방변 방열 제어 해제 판단과정(S48)에서, 상기 압축기(120)의 흡입 온도(T1)가 상기 제1 방열 제한 제어 해제 온도(TI')보다 크면(S48), 상기 삼방변 방열 제어과정(S42)(S44)과 삼방변 방열 제어 해제 판단과정(S48)이 반복 실시된다.
또는 상기 삼방변 방열 제어 해제 판단과정(S48)에서, 상기 압축기(120)의 흡입 온도(T1)가 상기 제1 방열 제한 제어 해제 온도(TI') 이하가 되면, 상기 삼방변(80)의 방열 제어가 완료된다(S49).
이하, 상기 '압축기 토출 온도 제한 제어 알고리즘'에 따른 상기 삼방변 (80)의 방열 제어 방법을, 특히 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
상기 압축기(120)의 토출 온도(T2)가 상기 실내기(104)의 운전 용량 비율에 따라 기 설정된 압축기 토출 상한 온도(TE) 이상이면, 압축기 토출 온도 제한 제어 알고리즘에 따른 상기 삼방변(80)의 방열 제어가 시작된다(S50).
상기 압축기 토출 상한 온도는 일 예로써, 다음과 같은 [압축기 토출 온도 제한 제어] 표와 같이 기 설정될 수 있다.
[압축기 토출 온도 제한 제어]
실내기 운전 용량 비율 압축기 토출 상한 온도 (℃) 제1방열 제한 제어 해제온도 (℃)
75%이상 98 95
50%~75% 95 92
25%~50% 93 91
25%이하
다음, 상기 삼방변(80)의 개도 값이 상기 실내기(104)의 운전 용량 비율에 따라 기 설정된 방열 개도 변경 값만큼 변경되어 증가된다(S52)(S54).
상기 방열 개도 변경 값은, 일 예로써 도 6을 참조한 '압축기 토출 온도 제한 제어 알고리즘'에서 상술한 [실내기 운전 용량 비율에 따른 방열 개도 변경 값] 표와 같이 설정될 수 있다.
다음, 상기 삼방변 방열 제어 과정 후(S52)(S54), 소정 시간(예를 들어, 30초 가량) 경과되면(S56), 상기 압축기 토출 센서(164)를 통해 다시 상기 압축기(120)의 토출 온도(T2) 정보를 획득하여, 상기 실내기(104)의 운전 용량 비율에 따라 기 설정된 제2 방열 제한 제어 해제 온도(TE')와 비교한다(S58).
상기 제2 방열 제한 제어 해제 온도(TE')는 일 예로써, 상술한 [압축기 토출 온도 제한 제어] 표와 같이 설정될 수 있다.
상기 삼방변 방열 제어 해제 판단과정(S58)에서, 상기 압축기(120)의 토출 온도(T2)가 상기 제2 방열 제한 제어 해제 온도(TE')보다 크면, 상기 삼방변 방열 제어과정(S52)(54)과 삼방변 방열 제어 해제 판단과정(S58)이 반복 실시된다.
또는 상기 삼방변 방열 제어 해제 판단과정(S58)에서, 상기 압축기(120)의 토출 온도(T2)가 상기 제2 방열 제한 제어 해제 온도(TE') 이하가 되면, 상기 삼방변(80)의 방열 제어가 완료된다(S59).
마지막으로, 상기 '팽창밸브 개도 값 제한 제어 알고리즘'에 따른 상기 삼방변(80)의 방열 제어 방법을, 특히 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.
상기 난방 운전용 팽창밸브(126)의 개도 값(L)이 상기 실내기(104)의 운전 용량 비율에 따라 기 설정된 난방 운전용 팽창밸브 상한 개도 값(Lo) 이상이면(S60), 상기 삼방변(80)의 개도 값이 상기 실내기(104)의 운전 용량 비율에 따라 기 설정된 방열 개도 변경 값만큼 변경되어 증가된다(S62)(S64).
상기 난방 운전용 팽창밸브 상한 개도 값(Lo)은 일 예로써, 상기 난방 운전용 팽창밸브(126)의 최대 개도 값이 2000일 때, 다음과 같은 [팽창밸브 상한값 제한 제어] 표와 같이 설정될 수 있다.
[팽창밸브 상한값 제한 제어]
실내기 운전 용량 비율 난방 운전용 팽창밸브 상한 개도 값 난방 운저용 팽창밸브 제한 제어 해제 값
75%이상 1700 1650
50%~75% 1650 1600
25%~50% 1600 1550
25%이하
1550 1500
상기 방열 개도 변경 값은, 일 예로써 도 6을 참조한 '압축기 토출 온도 제한 제어 알고리즘'에서 상술한 [실내기 운전 용량 비율에 따른 방열 개도 변경 값] 표와 같이 설정될 수 있다.
다음, 상기 삼방변 방열 제어 과정 후(S62)(S64), 소정 시간(예를 들어, 30초 가량) 경과되면(S66), 다시 상기 난방 운전용 팽창밸브(126)의 개도 값(L) 정보를 획득하여, 상기 실내기(104)의 운전 용량 비율에 따라 기 설정된 난방 운전용 팽창밸브 제한 제어 해제 값(Lo')과 비교한다(S68).
상기 난방 운전용 팽창밸브 제한 제어 해제 값(Lo')은 일 예로써, 상술한 [팽창밸브 상한값 제한 제어] 표와 같이 설정될 수 있다.
상기 삼방변 방열 제어 해제 판단과정(S68)에서, 상기 난방 운전용 팽창밸브(126)의 개도 값(L)이 상기 난방 운전용 팽창밸브 제한 제어 해제 값(Lo')보다 크면, 상기 삼방변 방열 제어과정(S62)(S64)과 삼방변 방열 제어 해제 판단과정(S68)이 반복 실시된다.
또는 상기 삼방변 방열 제어 해제 판단과정(S68)에서, 상기 난방 운전용 팽창밸브(126)의 개도 값(L)이 상기 난방 운전용 팽창밸브 제한 제어 해제 값(Lo') 이하가 되면, 상기 삼방변(80)의 방열 제어가 완료된다(S59).
상기와 같이 공기조화기(100)의 난방 운전시 상기 삼방변(80)이 정시제어뿐 만 아니라, 압축기 흡입 온도 제한 제어, 압축기 토출 온도 제한 제어, 팽창밸브 개도 값 제한 제어됨으로써, 도 9 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 안정적으로 작동될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 제어방법은, 공기조화기가 구동원의 폐열을 이용하여 난방 운전될 때, 상기 구동원의 폐열 분배를 위한 유량 조절 밸브인 삼방변이, 상기 공기조화기의 현재 토출 압력차와 현재 흡입 과열도 오차에 따라 정시 제어되되, 상기 공기조화기의 현재 토출 압력차와 현재 흡입 과열도 오차의 비중을 상기 공기조화기의 운전 상태에 따라 각각 설정함으로써, 상기 압축기의 신뢰성 및 시스템의 효율이 향상될 수 있고 상기 공기조화기가 운전 조건 및 부하 변동에 따라 신속히 안정될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 상기 삼방변이 상기 공기조화기의 현재 토출 압력차와 현재 흡입 과열도 오차에 따라 정시 제어됨과 아울러, 상기 압축기의 흡입 온도와 압축기의 토출 온도와 난방 운전용 팽창밸브의 개도 값에 따라 제한적으로 방열 제어되기 때문에 상기 삼방변의 정시 제어가 보안됨으로써, 상기 공기조화기 및 압축기의 신뢰성, 그리고 시스템의 효율이 보다 더 극대화될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 상기 삼방변의 방열 제어시, 상기 삼방변의 방열 제어 시작 조건인 제1임계값과 상기 삼방변의 방열 제어 해제 조건인 제2임계값이 각각 상기 실내기의 운전 용량 비율에 따라 설정됨으로써, 상기 압축기의 운전 조건이 급 변 동되는 것이 방지되어, 상기 공기조화기 및 압축기의 신뢰성, 그리고 시스템의 효율이 보다 더 극대화될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 상기 삼방변의 방열 제어시, 상기 삼방변의 방열 개도 변경 값이 상기 실내기의 운전 용량 비율에 따라 설정됨으로써, 상기 압축기의 운전 조건이 급 변동되는 것이 방지되어, 상기 공기조화기 및 압축기의 신뢰성, 그리고 시스템의 효율이 보다 더 극대화될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 상기 구동원의 폐열이 상기 전력 소비기기 중 하나인 공기조화기에 이용될 수 있도록 폐열 공급 열교환기가 더 포함됨으로써, 상기 공기조화기의 난방 성능이 일정하게 유지될 수 있고, 아울러 열병합 발전 시스템의 효율이 극대화될 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 공기조화기가 발전기를 발전시키는 구동원의 폐열을 이용하여 운전될 때,
    상기 공기조화기의 압축기의 토출 온도가 기 설정된 제1임계값 미만이면, 상기 압축기의 현재 토출 압력차와 현재 흡입 과열도에 따라, 상기 구동원의 폐열을 분배하는 유량 조절 밸브가 정시 제어되는 정시 제어단계와;
    상기 압축기의 토출 온도가 기 설정된 제1임계값 이상이면, 상기 압축기의 토출 온도가 기 설정된 제2임계값으로 낮아질 때까지, 상기 공기조화기로 공급되는 구동원의 폐열이 감소되도록 상기 유량 조절 밸브가 방열 제어되는 압축기 토출 온도 제한 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법.
  2. 공기조화기가 발전기를 발전시키는 구동원의 폐열을 이용하여 운전될 때,
    상기 공기조화기의 압축기의 흡입 온도가 기 설정된 제1임계값 미만이면, 상기 압축기의 현재 토출 압력차와 현재 흡입 과열도에 따라, 상기 구동원의 폐열을 분배하는 유량 조절 밸브가 정시 제어되는 정시 제어단계와;
    상기 압축기의 흡입 온도가 기 설정된 제1임계값 이상이면, 상기 압축기의 흡입 온도가 기 설정된 제2임계값으로 낮아질 때까지, 상기 공기조화기로 공급되는 구동원의 폐열이 감소되도록 상기 유량 조절 밸브가 방열 제어되는 압축기 흡입 온도 제한 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법.
  3. 공기조화기가 발전기를 발전시키는 구동원의 폐열을 이용하여 운전될 때,
    상기 공기조화기의 팽창 밸브의 개도 값이 기 설정된 제1임계값 미만이면, 상기 압축기의 현재 토출 압력차와 현재 흡입 과열도에 따라, 상기 구동원의 폐열을 분배하는 유량 조절 밸브가 정시 제어되는 정시 제어단계와;
    상기 팽창 밸브의 개도가 기 설정된 제1임계값 이상이면, 상기 팽창 밸브의 개도가 기 설정된 제2임계값으로 낮아질 때까지, 상기 공기조화기로 공급되는 구동원의 폐열이 감소되도록 상기 유량 조절 밸브가 방열 제어되는 팽창 밸브 개도 값 제한 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정시 제어 단계는,
    상기 현재 토출 압력차에 따라 제1개도 증감값이 산출되고, 산출된 제1개도 증감값에 기 설정된 현재 토출 압력차에 따른 비중 값을 곱하여 제1개도 변경값을 산출하는 제1과정과;
    상기 현재 흡입 과열도 오차에 따라 제2개도 증감값이 산출되고, 산출된 제2개도 증감값에 기 설정된 현재 흡입 과열도 오차에 따른 비중 값을 곱하여 제2개도 변경값을 산출하는 제2과정과;
    상기 제1개도 변경 값과 제2개도 변경 값을 합한 최종 개도 변경 값을 산출하여, 상기 유량 조절 밸브의 개도 값을 상기 산출된 최종 개도 변경 값만큼 변경하는 제3과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1,2임계값은 상기 공기조화기의 실내기 운전 용량 비율에 따라 설정된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유량 조절 밸브의 방열 제어는, 소정 시간 간격으로 상기 유량 조절 밸브의 개도 값이 기 설정된 방열 개도 변경 값만큼 변경되게 하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 방열 개도 변경 값은 상기 공기조화기의 실내기 운전 용량 비율에 따라 기 설정된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유량 조절 밸브의 초기 개도 값은 상기 압축기의 운전 전에 세팅되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4347711A (en) 1980-07-25 1982-09-07 The Garrett Corporation Heat-actuated space conditioning unit with bottoming cycle
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