KR100711788B1 - 고효율 열병합 발전시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고효율 열병합발전시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 난방이 독립적인 순환라인을 통해서만 이루어지도록 하고, 급탕가열 및 엔진냉각 또한 별도의 열교환수 순환관의 열교환수에 의해서만 이루어지도록 함으로서, 급탕수 가열을 위한 난방수의 불필요한 가열을 방지할 수 있고, 난방수와 보일러 폐열간의 열교환 효율을 높일 수 있는 고효율 열병합발전시스템에 관한 것이다.

또한 상기 열교환수의 온도를 적정하게 유지하기위한 열교환수 온도조절수단을 구비시킴으로서, 엔진의 냉각과 급탕수 가열 효율을 높일 수 있는 고효율 열병합발전시스템에 관한 것이다.

또한 원수를 별도로 가열할 수 있는 구조를 부가시킴으로서, 급탕수의 가열효율을 더욱 높일 수 있는 열병합발전시스템에 관한 것이다.

열병합발전, 원수가열, 보일러, 폐열회수

Description

고효율 열병합 발전시스템{High efficiency of Power Supply and Power Generation System}

도 1 은 종래 열병합발전시스템을 나타낸 개략도

도 2 는 본 발명의 전체 개략도

도 3 은 본 발명 중 난방수의 흐름이 제어되는 모습을 나타낸 개략도

도 4 는 본 발명 중 열교환수의 냉각모습을 나타낸 개략도

도 5 는 본 발명 중 열교환수의 보조 가열상태를 나타낸 개략도

도 6 은 본 발명 중 원수가열수단이 더 부가된 모습을 나타낸 개략도

도 7 은 원수가열수단을 히팅펌프 방식으로 구현한 모습을 나타낸 개략도

도 8 은 본 발명 중 열매체 냉각수단이 더 부가된 모습을 나타낸 개략도

도 9 는 본 발명 중 보조 원수가열수단이 더 부가된 모습을 나타낸 개략도

1차에너지인 화석연료는 점차 고갈되어 가는데 수요는 오히려 늘고 있어 그 수급불균형이 점차 심화되고 있으며, 이를 해결하는 방법의 하나로 에너지 이용효 율이 높은 열병합발전시스템이 대안으로 제시되고 있다.

열병합발전시스템은 하나의 에너지원으로부터 전력과 열을 동시에 생산하는 시스템으로 에너지 이용효율이 발전만하는 기존의 화력발전시스템에 비해 훨씬 높다.

보통 화력발전시스템은 투입에너지 대비효율이 40%이고 송전손실을 감안하면 종합효율은 35%정도에 불과한 것으로 알려져 있다.

따라서 화력발전시스템에서 발전시의 배열(엔진냉각수 배열 및 엔진배가스열)로 손실되는 열량이 발전에 소요되는 열량에 비해 1.5~2배정도 발생된다.

그러므로 열병합발전시스템은, 상기 발전시의 배열을 회수하여 난방과 급탕가열 등에 이용함으로서, 종합 에너지 이용효율을 70%이상으로 높일 수 있도록 한 것이다.

이러한 열병합발전시스템의 방식은 현재 다양하게 제안되어 있지만, 일반적으로 [도 1]에 도시된 것과 같은 기본적 구성을 갖는 것이 보통이다.

즉, 보일러(1)와 발전용 엔진부(8)를 열 발생원으로 하고 상기 열 발생원을 이용하여 순환수를 가열한 후, 이 순환수를 난방수요처(3) 및 급탕탱크(7) 쪽으로 공급하는 배관이 배열되는 기본적 구성을 갖는다.

이러한 기본적 구성에 따라 순환수가 순환하여 소정의 난방 및 급탕이 이루어지는 작용과정을 설명하면 다음과 같다.

발전을 하기 위한 엔진 가동 중에는 엔진의 냉각을 위하여 냉각수를 순환시키게 된다. 냉각수는 엔진에서 발생하는 열을 흡수하여 가열되는데 이 가열된 냉각 수는 제1열교환기(a)에서 순환수에 열을 전달하고 다시 냉각되는 순환과정을 거친다. 이 때 냉각수로부터 열을 전달받은 순환수는 대략 90ㅀC 정도로 가열되도록 하는 것이 일반적이다.

제1열교환기(a)에서 가열된 순환수는 제1헤더(2)로 이송되며 제1헤더에서 필요에 따라 난방수요처(3) 쪽으로 분배되는 난방수와 또는 급탕탱크(7) 쪽으로 분배되는 급탕가열수로 나뉘어진다.

만일 제1헤더(2)로 이송되는 순환수가 엔진 냉각수와의 열교환만으로 충분히 데워지지 않았다면, 보조적으로 보일러를 가동하여 추가로 고온의 순환수를 제1헤더에 공급하여 냉각수와 열교환되어 온 순환수와 혼합함으로써 소망하는 온도(약 90°C)의 온수를 만들게 된다.

제1헤더(2)에서 난방수요처(3)로 분배된 난방수는 난방수요처의 제2열교환기(b)에서 난방수요처 내부를 순환하는 난방수요처 내부순환수와 열교환하여 온도가 약 70°C 정도로 저하된 후 제2헤더(5)로 환수되며, 이 때 난방수요처 내부순환수는 대략 40°C 정도가 적정온도가 된다.

제1헤더(2)에서 급탕탱크(7) 쪽으로 공급된 급탕가열수도 제3열교환기(c)에서 급탕수에 열을 전달한 뒤 온도가 약 70°C 정도로 저하되어 제2헤더(5)로 환수되며, 이 때 급탕탱크 내의 급탕수는 약 60°C 정도가 적정온도가 된다.

이렇게 제2헤더(5)로 환수된 난방수와 급탕가열수는 혼합된 후, 다시 엔진의 냉각수와 열교환하기 위하여 제1열교환기(a)로 공급됨으로 한 사이클의 순환수 순환과정이 이루어진다.

다만 앞서 설명한 것처럼 엔진 냉각수와의 열교환 만으로 순환수가 충분히 데워지지 않은 경우에는, 보조적으로 보일러를 가동하여 추가로 고온의 순환수를 제1헤더(2)에 공급하여야 하므로 제2헤더(5)에서 보일러로 순환수의 일부를 분배 공급하게 된다. 이 때 보일러 쪽으로 공급되는 순환수는 보일러의 폐열회수기(d)를 통과시키고, 여기에서 보일러 배기가스와 폐열을 흡수하기 위한 열교환 과정을 거침으로써 열효율을 제고하게 된다.

그러나 이러한 종래 열병합발전시스템의 구성은 다음과 같은 문제점이 있다.

즉 난방수요처 내에서 순환하는 난방수요처 내부순환수의 온도나 급탕탱크 내부의 급탕수 온도가 이미 적정온도를 유지하고 있거나, 적정온도 이상으로 상승되어 있는 상태라면, 난방수요처의 제2열교환기(b)나 급탕탱크의 제3열교환기(c)에서 순환수(즉 난방수 및 급탕가열수)가 난방수요처 내부순환수의 온도나 급탕탱크 내부의 급탕수로 충분히 열을 빼앗기지 못하므로, 순환수는 적정온도(약 70°C) 이상의 온도로 제2헤더에 환류된다.

이렇게 되면 제2헤더에서 제1열교환기(a)로 공급되는 순환수도 적정온도 이상으로 공급되므로 엔진 냉각수를 충분히 냉각시킬 수 없게 되고, 이에 따라 엔진의 과열로 시스템의 고장이 발생하기 쉽다.

또한 제2헤더에서 보일러로 공급되는 순환수도 적정온도 이상으로 공급되면 보일러의 폐열회수기(d)에서 열교환이 충분히 일어나지 않아 배기가스 폐열을 충분히 회수 할 수 없으므로 에너지 효율이 떨어지게 된다.

더욱이 보일러의 연료를 LNG가스로 하는 경우, LNG가스는 고위발열량이 약 10,500Kcal/N㎥로서 약 960Kcal/N㎥의 수분잠열을 포함하고 있으므로, 배기가스를 100°C 이하로 떨어트릴 수 있으면 상기 수분 잠열까지 회수할 수 있으므로, 열효율을 더욱 향상시킬 수 있는데, 폐열회수기(d)로 들어오는 순환수의 온도가 너무 높으면 배기가스를 100°C이하로 떨어트릴 수 없어서 상기 잠열을 회수할 수 없는 문제점이 발생한다.

또한 상기 종래 열병합발전시스템은 순환수가 순환하면서 제1 및 제2 헤더를 통해 하나의 난방수 배관라인 및 급탕가열수 배관라인으로 분리되었다 다시 합류되는 과정을 반복하는데, 난방수요처의 난방수나 급탕탱크의 급탕수 및 엔진의 냉각수 온도가 시간별 계절별 등에 따라 매우 다양하게 변하므로, 전체적인 순환수의 온도를 이에 맞추어 적정하게 제어하는 것이 매우 어려울 뿐만 아니라, 제어시스템이 전체적으로 복잡해지는 단점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써,

난방에 사용되는 순환수와 급탕가열 및 엔진냉각수의 냉각에 사용되는 순환수를 각각 별도의 독립된 순환라인을 통해 순환하도록 함으로서, 상기 난방용 순환수와 급탕가열 및 엔진냉각수냉각용 순환수의 온도가 적절하게 유지될 수 있는 고 효율 열병합발전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 이처럼 난방용 순환수와 급탕가열 및 엔진냉각수냉각용 순환수의 온도가 적정온도로 유지됨으로서, 난방용 순환수와 보일러배기가스와의 열교환 효율을 높일 수 있고, 엔진의 과열을 방지할 수 있으며, 전체적인 순환수의 제어가 손쉬운 고효율 열병합발전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 상기 급탕가열용 순환수 외에, 엔진의 폐열을 이용하여 급탕수의 가열효율을 더욱 높일 수 있는 수단이 포함된 고효율 열병합발전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 급탕가열 및 엔진냉각수 냉각에 사용되는 순환수의 온도를 조절할 수 있는 수단이 포함된 고효율 열병합발전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 제안된 본 발명 열병합발전시스템은,

보일러와, 난방수공급관 및 난방수환수관으로 이루어진 난방부와,

엔진 및 상기 엔진에 의해 구동되는 발전기를 포함하여 이루어진 발전부와,

상기 발전부에 의해 가열된 열교환수에 의하여 내부에 수용된 급탕수가 가열되도록 한 급탕탱크와,

상기 급탕탱크로 원수를 공급하기 위한 원수공급부 및 원수배관을 포함하여 이루어진 것을 기본구성으로 한다.

이러한 기본구성에서 발전부를 통해서만 가열된 별도의 열교환수를 상기 난 방부의 난방수와 별개로 순환시키기 위한 열교환수 순환관이 더 포함된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 열교환수의 온도를 적절하게 조절하여 열교환 효율을 높일 수 있는 열교환수 온도조절수단이 더 부가된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 급탕탱크로 유입되는 원수를 1차적으로 가열하기 위한 원수가열수단이 더 포함된 것을 특징으로 한다.

이하 도면에 예시된 구성을 참조하여 본 발명이 구체적인 구성 및 작용에 대한 실시예를 설명하도록 한다.

참고로 본 발명의 상세한 설명에 기재된 '가열부'와 '냉각부'는 일반적인 열교환기 형태인 것이다.

[도 2]내지 [도 5]에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명에 따른 열병합발전시스템은 기본적으로 난방부(10)와, 발전부(20), 급탕공급부(30) 및 열교환수 순환관(40)으로 구성된다.

구체적으로 [도 2]를 참조하여 설명하면,

상기 난방부(10)는 난방수를 가열하는 보일러(12)와,

상기 보일러(12)를 통해 가열된 난방수를 난방수요처(16)로 공급하기 위한 난방수공급관(14) 및 난방수요처(16)에서 사용된 난방수를 순환시켜 다시 상기 보일러(12)로 환수시키기 위한 난방수환수관(18)으로 구성된다.

상기 보일러(12)는 연소형태와 난방공급처(16)의 규모등을 고려하여 적합한 형식 및 용량의 것을 단수 혹은 복수로 설치하고, 이러한 보일러는 난방수공급관(14) 및 난방수환수관(18)과 각각 연결된다.

상기 난방수공급관(14)은 각 보일러(12)로부터 인출되어 별도의 배출용 온수분배기(11)를 거쳐 아파트나 산업시설과 같은 난방수요처(16)에 각각 설치되어 난방수를 공급한다.

이렇게 각 난방수요처(16)에 공급된 난방수는 각각의 난방수공급관(14)과 일체로 형성된 난방수환수관(18)을 통해 다시 보일러 쪽으로 유도되는데,

이러한 난방수환수관(18)의 소정위치에는 난방수환수관(18)의 난방수와 후술하는 열교환수간의 열교환이 이루어질 수 있도록 열교환기 형태의 열교환수 냉각부(400)가 구비된다.

이러한 난방수환수관(18)은 별도의 유입용 온수분배기(17)를 거쳐 각 보일러(12)로 다시 연결된다.

이처럼 난방수의 가열, 공급 및 환수 기능을 하는 난방부(10)와는 별도로, 전력생산 및 급탕가열을 위한 발전부(20)가 설치되어 작동한다.

상기 발전부(20)는 연료를 연소하여 축동력을 발생하는 엔진(22)과,

이 엔진(22)에서 발생된 동력에 의해 작동하는 발전기(24)와,

엔진 냉각을 위한 냉각수 순환관(26) 및 배기가스 배출을 위한 배기관(28)을 포함하여 이루어져 있다.

상기 엔진(22)은 사용여건에 따라 디젤엔진이나 가스엔진을 사용한다. 이러 한 엔진은 통상의 연료공급장치와 냉각장치 및 흡·배기장치를 포함하는데, 도면에서는 편의상 이를 생략하고 냉각수 순환관(26)와 배기관(28)만을 도시하였다.

상기 냉각수 순환관(26)에는 냉각수순환펌프(29)가 설치되어 냉각수의 순환을 돕는다.

그리고 냉각수 순환관(26)에는 엔진(22)의 냉각수가 후술하는 열교환수와 열교환이 이루어져 냉각될 수 있도록, 열교환기 형태의 1차가열부(100)가 구비된다.

또한 상기 엔진(22)으로부터 발생된 배기가스는 엔진(22)과 연결된 배기관(28)을 통해 대기 중으로 배출된다.

이때 상기 배기관(28)의 소정위치에는 열교환기 형태의 2차가열부(200)가 구비되어 상기 1차가열부(100)에서 엔진(22)의 냉각수와 열교환을 통해 가열된 열교환수를 재차 가열한다.

이와 같은 구성으로 이루어진 발전부(20)는 전력의 생산과 더불어 열교환수 순환관(40)을 통해 급탕을 가열시키게 된다.

상기 열교환수 순환관(40)의 내부에는 열교환을 통해 엔진(22)의 냉각과 급탕을 가열 하는 열교환수가 들어있고, 이 열교환수는 별도의 순환펌프(P)에 의해 열교환수 순환관(40)을 따라 순환된다.

이러한 열교환수 순환관(40)은, 먼저 상기 냉각수 순환관(26)에 설치된 1차가열부(100)와 연결된 상태에서 인출되어, 상기 엔진(22)의 배기관(28)에 설치된 2차가열부(200)를 거치도록 설치된다.

상기 2차가열부(200)를 거친 열교환수 순환관(40)은 후술하는 급탕탱크(32)와 연결된 급탕가열부(300)를 통해 급탕탱크(32)에 수용되어 있는 급탕수와 열교환수가 열교환 될 수 있도록 설치된다.

이러한 급탕가열부(300)은 상기 1차가열부(100)와 2차가열부(200)처럼 열교환기 형태로 구비되어, 열교환수와 급탕탱크의 급탕수간에 간접 열교환이 이루어지도록 할 수 있으며, 급탕탱크 내부에 가열히터 형태로 구비되어, 열교환수가 상기 가열히터를 가열하는 방법을 통해 급탕탱크의 급탕수가 가열되도록 할 수도 있다

이와 같은 급탕가열부(300)를 지난 열교환수 순환관(40)은 상기 난방수환수관(18)에 구비된 열교환수냉각부(400)에 연결되고, 열교환수냉각부(400)를 거친 열교환수 순환관(40)은 상기 1차가열부(100)의 타단부로 다시 연결된다.

이상 앞에서 설명한바와 같이 상기 열교환수 순환관(40)은 별도의 배관과 연통되지 않고, 밀폐회로형태로 설치된다. 즉 열교환수는 열교환수 순환관(40)만을 따라서 순환되는 것이다.

상기 급탕가열부(300)와 연결된 급탕탱크에는(32) 급탕탱크 내부로 원수를 공급하는 원수공급관(92)과, 상기 열교환수와의 열교환을 통해 가열된 원수, 즉 급탕수를 각 급탕수요처로 공급하기 위한 급탕공급관이 연결되어 있다.

이때 상기 급탕탱크(32)에 별도의 보조히터(미도시)를 구비시켜, 유사시 상기 보조히터를 이용하여 급탕탱크 내부의 급탕수를 가열할 수 있도록 한다.

상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 난방부(10)의 난방작용과, 급탕수가열 및 엔진냉각작용이 각각 독립적으로 이루어지게 된다.

즉 난방작용은 난방부(10)에서 오직 난방에 필요한 난방수를 가열, 공급 및 환수시킴으로서 이루어지고, 급탕수가열 및 엔진냉각수의 냉각작용은 난방수의 영향을 받지 않는 상태에서, 오직 열교환수 순환관(40)만을 따라 순환하는 열교환수에 의해서만 이루어진다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에서 열교환수의 온도를 적정한 상태로 유지시키기 위한 열교환수 온도조절수단(500)이 구비되는데,

상기 열교환수 온도조절수단(500)은 [도 2]와 [도 3]에 도시되어 있는 바와 같이,

열교환수 순환관(40)의 열교환수 온도를 감지하는 제1온도감지센서(50)와,

상기 제1온도감지센서(50)와 연결되어 작동되고, 난방수환수관(18)에 설치되는 난방수 조절밸브(52)와,

상기 난방수환수관(18)에 연결되되, 난방수 조절밸브(52)에 의해 개폐되는 보조 난방수환수관(54)으로 이루어져 있다.

상기 제1온도감지센서(50)는 상기 급탕가열부(300)와 열교환수냉각부(400) 사이에 위치한 열교환수 순환관(40)의 열교환수 온도를 감지한다.

이러한 제1온도감지센서(50)의 감지여부에 따라 상기 난방수 조절밸브(52)가 작동되는데,

상기 난방수 조절밸브(52)는 3방밸브 형태로서 상기 난방수용처(16)와 열교환수냉각부(400)사이에 위치한 난방수환수관(18)에 설치되어 난방수의 흐름방향을 제어한다.

상기 난방수 조절밸브(52)의 작동에 의해 난방수는 열교환수냉각부(400) 또는 별도의 보조 난방수환수관(54)으로 유입되는데,

상기 보조 난방수환수관(54)은 난방수 조절밸브(51)로부터 인출되어 그 타단부는 유입용 온수분배기(17)를 거쳐 보일러(12)와 연결된다.

즉 상기 제1온도감지센서(50)가 열교환수냉각부(400)로 이동하는 열교환수의 온도를 감지하고, 제1온도감지센서(50)로부터 출력된 신호에 따라 난방수 조절밸브(52)가 작동되는 것이다.

이러한 열교환수 온도조절수단(500)은 여러 형태로 다양한 위치에 설치시켜 열교환수의 온도를 적절하게 조절시킬 수 있는데,

[도 2]와 [도 4]에 도시된 바와 같이 상기 열교환수냉각부(400)로부터 인출되어 1차가열부(100)로 연결되는 열교환수 순환관(40)의 열교환수 온도를 감지하기 위한 제2온도감지센서(60)와,

상기 제2온도감지센서(60)와 연결되어 작동되되, 열교환수냉각부(400)와 1차가열부(100) 사이의 열교환수 순환관(40)에 구비되는 3방밸브 형태의 열교환수 냉각밸브(62)와,

상기 열교환수 냉각밸브(62)로부터 인출되어 열교환수냉각밸브(62)에 의해 개폐되는 열교환수냉각관(64)과,

상기 열교환수 냉각관(64)의 타단부와 연결되어 외부에 설치된 냉각탑(66)과,

상기 냉각탑(66)에서 냉각된 열교환수를 다시 열교환수 순환관(40)으로 보내기 위한 냉각환수관(68)으로 이루어진 형태로 구성시킬 수 있다.

즉 제2온도감지센서(60)는 열교환수냉각부(400)를 지난 열교환수의 온도를 감지하고, 제2온도감지센서(60)로부터 출력된 신호에 의해 열교환수 냉각밸브(62)가 개폐된다.

이로 인해 열교환수는 1차가열부(100)로 직접 유입되거나, 열교환수 냉각관(64)과 냉각탑(66)을 거쳐 냉각된 상태로 냉각환수관(68)을 통해 1차가열부(100)로 유입된다.

이때 상기 열교환수 냉각밸브(62)는 앞에 설명한 것처럼 제2온도감지센서(60)에 의해 작동될 수 있으며, 제2온도감지센서(60)를 구비시키지 않고, 상기 제1온도감지센서(50)에 의해 난방수 조절밸브(52)와 함께 제어할 수도 있다.

이 외에도 상기 열교환수 온도조절수단(500)은 [도 2]와 [도 5]에 도시된 바와 같이,

열교환수냉각부(400)와 1차가열부(100) 사이에 위치한 열교환수 순환관(40)에 설치되되, 열교환수의 1차가열부(100) 유입을 제어하기 위한 3방밸브 형태의 열교환수 가열밸브(72)와,

상기 열교환수 가열밸브(72)로부터 인출되어 상기 2차가열부(200)와 급탕가 열부(300) 사이에 위치한 열교환수 순환관(40)과 연결된 보조가열관(74)으로 구성시킬 수도 있다.

이때 상기 보조가열관(74) 또는 1차가열부(100)와 열교환수 가열밸브(72) 사이의 열교환수 순환관(40)에 순환펌프(76)를 구비시킴으로서, 2차가열부(200)와 급탕가열부(300) 사이에 위치한 열교환수를 열교환수 가열밸브(72)쪽으로 끌어올 수 있도록 한다.

또한 상기 열교환수 가열밸브(72)는 상기 제1온도감지센서(50) 또는 제2온도감지센서(60)와 연결될 수 있으며, 별도의 제3온도감지센서(70)를 구비시켜 제3온도감지센서(70)와 연결시킬 수도 있다.

더불어 앞에 설명한 세가지 형태의 열교환수 온도조절수단(500)은 각 형태별로 취사선택하여 사용하거나 모두 함께 적용하여 사용할 수도 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에서는, 급탕탱크(32)로 공급되는 원수를 별도로 가열하여 냉수가 아닌 온수형태로 상기 급탕탱크(32)에 공급될 수 있도록 하기 위한 원수가열수단(80)이 더 부가된다.

상기 원수가열수단(80)은 [도 6] 내지 [도 7]에 도시된 바와 같이 기본적으로 원수가 급탕탱크(32)로 공급되기 이전에 1차적으로 수용되는 원수수용탱크와,

상기 원수수용탱크 내부의 원수를 가열하기위해 엔진(22)의 배기관(28) 단부에 설치되는 보조가열부(86)와,

상기 보조가열부(86)와 원수수용탱크(82)를 연결하는 원수가열용 순환관(84) 으로 이루어져 있다.

이러한 원수가열수단(80)은 [도 6]에 도시된 것처럼 원수수용탱크(82) 내부의 원수를 직접 순환시켜 가열하는 직접가열방식과,

[도 7]에 도시된 것처럼 일반적인 히팅펌프(Heat Pump)방식을 통해 원수를 가열하는 간접가열방식으로 실시할 수 있다.

먼저 [도 6]을 참조하여 상기 직접가열방식을 위한 구성을 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 원수가열용 순환관(84)은 그 양단부가 상기 원수수용탱크(82)에 삽입되는 형태로 원수수용탱크(82)와 연결된다.

즉 원수가열용 순환관(84)의 내부와 원수수용탱크(82)의 내부가 상호 연통되도록 연결되고, 이로 인해 원수공급관(92)을 통해 공급된 원수는 원수수용탱크(82) 뿐만 아니라 원수가열용 순환관(84) 전체에 차게 된다.

이러한 원수가열용 순환관(84)은 상기 보조가열부(86)를 지나가도록 설치되고, 원수가열용 순환관(84)의 소정위치에는 순환펌프(85)가 설치된다.

이 상태에서 순환펌프를 작동시키면 원수가열용 순환관 내부의 원수가 순환관을 따라 순환하고, 순환하는 도중 보조가열부(86)를 지나면서 엔진(22)의 배기가스와 열교환하여 가열된다.

이렇게 가열된 원수는 원수가열용 순환관(82)을 통해 원수수용탱크로 다시 유입되어 원수수용탱크 내부에 있는 원수와 혼합되고, 원수수용탱크 내부의 원수는 다시 원수가열용 순환관을 통해 순환하면서 앞의 과정을 반복한다.

이로 인해 결국 원수탱크로 공급된 원수가 가열되게 된다.

이상 앞에 설명한 직접가열시 외에 히트펌프방식의 원수가열수단을 설명하면 다음과 같다.

먼저 [도 7]에 도시된 바와 같이 원수가열용 순환관(84)의 소정위치에 증발기(81)를 구비시키고, 상기 증발기(81)와 보조가열부(86)를 별도의 보조순환관(83)으로 연결시킨다.

그리고 상기 증발기(81)와 원수수용탱크(82) 사이의 원수가열용 순환관(84)에는 압축기(87)를 구비시키고, 상기 증발기(81)와 근접한 위치에는 팽창변(89)이 구비된다.

이때 상기 원수가열용 순환관은(84)은 그 일부가 원수수용탱크(82)내부로 삽입되되, 원수수용탱크(82)에 조밀한 간격으로 설치된 후 외부로 인출되어 상기 증발기에 연결된다.

그리고 이러한 원수가열용 순환관(84)에는 프레온가스와 같은 통상의 히팅펌프에 사용되는 열매체가 들어가 있다.

이처럼 원수가열용 순환관(84)은 폐쇄회로를 이루고 있으므로, 원수가열용 순환관(84) 내부의 열매체와 원수수용탱크(82) 내부의 원수는 상호 혼합되지 않게 된다.

이러한 히팅펌프방식에 의해 열매체가 원수수용탱크(82)내부에서 응축열을 발산함으로서 원수수용탱크(82)의 원수가 가열된다. 결국 상기 원수가열용 순환관 (84) 중 원수수용탱크(82)내에 설치된 부분이 응축기의 역할을 하게 되는 것이다.

상기 히팅펌프방식의 원수가열수단(80)에서는 열매체의 응축율이 저하되어 정상적인 열매체의 순환 사이클이 이루어지지 못하게 될 경우, 열매체의 응축율을 유지시키기 위한 열매체냉각수단(800)이 구비될 수도 있다.

상기 열매체냉각수단(800)은 [도 8]에 도시된 바와 같이 상기 원수수용탱크(82) 내부의 원수온도를 감지하기 위한 원수온도감지센서(810)와,

상기 원수온도감지센서(810)와 연결되어 작동되되, 압축기와 원수수용탱크 사이의 원수가열용 순환관(84)에 설치되는 3방밸브 형태의 열매체 조절밸브(820)와,

상기 열매체 조절밸브(820)로부터 인출된 열매체 냉각관(830)과,

난방수환수관(18)의 소정위치에 설치되는 열교환기 형태의 열매체 냉각부(840)로 이루어져 있다.

이때 상기 열매체 조절밸브(820)에서 인출된 열매체 냉각관(830)은 상기 열매체냉각부(840)를 지나서 그 타단부가 원수가열용 순환관(84)중 팽창변과 원수수용탱크 사이에 위치한 부분에 연결되도록 설치된다.

이러한 구성으로 이루어진 열매체냉각수단(800) 외에, 상기 원수가열수단(80)에 의해 가열되는 원수수용탱크(82) 내부의 원수온도 상승률이 낮을 경우, 또는 원수수용탱크(82)로 공급되는 원수의 온도가 지나치게 낮을 경우나, 급탕탱크로부터 각 급탕수요처로 배출되는 급탕수의 양이 급증할 경우에는 원수가 일정온도로 가열된 상태에서 원수수용탱크(82)에 공급될 수 있도록 하여 급탕수의 가열효율을 더욱 높이기 위한 보조원수가열수단(900)이 구비된다.

상기 보조원수가열수단(900)은 [도 9]에 도시된 바와 같이,

원수수용탱크(82)로 최초 급수되는 원수의 온도를 감지하는 급수온도감지센서(910)와,

상기 급수온도감지센서(910)와 연결되어 작동되되, 원수공급부(90)와 원수수용탱크(82) 사이의 원수공급관(92)에 설치되는 3방밸브형태의 보조 원수가열밸브(920)와,

상기 보조 원수가열밸브(920)로부터 인출된 보조 원수가열관(930)과,

보일러(12)와 연결된 난방수공급관(14)에 설치되는 열교환기 형태의 보조 원수가열부(940)로 이루어져 있다.

이때 상기 보조 원수가열밸브(920)로부터 인출된 보조 원수가열관(930)은 상기 보조 원수가열부(940)를 지나서 그 타단부가 상기 보조 원수가열밸브(920)와 원수 수용탱크(82) 사이의 원수공급관(92)에 연결되도록 설치된다.

다음은 앞에 설명한 실시예에 따른 본 발명의 작용 및 효과를 설명하도록 한다.

[도 2]내지 [도 5]를 참조하여 먼저 난방이 이루어지는 과정을 설명하면,

[도 2]에 도시된 바와 같이 먼저 상기 보일러(12)의 가동에 의에 의해 난방수는 난방에 필요한 적정온도로 가열된다. 이렇게 가열된 난방수는 각 난방수공급 관(14)을 통해 각 난방수요처(16)로 이동된다. 이렇게 이동된 난방수에 의해 각 난방수요처(16)에 난방이 이루어진다.

이처럼 각 난방수요처(16)에 공급된 난방수는 난방수요처(16)를 지나는 과정에서 그 온도가 낮아지고, 상기 난방수공급관(14)과 연결된 난방수환수관(18)을 통해 회수용 온수분배기(17)를 거쳐 각 보일러(12)로 다시 환수된다.

이렇게 온도가 저하된 상태로 보일러(12)로 다시 환수되는 난방수는, 보일러(12)로 유입되기 직전에 보일러(12)에 구비된 폐열회수기(19)를 통해 보일러(12)에서 발생된 고온의 배기가스와 열교환 함으로서, 일정온도로 상승된 상태로 보일러(12)에 유입된다.

보통 보일러 배기가스는 약 150°C정도에 이르게 되나, 환수되는 난방수의 온도가 비교적 저온이기 때문에 고온의 보일러배기가스와의 열교환 시 배기가스 온도를 약 100°C 이하로 떨어트릴 수 있게 된다. 따라서 LNG가스와 같은 연료를 사용하는 경우 배기가스에 포함된 수증기가 응축하면서 발생하는 수분잠열까지 회수가 가능하므로 효율을 향상시킬 수 있다.

이러한 과정이 반복됨에 따라서 각 난방수요처(16)에 지속적인 난방이 공급되는 것이다.

앞에 설명한 것처럼 본 발명에서의 난방작용은 난방수가 보일러(12)와 난방수공급관(14), 그리고 난방수환수관(18)만을 순환하도록 하여 이루어진다.

이처럼 난방을 독립적인 순환관을 통해서만 이루어지도록 함으로서, 최초 보일러에서 가열되는 난방수의 가열온도를 적정온도로 유지시킬 수 있으며, 온도가 저하된 상태로 보일러의 배기가스와 열교환이 이루어지도록 함으로서 열교환효울을 높여, 결국 종래 기술에 비해 난방에 소요되는 에너지 손실을 줄일 수 있다.

다음은 [도 2]를 참조하여 엔진의 냉각과 급탕수의 가열과정을 설명한다.

먼저 발전부(20)의 엔진(22) 구동에 의해 발전기(24)가 작동하고, 이러한 발전기의 작동에 의해 전력이 생산된다.

이와 같이 엔진(22)이 구동하는 과정에서 엔진(22)에서 발생된 고온의 배기가스는 배기관(28)을 통해 외부로 배출되고, 엔진(22)의 냉각을 위한 냉각수가 상기 냉각수 순환관(26)을 통해 순환된다.

이와 동시에 열교환수는 1차가열부(100)와 2차가열부(200), 그리고 급탕가열부(300) 및 열교환수냉각부(400)와 연결되도록 설치된 열교환수 순환관(40)을 따라 이동하는데,

먼저 최초 저온상태의 열교환수는 냉각수 순환관(26)과 연결된 1차가열부(100)를 지나면서 상기 엔진(22)의 구동에 의해 가열된 엔진 냉각수와 열교환을 통해 일정온도로 가열된다.

이와 동시에 저온의 열교환수와 열교환이 이루어진 냉각수는 엔진(22)의 냉각에 필요한 온도로 저하되어 엔진의 가열을 막게 된다.

이렇게 1차로 가열된 열교환수는 엔진(22)의 배기관(28)과 연결된 2차가열부(200)를 지나게 되고, 2차가열부(200)를 지나는 과정에서 배기관(28)을 따라 배출되는 고온의 엔진폐열과 열교환 함으로서, 온도가 더욱 상승하게 된다.

이와 별도로 원수공급부(90)를 통해 공급된 원수는 원수공급관(92)을 통해 급탕탱크(32)에 저장된다.

상기 1차가열부(100)와 2차가열부(200)를 지나는 과정에서 고온으로 가열된 열교환수는 상기 급탕탱크(32)와 연결된 급탕가열부로 이동된다.

급탕가열부로 이동된 열교환수는 급탕탱크 내부의 원수와 열교환되어 온도가 저하되고, 이와 반대로 급탕탱크 내부의 원수는 일정온도로 가열되어 급탕수가 된다.

이와 같이 원수와의 열교환을 통해 온도가 저하된 열교환수는 열교환수 순환관(40)을 따라 상기 난방수환수관(18)과 연결되도록 설치된 열교환수냉각부(400)를 지나게 된다.

일반적으로 급탕에 필요한 온도가 60°C정도임을 감안 하였을때, 급탕수를 가열하기 위한 열교환수의 온도는 약 80~90°C를 유지해야한다. 따라서 이 상태에서 급탕가열부를 통해 급탕수와 열교환된 열교환수는 온도가 약 70~75°C로 저하되고, 이 상태에서 열교환수냉각부(400)로 유입된다.

이렇게 열교환수냉각부(400)로 유입된 열교환수는 난방수환수관(18)을 통해 환수되고 있는 약 30°C의 난방수와 열교환을 하게 된다.

이러한 열교환을 통해 열교환수는 그 온도가 더욱 저하되고, 반대로 난방수의 온도는 상승하게 된다.

이때 난방수가 상승된 온도는 약 50°C를 넘지 않는 정도이고, 보일러의 배기가스 온도보다 매우 낮은 상태이므로, 난방수가 보일러로 환수되는 과정에서 보 일러의 폐열과 열교환 될 때, 폐열회수기(19)의 열교환 효율에는 크게 영향을 미치지 않게 된다.

이렇게 온도가 저하된 열교환수는 1차가열부(100)로 다시 유입되어 엔진(22)의 냉각수와 열교환을 통해 엔진냉각수의 온도를 저하시킴과 동시에, 다시 가열된 상태로 2차가열부(200) 및 급탕공급부(300)쪽으로 이동한다.

열교환수는 이와 같은 과정을 반복하면서 엔진의 냉각수를 일정온도로 유지시키고, 급탕을 가열하게 된다.

이상 앞에서 설명한 바와 같이 난방에 사용되는 난방수와 엔진의 냉각 및 급탕수가열에 사용되는 열교환수를 각각 독립적으로 순환되도록 함으로서, 최초 보일러에서 가열되는 난방수의 가열온도를 적정온도로 유지시킬 수 있으며, 급탕수의 가열을 위해 난방수가 필요이상으로 가열 되어야하는 종래 문제점을 해결할 수 있다.

그리고 이처럼 난방수가 지나치게 가열되는 것을 방지함으로서, 환수되는 난방수와 보일러 배가가스와의 열교환효율을 종래기술에 비해 높일 수 있다.

또한 열교환수와의 열교환을 통해서만 엔진의 냉각 및 급탕가열이 이루어짐으로서, 열교환효율을 높여 종래 기술에서 난방수와 급탕가열용순환수의 지나친 온도상승에 의해 엔진이 과열되는 문제점을 해결할 수 있다.

이러한 열교환수의 온도를 적절하게 유지하도록 하여 엔진(22)의 냉각과 급 탕가열이 원활하게 이루어지도록 하는 것이 중요한데,

이러한 열교환수의 온도조절은 [도 3]내지 [도 5]에 도시된 바와 같이 열교환수온도조절수단(500)에 의해 이루어진다.

일반적으로 엔진가동에 의해 냉각수가 가열되는 온도는 약 100°C정도이고 엔진의 냉각에 필요한 냉각수의 적정온도는 약 80~90°C이다. 만일 냉각수의 온도가 이러한 적정온도 이하로 내려가 과냉 되었을 때에는 엔진에 무리가 발생된다.

따라서 냉각수의 온도를 적정온도로 저하시키기 위해서는 냉각수와 열교환하는 열교환수의 온도는 약 65~75°C인 것이 적합하다.

만약 상기 급탕가열부(300)에서 급탕수와 열교환된 열교환수의 온도가 냉각수의 온도를 상기 적정온도로 저하시킬 수 있는 온도라면, [도 3]에 도시된 것처럼 급탕가열부(300)에서 열교환수냉각부(400)쪽으로 이동하는 열교환수의 온도를 제1온도감지센서(50)가 감지하고, 감지된 신호를 별도의 제어부(700)로 보낸다.

신호를 받은 제어부(700)는 [도 3]에 도시된 바와 같이 난방수환수관(18)에 설치된 난방수 조절밸브(52)를 작동시켜 난방수가 열교환수냉각부(400)로 유입되는 것을 차단한다.

이와 동시에, 보조 난방수환수관(54)이 개방되어 난방수가 상기 보조 난방수환수관(54)을 통해 보일러(12)로 환수되도록 한다.

이렇게 환수되는 난방수와 열교환수간의 열교환을 차단하는 이유는,

급탕가열부(300)에서 이미 온도가 충분히 저하된 열교환수를 열교환수냉각부(400)에서 더 냉각시키게 되면, 1차가열부에서 엔진의 냉각수를 과냉 시킬 수 있는 우려가 있기 때문이다.

뿐만 아니라 열교환수냉각부(400)에서 열교환수가 과냉될 경우 상기 1차가열부(100)와 2차가열부(200)를 통해 가열된다고 해도 급탕가열에 필요한 온도로 상승되지 못할 우려가 있기 때문이다.

이와 반대로 급탕가열부(300)를 지난 열교환수의 온도가 엔진냉각수의 온도를 적정온도로 저하시킬 만큼 저하되지 않은 상태라면, 난방수가 열교환수냉각부(400)로 유입되도록 하여 열교환수가 난방수와 열교환을 통해 일정온도로 저하되도록 하여야 한다.

그리고 만일 초기 열교환수의 온도가 지나치게 높거나 비 난방기간에 보일러(12) 가동이 중지되어 난방이 이루어지지 않아, 열교환수가 열교환수냉각부(400)에서 엔진냉각수의 온도를 적절하게 저하시킬 수 있을 만큼의 온도로 충분히 저하되지 않을 시에는,

[도 4]에 도시된 바와 같이 열교환수냉각부(400)를 지난 열교환수의 온도를 제2온도감지센서(60)가 감지하여 제어부(700)로 신호를 보내고, 신호를 받은 제어부(700)는 열교환수 순환관(40)에 설치된 열교환수냉각밸브(62)를 작동시켜 열교환수가 곧바로 1차가열부(100)로 유입되는 것을 차단한다.

이와 동시에 열교환수 순환관(40)과 연결된 열교환수냉각관(64)이 개방되어, 열교환수는 열교환수냉각관(64)을 통해 외부의 냉각탑(66)으로 이동되어 냉각된다.

이렇게 냉각된 열교환수는 냉각환수관(68)을 통해 다시 열교환수 순환관(40)으로 유입되어, 결국 열교환수의 온도가 적절하게 저하된 상태로 1차가열부(100)로 이동하여 엔진냉각수 온도를 저하시킴과 동시에 가열된다.

또한 급탕가열부(300)나 열교환수냉각부(400)를 지난 열교환수의 온도가 지나치게 저하되어 엔진냉각과 급탕수 가열에 필요한 적정온도 이하로 과냉된 상태라면,

[도 5]에 도시된 바와 같이 제3온도감지센서(70)가 이를 감지하여 열교환수 순환관(40)에 설치된 열교환수 가열밸브(72)를 작동시켜 열교환수 가열밸브(72)와 연결된 보조가열관(74)을 개방하고, 열교환수 순환관(40)에 설치된 순환펌프(76)를 작동시킨다.

이로 인해 2차가열부(200)를 통과한 열교환수가 보조가열관(74)를 통해 열교환수 가열밸브(72) 쪽으로 이동되고, 이동된 고온의 열교환수는 1차가열부(100)와 열교환수 가열밸브(72)사이에 위치한 저온의 열교환수와 혼합되어 적절한 온도로 1차가열부(100)로 유입된다.

이로 인해 엔진냉각수 과냉으로 인한 엔진에 무리가 가는 현상을 방지한다.

이처럼 열교환수온도조절수단(500)을 통해 열교환수와 난방수의 온도를 적절하게 조절함으로서, 열교환 효율을 더욱 높일 수 있도록 한 것이 본 발명의 또 다른 특징 중 하나이다.

다음은 [도 7]을 참조하여 원수가열수단(80)에 의한 작용을 설명한다. 참고 로 원수가열수단(80) 중 직접가열방식의 작용은 이미 앞에서 설명하였으므로 생략한다.

먼저 보조가열부(86)에 별도의 보조순환관(83)을 설치하고, 상기 보조순환관(83)의 타측에는 증발기(81)를 설치하되, 증발기(81)는 상기 원수가열용 순환관(84)과 연결되도록 한다.

이 상태에서 보조순환관(83) 내부의 열매체는 보조가열부(86)에서 엔진의 배기가스와 열교환을 통해 가열된다.

이때 엔진의 배기가스는 2차가열부(200)에서 이미 열교환수와의 열교환에 의해 그 온도가 어느정도 저하된 상태이나, 최초 발생되는 배기가스의 온도가 워낙 높기 때문에 열교환수와 열교환 하더라도, 열매체를 가열하기에 충분한 온도를 유지하게 된다.

그리고 상기 원수가열용 순환관(84)을 통해 순환하는 열매체는 증발기(81)를 지나면서 보조순환관(83)의 열매체와 열교환을 통해 기화되어 압축기(87)로 유입된다.

압축기(87)로 유입된 열매체는 고온고압의 과열증기상태로 변환되어 원수수용탱크(82) 내부로 들어간다.

이때 원수가열용 순환관(84)은 상기 원수수용탱크(82) 내부에도 설치되어 있으므로 원수와 직접 혼합되지는 않게 된다.

이렇게 원수수용탱크(82)내부로 유입된 열매체에서 발산되는 응축열에 의해 원수는 가열되고, 이와 동시에 열매체는 액체상태로 응축되어 원수수용탱크(82)타 측으로 인출된 원수가열용 순환관(84)을 통해 회수된다.

회수된 열매체는 원수가열용 순환관(84)에 설치된 팽창변(89)을 거쳐 다시 증발기(81)로 유입된다.

그 후 앞의 과정을 반복함으로서 원수수용탱크(82) 내부의 원수가 지속적으로 가열된다.

이러한 과정을 통해 원수수용탱크(82)에서 1차적으로 가열된 원수는 원수공급관(92)을 통해 급탕탱크(32)로 유입된다.

이러한 원수가열수단(80)을 통해, 원수가 일정온도로 가열된 상태에서 급탕탱크로 공급되도록 함으로서, 온수사용량이 급증하는 동절기 아침이나 저녁시간에 미처 열교환수의 온도만으로 급탕수가 필요온도로 가열되지 못하는 현상을 방지할 수 있다..

그리고 상기 압축기(87)는 발전부(20)의 잉여전기를 이용함으로서, 압축기(87) 작동에 의한 별도의 전력소모가 발생되지 않게 할 수 있다.

또한 원수수용탱크(82) 내부에서의 원수가열 효율을 더욱 높이기 위해서 보조 원수가열수단(900)을 이용하는데,

이러한 보조 원수가열수단(900)에 의한 원수가열은, [도 9]에 도시된 바와 같이, 먼저 원수수용탱크(82)로 급수되는 원수 또는 원수수용탱크(82) 내부의 원수온도를 급수온도감지센서(910)가 감지한다.

급수되는 원수 또는 원수수용탱크(82) 내부의 원수 온도가 기준 이하일 경우 에는, 급수온도감지센서(910)가 제어부로 신호를 보내고, 신호를 받은 제어부는 보조 원수가열밸브(920)를 작동시킨다.

보조 원수가열밸브(920)의 작동에 의해 급수되는 원수는 직접 원수수용탱크(82)로 유입되지 않고, 보조 원수가열관(930)을 따라 난방수공급관에 설치된 보조원수가열부(940)로 이동한다.

보조 원수가열부(940)로 이동한 원수는 난방수공급관(14)을 지나는 고온의 난방수와 열교환을 하여 가열된다. 이렇게 가열된 원수는 보조 원수가열관(930)을 따라 원수공급관(92)으로 다시 이동하여 원수수용탱크로(82) 최종 유입된다.

이상 앞에서 설명한 원수가열수단(80)과 보조 원수가열수단(900)을 통해 열교환수 순환관(40)의 열교환수에 의해서만 가열되는 급탕수의 온도상승효과를 높일 수 있게 되는 것이다.

만일 소규모의 급탕수요처(16)에 급탕을 공급할 경우에는 상기 원수가열수단(80)을 구비시키지 않고 상기 보조 원수가열수단(900)만을 구비시켜 원수를 가열할 수도 있다.

이상 앞에서 설명한 원수가열수단(80) 및 보조 원수가열수단(80)에 의해 원수가 가열된 상태로 급탕탱크(32)에 유입됨으로서, 열교환수가 급탕가열부(300)에서 급탕수와 열교환하는 과정에서 열교환수의 온도가 적절한 수준으로 저하되지 않을 수도 있다.

하지만 앞에 설명한 열교환수냉각부(200)와 제2온도감지센서(60), 열교환수냉각밸브(61), 열교환수냉각관(62) 및 냉각탑(64)로 이루어진 열교환수 온도조절수 단(500)에 의해 충분히 냉각될 수 있기 때문에, 엔진(22)이 과열되는 현상을 방지할 수 있다.

그리고 만일 급탕탱크(32)로부터 급탕수요처로 배출되는 급탕수의 양이 적을 경우에는, 그만큼 원수수용탱크(82)로 공급되는 냉수의 양도 줄어들게되어, 급탕탱크(32)의 급탕수와 원수수용탱크(82)의 원수온도가 적정온도 이상으로 올라가게 된다.

이렇게 원수수용탱크(82)의 원수온도가 지나치게 올라가면, 원수수용탱크(82) 내부로 공급된 열매체와의 온도차가 줄어들게 됨으로서, 열매체의 응축율이 떨어지게 되고, 결국 전체적인 열매체의 순환사이클이 원활하게 이루지지 못하게 된다.

이렇게 열매체의 응축율이 저하되는 현상은 열매체냉각수단(800)을 통해 해결할 수 있는데,

상기 열매체냉각수단(800)을 통한 열매체의 응축율 유지방법은, [도 8]에 도시된 바와 같이, 먼저 원수온도감지센서(810)가 원수수용탱크(82) 내부의 원수온도를 감지하고, 원수의 온도가 기준이상일 경우에는 제어부로 신호를 보낸다.

신호를 받은 제어부(700)는 열매체 조절밸브(820)을 작동시켜, 압축기(87)를 거친 열매체가 원수수용탱크(82)로 유입되는 것을 차단한다.

이와 동시에 열매체냉각관(830)이 개방되어, 열매체는 상기 열매체냉각관(830)을 통해 난방수환수관(18)에 설치된 열매체냉각부(840)로 이동한다.

이렇게 이동한 열매체는 저온의 난방수와 열교환됨으로서, 응축이 이루어지게 된다. 이때에는 결국 상기 열매체냉각부(840)가 응축기의 역할을 하게 되는 것이다.

그 후 응축된 열매체는 열매체냉각관(840)을 따라 이동하여 팽창변(89)과 원수수용탱크 사이의 원수가열용 순환관(84)으로 유입된다.

이렇게 유입된 열매체는 순환펌프(85)에 의해 원수수용탱크(82)쪽으로 이동되지 않고, 증발기(81)쪽으로 이동하여 압축기(87)를 거친 후, 다시 앞의 과정을 반복하게 된다.

이처럼 열매체가 원수수용탱크(82)가 아닌 열매체냉각부(840)에서 응축될 수 있도록 함으로서, 앞에 설명한 응축율 저하 현상을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 발전부(20)의 폐열을 이용한 별도의 원수가열수단(80) 및 보조 원수가열수단(900)을 더 부가시킴으로서, 급탕수의 가열효율을 더욱 높이고, 열매체냉각수단(800)을 통해 열매체의 응축율을 유지시킬 수 있도록 한 것이 본 발명의 또 다른 특징 중 하나이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은

첫째, 난방수와 급탕가열 및 엔진냉각을 위한 열교환수를 각각 독립적으로 순환하도록 함으로서, 난방수가 불필요하게 가열되는 현상을 방지하고, 난방수의 불필요한 가열을 방지함으로서, 난방수와 보일러 폐열과의 열교환 효율을 높여 에너지 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.

둘째, 난방수의 온도에 영향을 받지 않고 별도로 순환하는 열교환수에 의해 엔진의 냉각 및 급탕가열이 더욱 원활하게 이루어 질 수 있도록 할 수 있는 장점이 있다.

셋재, 엔진의 폐열을 이용한 원수가열수단을 더 부가시킴으로서, 별도의 에너지 소비 없이 급탕의 가열효율을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.

넷째, 열교환수 온도조절수단을 통해 열교환수와 난방수의 온도를 적절하게 조절함으로서, 열교환 효율을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.

Claims (12)

1. 보일러와, 상기 보일러에서 가열된 난방수를 난방수요처에 공급하기 위한 난방수공급관 및 상기 난방수공급관을 통해 공급된 난방수를 환수시켜 보일러로 유입시키기 위한 난방수환수관을 포함하여 이루어진 난방부와,

   냉각수순환관 및 배기관이 구비된 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 발전기를 포함하여 이루어진 발전부와,

   급탕수를 수용하는 급탕탱크와,

   상기 급탕탱크로 원수를 공급하기 위한 원수공급부 및 원수공급관과,

   내부에 열교환수를 수용하고, 상기 발전부에 의해 가열된 열교환수를 상기 난방부의 난방수와 별개로 순환시키기 위한 열교환수 순환관이 구비되되,

   상기 열교환수 순환관은 내부의 열교환수가 상기 발전부의 냉각수 순환관 내의 냉각수와 열교환하는 1차가열부를 거쳐, 급탕탱크 내부의 물과 열교환하는 급탕가열부를 경유한 후 상기 1차가열부로 다시 환류되도록 설치되고,

   상기 난방수환수관과 열교환수 순환관 사이에는 열교환수냉각부가 설치되어, 환수되는 난방수와 열교환수가 열교환할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 고효율 열병합발전시스템.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 엔진의 배기관과 열교환수 순환관 사이에는, 상기 1차가열부에 의해 가열된 열교환수를 엔진의 배기가스와 열교환하여 추가로 가열하는 2차가열부가 설치되는 것을 특징으로 하는 고효율 열병합발전시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 급탕가열부와 열교환수냉각부 사이에 위치하는 열교환수의 온도를 감지하기 위한 제1온도감지센서와,

   상기 제1온도감지센서와 연결되어 작동되되, 난방수요처와 열교환수냉각부 사이에 위치한 난방수환수관에 설치되는 난방수 조절밸브와,

   상기 난방수조절밸브에서 인출되어 보일러와 연결되도록 설치된 보조난방수환수관으로 이루어진 열교환수 온도조절수단이 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 열병합발전시스템.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 열교환수냉각부와 1차가열부 사이에 위치한 열교환수 순환관에 설치되는 열교환수냉각밸브와,

   상기 열교환수냉각밸브를 작동시키기 위하여 상기 열교환수냉각부와 열교환수냉각밸브 사이에 위치하는 열교환수 온도를 감지하는 제2온도감지센서와,

   상기 열교환수냉각밸브와 연결되어 별도로 설치되는 열교환수냉각관과,

   상기 열교환수냉각관과 연결된 냉각탑과,

   상기 냉각탑에서 인출되어 열교환수 순환관에 연결되는 냉각환수관으로 이루어진 열교환수 온도조절수단이 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 열병합발전시스템.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,

   상기 열교환수냉각부와 1차가열부 사이에 위치한 열교환수 순환관에 설치되는 열교환수 가열밸브와,

   상기 열교환수 가열밸브와, 상기 1차가열부를 지난 열교환수 순환관을 연결하는 보조가열관과,

   상기 열교환수가열밸브와 1차가열부 사이에 설치되는 순환펌프로 이루어진 열교환수 온도조절수단이 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 열병합발전시스템.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 급탕탱크와 원수공급부 사이에 설치되되, 내부에 원수가 수용되는 원수수용탱크와,

   상기 원수수용탱크에 연결되되, 원수수용탱크 내부의 원수를 외부로 순환시키기 위한 원수가열용 순환관과,

   상기 원수가열용 순환관과 엔진의 배기관사이에 설치되어, 원수가열용 순환관 내부의 원수와 엔진의 배기가스를 열교환 시키기 위한 보조가열부로 이루어진 원수가열수단이 더 포함된 것을 특징으로 하는 고효율 열병합발전시스템.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 급탕탱크와 원수공급부 사이에 설치되되, 내부에 원수가 수용되는 원수수용탱크와,

    상기 원수수용탱크와 연결되되, 내부에 열매체가 수용되어 순환하고, 소정위치에는 증발기와 압축기 및 팽창변이 구비되며, 일부분이 상기 원수수용탱크 내부에 설치되도록 설치된 원수가열용 순환관과,

    상기 원수가열용 순환관과 엔진의 배기관사이에 설치되어, 원수가열용 순환관 내부의 열매체와 엔진의 배기가스를 열교환 시키기 위한 보조가열부와,

    상기 증발기와 보조가열부를 연결하는 순환관으로 이루어진 원수가열수단이 더 포함된 것을 특징으로 하는 고효율 열병합발전시스템.
11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서

    원수공급부로부터 원수수용탱크로 급수되는 원수의 온도를 감지하는 급수온도감지센서와,

    상기 급수온도감지센서와 연결되어 작동되되, 원수공급부와 원수수용탱크를 연결하는 원수공급관에 설치되는 보조 원수가열밸브와,

    상기 보조 원수가열밸브로부터 인출되어 원수수용탱크와 연결되도록 설치되는 보조 원수가열관과,

    상기 보조 원수가열관과 보일러의 난방수공급관 사이에 설치되어, 난방수공급관의 난방수와 상기 보조 원수가열관의 원수를 열교환하기 위한 보조원수가열부로 이루어진 보조원수가열수단이 더 포함된 것을 특징으로 하는 고효율 열병합발전시스템.
12. 10항에 있어서,

    상기 원수수용탱크 내부의 원수온도를 감지하는 원수온도감지센서와,

    상기 원수온도감지센서와 연결되어 작동되되, 원수가열용 순환관 소정위치에 설치되는 열매체 조절밸브와,

    상기 열매체 조절밸브에서 인출되어, 상기 난방수환수관과 다시 연결되도록 설치된 열매체 냉각관과,

    상기 열매체 냉각관과 난방수환수관 사이에 설치되어, 난방수환수관의 난방수와 상기 열매체 냉각관의 열매체를 열교환하기 위한 열매체 냉각부로 이루어진 열매체냉각수단이 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합발전시스템.

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