KR100712858B1 - 열병합 발전 시스템의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 제어방법은, 공기조화기가 구동원의 폐열을 이용하여 난방 운전될 때, 상기 구동원의 폐열 분배를 위한 삼방변이, 상기 공기조화기의 부하 변동 비율 내지 공기조화기의 실내기 운전용량 변화율에 따라 최적 제어됨으로써, 상기 공기조화기의 증발압 급상승, 급하강이 방지되어, 상기 공기조화기가 안정적으로 운전됨과 아울러 상기 공기조화기의 압축기가 무리하게 작동되지 않게 할 수 있다.

열병합 발전 시스템, 엔진, 발전기, 폐열 회수 장치, 삼방변, 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 삼방변 제어방법에 따라 순서도이다.

<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 : 실내 팽창밸브 120 : 압축기

122 : 사방밸브 124 : 실외 열교환기

126 : 실외 팽창밸브 130 : 냉매 순환 유로

본 발명은 열병합 발전 시스템의 제어방법에 관한 것으로서, 특히 공기조화기가 구동원의 폐열을 이용하여 난방 운전될 때, 삼방변이 공기조화기의 부하 변동 비율에 따라 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 이용방식 이다.

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 상기 공기조화기가 구동원의 폐열을 이용하여 난방 운전될 때, 상기 구동원의 폐열 분배를 위한 삼방변 개도 값이 상기 공기조화기의 부하 변동 비율(또는 실내기의 운전 용량 감소율)에 따라 설정됨으로써, 상기 공기조화기의 부하 변동시(또는 실내기의 운전 용량 감소시) 열병합 발전 시스템이 신속히 안정될 수 있는 열병합 발전 시스템의 제어방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 제어방법은, 공기조화기가 발전기를 구동시키는 구동원의 폐열을 이용하여 운전될 때, 상기 공기조화기의 부하 변동여부를 판단하는 부하 변동판단단계와; 상기 공기조화기의 부하 변동시, 상기 공기조화기의 부하 변동 비율에 따라, 상기 구동원의 폐열을 분배하는 삼방변 개도 값이 설정되는 삼방변 개도 설정단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 공기조화기의 부하는 실내기의 운전 용량인 것을 특징으로 한다.

상기 부하 변동판단단계는 상기 공기조화기의 부하가 감소되는 쪽으로 변동되었는지 판단하는 것을 특징으로 하다.

상기 삼방변 개도 설정단계는, 상기 공기조화기의 부하 변동 비율을 산출하는 제1과정과; 상기 공기조화기의 부하 변동 비율에 따라 삼방변 개도 변동 값을 산출하는 제2과정과; 상기 공기조화기의 부하 변동 후 삼방변 개도 값이, 상기 산출된 삼방변 개도 변동 값과 상기 공기조화기의 부하 변동 전 삼방변 개도 값의 합으로 설정되는 제3과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 공기조화기의 부하 변동 비율은 상기 공기조화기의 부하 감소시, 다음과 같은 공기조화기 부하 감소율 식에 의하여 산출되는 것을 특징으로 한다.

공기조화기 부하 감소율(%)=100*(공기조화기의 이전 부하 - 공기조화기의 현재 부하)/공기조화기의 이전 부하

상기 삼방변 개도 변동 값은 상기 공기조화기의 부하 감소시, 다음과 같은 삼방변 개도 변동 값 식에 의하여 산출되는 것을 특징으로 한다.

삼방변 개도 변동 값=[(100-삼방변 현재 개도 값)*공기조화기 부하 감소율]/100

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 4에 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 열교환(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 삼방변(80)이 구비된다.

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 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)와, 상기 공기조화기(100)의 냉매가 팽창되는 실내 팽창밸브(112)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 열교 환기(124)와, 상기 공기조화기(100)의 냉매가 팽창되는 실외 팽창밸브(126)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 어큐뮬레이터(121)를 통해 연결된다.

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 난방 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 제4체크밸브(156)가 구비된다.

상기와 같이 구성된 열병합 발전 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 공기조화기(100)의 냉방 운전될 때, 다음과 같이 작동된다.

이 때, 상기 냉방용 댐퍼(66)는 개방 모드, 상기 난방용 댐퍼(67)는 폐쇄 모드로 세팅된다.

상기 삼방변(80)의 개도 값은 100으로 설정된다.

상기 사방밸브(122)는 상기 압축기(120)에서 압축된 냉매가 상기 실외 열교환기(124)로 전달되도록 세팅된다.

상기 냉방 운전용 개폐밸브(142)는 개방 모드, 상기 난방 운전용 개폐밸브(140)는 폐쇄 모드로 세팅된다.

그러면, 상기 엔진(52)의 구동력에 의해 상기 발전기(50)가 발전하게 되면, 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.

그리고, 상기 냉각수 열교환기(61)에 회수된 냉각수 폐열과 상기 제1배기가스 열교환기(62)에 회수된 배기가스 폐열이, 상기 삼방변(80)에 의해 상기 폐열 방열 장치(75)로 전달되어 모두 방열된다.

상기 공기조화기(100)는, 상기 압축기(120)에서 압축된 냉매가 사방밸브(122)를 통해 실외 열교환기(124)로 전달되어 응축되고, 상기 실외 열교환기(124)에서 응축된 냉매가 실내 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.

따라서, 상기 공기조화기의 냉매가 상기 실내 열교환기(110)에서 실내 공기 열을 흡수하여 증발됨으로써, 상기 실내기(104)가 설치된 룸이 냉방된다.

다음, 상기와 같이 구성된 열병합 발전 시스템은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 공기조화기(100)가 난방 운전될 때, 다음과 같이 작동된다.

이 때, 상기 냉방용 댐퍼(66)는 폐쇄 모드, 상기 난방용 댐퍼(67)는 개방 모드로 세팅된다.

상기 삼방변(80)의 개도 값은 후술할 '삼방변 개도 제어 알고리즘'에 따라 0부터 100 사이에서 최적 값으로 설정된다.

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 난방 운전용 개폐밸브(140)는 개방 모드로 세팅된다.

그러면, 상기 엔진(52)의 구동력에 의해 상기 발전기(50)가 발전되어, 상기 발전기(50)의 발전 전력이 상기 공기조화기(100)에 공급된다.

그리고, 상기 냉각수 열교환기(61) 및 제1,2배기가스 열교환기(62)(63)에 회수된 폐열이, 상기 삼방변(80)에 의해 상기 폐열 방열 장치(75)와 폐열 공급 열교환기(80)로 전달된다.

상기 공기조화기(100)는, 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 실내 팽창밸브(112)와 실외 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.

그러면, 상기 공기조화기(100)의 냉매가 상기 실내 열교환기(110)에서 열을 방출하여 응축됨으로써, 상기 실내기(104)가 설치된 룸의 실내가 난방된다.

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) 개도를 제어함으로써, 상기 공기조화기(100)의 증발압 조절이 가능하다.

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, 상술한 바와 같이 공기조화기(100)가 상기 엔진(52)의 폐열을 이용하여 난방 운전될 때, 상기 삼방변 개도 제어 알고리즘에 따른 상기 삼방변(80) 제어방법을 상세히 설명하면, 다음과 같다.

상기 복수개의 실내기(104) 중 어느 하나라도 난방 운전 요청을 하면, 상기 실내기(104) 운전 용량, 실내/외 온도 등 공기조화기(100)의 부하에 따라 상기 삼방변(80)이 소정 개도 값으로 초기 세팅된다(S2).

이하, 상기 공기조화기(100)의 부하는 상술한 여러 부하 중 상기 실내기(104)의 운전 용량으로 한정하여 설명한다.

상기 삼방변(80)이 세팅되고 나면, 상기 공기조화기(100)가 난방 운전된다.

상기 공기조화기(100)가 난방 운전되면, 상기 공기조화기(100)의 이전 부하 와 상기 공기조화기(100)의 현재 부하 비교 과정을 통해 상기 공기조화기(100)의 부하 변동여부가 판단된다(S4). 즉, 상기 실내기(104) 운전 용량이 변했는지 판단된다.

여기서, 상기 공기조화기(100)의 이전 부하는, 현재 삼방변(80) 개도 값이 설정될 때 공기조화기(100)의 부하로서, 상기 삼방변(80) 초기 세팅시 상기 실내기(104) 운전 용량(I1)이다.

상기 공기조화기(100)의 현재 부하는, 상기 공기조화기(100)의 부하 변동여부가 판단되는 시점의 실내기(104) 운전 용량(I2)이다.

상기 공기조화기(100)의 부하 변동여부 판단 결과, 상기 실내기(104) 운전용량이 감소되었으면, 상기 공기조화기(100)의 부하 변동 비율이 다음과 같은 공기조화기 부하 감소율 식을 통해 산출된다(S6).

이 때, 상기 실내기(104) 운전 용량이 상기 공기조화기(100) 부하에 상당하므로, 상기 공기조화기 부하 감소율은 다음과 같은 실내기 운전용량 감소율 식으로 표현될 수 있다.

상기와 같이 공기조화기 부하 감소율 내지 실내기 운전용량 감소율이 산출되면, 상기 삼방변(80) 개도 변동 값이 다음과 같은 삼방변 개도 변동 값 식을 통해 산출된다(S8).

물론, 상기 공기조화기 부하 감소율은 상기 실내기 운전용량 감소율과 같다.

다음, 상기 삼방변 개도 변동 값이 산출되면, 상기 삼방변(80) 개도 값이 다음과 같은 삼방변 개도 최적 값 식에 의하여 설정된다(S10).

삼방변 개도 최적 값 = 삼방변 현재 개도 값 + 삼방변 개도 변동 값

한편, 상기와 같은 과정을 통해 삼방변(80) 개도 값이 설정된 후, 소정 시간이 경과되면, 상기 삼방변(80) 개도 값이, 상술한 삼방변 제어 알고리즘을 통해 상기 공기조화기의 이전 부하와 현재 부하의 변동 비율, 즉 상기 실내기(104) 운전 용량 감소율에 따라 최적 값으로 재 설정됨은 물론이다.

상기와 같이 공기조화기(100)가 상기 엔진(52)의 폐열을 이용하여 난방 운전될 때, 상기 삼방변(80)이 상기 실내기(104) 운전 용량에 따라 제어되지 않고, 상기 실내기(104) 운전 용량 감소율에 따라 제어되면, 상기 공기조화기(100)의 증발압이 적정 상태로 유지됨으로써, 상기 공기조화기(100)가 안정적으로 운전될 수 있다.

즉, 상기 실내기(104) 운전 용량 감소율이 클수록 상기 삼방변(80) 개도 값 이 큰 폭으로 증가되어 상기 공기조화기(100)로 전달되는 엔진(52)의 폐열량을 신속히 줄이기 때문에, 상기 공기조화기(100)의 냉매가 상기 폐열 공급 열교환기(70)에서 과열되지 않는다. 다시 말해서, 상기 공기조화기(100)의 증발압 급상승이 방지된다.

반면, 상기 실내기(104) 운전 용량 감소율이 작으면, 상기 실내기(104) 운전 용량이 소폭 감소된 것이므로, 상기 삼방변(80) 개도 값이 작은 폭으로 증가되도록 함으로써 상기 공기조화기(100)의 냉매가 상기 폐열 공급 열교환기(70)에서 충분히 증발될 수 있다. 다시 말해서, 상기 공기조화기(100)의 증발압 급하강이 방지된다.

더불어 이와 같이 상기 실내기(104) 운전 용량 변화에 관계없이 상기 공기조화기(100)의 증발압이 일정하게 유지됨으로써, 상기 압축기(120)의 무리한 운전이 방지된다.

한편, 상기 공기조화기(100)가 상기 엔진(52)의 폐열을 이용하여 난방 운전될 때, 상기 삼방변(80)은 상기 공기조화기(100)의 부하 증가시에도 상기 공기조화기(100)의 부하 증가율에 따라 최적 제어될 수 있다.

또한, 상기 공기조화기(100)가 상기 엔진(52)의 폐열을 이용하여 난방 운전될 때, 상기 삼방변(80)은 상기 실내기(104) 운전용량 뿐만 아니라 실내/외 온도 변화율에 의해서도 최적 제어될 수 있음은 물론이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 제어방법은, 공기조화기가 구동원의 폐열을 이용하여 난방 운전될 때, 상기 구동원의 폐열 분배를 위한 삼방변이, 상기 공기조화기의 부하 변동 비율 내지 공기조화기의 실내기 운전용량 변화율에 따라 최적 제어됨으로써, 상기 공기조화기의 증발압 급상승, 급하강이 방지되어, 상기 공기조화기가 안정적으로 운전됨과 아울러 상기 공기조화기의 압축기가 무리하게 작동되지 않게 할 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 (6)

1. 공기조화기가 발전기를 구동시키는 구동원의 폐열을 이용하여 운전될 때, 상기 공기조화기의 부하 변동여부를 판단하는 부하 변동판단단계와;

   상기 공기조화기의 부하 변동시, 상기 공기조화기의 부하 변동 비율에 따라, 상기 구동원의 폐열을 분배하는 삼방변 개도 값이 설정되는 삼방변 개도 설정단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기조화기의 부하는 실내기의 운전 용량인 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 부하 변동판단단계는 상기 공기조화기의 부하가 감소되는 쪽으로 변동되었는지 판단하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 삼방변 개도 설정단계는, 상기 공기조화기의 부하 변동 비율을 산출하는 제1과정과; 상기 공기조화기의 부하 변동 비율에 따라 삼방변 개도 변동 값을 산출하는 제2과정과; 상기 공기조화기의 부하 변동 후 삼방변 개도 값이, 상기 산 출된 삼방변 개도 변동 값과 상기 공기조화기의 부하 변동 전 삼방변 개도 값의 합으로 설정되는 제3과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 공기조화기의 부하 변동 비율은 상기 공기조화기의 부하 감소시, 다음과 같은 공기조화기 부하 감소율 식에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법.

   공기조화기 부하 감소율(%)=100*(공기조화기의 이전 부하 - 공기조화기의 현재 부하)/공기조화기의 이전 부하
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 삼방변 개도 변동 값은 상기 공기조화기의 부하 감소시 다음과 같은 삼방변 개도 변동 값 식에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법.

   삼방변 개도 변동 값=[(100-삼방변 현재 개도 값)*공기조화기 부하 감소율]/100

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