KR100860430B1 - 개별난방과 열병합발전 연동시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열병합발전 시스템과 개별난방 시스템을 동시에 실시하되 보조 보일러를 설치하여 열병합 발전기의 용량이 부족할 경우 보조 보일러를 자동으로 가동시키게 됨으로 공급되는 급탕온도를 일정하게 유지시켜줄 수 있는 개별난방과 열병합발전 연동시스템에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 가스를 공급받아 전기를 생산하는 열병합 발전기(1)와; 상기 열병합 발전기(1)에는 냉각수가 유동하면서 열병합 발전기(1)의 폐열을 회수할 수 있도록 연결된 폐열회수관(2)과; 하부 일측에 연결된 급수구(20)를 통해 급탕수가 공급되는 폐쇄된 형상의 급탕탱크(3)와; 상기 급탕탱크(3)의 하부 측방에 연결되어 급탕탱크(3) 내부에 채워진 물을 순환시키면서 열교환기(4)를 통해 폐열회수관(2)으로부터 열을 전달받아 급탕탱크(3) 내부에 열을 축적해주는 급탕가열관(5)과; 상기 급탕탱크(3)의 상단부에 연결되어 급수구(20)를 통해 급탕수가 급탕탱크(3) 내부로 공급되면 그 압력에 의해 급탕수를 배출하는 급탕공급관(6)과; 상기 급탕공급관(6)과 연결되어 급탕공급관(6)으로부터 공급된 급탕수를 배출하게 되는 각 세대(30)에 구비된 수도밸브(7)와; 상기 급탕탱크(3)의 하부 타측방에 연결되어 급탕탱크(3) 내부에 채워진 물을 순환시키면서 열교환기(4a)를 통해 보조열원 순환배관(9)으로부터 열을 전달받아 급탕탱크(3) 내부에 열을 축적해주는 보조 급탕가열관(8)과; 상기 보조 급탕가열관(8)에 연결된 열교환기(4a)와 보조열원 순환배관(9)으로 연결되어진 보조 보일러(10);로 구성되어진다.

이와 같이 본 발명은 열병합 발전기와 개별보일러를 혼합 사용하되, 열병합 발전기의 폐열에 의해 급탕수를 예열하여 계절에 관계없이 각 세대별 수도밸브로 직접 배출되게 함으로 급탕 공급을 위해 개별보일러를 별도로 가동할 필요가 없어 사용의 편리성은 물론 개별보일러의 가스 등의 연료비를 절감할 수 있으며, 또한 열병합 발전기와 함께 급탕탱크로 급탕을 공급할 수 있는 간접 및 직접 가열식 보조 보일러를 설치하므로 열병합 발전기로부터 일정 온도의 급탕 공급이 불가능할 경우 열병합 발전기와 병행하여 보조 보일러에서 급탕을 공급할 수 있어 각 세대에서 급탕용 수도밸브를 열면 그 즉시 급탕이 공급되어 급탕의 원활한 공급은 물론 물의 낭비를 줄여 경제성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

열병합 발전기, 급탕탱크, 보조 보일러, 급탕공급관, 수도밸브, 열교환기

Description

개별난방과 열병합발전 연동시스템{Individual heating and cogeneration interlocking system}

도 1은 본 발명에 따른 연동시스템의 개략구성도.

도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 연동시스템의 다른 일 예를 도시한 개략구성도.

도 8은 개별보일러가 이미 설치되어 있는 세대에 본 발명 적용시 배관 상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 열병합 발전기 2 : 폐열회수관

3 : 급탕탱크 4,4a : 열교환기

5 : 급탕가열관 6 : 급탕공급관

7 : 수도밸브 8 : 보조 급탕가열관

9 : 보조열원 순환배관 10 : 보조 보일러

20 : 급수구 30 : 각 세대

40 : 개별보일러 50 : 난방장치

본 발명은 개별난방과 열병합발전 연동시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열병합발전 시스템과 개별난방 시스템을 동시에 실시하되 보조 보일러를 설치하여 열병합 발전기의 용량이 부족할 경우 보조 보일러를 자동으로 가동시키게 됨으로 공급되는 급탕온도를 일정하게 유지시켜줄 수 있는 연동시스템에 관한 것이다.

일반적으로 아파트와 같은 공동주택에는 큰 크기의 증기보일러 또는 중온수보일러를 통해 물을 가열하여 이를 각 세대별로 공급해주는 중앙난방 시스템과, 각 세대별로 각각 개별보일러가 설치되어 이를 통해 각 세대별로 개별적인 난방을 하는 개별난방 시스템의 2가지 방식 중 어느 하나의 방식이 적용되어 난방 및 급탕 기능을 수행하고 있다.

이 중 중앙난방 시스템은 모든 세대별로 동일한 온도를 갖는 물을 공급해주게 되므로 관리가 용이한 이점은 있으나, 사람마다 취향이 다르고 자신이 원하는 시간에 난방을 할 수 없는 단점이 있어 개별난방 시스템을 더 선호하는 경향이 있다.

그런데, 최근 난방기 또는 냉방기의 보급이 많아지면서 동절기 또는 하절기에 전력사용량이 증가됨에 따라 전력요금 누진제로 인해 과도한 요금이 발생되고 있어 이를 감안하여 전기 및 열을 발생시킬 수 있는 열병합발전 시스템이 대두되고 있다.

상기의 열병합시스템은 열병합 발전기를 통해 전기와 함께 열을 발생시켜 이 를 세대별로 공급해주는 방식으로서, 이와 같은 열병합 발전을 통해 발생되는 전기의 경우 전체 수요량이 70 ∼ 80% 정도이고, 열량의 경우 전체 수요량의 30% 정도이므로 전기의 경우 그 부족분을 일반전력으로 충당하며, 열량의 경우 중앙난방 시스템과 병용하여 충당하는 방식이 제안된 바 있으나, 개별난방 시스템의 경우 각 세대별로 개별보일러가 설치되어 있으므로 중앙에서 관리하는 열병합발전 시스템과 서로 접목하기 어려워 전혀 시도된 바 없었다.

그러나, 개별난방 시스템의 경우도 마찬가지로 동절기 또는 하절기 과부하로 인해 전력수급에 차질을 빚게 되는 문제는 공통적으로 가지게 되며, 급탕만 필요하고 난방은 필요없는 하절기와 같은 계절에도 급탕을 구현하기 위해서는 개별보일러를 가동해야만 하므로 불필요한 연료가 소모되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로 열병합 발전기를 중앙에 구비하고, 각 세대별로 개별보일러를 설치하여 각 세대별로 난방을 수행할 수 있도록 하되, 열병합 발전기의 폐열을 회수하여 급탕탱크에 축적함으로써 급탕탱크에 담긴 급탕수를 예열하고, 급탕탱크와 연결된 급탕공급관은 각 세대별의 수도밸브에 연결되어 개별보일러를 가동시킬 필요없이 각 세대별의 수도밸브로 급탕을 바로 공급하게 되어 연료비의 절감과 함께 사용의 편의성을 도모할 수 있으며, 또한 급탕탱크에 보조 보일러를 설치하여 열병합 발전기의 용량이 부족하여 필요한 온도의 급탕을 공급하지 못하게 되면 보조 보일러가 자동으로 가동되어 각 세대별로 원하는 온도의 급탕을 원활하게 공급할 수 있는 개별난방과 열병합발 전 연동시스템을 제공하고자 하는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 개별난방과 열병합발전 연동시스템은 가스를 공급받아 전기를 생산하는 열병합 발전기(1)와;

상기 열병합 발전기(1)에 연결되어 냉각수가 유동하면서 열병합 발전기의 폐열을 회수하게 되는 폐열회수관(2)과;

하부 일측에 연결된 급수구(20)를 통해 급탕수가 공급되는 폐쇄된 형상의 급탕탱크(3)와;

상기 급탕탱크(3)의 하부 측방에 연결되어 급탕탱크(3) 내부에 채워진 물을 순환시키면서 열교환기(4)를 통해 폐열회수관(2)으로부터 열을 전달받아 급탕탱크(3) 내부에 열을 축적해주는 급탕가열관(5)과;

상기 급탕탱크(3)의 상단부에 연결되어 급수구(20)를 통해 급탕수가 급탕탱크(3) 내부로 공급되면 그 압력에 의해 급탕수를 배출하는 급탕공급관(6)과;

상기 급탕공급관(6)과 연결되어 급탕공급관(6)으로부터 공급된 급탕수를 배출하게 되는 각 세대(30)에 구비된 수도밸브(7)와;

상기 급탕탱크(3)의 하부 타측방에 연결되어 급탕탱크(3) 내부에 채워진 물을 순환시키면서 열교환기(4a)를 통해 보조열원 순환배관(9)으로부터 열을 전달받아 급탕탱크(3) 내부에 열을 축적해주는 보조 급탕가열관(8)과;

상기 보조 급탕가열관(8)에 연결된 열교환기(4a)와 보조열원 순환배관(9)으로 연결되어진 보조 보일러(10);

로 구성되어진다.

첨부된 도면 도 2에서와 같이 상기 급탕탱크(3)는 1차,2차 급탕탱크로 나누어 복수개로 형성되어지게 된다.

또한 상기 2차 급탕탱크(3)는 첨부된 도면 도 3 및 도5에서와 같이 각 세대(30)별로 급탕을 개별적으로 공급할 수 있도록 다수개로 형성되어지게 된다.

상기 열병합 발전기(1)는 열교환기(4)를 사용하여 냉각수를 간접 가열식으로 열교환 사용할 수 있거나, 도면 도 6에서와 같이 열교환기를 사용하지 않고 냉각수를 열병합 발전기(1) 자체에 장착된 열교환장치(도시하지 않음)에서 열교환하여 직접 가열하게 되는 직접 가열식으로 형성되어진다.

상기에서 보조 보일러(10)는 도 3에서와 같이 열교환기(4a)를 사용하여 간접 가열식을 사용할 수 있거나 도 4 및 도 5에서와 같이 열교환기를 사용하지 않고 보조 보일러(10)에서 직접 가열하게 되는 직접 가열식을 사용할 수 있는 것이다.

또한 첨부된 도면 도 7에서와 같이 본 발명에 따른 연동시스템은 보조 보일러를 사용하지 않고 급탕탱크(3)에 연결된 급탕공급관(6)을 각 세대(30)에 구비된 수도밸브(7)에 직접 연결하여 급탕공급관(6)을 통해 공급된 급탕을 수도밸브(7)로 배출되어지게 한다.

첨부된 도면중 미설명 부호 (40)은 각 세대(30)에 구비되어 있는 개별보일러이며, (50)은 각 세대(30)의 난방장치이다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용효과를 살펴보면 아래와 같다.

먼저, 가스를 공급하여 열병합 발전기(1)를 가동하게 되면 열병합 발전기(1)로부터 전기가 발생되어지며, 이러한 전기는 한국전력으로부터 공급되는 일반 전력과 같이 각 세대(30)별로 인가해주어 전력수급이 원활하게 이루어지도록 한다.

이때 상기 열병합 발전기(1)의 전력 생산과정에서는 필수적으로 폐열이 발생하게 되며, 이러한 폐열에 의해 폐열회수관(2) 내부를 유동하는 냉각수가 가열되어 열교환기(4) 측으로 이동하게 되고, 열교환기(4)에서 급탕가열관(5)과 열교환하여 온도가 내려간 후 다시 열병합 발전기(1) 측으로 이동하여 다시 가열되는 과정을 반복하게 되며, 상기 급탕가열관(5)은 급탕탱크(3) 내부의 물을 순환시키면서 폐열회수관(2)과 열교환하는 과정에서 열을 얻어 다시 급탕탱크(3)로 순환시키게 되므로 급탕탱크(3) 내부에 채워진 물은 지속적으로 열병합 발전기(1)로부터 발생되는 폐열을 축적하게 된다.

이와 함께 상기 급탕탱크(3) 내부에서 지속적으로 예열된 급탕수는 급수구(20)를 통해 물이 공급됨과 동시에 그 압력에 의해 급탕탱크(3) 상단부에 연결된 급탕공급관(6)을 통해 이동하게 되며, 상기 급탕공급관(6)으로 공급된 급탕은 급탕공급관(6)과 연결된 각 세대(30)별 수도밸브(7)를 통해 배출되어지게 되는 것이다.

그리하여 종래에서처럼 급탕공급관이 개별보일러를 거쳐 수도밸브에 연결되어 급탕을 공급하기 위해서는 개별보일러를 별도로 가동할 필요없이 본 발명은 급탕공급관(6)으로 공급된 급탕이 급탕공급관(6)을 통해 수도밸브(7)로 직접 배출되 어지게 되므로 개별보일러(40)를 가동하기 위한 별도의 연료비가 소요되지 않아 결과적으로 연료비를 절감할 수 있게 되는 것이다.

그리고 본 발명은 급탕탱크(3)에 열병합 발전기(1)와 함께 보조 보일러(10)를 설치하게 되므로 열병합 발전기(1)의 용량이 부족하여 일정 온도(대략 60℃)의 급탕 공급이 불가능할 경우 온도 감지에 의해 보조 보일러(10)가 자동으로 가동되어지게 되는 것이다.

이에 따라 상기 보조 보일러(10)가 가동되어지게 되면 보조 보일러(10)는 간접 가열식이나 직접 가열식으로 온수를 가열시켜 대략 60℃ 정도의 급탕을 각 세대(30)별로 공급할 수 있는 것이다.

또한 상기 급탕탱크(3)를 여러 개소로 설치하여 예를 들어 주택의 각 세대별이나 아파트의 각 동별로 각각의 급탕탱크(3)를 사용할 수 있게 되므로 각 세대(30)에 급탕이 원하는 온도에 맞게 신속하고 원활하게 공급될 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 급탕탱크(3)에 연결된 급탕공급관(6)이 수도밸브(7)에 연결되어지되 열병합 발전기(1)의 사용 동력만으로 일정 온도의 급탕을 공급할 수 있게 되면 보조 보일러(10)를 설치 및 사용하지 않아도 되는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 열병합 발전기와 개별보일러를 혼합 사용하되, 열병합 발전기의 폐열에 의해 급탕수를 예열하여 계절에 관계없이 각 세대별 수도밸브로 직접 배출되게 함으로 급탕 공급을 위해 개별보일러를 별도로 가동할 필요가 없어 사용의 편리성은 물론 개별보일러의 가스 등의 연료비를 절감할 수 있으며, 또한 열병합 발전기와 함께 급탕탱크로 급탕을 공급할 수 있는 간접 및 직접 가열식 보조 보일러를 설치하므로 열병합 발전기로부터 일정 온도의 급탕 공급이 불가능할 경우 열병합 발전기와 병행하여 보조 보일러에서 급탕을 공급할 수 있어 각 세대에서 급탕용 수도밸브를 열면 그 즉시 급탕이 공급되어 급탕의 원활한 공급은 물론 물의 낭비를 줄여 경제성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 가스를 공급받아 전기를 생산하는 열병합 발전기와;

   상기 열병합 발전기에 연결되어 냉각수가 유동하면서 열병합 발전기의 폐열을 회수하는 폐열회수관과;

   하부 일측에 연결된 급수구를 통해 급탕수가 공급되는 폐쇄된 형상의 급탕탱크와;

   상기 급탕탱크의 하부 측방에 연결되어 급탕탱크 내부에 채워진 물을 순환시키면서 열교환기를 통해 폐열회수관으로부터 열을 전달받아 급탕탱크 내부에 열을 축적해주는 급탕가열관과;

   상기 급탕탱크의 상단부에 연결되어 급수구를 통해 급탕수가 급탕탱크 내부로 공급되면 그 압력에 의해 급탕수를 배출하는 급탕공급관과;

   상기 급탕공급관과 연결되어 급탕공급관으로부터 공급된 급탕수를 배출하게 되는 각 세대에 구비된 수도밸브와;

   상기 급탕탱크의 하부 타측방에 연결되어 급탕탱크 내부에 채워진 물을 순환시키면서 열교환기를 통해 보조열원 순환배관으로부터 열을 전달받아 급탕탱크 내부에 열을 축적해주는 보조 급탕가열관과;

   상기 보조 급탕가열관에 연결된 열교환기와 보조열원 순환배관으로 연결되어진 보조 보일러;

   로 구성되어짐을 특징으로 하는 개별난방과 열병합발전 연동시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 급탕탱크는 열병합 발전기와 급탕가열관으로 연결되어진 1차 급탕탱크와, 1차 급탕탱크 및 급탕공급관과 연결되어진 2차 급탕탱크로 형성되어짐을 특징으로 하는 개별난방과 열병합발전 연동시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 급탕공급관과 연결되어진 2차 급탕탱크는 주택의 각 세대별이나 아파트의 각 동별로 사용할 수 있도록 적어도 하나 이상으로 형성되어짐을 특징으로 하는 개별난방과 열병합발전 연동시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 보조 보일러는 열교환기를 사용하여 간접 가열식을 사용할 수 있거나 열교환기를 사용하지 않고 보조 보일러에서 직접 가열하게 되는 직접 가열식으로 형성되어짐을 특징으로 하는 개별난방과 열병합발전 연동시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 열병합 발전기는 열교환기를 사용하여 냉각수를 간접 가열식으로 열교환 사용할 수 있거나, 열교환기를 사용하지 않고 냉각수를 열병합 발전기 자체에 장착된 열교환장치에서 열교환하여 직접 가열하게 되는 직접 가열식으로 형성되어 짐을 특징으로 하는 개별난방과 열병합발전 연동시스템.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 급탕탱크에 연결된 급탕공급관을 각 세대에 구비된 수도밸브에 직접 연결하여 급탕공급관을 통해 공급된 급탕을 수도밸브로 배출되어지되 급탕탱크에는 열교환기 및 급탕가열관으로 열병합 발전기가 연결되어짐을 특징으로 하는 개별난방과 열병합발전 연동시스템.

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