KR101008215B1 - 주택난방 동시 가동용 저온 저장고 냉동시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 농가에 설치된 저온저장고의 냉동시스템에 관한 것으로, 냉동시스템의 압축기(10)에서 토출되는 고온, 고압의 냉매를 응축기(20)와, 팽창밸브(30)를 거쳐 증발기(40)에서 저온저장고(100)의 내부공기와 열교환하여 증발하면서 저온저장고(100)의 내부온도를 저온으로 유지시키고, 이와 동시에 압축기(10)에서 토출되는 고온, 고압의 냉매를 축열탱크(50)의 축열매체를 가열하도록 축열탱크(50)안으로 통과시키고, 이 축열탱크(50)의 축열매체로 주택난방용 온수저장탱크(220)의 온수와 온수공급탱크(210)의 온수를 가열하는 데 활용하여, 기존의 난방 및 온수용 기름보일러를 대체함으로써 에너지를 절약할 수 있다.

Description

주택난방 동시 가동용 저온 저장고 냉동시스템{A refrigerating system for simultaneous operation of a storehouse at low temperature and a house heating system}

본 발명은 농어촌 지역에 설치되어 수확농작물을 출하 전까지 저온상태로 저장하기 위한 저온저장고의 냉동시스템에 관한 것으로, 특히 유류보일러를 대체하는 난방 겸용의 열펌프 시스템으로서도 가동할 수 있는 저온저장고용 냉동시스템에 관한 것이다.

농산물 유통공사에서 조사한 2006년 전국 농산물 산지 유통시설 운용 현황에 의하면, 전국에 농산물 보관 및 유통을 위한 저온저장고가 9천여개소 이상 보급되어 있다. 이 저온 저장고는 대부분 개별 농가에 주택 복합식으로 설치되어 있어 농가에 설치된 난방 시스템과는 별개로 운용되고 있다.

그런데, 개별 농가에서는 저온저장고와 주택이 연결되어 있음에도 불구하고 저온저장고의 가동은 전기 에너지를 이용하고 주택 난방은 유류 보일러를 이용하기 때문에 각각 별개의 에너지를 소비할 뿐만 아니라 설치 장소의 증가, 고가의 유류 사용에 의한 국가적 유류 에너지 수입 비용의 증가, 저효율 시스템에 의한 에너지 손실이 매우 큰 문제점이 있다.

더구나, 현재의 저온저장고의 냉동시스템은 내구년수가 초과하고 있어, 건물 내구년수에 맞추어 이를 대체할 에너지 절약형 시스템의 개발 및 보급이 요구되고 있다.

이에 본 발명은 개별 농가에 설치된 저온저장고와 난방 시스템을 동시에 가동할 수 있는 냉동시스템을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉매를 고온,고압으로 압축하여 토출하는 압축기, 압축기에서 압축된 고온,고압의 냉매를 외부의 공기와 열교환시켜 증기상의 냉매를 액상의 냉매액으로 변화시키는 응축기와, 응축기에서 응축된 액상의 냉매를 통과시키면서 저온,저압의 냉매로 변환시키는 팽창밸브와, 팽창밸브를 거친 저온,저압의 냉매를 저온저장고의 내부공기와 열교환하여 저온저장고의 내부를 저온으로 유지시키고 증기상의 변환되어 압축기로 순환시키는 증발기를 포함하는 저온저장고의 냉동시스템에 있어서,

내부에 축열매체를 저장하여, 상기 저온 저장고의 냉동시스템의 압축기에서 토출되는 고온, 고압의 냉매관에서 분기된 냉매관을 상기 축열매체와 열교환시켜 축열하는 축열탱크(thermo tank)와, 상기 축열탱크의 축열매체를 주택 난방시스템의 온수공급탱크와 온수저장탱크 내부를 통과시켜 온수공급탱크와 온수저장탱크의 난방용 온수를 가열하는 온수가열배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주택난방 동시 가동용 저온저장고의 냉동시스템이다.

본 발명의 다른 특징은, 압축기에서 토출되는 고온,고압의 냉매를 증발기로 공급함으로써 증발기에 형성된 서리를 제거하는 제상배관를 더 포함하고, 제상배관을 거쳐 증발기의 제상을 수행한 냉매는 축열탱크를 통과하여 축열매체에 의해 가열된 후 압축기로 순환하는 것에 있다.

본 발명의 또다른 특징은, 제상배관상에는 전자개폐밸브가 구비되어 제상운전시에 재상배관의 유로를 개방하도록 된 것에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 저온저장고 가동시 응축기에서 버려지는 열을 이용하여 난방 및 온수를 이용하기 때문에 기존의 난방 및 온수용 기름보일러를 대체함으로써 에너지를 50%이상 절약시킬 수 있다.

또한 제상시 축열탱크를 이용함으로써 제상시간을 일반 냉동시스템의 고온의 냉매를 제상시간의 60%만 사용해도 완전한 제상이 이루어지기 때문에 제상에 의한 고내 온도 상승 억제 및 압축기 가동시간이 단축되어 에너지도 절약시킬 수가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 주택난방 동시 가동용 저온저장고 냉동시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 주택난방 동시 가동용 저온저장고 냉동시스템의 회로도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 농가 주택에는 수확한 농작물을 저장하기 위한 저온저장고(100)와, 농가 주택의 실내(200)를 난방하는 난방장치가 각각 설치되어 있다.

상기 저온저장고(100)의 냉동시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매를 고온,고압으로 압축하여 토출하는 압축기(10), 압축기(10)에서 압축된 고온,고압의 냉매를 외부의 공기와 열교환시켜 증기상의 냉매를 액상의 냉매액으로 변화시키는 응축기(20)와, 응축기(20)에서 응축된 액상의 냉매를 통과시키면서 저온,저압의 냉매로 변환시키는 팽창밸브(30)와, 팽창밸브(30)를 거친 저온,저압의 냉매를 저온저장고(100)의 내부공기와 열교환하여 저온저장고(100)의 내부를 저온상태로 유지시키는 증발기(40)를 포함한다.

한편, 난방장치는 실내에 설치된 난방배관(201)안으로 온수를 공급하는 온수공급탱크(210)와, 가열된 온수를 저장해두었다가 필요한 경우 동절기에 선택적으로 온수를 샤워 또는 세정용으로 사용할 수 있는 온수저장탱크(220)와, 상기 온수공급탱크(210)의 가열된 온수를 실내(200)의 난방 배관(201)을 통과하도록 공급하는 온수 공급펌프(230)을 포함하고 있다.

본 발명은, 내부에 축열매체를 저장한 축열탱크(50)를 더 구비하고, 상기 압축기(10)에서 토출되어 증발기(40)로 공급되는 고온,고압의 냉매를 분기하여 축열탱크(50)의 내부를 거치게 하여 축열탱크(50)의 내부의 축열매체를 가열하는 축열매체 가열배관(52)을 구비한다.

그리고, 상기 축열탱크(50)의 축열매체를 주택 난방시스템의 온수공급탱크(210)와 온수저장탱크(220) 내부를 통과시켜 온수공급탱크(210)와 온수저장탱크(220)의 난방용 온수를 가열하는 온수가열배관(54)이 구비된다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작동을 설명한다.

팽창밸브(30)를 통과하면서 저온 및 저압으로 된 냉매는 증발기(40)에서 열교환하여 완전히 증기로 된다. 이 증기로 변환된 냉매는 압축기(10)에 흡입되어 고온,고압으로 압축되고 축열탱크(50)에서 축열매체와 열교환을 하여 축열매체에 축열시킨 후 3-웨이밸브(13)의 전환에 의해 응축기(20)로 유입된다. 응축기(20)에서 외부(주위공기)와 열교환 하여 증기상의 냉매는 액상으로 상변화 되어 수액기(60)로 들어간다. 수액기(60)의 냉매는 드라이 필터(70)에서 수분과 같은 이물질이 여과된 후 팽창밸브(30)로 들어가서 상기와 같은 과정을 순환한다. 증발기(40)에서 냉각된 공기는 도 1 및 도 2의 저온저장고(100)내의 물품을 냉각 보관시킨다. 축열탱크(50)에서 축열된 축열매체는 순환펌프(55)에 의해 온수공급탱크(210) 및 온수저장탱크(220)를 거쳐 다시 축열탱크(50)내로 순환하면서 이들 온수공급탱크(210) 및 온수저장탱크(220)의 물을 가열하게 된다. 온수공급탱크(210)의 온수는 온수 공급펌프(230)에 의해 난방배관(201)을 통과하면서 주택난방을 행하고, 가열된 온수는 도 1의 목욕탕(202)의 온수로도 이용할 수 있다.

저온저장고(100)의 냉동시스템이 일정한 기간이 운전된 후 증발기(40)에 서리가 쌓여 제상운전이 될 때는 전자개폐밸브(71)가 열리면서 압축기(10)의 고온,고압의 냉매증기가 제상배관(90)을 통하여 증발기(40)로 통과하게 한다. 증발기(40)에서 고온,고압의 냉매 증기는 증발기(40)의 배관에 쌓여 있는 서리와 열교환하여 제상을 하고 액상으로 상변화한다. 이렇게 증발기(40)에서 액상으로 상변화된 냉매는 3-웨이밸브(72)의 전환에 의해 축열탱크(50)로 들어가서 축열매체와 열교환하여 기체로 상변화된 후 압축기(10)로 순환된다.

주택난방시 저온저장고(100)내 온도가 설정온도에 도달하게 되면 도 1의 3-웨이밸브(11,13)가 전환됨과 동시에 전자개폐밸브(12)는 닫히고, 전자개폐밸브(22)가 열리게 된다. 이때 저온저장고의 냉동시스템에서 응축기로 사용되었던 응축기(20)는 난방용 보조증발기의 역할을 하게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 냉동시스템은 저온저장고 가동시 응축기에서 버려지는 열을 이용하여 난방 및 온수를 이용하기 때문에 기존의 난방 및 온수용 기름보일러를 대체함으로써 에너지를 50%이상 절약시킬 수 있다.

또한 제상시 축열탱크를 이용함으로써 제상시간을 일반 냉동시스템에 비하여 단축할 수 있으므로 제상에 의한 고내 온도의 상승을 억제하고, 압축기 가동시간이 단축되어 에너지도 절약할 수가 있다.

10: 압축기 11,13: 3-웨이밸브
12: 전자개폐밸브 20: 응축기
22:전자개폐밸브 30: 팽창밸브
40: 증발기 50: 축열탱크
54: 온수가열배관 60: 수액기
70: 드라이필터 71: 전자개폐밸브
90: 제상배관 200: 실내
201 난방배관 202: 목욕탕
210: 온수공급탱크 220: 온수 저장탱크
230: 온수 공급펌프

Claims (3)

1. 냉매를 고온,고압으로 압축하여 토출하는 압축기(10), 압축기(10)에서 압축된 고온,고압의 냉매를 외부의 공기와 열교환시켜 증기상의 냉매를 액상의 냉매액으로 변화시키는 응축기(20)와, 응축기(20)에서 응축된 액상의 냉매를 통과시키면서 저온,저압의 냉매로 변환시키는 팽창밸브(30)와, 팽창밸브(30)를 거친 저온,저압의 냉매를 저온저장고(100)의 내부공기와 열교환하여 저온저장고(100)의 내부온도를 저온으로 유지시키고 증기로 변환된 냉매를 압축기(10)로 순환시키는 증발기(40)를 포함하는 저온저장고의 냉동시스템에 있어서,
   상기 저온저장고의 냉동시스템은,
   내부에 축열매체를 저장하여, 상기 저온 저장고(100)의 냉동시스템의 압축기(10)에서 토출되는 고온, 고압의 냉매를 상기 축열매체와 열교환시켜 축열매체에 축열하는 축열탱크(50: thermo tank)와,
   상기 축열탱크(50)의 축열매체가 통과되어 주택 난방시스템의 온수로 공급되는 온수공급탱크(210)와,
   상기 축열탱크(50)의 축열매체가 통과되어 목욕용의 온수로 저장되는 온수저장탱크(220)와,
   상기 온수공급탱크(210)와 상기 온수저장탱크(220)를 상기 축열탱크(50)와 연결하는 온수가열배관(54)과,
   상기 압축기(10)에서 토출되는 고온,고압의 냉매를 상기 증발기(40)로 공급함으로써 증발기(40)에 형성된 서리를 제거하는 제상배관(90)을 포함하고,
   상기 제상배관(90)을 거쳐 증발기(40)의 제상을 수행한 냉매는 상기 축열탱크(50)를 통과하여 축열매체에 의해 가열된 후 압축기(10)로 순환하고,
   상기 제상배관(90) 상에는 전자개폐밸브(71)가 구비되어 제상운전시에 제상배관(90)의 유로를 개방하도록 된 것을 특징으로 하는 주택난방 동시 가동용 저온저장고 냉동시스템.
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