KR101069886B1 - 선박의 공기조화 장치 - Google Patents

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Abstract

선박의 공기조화 시스템이 개시된다. 엔진 룸의 폐열을 이용하여 온수를 생성시키는 히팅펌프, 온수의 온도를 높이는 열교환기, 열교환기로 부터 공급받은 온수를 이용하여 냉매의 상변화를 통해 열을 흡수하는 냉각기, 냉각기의 냉매와 실내 공기의 열교환을 통해 실내온도를 조절하는 공조기를 포함하는 선박의 공기조화 시스템은 엔진 룸에서 방출하는 폐열을 이용하여 선박 실내의 난방 또는 냉방을 함으로써, 엔진 룸의 온도를 낮추면서도 버려지는 에너지를 재이용하여 에너지 이용 효율을 높여 선박의 운용비용을 절감할 수 있다.
선박 엔진 폐열, 공기조화 시스템, 히팅펌프, 냉각기, 열교환기

Description

선박의 공기조화 장치{Air conditon apparatus for ship}
본 발명은, 선박의 엔진 룸의 폐열을 이용하여 선박 실내의 온도를 조절하는 선박의 공기조화 장치에 관한 것이다.
현재 선박의 엔진 룸은 엔진 등의 기기와 각종 전자기기의 작동으로 인해 발생되는 열로 인하여 엔진 룸의 온도가 높게 유지되고 있다. 이러한 엔진 룸에서의 온도를 낮추기 위하여 현재 선박에서는 대용량의 팬을 사용하여 외부 공기를 엔진 룸에 불어 넣어 주거나 빼내는 방법을 사용하고 있다. 그리고 작동 기기의 특성상 낮은 온도가 필요한 장소에는 국부적으로 에어컨을 설치하는 방법을 사용하고 있다.
　이렇게 팬을 이용하여 폐열을 빼낼 경우 엔진 룸의 폐열(40~45°C)을 대기로 그대로 방출하여 공급된 에너지를 다 소모하지 못하고 버리게 되는 바, 에너지효율이 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진 룸의 폐열(40~45°C)을 이용하여 기존 냉난방 장치를 대체할 수 있는 장치를 구성하여 선박 운용 비용 절감, 전력 부하, 엔진 룸의 근무 여건 등을 개선하고자 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 엔진 룸의 폐열을 이용하여 온수를 생성시키는 히트펌프, 온수의 온도를 높이는 열교환기, 열교환기로 부터 공급받은 온수를 이용하여 전열유체를 냉각시키는 흡수식 냉동기, 전열유체와 실내 공기의 열교환을 통해 실내온도를 조절하는 공조기를 포함하는 선박의 공기조화 장치가 제공된다.
열교환기는 스팀보일러의 스팀을 이용하여 온수의 온도를 높일 수 있다.
삭제
한편 공조기와 히트펌프를 열결하는 온수파이프를 더 포함하고, 공조기는 히트펌프의 온수를 공급받아 실내공기와 열교환할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 엔진 룸에서 방출하는 폐열을 이용하여 선박 실내의 난방 또는 냉방을 함으로써, 엔진 룸의 온도를 낮추면서도 버려지는 에너지를 재이용하여 에너지 이용 효율을 높여 선박의 운용비용을 절감할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기조화 장치를 나타낸 도면으로서, 엔진 룸(10)에서 발생하는 폐열을 히트펌프(20)를 통해 회수하여, 공조기(60)에서 실내공기와 열교환하여 실내 온도를 높이거나, 열교환기(30)에서 스팀보일러(40)의 스팀을 이용하여 회수한 폐열의 에너지를 높여 흡수식 냉동기(50)의 냉매의 상을 변화시키는데 그 에너지를 이용하여 실내온도를 낮추는 선박의 공기조화 장치가 도시되어 있다.
엔진 룸(10)은 선박의 엔진을 비롯한 각종 전자기기가 작동하는 폐쇄된 공간으로, 엔진과 전자기기 등의 작동에 의한 열이 발생하여, 정상적인 기기들의 작동을 위해 열을 방출해주어야 한다. 엔진 룸(10)의 폐열을 히트펌프(20)를 통해 수집할 수 있으며, 히트펌프(20)는 엔진 룸(10)의 열을 이용하여, 60°C 정도의 온수를 생성할 수 있다. 이렇게 회수된 온수를 이용하여 실내 난방 및 냉방이 가능하다.
먼저 냉방과 관련한 본 실시예에 제시된 장치의 각 구성의 기능 및 유기적인 관계에 대해 살펴보도록 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 장치를 이용한 냉방시 에너지의 흐름을 나타낸 도면이다.
냉방의 경우 히트펌프(20)에서 제공되는 온수의 온도는 흡수식 냉동기(50)에서 냉매의 상을 변화시키기 위해 필요한 에너지를 공급하기에는 낮으므로, 온수의 온도를 올려줄 필요가 있다. 열교환기(30)에서 열을 흡수하여 온수의 온도를 높일 수 있으며, 온수를 가열하는 수단으로 선박의 스팀보일러(40)의 스팀을 이용할 수 있다. 기존 선박의 시설인 스팀보일러(40)를 이용하면 별도의 열원을 구비할 필요가 없다. 스팀보일러(40)의 스팀을 스팀파이프(45)를 통해 열교환기(30)로 공급하여 온수의 온도를 흡수식 냉동기(50)에 적용할 수 있는 온도, 예를 들면 약 90°C 정도로 데운다. 데워진 온수는 온수파이프(26)를 통해 흡수식 냉동기(50)에 공급된다.
흡수식 냉동기(50)는 액체 상태인 냉매가 증발시 주변의 열을 흡수하는 장치로서, 증발된 냉매를 재사용하기 위해 냉매를 액체상태로 압축해야하는데 압축공정에서 소정의 에너지가 필요하다. 이러한 에너지를 열교환기(30)에서 데워진 온수를 이용하여 공급할 수 있다.
흡수식 냉동기(50)에 대해 좀더 구체적으로 살펴보도록한다. 냉매로 물 등 열전도도가 높은 유체를 이용할 수 있고, 냉매는 흡수식 냉동기 내부의 흡수기, 발생기, 응축기 및 증발기를 순환하면서 상변화를 일으키며 에너지를 흡수 방출한다.
증발기는 흡수식 냉동기(50)의 핵심적인 기능인 열을 흡수하는 장치로서 액체상태의 냉매를 6.5mmH2O 정도의 낮은 압력에서 증발시켜 전열유체로부터 열을 흡수한다.
증발된 냉매 증기는 흡수기로 이동하고 흡수기에서 리튬브롬(LiBr)용액에 흡수되고, 냉매에 의해 묽어진 리튬브롬(LiBr)용액은 발생기로 이동하여 열교환기(30)에서 높은 온도로 데워진 온수로부터 열을 흡수해 냉매를 증발시킨다. 발생기에서 냉매에 에너지를 공급하고 식은 온수는 다시 히트펌프(20)로 회수되어 엔지룸(10)의 폐열을 흡수하는 데 이용될 수 있다. 냉매가 증발하고 남은 진한 리튬브롬(LiBr)용액은 다시 흡수기로 회수된다.
온수로부터 열을 흡수하여 발생기에서 증발된 냉매는 응축기로 이동하여 액체상태로 응축되며, 액체상태로된 냉매는 다시 증발기로 공급되어 냉매를 재사용할 수 있다.
공조기(60)는 실내 공기와 흡수식 냉동기의 냉매와의 열교환을 통해 실내온도를 조절하는 장치이다. 공조기(60)와 흡수식 냉동기(50)의 거리가 멀리 떨어진 경우 또는 완제품인 흡수식 냉동기를 이용하기 때문에 냉매를 직접 이용하여 공조기에서 실내공기와의 열교환이 어려운 경우에는 전열유체를 이용할 수 있다. 흡수식 냉동기(50)의 증발기에서 냉매와 열교환을 통해 온도가 낮아진 전열유체는 냉수파이프(62)를 통해 공조기에 공급되어 실내 온도를 낮출 수 있다.
다음으로 난방과 관련하여 살펴보도록 한다. 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 장치를 이용한 난방시 에너지의 흐름을 나타낸 도면이다. 공조기(60)는 히트펌프(20)와 연결된 온수파이프(64)를 구비함으로써 히트펌프(20)로부터 온수를 직접 공급받아 온수의 에너지를 이용하여 실내공기의 온도를 높이는 난방을 할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 엔진 룸(10)으로부터 에너지를 흡수한 온수는 난방하기에 충분한 에너지를 가지고 있으므로, 히트펌프(20)와 공조기(60)만으로도 구현 가능하다.
상술한 선박의 공기조화 장치를 이용하면, 기존의 선박의 장치를 최대한 활용하면서, 엔진 룸에서 방출되는 폐열을 회수하여 실내 냉난방을 할 수 있어 엔진 룸의 온도를 낮추면서도 선박의 운용비용을 절감할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기조화 장치에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기조화 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 장치를 이용한 냉방시 에너지의 흐름을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 장치를 이용한 난방시 에너지의 흐름을 나타낸 도면.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-
10: 엔진 룸 20: 히트펌프
30: 열교환기 40: 스팀보일러
50: 흡수식 냉동기 60: 공조기
22,24,26,64: 온수파이프 45: 스팀파이프
62: 냉수파이프

Claims (4)

  1. 엔진 룸의 폐열을 이용하여 온수를 생성시키는 히트펌프;
    상기 온수의 온도를 높이는 열교환기;
    상기 열교환기로 부터 공급받은 상기 온수를 이용하여 전열유체를 냉각시키는 흡수식 냉동기; 및
    상기 전열유체와 실내 공기의 열교환을 통해 실내온도를 조절하는 공조기를 포함하는 선박의 공기조화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 스팀보일러의 스팀을 이용하여 온수의 온도를 높이는 것을 특징으로 하는 선박의 공기조화 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공조기는 상기 히트펌프에서 직접 상기 온수를 공급받아 실내공기와 열교환하는 것을 특징으로 하는 선박의 공기조화 장치.
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