KR101102915B1 - 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템 및 이의 제어방법 - Google Patents

폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템 및 이의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외기측에 1차 데시칸트 로터와 이에 통하는 2차 데시칸트 로터로 구성된 2개의 데시칸트 로터를 적용함으로써 종래 1개의 데시칸트 로터를 사용할때에 비해 데시칸트 로터의 두께를 반으로 경감시켜 부피를 절감할 수 있고, 특히 2차 데시칸트 로터에서 버려지는 재생배기를 저온재생형 1차 데시칸트 로터의 재생열원으로 사용할 수 있도록 하고, 2차 데시칸트 로터에는 응축기의 폐열을 이용하여 재가열할 수 있도록 함으로써 에너지 효율을 극대화할 수 있도록 한 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습기는 시스템의 안정화와 에너지절약을 하는 데시칸트로터의 퍼지방법을 채택하고 있으며, 외기가 도입되는 외기덕트(100)에 순차적으로 설치된 필터(101), 프리히터(102), 프리쿨러(103); 상기 프리쿨러(103)를 통과한 냉각제습된 공기가 도입되는 1차 폐열재생 데시칸트로터(104); 상기 1차 폐열재생 데시칸트로터(104) 처리부를 통과한 제습공기와 리턴공기와 혼합되어 냉각쿨러에서 냉각하여 일정온도로 낮추어진 냉각공기를 송풍하는 급기팬(105); 상기 급기팬(105)에서 송풍된 냉각공기는 2차 고온재생 데시칸트로터(106)의 처리부와 퍼지부로 나누어 공급되며 ; 상기 데시칸트로터(106) 퍼지부를 통과한 재생공기는 고온의 데시칸트로터와 열교환에 의해 예열되고, 이 예열된 재생공기는 재생히터(302)에서 시스템에 적절한 고온으로 만들어진 재생공기; 상기 2차 고온재생 데시칸트로터(106)의 재생부를 통과하면 데시칸트로터는 재생공기에 의해 탈착 재생되어 중온상습의 재생공기가 되어서, 1차측 폐열재생 데시칸트로터를 통과시키면 열교환에 의해 상온고습의 재생공기를 외부로 배출시키는 재생배기팬(301); 상기 2차 고온재생 데시칸트로터(106) 처리부를 통과한 초저습공기를 애프터쿨러(107), 애프터히터(108)에 의해 드라이룸이 요구하는 일정온도가 되어 드라이룸(R)으로 공급하는 급기덕트(SD); 상기 급기덕트(SD)로부터 초저습급기를 공급받아 내부의 적정 온습도로 유지하는 드라이룸(R); 상기 드라이룸(R)의 공정상 배기장치에 의해 내부공기를 배출하는 배기장치(501)를 포함하여 구성할 수 있다.
드라이룸의 용도로 하여 2차 리튬전지를 생산하거나 드라이어(건조기)와 같은 건조를 목적으로 하는 건조장치를 포함하며, 동결진공건조에 해당하는 물품에 대해 적용이 가능하다.
데시칸트로터, 처리, 고온재생, 폐열재생, 냉각제습, 냉각, 가열, 드라이룸

Description

폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템 및 이의 제어방법{Desiccant Dehydration System and threrof Control Method}
본 발명은 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외기측에 1차 데시칸트 로터와 이에 통하는 2차 데시칸트 로터로 구성된 2개의 데시칸트 로터를 적용함으로써 종래 1개의 데시칸트 로터를 사용할때에 비해 데시칸트 로터의 두께를 반으로 경감시켜 부피를 절감할 수 있고, 특히 2차 데시칸트 로터에서 버려지는 재생배기를 저온재생형 1차 데시칸트 로터의 재생열원으로 사용할 수 있도록 하고, 2차 데시칸트 로터에는 응축기의 폐열을 이용하여 재가열할 수 있도록 함으로써 에너지 효율을 극대화할 수 있도록 한 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
제습방법에 있어서 냉각노점제습(이하 "냉각제습"이라 함)과 데시칸트제습으로 크게 구별하고 있으며, 적용에 있어서는 경제성을 고려하여 노점온도를 기준으로 적용을 권유하고 있으며 냉각제습에 있어서는 노점온도 10℃이상(7.6g/kg')에서 사용하고, 노점온도 10℃(7.6g/kg')이하에서는 데시칸트제습을 추천하고 있 다.
국내의 있어서의 외기는 연중을 통해 22g/kg'~2g/kg'의 절대습도로 나타나고 있으며, 대개는 경제성을 고려하여 외기를 제습할 때는 7.0g/kg'까지 냉각제습으로 그 이하를 제습할 때는 데시칸트제습을 적용하고 있다.
데시칸트란 수분을 흡착하는 흡착제를 의미한다. 종래의 냉각제습 방식과 데시칸트제습 방식과의 원리적인 차이점은 아래와 같다.
종래의 냉각제습은 수분을 노점에 의해 응결하여 분리한다. 반면에 데시칸트제습은 흡착제에 의해 수분을 데시칸트로터 처리부에서 흡착한 후 데시칸트로터 재생부에서 탈착하여 외기로 배출한다.
즉, 종래는 수분을 냉각제습 하여 제거하는 노점 응결수방식이지만 데시칸트제습은 수분을 흡착 및 탈착하여 제거하는 공기가열 증발방식이다.
데시칸트제습 방식은 제습한 공기를 냉각함으로써 적절한 온도, 습도의 공기를 실내에 공급해 제습하는 시스템으로 구성된다.
도 9는 종래 운용중인 드라이룸용 데시칸트제습시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 종래 드라이룸용 데시칸트제습시스템은
외기공기가 도입되는 외기흡입부(100)에 순차적으로 설치된 필터(101), 프리히터(102, 동절기 사용), 프리쿨러(103); 드라이룸에서 리턴되는 리턴공기온도를 낮추는 냉각쿨러(609)가 설치되며,
상기 프리쿨러(103)를 통과한 냉각제습공기와 리턴냉각공기를 혼합한 냉각공기를 데시칸트제습기에 급기하기 위한 급기팬(105);
상기 급기팬(105)으로부터 초저습이 되도록 설치된 데시칸트로터(106);
상기 데시칸트로터(106)의 퍼지부를 통과하여 재생공기를 고온으로 하는 재생히터(302);
상기 재생히터를 통과하여 데시칸트로터 재생부를 재생(탈착) 한 후 재생공기를 외부로 배출하는 재생배기팬(301);
상기 데시칸트로터(106)의 처리부에서 초저습공기가 되어 애프터쿨러(107), 애프터히터(108)에 의해 드라이룸이 요구하는 온도로 조정되어 초저습급기로 드라이룸(R)에 공급하는 급기덕트;
상기 급기덕트로 부터 초저습급기를 공급받아 공정에서의 온도, 습도를 유지하는 드라이룸(R);을 포함하여 이루어진다.
또한 상기 드라이룸(R)에는 내부공기를 순환하는 리턴덕트(200)가 설치되고, 상기 리턴덕트(200)를 지나는 리턴공기는 상기 냉각쿨러(609)와 급기팬(105) 사이에 연결되어 리턴냉각공기와 냉각제습공기와 혼합되어 냉각공기가 된다.
그 작용을 살펴보면,
외기 32℃(21g/kg')가 외기흡입구(100)로 통과되어 필터(101), 프리히터(102, 동절기사용), 프리쿨러(103)를 통과한 10℃, 7.0g/kg'의 냉각제습공기와, 리턴공기로 하여 냉각쿨러(609)를 지나서 10℃가 되며, 0.5g/kg'내외의 리턴공기가 혼합하여 10℃, 3g/kg'내외의 냉각공기를 급기팬(105)에 의해 데시칸트로터(106)에 통과하여 75%는 처리부에서 초저습 상태인 0.5g/kg'이하로 제습되고, 로터처리부 출구 측의 애프터쿨러(107)나 애프터히터(108)에 의해 적정한 온도로 드라이룸에 급기된다.
데시칸트로터(106)는 두께는 대개 400t가 기준으로 하며, 통과된 혼합공기 중 일부는 재생공기로 하여 데시칸트로터 퍼지부에서 고온의 로터에 의해 열교환 된 후 재생히터(302)에서 180℃내외로 고온가열되어 데시칸트로터 재생부로 통과됨으로써 데시칸트로터(106)를 재생하여 중온상습으로 온도 90℃내외와 절대습도 10.5g/kg내외의 상태로 재생배기팬(301)을 통해 외기로 배출된다.
데시칸트로터(106)는 허니컴 형상으로 유로가 이루어져 있고, 유로표면에 실리카겔이나 제올라이트 등의 저습에서 효율이 좋은 흡착제로 구성된다.
따라서 혼합공기 중의 수분이 데시칸트로터(106) 처리부에서 흡착되어, 초저습된 공기가 데시칸트로터(106) 처리부를 지나 급기 된다.
한편, 흡착된 수분은 고온 재생공기를 통과시킴으로써 탈착되어 데시칸트로터(106) 밖으로 배출된다. 이 과정을 데시칸트로터(106)의 재생이라 칭한다.
데시칸트로터(106) 처리부를 통과한 초저습공기는 대략 30℃내외로 되어 애프터쿨러(107)나 애프터히터(108)에 의해 드라이룸에 적합한 온도로 되어 초저습급기로 드라이룸(R)에 급기 된다.
드라이룸(R)으로 공급된 초저습급기는 리턴덕트을 통해 순환되고, 공정상 유해가스는 별도의 배기팬에 의해 배출공기로, 양압용 공기는 드라이룸 밖으로 나간다.
그러나 상기한 종래기술은 재생히터(302)에서 180℃내외로 가열하여야 하고 에너지소비도 크게 되지만 초저습을 위해서는 반드시 이러한 운전을 할 수 밖에 없었다.
이러한 경우에는 데시칸트로터의 절대습도차도 커지므로 로터의 두께도 크게 되어 공기압력이 증가하여 팬동력이 커져 에너지소모가 커지므로 운전비가 많이 드는 에너지다소비형의 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,
외기가 도입되는 프리쿨러의 후단에 1차 폐열재생 데시칸트로터를 구비하고, 그 후방에 2차 고온재생 데시칸트로터를 구비함으로써 종래 1대이었던 데시칸트로터를 2기로 대체하고, 2차 고온재생 데시칸트로터에서 배기되는 재생공기를 1차 폐열재생 데시칸트로터에 통과시켜 고온측의 재생배기를 재생열원으로 사용함으로써 1차데시칸트제습에 의해 2차데시칸트제습기의 용량을 줄이므로 재생히터의 용량을 종래 보다 낮출 수 있어 에너지를 절감할 수 있고, 아울러 데시칸트로터의 크기도 조정할 수 있어 장치의 소형화를 추구할 수 있는 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템 및 이의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 노점온도 -20℃, 절대습도 0.63g/kg' 이상의 처리공기 출구조건의 경우에 있어서는 2차 데시칸트로터의 재생 보조열원으로 냉동기의 직팽식을 사용할 때 응축열을 이용하는 것도 가능하므로 상기 냉동기에 의해 냉각쿨러에 지속적으로 냉매를 공급하여 냉각제습공기와 리턴공기가 혼합된 혼합공기의 온도를 낮추며, 압축기에서 발생되는 응축열을 재생히터 보조열원으로 공급함으로써 에너지재활용에 의해 재생히터의 용량을 절감시킬 수 있도록 한 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템 및 이의 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적은,
외기가 도입되는 외기흡입구에 순차적으로 설치된 필터, 프리히터, 프리쿨러;
상기 프리쿨러를 통과한 냉각제습된 공기가 도입되는 1차 폐열재생 데시칸트로터;
상기 1차 폐열재생 데시칸트로터 처리부를 통과하면서 제습공기와 리턴공기를 혼합한 혼합공기를 냉각하는 냉각쿨러;
상기 냉각쿨러를 지난 냉각공기를 송풍하는 급기팬;
상기 급기팬에서 송풍한 냉각공기는 데시칸트로터 구획에 의거 처리공기와 재생공기로 분류되는 2차 고온재생 데시칸트로터;
상기 급기팬에서 송풍한 재생공기는 2차 고온재생 데시칸트로터의 퍼지부를 통과하면 고온인 2차 고온재생 데시칸트로터와 열교환하게 되어, 그로 인해 재생공 기는 예열되어 데시칸트로터 재생부에서 데시칸트로터를 재생하기 위해 재생공기를 고온으로 가열하는 재생히터;
상기 재생공기는 2차 고온재생 데시칸트로터에 재생열원으로 공급된 후 열교환에 의해 데시칸트로터를 재생시켜 나아가 1차 폐열재생 데시칸트로터 재생부;
상기 1차 폐열재생 데시칸트로터로 들어가는 재생공기의 온도가 2차 데시칸트로터를 통과하여 낮은 온도가 되는 경우에는, 데시칸트로터 사이에 보조열원의 재생히터(미도시)를 구비할 수 있으며, 2차 데시칸트로터의 출구 재생공기는 1차 데시칸트재생부를 재생하여 상온고습으로 된 재생공기를 외기로 배출시키는 재생배기팬;
상기 2차 고온재생 데시칸트로터의 처리부를 통과하여 초저습공기를 냉각 또는 가열시키는 애프터쿨러, 애프터히터;
상기 애프터쿨러, 애프터히터에 의해 조절된 급기를 드라이룸으로 공급하는 급기덕트;
상기 급기덕트로 부터 초저습급기를 공급받아 내부의 적정 온습도로 유지시키는 드라이룸;
상기 드라이룸의 내부에 설치되어 있는 공정배기나 양압을 유지하기 위해 배출하는 배기장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템에 의해 달성된다.
상기에 있어서,
상기 직팽식인 경우 냉동기에 의해 냉각쿨러에 냉매를 공급하는 냉방장치가 더 구비되며,
상기 냉방장치는
상기 냉각쿨러에서 열교환이 끝난 냉매를 흡입하여 압축하는 압축기;
압축된 냉매를 응축시키는 외기응축기와 보조응축기;
상기 외기응축기와 보조응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창변;
상기 팽창변을 통과한 냉매를 팽창시킨 후 상기 냉각쿨러에 공급하는 것을 포함하며,
상기 재생히터 보조응축기에는 재생공기가 통과하는 유입덕트;
상기 유입덕트를 통과한 재생공기가 응축열로 열교환되어 가열된 후 재생열원으로 하여 재생히터로 공급되는 배출덕트로 구성되며,
상기 배출덕트가 재생히터로 연결되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 응축기에 연결되는 바이패스덕트가 더 구비되어 재생공기가 응축기로 통과되지 않고 직접 재생히터로 통과되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 바이패스덕트에는 자동댐퍼가 구비되어 개폐를 자동으로 제어하도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 드라이룸의 실내 공기를 상기 1차 폐열재생 데시칸트로터의 후단으로 리턴환기시키는 리턴라인이 구비되고, 상기 리턴라인에는 자동댐퍼가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 리턴라인에 연결되며 상기 외기덕트의 입구에 연결되는 연장리턴라인이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
상기한 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템을 제어하는 방법에 있어서,
급기팬에 의해 외기가 외기흡입구로 통과되어 필터, 프리히터, 프리쿨러를 통과하는 1단계; 상기 냉각제습 공기를 1차 폐열재생 데시칸트로터로 통과시키는 2단계; 1차 데시칸트 제습공기와 리턴공기를 혼합하여 혼합공기를 냉각시키는 3단계; 상기 냉각된 냉각공기를 급기팬에 의해 2차 고온재생 데시칸트로터의 처리부를 통과시켜 초저습공기로 만드는 4단계; 초저습공기를 냉각 또는 가열시켜 드라이룸에 송풍하는 5단계; 급기팬에 의해 송풍한 냉각공기 중 일부는 재생공기로 하여 2차 고온재생 데시칸트로터의 퍼지부를 지나 예열된 후 재생히터를 경유하여 고온 가열된 후 2차 고온재생 데시칸트로터의 재생부에 통과되어 데시칸트로터를 재생하는 6단계; 2차 고온재생 데시칸트로터 재생부를 나온 중온상습 재생공기는 1차 폐열재생 데시칸트로터 재생부를 통과하여 상온고습의 재생공기로 재생배기팬에 의해 배출되는 7단계; 상기 2차 고온재생 데시칸트로터를 통과한 초저습공기를 냉각 또는 가열된 초저습급기로 드라이룸에 공급하는 8단계로 구성된 데시칸트 제습공정; 상기 냉방장치를 가동시켜 상기 냉각쿨러에 냉매를 공급하는 냉방공정;을 포함하는 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법에 의해 달성된다.
상기에 있어서, 드라이룸과 같이 리턴공기의 절대습도가 낮을 경우는 리턴라인을 통해 드라이룸의 리턴공기를 1차 폐열재생 데시칸트로터의 후단으로 공급하는 단계를 기본으로 한다.
상기에 있어서, 드라이룸 내에 공정에 의해 다량의 수분이 발생할 때, 절대습도가 5g/kg′ 이상으로 높을 경우에는 리턴라인에서 냉각쿨러로 연결하는 댐퍼를 차단하고, 연장리턴라인을 개방시켜 외기덕트의 입구로 공급하여 1차 폐열이용 데시칸트로터에 의해 절대습도를 낮추도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 드라이룸 내에서 위해공정의 경우에는 전량배기를 하므로 리턴라인가 없는 시스템으로 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템을 제어하는 방법에 있어서, 급기팬에 의해 외기가 외기덕트로 통과되어 필터, 프리히터, 프리쿨러를 통과하는 1단계; 상기 공기를 1차 폐열재생 데시칸트로터에 통과시키는 2단계; 1차 폐열재생 데시칸트 제습공기를 냉각시키는 3단계; 상기 냉각된 공기를 급기팬에 의해 처리공기로 하여 2차 고온재생 데시칸트로터에 처리부를 통과시켜 초저습공기로 만드는 4단계; 초저습공기를 냉각 또는 가열시켜 드라이룸에 송풍하는 5단계; 급기팬에 의해 송풍한 냉각공기 중 일부를 재생공기로 하여 2차 고온재생 데시칸트로터 퍼지부를 지나 예열된 후 재생히터를 경유하여 고온 가열된 후 2차 고온재생 데시칸트로터 재생부에 통과되어 데시칸트로터 재생열원으로 사용되는 6단계; 2차 고온재생 데시칸트로터 재생부를 나온 중온상습 재생공기는 1차 폐열재생 데시칸트로터 재생부를 통과하여 상온고습의 재생공기가 재생배기팬에 의해 배기되는 7단계; 상기 2차 고온재생 데시칸트로터를 통과한 초저습공기를 냉각 또는 가열한 공기를 드라이룸에 공급하는 8단계로 구성된 데시칸트 제습공정; 상기 냉방장치를 가동시켜 상기 냉각쿨러에 냉매를 공급하는 냉방공정;을 포함하는 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법에 의해 달성된다.
상기 6단계의 재생공기 중 일부를 상기 냉방장치의 보조응축기로 공급하여 보조응축기에서 발생된 응축열에 의해 열교환시켜 가열한 후 상기 재생히터로 재공급하는 보조가열 단계(S5)를 더 포함하는 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법에 의해 달성된다.
본 발명에 의하면
2대의 데시칸트로터를 이용하여 종래의 데시칸트로터 1대에 비해 전체시스템의 풍량조정과 공기손실압력이 변동되어 팬동력이 작아지게 설계하는 이점이 있다.
또한 제품장치비의 변동은 있으나, 열원의 사용이 다양하게 적용되어 운전비절감이 25%이상 되어 경제적이다.
또한 초저습 DP-70℃이하를 요구하는 공정에 있어서는 종래의 드라이룸 설비로는 불가능한 것을 1차 폐열이용 데시칸트로터와 2차 고온이용 데시칸트로터의 두께를 변경 조정하고, 재생온도를 조절하면 상기의 결과를 얻을 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도면에서 실선은 실제공기의 이동이 실행됨을 의미하고, 점선은 냉매 유로를 나타낸 것이다.
또한, 첨부된 도면에서 O.A는 외기, R.A는 환기, S.A는 급기를 의미하며, E.A는 배기를 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템을 나타낸 구성도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템은,
외기가 도입되는 외기덕트(100)에 순차적으로 설치된 필터(101), 프리히터(102), 프리쿨러(103);
상기 프리쿨러(103)를 통과한 냉각제습공기가 도입되는 1차 폐열재생 데시칸트로터(104);
상기 1차 폐열재생 데시칸트로터(104)를 통과한 1차 제습공기와 리턴공기가 혼합하여 냉각하는 냉각쿨러(609)를 통과한 냉각공기를 송풍하는 급기팬(105);
상기 급기팬(105)에서 송풍한 냉각공기를 2차 제습시키는 2차 고온재생 데시칸트로터(106);
상기 급기팬(105)에서 송풍한 냉각공기 중 일부를 재생공기로 하여 데시칸트로터 퍼지부에서 예열되고, 이 예열된 재생공기를 상기 2차 고온재생 데시칸트로터(106)에 공급하여 2차 고온재생 데시칸트 로터(106)를 재생할 수 있도록 재생온도를 올리는 재생히터(302);
상기 2차 고온재생 데시칸트로터(106)에 재생열원으로 공급된 후 열교환에 의해 중온상습의 재생공기를 1차 폐열재생 데시칸트로터(104)의 폐열재생열원으로 이용한 후에 상온고습의 재생공기를 외부로 배출시키는 재생배기팬(301);
상기 2차 고온재생 데시칸트로터(106)를 통과하여 2차 초저습공기를 냉각 또는 가열하여 드라이룸(R)으로 공급하는 급기덕트(SD);
상기 급기덕트(SD)로부터 초저습급기를 공급받아 내부를 적정 온습도로 유지시키는 드라이룸(R);
상기 드라이룸(R)의 외부에 설치되어 공정상 내부공기를 배출하는 배기장치(501);
를 포함하여 이루어진다.
상기 데시칸트로터는 공지된 기술로 대한민국등록 실용신안공보 제0323078 호에 상세하게 개시되어 있으므로 여기서는 개략적으로만 설명하면, 데시칸트로터는 배기류 영역은 재생부이며, 흡기류 영역은 처리부로 구획되며 그 구획비는 도면의 우측에 예시한 바와 같이 다양하게 변형 실시될 수 있다.
상기 냉각쿨러(609)에 냉매를 공급하기 위한 냉방장치가 더 구비된다. 냉방장치의 구성은 압축기, 공랭응축기, 수액기, 팽창변, 냉각쿨러(증발기)를 구비하며
상기 냉방장치는
상기 냉각쿨러(609)에서 열교환이 끝난 냉매를 흡입하여 압축하는 압축기(601);
압축된 냉매를 응축 및 공랭시키는 외기응축기(603)와 보조응축기(608);
상기 외기응축기(603)를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창변(610)으로 구성된다.
상기 외기응축기(603)에 인접하여 보조응축기(608)가 구비되며, 외기응축기(603)에는 응축기 팬모터(604)가 설치되어 응축기 팬모터(604)의 회전에 의해 외기응축기(603)의 공랭이 수행되어 냉매가스가 응축하게 된다.
또한 상기 압축기(601)에서 외기응축기(603)로 연결되는 관에서 분기관이 분기되고, 상기 분기 관에 또 다른 보조응축기(608)가 더 연결된다.
상기 압축기(601)에서 외기응축기(603)로 연결되는 관 및 상기 분기 관에는 각기 가스전자변(602)이 부착되어 연동으로 동작하게 된다.
상기 보조응축기(608)는
상기 급기팬(105)으로부터 도입된 재생공기를 데시칸트로터 퍼지부를 지나 연결된 유입덕트(310);
상기 유입덕트(310)를 통해 통과한 재생공기가 보조응축기(608)의 응축열로 열교환되어 가열된 후 배출되는 배출덕트(320)로 구성되며,
상기 배출덕트(320)는 재생히터(302)에 연결되어 이루어진다.
한편 상기 유입덕트(310)와 배출덕트(320)를 연결하는 바이패스관(BP)이 더 구비되어 재생공기가 보조응축기(608)로 통과되지 않고 직접 재생히터(302)로 통과될 수도 있다.
상기 배출덕트(320) 및 바이패스관(BP)에는 자동댐퍼(303,304)가 구비되어 개폐를 제어한다.
상기 자동댐퍼(303, 304)는 자동으로 제어됨이 바람직하므로 통상의 전자식 모터가 적용되고, 이외에도 수동식 댐퍼가 적용될 수 있음은 당연할 것이다.
또한 상기 드라이룸(R)의 실내공기를 상기 1차 폐열재생 데시칸트로터(104)의 후단으로 연결시키는 리턴라인(200)이 더 구비된다.
즉 상기 리턴라인(200)은 그 일단부가 드라이룸(R)에 연결되고, 그 연결부는 1차 폐열재생 데시칸트로터(104)와 냉각쿨러(609) 사이에 연결된다.
물론 상기 리턴라인(200)에는 온, 오프제어가 가능하도록 개폐댐퍼(202)가 구비된다.
상기 개폐댐퍼(202)는 도시된 바와 같이, 1차 폐열재생 데시칸트제습기(104)와 냉각쿨러(609) 사이에 설치되며, 상기 언급한 바와 같이 자동 또는 수동댐퍼가 적용될 수 있을 것이다.
또한, 상기 리턴순환라인(200)에 연결되며 상기 외기덕트(100) 입구에 연결 되는 연장리턴라인(220)이 더 구비된다.
상기 연장리턴라인(220)은 그 일단부가 리턴라인(200)의 개폐댐퍼(202)의 전단에서 분기되며, 그 연결부는 외기덕트(100)의 입구와 상기 필터(101) 사이에 연결됨으로써 외기가 도입하는 것과 드라이룸(R)의 리턴공기와 혼합되어 냉각제습 또는 1차 폐열이용 데시칸트제습기에 의해 절대습도를 낮출 수 있게 된다.
이는 드라이룸 내부에서 발생한 절대습도가 높을 때(5g/kg'이상) 적용하면 프리쿨러와 1차 폐열이용 데시칸트로터에서 제습량의 증가를 가져오고 이에 2차측 고온재생 데시칸트제습 부하를 줄이는 결과가 되어 에너지소모를 절감시킬 수 있게 된다.
상기한 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법은 크게 4가지의 모드로 구분된다.
즉, 외기를 도입하여 1차 폐열재생 데시칸트로터(104) 및 2차 고온재생 데시칸트로터(106)를 통과시키면서 냉각 또는 가열하여 드라이룸(R)으로 공급하는 제1모드;
드라이룸 내부부하에 의해 절대습도가 높아질 때 연장리턴라인(220)을 선택적으로 가동시켜 외기와 리턴공기를 혼합하여 프리쿨러와 1차 폐열이용 데시칸트제습기를 사용하는 제2모드;
전외기를 도입하여 1차 폐열재생 데시칸트로터(104) 및 2차 고온재생 데시칸트로터(106)를 통과시키면서 제습 후 냉각 또는 가열하여 드라이룸(R)으로 공급하며 내부공기를 전량 배기하는 제3모드;
초저습급기가 노점온도-20℃(0.63g/kg') 이상인 경우에 적용하는 냉방장치에 구비된 보조응축기(608)의 응축열을 이용하여 재생히터(302)로 통과되는 재생공기를 가열시킴으로써 재생히터(302)의 용량을 절감토록 하는 제4모드;
로 구분된다.
이하 상기한 제1모드부터 제4모드에 대해 설명한다.
[제1모드]
도 1은 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제1모드"를 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제1모드"를 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이,
상기한 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템을 제어하는 방법에 있어서,
급기팬(105)에 의해 외기가 외기덕트(100)로 통과하여 필터(101), 프리히터(102), 프리쿨러(103)를 통과시켜 외기를 냉각제습 또는 가열하는 1단계(S1);
상기 공기를 1차 폐열재생 데시칸트로터(104)에 통과시켜 제습시키는 2단계(S2);
상기 제습공기와 리턴공기가 혼합된 혼합공기를 냉각쿨러에서 냉각하는 3단계(S3);
상기 냉각공기를 급기팬에 의해 2차 고온재생 데시칸트로터(106) 처리부를 통과시켜 초저습공기로 만드는 4단계(S4);
상기 초저습공기를 애프터쿨러 또는 애프터히터를 통과시킨 초저습급기를 드라이룸에 송풍하는 5단계(S5);
상기 2차 급기팬을 지난 냉각공기 중 일부를 재생공기로 하여 데시칸트로터(106) 퍼지부를 지나 재생히터(302)를 경유하여 고온 가열된 후 2차 고온재생 데시칸트로터(106)에 통과되어 재생열원으로 사용하는 6단계(S6);
상기 2차 고온재생 데시칸트로터(106) 재생부를 통과한 중온상습의 재생공기는 1차 폐열재생 데시칸트로터(104) 재생부를 통과시킨 상온고습의 재생공기를 재생배기팬에 의해 배출되는 7단계(S7);
상기 2차 고온재생 데시칸트로터(106)를 통과한 초저습공기가 애프터쿨러나 애프터히터를 통과하여 초저습급기로 드라이룸(R) 내에서 요구하는 온습도로 유지하는 8단계(S8)로 구성된 데시칸트제습 공정;
먼저 데시칸트제습 공정을 살펴보면,
1단계(S1)는 외기에 포함된 공기 중의 이물질을 필터(101)에서 걸러낸 후 프리히터(102)나 프리쿨러(103)를 통과한 공기를 10℃ 내외 온도로 유지한다.
2단계(S2)는 1차 폐열재생 데시칸트로터(104)에 통과시켜 제습하며, 상기 1차 폐열재생 데시칸트로터(104)의 두께는 표준형을 적용한다.
3단계(S3)는 상기 제습공기와 리턴공기를 혼합한 혼합공기를 냉각쿨러(609)에 의해 냉각공기를 만든다.
4단계(S4)는 냉각공기를 급기팬으로 2차 고온재생 데시칸트로터(106) 처리부를 통과시켜 초저습공기로 만든다.
5단계(S5)는 2차 고온재생 데시칸트로터(106) 처리부를 통과한 초저습공기를 애프터쿨러(107)나 애프터히터(108)에 통과시켜 초저습급기로 한 후 드라이룸(R)에 공급한다.
6단계(S6)는 급기팬(105)에서 송풍한 재생공기는 2차고온재생 데시칸트로터(106) 퍼지부를 지나 예열되고 재생히터(302)를 경유시켜 약 150℃내외로 가열시킨 후 다시 2차 고온재생 데시칸트로터(106) 재생부에 통과시킴으로써 2차 고온재생 데시칸트로터(106)를 재생시키면서 재생공기는 중온상습의 재생공기가 되어진다.
7단계(S7)는 2차고온재생 데시칸트로터(106) 재생부를 지난 중온상습의 재생공기를 경우에 따라서 온도를 더 높여 절대습도차를 크게 할 때에는 보조가열기(미도시)를 추가할 수도 있으며, 중온상습의 재생공기를 1차 폐열재생 데시칸트로터(104) 재생부를 통과하면 열교환에 의해 상온고습의 재생공기가 되어 재생배기팬을 통해 외부로 배출된다.
8단계(S8)는 초저습공기를 애프터쿨러(107)나 애프터히터(108)에 통과시켜 초저습급기로 드라이룸(R)에 보내어진 공기는 내부부하에 맞도록 온도습도를 유지하게 되면 시스템은 완성하는 것으로 한다.
상기한 1단계 내지 8단계(S1~S8)는 이하에서 서술하는 제2, 제3 및 제4모드 에도 공히 적용되므로 이하에서는 중복 설명은 생략하기로 하나, 모드별에 따라 다른 점이나 추가되는 부분만 설명한다.
[제2모드]
도 3는 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제2모드"를 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제2모드"를 나타낸 흐름도이다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기한 "제2모드"에 따른 제어방법에 있어서, 드라이룸 내부 수분발생량에 의해 리턴공기의 절대습도가 5g/kg' 이상일 때 적용하는 시스템으로 하여 리턴라인(200)에서 냉각쿨러(609)로 연결하는 댐퍼(202)는 닫고, 연장리턴라인(220)에서 외기덕트(100)로 연결하는 댐퍼(203)를 열어 리턴공기와 외기를 혼합시키고 프리쿨러(103)에서 상기 혼합된 외기와 리턴공기를 냉각제습하고 1차 폐열재생 데시칸트(104)로터 제습하여 2차 고온재생 데시칸트로터(106)의 부하를 줄여줌으로써 에너지를 절감을 극대화할 수 있다.
드라이룸 공정에 의해 내부 수분발생량이 큰 경우
드라이룸(R)의 내부공기를 리턴공기로 하여 1차 폐열재생 데시칸트로터(104)와 냉각쿨러(609) 사이로 연결하는 댐퍼(202)를 닫고 외기덕트(100)로 연결하는 댐퍼(203)을 열어 외기덕트(100)로 공급함으로써 도입되는 리턴공기의 절대습도를 프리쿨러(103), 1차폐열용 데시칸트로터(104)에서 낮추기 때문에 2차 고온재생 데시칸트로터(106)에서 재생에 소요되는 에너지소비를 절감할 수 있다.
즉, 실내에서 수분발생량이 큰 경우에는 연장리턴라인(220)을 통해 드라이룸(R)의 리턴공기를 외기(100)와 혼합하여 프리쿨러(103)와 1차 폐열재생 데시칸트 로터(104)에서 절대습도를 낮추게 하는 것이 경제적인 운전방법이다.
[제3모드]
도 5는 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제3모드"를 나타낸 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제3모드"를 나타낸 흐름도이다.
도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기한 "제3모드"에 따른 제어방법에 있어서는, 드라이룸 내부의 위해공정에 의해 부득이 전량배기를 하는 경우의 시스템으로 하여 리턴라인(200)이 없고 실내배기팬(501)에 의해 전량 배기되는 시스템이다.
제1모드에서의 3단계(S3)에서
상기 1차 폐열이용 데시칸트로터를 통과한 제습공기를 냉각쿨러에서 냉각하는 3단계(S3):
즉, 3단계부분이 변경되고, 리턴라인은 없으며 전량배기로 바뀌는 것이다.
[제4모드]
도 7는 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제4모드"를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제4모드"를 나타낸 흐름도이다.
도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 냉방장치를 구성하는 압축기에서 발생되는 응축열을 이용하여 재생히터(302)로 통과되는 공기를 예열시킴으로써 재생히터(302)의 용량을 절감토록 한 발명이며, 이때는 처리출구 노점온도는 -20℃에 국한하는 것이 바람직하다.
냉방장치를 가동시켜 상기 냉각쿨러(609)에 냉매를 공급하는 냉방공정을 포함하며,
상기 3단계(S3)의 냉각쿨러(609)에 상기 냉방장치의 압축기(601)에서 고온고압의 냉매가스를 공급하여 보조응축기(608)에서 발생되는 응축열에 의해 재생공기를 열교환시켜 가열한 후 상기 재생히터(302)로 재공급하는 재가열 단계(S6)를 더 포함한다.
상기 2차 고온재생 데시칸트로터(106)의 퍼지부를 통과시켜 예열된 재생공기를 압축기(601)에서 토출한 고온고압의 냉매가스를 실외응축기(603)의 가스전자변은 닫고 보조응축기(608) 가스전자변은 열어 그 응축열로 재생공기를 1차 가열시키므로 재생히터(302)를 경유하여 재가열 된 후 2차 고온재생 데시칸트로터(106) 재생부에 통과되어 재생열원으로 사용되는 6단계(S6);
상기 바이패스관(BP)의 댐퍼(304)를 닫고, 보조응축기(608)의 유입덕트(310)를 통해 재생공기가 통과한 후 보조응축기(608)의 응축열에 의해 가열된 다음 배출덕트(320)을 통해 재생히터(302)를 보내진다.
따라서 재생히터(302)를 통과하는 재생공기가 가열된 상태이므로 120℃까지 가열할 때 이전보다 에너지소모량을 절감할 수 있게 된다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
도 1는 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제1모드"를 나타낸 구성도로 대표도이다.
도 2은 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제1모드"를 나타낸 흐름도.
도 3는 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제2모드"를 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제2모드"를 나타낸 흐름도.
도 5은 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제3모드"의 나타낸 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제3모드"를 나타낸 흐름도.
도 7은 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제4모드"를 나타낸 도면.
도 8는 본 발명에 따른 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법 중 "제4모드"를 나타낸 흐름도.
도 9는 종래 드라이룸 데시칸트제습시스템을 개략적으로 나타낸 도면.
삭제
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 외기덕트 101, 201 : 필터
102 : 프리히터 103 : 프리쿨러
104 : 1차 폐열재생 데시칸트 로터 105 : 급기팬 106 : 2차 고온재생 데시칸트 로터 107 : 애프터쿨러
108 : 애프터히터 200 : 리턴라인
202 : 냉각쿨러연결댐퍼 203 : 외기공기연결댐퍼 220 : 연장리턴라인 301 : 재생배기팬
302 : 재생히터 303 : 바이패스댐퍼
304 : 응축기 차단댐퍼 310 : 보조응축기 유입덕트
320 : 보조응축기 배출덕트 501 : 배기장치 601 : 냉매압축기 602 : 냉매 고압가스 전자변 603 : 외기응축기 604 : 외기응축기팬 & 모터 605 : 냉매 수액기 606 : 냉매액관 전자변 607 : 냉매 팽창변 608 : 보조응축기(응축열이용)
609 : 냉각쿨러 R : 드라이룸

Claims (5)

  1. 외기가 도입되는 외기덕트(100)에 순차적으로 설치된 필터(101), 프리히터(102), 프리쿨러(103);
    상기 프리쿨러(103)를 통과한 냉각제습공기가 도입되는 1차 폐열재생 데시칸트로터(104);
    상기 1차 폐열재생 데시칸트로터(104)를 통과한 제습공기와 드라이룸(R) 내의 리턴공기와 혼합한 혼합공기를 냉각하는 냉각쿨러(609);
    상기 냉각쿨러(609)를 통과한 냉각공기를 송풍하는 급기팬(105);
    상기 급기팬(105)에서 냉각공기를 2차 고온재생 데시칸트 로터(106) 처리부를 통과시켜 초저습공기로 만드는 2차 고온재생 데시칸트 로터(106);
    상기 급기팬(105)에서 송풍한 냉각공기 중 일부 재생공기를 2차 고온재생 데시칸트로터(106) 퍼지부를 통과하여 예열되고, 이 예열된 공기를 상기 2차 고온재생 데시칸트로터(106) 재생부를 통과시켜 2차 고온재생 데시칸트 로터(106)를 재생열원으로 사용하도록 하는 재생히터(302);
    상기 2차 고온재생 데시칸트 로터(106)에 재생열원으로 공급된 후 열교환에 의해 중온상습의 재생공기를 1차 폐열재생 데시칸트 로터(104)의 재생부를 통과시켜 상온고습의 재생공기를 외부로 배출시키는 재생배기팬(301);
    상기 2차 고온재생 데시칸트로터(106) 처리부를 통과하여 초저습공기를 애프터쿨러(107)나 애프터히터(108)를 통과한 초저습급기를 드라이룸(R)으로 공급하는 급기덕트(SD);
    상기 급기덕트(SD)로부터 초저습급기를 공급받아 내부의 온습도를 유지하는 드라이룸(R);
    상기 드라이룸(R)의 외부에 설치되어 내부 공기를 배출하는 배기장치(501);
    상기 드라이룸(R)의 실내공기를 1차제습공기와 혼합시키기 위해 리턴라인(200) 및
    상기 냉각쿨러(609)에 냉매를 공급하기 위한 냉방장치가 구비되어 있고,
    상기 리턴라인(200)의 그 연결부는 드라이룸(R)에 통하고, 그 연결덕트는 1차 폐열재생 데시칸트로터(104)와 냉각쿨러(609) 사이의 연결 댐퍼(202)를 포함하며,
    상기 냉방장치는
    상기 냉각쿨러(609)에서 열교환이 끝난 냉매를 흡입하여 압축하는 압축기(601);
    압축된 냉매를 응축 및 공랭시키는 보조응축기(608);
    상기 보조응축기(608)를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창변(607);
    상기 압축기(601)에서 보조응축기(608)로 연결되는 관에서 분기된 분기관;
    상기 분기관에 연결된 외기응축기(603)를 포함하며,
    상기 보조응축기(608)에서 발생된 응축열을 이용해 가열된 재생공기는 재생히터(302)로 재공급되어 재가열되는 것을 특징으로 하는 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보조응축기(608)는
    상기 급기팬(105)으로부터 송풍된 재생공기가 2차 고온재생 테시칸트로터(106) 퍼지부를 통과한 후 보조응축기(608)로 유입하는 유입덕트(310);
    상기 유입덕트(310)를 통과된 재생공기가 보조응축기(608)의 응축열로 열교환되어 가열된 후 통과하는 배출덕트(320)로 구성되며,
    상기 배출덕트(320)에서 재생히터(302)로 연결되는 것과,
    상기 배출덕트(320) 및 바이패스관(BP)에는 댐퍼(303, 304)가 구비되어 개폐를 제어하여 유로의 방향을 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템.
  3. 외기가 외기덕트(100)로 유입되어 필터(101), 히터(102), 프리쿨러(103)를 통과하는 1단계(S1);
    상기 외기를 1차 폐열재생 데시칸트 로터(104)에 통과시켜 1차 가열시키는 2단계(S2);
    상기 1차 가열된 외기를 2차 고온재생 데시칸트 로터(106)에 통과시켜 2차 가열시키고, 외기 중 일부는 재생히터(302)를 경유하여 가열된 후 2차 고온재생 데시칸트 로터(106)에 유입되어 가열 열원으로 사용하는 3단계(S3);
    상기 2차 고온재생 데시칸트 로터(106)를 통과한 제습 가열된 외기를 드라이룸(R)에 공급하는 4단계(S4)로 구성된 데시칸트 제습공정;
    냉방장치(C)를 가동시켜 냉각쿨러(609)에 냉매를 공급하는 냉방공정을 포함하고,
    상기 3단계는 상기 냉방공정을 수행하는 냉방장치의 압축기(601)로부터 고온고압의 냉매가스를 상기 냉각쿨러(609)에 공급하여 보조응축기(608)에서 발생되는 응축열에 의해 재생공기를 열교환시켜 가열한 후 상기 재생히터(302)로 재공급하여 재가열하는 것을 특징으로 하는 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 드라이룸(R)의 내부부하에 의해 절대습도 5g/kg'이상으로 되는 경우,
    리턴라인(200)에 연결되며 상기 외기덕트(100)의 입구에 연결되는 연장리턴라인(220)이 더 구비되며,
    상기 연장리턴라인(220)은 그 일단부가 리턴라인(200)의 개폐댐퍼(203)으로 조절되며, 그 연결부는 외기덕트(100)의 입구와 상기 필터(101)의 전단에 연결됨으로써 외기와 드라이룸(R)의 리턴공기를 혼합하여 프리쿨러(103)에서 냉각제습과 1차 폐열재생 데시칸트로터(104)에서의 1차제습을 통해 2차 고온재생 데시칸트로터(106)의 재생히터용량을 낮출 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 드라이룸(R) 내의 절대습도가 내부부하에 의해 3g/kg' 이하로 되는 경우에는,
    상기 연장리턴라인(220)은 개폐댐퍼(203)는 닫히고, 리턴라인(200)의 개폐댐퍼(202)는 열려 1차 폐열재생 데시칸트 로터(104)의 후단에서 제습공기와 혼합하는 것을 특징으로 하는 폐열이용 드라이룸 데시칸트제습시스템의 제어방법.
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