KR101363492B1 - 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양열을 이용한 하이브리드 흡수식 냉온수기에 관한 것으로, 응축된 냉매액을 증발시켜 냉매 증기를 발생시키고 잠열에 의해 냉수를 생성하는 증발기; 상기 증발기로부터 유입된 냉매 증기를 흡수액에 흡수시키는 흡수기; 축열조에서 공급된 온수를 이용하여 상기 흡수기로부터 전달된 흡수용액에서 냉매 증기를 분리시키는 솔라 재생기; 공기나 냉각수를 이용하여 상기 솔라 재생기로부터 전달된 냉매 증기를 응축시키는 솔라 응축기; 가열원을 이용하여 상기 흡수기로부터 전달된 흡수용액을 가열하여 고온의 냉매 증기와 흡수액으로 분리시키는 고온 재생기; 상기 고온 재생기로부터 전달된 고온의 냉매 증기를 이용하여 상기 흡수기로부터 전달된 흡수용액을 가열하여 냉매 증기와 흡수액으로 분리시키는 저온 재생기; 공기나 냉각수를 이용하여 상기 고온 재생기와 상기 저온 재생기로부터 전달된 냉매 증기를 냉각시켜 응축시키는 응축기; 및 온도센서를 이용하여 펌프 및 밸브의 작동을 제어함으로써 효율적인 운전 가동이 이루어지도록 제어하는 제어반;을 포함하는 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기를 제공한다.

Description

고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기{HIGH EFFICIENCY HYBRID COOLING/HEATING WATER APPARATUS WITH ABSORPTION TYPE}
본 발명은 태양열을 이용한 하이브리드 흡수식 냉온수기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양열을 이용하여 냉방, 난방 및 급탕을 효율적으로 수행할 수 있는 하이브리드 흡수식 냉온수기에 관한 것이다.
일반적으로, 흡수식 냉난방 시스템이란 가스나 스팀 등의 열원을 이용하여 건물의 냉난방을 수행하는 시스템으로서, 최근에는 태양열을 이용한 흡수식 냉난방 시스템에 관한 기술이 보급되고 있다.
이와 같이, 냉난방에 태양열을 이용하는 경우, 특히 일사 강도가 큰 하절기에 가동 비용이 절감될 뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하지 않기 때문에 지구 온난화를 방지하고 환경 친화적인 장점이 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 태양열을 이용한 흡수식 냉난방 시스템(1)은 태양열을 집열하는 집열기(20), 상기 집열기(20)에서 집열된 열에 의하여 가열된 물이 저장되는 축열조(30), 상기 축열조(30)에 저장된 온수를 이용하여 냉수를 생성하는 흡수식 냉온수기(10) 및 상기 흡수식 냉온수기(10)에서 생성된 냉수와 열교환되어 공기를 냉각시키는 공기조화기(40)를 기본 구성으로 하고 있다.
그런데, 태양열에 의한 일사량이 부족하거나 일사량이 없는 경우에는 온수의 온도가 상승하지 못하여 흡수식 냉온수기(10)에서 냉매 증기의 원활한 분리가 되지 않기 때문에 냉난방 시스템이 구동되지 않게 되므로, 가스나 스팀에 의한 보조 열원설비를 사용할 수 밖에 없는 바, 일례로 보일러(50)에 의해 가열된 물은 보조탱크(51)에 저장되고 상기 보조탱크(51)에 저장된 물은 축열조(30) 내 온수의 온도를 상승시키기 위해 사용된다.
하지만, 보일러(50)의 열효율은 약 0.6 수준에 불과하여 열효율이 매우 낮고, 냉·난방의 구현이 복잡하며, 설치 및 유지 비용이 증가하는 문제가 있을 뿐만 아니라, 일사량이 부족하거나 일사량이 없을 경우 자체 내에 급탕 기능이 없어 별도의 급탕 보일러를 반드시 구비해야 하는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제들을 모두 해결하기 위하여 안출된 것으로, 태양열을 주열원으로 이용하되 일사량이 부족하거나 일사량이 없는 경우에도 보조 열원설비를 추가함 없이 자체 열원에 의하여 냉방과 난방은 물론이고 급탕까지 1개의 냉온수기로 가동할 수 있으므로, 흡수식 냉온수기의 열효율을 크게 높일 수 있을 뿐만 아니라, 냉방, 난방 및 급탕 부하를 효율적으로 제어하여 열손실을 최소화할 수 있고, 냉방 또는 난방시 급탕을 동시에 사용할 수 있으며, 설치 및 유지 비용이 저렴한 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 응축된 냉매액을 증발시켜 냉매 증기를 발생시키고 잠열에 의해 냉수를 생성하는 증발기; 상기 증발기로부터 유입된 냉매 증기를 흡수액에 흡수시키는 흡수기; 축열조에서 공급된 온수를 이용하여 상기 흡수기로부터 전달된 흡수용액에서 냉매 증기를 분리시키는 솔라 재생기; 공기나 냉각수를 이용하여 상기 솔라 재생기로부터 전달된 냉매 증기를 응축시키는 솔라 응축기; 가열원을 이용하여 상기 흡수기로부터 전달된 흡수용액을 가열하여 고온의 냉매 증기와 흡수액으로 분리시키는 고온 재생기; 상기 고온 재생기로부터 전달된 고온의 냉매 증기를 이용하여 상기 흡수기로부터 전달된 흡수용액을 가열하여 냉매 증기와 흡수액으로 분리시키는 저온 재생기; 공기나 냉각수를 이용하여 상기 고온 재생기와 상기 저온 재생기로부터 전달된 냉매 증기를 냉각시켜 응축시키는 응축기; 및 온도센서를 이용하여 펌프 및 밸브의 작동을 제어함으로써 효율적인 운전 가동이 이루어지도록 제어하는 제어반;을 포함하는 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기를 제공한다.
이때, 본 발명은 상기 흡수기로부터 이송되는 흡수용액과 상기 저온 재생기의 흡수액이 열교환되는 저온 열교환기; 상기 고온 재생기로 이송되는 흡수용액과 상기 고온 재생기의 흡수액이 열교환되는 고온 열교환기; 및 상기 저온 열교환기에서 열교환된 흡수용액과 상기 저온 재생기를 통과하면서 응축된 흡수액이 열교환되는 응축 열교환기;를 더 포함하는 것에도 그 특징이 있다.
게다가, 본 발명은 상기 흡수기의 하류에 설치되어 상기 흡수기의 흡수용액을 순환시키는 용액순환펌프; 상기 저온 재생기와 흡수기의 사이에 설치되어 흡수용액으로부터 분리된 흡수액을 흡수기에 분사시키는 용액분사펌프; 및 냉매 증기가 상기 솔라 응축기 또는 상기 응축기에서 응축된 냉매를 상기 증발기의 상부로 이송시켜 분사하는 냉매펌프를 더 포함하는 것에도 그 특징이 있다.
나아가, 본 발명은 상기 흡수기로부터 이송되는 흡수용액의 상기 고온 재생기로의 유입을 제어하는 제 1 제어밸브(V1); 상기 흡수기로부터 이송되는 흡수용액의 상기 저온 재생기로의 유입을 제어하는 제 2 제어밸브(V2); 및 상기 흡수기로부터 이송되는 흡수용액의 상기 솔라 재생기로의 유입을 제어하는 제 3 제어밸브(V3);를 더 포함하는 것에도 그 특징이 있다.
또한, 본 발명은 상기 흡수기로부터 이송되는 흡수용액의 상기 응축 열교환기로의 유입을 제어하는 제 4 제어밸브(V4)를 더 포함하는 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 의하면, 태양열을 주열원으로 이용하되 일사량이 부족하거나 일사량이 없는 경우에도 보조 열원설비를 추가함 없이 자체 열원에 의하여 냉방과 난방은 물론이고 급탕까지 1개의 냉온수기로 가동할 수 있으므로, 흡수식 냉온수기의 열효율을 크게 높일 수 있을 뿐만 아니라, 냉방, 난방 및 급탕 부하를 효율적으로 제어하여 열손실을 최소화할 수 있고, 냉방 또는 난방시 급탕을 동시에 사용할 수 있으며, 설치 및 유지 비용이 저렴한 효과가 있다.
또한, 펌프가 용액순환펌프, 용액분사펌프 및 냉매펌프로 구성되어 전기 사용량을 절감하고, 배관의 구조가 간단하며, 병렬의 흐름 구조로 이루어져 하이브리드 모드시 과농축에 의한 결정 발생확률이 직렬의 경우보다 현저히 낮아 안정적인 성능을 확보할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 태양열을 이용한 흡수식 냉난방 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명이 적용된 고효율 하이브리드 흡수식 냉난방 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기의 구성도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기의 구성도.
본 발명자는 태양열을 이용한 종래의 흡수식 냉온수기는 일사량이 부족하거나 일사량이 없는 경우 보일러 등의 보조 열원설비를 사용하는데, 열효율이 낮고, 냉·난방의 구현이 복잡하며, 설치 및 유지 비용이 증가하고, 자체적으로 급탕 기능이 없어 급탕 보일러가 별도로 구비되어야 하는 문제들이 있음을 인지하고, 상기 문제들을 해결하기 위하여 연구와 노력을 거듭한 결과, 태양열을 주열원으로 이용하되 일사량이 부족하거나 일사량이 없는 경우에도 보조 열원설비를 추가함 없이 자체 열원에 의하여 냉방과 난방은 물론이고 급탕까지 1개의 냉온수기로 가동할 수 있으므로, 흡수식 냉온수기의 열효율을 크게 높일 수 있을 뿐만 아니라, 냉방, 난방 및 급탕 부하를 효율적으로 제어하여 열손실을 최소화할 수 있고, 냉방 또는 난방시 급탕을 동시에 사용할 수 있으며, 설치 및 유지 비용이 저렴한 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기에 관한 본 발명을 완성시켰다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명이 적용된 하이브리드 냉난방 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 태양열을 집열하는 집열기(20), 상기 집열기(20)에서 집열된 열에 의하여 가열된 물이 저장되는 축열조(30), 상기 축열조(30)에 저장된 온수를 이용하여 냉수를 생성하는 흡수식 냉온수기(10) 및 상기 흡수식 냉온수기(10)에서 생성된 냉수와 열교환되어 공기를 냉각시키는 공기조화기(40)를 포함하여 이루어진다.
상기 흡수식 냉온수기(10)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기(100)가 적용되는 바, 크게 증발기(110), 흡수기(120), 솔라 재생기(130), 솔라 응축기(140), 고온 재생기(150), 저온 재생기(160), 응축기(170) 및 제어반(미도시)를 포함하여 이루어지고, 저온 열교환기(191), 고온 열교환기(192) 및 응축 열교환기(193)를 더 포함할 수 있다.
상기 증발기(110)는 응축된 냉매를 증발시켜 냉매 증기를 발생시키고 잠열에 의해 냉수를 생성하는 바, 즉 상기 솔라 응축기(140)와 응축기(170)에서 응축되어 감압된 냉매액을 냉매펌프(P3)에 의하여 증발기(110) 상부로 이송하여 분사시키고, 증발기(110)의 내부에서 냉매액은 증발되어 잠열에 의해 냉매 증기를 발생시키며, 이때, 냉매액이 증발하면서 공기조화기(40)로부터 유입된 냉수로부터 열을 빼앗아 저온의 냉수로 되고, 이러한 냉수는 다시 공기조화기(40)로 이동하여 실내 공기의 냉각을 위해 사용된다.
상기 흡수기(120)는 상기 증발기(110)로부터 유입된 냉매 증기를 흡수액에 흡수시키는 기능을 하는 바, 즉, 상기 솔라 재생기(130), 고온 재생기(150) 및 저온 재생기(160) 등에서 공급된 농축된 흡수액을 분사하여 상기 증발기(110)에서 공급되는 냉매 증기를 흡수하게 되고, 상기 흡수기(120)에서 흡수되어 희석된 흡수용액은 상기 솔라 재생기(130), 고온 재생기(150) 및 저온 재생기(160) 등으로 공급된다. 이때, 냉매 증기를 흡수하면서 발생되는 잠열에 의해 상기 흡수기(120)의 내부 온도가 상승하면서 냉매 증기의 흡수율이 감소하는 것을 방지하기 위하여, 상기 흡수기(120)는 냉각탑(미도시)으로부터 공급되는 냉각수에 의하여 냉각된다.
또한, 상기 흡수기(120)에서의 흡수 과정에서 재생된 열은 상기 흡수기(120)의 관내로 흐르는 냉각수에 의해 배출된다.
상기 솔라 재생기(130)는 상기 축열조(30)에서 공급된 온수를 이용하여 상기 흡수기(120)로부터 전달된 흡수용액에서 냉매 증기를 분리시키는 바, 즉, 솔라 재생기(130)로 유입된 흡수용액은 상기 축열조(30)에서 공급된 온수에 의해 가열되고, 여기서 흡수용액으로부터 냉매 증기가 분리 증발되어 솔라 응축기(140)로 공급되며, 냉매 증기가 증발된 흡수액은 상기 흡수기(120)로 공급되는 것이다.
상기 솔라 응축기(140)는 공기나 냉각수를 이용하여 상기 솔라 재생기(130)로부터 전달된 냉매 증기를 응축시킨 후, 응축된 냉매액을 상기 증발기(110)로 이송한다.
상기 고온 재생기(150)는 가열원을 이용하여 상기 흡수기(120)로부터 전달된 흡수용액을 가열하여 고온의 냉매 증기와 흡수액으로 분리시키는 바, 즉, 상기 고온 재생기(150)로 유입된 희석된 흡수용액은 가스 연소 등의 가열원(151)을 이용하여 가열되고, 이로 인하여 흡수용액으로부터 고온의 냉매 증기가 분리 증발되며, 상기 고온의 냉매 증기는 상기 저온 재생기(160)를 통과하면서 냉각 응축되어 상기 응축기(170)에 액체 상태로 유입된다.
상기 저온 재생기(160)는 상기 고온 재생기(150)로부터 전달된 고온의 냉매 증기를 이용하여 상기 흡수기(120)로부터 전달된 흡수용액을 가열하여 냉매 증기와 흡수액으로 분리시키는 바, 즉, 용액순환펌프(P1)의 작동에 의해 상기 흡수기(120)로부터 상기 저온 재생기(160)로 유입된 희석된 흡수용액이 상기 고온 재생기(150)로부터 공급된 고온의 냉매 증기에 의해 가열되면서 냉매 증기가 증발하여 흡수액과 분리되며, 증발된 냉매 증기는 상기 응축기(170)로 공급되고, 분리된 흡수액은 상기 흡수기(120)로 공급된다.
상기 응축기(170)는 공기나 냉각수를 이용하여 상기 고온 재생기(150)와 상기 저온 재생기(160)로부터 전달된 냉매 증기를 냉각시켜 응축시킨 후, 응축된 냉매액을 상기 증발기(110)로 이송한다.
상기 제어반(미도시)은 온도센서를 이용하여 관로 상에 설치된 전자밸브의 개폐를 제어함으로써 효율적인 운전 가동이 이루어지도록 제어한다.
더불어, 본 발명에 따른 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기(100)는 저온 열교환기(191), 고온 열교환기(192) 및 응축 열교환기(193)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 저온 열교환기(191)는 상기 흡수기(120)로부터 이송되는 흡수용액과 상기 저온 재생기(160)의 흡수액이 열교환되는 기능을 하고, 상기 고온 열교환기(192)는 상기 흡수기(120)로부터 상기 고온 재생기(150)로 이송되는 흡수용액과 상기 고온 재생기(150)에서 분리된 흡수액이 열교환되는 기능을 하며, 상기 응축 열교환기(193)는 상기 흡수기(120)에서 냉매 증기를 흡수해 농도가 묽어진 흡수용액과 상기 저온 재생기(160)를 통과하면서 응축된 액체 상태의 냉매액이 열교환되는 기능을 한다.
그리고, 상기 흡수기(120)의 하류에 용액순환펌프(P1)가 설치되어 상기 흡수기(120)에서 희석된 흡수용액을 순환시키고, 상기 저온 재생기(160)와 흡수기(120)의 사이에 용액분사펌프(P2)가 설치되어 흡수용액으로부터 분리된 흡수액을 상기 흡수기(120)로 이송하여 분사시키며, 상기 증발기(110)의 상·하부를 연결하는 관로 상에 냉매 펌프(P3)가 설치되어 상기 솔라 응축기(140) 또는 상기 응축기(170)에서 응축된 냉매액을 상기 증발기(110)의 상부로 이송시켜 분사하게 한다.
나아가, 상기 흡수기(120)로부터 이송되는 흡수용액의 상기 고온 재생기(150)로의 유입을 제어하는 제 1 제어밸브(V1)와, 상기 흡수기(120)로부터 이송되는 흡수용액의 상기 저온 재생기(160)로의 유입을 제어하는 제 2 제어밸브(V2)와, 상기 흡수기(120)로부터 이송되는 흡수용액의 상기 솔라 재생기(130)로의 유입을 제어하는 제 3 제어밸브(V3)와, 상기 흡수기(120)로부터 이송되는 흡수용액의 상기 응축 열교환기(193)로의 유입을 제어하는 제 4 제어밸브(V4)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명의 작동에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
< 냉 방 >
먼저, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 태양의 일사량이 충분하여 집열기(20)에 의해 가열되어 축열조(30)에 저장된 온수의 온도가 본 발명의 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기(100)를 가동하기에 충분한 기준 온도 이상으로 축열조(30)에 설치된 온도센서에 의해 감지되는 경우, 냉매 펌프(P3)에 의해 공급된 냉매액이 증발기(110)에서 증발되어 흡수기(120)에 공급되면서 공기조화기(40)로부터 유입된 냉수로부터 열을 빼앗아 저온의 냉수로 되고, 이러한 냉수는 다시 공기조화기(40)로 이동하여 실내 공기의 냉각을 위해 사용되어 냉방이 실현된다.
지속적인 냉방을 위하여, 제어반은 용액순환펌프(P1)를 가동시키고 제 3 제어밸브(V3)를 개방하여 흡수기(120)에서 희석된 흡수용액은 솔라 재생기(130)로 공급되고, 나머지 제 1 제어밸브(V1), 제 2 제어밸브(V2) 및 제 4 제어밸브(V4)가 차단되어 고온 재생기(150)와 저온 재생기(160)로는 흡수용액이 공급되지 않아 열손실을 최소화하여 효율적인 운전이 가능하다.
솔라 재생기(130)로 공급된 흡수용액은 상기 축열조(30)에서 공급된 온수에 의해 가열되고, 흡수용액으로부터 냉매 증기가 분리 증발되어 솔라 응축기(140)로 공급되며, 솔라 응축기(140)는 공기나 냉각수를 이용하여 냉매 증기를 응축시킨 후 응축된 냉매액을 증발기(110)로 이송하고, 냉매 증기가 증발되고 남은 흡수액은 상기 흡수기(120)로 공급되면서 냉방 사이클이 지속적으로 유지되는 것이다.
날씨가 흐리거나 일몰 후와 같이 태양의 일사량이 없는 경우, 축열조(30)에 설치된 온도센서에 의해 감지된 온도가 본 발명의 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기(100)를 가동하기에 충분한 기준 온도보다 매우 낮아 태양열에 의한 온수를 이용할 수 없다고 판단되는 경우, 솔라 재생기(130)는 흡수식 냉온수기의 가동에 전혀 기여할 수 없기 때문에, 제어반은 용액순환펌프(P1)를 가동시키고 제 1 제어밸브(V1), 제 2 제어밸브(V2) 및 제 4 제어밸브(V4)를 개방하여 흡수기(120)에서 희석된 흡수용액은 저온 열교환기(191)나 응축 열교환기(193) 또는 고온 열교환기(192)를 거친 후 고온 재생기(150)와 저온 재생기(160)로 병렬 상태로 공급되고, 나머지 제 3 제어밸브(V3)는 차단되어 솔라 재생기(130)로는 흡수용액이 공급되지 않아 열손실을 최소화하여 효율적인 운전이 가능하다.
고온 재생기(150)로 유입된 희석된 흡수용액은 가스 연소 등의 가열원(151)에 의하여 가열되고, 이러한 고온 재생기(150)에서 증발하여 발생된 고온의 냉매 증기는 저온 재생기(160)를 통과하면서 응축되어 액체 상태로 응축기(170)로 유입되며, 저온 재생기(160)로 공급된 희석용액은 가열되어 냉매 증기가 발생되고 냉매 증기는 응축기(170)로 유입되며, 고온 재생기(150)와 저온 재생기(160)에서 발생된 농축된 흡수액은 흡수기(120)로 유입되어 냉방 사이클이 지속적으로 유지되는 것이다.
태양의 일사량이 부족하여 축열조(30)에 설치된 온도센서에 의해 감지된 온도가 본 발명의 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기(100)를 가동하기에 충분한 기준 온도보다 낮을 경우, 제어반은 용액순환펌프(P1)를 가동시키고 제 1 제어밸브(V1), 제 3 제어밸브(V3) 및 제 4 제어밸브(V4)를 개방하며, 제 2 제어밸브(V2)는 차단하여 흡수기(120)에서 희석된 흡수용액은 솔라 재생기(130)와 고온 재생기(150)로 병렬로 공급되어 열손실을 최소화하여 효율적인 운전이 가능하다.
또한, 고온 재생기(150)로 유입된 흡수용액은 가스 연소 등의 가열원(151)에 의하여 가열되고, 증발하여 발생된 고온의 냉매 증기는 저온 재생기(160)를 통과하여 응축기(170) 유입되어 응축되며, 더불어 솔라 재생기(130)에서 발생된 냉매 증기는 솔라 응축기(140)로 유입되고, 상기 솔라 응축기(140)와 응축기(170)에서 응축된 냉매액은 증발기(110)로 공급된다.
그리고, 솔라 재생기(130)에서 농축된 흡수액은 저온 재생기(160)에서 농한 흡수액으로 재생되며, 용액분사펌프(P2)의 가동에 의해 고온 재생기(150)에서 농축된 흡수액과 함께 흡수기(110)로 유입되어 냉방 사이클이 지속적으로 유지된다.
이로써 솔라 재생기(130)를 이용하는 냉방 사이클과 고온 재생기(150)를 이용하는 냉방 사이클이 동시에 실현됨으로써 부족한 태양열을 보충할 수 있는 것이다.
< 난 방 >
먼저, 태양의 일사량이 충분하여 집열기(20)에 의해 가열되어 축열조(30)에 저장된 온수의 온도가 난방 가능 온도에 도달한 경우, 축열조(30)에 저장된 온수가 공기조화기(40)에 공급되어 난방이 실현된다.이때 난방에 사용된 온수는 축열조(30)로 재순환될 수 있다.
다만, 태양의 일사량이 부족하거나 없어서 난방이 어려운 경우에는, 고온 재생기(150)의 가스 연소 등 가열원(151)을 이용하여 난방을 하게 되고, 제어반은 용액순환펌프(P1)를 가동하고 제 1 제어밸브(V1), 제 2 제어밸브(V2) 및 제 4 제어밸브(V4)를 개방하며, 제 3 제어밸브는 차단하여, 흡수기(120)에서 희석된 흡수용액이 솔라 재생기(130)로 유입되지 못하도록 함과 동시에 고온 재생기(150)로 공급되어 열손실을 최소화하여 효율적인 운전이 가능하다.
이때, 저온 재생기(160)에서 분리된 냉매 증기는 응축기(170)에서 응축되어 증발기(110)에 공급되고, 저온 재생기(160)에서 희석된 흡수액은 흡수기(120)로 유입된 후 다시 고온 재생기(150)와 저온 재생기(160)로 재순환되는 냉방 사이클이 유지된다.
< 급 탕 >
본 발명에 따른 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기(100)는 태양열을 우선적으로 이용하여 가동되므로, 태양열의 일사량이 충분한 경우에는 태양열에 의해 가열된 온수를 이용하여 냉난방과 함께 급탕이 가능하다.
다만, 태양열이 없어서 태양열을 이용하여 급탕이 어려운 경우에도 냉난방을 하면서 동시에 급탕 부하를 감당할 수가 있는 바, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제어반이 온도 센서에 의해 급탕 부하를 감지하면 용액순환펌프(P1)를 가동하고 제 1 제어밸브(V1), 제 3 제어밸브(V3) 및 제 4 제어밸브(V4)를 개방하며 제 2 제어밸브(V2)는 차단하여, 흡수기(120)에서 희석된 흡수용액이 솔라 재생기(130)와 고온 재생기(150)로만 공급되도록 제어한다.
즉, 냉방 또는 난방시 태양의 일사량이 없을 때에는 솔라 재생기(130)를 가동하지 않으나, 급탕 부하의 발생시 흡수기(120)의 흡수용액을 저온 재생기(160)가 아닌 솔라 재생기(130)로 직접 공급하여, 고온의 흡수용액과 급탕 온수가 솔라 재생기(130)에서 열교환되어 급탕이 실현되는 것이다.
이때, 급탕 온수의 입구와 출구는 도 3과 같이 태양열에 의한 온수의 입구와 출구와 동일하게 구성될 수도 있고, 도 4와 같이 삼방밸브(3way valve)를 추가하여 태양열의 온수 배관과 급탕 배관을 별도로 제공할 수도 있다.
결국, 본 발명에 따른 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기에 의하면, 태양열을 주열원으로 이용하되 일사량이 부족하거나 일사량이 없는 경우에도 보조 열원설비를 추가함 없이 자체 열원에 의하여 냉방과 난방은 물론이고 급탕까지 1개의 냉온수기로 가동할 수 있으므로, 흡수식 냉온수기의 열효율을 크게 높일 수 있을 뿐만 아니라, 냉방, 난방 및 급탕 부하를 효율적으로 제어하여 열손실을 최소화할 수 있고, 냉방 또는 난방시 급탕을 동시에 사용할 수 있으며, 설치 및 유지 비용이 저렴하다.
본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
1. 종래의 태양열을 이용한 흡수식 냉난방 시스템
10. 흡수식 냉온수기 20. 집열기
30. 축열조 40. 공기조화기
50. 보일러 51. 보조 탱크
100. 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기
110. 증발기 120. 흡수기
130. 솔라 재생기 140. 솔라 응축기
150. 고온 재생기 151. 가열원 160. 저온 재생기
170. 응축기 191. 저온 열교환기
192. 고온 열교환기 193. 응축 열교환기
P1. 용액순환펌프 P2. 용액분사펌프 P3. 냉매펌프
V1. 제 1 제어밸브 V2. 제 2 제어밸브
V3. 제 3 제어밸브 V4. 제 4 제어밸브
V5. 급탕유입밸브 V6. 급탕유출밸브

Claims (5)

  1. 응축된 냉매액를 증발시켜 냉매 증기를 발생시키고 잠열에 의해 냉수를 생성하는 증발기(110); 상기 증발기(110)로부터 유입된 냉매 증기를 흡수액에 흡수시키는 흡수기(120); 축열조(30)에서 공급된 온수를 이용하여 상기 흡수기(120)로부터 전달된 흡수용액에서 냉매 증기를 분리시키는 솔라 재생기(130); 공기나 냉각수를 이용하여 상기 솔라 재생기(130)로부터 전달된 냉매 증기를 응축시키는 솔라 응축기(140); 가열원을 이용하여 상기 흡수기(120)로부터 전달된 흡수용액을 가열하여 고온의 냉매 증기와 흡수액으로 분리시키는 고온 재생기(150); 상기 고온 재생기(150)로부터 전달된 고온의 냉매 증기를 이용하여 상기 흡수기(120)로부터 전달된 흡수용액을 가열하여 냉매 증기와 흡수액으로 분리시키는 저온 재생기(160); 공기나 냉각수를 이용하여 상기 고온 재생기(150)와 상기 저온 재생기(160)로부터 전달된 냉매 증기를 냉각시켜 응축시키는 응축기(170); 상기 흡수기(120)로부터 이송되는 흡수용액과 상기 저온 재생기(160)의 흡수액이 열교환되는 저온 열교환기(191); 상기 고온 재생기(150)로 이송되는 흡수용액과 상기 고온 재생기(150)의 흡수액이 열교환되는 고온 열교환기(192); 상기 저온 열교환기(191)에서 열교환된 흡수용액과 상기 저온 재생기(160)를 통과하면서 응축된 흡수액이 열교환되는 응축 열교환기(193); 및 온도센서를 이용하여 펌프 및 밸브의 작동을 제어함으로써 효율적인 운전 가동이 이루어지도록 제어하는 제어반;을 포함하고,
    상기 흡수기(120)의 하류에 설치되어 상기 흡수기(120)의 흡수용액을 순환시키는 용액순환펌프(P1); 상기 저온 재생기(160)와 흡수기(120)의 사이에 설치되어 흡수용액으로부터 분리된 흡수액을 상기 흡수기(120)에 분사시키는 용액분사펌프(P2); 및 냉매 증기가 상기 솔라 응축기(140) 또는 상기 응축기(170)에서 응축된 냉매를 상기 증발기(110)의 상부로 이송시켜 분사하는 냉매펌프(P3);를 포함하며,
    상기 흡수기(120)로부터 이송되는 흡수용액의 상기 고온 재생기(150)로의 유입을 제어하는 제 1 제어밸브(V1); 상기 흡수기(120)로부터 이송되는 흡수용액의 상기 저온 재생기(160)로의 유입을 제어하는 제 2 제어밸브(V2); 상기 흡수기(120)로부터 이송되는 흡수용액의 상기 솔라 재생기(130)로의 유입을 제어하는 제 3 제어밸브(V3); 상기 흡수기(120)로부터 이송되는 흡수용액의 상기 응축 열교환기(193)로의 유입을 제어하는 제 4 제어밸브(V4); 상기 솔라 재생기(130)를 통과하도록 설치된 태양열의 온수 배관에 연결된 급탕유입배관과 급탕유출배관의 각 연결점에 각각 설치된 삼방밸브로 이루어진 급탕유입밸브(V5); 및 급탕유출밸브(V6);를 더 포함하는 냉·난방과 급탕의 동시 사용이 가능한 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기.




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