KR101435585B1 - 흡수식 냉난방 모듈을 포함하는 열병합 발전 시스템 - Google Patents

흡수식 냉난방 모듈을 포함하는 열병합 발전 시스템 Download PDF

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KR101435585B1
KR101435585B1 KR1020130042291A KR20130042291A KR101435585B1 KR 101435585 B1 KR101435585 B1 KR 101435585B1 KR 1020130042291 A KR1020130042291 A KR 1020130042291A KR 20130042291 A KR20130042291 A KR 20130042291A KR 101435585 B1 KR101435585 B1 KR 101435585B1
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cooling
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김민성
백영진
이길봉
조준현
신형기
나호상
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명은, 터빈에서 나온 고온수의 열을 증발기를 가열시키는 데 이용함으로써, 폐열을 활용하고, 냉각탑의 작동을 최소화할 수 있으므로, 에너지 이용 효율이 높아지는 이점이 있다. 또한, 터빈에서 나온 고온수의 열을 증발기에 제공하여, 증발기에서 증발된 냉매 증기의 온도가 높아지게 되므로, 난방수가 흡수기에서 얻을 수 있는 열량이 보다 증가될 수 있다. 따라서, 재생기에 공급된 열량 대비 얻을 수 있는 열량이 증가되므로 난방 성능이 향상될 수 있다. 또한, 증발기의 온도가 높아지게 되므로, 겨울철 등 추운 외기 조건에서 상기 증발기에 서리가 발생하는 현상을 방지할 수 있다.

Description

흡수식 냉난방 모듈을 포함하는 열병합 발전 시스템{Cogeneration system including absorption heating and cooling device}
본 발명은 흡수식 냉난방 모듈을 포함하는 열병합 발전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터빈에서 발생된 열원을 공급받는 흡수식 히트 펌프를 포함한 열병합 발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 열병합 발전 시스템(Cogeneration system)은, 하나의 에너지원으로부터 전력과 열을 동시에 생산하는 시스템이다. 열병합 발전 시스템은 엔진 또는 터빈을 구동하여 발전을 하고, 이 때 발생되는 배기가스 열 또는 냉각수의 폐열을 회수하여 압축식 냉난방기나 흡수식 냉난방기에 공급하여 건물의 냉,난방 및 급탕에 이용한다. 상기 압축식 냉난방기는 압축기, 응축기, 증발기, 팽창기구를 포함하고, 상기 흡수식 냉난방기는 흡수기, 재생기, 응축기, 증발기를 포함한다.
그러나, 상기와 같은 열병합 발전 시스템은, 겨울철 등에 난방 온수나 급탕 요구가 증대될 경우, 보일러의 증기를 대부분 난방용으로 사용하기 때문에, 터빈으로 공급되는 증기가 부족하게 되어 터빈의 발전량이 감소되는 문제점이 있다.
한국등록특허 10-1052776호에서는 열교환기를 포함하는 고효율 흡수식 히트펌프를 이용한 지역 난방수 가열시스템에 대해 개시되어 있다.
본 발명의 목적은, 겨울철 등에 충분한 난방 성능을 확보하면서도 발전량의 감소를 방지할 수 있는 흡수식 냉난방 모듈을 포함하는 열병합 발전 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은, 터빈, 보일러 및 복수기를 포함하는 열병합 모듈과, 흡수기, 재생기, 응축기, 증발기 및 실내기를 포함하는 흡수식 냉난방 모듈과, 상기 터빈에서 나와 상기 복수기로 유입되기 이전의 열병합 작동유체 중 적어도 일부를 상기 증발기로 안내하여 상기 증발기 내의 냉매를 가열한 후, 다시 상기 열병합 모듈로 순환시키는 증발기 가열수단을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 다른 열병합 발전 시스템은, 터빈, 보일러 및 복수기를 포함하는 열병합 모듈과, 흡수기, 재생기, 응축기, 증발기 및 실내기를 포함하는 흡수식 냉난방 모듈과, 상기 보일러에서 나온 열병합 작동 유체 중 적어도 일부를 상기 재생기로 안내하여, 상기 재생기 내의 냉매-흡수제 혼합물을 가열하는 재생기 가열 유로와, 상기 터빈에서 나와 상기 복수기로 유입되기 이전의 열병합 작동유체 중 적어도 일부를 상기 증발기로 안내하여 상기 증발기 내의 냉매를 가열하는 증발기 가열 유로와, 상기 실내기의 난방 운전시, 냉난방 작동 유체를 상기 흡수기와 응축기를 차례로 거치면서 가열시킨 후 상기 실내기로 안내하는 실내기 난방 유로를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 다른 열병합 발전 시스템은, 터빈, 보일러 및 복수기를 포함하는 열병합 모듈과, 흡수기, 재생기, 응축기, 증발기 및 실내기를 포함하는 흡수식 냉난방 모듈과, 상기 터빈에서 나와 상기 복수기로 유입되기 이전의 열병합 작동유체 중 적어도 일부를 상기 증발기로 안내하여 상기 증발기 내의 냉매를 가열하는 증발기 가열 유로와, 상기 증발기 가열 유로에 설치되어 상기 증발기로 바이패스되는 냉매 유량을 제어하는 증발기 공급 제어밸브와, 상기 흡수기에서 상기 재생기로 공급되는 냉매-흡수제 혼합물의 유량을 측정하는 유량 센서와, 상기 증발기 온도를 측정하는 증발기 온도 센서와, 상기 유량 센서와 증발기 온도 센서의 측정값에 따라 상기 증발기 공급 제어밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명은, 터빈에서 나온 고온수의 열을 증발기를 가열시키는 데 이용함으로써, 폐열을 활용하고, 냉각탑의 작동을 최소화할 수 있으므로, 에너지 이용 효율이 높아지는 이점이 있다.
또한, 터빈에서 나온 고온수의 열을 증발기에 제공하여, 증발기에서 증발된 냉매 증기의 온도가 높아지게 되므로, 난방수가 흡수기에서 얻을 수 있는 열량이 보다 증가될 수 있다. 재생기로 공급되는 열량 대비 상기 흡수기에서 발생되는 열량과 상기 응축기에서 발생되는 열량의 합이 커지기 때문에, 성능계수(COP,Coefficient of Performance)가 향상되어 난방 성능이 향상될 수 있는 이점이 있다.
또한, 보일러에서 발생된 고온의 증기 중 상기 재생기를 가열시키는 데 사용되는 양이 종래에 비해 줄어들기 때문에, 난방 운전시에도 상기 터빈으로 공급되는 증기의 양은 충분히 확보되어 전기 생산량의 감소를 방지할 수 있다.
또한, 증발기의 온도가 높아지게 되므로, 겨울철 등 추운 외기 조건에서 상기 증발기에 서리가 발생하는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 냉각탑의 작동을 최소화할 수 있으므로, 냉각탑을 구동시키는 데 드는 전력이 절감되고, 소음 발생도 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 흡수식 냉난방기를 포함하는 열병합 발전 시스템이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 열병합 발전 시스템의 난방 운전 상태가 도시된 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 열병합 발전 시스템의 냉방 운전 상태가 도시된 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 열병합 발전 시스템의 난방 운전시 다른 작동예가 도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열병합 발전 시스템의 난방 운전 상태가 도시된 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열병합 발전 시스템은, 열병합 모듈, 흡수식 냉난방 모듈, 재생기 가열 유로, 증발기 가열 유로, 실내기 난방 유로 및 실내기 냉방 유로를 포함한다.
상기 열병합 모듈은, 터빈(10), 보일러(20), 복수기(30) 및 제1냉각탑(40)을 포함한다.
상기 터빈(10)은 상기 보일러(20)에서 발생된 증기를 이용해 전기를 발생시키는 증기 터빈인 것으로 예를 들어 설명한다. 또한, 상기 터빈(10)의 2개의 제1,2터빈(11)(12)이 결합된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 1개만 설치되거나 2개 이상의 터빈들이 결합되는 것도 가능하다. 상기 제1터빈(11)의 토출유로(13)는 상기 보일러(20)로 연결되고, 상기 제2터빈(12)의 입구 유로(14)도 상기 보일러(20)에 연결된다.
상기 보일러(20)는 증기를 토출하는 보일러 토출 유로(21)가 연결된다. 상기 보일러 토출 유로(21)는 후술하는 재생기 공급유로(24)와 터빈 공급 유로(22)로 분기되고, 분기되는 지점에는 제1삼방 밸브(23)가 설치된다.
상기 복수기(30)는 상기 터빈(10)에서 나온 증기를 응축시켜 다시 물로 되돌린다. 상기 복수기(30)내의 증기는 상기 제1냉각탑(40)에서 나온 냉각수에 의해 응축된다.
상기 흡수식 냉난방 모듈은, 흡수기(60), 재생기(70), 응축기(80), 증발기(90) 및 실내기(100)를 포함한다.
상기 흡수기(60)는, 상기 증발기(90)에서 증발된 냉매 증기를 유입하여 냉매-흡수제 혼합물에 흡수시킨다. 상기 냉매-흡수제 혼합물은 서로 증발압이 다른 2종류의 냉매가 혼합된 변온증발 혼합냉매이다. 상기 냉매-흡수제 혼합물은 다양한 조합이 가능하며, 물-LiBr조합, 암모니아(NH3)-물 조합 등을 이용할 수 있다. 상기 흡수기(60)는 흡수과정에서 흡수열을 발생한다. 상기 흡수기(60)에서 발생된 흡수열은 상기 실내기(100)의 냉방운전시에는 냉각수에 의해 냉각시키고, 상기 실내기(100)의 난방 운전시에는 난방수를 가열하는 데 사용된다.
상기 흡수기(60)와 재생기(70)는 흡수기 액상 토출유로(61)에 의해 연결된다. 상기 흡수기 액상 토출유로(61)를 통해 상기 흡수기(60)내의 액상의 냉매-흡수제 혼합물은 상기 재생기(70)로 공급된다. 상기 흡수기 액상 토출유로(61)에는 펌프(63)가 설치된다.
상기 재생기(70)는 상기 흡수기(60)로부터 토출된 냉매-흡수제 혼합물로부터 냉매를 일부 증발시킨다. 상기 재생기(70)는 상기 재생기 가열 유로(26)로부터 열원을 공급받아 냉매-흡수제 혼합물의 냉매를 일부 증발시킨다. 상기 재생기(70)에는 재생기 기상 토출 유로(71)와, 재생기 액상 토출 유로(72)가 연결된다. 상기 재생기 기상 토출 유로(71)는 상기 재생기(70)와 상기 응축기(80)를 연결하고, 상기 재생기(70)에서 상기 재생기 가열유로(26)에 의해 가열되어 증발된 기상 냉매를 상기 응축기(80)로 토출되도록 안내한다. 상기 재생기(70)에서는 상기 냉매와 흡수제 중에서 증발압이 높은 냉매가 주로 증발한다. 상기 재생기 액상 토출 유로(72)는 상기 재생기(70)와 상기 흡수기(60)를 연결하여, 상기 재생기(70)내의 액상의 냉매-흡수제 혼합물을 상기 흡수기(60)로 순환시킨다. 상기 재생기 액상 토출 유로(72)에는 재생기 액상 토출 밸브(73)가 설치된다.
상기 재생기 가열 유로(26)는, 상기 재생기(70)와 상기 열병합 모듈을 연결한다. 상기 재생기 가열 유로(26)는 상기 보일러(20)에서 나온 고온의 증기 중 적어도 일부를 상기 재생기(70)로 안내하여, 상기 재생기(70)내의 냉매-흡수제 혼합물을 가열하도록 열원을 공급한다. 상기 재생기 가열 유로(26)는 상기 보일러(20)에서 나온 증기를 상기 재생기(70)로 안내하는 재생기 공급유로(24)와, 상기 재생기(70)를 가열시키고 응축된 물을 다시 상기 보일러(20)로 토출하는 재생기 토출유로(25)로 이루어진다. 상기 재생기 공급유로(24)에는 상기 보일러(20)에서 상기 재생기(70)로 공급되는 증기의 양을 제어하기 위한 재생기 공급 제어 밸브(27)가 설치된다.
상기 응축기(80)는 상기 재생기(70)에서 나온 냉매 증기를 응축시킨 후 상기 증발기(90)로 보낸다. 상기 응축기(80)에는 응축된 냉매를 상기 증발기(90)로 안내하는 응축기 토출 유로(85)가 연결되고, 상기 응축기 토출 유로(85)에는 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브(86)가 설치된다. 상기 응축기(80)는 응축과정에서 응축열을 발생시킨다.
상기 증발기(90)는 상기 응축기(80)에서 응축된 냉매를 증발시키고, 증발된 냉매 증기는 상기 흡수기(60)로 토출한다. 상기 증발기(90)와 상기 흡수기(60)는 증발기 토출 유로(91)로 연결된다.
상기 증발기 가열 유로(50)는 상기 증발기(90)와 상기 열병합 모듈을 연결하여, 상기 터빈(10)에서 나와 상기 복수기(30)로 유입되기 이전의 열병합 작동 유체를 상기 증발기(90)로 안내한다. 상기 터빈(10)에서 나온 열병합 작동 유체는 증기와 응축수의 혼합물인 바, 대부분이 건도가 매우 낮은 습증기이다. 상기 증발기 가열 유로(50)는, 상기 터빈(10)에서 나온 고온의 습증기 중 적어도 일부를 상기 증발기로 안내하여 상기 증발기(90)를 가열시킨다. 상기 증발기 가열 유로(50)는, 상기 제2터빈(12)의 토출 유로(15)에서 분기되어 상기 증발기(90)에 연결된 제1증발기 공급 유로(51)와, 상기 증발기(90)를 가열시키고 나온 증기를 상기 복수기(30)로 안내하는 제2증발기 토출 유로(52)로 이루어진다. 상기 제1증발기 공급 유로(51)에는 상기 증발기(90)로 공급되는 고온의 습증기의 양을 조절하기 위한 증발기 공급 제어 밸브(53)가 설치된다.
상기 실내기 난방 유로는, 상기 실내기(100)의 난방 운전시 상기 실내기(100)와 흡수기(60)와 응축기(80)를 차례로 연결하는 유로이며, 냉난방 작동유체가 상기 실내기(100), 흡수기(60), 응축기(80)를 거쳐 상기 실내기(100)로 다시 순환되도록 안내한다.
상기 실내기 난방 유로는, 상기 실내기(100)에서 냉난방 작동유체를 토출하는 실내기 토출 유로(102)와, 상기 실내기 토출 유로(102)에서 나온 냉난방 작동유체를 상기 흡수기(60)로 안내하는 흡수기 공급 유로(105)와, 상기 흡수기 공급 유로(105)로 공급된 냉난방 작동유체를 상기 흡수기(60)를 통과시켜 열교환시키는 흡수기 열교환 유로(107)와, 상기 흡수기(60)에서 열교환된 냉난방 작동유체를 상기 응축기(80)로 안내하는 흡수기 토출 유로(62)와, 상기 흡수기 토출 유로(62)로부터 공급된 냉난방 작동유체를 상기 응축기(80)를 통과시켜 열교환시키는 응축기 열교환 유로(81)와, 상기 응축기(80)에서 열교환된 냉난방 작동유체를 상기 실내기(100)로 안내하는 실내기 공급 유로(84)와, 상기 실내기 공급 유로(84)로부터 공급된 냉난방 작동유체를 상기 실내기(100)를 통과시켜 열교환시키는 실내기 열교환 유로(101)를 포함한다.
상기 실내기 냉방 유로는, 상기 실내기(100)의 냉방 운전시 상기 실내기(100)와 상기 증발기(90)를 연결하는 유로이고, 상기 증발기(90)에서 열교환되어 냉각된 냉난방 작동유체를 상기 실내기(100)로 순환시킨다. 도 3을 참조하면, 상기 실내기 냉방 유로는 상기 실내기 토출 유로(102)와, 상기 실내기 토출 유로(102)에서 나온 냉난방 작동 유체를 상기 증발기(90)로 안내하는 제2증발기 공급 유로(104)와, 상기 제2증발기 공급 유로(104)를 통해 공급된 냉난방 작동 유체를 상기 증발기(90)를 통과시켜 열교환시키는 증발기 열교환 유로(92)와, 상기 증발기 열교환 유로(92)에서 열교환되어 응축된 응축수를 상기 상기 실내기(100)에서 열교환시키는 상기 실내기 열교환 유로(101)를 포함한다.
상기 실내기 토출 유로(102)는 상기 흡수기 공급 유로(105)와 상기 제2증발기 공급 유로(104)로 분기되고, 분기되는 지점에는 제2삼방 밸브(103)가 설치된다. 상기 제2삼방 밸브(103)는 상기 실내기(100)의 냉,난방 운전에 따라 상기 흡수기 공급 유로(105)와 상기 제2증발기 공급 유로(104)를 선택적으로 개방한다.
상기 실내기 열교환 유로(101)에는 상기 실내기 공급 유로(84)와 상기 제2증발기 토출 유로(92)가 함께 연결되고, 연결되는 지점에는 제3삼방 밸브(93)가 설치된다. 상기 제3삼방 밸브(93)는 상기 실내기(100)의 냉,난방 운전에 따라 상기 실내기 공급 유로(84)와 상기 제2증발기 토출 유로(92)를 선택적으로 개방한다.
한편, 상기 열병합 발전 시스템은, 상기 실내기(100)의 냉방 운전시 상기 응축기(80)를 통과한 냉난방 작동 유체를 냉각시키기 위한 제2냉각탑(110)과, 상기 제2냉각탑(110)의 냉각수를 냉각시키는 냉각 유로를 더 포함한다.
상기 냉각 유로는, 상기 실내기(100)의 냉방 운전시 상기 제2냉각탑(110), 상기 흡수기(60), 상기 응축기(80)를 차례로 연결하는 유로이다. 상기 냉각 유로는, 상기 응축기 열교환 유로(81)에서 열교환되어 나온 냉난방 작동 유체를 상기 제2냉각탑(110)으로 안내하는 제2냉각탑 공급 유로(82)와, 상기 제2냉각탑(110)에서 냉각된 냉난방 작동 유체를 상기 흡수기(60)로 안내하는 제2냉각탑 토출 유로(111)를 포함한다.
상기 응축기 열교환 유로(81)는 상기 실내기 공급 유로(84)와 상기 제2냉각탑 공급 유로(82)로 분기되고, 분기되는 지점에는 제4삼방 밸브(83)가 설치된다. 상기 제4삼방 밸브(83)는 상기 실내기(100)의 냉,난방 운전에 따라 상기 실내기 공급 유로(84)와 상기 제2냉각탑 공급 유로(82)를 선택적으로 개방한다.
상기 흡수기 열교환 유로(107)에는 상기 흡수기 공급 유로(105)와 상기 제2냉각탑 토출 유로(11)가 함께 연결되고, 연결되는 지점에는 제5삼방 밸브(106)가 설치된다. 상기 제5삼방 밸브(106)는 상기 실내기(100)의 냉,난방 운전에 따라 상기 흡수기 공급 유로(105)와 상기 제2냉각탑 토출 유로(11)를 선택적으로 개방한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 작동을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 2를 참조하면, 상기 실내기(100)의 난방 운전시, 상기 제2터빈(12)에서 나온 고온의 습증기 중 적어도 일부는 상기 증발기 가열 유로(50)를 통해 상기 증발기(90)로 공급된다. 상기 제2터빈(12)에서 나온 고온의 습증기는 일부만이 상기 증발기 가열 유로(50)로 바이패스되는 것도 가능하고, 전부가 바이패스되는 것도 가능하다. 여기서는, 일부만이 바이패스되는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 제2터빈(12)에서 나온 고온의 습증기를 상기 증발기 가열 유로(50)로 바이패스하는 양은 상기 증발기 공급 제어 밸브(53)에 의해 제어될 수 있으며, 난방 부하나 순환하는 냉난방 작동 유체의 양에 따라 조절될 수 있다.
상기 증발기(90)에서는 상기 응축기(80)에서 나온 응축수와 상기 증발기 가열 유로(50)가 열교환하게 된다. 상기 응축기(80)로부터 공급된 응축수는 상기 증발기 가열 유로(50)로부터 열을 흡수하여 증발되고, 상기 흡수기(60)로 공급된다. 상기 증발기 가열 유로(50)는 상기 응축수에 열을 빼앗겨 냉각된 후, 상기 복수기(30)로 순환한다.
한편, 냉난방 작동 유체(이하,'난방수'라 칭함)는 상기 흡수기(60)를 통과하면서 1차 가열된다. 상기 흡수기(60)에는 상기 증발기(90)에서 상기 증발기 가열 유로(50)와의 열교환을 통해 가열된 냉매 증기가 공급되기 때문에, 상기 흡수기(60)에서 가열된 난방수의 온도는 상기 증발기 가열 유로(50)가 없는 경우보다 높아질 수 있다.
상기 흡수기(60)에서 1차 가열된 난방수는 상기 응축기(80)로 공급되어, 상기 응축기(80)에서 2차 가열된다. 상기 응축기(80)에서는 상기 재생기(70)에서 증발된 고온의 냉매 증기가 응축되면서 응축열이 발생하고, 상기 난방수는 상기 응축기(80)에서 발생된 열을 흡수하여 가열된다.
상기 응축기(80)에서 2차 가열된 난방수는 상기 실내기(100)로 공급되어, 상기 실내기(100)를 통과하는 실내 공기와의 열교환을 통해 실내 공기를 따뜻하게 한다.
상기와 같이, 상기 제2터빈(12)에서 나온 고온수의 열을 상기 증발기(90)를 가열하는 열원으로 제공함으로써, 상기 증발기(90)에서 증발하여 상기 흡수기(60)로 공급된 냉매 증기의 온도가 보다 높아지게 되므로, 난방수가 상기 흡수기(60)에서 얻을 수 있는 열량이 보다 증가될 수 있다. 따라서, 상기 재생기(70)로 공급되는 열량(QG) 대비 상기 흡수기(60)에서 발생되는 열량(QA)과 상기 응축기(80)에서 발생되는 열량(QC)의 합이 커지기 때문에, 성능계수(COP,Coefficient of Performance)가 향상되어, 난방 성능이 향상될 수 있다.
따라서, 상기 보일러(20)에서 발생된 고온의 증기 중 상기 재생기(70)를 가열시키는 데 사용되는 양이 종래에 비해 줄어들기 때문에, 난방 운전시에도 상기 터빈(50)으로 공급되는 증기의 양이 충분히 확보되어 전기 생산량의 감소를 방지할 수 있다.
또한, 상기 제2터빈(12)에서 나온 고온수의 열을 상기 복수기(30)에서 냉각수에 의해 냉각시키지 않고, 상기 증발기(90)에 제공함으로써, 상기 제1냉각탑(40)의 작동을 최소화하여 에너지 이용 효율이 높아질 수 있다.
또한, 상기 증발기(90)에 열원이 공급됨으로써, 상기 증발기(90) 온도가 높아지게 되므로, 겨울철 등 추운 외기 조건에서 상기 증발기(90)에 서리가 발생하는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제2냉각탑(110)의 작동도 정지되어, 상기 제2냉각탑(110)을 구동시키는 데 드는 전력이 절감되고, 소음 발생도 저감시킬 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 상기 실내기(100)의 냉방 운전시, 냉난방 작동 유체(이하,'냉방수'라 칭함)는 상기 증발기(90)를 통과하면서 열을 빼앗겨 냉각된 후, 상기 실내기(100)로 공급된다. 상기 실내기(100)로 공급된 냉방수는 실내 공기와의 열교환을 통해 상기 실내 공기를 냉각시킨다.
이 때, 상기 제2터빈(12)에서 나온 고온수는 상기 증발기(90)로 공급되지 않는다.
한편, 상기 실내기(100)의 냉방 운전시, 상기 제2냉각탑(110)은 작동한다. 상기 제2냉각탑(110)에서 냉각되어 나온 냉각수는 상기 흡수기(60)로 공급된다.
상기 흡수기(60)에서는 상기 증발기(90)에서 공급된 고온의 냉매 증기를 상기 냉각수로 냉각한다. 상기 흡수기(60)에서 고온의 냉매 증기를 냉각시킨 냉각수는 상기 응축기(80)로 공급된다.
상기 응축기(80)로 공급된 냉각수는 상기 재생기(71)에서 공급된 고온의 냉매 증기를 냉각시킨 후 상기 냉각탑(110)으로 순환한다.
한편, 도 4를 참조하면, 상기 실내기(100)의 난방 운전시, 상기 제2터빈(12)에서 나온 고온수 전부를 상기 증발기(90)를 가열하는 데 필요한 열원으로 사용하는 것을 예를 들어 설명한다.
상기 제2터빈(12)에서 나온 고온수 전부를 상기 증발기(90)를 가열하는 데 사용하면, 상기 제1냉각탑(40)을 구동할 필요가 없게 되므로 상기 제1냉각탑(40)을 구동하는 데 드는 전력이 절감되고 소음도 저감될 수 있다.
상기 증발기(90)를 가열하고 나온 증기는 상기 복수기(30)로 순환되므로, 상기 터빈(10)을 구동하는 데 필요한 증기량은 유지될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열병합 발전 시스템은, 제1유량 센서(54), 제2유량 센서(64), 증발기 온도 센서(94) 및 제어부를 더 포함하고, 상기 제1유량 센서(54), 제2유량 센서(64) 및 증발기 온도 센서(94)의 측정값들에 따라 상기 증발기 공급 제어밸브(53)의 작동을 제어하는 것이 상기 실시예와 상이하고, 상이한 점을 중심으로 상세히 설명한다.
상기 제1유량 센서(54)는 상기 제1증발기 공급 유로(51)에 설치되어, 상기 증발기 공급 제어밸브(53)를 통과한 고온의 습증기 유량을 측정한다.
상기 제2유량 센서(64)는 상기 흡수기 액상 토출 유로(61)에 설치되어, 상기 펌프(63)에 의해 펌핑되어 상기 재생기(70)로 유입되는 냉매-흡수제 혼합물의 유량을 측정한다.
상기 증발기 온도 센서(94)는 상기 증발기(90)에 설치된다.
상기 제어부(미도시)는, 상기 증발기 온도 센서(94)에서 측정된 온도가 설정 온도보다 낮을 경우, 상기 제1유량 센서(54)에서 측정된 습증기 유량을 확인하고, 상기 증발기 공급 제어밸브(53)를 제어하여 상기 증발기(90)로 바이패스되는 습증기 유량을 증가시킨다.
또한, 상기 제어부는 제2유량 센서(64)에서 측정된 유량이 설정 유량 이상일 경우, 상기 제1유량 센서(54)에서 측정된 습증기 유량을 확인하고, 상기 증발기 공급 제어밸브(53)를 제어하여 상기 증발기(90)로 공급되는 습증기 유량을 증가시킨다.
상기와 같이, 상기 증발기(90) 온도나 상기 흡수기(60)에서 상기 재생기(70)로 공급되는 냉매-흡수제 혼합물의 유량에 따라 상기 증발기(90)로 공급되는 고온의 습증기 유량을 제어함으로써, 상기 증발기(90)에 적절한 습증기 유량을 제공하여 상기 증발기(90)를 보다 효율적으로 가열시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 터빈 20: 보일러
26: 재생기 가열 유로 30: 복수기
40: 제1냉각탑 50: 증발기 가열 유로
60: 흡수기 70: 재생기
80: 응축기 90: 증발기
100: 실내기 110: 제2냉각탑

Claims (12)

  1. 터빈, 보일러 및 복수기를 포함하는 열병합 모듈과;
    흡수기, 재생기, 응축기, 증발기 및 실내기를 포함하는 흡수식 냉난방 모듈과;
    상기 실내기의 난방 운전시, 상기 터빈에서 나와 상기 복수기로 유입되기 이전의 열병합 작동유체 중 적어도 일부를 상기 증발기로 안내하여 상기 증발기 내의 냉매를 가열한 후, 다시 상기 열병합 모듈로 순환시키는 증발기 가열유로와;
    상기 실내기의 난방 운전시, 상기 실내기와 흡수기와 응축기를 차례로 연결하여 상기 흡수기에서 고온의 기상냉매에 의해 1차 가열된 냉난방 작동 유체를 상기 응축기에서 2차 가열하여 상기 실내기로 안내하는 실내기 난방 유로를 포함하는 열병합 발전 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 증발기 가열 유로는,
    상기 터빈에서 나온 열병합 작동유체를 상기 증발기로 안내하는 증발기 공급 유로와,
    상기 증발기를 가열시키고 나온 열병합 작동유체를 상기 복수기로 안내하는 증발기 토출유로를 포함하는 열병합 발전 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 보일러에서 나온 열병합 작동 유체 중 적어도 일부를 상기 재생기로 안내하여, 상기 재생기 내의 냉매-흡수제 혼합물을 가열하여 냉매를 일부 증발시키는 재생기 가열 유로를 더 포함하는 열병합 발전 시스템.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 실내기의 냉방 운전시, 상기 응축기에서 나온 냉난방 작동 유체를 냉각하는 냉각탑을 더 포함하는 열병합 발전 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 실내기의 냉방 운전시,
    상기 냉각탑과 흡수기와 응축기를 차례로 연결하여, 상기 냉각탑에서 나온 냉난방 작동 유체를 상기 흡수기로 안내하여 상기 흡수기 내의 고온의 냉매 증기를 냉각시킨 후, 상기 응축기로 안내하여 상기 응축기 내의 고온의 냉매 증기를 냉각시키는 냉각유로를 더 포함하는 열병합 발전 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 실내기의 냉방 운전시,
    상기 실내기와 상기 증발기를 연결하여, 상기 증발기에서 열교환되어 냉각된 냉난방 작동유체를 상기 실내기로 안내하는 실내기 냉방 유로를 더 포함하는 열병합 발전 시스템.
  8. 터빈, 보일러 및 복수기를 포함하는 열병합 모듈과;
    흡수기, 재생기, 응축기, 증발기 및 실내기를 포함하는 흡수식 냉난방 모듈과;
    상기 보일러에서 나온 열병합 작동 유체 중 적어도 일부를 상기 재생기로 안내하여, 상기 재생기 내의 냉매-흡수제 혼합물을 가열하는 재생기 가열 유로와;
    상기 터빈에서 나와 상기 복수기로 유입되기 이전의 열병합 작동유체 중 적어도 일부를 상기 증발기로 안내하여 상기 증발기 내의 냉매를 가열하는 증발기 가열 유로와;
    상기 실내기의 난방 운전시, 상기 실내기와 흡수기와 응축기를 차례로 연결하여 상기 흡수기에서 고온의 기상냉매에 의해 1차 가열된 냉난방 작동 유체를 상기 응축기에서 2차 가열하여 상기 실내기로 안내하는 실내기 난방 유로를 포함하는 열병합 발전 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 실내기의 냉방 운전시, 상기 응축기에서 나온 냉난방 작동 유체를 냉각하는 냉각탑과;
    상기 실내기의 냉방 운전시, 상기 냉각탑과 흡수기와 응축기를 차례로 연결하여, 상기 냉각탑에서 나온 냉난방 작동 유체를 상기 흡수기로 안내하여 상기 흡수기 내의 고온의 냉매 증기를 냉각시킨 후, 상기 응축기로 안내하여 상기 응축기 내의 고온의 냉매 증기를 냉각시키는 냉각유로를 더 포함하는 열병합 발전 시스템.
  10. 터빈, 보일러 및 복수기를 포함하는 열병합 모듈과;
    흡수기, 재생기, 응축기, 증발기 및 실내기를 포함하는 흡수식 냉난방 모듈과;
    상기 터빈에서 나와 상기 복수기로 유입되기 이전의 열병합 작동유체 중 적어도 일부를 상기 증발기로 안내하여 상기 증발기 내의 냉매를 가열하는 증발기 가열 유로와;
    상기 실내기의 난방 운전시, 상기 실내기와 흡수기와 응축기를 차례로 연결하여 상기 흡수기에서 고온의 기상냉매에 의해 1차 가열된 냉난방 작동 유체를 상기 응축기에서 2차 가열하여 상기 실내기로 안내하는 실내기 난방 유로와;
    상기 증발기 가열 유로에 설치되어 상기 증발기로 바이패스되는 냉매 유량을 제어하는 증발기 공급 제어밸브와;
    상기 흡수기에서 상기 재생기로 공급되는 냉매-흡수제 혼합물의 유량을 측정하는 유량 센서와;
    상기 증발기 온도를 측정하는 증발기 온도 센서와;
    상기 유량 센서와 상기 증발기 온도 센서의 측정값에 따라 상기 증발기 공급 제어밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 열병합 발전 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 증발기 온도 센서에서 측정된 온도가 설정 온도보다 낮을 경우, 상기 증발기 공급 제어밸브를 제어하여 상기 증발기로 바이패스되는 습증기 유량을 증가시키는 열병합 발전 시스템.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는,
    유량 센서에서 측정된 유량이 설정 유량 이상일 경우, 상기 증발기 공급 제어밸브를 제어하여 상기 증발기로 바이패스되는 습증기 유량을 증가시키는 열병합 발전 시스템.
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