KR101445266B1 - Central Control Association Management System of New Renewable Energy for Air Conditioning and Heating - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광발전, 풍력발전, 태양열, 히트펌프(공기열원 및 지열) 등의 설비를 유기적으로 제어하여 낭비없이 효과적으로 신재생에너지를 활용하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a new and renewable energy central control interlocking management system for cooling and heating which effectively utilizes renewable energy without waste by organically controlling facilities such as solar power generation, wind power generation, solar heat, heat pump (air heat source and geothermal heat) will be.
Description
본 발명은 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템에 관한 것으로서, 특히, 태양광발전, 풍력발전, 태양열, 히트펌프(공기열원 및 지열) 등의 설비를 유기적으로 제어하여 낭비없이 효과적으로 신재생에너지를 활용하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a new and renewable energy centralized control interlocking management system for heating and cooling, and more particularly, to a system and method for efficiently controlling renewable energy without wastage by organically controlling facilities such as solar power generation, wind power generation, solar heat, and heat pump (air heat source and geothermal heat) The present invention relates to a control system for centralized control of renewable energy for cooling and heating utilizing energy.
전세계적으로 화석연료의 고갈로 인한 문제와 환경적 문제를 발생하는 이산화탄소 배출에 의한 자연파괴에 따른 문제점과 함께 유가의 불안정과 기후변화협약의 규제 대응 등으로 화석연료 없이 냉난방이 가능한 시스템의 중요성이 커지게 되었다. 일반적으로 미래에너지원으로서 각광을 받고 있는 신재생에너지는 태양광, 태양열, 풍력, 지열, 히트펌프(공기열원, 지열) 등을 들 수 있다.The importance of a system capable of cooling and heating without fossil fuels due to the problem of depletion of fossil fuels worldwide and the natural destruction caused by the carbon dioxide emissions that cause environmental problems, as well as the instability of oil prices and the regulation response of the climate change convention . New and renewable energy, which is generally recognized as a future energy source, includes solar, solar, wind, geothermal, and heat pumps (air heat sources, geothermal heat).
이러한 다양한 신재생에너지는 에너지변환 특성이 달라 각기 제어 방법이 다르고, 각각의 독립된 시스템 설비가 적용되어 개별적으로 전력을 생산하고, 태양광, 태양열, 풍력, 지열, 히트펌프 등에 대하여 에너지변환에 필요한 조건이 성립되지 못하면 각 설비에서 에너지 변환이 불가능할 뿐만 아니라, 때로는 과잉 생산으로 인한 낭비를 초래하는 수도 있다.These various renewable energies are different from each other in terms of energy conversion characteristics, and each independent system is applied to produce electric power separately, and the conditions necessary for energy conversion for solar, solar, wind, geothermal, Failure to do so would not only make energy conversion impossible in each installation, but could also result in waste due to overproduction.
풍력발전, 히트펌프(공기열원 및 지열), 태양광발전, 태양열 설비를 하나의 시스템으로 공급할 경우 전체 시스템을 일괄적으로 제어할 수 있는 중앙제어시스템 없이 독립된 시스템으로 적용됨으로써 각각의 설비가 필요이상의 에너지를 과잉 생산하는 경우가 발생하며, 하나의 설비의 에너지원을 필요로 하는 다른 설비에 대하여 생산된 에너지를 즉각 공급하지 못함으로 인해 신재생에너지 설비를 갖추고도 상용전력 등 부가적인 에너지원을 이용하는 문제점이 있다.If a single system of wind power, heat pump (air heat source and geothermal), solar power generation, and solar heat system is supplied as one system, it is applied as an independent system without central control system which can control the whole system in a lump, Energy is overproduced, and because it can not supply the energy produced immediately to other facilities requiring one energy source, it is necessary to use renewable energy facilities and additional energy sources such as commercial power. There is a problem.
예를 들어, 대한민국특허등록번호 10-0903765호와 같이, 기존 태양열 등을 이용한 냉난방 시스템에서도, 태양열 설비와 히트 펌프 등의 유기적인 연동이 이루어지지 않으며, 히트 펌프가 혹한에서 동작되지 않을 수 있고, 또한 태양열만 이용할 뿐 발전 전력을 계통 연계해 잉여 전력에 의한 전기료 부담을 줄일 수 있는 방법이 되지 못하고 있다. For example, as shown in Korean Patent Registration No. 10-0903765, even in a cooling / heating system using existing solar heaters, organic interlocking between a solar heating facility and a heat pump can not be performed, the heat pump may not operate in cold weather, In addition, it is not a way to reduce electricity cost burden by surplus electric power by linking generation electric power to system using only solar heat.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 태양광발전과 풍력발전을 이용한 전력으로 전기 에너지가 필요한 제어 모듈과 히트 펌프를 가동할 수 있으며, 태양열을 이용해 더워진 축열 탱크의 유체(물 기타 액체)로 동절기 난방을 하되 히트펌프를 가동하여 필요시 난방을 보조하고, 하절기에는 히트펌프(공기열원 및 지열)에 의한 축냉 탱크의 차가운 유체(물 기타 액체)로 냉방이 가능하도록 하며, 동절기 혹한에도 태양열 설비를 통해 축열한 축열 탱크의 유체(물 기타 액체 등)를 팬코일로 흘려 히트펌프 기계실에 더운 바람을 공급함으로써 히트펌프가 상시 동작을 멈추지 않고 효과적으로 동작되도록 할 수 있는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템을 제공하는 데 있다. It is therefore an object of the present invention to provide a control module and a heat pump which are capable of operating a control module and a heat pump that require electric energy using electric power using solar power generation and wind power generation, The heat of the storage tank is heated by the fluid (water or other liquid) in the winter season. The heat pump is operated to assist the heating when necessary. In the summer, the cooling water is cooled by the heat pump (air heat source and geothermal) (Such as water and other liquids) in a heat storage tank that has been stored through a solar facility even during cold weather in the winter season, by supplying hot air to the heat pump machine room, thereby enabling the heat pump to operate effectively without stopping To provide a centralized control and management system for new and renewable energy for heating and cooling.
이외에도, 태양광발전과 풍력발전으로 전기 에너지가 필요한 제어 모듈과 히트 펌프를 가동하고 남는 전력을 전력 계통과 연계해 공급함으로써 전기 요금을 절감할 수 있는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템을 제공하는 데 있다. In addition, a new and renewable energy central control interlocking management system for air-conditioning and heating that can reduce electricity costs by supplying power to the power system by operating control modules and heat pumps that require electric energy from solar power generation and wind power generation .
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 본 발명의 일면에 따른, 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템은, 태양광발전 시스템; 풍력발전 시스템; 상기 태양광발전 시스템 또는 상기 풍력발전 시스템의 생산 전력으로 가동되는 태양열 제어모듈, 모니터링 및 제어모듈, 및 히트펌프; 유체 속의 제1열교환기와 제2열교환기를 포함하는 축열탱크; 유체 속의 제3열교환기를 포함하는 축냉탱크; 상기 제2열교환기 양끝에 배관으로 연결된 태양열 집열기; 상기 제2열교환기와 상기 태양열 집열기를 연결하는 배관 중 입력 배관의 중간에 설치된 제1순환펌프; 상기 제1열교환기 양끝에 연결된 난방관로; 상기 제3열교환기 양끝에 연결된 냉방관로; 상기 축열 탱크의 두 구멍에 연결된 난방 히트펌프 배관; 상기 축냉 탱크의 두 구멍에 연결된 냉방 히트펌프 배관; 및 상기 히트펌프와 팬코일을 포함하는 히트펌프 기계실을 포함하고, 상기 난방 히트펌프 배관과 상기 냉방 히트펌프 배관의 입력 배관들이 제2순환펌프를 거쳐 상기 히트펌프의 입력관에 연결되고, 상기 난방 히트펌프 배관과 상기 냉방 히트펌프 배관의 출력 배관들은 상기 히트펌프의 출력관에 연결된 삼방밸브의 두 출력구에 하나씩 연결되며, 상기 축열 탱크의 다른 두 구멍에 연결된 배관이 상기 팬코일 양끝에 연결되고, 상기 팬코일 양끝에 연결되는 배관 중 입력 배관의 중간에 제3순환펌프를 포함하며, 상기 태양열 제어모듈은 상기 제1순환펌프의 동작을 제어하고, 상기 모니터링 및 제어모듈은 상기 히트펌프, 상기 제2순환펌프, 및 상기 제3순환펌프의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.First, a summary of the features of the present invention will be described. In accordance with an aspect of the present invention, a centralized control and management system for renewable energy for cooling and heating includes a solar power generation system; Wind power system; A solar control module, a monitoring and control module, and a heat pump, which are operated by the production power of the solar power generation system or the wind power generation system; A heat storage tank including a first heat exchanger and a second heat exchanger in fluid; A hot water tank including a third heat exchanger in the fluid; A solar collector connected to both ends of the second heat exchanger by piping; A first circulation pump installed in the middle of an input pipe of a pipe connecting the second heat exchanger and the solar collector; A heating pipe connected to both ends of the first heat exchanger; A cooling pipe connected to both ends of the third heat exchanger; A heating heat pump pipe connected to two holes of the heat storage tank; A cooling heat pump piping connected to two holes of the compression tank; And a heat pump machine room including the heat pump and the fan coil, wherein input pipes of the heating heat pump pipe and the cooling heat pump pipe are connected to an input pipe of the heat pump via a second circulation pump, The heat pump piping and the output pipes of the cooling heat pump pipe are connected to two output ports of a three-way valve connected to an output pipe of the heat pump, pipes connected to the other two holes of the heat storage tank are connected to both ends of the fan coil, Wherein the solar control module controls the operation of the first circulation pump and the monitoring and control module controls the operation of the heat pump, The second circulation pump, and the third circulation pump.
상기 태양열 집열기에 의해 더워진 상기 난방관로를 흐르는 유체를 이용해 동절기 난방을 하되, 상기 히트펌프의 가동으로 상기 난방 히트펌프 배관을 흐르는 유체를 가열해 동절기 난방을 보조하고, 하절기에는 상기 히트펌프의 가동으로 상기 냉방 히트펌프 배관을 흐르는 유체를 냉각해 상기 냉방관로를 흐르는 유체를 이용해 하절기 냉방을 하되, 상기 제3순환펌프의 가동으로 상기 축열 탱크의 유체를 상기 팬코일로 흘려 상기 히트펌프 기계실에 더운 바람을 공급하여 동절기 상기 히트펌프의 동작 정지를 방지할 수 있다.Wherein the heat pump is operated in the winter season by using the fluid flowing through the heating pipe heated by the solar collector so that the fluid flowing through the heating heat pump pipe is heated by the operation of the heat pump to assist the heating of the winter season, And a second circulation pump for circulating the fluid in the heat storage tank to the fan coil through the operation of the third circulation pump to cool hot air in the heat pump machine room, It is possible to prevent the operation stop of the heat pump during the winter season by supplying the wind.
상기 태양열 제어모듈은 상기 축열탱크에 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따라 상기 제1순환펌프의 동작을 제어하며, 상기 모니터링 및 제어모듈은 상기 축열탱크와 상기 축냉탱크에 각각 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따라 상기 제2순환펌프의 동작을 제어할 수 있다.Wherein the solar control module controls operation of the first circulation pump according to a signal of at least one temperature sensor installed in the storage tank and the monitoring and control module includes at least one temperature sensor installed in the storage tank and the hot- The operation of the second circulation pump can be controlled according to the signal.
상기 모니터링 및 제어모듈은, 상기 축열탱크와 상기 축냉탱크에 각각 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따른 각 온도 상태, 상기 제2열교환기와 상기 태양열 집열기를 연결하는 배관에 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따른 각 온도 상태, 상기 난방 히트펌프 배관 중 상기 제2순환펌프 주위에 설치된 온도 센서의 신호에 따른 온도 상태, 또는 상기 히트펌프의 출력관과 상기 삼방밸브 사이에 정착된 유량 센서의 신호에 따른 유량 상태를 모니터링하기 위한 디스플레이 수단을 포함한다.The monitoring and control module may be configured to monitor at least one of temperature states according to signals of at least one temperature sensor provided in the heat storage tank and the hot water storage tank and a signal of at least one temperature sensor installed in a pipe connecting the second heat exchanger and the solar heat collector A temperature state according to a signal of a temperature sensor provided around the second circulation pump in the heating heat pump piping or a flow rate state according to a signal of a flow sensor fixed between the output pipe of the heat pump and the three- And display means for monitoring the display.
상기 삼방밸브와 상기 유량 센서 사이에 장착된 밸브 제어기를 포함하고, 상기 모니터링 및 제어모듈은 상기 유량 상태에 따라 상기 밸브 제어기를 조절하여 상기 삼방밸브로 흐르는 유량을 제어할 수 있다.And a valve controller mounted between the three-way valve and the flow rate sensor, wherein the monitoring and control module controls the flow rate to the three-way valve by adjusting the valve controller according to the flow rate state.
상기 모니터링 및 제어모듈은, 상기 태양광발전 시스템과 상기 풍력발전 시스템의 생산 전력을 모니터링하고, 상기 생산 전력이 상기 태양열 제어모듈, 상기 모니터링 및 제어모듈, 및 상기 히트펌프의 소비 전력 미만인 경우에 외부 전력 계통으로부터 전력을 공급받을 수도 있다.Wherein the monitoring and control module monitors production power of the solar power generation system and the wind power generation system and controls the power generation of the solar power generation system when the production power is less than the power consumption of the solar control module, Power may be supplied from the power system.
상기 모니터링 및 제어모듈은, 상기 생산 전력으로 상기 태양열 제어모듈, 상기 모니터링 및 제어모듈, 및 상기 히트펌프의 소비 전력을 공급하고 남는 잉여 전력을 계산하여, 상기 잉여 전력을 전력량계에 연결된 상기 외부 전력 계통으로 공급하여 해당 전력량만큼 상기 전력량계에서 사용 전력량을 차감시킬 수 있다.Wherein the monitoring and control module calculates a surplus power to supply the solar control module, the monitoring and control module, and the heat pump with the power to be consumed and maintain the surplus power in the external power system So that the amount of power used can be subtracted from the watt-hour meter by the corresponding amount of power.
본 발명에 따른 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템에 따르면, 태양광발전과 풍력발전을 이용한 전력으로 전기 에너지가 필요한 제어 모듈과 히트 펌프를 가동할 수 있으며, 태양열을 이용해 더워진 축열 탱크의 유체(물 기타 액체)로 동절기 난방을 하되 히트펌프를 가동하여 필요시 난방을 보조하고, 하절기에는 히트펌프(공기열원 및 지열)에 의한 축냉 탱크의 차가운 유체(물 기타 액체)로 냉방이 가능하도록 하며, 동절기 혹한에도 태양열 설비를 통해 축열한 축열 탱크의 유체(물 기타 액체 등)를 팬코일로 흘려 히트펌프 기계실에 더운 바람을 공급함으로써 히트펌프가 상시 동작을 멈추지 않고 효과적으로 동작되도록 할 수 있다. According to the present invention, it is possible to operate a control module and a heat pump, which require electric energy by using electric power using photovoltaic power generation and wind power generation, (Water and other liquids) to heat the winter season. The heat pump operates the heat pump to assist the heating when necessary. In the summer, it can be cooled by cold fluid (water or other liquid) in the cooling tank by heat pump (air heat source and geothermal heat) (Hot water, other liquids, etc.) stored in a heat storage tank that has been stored through a solar facility in the cold season can be supplied to the heat pump machine room by supplying hot air to the fan coil so that the heat pump can be effectively operated without stopping the operation at all times .
또한, 태양광발전과 풍력발전으로 전기 에너지가 필요한 제어 모듈과 히트 펌프를 가동하고 남는 전력을 전력 계통과 연계해 공급함으로써 전기 요금을 절감할 수 있다. In addition, electric power can be saved by operating the control module and heat pump, which require electric energy from solar power generation and wind power generation, and supplying the remaining power in connection with the power system.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템의 동작 개념을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining a centralized control interlocking management system for renewable energy for cooling and heating according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining the operation concept of a renewable energy central control interlocking management system for cooling and heating according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining a
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템(100)은, 태양광발전 시스템(110), 태양열 집열기(120), 태양열 제어모듈(121), 풍력발전 시스템(130), 축열탱크(140), 축열탱크(150), 모니터링 및 제어모듈(160), 히트펌프(171)와 팬코일(172)을 포함하는 히트펌프 기계실(170), 순환펌프들(124, 173, 177, 181), 냉난방용 팬코일(180) 등을 포함한다. 이외에도, 각종 온도센서들(122, 123, 161, 162, 163, 164, 167), 삼방밸브들(174, 182), 밸브 제어기(175), 초음파 유량 센서(176) 등을 더 포함한다. Referring to FIG. 1, a
태양광발전 시스템(110)은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양전지를 이용하여 전력을 생산할 수 있다.The photovoltaic
풍력발전 시스템(120)은 풍력에 의한 회전력을 전기 에너지로 변환하는 모듈을 이용하여 전력을 생산할 수 있다.The wind
히트펌프(171)는 공기열 또는 지열을 이용해 냉매의 응축과 팽창을 이용해 주위로 열을 방출하거나 열을 빼앗아 주위를 냉각시키는 장치로서, 히트펌프(171)의 입력관(173과 연결된 관)으로 들어간 유체(물 기타 액체)를 가열 또는 냉각하여 출력관(176과 연결된 관)으로 배출시킬 수 있다. The
태양열 제어모듈(121), 모니터링 및 제어모듈(160), 및 히트펌프(172)는 태양광발전 시스템(110) 또는 풍력발전 시스템(120)이 생산하는 전력으로 가동되며, 태양열 제어모듈(121)은 축열탱크(140)의 상부와 하부에 설치되어 온도를 감지하는 온도 센서(122, 123)의 신호에 따라 순환펌프(124)의 동작을 제어할 수 있고, 모니터링 및 제어모듈(160)은 축열탱크(140)의 상부와 하부에 설치되어 온도를 감지하는 온도 센서(161, 162)와 축냉탱크(150)의 상부와 하부에 설치되어 온도를 감지하는 온도 센서(165, 166)의 신호에 따라 제2순환펌프(173)의 동작을 제어할 수 있다. The
이외에도 모니터링 및 제어모듈(160)은 중앙제어 연동관리시스템(100)의 전반적인 제어와 모니터링을 수행하여 소정의 디스플레이 장치에 표시할 수 있다. 모니터링 및 제어모듈(160)은 태양광발전 시스템(110)과 풍력발전 시스템(120)의 생산 전력을 모니터링할 수 있으며, 이와 같은 생산 전력이 태양열 제어모듈(121), 모니터링 및 제어모듈(160), 및 히트펌프(171)의 소비 전력 미만인 경우에 외부 전력 계통으로부터 전력을 공급받아, 태양열 제어모듈(121), 모니터링 및 제어모듈(160), 및 히트펌프(171)을 동작시킬 수도 있다. In addition, the monitoring and
모니터링 및 제어모듈(160)은 태양광발전 시스템(110)과 풍력발전 시스템(120)의 생산 전력으로 태양열 제어모듈(121), 모니터링 및 제어모듈(160), 및 히트펌프(171)의 소비 전력을 공급하고 남는 잉여 전력을 계산하여, 해당 잉여 전력을 소정의 전력량계에 연결된 상기 외부 전력 계통으로 공급하여 해당 전력량만큼 상기 전력량계에서 사용 전력량을 차감시키도록 할 수도 있다. 이와 같이 잉여 전력을 전력 계통과 연계해 공급함으로써 전기 요금을 절감할 수 있다. The monitoring and
축열탱크(140) 속에는 유체(이하, 순환될 수 있는 물이나 기타 액체를 의미함)가 채워지고 그 안에 제1열교환기(145)와 제2열교환기(146)를 포함한다. 축냉탱크(150) 속에는 유체(이하, 순환될 수 있는 물이나 기타 액체를 의미함)가 채워지고 그 안에 제3열교환기(155) 를 포함한다. 열교환기들(145, 146, 155)은 코일 형태로 배관(파이프 등)을 형성한 것으로서 탱크 안의 유체와의 열 전달이 용이하게 하기 위한 장치이다. The
태양열 집열기(120)는 태양열을 모아 내부 관에 흐르는 유체(이하, 순환될 수 있는 물이나 기타 액체를 의미함)를 가열하는 장치로서, 그 입력관과 출력관이 제2열교환기(146) 양끝에 배관(122)으로 연결된다. 제1순환펌프(124)가 제2열교환기(146)와 태양열 집열기(120)를 연결하는 배관 중 입력 배관(태양열 집열기의 입력관으로 연결되는 배관)의 중간에 설치될 수 있다. 제1순환펌프(124)의 작동으로 태양열 집열기(120)에서 더워진 유체가 배관(126)을 흘러 제2열교환기(146)에서 축열탱크(140)의 유체를 가열할 수 있다. The
제1열교환기(145) 양끝에는 유체(이하, 순환될 수 있는 물이나 기타 액체를 의미함)가 흐를 수 있는 난방관로(141)이 연결되어 있으며, 제3열교환기(155) 양끝에는 유체(이하, 순환될 수 있는 물이나 기타 액체를 의미함)가 흐를 수 있는 냉방관로(152)가 연결되어 있다. 난방 히트펌프 배관(142)은 축열 탱크(140)의 두 구멍에 연결되고, 냉방 히트펌프 배관(151)은 축냉 탱크(150)의 두 구멍에 연결되어, 각각 그 안의 유체(이하, 순환될 수 있는 물이나 기타 액체를 의미함)가 히트펌프(171)로 흐를 수 있도록 한다. A
동절기에는, 태양열 제어모듈(121)이 집열부 온도센서(125), 축열탱크(140)의 상부와 하부 온도 센서(122, 123)를 체크하여, 순환펌프(181)의 동작을 제어하고, 이와 같은 태양열 집열기(120), 순환펌프(181)에 의해 제2 열교환기(146)를 흐르는 가열된 유체가 축열탱크(140)의 유체를 가열하며, 순환펌프(181)와 팬코일(180)을 가동하고 삼방 밸브(182)의 흐름 경로 설정하여(수동 또는 전기적 제어로 가능) 냉방관로(152)로의 유체 순환은 막음으로써, 난방관로(141)를 통해 내부 더워진 유체가 흐르도록 함으로써, 동절기 난방이 가능하게 된다. 난방관로(141)가 방바닥 배관으로 사용되거나 난방관로(141)를 통한 온수 급탕이 가능하며, 팬코일(180)의 코일형 배관에서 나오는 더운 공기가 동절기 난방이 가능하도록 할 수 있다. 이때 태양열 집열기(120)에 의해 축열탱크(140)의 유체가 충분히 가열되지 않는 경우에 제2순환펌프(173), 히트펌프(171), 삼방밸브(174)를 설정하고 가동하여(수동 또는 전기적 제어로 가능), 난방 히트펌프 배관(142)을 흐르는 유체를 가열해 축열탱크(140)의 유체를 가열함으로써 동절기 난방을 보조할 수 있다. The
동절기에 태양열 제어모듈(121)은 집열부 온도센서(125), 축열탱크(140)의 상부와 하부 온도 센서(122, 123)를 체크하여, 순환펌프(181)의 동작을 제어해 배관(126)으로 유체가 흐르도록 할 수 있으며, 예를 들어, 집열부 온도센서(125)의 온도가 맑은 날 일정 온도 이상이면, 축열탱크(140)의 상부와 하부 온도 센서(122, 123)의 온도차이가 일정 이상(예, 5도씨 이상)일 때, 순환펌프(181)를 가동하여 축열탱크(140)의 유체를 가열할 수 있다. 히트펌프(171), 순환펌프들(173, 177, 181), 밸브 제어기(175) 등 중앙제어 연동관리시스템(100)의 운영에 필요한 대부분의 모니터링, 설정, 제어 등은 모니터링 및 제어모듈(160)을 통해 이루어질 수 있다. The
하절기에는, 태양열 집열기(120), 순환펌프(181)의 가동은 멈추고, 순환펌프(181)와 팬코일(180)을 가동하고 삼방 밸브(182)의 흐름 경로 설정하여(수동 또는 전기적 제어로 가능) 난방관로(141)로의 유체 순환은 막음으로써, 냉방관로(152)를 통해 차가운 유체가 흐르도록 함으로써, 하절기 냉방이 가능하게 된다. 팬코일(180)의 코일형 배관에서 나오는 차가운 공기가 하절기 냉방이 가능하도록 할 수 있다. 이때 제2순환펌프(173), 히트펌프(171), 삼방밸브(174)를 설정하고 가동하여(수동 또는 전기적 제어로 가능), 냉방 히트펌프 배관(151)을 흐르는 유체를 냉각해 축냉탱크(150)의 유체를 냉각함으로써 하절기 냉방이 가능하다. In the summer, the operation of the
난방 히트펌프 배관(142)은 축열 탱크(140)의 두 구멍에 연결되고, 냉방 히트펌프 배관(151)은 축냉 탱크(150)의 두 구멍에 연결되어, 각각 그 안의 유체(이하, 순환될 수 있는 물이나 기타 액체를 의미함)가 히트펌프(171)로 흐를 수 있도록 하기 위하여, 난방 히트펌프 배관(142)과 냉방 히트펌프 배관(151)의 입력 배관들이 공통 연결되 제2순환펌프(173)에 연결되고 제2순환펌프(173)의 출력구가 히트펌프(171)의 입력관에 연결되고, 난방 히트펌프 배관(142)과 냉방 히트펌프 배관(151)의 출력 배관들은 히트펌프(171)의 출력관에 연결된 삼방밸브(174)의 두 출력구에 하나씩 연결된다. 온도 센서(167), 밸브 제어기(175), 초음파 유량 센서(176)는 반드시 필요한 것은 아니며 하기하는 바와 같이 모니터링 및 제어모듈(160)에서의 모니터링 및 제어를 위하여 추가될 수 있다. The heating
본 발명에서는 특히 축열 탱크(140)의 다른 두 구멍에 연결된 배관(143)이 코일 형태 배관인 팬코일(172) 양끝에 연결되고, 팬코일(172) 양끝에 연결되는 배관 중 입력 배관의 중간에 제3순환펌프(177)가 포함된다. 특히 동절기에 이와 같은 제3순환펌프(177)의 가동으로 축열 탱크(140)의 유체를 팬코일(172)로 흘림으로써 히트펌프 기계실(170)에 더운 바람을 공급할 수 있고 이에 따라 동절기에 히트펌프(171)의 동작 정지를 방지할 수 있다. The
이와 같이, 본 발명의 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템(100)에서는, 태양열 집열기(120)에 의해 더워진 난방관로(141)를 흐르는 유체를 이용해 동절기 난방을 할 수 있으며, 이때 히트펌프(171)의 가동으로 난방 히트펌프 배관(142)을 흐르는 유체를 가열해 동절기 난방을 보조할 수 있게 된다. 또한, 하절기에는 히트펌프(171)의 가동으로 냉방 히트펌프 배관(151)을 흐르는 유체를 냉각함으로써 냉방관로(152)를 흐르는 유체를 이용해 하절기 냉방이 가능하게 된다.As described above, in the renewable energy central control
이외에도, 모니터링 및 제어모듈(160)은, 중앙제어 연동관리시스템(100)의 전반적인 제어 상태의 모니터링을 위한 LCD 등 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 및 제어모듈(160)은, 축열탱크(140)에 설치된 하나 이상의 온도 센서(예, 상부의 161, 하부의 162), 축냉탱크(150)에 설치된 하나 이상의 온도 센서(예, 상부의 165, 하부의 166)의 전기적 신호에 따른 각 온도 상태를 디스플레이 장치에 표시할 수 있다. In addition, the monitoring and
또한, 모니터링 및 제어모듈(160)은, 제2열교환기(146)와 태양열 집열기(120)를 연결하는 배관(126)에 설치된 하나 이상의 온도 센서(예, 입력 배관쪽 164, 출력 배관쪽 163)의 전기적 신호에 따른 각 온도 상태를 디스플레이 장치에 표시할 수 있고, 난방 히트펌프 배관(142) 중 제2순환펌프(146) 주위에 설치된 온도 센서(167)의 전기적 신호에 따른 온도 상태를 디스플레이 장치에 표시할 수 있고, 또한, 히트펌프(171)의 출력관과 삼방밸브(174) 사이에 정착된 초음파 유량 센서(176)의 전기적 신호에 따른 유량 상태도 디스플레이 장치에 표시할 수 있다. 이와 같은 온도나 유량 상태 등에 따라 순화펌프(173, 181), 히트펌프(171), 팬코일(180, 172), 삼방밸브(182, 174) 등의 적절한 제어가 가능하다. The monitoring and
밸브 제어기(175)는 삼방밸브(174)와 초음파 유량 센서(176) 사이에 장착될 수 있으며, 모니터링 및 제어모듈(160)은, 초음파 유량 센서(176)의 전기적 신호에 따른 해당 유량 상태에 따라 밸브 제어기(175)를 조절하여 삼방밸브(174)로 흐르는 유량이 일정 유량으로 되도록 적절히 제어할 수도 있다. The
이와 같이, 본 발명의 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템(100)에서, 도 2와 같이, 태양광발전과 풍력발전을 이용한 전력으로 전기 에너지가 필요한 제어 모듈(121, 160)과 히트 펌프(171) 등을 가동할 수 있으며, 태양열 집열기(120)를 이용해 더워진 축열 탱크(140)의 유체(물 기타 액체)로 동절기 난방을 하되 히트펌프(171)를 가동하여 필요시 난방을 보조할 수 있고, 하절기에는 히트펌프(171)에 의한 축냉 탱크(150)의 차가운 유체(물 기타 액체)로 냉방이 가능하도록 하며, 동절기 혹한에도 태양열 집열기(120)를 통해 축열한 축열 탱크(140)의 유체(물 기타 액체 등)를 팬코일(172)로 흘려 히트펌프 기계실(170)에 더운 바람을 공급함으로써 히트펌프(171)가 상시 동작을 멈추지 않고 효과적으로 동작되도록 할 수 있게 된다.2, the
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.
태양광발전 시스템(110)
태양열 집열기(120)
태양열 제어모듈(121)
풍력발전 시스템(130)
축열탱크(140)
축열탱크(150)
모니터링 및 제어모듈(160)
히트펌프(171)
팬코일(172)
히트펌프 기계실(170)
순환펌프들(124, 173, 177, 181)
냉난방용 팬코일(180)
온도센서들(122, 123, 161, 162, 163, 164, 167)
삼방밸브들(174, 182)
밸브 제어기(175)
초음파 유량 센서(176) Photovoltaic systems (110)
The solar collector (120)
The solar control module (121)
Wind Power Systems (130)
The
The heat storage tank (150)
Monitoring and control module (160)
Heat pump (171)
The
Heat pump machine room (170)
The circulation pumps 124, 173, 177, 181,
Fan coils for cooling and heating (180)
The
Three-
Ultrasonic flow meters (176)
Claims (7)
유체 속의 제1열교환기와 제2열교환기를 포함하는 축열탱크; 유체 속의 제3열교환기를 포함하는 축냉탱크; 상기 제2열교환기 양끝에 배관으로 연결된 태양열 집열기; 상기 제2열교환기와 상기 태양열 집열기를 연결하는 배관 중 입력 배관의 중간에 설치된 제1순환펌프;
상기 제1열교환기 양끝에 연결된 난방관로; 상기 제3열교환기 양끝에 연결된 냉방관로; 상기 축열 탱크의 두 구멍에 연결된 난방 히트펌프 배관; 상기 축냉 탱크의 두 구멍에 연결된 냉방 히트펌프 배관; 및 상기 히트펌프와 팬코일을 포함하는 히트펌프 기계실을 포함하고,
상기 난방 히트펌프 배관과 상기 냉방 히트펌프 배관의 입력 배관들이 제2순환펌프를 거쳐 상기 히트펌프의 입력관에 연결되고, 상기 난방 히트펌프 배관과 상기 냉방 히트펌프 배관의 출력 배관들은 상기 히트펌프의 출력관에 연결된 삼방밸브의 두 출력구에 하나씩 연결되며,
상기 축열 탱크의 다른 두 구멍에 연결된 배관이 상기 팬코일 양끝에 연결되고, 상기 팬코일 양끝에 연결되는 배관 중 입력 배관의 중간에 제3순환펌프를 포함하며,
상기 태양열 제어모듈은 상기 제1순환펌프의 동작을 제어하고, 상기 모니터링 및 제어모듈은 상기 히트펌프, 상기 제2순환펌프, 및 상기 제3순환펌프의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템.PV system; Wind power system; A solar control module, a monitoring and control module, and a heat pump, which are operated by the production power of the solar power generation system or the wind power generation system;
A heat storage tank including a first heat exchanger and a second heat exchanger in fluid; A hot water tank including a third heat exchanger in the fluid; A solar collector connected to both ends of the second heat exchanger by piping; A first circulation pump installed in the middle of an input pipe of a pipe connecting the second heat exchanger and the solar collector;
A heating pipe connected to both ends of the first heat exchanger; A cooling pipe connected to both ends of the third heat exchanger; A heating heat pump pipe connected to two holes of the heat storage tank; A cooling heat pump piping connected to two holes of the compression tank; And a heat pump machine chamber including the heat pump and the fan coil,
The heat pump pipe and the cooling heat pump pipe are connected to the input pipe of the heat pump via a second circulation pump and the output pipes of the heating heat pump pipe and the cooling heat pump pipe are connected to the heat pump Connected to two output ports of a three-way valve connected to the output tube,
And a third circulation pump in the middle of the input pipe among the pipes connected to both ends of the fan coil, wherein the pipe connected to the other two holes of the heat storage tank is connected to both ends of the fan coil,
Wherein the solar control module controls operation of the first circulation pump and the monitoring and control module controls operation of the heat pump, the second circulation pump, and the third circulation pump. Renewable Energy Central Control Interlocking Management System.
상기 태양열 집열기에 의해 더워진 상기 난방관로를 흐르는 유체를 이용해 동절기 난방을 하되, 상기 히트펌프의 가동으로 상기 난방 히트펌프 배관을 흐르는 유체를 가열해 동절기 난방을 보조하고,
하절기에는 상기 히트펌프의 가동으로 상기 냉방 히트펌프 배관을 흐르는 유체를 냉각해 상기 냉방관로를 흐르는 유체를 이용해 하절기 냉방을 하되,
상기 제3순환펌프의 가동으로 상기 축열 탱크의 유체를 상기 팬코일로 흘려 상기 히트펌프 기계실에 더운 바람을 공급하여 동절기 상기 히트펌프의 동작 정지를 방지하기 위한 것을 특징으로 하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템.The method according to claim 1,
And a heater for heating the fluid flowing through the heating heat pump pipe by the operation of the heat pump to assist the heating of the winter season by using the fluid flowing through the heating duct heated by the solar collector,
In the summer, the heat pump cools the fluid flowing through the cooling heat pump pipe by the operation of the heat pump and uses the fluid flowing through the cooling pipe to cool down during the summer,
Wherein the first circulation pump and the second circulation pump are connected to each other through a heat exchanger, and the third circulation pump is operated to flow the fluid in the heat storage tank to the fan coil to supply hot air to the heat pump machine room, Central Control Interlocking Management System.
상기 태양열 제어모듈은 상기 축열탱크에 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따라 상기 제1순환펌프의 동작을 제어하며,
상기 모니터링 및 제어모듈은 상기 축열탱크와 상기 축냉탱크에 각각 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따라 상기 제2순환펌프의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템.The method according to claim 1,
The solar control module controls the operation of the first circulation pump according to a signal of at least one temperature sensor installed in the heat storage tank,
Wherein the monitoring and control module controls the operation of the second circulation pump in accordance with a signal from at least one temperature sensor installed in the heat storage tank and the hot-water storage tank, respectively.
상기 모니터링 및 제어모듈은,
상기 축열탱크와 상기 축냉탱크에 각각 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따른 각 온도 상태,
상기 제2열교환기와 상기 태양열 집열기를 연결하는 배관에 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따른 각 온도 상태,
상기 난방 히트펌프 배관 중 상기 제2순환펌프 주위에 설치된 온도 센서의 신호에 따른 온도 상태, 또는
상기 히트펌프의 출력관과 상기 삼방밸브 사이에 정착된 유량 센서의 신호에 따른 유량 상태
를 모니터링하기 위한 디스플레이 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템.The method according to claim 1,
The monitoring and control module comprises:
A temperature state according to a signal of at least one temperature sensor provided respectively in the heat storage tank and the water storage tank,
A temperature sensor for detecting temperature of each of the at least one temperature sensor installed in the pipe connecting the second heat exchanger and the solar collector,
A temperature state according to a signal of a temperature sensor provided around the second circulation pump in the heating heat pump piping, or
A flow rate state according to a signal of a flow rate sensor fixed between an output tube of the heat pump and the three-
And a display unit for monitoring the temperature of the cooling water.
상기 삼방밸브와 상기 유량 센서 사이에 장착된 밸브 제어기를 포함하고,
상기 모니터링 및 제어모듈은 상기 유량 상태에 따라 상기 밸브 제어기를 조절하여 상기 삼방밸브로 흐르는 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템.5. The method of claim 4,
And a valve controller mounted between the three-way valve and the flow rate sensor,
Wherein the monitoring and control module controls the flow rate to the three-way valve by adjusting the valve controller according to the flow rate state.
상기 모니터링 및 제어모듈은, 상기 태양광발전 시스템과 상기 풍력발전 시스템의 생산 전력을 모니터링하고,
상기 생산 전력이 상기 태양열 제어모듈, 상기 모니터링 및 제어모듈, 및 상기 히트펌프의 소비 전력 미만인 경우에 외부 전력 계통으로부터 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템.The method according to claim 1,
Wherein the monitoring and control module monitors production power of the solar power generation system and the wind power generation system,
Wherein power is supplied from an external power system when the generated power is less than the power consumption of the solar control module, the monitoring and control module, and the heat pump.
상기 모니터링 및 제어모듈은, 상기 생산 전력으로 상기 태양열 제어모듈, 상기 모니터링 및 제어모듈, 및 상기 히트펌프의 소비 전력을 공급하고 남는 잉여 전력을 계산하여, 상기 잉여 전력을 전력량계에 연결된 상기 외부 전력 계통으로 공급하여 해당 전력량만큼 상기 전력량계에서 사용 전력량을 차감시키는 것을 특징으로 하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템.The method according to claim 6,
Wherein the monitoring and control module calculates a surplus power to supply the solar control module, the monitoring and control module, and the heat pump with the power to be consumed and maintain the surplus power in the external power system And the amount of power consumed by the watt hour meter is subtracted from the watt hour meter by the corresponding amount of electric power.
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