KR101484562B1 - 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템 - Google Patents

히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101484562B1
KR101484562B1 KR20120128183A KR20120128183A KR101484562B1 KR 101484562 B1 KR101484562 B1 KR 101484562B1 KR 20120128183 A KR20120128183 A KR 20120128183A KR 20120128183 A KR20120128183 A KR 20120128183A KR 101484562 B1 KR101484562 B1 KR 101484562B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling water
cooling
line
hot water
temperature
Prior art date
Application number
KR20120128183A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140061046A (ko
Inventor
이범식
김시환
Original Assignee
(주)에너싸이클
김시환
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)에너싸이클, 김시환 filed Critical (주)에너싸이클
Priority to KR20120128183A priority Critical patent/KR101484562B1/ko
Publication of KR20140061046A publication Critical patent/KR20140061046A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101484562B1 publication Critical patent/KR101484562B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/02—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using waste heat, e.g. from internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02731—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using one three-way valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02741—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using one four-way valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 냉각수사용설비에서 배출되는 냉각수의 폐열을 회수하여 에너지 손실을 방지할 수 있고, 냉각수의 공급온도를 효율적으로 조절할 수 있으며, 냉각장치의 백연 현상을 최소화하고, 냉각장치에서 인체에 유해한 물질이 대기로 방출되거나 세균이 증식되는 것을 최대한 방지할 수 있는 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 냉각수사용설비의 냉각수배출라인으로부터 3방향 유량조절밸브를 통해 분기하여 연결한 제1 및 제2 분기라인과, 제1 분기라인은 응축기측 열교환부를 경유하고, 상기 제2 분기라인은 증발기측 열교환부를 경유하도록 배치한 히트펌프와, 히트펌프의 응축기측 열교환부를 경유한 제1 분기라인과 연결되어 온수사용처에 열원을 제공하는 방열부와, 방열부에 연결된 온수배출라인과, 히트펌프의 증발기측 열교환부를 경유한 제2 분기라인과 상기 온수배출라인이 연결되어 냉수와 온수가 혼합된 냉각수를 냉각수사용설비에 공급하기 위한 냉각수공급라인을 포함하며, 제2 분기라인의 냉수와 온수배출라인의 온수 혼합량은 냉각수배출라인을 제1 및 제2 분기라인으로 분기하여 연결하는 3방향 유량조절밸브에 의해 조절되도록 한 것이다.

Description

히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템{Cooling Water Supply System using Heat Pump}
본 발명은 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각수사용설비에서 배출된 고온의 냉각수를 분기하여 일부는 히트펌프의 응축기측 열교환부에서 더욱 가열함으로써 온수사용처의 열원으로 사용하고 일부는 히트펌프의 증발기측 열교환부에서 냉각시켜 냉각수사용설비에서 요구하는 온도로 낮추어 공급할 수 있도록 하는 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템에 관한 것이다.
일반적으로 물품을 제조하기 위한 공정설비나 기계장치 또는 냉동 및 냉장을 위한 냉동기기에는 피냉각체의 냉각을 위한 냉각수가 사용되며, 냉각수로서는 냉각수사용설비의 용도에 따라 물이나 화학성분의 냉각매체 또는 화학성분이 함유된 액체를 사용한다.
냉각수로서 고가의 냉각매체나 화학성분이 함유된 액체를 사용하는 경우, 순환시켜 재사용하고 있으며, 물의 경우에도 물이 부족한 장소에서는 순환시켜 재사용하고 있다.
도 1은 상기한 바와 같이 냉각수를 순환시켜 재사용하는 경우에 있어서, 종래의 냉각수 공급시스템을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 냉각수사용설비(1)에 미리 설정한 공급온도, 예를 들면 30℃이하의 냉각수를 공급하면, 냉각수는 냉각수사용설비(1)의 피냉각체와 열교환하는 과정에서 온도가 상승하게 되고, 이로써 예를 들어 40℃ 이상의 냉각수가 배출되면, 냉각탑과 같은 냉각장치(2)를 경유시켜 온도를 설정온도, 30℃ 이하로 낮춘 후, 다시 냉각수사용설비(1)로 공급하고 있다.
그러나, 상기한 종래의 냉각수 공급시스템은, 냉각수사용설비(1)에서 피냉각체와 열교환하여 상승한 온도만큼 냉각장치(2)로 냉각시켜 냉각수의 온도를 낮추도록 된 것이므로, 냉각수 공급온도와 배출온도의 차이가 클 경우, 대용량의 냉각장치(2)를 사용해야하며, 또한 냉각장치(2)의 부하가 커지고 가동시간이 길어짐에 따라 수명 단축과 잦은 고장을 유발하여 시설비 및 유지관리비를 상승시키는 단점이 있다. 또한, 냉각수사용설비(1)로부터 배출되는 냉각수의 폐열을 회수하지 않고 그대로 냉각시키는 것이므로 에너지 손실을 가져오는 것은 물론이고, 그만큼 냉각장치(2)를 더 가동하여 냉각수의 온도를 낮추어야 하므로 에너지를 낭비하는 불합리한 문제가 있다.
더욱이, 냉각탑과 같은 냉각장치(2)는 냉각수를 냉각하는 과정에서 백연(白煙)을 발생하게 된다. 백연은 시각적으로도 보기에 좋지 않기 때문에, 혐오감을 주는 단점이 있고, 또한 냉각수에 화학성분이 함유된 경우, 백연을 통해 환경에 유해한 성분이 대기로 방출되어 환경오염을 유발하는 문제가 있으며, 냉각수가 물인 경우에도 냉각장치에서 인체에 해로운 세균이 증식할 수 있는 환경을 제공하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 냉각수사용설비에서 배출되는 냉각수의 폐열을 회수하여 에너지 손실을 방지할 수 있고, 냉각수사용설비로 공급하기 위한 냉각수를 설정온도 이하로 낮추기 위한 냉각장치의 용량 및 가동부하를 감소시킴으로써 냉각장치 가동에 필요한 에너지를 절감할 수 있으며, 냉각수의 공급온도를 효율적으로 조절할 수 있는 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 냉각탑과 같은 냉각장치에서 냉각수를 냉각시키는 과정에서 발생하는 백연 현상을 최소화하고, 냉각장치에서 인체에 유해한 물질이 대기로 방출되거나 세균이 증식되는 것을 최대한 방지할 수 있는 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 냉각수사용설비에서 열교환되어 배출되는 냉각수를 순환시키고 설정온도 이하로 낮추어 냉각수사용설비에 재공급하도록 된 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템으로서, 상기 냉각수사용설비의 냉각수배출라인으로부터 3방향 유량조절밸브를 통해 분기하여 연결한 제1 및 제2 분기라인; 상기 제1 분기라인은 응축기측 열교환부를 경유하고, 상기 제2 분기라인은 증발기측 열교환부를 경유하도록 배치한 히트펌프; 상기 히트펌프의 응축기측 열교환부를 경유한 상기 제1 분기라인과 연결되어 온수사용처에 열원을 제공하는 방열부; 상기 방열부에 연결된 온수배출라인; 및 상기 히트펌프의 증발기측 열교환부를 경유한 제2 분기라인과 상기 온수배출라인이 연결되어 냉수와 온수가 혼합된 냉각수를 냉각수사용설비에 공급하기 위한 냉각수공급라인을 포함하며, 상기 제2 분기라인의 냉수와 온수배출라인의 온수 혼합량은 상기 냉각수배출라인을 제1 및 제2 분기라인으로 분기하여 연결하는 3방향 유량조절밸브에 의해 조절되는 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템에 특징이 있다.
또한 본 발명은, 상기 제2 분기라인에 구비되어 냉수의 온도를 검출하는 제1 온도센서와, 상기 온수배출라인에 구비되어 온수의 온도를 검출하는 제2 온도센서와, 상기 냉각수공급라인에 구비되어 냉수와 온수가 혼합된 냉각수의 온도를 검출하는 제3 온도센서와, 상기 3방향 유량조절밸브를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 제1 내지 제3 온도센서로부터 검출된 온도에 의거하여 제2 분기라인의 냉수와 온수배출라인의 온수 혼합량을 조절하도록 상기 3방향 유량조절밸브를 제어하는 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템에 특징이 있다.
또한 본 발명은, 냉각수를 냉각시키기 위한 냉각장치와, 냉수와 온수가 혼합된 냉각수를 상기 냉각장치에 공급하기 위한 바이패스유입라인과, 상기 냉각장치와 냉각수공급라인 사이에 연결되어 상기 냉각장치에서 냉각된 냉각수를 냉각수공급라인으로 이송시키기 위한 바이패스배출라인과, 상기 제2 분기라인, 온수배출라인, 냉각수공급라인 및 바이패스유입라인을 연결하기 위한 4방향 유량조절밸브를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 제1 내지 제3 온도센서로부터 검출된 온도에 의거하여 냉각수가 냉각수공급라인 또는 바이패스유입라인으로 흐르도록 상기 4방향 유량조절밸브를 제어함과 동시에, 상기 냉각장치의 가동을 제어하는 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템에 특징이 있다.
상기의 특징적 구성을 가지는 본 발명의 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템에 의하면, 냉각수사용설비에서 열교환되어 온도가 상승한 냉각수를 제1 및 제2 분기라인으로 분기하고, 제1 분기라인의 냉각수는 히트펌프의 응축기측 열교환부를 경유시켜 더욱 가열함으로써 온수사용처의 열원으로 사용할 수 있고, 이로써 냉각수의 폐열을 회수하여 에너지 손실을 방지할 수 있다. 또한, 제2 분기라인의 냉각수는 히트펌프의 증발기측 열교환부를 경유시켜 냉각시킴과 동시에, 이로써 온도가 낮아진 냉수를 온수사용처의 열원으로 사용된 온수와 혼합함으로써 냉각수사용설비에서 필요로 하는 공급온도를 효율적으로 유지하여 재공급할 수 있다.
또한, 본 발명은 냉각수를 냉각장치에 경유시켜 냉각시킬 경우, 냉수와 온수를 혼합하여 냉각수의 온도를 1차적으로 낮춘 상태에서 냉각시키도록 함으로써, 그만큼 냉각장치의 용량 및 가동부하를 감소시킬 수 있고, 이로써 냉각수 냉각에 필요한 에너지를 절감할 수 있음과 동시에, 수명을 연장할 수 있으며, 냉각장치가 냉각탑인 경우에는, 가동율의 감소로 백연 현상을 최소화할 수 있음은 물론, 인체에 유해한 물질이 대기로 방출되거나 세균이 증식되는 것을 최대한 방지할 수 있는 유용한 발명인 것이다.
도 1은 종래의 냉각수 공급시스템을 개략적으로 나타낸 시스템도.
도 2는 본 발명에 따른 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템을 개략적으로 나타낸 시스템도.
도 3은 본 발명에 따른 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템에서 제어부에 의한 제어 구성을 나타낸 블럭도.
이하, 본 발명에 따른 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템의 바람직한 실시예를 개략적으로 나타낸 시스템도로서, 도시된 바와 같이, 냉각수사용설비(10), 히트펌프(20), 방열부(30) 및 냉각장치(40)를 구비하고, 냉각수사용설비(10)에서 열교환되어 배출된 냉각수는 히트펌프(20), 방열부(30) 및 냉각장치(40)를 경유하여 다시 냉각수사용설비(10)에 공급할 수 있도록 연결되어 있다.
먼저, 냉각수사용설비(10)는 예를 들면, 물품을 제조하기 위한 공정설비나 기계장치 또는 냉동 및 냉방을 위한 냉동기기로서, 피냉각체를 냉각하기 위해 냉각수를 사용하는 설비이다. 냉각수로는 냉각수사용설비(10)의 용도에 따라, 예를 들면 물이나 화학성분의 냉각매체 또는 화학성분이 함유된 액체를 사용한다.
냉각수사용설비(10)에는 미리 설정된 저온의 냉각수가 공급되고, 냉각수는 냉각수사용설비(10)의 피냉각체와 열교환하는 과정에서 온도가 상승하게 되어 냉각수사용설비(10)에서 배출되며, 배출된 고온의 냉각수는 일정경로로 순환시켜 다시 설정된 저온으로 낮추어 냉각수사용설비(10)에 재공급할 수 있도록 되어 있다.
즉, 냉각수는 냉각수사용설비(10)의 냉각수배출라인(11)으로 배출되고, 냉각수배출라인(11)은 3방향 유량조절밸브(14)를 통해 제1 및 제2 분기라인(12,13)과 연결되어 있다. 따라서 냉각수배출라인(11)으로 배출된 고온의 냉각수 일부는 제1 분기라인(12)으로 흐르고, 또 다른 일부는 제2 분기라인(13)으로 흐르도록 되어 있으며, 3방향 유량조절밸브(14)는 3개의 포트를 형성하여 선택된 방향으로 흐름을 유도함과 동시에 흐름량을 조절할 수 있도록 구성된 공지의 밸브로서, 제1 분기라인(12)과 제2 분기라인(13)으로 흐르는 냉각수의 양을 조절하는 기능을 수행한다.
히트펌프(20)는, 압축기(21), 응축기(22), 팽창밸브(23) 및 증발기(24)로 이어지는 통상의 냉동싸이클로 작동되는 공지의 구성으로, 응축기측 열교환부(25)와 증발기측 열교환부(26)를 구비하고 있다.
히트펌프(20)의 응축기측 열교환부(25)에는 상기 제1 분기라인(12)을 경유시켜 제1 분기라인(12)으로 흐르는 고온의 냉각수가 응축기측 열교환부(25)에서 더욱 가열되게 함으로써 냉각수의 온도를 더욱 상승시키도록 구성하고, 히트펌프(20)의 증발기측 열교환부(26)에는 상기 제2 분기라인(13)을 경유시켜 제2 분기라인(13)으로 흐르는 고온의 냉각수를 증발기측 열교환부(26)에서 냉각시킴으로써 냉각수의 온도를 낮출 수 있도록 구성한다.
방열부(30)는 온수사용처(31)에서 사용하는 용수와 열교환시켜 가열하기 위한 것으로, 히트펌프(20)의 응축기측 열교환부(25)를 경유한 상기 제1 분기라인(12)과 연결된다. 따라서, 응축기측 열교환부(25)에서 더욱 가열된 고온의 냉각수를 온수사용처(31)의 열원으로 사용할 수 있도록 되어 있다.
방열부(30)에는 온수배출라인(32)이 연결되어 있고, 이 온수배출라인(32)과 히트펌프(20)의 증발기측 열교환부(26)를 경유한 제2 분기라인(13)은 4방향 유량조절밸브(50)에 연결되고, 4방향 유량조절밸브(50)와 냉각수사용설비(10) 사이에는 냉각수공급라인(51)이 연결되어 있다.
4방향 유량조절밸브(50)는 4개의 포트를 형성하여 선택된 방향으로 흐름을 유도함과 동시에 유량을 조절할 수 있도록 구성된 공지의 밸브로서, 상기 제2 분기라인(13)의 냉수와 온수배출라인(32)의 온수가 4방향 유량조절밸브(50)에서 혼합되어 냉각수공급라인(51)을 통해 냉각수사용설비(10)에 공급할 수 있도록 구성한다.
또한, 본 발명은 제2 분기라인(13)에 제1 온도센서(61)가 구비되고, 온수배출라인(32)에 제2 온도센서(62)가 구비되고, 냉각수공급라인(51)에 제3 온도센서(63)가 구비되어 각각 해당 라인으로 흐르는 냉각수의 온도를 검출할 수 있도록 되어 있다.
이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 내지 제3 온도센서(61,62,63)로부터 검출된 해당 라인의 냉각수 온도는 제어부(64)로 보내지고, 제어부(64)는 이 검출온도에 의거하여 3방향 유량조절밸브(14)를 제어하도록 되어 있다.
예를 들면, 제어부(64)는 제1 온도센서(61)로부터 검출된 제2 분기라인(13)의 냉수 온도와, 제2 온도센서(62)로부터 검출된 온수배출라인(32)의 온수 온도에 의거하여 3방향 유량조절밸브(14)를 제어함으로써 냉수와 온수의 혼합량을 조절할 수 있고, 이로써 냉각수공급라인(51)을 통해 냉각수사용설비(10)로 공급되는 냉각수의 온도를 설정된 온도범위로 유지할 수 있다.
또한, 제어부(64)는 제3 온도센서(63)로부터 검출된 냉각수공급라인(51)의 냉각수 온도가 설정범위보다 높거나 낮을 때, 3방향 유량조절밸브(14)를 제어하여 냉수와 온수의 혼합량을 조절함으로써 냉각수사용설비(10)로 공급되는 냉각수의 온도가 일정범위를 벗어나지 않도록 할 수 있다.
한편, 본 발명은 냉각수를 냉각시키기 위한 냉각장치(40)를 구비하고, 제어부(64)의 제어에 의해 냉각장치(40)를 선택적으로 사용할 수 있도록 구성되어 있다. 냉각장치(40)는 냉각탑인 것이 바람직하고, 4방향 유량조절밸브(50)와 상기 냉각장치(40) 사이에 바이패스유입라인(41)을 연결하고, 냉각장치(40)와 냉각수공급라인(51) 사이에 바이패스배출라인(42)을 연결하여 이루어진다.
따라서, 냉수와 온수가 혼합된 냉각수를 냉각장치(40)에서 더욱 냉각시킬 수 있고, 제어부(64)는 제3 온도센서(63)로부터 검출된 냉각수의 온도에 의거하여 냉각장치(40)의 가동을 제어함으로써 냉각수사용설비(10)로 공급되는 냉각수를 설정온도 범위로 유지할 수 있도록 되어 있다.
이러한 구성으로 이루어진 히트펌프(20)를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다. 예들 들어 냉각수사용설비(10)에 공급되는 냉각수의 설정온도가 25~30℃이고, 냉각수사용설비(10)에서 열교환된 후, 냉각수배출라인(11)으로 배출되는 냉각수의 온도가 40~45℃인 경우, 배출된 냉각수는 3방향 유량조절밸브(14)에 의해 분기되어 연결된 제1 및 제2 분기라인(12,13)으로 각각 흐르게 된다.
제1 분기라인(12)은 히트펌프(20)의 응축기측 열교환부(25)를 경유하도록 된 것이므로, 제1 분기라인(12)으로 흐르는 고온의 냉각수는 응축기측 열교환부(25)에서 더욱 가열되어 60~70℃로 상승하게 되고, 이 고온의 온수는 방열부(30)로 이동하여 온수사용처(31)의 용수와 열교환시킴으로써 용수를 가열하는 열원으로 사용할 수 있다. 이어서 방열부(30)에서 열교환에 의해 방열된 온수는 다시 40~45℃로 낮아진 상태로 온수배출라인(32)으로 흐르게 된다.
이와 같이 본 발명은 냉각수사용설비(10)로부터 배출된 고온의 냉각수를 히트펌프(20)의 응축기측 열교환부(25)에서 더욱 가열하여 온수사용처(31)의 열원으로 사용함에 따라, 냉각수의 폐열을 이용한 에너지 회수가 가능하여 에너지 손실을 최소화할 수 있다.
한편, 제2 분기라인(13)은 히트펌프(20)의 증발기측 열교환부(26)를 경유하도록 된 것이므로, 제2 분기라인(13)으로 흐르는 냉각수는 증발기측 열교환부(26)에서 냉각되어 10~20℃로 낮아지게 된다.
따라서, 제2 분기라인(13)의 냉수와 온수배출라인(32)의 온수는 4방향 유량조절밸브(50)에서 혼합되어 냉각수공급라인(51)으로 흐르게 되는 것으로, 3방향 유량조절밸브(14)를 조절하여 제1 및 제2 분기라인(12,13)으로 분기되는 냉각수의 흐름량을 조절하는 것에 의해 4방향 유량조절밸브(50)에서의 냉수와 온수 혼합비를 설정할 수 있고, 이로써 냉각수의 온도를 냉각수사용설비(10)에 공급하기 위한 설정온도 30℃ 이하로 낮출 수 있다. 이때 제어부(64)는 바이패스유입라인(41)쪽은 차단하여 냉각수가 냉각수공급라인(51)으로만 흐르도록 4방향 유량조절밸브(50)를 제어함으로써 냉각장치(40)의 가동을 정지시킬 수 있고, 이로써 냉각장치(40)의 가동율을 줄일 수 있다.
또한, 제1 온도센서(61)로 제2 분기라인(13)의 냉수 온도를 검출하고, 제2 온도센서(62)로 온수배출라인(32)의 온수 온도를 검출하여 냉수와 온수의 온도를 제어부(64)에 제공하게 되면, 제어부(64)는 이 온도에 의거하여 3방향 유량조절밸브(14)를 제어하여 온도에 따른 냉수와 온수의 혼합비를 설정할 수 있게 되므로, 냉각수 공급온도를 정확하게 설정범위 내로 유지하여 공급할 수 있다.
또한, 제3 온도센서(63)로 냉각수공급라인(51)의 냉각수, 즉 냉각수사용설비(10)로 공급되기 직전의 온도를 검출하여 제어부(64)에 제공하면, 제어부(64)는 검출된 온도가 냉각수 공급온도의 설정범위 내에 있는지를 판단하여 설정범위보다 높거나 낮게 되면, 3방향 유량조절밸브(14)를 제어하여 냉수와 온수의 혼합비를 조절함으로써 냉각수사용설비(10)로 공급되는 냉각수의 온도를 일정범위 내에서 보다 정확하게 유지할 수 있다.
한편, 본 발명은 4방향 유량조절밸브(50)를 선택적으로 제어하여 냉수와 온수가 혼합된 냉각수를 바이패스유입라인(41)으로 흐르게 하여 냉각장치(40)를 경유시킬 수 있도록 되어 있다.
예를 들면, 3방향 유량조절밸브(50)를 제어하여 냉수와 온수의 혼합비를 최대한 조절하여도 제3 온도센서(63)에서 검출된 냉각수의 온도가 공급을 위한 설정범위보다 높은 경우가 있고, 이 경우 제어부(64)는 4방향 유량조절밸브(50)를 제어하여 냉각수의 흐름을 냉각수공급라인(51)쪽에서 바이패스유입라인(41)쪽으로 전환시킴으로써, 냉수와 온수가 혼합된 냉각수를 냉각장치(40)로 공급할 수 있다.
따라서, 냉각장치(40)에 의해 냉각수를 더욱 냉각시켜 바이패스배출라인(42)을 통해 냉각수공급라인(51)으로 흐르게 할 수 있고, 제어부(64)는 제3 온도센서(63)에서 검출된 냉각수 온도에 의거하여 냉각장치(40)의 가동을 제어함으로써 공급되는 냉각수의 온도를 설정범위 내로 유지할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 상기 온수사용처(31)를 경유한 온수와 히트펌프(20)의 증발기측 열교환부(26)에서 냉각된 냉수를 혼합하는 것에 의해 냉각수사용설비(10)에 공급되는 냉각수의 온도를 설정범위 내로 낮출 수 있어, 냉각장치(40)를 가동할 필요가 없거나, 냉각장치(40)의 가동율을 최대한 줄일 수 있다.
또한 냉각장치(40)를 가동하더라도 냉수와 온수를 혼합하여 1차적으로 온도가 낮아진 냉각수를 2차적으로 냉각시키는 것이므로, 냉각시켜야 하는 온도범위가 낮고, 이로써 용량이 작은 냉각장치(40)를 사용할 수도 있으며, 냉각장치(40)의 가동 부하를 최소화하여 수명을 연장시킬 수 있다.
특히, 냉각장치(40)로서 냉각탑을 사용하는 경우에도, 냉각장치(40)의 가동시간을 줄이고, 냉각시켜야 할 온도 범위를 최소화함에 따라, 백연 현상으로 인해 보기에 좋지 않은 문제를 완화할 수 있고, 유해성분의 대기방출과 세균증식을 최소화할 수 있다.
지금까지 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 냉각수사용설비 11 : 냉각수배출라인
12,13 : 제1 및 제2 분기라인 14 : 3방향 유량조절밸브
20 : 히트펌프 25 : 응축기측 열교환기
26 : 증발기측 열교환기 30 : 방열부
32 : 온수배출라인 40 : 냉각장치
41 : 바이패스유입라인 42 : 바이패스배출라인
50 : 4방향 유량조절밸브 51 : 냉각수공급라인
61,62,63 : 제1 내지 제3 온도센서 64 : 제어부

Claims (3)

  1. 냉각수사용설비에서 열교환되어 배출되는 냉각수를 순환시키고 설정온도 이하로 낮추어 냉각수사용설비에 재공급하도록 된 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템으로서,
    상기 냉각수사용설비의 냉각수배출라인으로부터 3방향 유량조절밸브를 통해 분기하여 연결한 제1 및 제2 분기라인;
    상기 제1 분기라인은 응축기측 열교환부를 경유하고, 상기 제2 분기라인은 증발기측 열교환부를 경유하도록 배치한 히트펌프;
    상기 히트펌프의 응축기측 열교환부를 경유한 상기 제1 분기라인과 연결되어 온수사용처에 열원을 제공하는 방열부;
    상기 방열부에 연결된 온수배출라인; 및
    상기 히트펌프의 증발기측 열교환부를 경유한 제2 분기라인과 상기 온수배출라인이 연결되어 냉수와 온수가 혼합된 냉각수를 냉각수사용설비에 공급하기 위한 냉각수공급라인을 포함하며,
    상기 제2 분기라인의 냉수와 온수배출라인의 온수 혼합량은 상기 냉각수배출라인으로부터 제1 및 제2 분기라인으로 분기하여 연결하는 3방향 유량조절밸브에 의해 조절되고,
    상기 제2 분기라인에 구비되어 냉수의 온도를 검출하는 제1 온도센서와, 상기 온수배출라인에 구비되어 온수의 온도를 검출하는 제2 온도센서와, 상기 냉각수공급라인에 구비되어 냉수와 온수가 혼합된 냉각수의 온도를 검출하는 제3 온도센서와, 상기 3방향 유량조절밸브를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 제1 내지 제3 온도센서로부터 검출된 온도에 의거하여 제2 분기라인의 냉수와 온수배출라인의 온수 혼합량을 조절하도록 상기 3방향 유량조절밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 냉각수를 냉각시키기 위한 냉각장치와, 냉수와 온수가 혼합된 냉각수를 상기 냉각장치에 공급하기 위한 바이패스유입라인과, 상기 냉각장치와 냉각수공급라인 사이에 연결되어 상기 냉각장치에서 냉각된 냉각수를 냉각수공급라인으로 이송시키기 위한 바이패스배출라인과, 상기 제2 분기라인, 온수배출라인, 냉각수공급라인 및 바이패스유입라인을 연결하기 위한 4방향 유량조절밸브를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 제1 내지 제3 온도센서로부터 검출된 온도에 의거하여 냉각수가 냉각수공급라인 또는 바이패스유입라인으로 흐르도록 상기 4방향 유량조절밸브를 제어함과 동시에, 상기 냉각장치의 가동을 제어하는 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템.
KR20120128183A 2012-11-13 2012-11-13 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템 KR101484562B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120128183A KR101484562B1 (ko) 2012-11-13 2012-11-13 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120128183A KR101484562B1 (ko) 2012-11-13 2012-11-13 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140061046A KR20140061046A (ko) 2014-05-21
KR101484562B1 true KR101484562B1 (ko) 2015-01-22

Family

ID=50890198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20120128183A KR101484562B1 (ko) 2012-11-13 2012-11-13 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101484562B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108981247A (zh) * 2017-06-05 2018-12-11 郭祥 自然冷却型通讯机房水冷冷水机组
CN109990305B (zh) * 2019-03-19 2023-09-15 华电电力科学研究院有限公司 一种燃煤电厂白色烟羽消除装置及工作方法
KR102290890B1 (ko) * 2020-07-06 2021-08-20 주식회사 에프에스티 반도체 공정 설비에 사용되는 혼합형 칠러 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050050536A (ko) * 2003-11-25 2005-05-31 (주)경인에너텍 히트펌프를 이용한 냉난방시스템
KR20050081866A (ko) * 2004-02-16 2005-08-19 태봉산업기술주식회사 폐열회수 시스템
KR100969463B1 (ko) * 2009-02-03 2010-07-14 엘에스엠트론 주식회사 능동형 배기가스 폐열회수 기능을 갖는 냉각수 순환 회로를구비한 공기조화기
KR20100086545A (ko) * 2009-01-23 2010-08-02 엘에스엠트론 주식회사 방열성능이 향상된 가스히트펌프 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050050536A (ko) * 2003-11-25 2005-05-31 (주)경인에너텍 히트펌프를 이용한 냉난방시스템
KR20050081866A (ko) * 2004-02-16 2005-08-19 태봉산업기술주식회사 폐열회수 시스템
KR20100086545A (ko) * 2009-01-23 2010-08-02 엘에스엠트론 주식회사 방열성능이 향상된 가스히트펌프 시스템
KR100969463B1 (ko) * 2009-02-03 2010-07-14 엘에스엠트론 주식회사 능동형 배기가스 폐열회수 기능을 갖는 냉각수 순환 회로를구비한 공기조화기

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140061046A (ko) 2014-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5626918B2 (ja) 補助ヒータ制御装置及び加熱流体利用システム及び補助ヒータ制御方法
KR101109730B1 (ko) 반도체 공정용 칠러 장치 및 이의 온도제어 방법
KR101739369B1 (ko) 반도체 공정 설비용 온도 제어시스템
CN107014098B (zh) 一种二氧化碳热泵供热系统
CN103348200B (zh) 空气调节热水供给系统
JP2019120417A (ja) 空気調和機の制御装置、空気調和機の制御方法、空気調和機及び制御プログラム
CN105157127B (zh) 空调器电控的冷却系统及冷却方法
CN103225937A (zh) 热源机控制系统
WO2012020955A3 (ko) 냉난방 및 급탕용 히트펌프시스템 및 그 제어방법
KR101484562B1 (ko) 히트펌프를 이용한 냉각수 열회수 공급시스템
CN106482379A (zh) 空调及其制冷系统
KR20130116360A (ko) 이원 냉동 사이클 장치
JP2007003152A (ja) 冷却装置及びそれを備えた電子部品ハンドラ
US20070028631A1 (en) Cooling System
JP5596587B2 (ja) 温水暖房装置
JP2007315621A (ja) 水冷ヒートポンプ式空調熱源装置
CN109269332A (zh) 热交换装置及其热交换方法与气相沉积设备
JP5486425B2 (ja) 水熱源ヒートポンプユニット配管システム
JP2011075181A (ja) 氷蓄熱式熱源装置
JP2009168403A (ja) チラー装置
JP4871800B2 (ja) チラー装置
JP4183430B2 (ja) チラー装置
JP2009133541A (ja) ヒートポンプシステム
JPH0989415A (ja) ヒートポンプの熱源側運転方法、及び、熱源装置
JP6350815B2 (ja) 熱回収システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee