KR101544014B1

KR101544014B1 - 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템

Info

Publication number: KR101544014B1
Application number: KR1020150017820A
Authority: KR
Inventors: 박종철
Original assignee: (주)에프티이앤이
Priority date: 2015-02-05
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2015-08-12

Abstract

본 발명은 일측은 열원측과 연결되고 타측은 축열측과 연결되어 열교환이 이루어지는 열교환기(10); 상기 열교환기(10)의 축열측에 위치되어 내부에 냉수1,2(20a,21a)가 각각 충전되는 수축열탱크1,2(20,21); 상기 열교환기(10)와 상기 수축열탱크1,2(20,21) 사이에 위치되어 상부좌측과 상부우측 및 하부좌측과 하부우측에 각각 위치되고 하나의 연결배관(35)에 의해 서로 각각 하나로 연통되며 제어부(도시않음)에 의해 각각 작동되는 솔레노이드밸브인 상부유출입 좌우측자동제어밸브(31,32) 및 하부유입출 좌우측자동제어밸브(33,34); 관체로 일단은 상기 상부유출입 좌우측자동제어밸브(31,32) 사이의 연결배관(35)에 관연결되고 타단은 상기 수축열탱크1,2(20,21)의 냉수1,2(20a,21a) 상단부에 각각 위치되는 수축열탱크 상부배관1,2(41,42); 관체로 일단은 상기 하부유출입 좌우측자동제어밸브(33,34) 사이의 연결배관(35)에 관연결되고 타단은 상기 수축열탱크1,2(20,21)의 냉수1,2(20a,21a) 하단부에 각각 위치되는 수축열탱크 하부배관1,2(43,44); 관체로 일단은 상기 상하부유출입 우측자동제어밸브(32,34) 사이의 연결배관(35)에 관연결되고 타단은 축열측 축-방냉 변유량펌프(46)를 거쳐 상기 열교환기(10)를 통하여 상기 상하부유출입 좌측자동제어벨브(31,33) 사이의 연결배관(35)으로 관연결되는 축열배관(45); 상기 열교환기(10)의 열원측에 위치되어, 공조기(또는 히트펌프)(60)가 자동제어밸브(61)를 거쳐 관연결된 배관(62)의 양단이 각각 관결합되고, 냉동기(또는 실내기기)(70)가 냉수순환 변유량펌프(73)와 냉동기ON/OFF밸브(71)를 통해 관연결된 배관(72)의 양단이 각각 관결합되며, 릴리프밸브(75)를 갖고 부하 변동에 대응하기 위해 자동으로 물을 이동시키는 릴리프관(76)의 양단이 각각 관결합되는 냉수환수헤더(50) 및 냉수공급헤더(51); 상기 열교환기(10)와 상기 냉수환수헤더(50) 및 냉수공급헤더(51) 사이에 위치되어 상부좌측과 상부우측 및 하부좌측과 하부우측에 각각 위치되고 하나의 연결배관(85)에 의해 서로 각각 하나로 연통되며 제어부에 의해 각각 작동되는 솔레노이드밸브인 환수헤더유출입 좌우측자동제어밸브(81,82) 및 공급헤더유출입 좌우측자동제어밸브(83,84); 관체로 일단은 상기 환수헤더유출입 좌우측자동제어밸브(81,82) 사이의 연결배관(85)에 관연결되고 타단은 상기 냉수환수헤더(50)에 관결합되는 환수관(91); 관체로 일단은 상기 공급헤더유출입 좌우측자동제어밸브(83,84) 사이의 연결배관(85)에 관연결되고 타단은 상기 냉수공급헤더(50)에 관결합되는 공급관(92); 및 관체로 일단은 상기 환수헤더유출입 우측자동제어밸브(82)와 공급헤더유출입 우측자동제어밸브(84) 사이의 연결배관(85)에 관연결되고 타단은 열원측 축-방냉 변유량펌프(86)를 거쳐 상기 열교환기(10)를 통하여 상기 환수헤더유출입 좌측자동제어밸브(81)와 공급헤더유출입 좌측자동제어밸브(83) 사이의 연결배관(85)에 관연결되는 열원배관(93)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 냉동기(히트펌프)를 이용하여 생산된 열원을 열교환기를 사용하여 간접적으로 축열조에 저장 할 수 있는 시스템을 구축하여 축열조에 문제가 발생하여도 열원측의 구성만으로도 실내에 냉방과 난방을 지속적으로 공급할 수 있는 안정적인 시스템을 이루고, 현장마다 설계 여건이 다른 수축열시스템의 중요 구성 요소를 모듈화하여 효과적으로 관리하고, 체계적으로 공사할 수 있는 효과가 있다.

Description

모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템{Water heat storage system that intelligent variable flow automatically control using modular}

본 발명은 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉동기(히트펌프)를 이용하여 생산된 열원을 열교환기를 사용하여 간접적으로 축열조에 저장 할 수 있는 시스템을 구축하여 축열조에 문제가 발생하여도 열원측의 구성만으로도 실내에 냉방과 난방을 지속적으로 공급할 수 있는 안정적인 시스템을 이루고, 현장마다 설계 여건이 다른 수축열시스템의 중요 구성 요소를 모듈화하여 효과적으로 관리하고, 체계적으로 공사할 수 있는 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템에 관한 것이다.

일반적으로 수축열 시스템은 보통 저렴한 심야(야간)전력을 이용하여 전력수요가 높지 않은 심야(야간)에 히트펌프(냉동기)를 가동하여 냉온열을 발생시켜 수축열 탱크에 냉수(온수)로 저장하고, 주간에 그 열을 이용하여 건물에 냉난방 및 급탕을 공급하는 시스템이다.

상기 수축열 시스템과 같이 저렴한 심야(야간)전력을 이용하여 전력의 소모가 많은 시간대에 전력의 소요를 줄이고자 사용되는 빙축열 시스템이 있다. 상기 수축열 시스템과 빙축열 시스템은 비슷하나, 빙축열 시스템은 물의 잠열을 이용하는 시스템으로 야간에 냉열을 얼음상태로 저장하였다가 주간에 사용하는 것으로 수축열 시스템과는 약간의 차이가 있다. 즉, 수축열 시스템은 건물의 냉난방시 현열 축열재인 물을 이용하므로, 빙축열시스템에 비해 물의 냉각온도가 높아 냉동기의 효율을 높여서 운전할 수 있으며, 수축열탱크에 여름에는 냉수를 저장하고 겨울에는 온수를 저장하여 냉난방에 이용 가능하다.

보통, 빙축열 시스템에 비하여 축열조의 용량은 커지지만, 수축열시스템은 축냉시스템과 폐열원, 지열원, 공기열원등의 히트펌프 시스템에 적용이 가능하여 최근에는 빙축열 시스템보다 수축열 시스템의 보급이 확산되는 추세이다.

그러나, 수축열시스템은 중대형 현장에 적용되므로 축열조의 용량이 커서 개방시스템으로 구성하고 있다. 개방시스템은 공기와의 접촉이 빈번하여 배관의 부식과 스케일을 발생하여 열교환 효율 감소 및 시스템 효율 저하의 원인이 된다. 또한 펌프와 밸브의 제어가 정확하게 이루어지지 않으면 건물 최상부 층에 진공이 발생하여 물 순환에 어려움이 있고, 실내 냉방과 난방 공급에 문제가 발생한다. 이러한 진공의 발생은 옥상 층에 주로 설치하는 공기열원히트펌프의 파손의 원인이 되기도 한다. 그리고 냉난방을 위한 물순환 펌프의 소비동력이 커서 에너지이용효율이 낮고 축열조의 단열 및 방수의 파괴는 전체시스템의 마비를 초래하고 건물의 냉방과 난방 공급을 중단시키는 심각한 문제점이 있었다.

(1) 대한민국 특허 등록번호 등록특허 10-1062045호) 수축열조을 이용한 공정용 냉각수의 온도유지 시스템 및 그 제어 방법 (2) 대한민국 특허 등록번호 등록특허 10-1124638호) 태양열을 이용하여 직접 난방 및 급탕을 수행하는 수축열시스템

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열원측과 축열측을 열교환기를 이용하여 분리하고, 열원측에는 냉동기(히트펌프)와 변유량펌프, 공조기(실내기기, 부하기기), 자동밸브를 구성하며, 축열측에는 변유량펌프와 자동밸브, 축열조를 설치하여 축열조에 문제가 발생하여도 열원측의 구성만으로도 실내에 냉방과 난방의 공급이 가능한 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 열교환기를 이용하여 열원측 배관시스템을 밀폐로 구성하여 공기와의 접촉을 방지하여 부식 등의 문제점 발생을 차단할 수 있는 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템을 제공함에 다른 목적이 있다.

또한, 열원측에 변유량펌프를 설치하여 운전 형태와 공조기(실내기기, 부하기기)의 부하 용량에 따라 가변적으로 작동하고, 축열측의 변유량펌프와 유기적으로 작동하도록 시스템을 지능형 자동제어 시스템으로 구성하며, 현장별로 다른 용량 변화에 대응할 수 있도록 변유량펌프와 열교환기의 능력과 크기를 모듈의 증감으로 조절하여 체계적인 수축열시스템을 공급 및 유지할 수 있고 제조원가의 절감 및 시공성의 향상, 추가적인 증설과 시스템의 개선시의 편리함을 제공할 수 있는 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일측은 열원측과 연결되고 타측은 축열측과 연결되어 열교환이 이루어지는 열교환기;

상기 열교환기의 축열측에 위치되어 내부에 냉수1,2가 각각 충전되는 수축열탱크1,2;

상기 열교환기와 상기 수축열탱크1,2 사이에 위치되어 상부좌측과 상부우측 및 하부좌측과 하부우측에 각각 위치되고 하나의 연결배관에 의해 서로 각각 하나로 연통되며 제어부에 의해 각각 작동되는 솔레노이드밸브인 상부유출입 좌우측자동제어밸브 및 하부유입출 좌우측자동제어밸브;

관체로 일단은 상기 상부유출입 좌우측자동제어밸브 사이의 연결배관에 관연결되고 타단은 상기 수축열탱크1,2의 냉수1,2 상단부에 각각 위치되는 수축열탱크 상부배관1,2;

관체로 일단은 상기 하부유출입 좌우측자동제어밸브 사이의 연결배관에 관연결되고 타단은 상기 수축열탱크1,2의 냉수1,2 하단부에 각각 위치되는 수축열탱크 하부배관1,2;

관체로 일단은 상기 상하부유출입 우측자동제어밸브 사이의 연결배관에 관연결되고 타단은 축열측 축-방냉 변유량펌프를 거쳐 상기 열교환기를 통하여 상기 상하부유출입 좌측자동제어벨브 사이의 연결배관으로 관연결되는 축열배관;

상기 열교환기의 열원측에 위치되어, 공조기(또는 히트펌프)가 자동제어밸브를 거쳐 관연결된 배관의 양단이 각각 관결합되고, 냉동기(또는 실내기기)가 냉수순환 변유량펌프와 냉동기ON/OFF밸브를 통해 관연결된 배관의 양단이 각각 관결합되며, 릴리프밸브를 갖고 부하 변동에 대응하기 위해 자동으로 물을 이동시키는 릴리프관의 양단이 각각 관결합되는 냉수환수헤더 및 냉수공급헤더;

상기 열교환기와 상기 냉수환수헤더 및 냉수공급헤더 사이에 위치되어 상부좌측과 상부우측 및 하부좌측과 하부우측에 각각 위치되고 하나의 연결배관에 의해 서로 각각 하나로 연통되며 제어부에 의해 각각 작동되는 솔레노이드밸브(전동밸브)인 환수헤더유출입 좌우측자동제어밸브 및 공급헤더유출입 좌우측자동제어밸브;

관체로 일단은 상기 환수헤더유출입 좌우측자동제어밸브 사이의 연결배관에 관연결되고 타단은 상기 냉수환수헤더에 관결합되는 환수관;

관체로 일단은 상기 공급헤더유출입 좌우측자동제어밸브 사이의 연결배관에 관연결되고 타단은 상기 냉수공급헤더에 관결합되는 공급관; 및

관체로 일단은 상기 환수헤더유출입 우측자동제어밸브와 공급헤더유출입 우측자동제어밸브 사이의 연결배관에 관연결되고 타단은 열원측 축-방냉 변유량펌프를 거쳐 상기 열교환기를 통하여 상기 환수헤더유출입 좌측자동제어밸브와 공급헤더유출입 좌측자동제어밸브 사이의 연결배관에 관연결되는 열원배관을 포함하는 특징이 있다.

상기 제어부가 오후 11시 ~ 오전 9시(저부하)를 인식하면, 상기 열교환기의 열원측은 상기 냉동기ON/OFF밸브를 열면서 냉동기와 냉수순환 변유량펌프를 작동시키고, 상기 열교환기의 열원측 환수헤더유출입 좌측자동제어밸브와 공급헤더유출입 우측자동제어밸브를 열며, 상기 열원측 축-방냉 변위량펌프와 축열측 축-방냉 변위량펌프를 가동시키면, 저렴한 심야(야간)전기에 의해서 작동된 냉동기에 의해 냉각된 냉수는 배관과 냉수공급헤더 및 공급관을 거치고 공급헤더유출입 우측자동제어밸브를 통해 연결배관을 경유하여 열원측 축-방냉 변유량펌프를 지나 상기 열교환기를 통과하여 열원배관을 지나 환수헤더유출입 좌측자동제어밸브를 거쳐 환수관을 통해 냉수환수헤더로 공급되며, 상기 열교환기(10)의 축열측은 상부유출입 우측자동제어밸브와 하부유출입 좌측자동제어밸브를 열고 상기 수축열탱크1,2의 상단부에 위치한 10℃ ~ 15℃의 냉수1,2는 수축열탱크 상부배관1,2를 통해 상부유출입 우측자동제어밸브을 통과하여 연결배관과 축열배관을 거쳐 축열측 축-방냉 변유량펌프를 통과하여 열교환기로 공급되어 열원측과 열교환이 이루어져 냉각되고, 이에 하부유출입 좌측자동제어밸브를 경유하여 수축열탱크 하부배관1,2를 거쳐 수축열탱크1,2의 하단부에 4℃ ~ 7℃로 공급되어 수축열탱크1,2 내부의 하부부터 상부로 저장되는 축냉운전이 이루어지는 특징이 있다.

상기 제어부(도시 않음)가 심야(야간) 시간에 수축열탱크1,2에 저장된 냉수1,2를 이용하여 공조기(또는 실내기기)에 냉방을 공급하는 형태로, 상기 열교환기의 열원측은 냉동기ON/OFF밸브를 닫고 냉동기와 냉수순환 변유량펌프를 정지시키고, 열원측은 냉수공급헤더에서 냉수를 자동제어밸브를 열어 배관을 지나 공조기(또는 실내기기)에 공급하고, 냉수환수헤더를 경유하여 환수헤더유출입 우측자동제어밸브를 통과하여 열원측 축-방냉 변유량펌프를 가동하여 열교환기에서 냉각된 냉수는 열원배관을 지나 공급헤더유출입 좌측자동제어밸브를 통과하여 공급관을 거쳐 냉수공급헤더로 유입되며, 상기 열교환기의 축열측은 상부유출입 좌측자동제어밸브와 하부유출입 우측자동제어밸브를 열고 열원측 축-방냉 변유량펌프를 가동하고, 상기 수축열탱크1,2의 하단부에 위치한 4℃ ~ 7℃의 냉수1,2는 수축열탱크 하부배관1,2를 통해 하부유출입 우측자동제어밸브를 통과하여 연결배관과 축열배관을 거쳐 축열측 축-방냉 변유량펌프를 통과하여 열교환기로 공급되어 열원측과 열교환이 이루어져 온도가 상승되어 상부유출입 좌측자동제어밸브를 경유하여 수축열탱크 상부배관1,2를 거쳐 수축열탱크1,2의 상부로 10℃ ~ 15℃로 공급되어 수축열탱크1,2 내측의 상부부터 하부로 저장되는 방냉운전이 이루어지는 특징이 있다.

상기 제어부(도시않음)가 상기 수축열탱크1,2 하단부의 냉수1,2의 온도가 77℃를 초과하여 이용 가능한 냉열원이 없거나 수축열탱크1,2의 보수 및 이상 발생시에 상기 열교환기의 축열측을 사용하지 않고 상기 열교환기의 열원측만 이용하는 운전 형태로, 상기 열교환기의 열원측은 냉동기ON/OFF밸브를 열고 냉동기와 냉수순환 변유량펌프를 작동시키고, 냉수공급헤더의 냉수를 자동제어밸브를 열고 배관을 지나 공조기(또는 실내기기)에 공급하며 냉수환수헤더를 경유하여 다시 냉수순환 변유량펌프로 유입되어 실내의 냉방이 이루어지는 냉동기단독운전이 이루어지는 특징이 있다.

상기 제어부(도시않음)에 의해 외기온도가 높은 주간에는 수축열탱크1,2와 냉동기가 동시에 운전하는 형태로, 상기 열교환기의 열원측은 상기 냉동기ON/OFF밸브를 열면서 냉동기와 냉수순환 변유량펌프를 작동시키고 자동제어밸브를 열며 배관을 지나 공조기(또는 실내기기)에 냉수를 공급하고 냉수환수헤더을 지나 냉수순환 변유량펌프로 유입되며, 일부는 환수관을 지나 환수헤더유출입 우측제동제어밸브를 통과하여 열원측 축-방냉 변유량펌프와 열교환기를 지나 열원배관을 거쳐서 공급헤더유출입 좌측자동제어밸브를 통과하여 공급관을 경유하여 냉수공급헤더에 냉수를 공급하고, 상기 열교환기의 축열측은 상부유출입 좌측자동제어밸브와 하부유출입 우측자동제어밸브를 열고 열원측 축-방냉 변유량펌프를 가동하며, 상기 수축열탱크1,2의 하단부에 위치한 4℃ ~ 7℃의 냉수1,2는 수축열탱크 하부배관1,2를 통해 하부유출입 우측자동제어밸브를 통과하여 연결배관과 축열배관을 거쳐 축열측 축-방냉 변유량펌프를 통과하여 열교환기로 공급되어 열원측과 열교환이 이루어져 온도가 상승되며 상부유출입 좌측자동제어밸브를 경유하여 수축열탱크 상부배관1,2를 거쳐 수축열탱크1,2의 상부로 10℃ ~ 15℃의 온도로 공급되어 수축열탱크1,2 내측의 상부부터 하부로 저장되는 동시운전이 이루어지는 특징이 있다.

이와 같이, 본 발명은 개방시스템인 축열측과 밀폐시스템인 열원측을 열교환기를 이용하여 별도로 구분하여 부하가 적은 심야(야간)시간에는 축열을 하고 부하가 많은 주간 시간에는 축열조를 이용한 방냉운전과 냉동기(히트펌프)와 축열조를 이용한 동시운전을 실행하고 축열조에 이용 열량이 없거나 축열조의 이상 발생시 축열측을 배제하고 냉동기만을 이용한 운전으로 공조기(실내기기)에 냉방을 공급할 수 있는 시스템을 구축하여 개방시스템의 단점을 극복하고 안정된 시스템을 공급 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 축열조 방냉운전시에 열원측과 축열측에 설치된 변유량펌프와 자동밸브(제어조건)을 이용하여 부하 변화에 탄력적으로 대응하여 공급 유량을 변화하여 에너지 이용 효율과 축열조의 성층화를 유지하는데 중요한 요소인 물의 유동을 적정하게 유지하여 축열조의 이용 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 열교환기와 열원측과 축열측의 변유량펌프 및 자동밸브를 모듈화하고 이를 수축열조의 상하부 온도센서 및 환수헤더의 온도센서를 이용하여 제어할 수 있는 지능형 자동제어 시스템을 구축하여 현장의 변화요소를 최소화하여 수축열시스템의 체계적인 구축과 관리의 용이성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 수축열시스템의 용량 변화와 열원측의 용량 변화에 유기적으로 대응하기 위해서 모듈화의 구성요소인 열교환기는 전열면적의 증감으로, 변유량펌프는 변유량펌프의 대수로 변화시켜, 설비 공사의 현장 부분을 적게 하고 주요 요소는 직접 공급하여 수축열시스템의 표준화에 보다 다가설 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명 실시 예인 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템의 시스템별 운전모드 계통도를 보인 설명도,
도 2는 본 발명 실시 예인 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템의 축냉운전모드 계통도를 보인 설명도,
도 3은 본 발명 실시 예인 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템의 축열조 방냉운전모드 계통도를 보인 설명도,
도 4는 본 발명 실시 예인 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템의 냉동기 단독운전모드 계통도를 보인 설명도,
도 5는 본 발명 실시 예인 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템의 동시운전모드 계통도를 보인 설명도,
도 6는 본 발명 실시 예인 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템의 주요구성 요소인 모듈화 구성도.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

참고로 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운영자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.

그러므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것임은 물론이다.

본 발명의 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템(1)은, 도 1과 같이, 일측은 열원측과 연결되고 타측은 축열측과 연결되어 열교환이 이루어지는 열교환기(10)와, 상기 열교환기(10)의 축열측에 위치되어 내부에 냉수1,2(20a,21a)가 각각 저장되는 수축열탱크1,2(20,21)와, 상기 열교환기(10)와 상기 수축열탱크1,2(20,21) 사이에 위치되어 제어부(도시않음)에 의해 각각 작동되는 상부유출입 좌우측자동제어밸브(31,32) 및 하부유출입 좌우측자동제어밸브(33,34)와, 수축열탱크1,2(20,21)로 10℃ ~ 15℃의 냉수1,2(20a,21a)를 공급하는 수축열탱크 상부배관1,2(41,42)과, 수축열탱크1,2(20,21)로 4℃ ~ 7℃의 냉수1,2(20a,21a)를 공급하는 수축열탱크 하부배관1,2(43,44)과, 열교환기(10)를 통해 열원측으로부터 열원을 공급받아 축열이 이루어지는 축열배관(45)과, 냉수가 환수되고 또한 공급되는 냉수환수헤더(50) 및 냉수공급헤더(51)와, 상기 냉수환수헤더(50) 및 냉수공급헤더(51) 사이에 위치되어 제어부에 의해 각각 작동되는 환수헤더유출입 좌우측자동제어밸브(81,82) 및 공급헤더유출입 좌우측자동제어밸브(83,84)와, 냉수환수헤더(50)에 연결되는 환수관(91)과, 냉수공급헤더(50)에 연결되는 공급관(92)과, 열원측에서 열원을 열교환기(10)로 공급하는 열원배관(93)으로 구성된다.

상기 열교환기(10)와 상기 수축열탱크1,2(20,21) 사이에 위치되어 수축열탱크 상부배관1,2(41,42)와 하부배관1,2(43,44)에 연결되는 상부유출입 좌우측자동제어밸브(31,32) 및 하부유출입 좌우측자동제어밸브(33,34)는 연결배관(35)으로 연통되어 연결되고, 축열배관(45)을 경유하여 축열측 축-방냉 변유량펌프(46)를 거쳐 상기 열교환기(10)를 통과하여 상부유출입 좌우측자동제어밸브(31,32)와 하부유출입 좌우측자동제어밸브(33,34)를 경유하여 수축열탱크 상부배관1,2(41,42)와 수축열탱크 하부배관1,2(43,44)에 각각 연결된다.

상기 열교환기(10)의 열원측에 위치되어 냉수공급헤더(51)와 냉수환수헤더(50) 사이에 냉수순환 변유량펌프(73)와 냉동기(히트펌프)(70) 및 냉동기ON/OFF밸브(71)가 배관(72)로 연결된다. 공조기(실내기기)(60) 및 자동제어밸브(61)도 냉수공급헤더(51)와 냉수환수헤더(50) 사이에 별도의 배관(62)으로 연결된다. 부하 변동에 대응하기 위해 자동으로 물을 이동하는 릴리프밸브(75)를 거치는 릴리프관(76)의 양단이 각각 냉수환수헤더(50) 및 냉수공급헤더(51)에 연결된다. 상기 열교환기(10)와 상기 냉수환수헤더(50) 및 냉수공급헤더(51) 사이에 위치되어 환수헤더유출입 좌우측자동제어밸브(81,82)와 공급헤더유출입 좌우측자동제어밸브(83,84)와 연결배관(85)에 의해 연통되어 연결되고 제어부(도시않음)에 의해 작동된다. 상기 냉수환수헤더(50)에 연결되는 환수관(91)과, 상기 냉수공급헤더(51)에 관결합되는 공급관(92)에 연결된다.

이와 같은 본 발명은, 도 2와 같이, 상기 제어부(도시않음)가 오후 11시 ~ 오전 9시(저부하)를 인식하면, 상기 열교환기(10)의 열원측은 상기 냉동기ON/OFF밸브(71)를 열면서 냉동기(70)와 냉수순환 변유량펌프(73)를 작동시키고, 상기 열교환기(10)의 열원측 환수헤더유출입 좌측자동제어밸브(81)와 공급헤더유출입 우측자동제어밸브(84)를 열며, 상기 열원측 축-방냉 변위량펌프(86)과 축열측 축-방냉 변위량펌프(46)를 가동시키면, 저렴한 심야(야간)전기에 의해서 작동된 냉동기(70)에 의해 냉각된 냉수는 배관(72)과 냉수공급헤더(51) 및 공급관(92)을 거치고 공급헤더유출입 우측자동제어밸브(84)을 통해 연결배관(85)을 경유하여 열원측 축-방냉 변유량펌프(86)를 지나 상기 열교환기(10)를 통과하여 열원배관(93)을 지나 환수헤더유출입 좌측자동제어밸브(81)를 거쳐 환수관(91)을 통해 냉수환수헤더(50)로 공급되며, 상기 열교환기(10)의 축열측은 상부유출입 우측자동제어밸브(32)와 하부유출입 좌측자동제어밸브(33)를 열고 상기 수축열탱크1,2(20,21)의 상단부에 위치한 10℃ ~ 15℃의 냉수1,2(20a,21a)는 수축열탱크 상부배관1,2(41,42)를 통해 상부유출입 우측자동제어밸브(32)을 통과하여 연결배관(35)과 축열배관(45)을 거쳐 축열측 축-방냉 변유량펌프(46)를 통과하여 열교환기(10)로 공급되어 열원측과 열교환이 이루어져 냉각되고, 이에 하부유출입 좌측자동제어밸브(33)를 경유하여 수축열탱크 하부배관1,2(43,44)를 거쳐 수축열탱크1,2(20,21)의 하단부에 4℃ ~ 7℃로 공급되어 수축열탱크1,2(20,21) 내부의 하부부터 상부로 저장되는 축냉운전이 이루어진다.

이와 같은 본 발명은, 도 3와 같이, 상기 제어부(도시 않음)가 심야(야간) 시간에 수축열탱크1,2(20,21)에 저장된 냉수1,2(20a,21a)를 이용하여 공조기(또는 실내기기)(60)에 냉방을 공급하는 방냉운전의 형태로, 상기 열교환기(10)의 열원측은 냉동기ON/OFF밸브(71)를 닫고 냉동기(70)와 냉수순환 변유량펌프(73)를 정지시키고, 열원측은 냉수공급헤더(51)에서 냉수를 자동제어밸브(61)를 열어 배관(62)을 지나 공조기(또는 실내기기)(60)에 공급하고, 냉수환수헤더(50)를 경유하여 환수헤더유출입 우측자동제어밸브(82)를 통과하여 열원측 축-방냉 변유량펌프(86)를 가동하여 열교환기(10)에서 냉각된 냉수는 열원배관(93)을 지나 공급헤더유출입 좌측자동제어밸브(83)를 통과하여 공급관(92)을 거쳐 냉수공급헤더(51)로 유입된다. 상기 열교환기(10)의 축열측은 상부유출입 좌측자동제어밸브(31)와 하부유출입 우측자동제어밸브(34)를 열고 열원측 축-방냉 변유량펌프(46)를 가동한다. 상기 수축열탱크1,2(20,21)의 하단부에 위치한 4℃ ~ 7℃의 냉수1,2(20a,21a)는 수축열탱크 하부배관1,2(43,44)를 통해 하부유출입 우측자동제어밸브(34)를 통과하여 연결배관(35)와 축열배관(45)을 거쳐 축열측 축-방냉 변유량펌프(46)를 통과하여 열교환기(10)로 공급되어 열원측과 열교환이 이루어져 온도가 상승되어 상부유출입 좌측자동제어밸브(31)를 경유하여 수축열탱크 상부배관1,2(41,42)를 거쳐 수축열탱크1,2(20,21)의 상부로 10℃ ~ 15℃로 공급되어 수축열탱크1,2(20,21) 내측의 상부부터 하부로 저장되는 방냉운전이 이루어진다.

또한, 도 4와 같이, 상기 제어부(도시않음)가 상기 수축열탱크1,2(20,21) 하단부의 냉수1,2(20a,21a)의 온도가 77℃를 초과하여 이용 가능한 냉열원이 없거나 수축열탱크1,2(20,21)의 보수 및 이상 발생시에 상기 열교환기(10)의 축열측을 사용하지 않고 상기 열교환기(10)의 열원측만 이용하는 운전 형태로, 상기 열교환기(10)의 열원측은 냉동기ON/OFF밸브(71)를 열고 냉동기(70)와 냉수순환 변유량펌프(73)를 작동시키고, 냉수공급헤더(51)의 냉수를 자동제어밸브(61)를 열고 배관(62)을 지나 공조기(또는 실내기기)(60)에 공급하며 냉수환수헤더(50)를 경유하여 다시 냉수순환 변유량펌프(73)로 유입되어 실내의 냉방이 이루어지는 냉동기단독운전이 이루어진다.

또한, 도 5와 같이, 상기 제어부(도시않음)에 의해 외기온도가 높은 주간에는 수축열탱크1,2(20,21)와 냉동기(70)가 동시에 운전하는 형태로 가장 많이 이용되는 방법이다. 상기 열교환기(10)의 열원측은 상기 냉동기ON/OFF밸브(71)를 열면서 냉동기(70)와 냉수순환 변유량펌프(73)를 작동시키고 자동제어밸브(61)를 열며 배관(62)을 지나 공조기(또는 실내기기)(60)에 냉수를 공급하고 냉수환수헤더(50)을 지나 냉수순환 변유량펌프(73)로 유입되며, 일부는 환수관(91)을 지나 환수헤더유출입 우측제동제어밸브(82)를 통과하여 열원측 축-방냉 변유량펌프(86)와 열교환기(10)를 지나 열원배관(93)을 거쳐서 공급헤더유출입 좌측자동제어밸브(83)를 통과하여 공급관(92)을 경유하여 냉수공급헤더(51)에 냉수를 공급한다. 상기 열교환기(10)의 축열측은 상부유출입 좌측자동제어밸브(31)와 하부유출입 우측자동제어밸브(34)를 열고 열원측 축-방냉 변유량펌프(46)를 가동한다. 상기 수축열탱크1,2(20,21)의 하단부에 위치한 4℃ ~ 7℃의 냉수1,2(20a,21a)는 수축열탱크 하부배관1,2(43,44)를 통해 하부유출입 우측자동제어밸브(34)를 통과하여 연결배관(35)과 축열배관(45)을 거쳐 축열측 축-방냉 변유량펌프(46)를 통과하여 열교환기(10)로 공급되어 열원측과 열교환이 이루어져 온도가 상승되며 상부유출입 좌측자동제어밸브(31)를 경유하여 수축열탱크 상부배관1,2(41,42)를 거쳐 수축열탱크1,2(20,21)의 상부로 10℃ ~ 15℃의 온도로 공급되어 수축열탱크1,2(20,21) 내측의 상부부터 하부로 저장되는 동시운전이 이루어진다.

그리고 도 6과 같이, 열교환기(10),축열측 축-방냉 변유량펌프(46)와 열원측 축-방냉 변유량펌프(86)을 하나의 모듈로 공장에서 설계 제작함으로써 현장에서는 모듈의 간단한 설치로 현장 작업을 최소화하여 현장별로 다르게 구성되는 수축열시스템의 공사와 관리의 어려움을 극복할 수 있는 것으로, 유지관리를 보다 용이하게 할 수 있고 수축열시스템의 중요부분에 대한 표준화를 이루도록 할 수 있다. 현장별로 다르게 설계되는 부하의 크기에 따라 변화되는 열교환능력은 열교환기(10)의 전열면적 가감으로, 축열측 축-방냉 변유량펌프(46)와 열원측 축-방냉 변유량펌프(86)의 용량은 대수 조절로 맞춤형 설계하여 기계실의 활용도를 높이고 설비의 품질관리을 구현할 수 있도록 시스템을 구성함이 바람직하다.

1 : 수축열시스템
10 : 열교환기
20 : 수축열탱크1 20a : 냉수1
21 : 수축열탱크2 21a : 냉수2
31 : 상부유출입 좌측자동제어밸브 32 : 상부유출입 우측자동제어밸브
33 : 하부우출입 좌측자동제어밸브 34 : 하부유출입 우측자동제어밸브
35 : 연결배관
41 : 수축열탱크 상부배관1 42 : 수축열탱크 상부배관2
43 : 수축열탱크 하부배관1 44 : 수축열탱크 하부배관2
45 : 축열배관 46 : 축열측 축-방냉 변유량펌프
50 : 냉수환수헤더(return header) 51 : 냉수공급헤더(supply header)
60 : 공조기(또는 실내기기) 61 : 자동제어밸브
62 : 배관
70 : 냉동기(또는 히트펌프) 71 : 냉동기ON/OFF밸브
72 : 배관 73 : 냉수순환 변유량펌프
75 : 릴리프밸브(relief valve) 76 : 릴리프관
81 : 환수헤더유출입 좌측자동제어밸브
82 : 환수헤더유출입 우측자동제어밸브
83 : 공급헤더유출입 좌측자동제어밸브
84 : 공급헤더유출입 우측자동제어밸브
85 : 연결배관 86 : 열원측 축-방냉 변유량펌프
91 : 환수관 92 : 공급관
93 : 열원배관

Claims

일측은 열원측과 연결되고 타측은 축열측과 연결되어 열교환이 이루어지는 열교환기(10);
상기 열교환기(10)의 축열측에 위치되어 내부에 냉수1,2(20a,21a)가 각각 충전되는 수축열탱크1,2(20,21);
상기 열교환기(10)와 상기 수축열탱크1,2(20,21) 사이에 위치되어 상부좌측과 상부우측 및 하부좌측과 하부우측에 각각 위치되고 하나의 연결배관(35)에 의해 서로 각각 하나로 연통되며 제어부(도시않음)에 의해 각각 작동되는 솔레노이드밸브인 상부유출입 좌우측자동제어밸브(31,32) 및 하부유입출 좌우측자동제어밸브(33,34);
관체로 일단은 상기 상부유출입 좌우측자동제어밸브(31,32) 사이의 연결배관(35)에 관연결되고 타단은 상기 수축열탱크1,2(20,21)의 냉수1,2(20a,21a) 상단부에 각각 위치되는 수축열탱크 상부배관1,2(41,42);
관체로 일단은 상기 하부유출입 좌우측자동제어밸브(33,34) 사이의 연결배관(35)에 관연결되고 타단은 상기 수축열탱크1,2(20,21)의 냉수1,2(20a,21a) 하단부에 각각 위치되는 수축열탱크 하부배관1,2(43,44);
관체로 일단은 상기 상하부유출입 우측자동제어밸브(32,34) 사이의 연결배관(35)에 관연결되고 타단은 축열측 축-방냉 변유량펌프(46)를 거쳐 상기 열교환기(10)를 통하여 상기 상하부유출입 좌측자동제어벨브(31,33) 사이의 연결배관(35)으로 관연결되는 축열배관(45);
상기 열교환기(10)의 열원측에 위치되어, 공조기(또는 히트펌프)(60)가 자동제어밸브(61)를 거쳐 관연결된 배관(62)의 양단이 각각 관결합되고, 냉동기(또는 실내기기)(70)가 냉수순환 변유량펌프(73)와 냉동기ON/OFF밸브(71)를 통해 관연결된 배관(72)의 양단이 각각 관결합되며, 릴리프밸브(75)를 갖고 부하 변동에 대응하기 위해 자동으로 물을 이동시키는 릴리프관(76)의 양단이 각각 관결합되는 냉수환수헤더(50) 및 냉수공급헤더(51);
상기 열교환기(10)와 상기 냉수환수헤더(50) 및 냉수공급헤더(51) 사이에 위치되어 상부좌측과 상부우측 및 하부좌측과 하부우측에 각각 위치되고 하나의 연결배관(85)에 의해 서로 각각 하나로 연통되며 제어부에 의해 각각 작동되는 솔레노이드밸브(전동밸브)인 환수헤더유출입 좌우측자동제어밸브(81,82) 및 공급헤더유출입 좌우측자동제어밸브(83,84);
관체로 일단은 상기 환수헤더유출입 좌우측자동제어밸브(81,82) 사이의 연결배관(85)에 관연결되고 타단은 상기 냉수환수헤더(50)에 관결합되는 환수관(91);
관체로 일단은 상기 공급헤더유출입 좌우측자동제어밸브(83,84) 사이의 연결배관(85)에 관연결되고 타단은 상기 냉수공급헤더(50)에 관결합되는 공급관(92); 및
관체로 일단은 상기 환수헤더유출입 우측자동제어밸브(82)와 공급헤더유출입 우측자동제어밸브(84) 사이의 연결배관(85)에 관연결되고 타단은 열원측 축-방냉 변유량펌프(86)를 거쳐 상기 열교환기(10)를 통하여 상기 환수헤더유출입 좌측자동제어밸브(81)와 공급헤더유출입 좌측자동제어밸브(83) 사이의 연결배관(85)에 관연결되는 열원배관(93)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부가 오후 11시 ~ 오전 9시(저부하)를 인식하면, 상기 열교환기(10)의 열원측은 상기 냉동기ON/OFF밸브(71)를 열면서 냉동기(70)와 냉수순환 변유량펌프(73)를 작동시키고, 상기 열교환기(10)의 열원측 환수헤더유출입 좌측자동제어밸브(81)와 공급헤더유출입 우측자동제어밸브(84)를 열며, 상기 열원측 축-방냉 변위량펌프(86)과 축열측 축-방냉 변위량펌프(46)를 가동시키면, 저렴한 심야(야간)전기에 의해서 작동된 냉동기(70)에 의해 냉각된 냉수는 배관(72)과 냉수공급헤더(51) 및 공급관(92)을 거치고 공급헤더유출입 우측자동제어밸브(84)을 통해 연결배관(85)을 경유하여 열원측 축-방냉 변유량펌프(86)를 지나 상기 열교환기(10)를 통과하여 열원배관(93)을 지나 환수헤더유출입 좌측자동제어밸브(81)를 거쳐 환수관(91)을 통해 냉수환수헤더(50)로 공급되며, 상기 열교환기(10)의 축열측은 상부유출입 우측자동제어밸브(32)와 하부유출입 좌측자동제어밸브(33)를 열고 상기 수축열탱크1,2(20,21)의 상단부에 위치한 10℃ ~ 15℃의 냉수1,2(20a,21a)는 수축열탱크 상부배관1,2(41,42)를 통해 상부유출입 우측자동제어밸브(32)을 통과하여 연결배관(35)과 축열배관(45)을 거쳐 축열측 축-방냉 변유량펌프(46)를 통과하여 열교환기(10)로 공급되어 열원측과 열교환이 이루어져 냉각되고, 이에 하부유출입 좌측자동제어밸브(33)를 경유하여 수축열탱크 하부배관1,2(43,44)를 거쳐 수축열탱크1,2(20,21)의 하단부에 4℃ ~ 7℃로 공급되어 수축열탱크1,2(20,21) 내부의 하부부터 상부로 저장되는 축냉운전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템.
상기 제 1 항에 있어서,
상기 제어부(도시 않음)가 심야(야간) 시간에 수축열탱크1,2(20,21)에 저장된 냉수1,2(20a,21a)를 이용하여 공조기(또는 실내기기)(60)에 냉방을 공급하는 형태로, 상기 열교환기(10)의 열원측은 냉동기ON/OFF밸브(71)를 닫고 냉동기(70)와 냉수순환 변유량펌프(73)를 정지시키고, 열원측은 냉수공급헤더(51)에서 냉수를 자동제어밸브(61)를 열어 배관(62)을 지나 공조기(또는 실내기기)(60)에 공급하고, 냉수환수헤더(50)를 경유하여 환수헤더유출입 우측자동제어밸브(82)를 통과하여 열원측 축-방냉 변유량펌프(86)를 가동하여 열교환기(10)에서 냉각된 냉수는 열원배관(93)을 지나 공급헤더유출입 좌측자동제어밸브(83)를 통과하여 공급관(92)을 거쳐 냉수공급헤더(51)로 유입되며, 상기 열교환기(10)의 축열측은 상부유출입 좌측자동제어밸브(31)와 하부유출입 우측자동제어밸브(34)를 열고 열원측 축-방냉 변유량펌프(46)를 가동하고, 상기 수축열탱크1,2(20,21)의 하단부에 위치한 4℃ ~ 7℃의 냉수1,2(20a,21a)는 수축열탱크 하부배관1,2(43,44)를 통해 하부유출입 우측자동제어밸브(34)를 통과하여 연결배관(35)와 축열배관(45)을 거쳐 축열측 축-방냉 변유량펌프(46)를 통과하여 열교환기(10)로 공급되어 열원측과 열교환이 이루어져 온도가 상승되어 상부유출입 좌측자동제어밸브(31)를 경유하여 수축열탱크 상부배관1,2(41,42)를 거쳐 수축열탱크1,2(20,21)의 상부로 10℃ ~ 15℃로 공급되어 수축열탱크1,2(20,21) 내측의 상부부터 하부로 저장되는 방냉운전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부(도시않음)가 상기 수축열탱크1,2(20,21) 하단부의 냉수1,2(20a,21a)의 온도가 7℃를 초과하여 이용 가능한 냉열원이 없거나 수축열탱크1,2(20,21)의 보수 및 이상 발생시에 상기 열교환기(10)의 축열측을 사용하지 않고 상기 열교환기(10)의 열원측만 이용하는 운전 형태로, 상기 열교환기(10)의 열원측은 냉동기ON/OFF밸브(71)를 열고 냉동기(70)와 냉수순환 변유량펌프(73)를 작동시키고, 냉수공급헤더(51)의 냉수를 자동제어밸브(61)를 열고 배관(62)을 지나 공조기(또는 실내기기)(60)에 공급하며 냉수환수헤더(50)를 경유하여 다시 냉수순환 변유량펌프(73)로 유입되어 실내의 냉방이 이루어지는 냉동기단독운전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부(도시않음)에 의해 외기온도가 높은 주간에는 수축열탱크1,2(20,21)와 냉동기(70)가 동시에 운전하는 형태로, 상기 열교환기(10)의 열원측은 상기 냉동기ON/OFF밸브(71)를 열면서 냉동기(70)와 냉수순환 변유량펌프(73)를 작동시키고 자동제어밸브(61)를 열며 배관(62)을 지나 공조기(또는 실내기기)(60)에 냉수를 공급하고 냉수환수헤더(50)을 지나 냉수순환 변유량펌프(73)로 유입되며, 일부는 환수관(91)을 지나 환수헤더유출입 우측제동제어밸브(82)를 통과하여 열원측 축-방냉 변유량펌프(86)와 열교환기(10)를 지나 열원배관(93)을 거쳐서 공급헤더유출입 좌측자동제어밸브(83)를 통과하여 공급관(92)을 경유하여 냉수공급헤더(51)에 냉수를 공급하고, 상기 열교환기(10)의 축열측은 상부유출입 좌측자동제어밸브(31)와 하부유출입 우측자동제어밸브(34)를 열고 열원측 축-방냉 변유량펌프(46)를 가동하며, 상기 수축열탱크1,2(20,21)의 하단부에 위치한 4℃ ~ 7℃의 냉수1,2(20a,21a)는 수축열탱크 하부배관1,2(43,44)를 통해 하부유출입 우측자동제어밸브(34)를 통과하여 연결배관(35)과 축열배관(45)을 거쳐 축열측 축-방냉 변유량펌프(46)를 통과하여 열교환기(10)로 공급되어 열원측과 열교환이 이루어져 온도가 상승되며 상부유출입 좌측자동제어밸브(31)를 경유하여 수축열탱크 상부배관1,2(41,42)를 거쳐 수축열탱크1,2(20,21)의 상부로 10℃ ~ 15℃의 온도로 공급되어 수축열탱크1,2(20,21) 내측의 상부부터 하부로 저장되는 동시운전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 모듈화를 이용한 지능형 변유량 자동제어 수축열시스템.