KR101564761B1 - Cooling and heating system of water heat storage by difference of water temperature using integrated waterworks - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광역상수를 이용한 수온차 수축열 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 광역상수를 열원으로 하는 히트펌프와 수축열 시스템이 결합된 냉난방 시스템으로 심야시간대에 히트펌프를 가동하여 주간 냉난방 일부를 수축열조에 저장하였다가 주간에 사용하도록 하는 광역상수를 이용한 수온차 수축열 시스템에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a heat pump heat accumulation system using a wide-range constant, and more particularly, to a heat pump system in which a heat pump having a wide- The present invention relates to a water temperature storage and accumulation system using a wide-range constant that is stored in a storage tank and used during the daytime.
세계적으로 에너지 고갈에 대비해 신재생에너지공급의 중요성이 대두되었으며, 지구 온난화의 문제로 탄소배출을 최소화하는 친환경 에너지 개발이 강조되고 있다. 주요 선진국에서는 에너지소비 억제 정책보다는 신재생 에너지의 개발과 보급에 주력하고 있다.The importance of supplying renewable energy to the world in the face of energy depletion has been emphasized and the development of environmentally friendly energy that minimizes carbon emissions due to global warming is emphasized. In major industrialized countries, it focuses on the development and dissemination of new and renewable energy rather than a policy to suppress energy consumption.
우리나라도 저탄소 녹색성장의 실현을 위해 GDP의 2%를 신재생 에너지 사업에 투입하고 있으며, 3차 신재생 에너지 기술개발 및 이용ㅇ보급 기본계획을 통해 2015년까지 전체 에너지 보급의 4.3%를 신재생 에너지로 보급하고자 한다. Korea is also investing 2% of its GDP in the renewable energy business in order to realize low carbon green growth. Through the basic plan for the development and utilization of tertiary renewable energy technology, 4.3% of total energy supply will be renewed by 2015 We want to supply it with energy.
한편, 광역수 이용시스템은 원수가 보유하고 있는 열에너지를 이용하여 건축물의 냉난방을 해결할 수 있으며, 원수는 자체 열 복원력에 의하여 원래의 조건을 유지할 수 있으므로 원수의 낭비 없이 에너지를 생산하는 친환경 시스템이라 말할 수 있다. 이러한 에너지원을 미활용 에너지라 하여 현재 신재생 에너지로 추진을 하고 있으나 아직 신재생 에너지로 인증을 받지는 못하고 있다. 온도차 에너지 즉 미활용 에너지는 하천수나 바다 또는 호수 등의 물에 존재하는 열에너지를 이용하여 건물의 냉방, 난방, 급탕에 활용할 수 있는 시스템이다. 즉 여름철에는 냉각탑 대신에 하천수를 이용하여 히트펌프나 냉동기에 이용하며, 겨울철에는 하천수나 바다에 있는 열을 히트펌프를 이용하여 건물의 난방에 이용하는 시스템이다.On the other hand, the wide-area water utilization system can solve the cooling and heating of the building by using the thermal energy possessed by the raw water, and the raw water can maintain the original condition by its own thermal restoration power, so it is said that it is an environmentally friendly system that produces energy without waste of raw water . These energy sources are now referred to as unused energy and are currently being promoted as renewable energy, but they are not yet certified as renewable energy. The temperature difference energy, that is, the unused energy, is a system that can be utilized for cooling, heating, and hot water of a building by using heat energy existing in water such as river water or sea or lake. In summer, it is used for heat pumps and freezers by using river water instead of cooling towers. In winter, it is a system that uses heat in river water or sea to heat buildings by using heat pumps.
그리고, 광역상수란 취수원에서 정수장까지 이송되는 상수원을 말하며, 국내의 경우 대규모 하천이 도심을 중심으로 형성되어 있고, 각 도시에 식수를 공급하기 위해 광역상수라인이 갖추어져 있기 때문에 활용 가능하다.The wide-area constant refers to a water source transported from a water source to a water purification plant. In the case of domestic water, a large-scale river is formed around the city center, and a wide-area water line is provided for supplying drinking water to each city.
광역상수는 풍부한 수원공급이 가능한 도심지역, 특히 대규모 배관이 지나가는 지역에 최적으로 이용할 수 있는 시스템이다.Wide-area constants are the most suitable system to be used in urban areas where there is an abundant supply of water, especially in areas where large-scale pipelines pass.
이러한 광역상수를 이용하면 기존의 냉난방시스템에 비해 에너지절약은 물론, 도시 및 지구환경 개선, 전력평준화 효과 등을 기대할 수 있다. 기존 냉난방시스템에 비해 이산화탄소(CO2) 발생량 40~60% 정도 저감할 수 있고, 질소산화물(NOx)의 생성을 60~80% 정도 줄일 수 있다.By using such a wide-range constant, it can expect not only energy saving but also city and global environment improvement and electric power leveling effect compared to existing heating and cooling system. Compared with conventional heating and cooling systems, the amount of carbon dioxide (CO2) generated can be reduced by 40 to 60%, and the production of nitrogen oxides (NOx) can be reduced by 60 to 80%.
따라서, 이러한 광역상수를 이용한 냉난방시스템의 개발이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a demand for development of a cooling and heating system using such a wide-range constant.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위한 것으로, 광역상수를 열원으로 하는 히트펌프와 수축열 시스템이 결합된 냉난방 시스템으로 심야시간대에 히트펌프를 가동하여 주간 냉난방 일부를 수축열조에 저장하였다가 주간에 사용하도록 함으로써 주간의 전력피크를 감소시킬 수 있고, 대기 오염을 줄이며, 에너지를 절약할 수 있고, 빙축열 시스템과 달리 1년 내내 사용이 가능하여 건물내의 냉난방을 수행할 수 있으며, 운영비를 절감할 수 있도록 하는 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to meet such a demand, the present invention relates to a cooling / heating system in which a heat pump having a wide-range constant as a heat source is combined with a water storage and heating system, and a heat pump is operated at midnight to store a part of the weekly heating / It is possible to reduce the power peak during the daytime, reduce air pollution, save energy, and can be used throughout the year unlike the ice storage system, so that the heating and cooling can be performed in the building, The present invention is directed to a cooling /
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,According to an aspect of the present invention,
광역상수도망에 연결되어 광역상수를 공급하고, 리턴하는 광역수 공급/리턴 배관중 광역수 공급 배관에 설치되어 광역상수 내에 포함된 이물질을 제거하는 수처리 장치와; 상기 광역수 공급 배관에 설치되되, 상기 수처리 장치의 후단에 설치되어 광역상수를 가압시키는 광역상수 가압 펌프와; 상기 광역수 공급/리턴 배관에 1차측 입구와 출구가 각각 연결 설치되어 광역상수와 열매체를 열교환시키는 광역상수 열교환기와; 상기 광역상수 열교환기의 2차측 입구와 출구에 연결된 제 1순환 배관에 열원측이 연결되어 열매체를 가온하거나 냉각하는 히트 펌프와; 상기 제 1순환 배관에서 상기 히트 펌프의 열원측 전단에 설치되어 열매체를 순환시키는 열매체 순환펌프와; 상기 히트 펌프의 부하측과 연결된 제 2순환 배관에 상하부 디퓨져가 연결 설치되어 수축열을 저장하는 수축열조와; 상기 제 2순환 배관에서 상기 수축열조의 상부 디퓨져 전단에 설치되어 열매체를 순환시키고, 외부의 제어에 따라 회전수가 제어되는 인버터를 구비하는 축냉열 펌프와; 상기 제 2순환 배관에서 상기 히트 펌프의 부하측과 수축열조의 하부 디퓨져 사이에 설치되어 열매체를 순환시키는 방냉열 펌프; 및 상기 제 2순환 배관에 1차측 입구와 출구가 각각 연결 설치되고, 2차측 입구와 출구에 부하측 냉난방 배관이 연결 설치되어 상기 수축열조의 열매체와 냉방수 또는 난방수를 열교환시키는 부하측 열교환기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.A water treatment device installed at a wide-area water supply pipe among the wide-area water supply / return pipe connected to the wide-area waterway to supply the wide-area water constant and returning the foreign water to remove the foreign substances contained in the wide- A wide-area constant-pressure pump installed in the wide-area water supply pipe, the wide-area constant-pressure pump being installed at a rear end of the water treatment device to pressurize a wide-range constant; A wide-area constant-temperature heat exchanger connected to the wide-area water supply / return pipe and having a primary inlet and an outlet connected to each other to heat-exchange the wide-area constant and the heating medium; A heat pump connected to the first circulation pipe connected to the inlet and outlet of the secondary side of the wide-range constant-temperature heat exchanger to heat or cool the heating medium; A heat medium circulation pump installed in the first circulation pipe at a heat source side of the heat pump to circulate the heat medium; A water heat storage tank in which upper and lower diffusers are connected to a second circulation pipe connected to a load side of the heat pump to store water heat; An axial coolant / heat pump installed at a front end of the upper diffuser of the water heat storage tank in the second circulation pipe to circulate the heat medium and to control the rotation speed according to an external control; A circulation and heat pump installed between the load side of the heat pump and the lower diffuser of the water heat storage tank in the second circulation pipe to circulate the heat medium; And a load side heat exchanger in which a primary side inlet and an outlet are connected to the second circulation pipe respectively and a load side cooling and heating pipe is connected to the secondary side inlet and the outlet to heat exchange the heat medium of the water heat storage tank with cooling water or heating water .
여기에서, 상기 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템은 상기 광역수 공급 배관에 설치되어 광역상수의 온도를 측정하는 온도계와; 상기 광역수 공급 배관에 설치되어 광역상수의 압력을 측정하는 압력계와; 상기 광역수 공급 배관에 설치되어 광역상수의 유량을 측정하는 유량계; 및 상기 온도계와 압력계 및 유량계로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 상기 축냉열 펌프의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어하는 컨트롤러를 더 포함한다.Here, the water temperature coefficient storage and cooling / heating system using the wide-area constants may include a thermometer installed in the wide-area water supply pipe to measure a temperature of a wide-range constant; A pressure gauge installed in the wide-area water supply pipe for measuring a pressure of a wide-range constant; A flow meter installed in the wide-area water supply pipe for measuring a flow rate of a wide-range constant; And a controller for controlling the circulation flow rate of the heating medium by controlling the number of revolutions of the axial cooling fan according to the temperature, pressure and flow rate of the wide range constant inputted from the thermometer, the pressure gauge and the flow meter.
여기에서 또한, 상기 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템은 상기 히트 펌프의 부하측과 상기 수축열조 사이에서 상기 제 2순환 배관에 1차측 입구와 출구 및 2차측 입구와 출구가 각각 연결되어 상기 히트 펌프의 열매체와 상기 수축열조의 열매체를 열교환시키는 냉온수 열교환기를 더 포함한다.Here, in the water temperature coefficient storage and cooling / heating system using the above wide-range constants, the inlet and outlet of the primary side and the inlet and outlet of the secondary side are connected to the second circulation pipe between the load side of the heat pump and the water heat storage tank, And a cold / hot water heat exchanger for exchanging heat between the heat medium of the pump and the heat medium of the water heat storage tank.
여기에서 또한, 상기 히트 펌프의 부하측과 냉온수 열교환기의 1차측 사이인 제 2순환 배관에는 열매체를 순환시키고, 외부의 제어에 따라 회전수가 제어되는 인버터를 구비하는 열매체 대류 펌프가 설치된다.Here, the second circulation pipe between the load side of the heat pump and the first side of the cold / hot water heat exchanger is provided with a heating medium convection pump including an inverter that circulates the heating medium and controls the rotation speed according to the external control.
여기에서 또, 상기 컨트롤러는 상기 온도계와 압력계 및 유량계로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 상기 축냉열 펌프와 열매체 대류 펌프의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어한다.Here, the controller controls the circulation flow rate of the heating medium by controlling the number of revolutions of the axial cooling fan and the heating medium convection pump according to the temperature, pressure and flow rate of the wide-range constant inputted from the thermometer, the pressure gauge and the flow meter.
여기에서 또, 상기 열매체는 브라인 또는 물이다.Here, the heating medium is brine or water.
여기에서 또, 상기 히트 펌프는 냉방시 상기 광역상수 열교환기의 열매체가 응축기측으로 유입되어 증발기측으로 배출되고, 난방시 상기 광역상수 열교환기의 열매체가 증발기측으로 유입되어 응축기측으로 배출되도록 상기 제 1순환 배관과 제 2순환 배관 상에 바이패스 배관이 구비되고, 상기 제 1순환 배관과 제 2순환 배관 및 제 1바이패스 배관에는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 냉난방시 유로를 가변하도록 양방향 전자 밸브가 구비된다.In this case, the heat pump is arranged such that the heating medium of the wide-range constant-temperature heat exchanger flows into the condenser and is discharged to the evaporator when the refrigerant is cooled, and the heating medium of the wide- And a bypass pipe on the second circulation pipe, and the bidirectional electromagnetic valve is provided on the first circulation pipe, the second circulation pipe, and the first bypass pipe so as to vary the flow rate during cooling and heating according to the control of the controller.
여기에서 또, 상기 수축열조는 냉방과 난방시 열매체의 유로를 변경하도록 상기 수축열조의 전후단인 제 2순환 배관 상에 제 2바이패스 배관이 구비되고, 상기 제 2바이패스 배관과 상기 제 2순환 배관의 연결부분에는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 냉난방시 유로를 가변하도록 3방향 전자 밸브가 구비된다.Here, the water heat storage tank is provided with a second bypass pipe on the second circulation pipe, which is the front and rear ends of the water storage tank, so as to change the flow path of the heating medium during cooling and heating, and the second bypass pipe and the second A three-way solenoid valve is provided at a connecting portion of the circulation pipe to vary a flow path for cooling and heating according to the control of the controller.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템에 따르면, 광역상수를 열원으로 하는 히트펌프와 수축열 시스템이 결합된 냉난방 시스템으로 심야시간대에 히트펌프를 가동하여 주간 냉난방 일부를 수축열조에 저장하였다가 주간에 사용하도록 함으로써 주간의 전력피크를 감소시킬 수 있고, 대기 오염을 줄이며, 에너지를 절약할 수 있고, 빙축열 시스템과 달리 1년 내내 사용이 가능하여 건물내의 냉난방을 수행할 수 있으며, 운영비를 절감할 수 있다.According to the present invention having the above-described construc- tion of the present invention, the heat pump is operated in the nighttime by operating a heat pump with a wide-range constant as a heat source and a water storage and heating system, It is possible to reduce electricity peak in the daytime, save air pollution, save energy, and use it all year round unlike ice storage system. And can reduce operating costs.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 본 발명에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 냉난방시 운전 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating the construction of a water temperature coefficient storage and cooling / heating system using a wide-range constant according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the construction of a water temperature coefficient storage and cooling / heating system using a wide-range constant according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 and FIG. 4 are flow charts of the air-conditioning operation of FIG.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the construction of a temperature difference order heat storage and cooling / heating system using a wide-range constant according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may be changed according to the intention of the user, the operator, or the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템의 구성을 나타낸 계통도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating the construction of a water temperature coefficient storage and cooling / heating system using a wide-range constant according to an embodiment of the present invention; FIG.
도 1을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템(1)은, 수처리 장치(10), 광역상수 가압 펌프(P1), 광역상수 열교환기(20), 히트 펌프(HP), 열매체 순환펌프(P2), 수축열조(30), 축냉열 펌프(P3), 방냉열 펌프(P4), 부하측 열교환기(40), 온도계(T), 압력계(P), 유량계(F) 및 컨트롤러(50)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 1, a water temperature heat storage and cooling /
먼저, 수처리 장치(10)는 광역상수도망에 연결되어 광역상수를 공급 및 리턴하는 광역수 공급/리턴 배관(CWSP/CWRP)중 광역수 공급 배관(CWSP)에 설치되어 광역상수 내에 포함된 이물질을 제거한다. 이때, 수처리 장치(10)는 스크린, 필터 등이 적용된다.
First, the
또한, 광역상수 가압 펌프(P1)는 광역수 공급 배관(CWSP)에 설치되되, 수처리 장치(10)의 후단에 설치되어 광역상수를 가압시킨다.
The wide-area constant-pressure pump P1 is installed in the wide-area water supply pipe CWSP, and is installed at the rear end of the
또, 광역상수 열교환기(20)는 광역수 공급 배관(CWSP)에 1차측 입구가 연결되고, 광역수 공급 배관(CWSP)에 1차측 출구가 연결 설치되며, 제 1순환 배관(CP1)에 2차측 입구와 출구가 각각 연결 설치되어 광역상수와 열매체를 열교환시킨다.
The wide-area constant-
한편, 히트 펌프(HP)는 광역상수 열교환기(20)의 2차측 입구와 출구에 연결된 제 1순환 배관(CP1)에 열원측이 연결되고, 제 2순환 배관(CP2)에 부하측이 연결되어 열원측의 열매체를 이용하여 부하측의 열매체를 가온하거나 냉각한다. 여기에서, 히트 펌프(HP)는 냉방시 광역상수 열교환기(20)의 열매체가 응축기측으로 유입되어 증발기측으로 배출되고, 난방시 광역상수 열교환기(20)의 열매체가 증발기측으로 유입되어 응축기측으로 배출되도록 제 1순환 배관(CP1)과 제 2순환 배관(CP2) 상에 제 1바이패스 배관(BP1)이 구비되고, 제 1순환 배관(CP1)과 제 2순환 배관(CP2) 및 제 1바이패스 배관(BP1)에는 하기에서 설명할 컨트롤러(50)의 제어에 따라 냉난방시 유로를 가변하도록 양방향 전자 밸브(V1)가 구비된다. 아울러, 히트 펌프(HP) 내부에 제 1바이패스 배관(BP1)과 양방향 전자 밸브(V1)이 자체적으로 구비되어 유로를 가변할 수도 있다.
On the other hand, the heat pump HP is connected to the heat source side to the first circulation pipe CP1 connected to the inlet and outlet of the secondary side of the wide-area constant-
그리고, 열매체 순환펌프(P2)는 제 1순환 배관(CP1)에서 히트 펌프(HP)의 열원측 전단에 설치되어 열매체를 순환시킨다. 이때, 제 1순환 배관(CP1)과 제 2순환 배관(CP2)을 순환하는 열매체는 동절기에 결빙되는 것을 방지하도록 브라인이 적용되는 것이 바람직하며, 물이 적용될 수도 있다.
The heat medium circulation pump P2 is installed at the upstream side of the heat source HP of the heat pump HP in the first circulation pipe CP1 to circulate the heat medium. At this time, the heating medium circulating through the first circulation pipe CP1 and the second circulation pipe CP2 is preferably brine so as to prevent freezing in the winter season, and water may be applied.
또한, 수축열조(30)는 히트 펌프(HP)의 부하측과 연결된 제 2순환 배관(CP2)에 상하부 디퓨져(21, 23)가 연결 설치되어 수축열을 저장한다. 여기에서, 수축열조(30)는 냉방과 난방시 열매체의 유로를 변경하도록 수축열조(30)의 전후단인 제 2순환 배관(CP2) 상에 제 2바이패스 배관(BP2)이 구비되고, 제 2바이패스 배관(BP2)과 제 2순환 배관(CP2)의 연결부분에는 컨트롤러(50)의 제어에 따라 냉난방시 유로를 가변하도록 3방향 전자 밸브(V2)가 구비된다.
The
또, 축냉열 펌프(P3)는 제 2순환 배관(CP2)에서 수축열조(30)의 상부 디퓨져(31) 전단에 설치되어 열매체를 순환시키고, 컨트롤러(50)의 제어에 따라 회전수가 제어되는 인버터를 구비한다.
The axial heat and cooling pump P3 is installed in the second circulation pipe CP2 in front of the
계속해서, 방냉열 펌프(P4)는 제 2순환 배관(CP2)에서 히트 펌프(HP)의 부하측과 수축열조(30)의 하부 디퓨져(33) 사이에 설치되어 열매체를 순환시킨다.
The circulation pump P4 is installed between the load side of the heat pump HP and the
이어서, 부하측 열교환기(40)는 제 2순환 배관(CP2)에 1차측 입구와 출구가 각각 연결 설치되고, 2차측 입구와 출구가 부하측 냉난방 배관(CHP)에 연결 설치되어 수축열조(30)의 열매체와 냉방수 또는 난방수를 열교환시킨다.
The load
그리고, 온도계(T)는 광역수 공급 배관(CWSP)에 설치되어 광역상수의 온도를 측정한다.
The thermometer T is installed in a wide-area water supply pipe (CWSP) to measure the temperature of the wide-range constant.
또한, 압력계(P)는 광역수 공급 배관(CWSP)에 설치되어 광역상수의 압력을 측정한다.
Further, the pressure gauge P is installed in a wide-area water supply pipe (CWSP) to measure a pressure of a wide-range constant.
또, 유량계(F)는 광역수 공급 배관(CWSP)에 설치되어 광역상수의 유량을 측정한다.
In addition, the flow meter F is installed in a wide-area water supply pipe (CWSP) to measure a flow rate of a wide-area constant.
한편, 컨트롤러(50)는 온도계(T)와 압력계(P) 및 유량계(F)로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 축냉열 펌프(P3)의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어하여 안정적으로 냉난방이 이루어지도록 한다.
On the other hand, the
그리고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 본 발명에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템의 구성을 나타낸 계통도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of a water temperature coefficient storage and cooling / heating system using a wide-range constant according to another embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 본 발명에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템(1)은, 동절기에 광역상수가 3℃ 이하로 떨어지는 경우 동파를 방지하기 위하여 열매체를 부동액인 브라인과 물로 분리해서 운영하도록 냉온수 열교환기(60)를 더 구비하는 것을 특징으로 하고, 나머지 구성은 도 1의 구성과 동일하므로 그 중복 설명은 생략한다.Referring to FIG. 2, according to another embodiment of the present invention, there is provided a system for controlling a water temperature heat storage and
즉, 냉온수 열교환기(60)는 히트 펌프(HP)의 부하측과 수축열조(30) 사이에서 제 2순환 배관(CP2)에 1차측 입구와 출구 및 2차측 입구와 출구가 각각 연결되어 히트 펌프(HP)의 열매체와 수축열조(30)의 열매체를 열교환시킨다.That is, the cold / hot
한편, 히트 펌프(HP)의 부하측과 냉온수 열교환기(60)의 1차측 사이인 제 2순환 배관(CP2)에는 열매체를 순환시키고, 컨트롤러(50)의 제어에 따라 회전수가 제어되는 인버터를 구비하는 열매체 대류 펌프(P5)를 구비한다. 이때, 광역상수 열교환기(20)와 냉온수 열교환기(60)의 1차측 입구와 출구를 순환하는 열매체는 브라인이고, 냉온수 열교환기(60)의 2차측 입구와 출구와 부하측 열교환기(40)의 1차측 입구와 출구를 순환하는 열매체는 물인 것이 바람직하고, 선택에 따라 모두 브라인을 적용하거나 물을 적용할 수도 있다.On the other hand, the second circulation pipe CP2 between the load side of the heat pump HP and the primary side of the cold / hot
한편, 냉온수 열교환기(60)와 열매체 대류 펌프(P5)의 추가로 인해 컨트롤러(50)는 온도계(T)와 압력계(P) 및 유량계(F)로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 축냉열 펌프(P3)와 열매체 대류 펌프(P5)의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어한다.
On the other hand, due to the addition of the cold / hot
이하, 본 발명에 따른 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템의 냉난방시 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the cooling / heating system of the water temperature difference heat storage and cooling / heating system using the wide-range constant according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3 및 도 4는 도 2의 냉난방시 운전 흐름도이다.FIG. 3 and FIG. 4 are flow charts of the air-conditioning operation of FIG.
《하절기 냉방 운전》"Summer cooling operation"
도 3을 참조하면, 광역상수 가압 펌프(P1)를 통해 광역수 공급 배관(CWSP)에서 약 23℃의 광역상수가 광역상수 열교환기(20)의 1차측 입구로 유입되어 약 28℃로 승온된 후 1차측 출구로 배출되어 광역수 리턴 배관(CWRP)으로 배출된다.3, a wide-range constant of about 23 ° C flows into the primary inlet of the wide-area constant-
그리고, 광역상수 열교환기(20)의 2차측에는 히트 펌프(HP)의 응축기측과 연결된 제 1순환 배관(CP1)의 열매체인 브라인이 순환되며 열교환되어 약 30℃의 열매체가 약 25℃로 감온되어 다시 히트 펌프(HP)의 응축기측으로 유입된다. 이때, 컨트롤러(50)는 제 1순환 배관(CP1)과 제 2순환 배관(CP2) 및 제 1바이패스 배관(BP1)의 양방향 전자 밸브(V1)를 제어하여 제 1순환 배관(CP1)의 열매체가 히트 펌프(HP)의 응축기측으로 유입되고, 제 2순환 배관(CP2)의 열매체가 히트 펌프(HP)의 증발기측으로 유입되도록 한다.A brine which is a heating medium of the first circulation pipe CP1 connected to the condenser side of the heat pump HP is circulated and exchanged with the secondary side of the wide-area constant-
한편, 히트 펌프(HP)는 응축기측으로 유입된 열매체를 이용하여 제 2순환 배관(CP2)을 통해 부하측으로 공급되는 약 10℃의 열매체를 약 3℃로 감온시켜 냉온수 열교환기(60)의 1차측로 배출한다.On the other hand, the heat pump HP uses the heat medium introduced into the condenser side to heat the heating medium of about 10 ° C supplied to the load side through the second circulation pipe CP 2 to about 3 ° C, .
계속해서, 수축열조(30)의 상부 디퓨져(31)를 통해 약 12℃의 열매체가 냉온수 열교환기(60)의 2차측 입구로 유입되어 1차측 열매체와 열교환되어 약 5℃로 감온된 후 수축열조(30)의 하부 디퓨져(33)를 통해 수축열조(30)에 축열된다. 이때, 컨트롤러(50)는 3방향 전자 밸브(V2)를 제어하여 수축열조(30)의 물이 상부 디퓨져(31)를 통해 냉온수 열교환기(60)의 2차측 입구로 유입되도록 하고, 냉온수 열교환기(60)의 2차측 출구의 물이 수축열조(30)의 물이 하부 디퓨져(33)로 배출되도록 한다.Subsequently, the heating medium of about 12 ° C flows into the inlet of the secondary side of the cold / hot
이를 통해, 수축열조(30)에 축열된 물은 하부가 약 5℃이고, 상부가 약 12℃로 온도 성층화를 이룬다.Thus, the water stored in the
그리고, 수축열조(30)의 하부에 저장된 약 5℃의 물은 수축열조(30)의 하부 디퓨져(33)를 통해 부하측 열교환기(40)의 1차측 입구로 공급된 후 1차측 출구를 통해 다시 수축열조(30)의 상부 디퓨져(31)로 배출된다. 이때, 컨트롤러(50)는 3방향 전자 밸브(V2)를 제어하여 물의 유로를 제어한다.The water of about 5 캜 stored in the lower part of the
또한, 부하측 냉난방 배관(CHP)을 통해 공급되는 약 14℃의 냉방수는 부하측 열교환기(40)의 2차측 입구로 유입되어 출구로 배출되면서 열교환되어 약 7℃로 감온되고, 감온된 냉방수가 부하 지역으로 공급되어 냉방을 수행한다.Cooling water of about 14 캜 supplied through the load side cooling / heating pipe (CHP) flows into the inlet of the secondary side of the load side heat exchanger (40) and is discharged to the outlet, heat exchanged to be heated to about 7 캜, And is supplied to the area to perform cooling.
한편, 컨트롤러(50)는 온도계(T)와 압력계(P) 및 유량계(F)로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 축냉열 펌프(P3)와 열매체 대류 펌프(P5)의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어한다.
On the other hand, the
《동절기 난방 운전》"Winter driving in winter"
도 4를 참조하면, 광역상수 가압 펌프(P1)를 통해 광역수 공급 배관(CWSP)에서 약 5℃의 광역상수가 광역상수 열교환기(20)의 1차측 입구로 유입되어 약 2.4℃로 감온된 후 1차측 출구로 배출되어 광역수 리턴 배관(CWRP)으로 배출된다.4, a wide-range constant of about 5 ° C flows into the primary inlet of the wide-range constant-
그리고, 광역상수 열교환기(20)의 2차측에는 히트 펌프(HP)의 증발기측과 연결된 제 1순환 배관(CP1)의 열매체가 순환되며 열교환되어 약 0.4℃의 열매체가 약 3.7℃로 승온되어 다시 히트 펌프(HP)의 증발기측으로 유입된다. 이때, 컨트롤러(50)는 제 1순환 배관(CP1)과 제 2순환 배관(CP2) 및 제 1바이패스 배관(BP1)의 양방향 전자 밸브(V1)를 제어하여 제 1순환 배관(CP1)의 열매체가 히트 펌프(HP)의 증발기측으로 유입되고, 제 2순환 배관(CP2)의 열매체가 히트 펌프(HP)의 응축기측으로 유입되도록 한다.The heating medium of the first circulation pipe CP1 connected to the evaporator side of the heat pump HP is circulated and exchanged with the secondary side of the wide-area constant-
한편, 히트 펌프(HP)는 증발기측으로 유입된 열매체를 이용하여 제 2순환 배관(CP2)을 통해 부하측으로 공급되는 약 51.8℃의 열매체를 약 57℃로 승온시켜 냉온수 열교환기(60)의 1차측로 배출한다.On the other hand, the heat pump HP uses the heating medium introduced into the evaporator side to raise the heating medium of about 51.8 ° C supplied to the load side through the second circulation pipe CP2 to about 57 ° C, .
계속해서, 수축열조(30)의 하부 디퓨져(33)를 통해 약 50℃의 열매체가 냉온수 열교환기(60)의 2차측 입구로 유입되어 1차측 열매체와 열교환되어 약 55℃로 승온된 후 수축열조(30)의 상부 디퓨져(31)를 통해 수축열조(30)에 축열된다. 이때, 컨트롤러(50)는 3방향 전자 밸브(V2)를 제어하여 수축열조(30)의 물이 하부 디퓨져(32)를 통해 냉온수 열교환기(60)의 2차측 입구로 유입되도록 하고, 냉온수 열교환기(60)의 2차측 출구의 물이 수축열조(30)의 물이 상부 디퓨져(31)로 배출되도록 한다.Subsequently, the heating medium of about 50 캜 flows into the inlet of the secondary side of the cold / hot
이를 통해, 수축열조(30)에 축열된 물은 하부가 약 50℃이고, 상부가 약 55℃로 온도 성층화를 이룬다.Thus, the water stored in the
그리고, 수축열조(30)의 상부에 저장된 약 55℃의 물은 수축열조(30)의 상부 디퓨져(31)를 통해 부하측 열교환기(40)의 1차측 입구로 공급된 후 1차측 출구를 통해 다시 수축열조(30)의 하부 디퓨져(32)로 배출된다. 이때, 컨트롤러(50)는 3방향 전자 밸브(V2)를 제어하여 물의 유로를 제어한다.The water of about 55 ° C stored in the upper part of the
또한, 부하측 냉난방 배관(CHP)을 통해 공급되는 약 47℃의 난방수는 부하측 열교환기(40)의 2차측 입구로 유입되어 출구로 배출되면서 열교환되어 약 53℃로 승온되고, 승온된 난방수가 부하 지역으로 공급되어 난방을 수행한다.The heated water of about 47 캜 supplied through the load side cooling / heating pipe (CHP) flows into the inlet of the secondary side of the load side heat exchanger (40) and is heat exchanged while being discharged to the outlet and is heated to about 53 캜. And the heating is performed.
또, 컨트롤러(50)는 온도계(T)와 압력계(P) 및 유량계(F)로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 축냉열 펌프(P3)와 열매체 대류 펌프(P5)의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어한다.The
한편, 도 1에 따른 본 발명인 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템의 냉난방시 동작은 도 3 및 도 4와 동일하고, 다만 냉온수 열교환기(60)와 열매체 대류 펌프(P5)가 없는 상태로 히트 펌프(HP)와 수축열조(30)가 바로 연계되어 동작된다.3 and 4, except that the cold / hot
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .
10 : 수처리 장치 20 : 광역상수 열교환기
30 : 수축열조 40 : 부하측 열교환기
50 : 컨트롤러 60 : 냉온수 열교환기
P1~P5 : 펌프 V1, V2 : 전자 밸브10: Water treatment device 20: Wide-area constant heat exchanger
30: water storage tank 40: load side heat exchanger
50: controller 60: cold / hot water heat exchanger
P1 to P5: Pump V1, V2: Solenoid valve
Claims (8)
상기 광역수 공급 배관에 설치되되, 상기 수처리 장치의 후단에 설치되어 광역상수를 가압시키는 광역상수 가압 펌프와;
상기 광역수 공급/리턴 배관에 1차측 입구와 출구가 각각 연결 설치되어 광역상수와 열매체를 열교환시키는 광역상수 열교환기와;
상기 광역상수 열교환기의 2차측 입구와 출구에 연결된 제 1순환 배관에 열원측이 연결되어 열매체를 가온하거나 냉각하는 히트 펌프와;
상기 제 1순환 배관에서 상기 히트 펌프의 열원측 전단에 설치되어 열매체를 순환시키는 열매체 순환펌프와;
상기 히트 펌프의 부하측과 연결된 제 2순환 배관에 상하부 디퓨져가 연결 설치되어 수축열을 저장하는 수축열조와;
상기 제 2순환 배관에서 상기 수축열조의 상부 디퓨져 전단에 설치되어 열매체를 순환시키고, 외부의 제어에 따라 회전수가 제어되는 인버터를 구비하는 축냉열 펌프와;
상기 제 2순환 배관에서 상기 히트 펌프의 부하측과 수축열조의 하부 디퓨져 사이에 설치되어 열매체를 순환시키는 방냉열 펌프와;
상기 제 2순환 배관에 1차측 입구와 출구가 각각 연결 설치되고, 2차측 입구와 출구에 부하측 냉난방 배관이 연결 설치되어 상기 수축열조의 열매체와 냉방수 또는 난방수를 열교환시키는 부하측 열교환기와;
상기 광역수 공급 배관에 설치되어 광역상수의 온도를 측정하는 온도계와;
상기 광역수 공급 배관에 설치되어 광역상수의 압력을 측정하는 압력계와;
상기 광역수 공급 배관에 설치되어 광역상수의 유량을 측정하는 유량계; 및
상기 온도계와 압력계 및 유량계로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 상기 축냉열 펌프의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 히트 펌프는,
냉방시 상기 광역상수 열교환기의 열매체가 응축기측으로 유입되어 증발기측으로 배출되고, 난방시 상기 광역상수 열교환기의 열매체가 증발기측으로 유입되어 응축기측으로 배출되도록 상기 제 1순환 배관과 제 2순환 배관 상에 제 1바이패스 배관이 구비되고,
상기 제 1순환 배관과 제 2순환 배관 및 바이패스 배관에는,
상기 컨트롤러의 제어에 따라 냉난방시 유로를 가변하도록 양방향 전자 밸브가 구비되며,
상기 수축열조는,
냉방과 난방시 열매체의 유로를 변경하도록 상기 수축열조의 전후단인 제 2순환 배관 상에 제 2바이패스 배관이 구비되고,
상기 제 2바이패스 배관과 상기 제 2순환 배관의 연결부분에는,
상기 컨트롤러의 제어에 따라 냉난방시 유로를 가변하도록 3방향 전자 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템.A water treatment device installed in a wide-area water supply pipe among the wide-area water supply / return pipe connected to the wide-area waterway to supply the wide-area water constant and returning the foreign water to remove foreign matters contained in the wide-
A wide-area constant-pressure pump installed in the wide-area water supply pipe, the wide-area constant-pressure pump being installed at a rear end of the water treatment device to pressurize a wide-range constant;
A wide-area constant-temperature heat exchanger connected to the wide-area water supply / return pipe and having a primary inlet and an outlet connected to each other to heat-exchange the wide-area constant and the heating medium;
A heat pump connected to the first circulation pipe connected to the inlet and outlet of the secondary side of the wide-range constant-temperature heat exchanger to heat or cool the heating medium;
A heat medium circulation pump installed in the first circulation pipe at a heat source side of the heat pump to circulate the heat medium;
A water heat storage tank in which upper and lower diffusers are connected to a second circulation pipe connected to a load side of the heat pump to store water heat;
An axial heat / cooling pump installed at a front end of the upper diffuser of the water / heat storage tank in the second circulation pipe to circulate the heat medium and to control the rotation speed according to external control;
A circulation and heat pump installed between the load side of the heat pump and the lower diffuser of the water heat storage tank in the second circulation pipe to circulate the heat medium;
A load side heat exchanger connected to the second circulation pipe for connecting the inlet and the outlet of the primary side respectively and having a load side cooling and heating pipe connected to the inlet and the outlet of the secondary side to exchange heat between the heating medium and the cooling water or heating water;
A thermometer installed in the wide-area water supply pipe for measuring a temperature of a wide-range constant;
A pressure gauge installed in the wide-area water supply pipe for measuring a pressure of a wide-range constant;
A flow meter installed in the wide-area water supply pipe for measuring a flow rate of a wide-range constant; And
And a controller for controlling the circulation flow rate of the heating medium by controlling the rotation speed of the shaft cooling fan in accordance with the temperature, pressure and flow rate of the wide-range constant inputted from the thermometer, the pressure gauge and the flow meter,
The heat pump includes:
The heating medium of the wide-range constant-temperature heat exchanger flows into the condenser and is discharged to the evaporator, and when the heating is performed, the heating medium of the wide-area constant-temperature heat exchanger flows into the evaporator and is discharged to the condenser. 1 bypass piping is provided,
Wherein the first circulation pipe, the second circulation pipe,
A bidirectional solenoid valve is provided for varying a flow path for cooling and heating according to the control of the controller,
The water storage and heat-
A second bypass pipe is provided on a second circulation pipe at the front and rear ends of the water storage and heat storage tank so as to change the flow path of the heating medium at the time of cooling and heating,
And a connecting portion of the second bypass pipe and the second circulation pipe,
Wherein the three-way solenoid valve is provided to vary the flow rate during cooling and heating according to the control of the controller.
상기 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템은,
상기 히트 펌프의 부하측과 상기 수축열조 사이에서 상기 제 2순환 배관에 1차측 입구와 출구 및 2차측 입구와 출구가 각각 연결되어 상기 히트 펌프의 열매체와 상기 수축열조의 열매체를 열교환시키는 냉온수 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템.The method according to claim 1,
The water temperature coefficient storage and cooling / heating system using the wide-
And a cold / hot water heat exchanger for exchanging heat between the heat medium of the heat pump and the heat medium of the water heat storage tank, wherein the primary inlet and the outlet and the secondary inlet and the outlet are connected to the second circulation pipe between the load side of the heat pump and the water heat storage tank Wherein the air conditioner comprises a plurality of outdoor units.
상기 히트 펌프의 부하측과 냉온수 열교환기의 1차측 사이인 제 2순환 배관에는,
열매체를 순환시키고, 외부의 제어에 따라 회전수가 제어되는 인버터를 구비하는 열매체 대류 펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템.The method of claim 3,
In the second circulation pipe between the load side of the heat pump and the primary side of the cold / hot water heat exchanger,
Wherein the heat medium convection pump is provided with an inverter in which the heat medium is circulated and the number of revolutions is controlled according to an external control.
상기 컨트롤러는,
상기 온도계와 압력계 및 유량계로부터 입력되는 광역상수의 온도, 압력 및 유량에 따라 상기 축냉열 펌프와 열매체 대류 펌프의 회전수를 제어하여 열매체의 순환 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템.5. The method of claim 4,
The controller comprising:
Wherein the circulation flow rate of the heating medium is controlled by controlling the number of revolutions of the axial cooling fan and the heating medium convection pump according to the temperature, pressure and flow rate of the wide range constant inputted from the thermometer, the pressure gauge and the flow meter. Cooling and heating system.
상기 열매체는,
브라인 또는 물인 것을 특징으로 하는 광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방 시스템.The method of claim 3,
The heating medium,
Brine, or water.
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|---|---|---|---|
| KR1020140164664A KR101564761B1 (en) | 2014-11-24 | 2014-11-24 | Cooling and heating system of water heat storage by difference of water temperature using integrated waterworks |
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| KR1020140164664A KR101564761B1 (en) | 2014-11-24 | 2014-11-24 | Cooling and heating system of water heat storage by difference of water temperature using integrated waterworks |
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