KR101616516B1 - 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방 시스템 - Google Patents

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Abstract

흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방 시스템이 개시된다. 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방 시스템은 내부에 증발기 저수조를 포함하는 밀폐 용기로 형성되어, 냉매 증기를 발생시켜 내부에 위치한 냉수 코일을 냉각하는 증발기; 상기 증발기와 연통되며, 상기 냉매 증기를 흡수하는 흡수액을 수용하는 밀폐용기로 형성된 흡수기; 상기 흡수기에서 상기 냉매 증기를 흡수하여 묽어진 상기 흡수액을 가열하여, 상기 냉매를 증발시켜 진한 상기 흡수액으로 재생하는 재생기; 상기 재생기에서 증발된 상기 냉매가 유입되는 응축기 유입구와, 상기 응축기 유입구를 통해 유입된 상기 냉매를 응축하여 응축기 유출구를 통해 배출하는 응축기; 상기 흡수기에서 발생하는 흡수열을 냉각하기 위한 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급부; 상기 응축기 유출구에서 배출된 상기 냉매를 상기 증발기 저수조에 공급하는 냉매 회수 파이프; 상기 증발기 저수조에 저수된 상기 냉매를 상기 증발기 내부에 위치한 증발 스프레이에 공급하는 냉매 순환 파이프; 상기 응축기 유출구와 상기 냉매 순환 파이프를 연결하는 냉매 분기파이프; 상기 냉매 분기 파이프에 설치된 제 1 개폐 밸브; 상기 응축기 유입구와 상기 냉매 회수 파이프를 연결하는 제 2 냉매 연결 파이프; 및 상기 제 2 냉매 연결 파이프에 설치된 제 3 개폐 밸브;를 포함한다. 따라서, 부하가 낮은 시기에 외기를 이용하여 냉방을 함으로써, 냉방효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 외기를 이용하기 위한 별도의 열교환기를 구비하지 않음으로써, 제조 단가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 공간을 절약할 수 있다는 장점이 있다

Description

흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방 시스템{Free cooling system with absorption chiller}
본 발명은 냉방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡수식 냉동기를 포함하며, 외기를 이용하는 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방 시스템에 관한 것이다.
냉방 시스템이란, 냉동기를 이용하여 냉방이 필요한 부하측에 공급되는 냉수를 냉각하여 공급함으로써, 부하측을 냉방하는 시스템을 말한다.
흡수식 냉동기란, 희석흡수액(Dilute solution)을 농축흡수액(Concentrated solution)으로 재생하는 재생기, 냉매증기(Refrigerant vapor)를 응축 (Condensation)하는 응축기, 냉매액(Refrigerant liquid)을 증발(Evaporation)하는 증발기를 포함하는 것으로서, 열원으로부터 공급받는 고온수 또는 중온수의 열원을 이용하여 냉수를 생산하는 냉동기이다.
재생기(Generator)는 흡수기(Absorber)에서 유입되는 희석흡수액을 가열하여 생산된 농축흡수액을 흡수기로 유출시키고, 응축기는 재생기에서 유입되는 냉매증기를 냉각매체를 통해 응축 열교환하여 응축열은 대기로 방출하고 액상으로 상변화된 냉매액을 증발기로 유출하며, 증발기는 유입되는 냉매액을 산포시키어 기체 상태로 증발시키면서 증발에 필요한 증발잠열을 피냉각매체(냉수)로부터 흡수함과 동시에 냉각시키어 냉방 작용을 수행한다.
최근들어, 인터넷 데이터 센터(IDC:internet data center), 이동통신 교환국, 전산센터, 대형백화점, 항온.항습이 요구되는 시설 등, 4계절 내내 냉방부하가 발생하여 냉방하는 건물이 증가되는 추세이고, 그에 따라 외기 온도가 낮은 동계나 동계와 하계사이의 중간계절에도 냉방하는 수요가 증가하고 있다.
그러나 건물내에서 발생되는 냉방부하는 외기 온도가 낮은 계절로 갈수록 감소될 수 있고, 하계의 냉방부하로 설계된 냉동기와 냉각탑의 냉각부하율도 감소될 수 있기 때문에 저온 외기 계절에는 하계에 냉열부하부로 공급되는 통상의 냉수온도(7℃) 보다 높은 온도(개략 8~10 ℃)의 냉수를 공급하더라도 냉방을 할 수 있다.
외기 냉방 시스템(Free cooling system)이란, 저온외기 계절의 냉방운전 환경에서는 저온의 외기를 이용하여 냉수를 냉각하는 시스템을 말하는 것으로서, 저온외기 계절에 냉동기의 냉수 생산을 대체함과 동시에, 저온 외기를 냉각매체로 이용하여 생산되는 냉수를 냉방에 사용하는 냉방시스템을 말한다.
한국특허 제10-1341790호(이하, '선행기술1')는 흡수식 냉동기를 이용하는 외기 냉방 시스템을 개시하고 있다. 그러나, 선행기술1은 저온외기 계절에 외기를 이용하여 냉방하기 위해서 별도의 외기 냉수 열교환기를 구비하여야 하므로, 제조단가가 높아지고, 공간을 많이 차지한다는 문제점이 있다.
1. 한국특허 제10-1341790호(울트라 E.S형 압축식 냉동기 및 흡수식 냉온수기, 2013. 12. 31. 공고)
본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 부하가 낮은 시기에 외기를 이용하여 냉방을 함으로써, 냉방효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 외기를 이용하기 위한 별도의 열교환기를 구비하지 않음으로써, 제조 단가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 공간을 절약할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 내부에 증발기 저수조를 포함하는 밀폐 용기로 형성되어, 냉매 증기를 발생시켜 내부에 위치한 냉수 코일을 냉각하는 증발기; 상기 증발기와 연통되며, 상기 냉매 증기를 흡수하는 흡수액을 수용하는 밀폐용기로 형성된 흡수기; 상기 흡수기에서 상기 냉매 증기를 흡수하여 묽어진 상기 흡수액을 가열하여, 상기 냉매를 증발시켜 진한 상기 흡수액으로 재생하는 재생기; 상기 재생기에서 증발된 상기 냉매가 유입되는 응축기 유입구와, 상기 응축기 유입구를 통해 유입된 상기 냉매를 응축하여 응축기 유출구를 통해 배출하는 응축기; 상기 흡수기에서 발생하는 흡수열을 냉각하기 위한 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급부; 상기 응축기 유출구에서 배출된 상기 냉매를 상기 증발기 저수조에 공급하는 냉매 회수 파이프; 상기 증발기 저수조에 저수된 상기 냉매를 상기 증발기 내부에 위치한 증발 스프레이에 공급하는 냉매 순환 파이프; 상기 응축기 유출구와 상기 냉매 순환 파이프를 연결하는 냉매 분기파이프; 상기 냉매 분기 파이프에 설치된 제 1 개폐 밸브; 상기 응축기 유입구와 상기 냉매 회수 파이프를 연결하는 제 2 냉매 연결 파이프; 및 상기 제 2 냉매 연결 파이프에 설치된 제 3 개폐 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 냉매 회수 파이프의 상기 냉매 분기 파이프와 연결부 및 상기 제 2 냉매 연결 파이프 사이에 설치된 제 2 개폐 밸브;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 내부에 증발기 저수조를 포함하는 밀폐 용기로 형성되어, 냉매 증기를 발생시켜 내부에 위치한 냉수 코일을 냉각하는 증발기; 상기 증발기와 연통되며, 상기 냉매 증기를 흡수하는 흡수액을 수용하는 밀폐용기로 형성된 흡수기; 상기 흡수기에서 상기 냉매 증기를 흡수하여 묽어진 상기 흡수액을 가열하여, 상기 냉매를 증발시켜 진한 상기 흡수액으로 재생하는 재생기; 상기 재생기에서 증발된 상기 냉매가 유입되는 응축기 유입구와, 상기 응축기 유입구를 통해 유입된 상기 냉매를 응축하여 응축기 유출구를 통해 배출하는 응축기; 상기 흡수기에서 발생하는 흡수열을 냉각하기 위한 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급부; 상기 응축기 유출구에서 배출된 상기 냉매를 상기 증발기 저수조에 공급하는 냉매 회수 파이프; 상기 증발기 저수조에 저수된 상기 냉매를 상기 증발기 내부에 위치한 증발 스프레이에 공급하는 냉매 순환 파이프; 및 상기 응축기 유입구와 상기 냉매 순환 파이프를 연결하는 냉매 분기파이프; 상기 냉매 분기 파이프에 설치된 제 7 개폐 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기가 제공된다.
여기서, 상기 응축기 유입구와 상기 재생기 사이에 설치된 제 8 개폐밸브;를 더 포함하는 것이 효과적이다.
또한, 상기 응축기는 상기 냉각수 공급부와 함께 하나의 냉각탑 내에 설치된 것이 바람직하다.
상기 냉각탑은, 공기 유입구 및 공기 유출구가 형성되며, 상기 공기 유입구와 상기 공기 유출구를 연통하는 유로가 형성된 냉각탑 프레임; 상기 유로에 공기 흐름을 발생시키는 냉각팬; 상기 유로 상에 설치되며, 상기 냉각수를 냉각하는 냉각수 열교환부; 및 상기 유로 상에 설치되며, 상기 응축기로 유입된 상기 냉매를 냉각하는 응축기 냉매 열교환부;를 포함하는 것이 효과적이다.
상기 응축기 냉매 열교환부는, 상기 냉매가 순환하는 응축기 냉매 코일; 상기 응축기 냉매 코일에 냉각수를 뿌려주는 응축기 스프레이; 및 상기 응축기 스프레이와, 상기 냉각수 열교환부의 유출구를 연결하는 냉각수 분기 파이프;를 포함한다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
냉방부하가 작은 경우, 재생기와 흡수기를 사용하지 않고도, 외기를 이용하여 냉방을 효율적으로 할 수 있다.
또한, 종래와 달리 냉수 라인에서 냉각탑으로 별도의 라인을 분기하지 않고도 냉방을 할 수 있다. 따라서, 냉각탑에 냉수라인에서 분기된 라인을 냉각하기 위한 열교환기를 별도로 구비하지 않아도 된다.
그리고, 냉수, 냉각수 및 냉매가 전혀 혼합되지 않으므로, 외부에 노출되는 냉각수에 의해 냉수 및 냉매가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방 시스템의 계통도
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제 1 실시예의 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방시스템의 작동관계를 나타낸 계통도로서,
도 2는 냉방부하가 클 때의 계통도
도 3은 냉방부하가 작아서 외기를 이용할 때의 계통도
도 4는 난방시의 계통도
도 5는 본 발명의 제 2 실시예의 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방시스템의 계통도
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제 2 실시예의 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방시스템의 작동관계를 나타낸 계통도로서,
도 6은 냉방부하가 클 때의 계통도
도 7은 냉방부하가 작아서 외기를 이용할 때의 계통도
도 8은 난방시의 계통도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방 시스템의 계통도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예의 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방 시스템은, 내부에 증발기 저수조(121)를 포함하는 밀폐 용기(110)로 형성되어, 냉매 증기를 발생시켜 내부에 위치한 냉수 코일(11)을 냉각하는 증발기(120)와, 상기 증발기(120)와 연통되며, 상기 냉매 증기를 흡수하는 흡수액(131)을 수용하는 밀폐용기(110)로 형성된 흡수기(130)와, 상기 흡수기에서 상기 냉매 증기를 흡수하여 묽어진 상기 흡수액(131)을 가열하여, 상기 냉매를 증발시켜 진한 상기 흡수액으로 재생하는 재생기(200)와, 상기 재생기(200)에서 증발된 상기 냉매가 유입되는 응축기 유입구(301)와, 상기 응축기 유입구(302)를 통해 유입된 상기 냉매를 응축하여 응축기 유출구(302)를 통해 배출하는 응축기(300)와, 상기 흡수기(130)에서 발생하는 흡수열을 냉각하기 위한 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급부(400)를 포함한다.
냉수코일(11)은 부하(10)측에 연결되며, 증발기에서 냉각된 냉수가 냉수코일(11)을 통해 부하(10)측에 공급되어, 부하측을 냉방하게 된다.
증발기(120)는 액체 상태의 냉매를 저수하는 증발기 저수조(121)와, 냉수코일(11)에 냉매를 분사하는 증발 스프레이(122)와, 상기 증발기 저수조(121)에 저수된 상기 냉매를 상기 증발기 내부에 위치한 증발 스프레이(122)에 공급하는 냉매 순환 파이프(123)와, 냉매순환 파이프(123) 상에 설치되어 냉매를 강제 순환기키는 냉매 펌프(124)를 포함한다.
증발기(120)의 밀폐 용기(110)는 진공(약 6.mmHg)으로 유지되며, 진공상태에서 냉매가 5도 정도에서 증발하게 되고, 그 증발열에 의해 냉수코일(11)은 냉각된다. 증발기에서 증발이 계속되면 수증기 분압이 점점 높아져 증발 온도도 상승하게 되고, 적정 냉방용량을 얻을 수 없게 된다. 이때, 흡수기(130)에 저장된 흡수액이 냉매 수증기를 흡수하여, 증발 압력 및 증발 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 한다.
흡수기(130)는 증발기(120)와 동일한 밀폐용기(110) 내에 위치한 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 별도의 용기에 형성되고, 서로 연통할 수 있도록 형성되어도 무방하다.
흡수기(130)는 증발기에서 증발된 냉매 수증기를 흡수할 수 있는 흡수액(예를 들면, LiBr 수용액)을 저수하고 있다. 즉, 밀폐용기(110)의 하측에 흡수액이 저장되어 있다. 흡수효과를 증대시키기 위해, 흡수기(130)는 흡수액을 밀폐용기(110) 내부에 뿌려주는 흡수기 스프레이(132)를 더 포함한다.
또한, 냉매 수증기를 흡수할 때 발생하는 흡수열을 제거하기 위해 흡수기 내에 냉각 열교환기(133)가 설치된다. 냉각 열교환기(133)는 냉각수 공급부(400)와 연결된다.
흡수기(130) 내에서 흡수작용을 계속하면, 흡수액은 냉매 수증기를 많이 함유하게 되어, 점점 묽게 되어 흡수작용을 계속할 수 없게 된다. 따라서, 묽어진 흡수액을 농축하기 위해서 묽어진 흡수액을 재생기(200)에 전송하여 재생기에서 외부 열원으로 가열하여 농축한다.
밀폐용기(110)의 하측에 고여진 묽어진 흡수액은, 일단이 밀폐용기(110)의 하단측에 연결되고 타단이 재생기(200)와 연결된 재생기송출라인(151)을 통해서 재생기(200) 측에 공급된다. 재생기송출라인(151)에는 제 1 용액펌프(152)가 설치되어, 묽어진 흡수액을 재생기(200) 측에 공급한다.
재생기(200)는 전술한 바와 같이, 묽어진 흡수액을 가열하여 농축한 후, 농축된 흡수액은 흡수기 송출라인(153)을 통해서 흡수기 스프레이(132)에 공급된다. 흡수기 송출라인(153)에는 제 2 용액펌프(154)가 설치된다.
이때, 흡수기 송출라인(153)을 통과하는 고온의 농축 흡수액은 흡수기 스프레이(130)에 전송되는 과정에서 냉각되는 것이 바람직하며, 재생기 송출라인(151)을 통과하는 냉각된 묽은 흡수액은 재생기(200)에 전송되는 과정에서 예열되는 것이 효율을 보다 증대시킬 수 있다. 따라서, 흡수기 송출라인(153)과 재생기 송출라인(151)는 별도로 구비된 열교환기(미도시)를 통해서 서로 열교환할 수 있도록 구현되는 것이 바람직하다.
한편, 재생기(200)에서 흡수액과 분리된 냉매 증기는 응축기 송출라인(311)을 통해서 응축기 유입구(301)로 유입된다. 이때, 응축기 송출라인(311)과 예열이 필요한 재생기 송출라인(151)이 별도로 구비된 열교환기(미도시)를 통해서 미리 열교환을 하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 재생기(200)의 구조는 하나의 재생기만 사용하는 일중효용 흡수식 냉동기 시스템뿐만 아니라, 고온 재생기 및 저온 재생기로 분할된 이중효용 흡수식 냉동기 시스템에 적용된 재생기도 그대로 포함함은 당연하다.
응축기(300)는 상기 냉각수 공급부(400)와 함께 하나의 냉각탑 내에 설치된다. 도 1 및 도 5를 참조하면, 냉각수 공급부(400)는 냉각탑(500) 내에서 응축기(300)를 제외한 부분으로 열 교환된 냉각수를 밀폐 용기(110)에 공급하는 부분이다.
상기 냉각탑은, 공기 유입구(511) 및 공기 유출구(512)가 형성되며, 상기 공기 유입구와 상기 공기 유출구를 연통하는 유로가 형성된 냉각탑 프레임(501)과, 상기 유로에 공기 흐름을 발생시키는 냉각팬(513)과, 상기 유로 상에 설치되며, 상기 냉각수를 냉각하는 냉각수 열교환부(520)와, 상기 유로 상에 설치되며, 상기 응축기로 유입된 상기 냉매를 냉각하는 응축기 냉매 열교환부(530)를 포함한다.
상기 응축기 냉매 열교환부(530)는 상기 냉매가 순환하는 응축기 냉매 코일(531)과, 상기 응축기 냉매 코일(531)에 냉각수를 뿌려주는 응축기 스프레이(532)와, 상기 응축기 스프레이(532)와, 상기 냉각수 열교환부(520)의 유출구를 연결하는 냉각수 분기 파이프(533)을 포함한다.
냉각수 열교환부(520)는 유로에 냉각수를 뿌려주는 냉각수 스프레이(521)와, 냉각수 스프레이(521)에서 뿌려진 냉각수가 머무르면서, 유로에 흐르는 공기에 의해 열교환할 수 있도록 하는 충진재(522)를 포함한다.
냉각수 열교환부(520)에서 냉각된 냉각수는 냉각수 열교환부 유출구(523)에 일단이 연결되고, 냉각 열교환기(133)에 타단이 연결된 냉각수 공급라인(524)과, 냉각수 공급라인(524)에 설치되어, 냉각수를 압송하는 냉각수 펌프(525)와, 일단은 냉각 열교환기(132)에 연결되며 타단은 냉각수 스프레이(521)에 연결되는 냉각수 유입라인(526)을 통해 다시 냉각수 스프레이(521)에 공급된다.
한편, 본 발명의 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방 시스템은, 상기 응축기 유출구(302)에서 배출된 상기 냉매를 상기 증발기 저수조(121)에 공급하는 냉매 회수 파이프(125)와, 상기 응축기 유출구(302)와 상기 냉매 순환 파이프(123)를 연결하는 냉매 분기파이프(126)와, 상기 냉매 분기 파이프(126)에 설치된 제 1 개폐 밸브(127)와, 상기 응축기 유입구(301)와 상기 냉매 회수 파이프(125)를 연결하는 제 2 냉매 연결 파이프(128)와, 상기 제 2 냉매 연결 파이프(128)에 설치된 제 3 개폐 밸브(129)와, 상기 냉매 회수 파이프(125)의 상기 냉매 분기 파이프와 연결부(304) 및 상기 제 2 냉매 연결 파이프 연결부(305)사이에 설치된 제 2 개폐 밸브(303)를 더 포함한다.
이와는 별도로, 난방을 위해서, 일단은 응축기 송출라인(311)에 연결되고 타단은 밀폐용기(110)와 연결된 고온냉매증기유입라인(601)과, 고온냉매증기유입라인(601)에 설치된 제4개폐밸브(602)와, 일단은 흡수기 송출라인(153)에 연결되고 타단은 밀폐용기(110)와 연결된 고온흡수액 유입라인(603)과, 고온흡수액 유입라인(603)에 설치된 제5개폐밸브(604)와, 일단은 증발기 저수조(121)에 연결되고 타단은 재생기 송출라인(151)에 연결된 냉매 흡수액 합류라인(605)과, 냉매 흡수액 합류라인(605)에 설치된 제6개폐밸브(606)을 포함한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제 1 실시예의 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방시스템의 작동관계를 나타낸 계통도로서, 도 2는 냉방부하가 클 때의 계통도, 도 3은 냉방부하가 작아서 외기를 이용할 때의 계통도, 도 4는 난방시의 계통도이다.
도 2 내지 도 4에서 점선으로 표시된 부분은 냉매, 냉각수, 흡수액이 흐르지 않음을 표시한 것이며, 실선으로 표시된 부분은 냉매, 냉각수 혹은 흡수액이 흐르는 상태를 표시한 것이다.
먼저, 도 2를 참조하여, 냉방부하가 클 때의 계통도를 설명하면, 제 1 개폐 밸브(127), 제 3 개폐밸브(129), 제 4 개폐밸브(602), 제 5 개폐밸브(604) 및 제 6 개폐 밸브(606)는 폐쇄된 상태이며, 제 2 개폐밸브(303)은 개방된 상태이며, 각종 펌프(525, 124, 152, 154)는 모두 작동상태이다.
냉각탑에서 냉각된 냉각수는, 냉각수 공급라인(524)을 통해서 냉각 열교환기(133)에 공급되어, 흡수열을 냉각한 후, 냉각수 유입라인(526)을 통해서 다시 냉각탑으로 회수되어 냉각된다.
또한, 냉각수 공급라인(524)에서 분기된 냉각수 분기 파이프(533)를 통해서 공급된 냉각수는, 증발식 응축기(300)를 냉각 한 후, 다시 순환하게 된다.
증발기측 밀폐 용기(110) 내부에서는, 냉수코일(11)을 냉매가 증발하면서 냉각하게 되며, 증발된 냉매 증기는 흡수기측 밀폐용기(110) 내부에서 흡수액에 흡수된다. 증발기 저수조(121)에 저수된 냉매는 냉매펌프(124)를 통해서 증발 스프레이(122)에 공급되며, 증발스프레이(122)에서 토출된 냉매는 증발되면서, 냉각 효율을 더욱 증대시켜 준다.
한편, 냉매 증기를 흡수한 묽은 흡수액은 제 1 용액펌프(152)에 의해 재생기 송출라인(151)을 통해서 재생기(200)로 공급되며, 재생기(200)에서 가열되어, 냉매는 다시 증발되어, 응축기 송출라인(311)으로 송출되며, 농축된 흡수액은 흡수기 송출라인(153)을 통해서 흡수기 스프레이(132)를 통해서 흡수기(130)로 공급된다.
응축기 송출라인(311)을 통해서 송출된 고온의 냉매 증기는 응축기(300)에서 냉각된 후, 다시 증발기 저수조(121)에 공급된다.
최종적으로 증발기 내부의 냉수 코일(11)에서 냉각된 냉수는 실내의 부하(10)측에 공급되어, 냉방에 사용되며, 냉방에 사용된 냉수는 다시 냉수 코일(11)로 공급되어, 순환된다.
상기와 같이, 본 발명의 제 1 실시예는, 냉방부하가 클 때에는 흡수기 및 재생기를 모두 사용하여 냉방을 최대한 할 수 있도록 한다.
도 3을 참조하여, 봄, 가을 등과 같이 냉방부하가 작을 경우를 설명한다.
냉방부하가 작은 경우, 제 1 개폐 밸브(127), 제 3 개폐밸브(129)는 개방된 상태이며, 제 2 개폐밸브(303), 제 4 개폐밸브(602), 제 5 개폐밸브(604) 및 제 6 개폐 밸브(606)는 폐쇄된 상태이다. 또한, 재생기(200)는 작동하지 않는 상태이며, 냉각수 펌프(525), 냉매 펌프(124)와, 냉각팬(513)은 작동상태이며, 제 1 용액펌프(152) 및 제 2 용액펌프(154)는 작동이 중단된다.
작동관계를 살펴보면, 냉각수의 순환은 도 2와 동일하게 순환한다. 즉, 냉각탑에서 냉각된 냉각수는 냉각수 공급라인(524)을 통해서 밀폐 용기(110)를 냉각한 후 다시 냉각탑으로 회수되며, 냉각수 분기파이프(533)을 통해서 분기된 냉각수는 증발 응축기(300)를 냉각하는 데 사용된다.
냉각수에 의해 증발 응축기(300) 내부를 흐르는 냉매는 냉각된 후, 응축기 유입구(301)를 통해서 배출된 후, 제 2 냉매 연결파이프(128), 냉매 회수파이프(125)를 통해서 증발기 저수조(121)에 공급되며, 증발기 저수조(121)에 공급된 냉매는, 냉매펌프(124)를 통해서 이리부는 증발 스프레이(122)에 공급되어, 냉수 코일(11)을 냉각하는 용도로 사용되며, 일부는 냉매 분기 파이프(126), 응축기 유출구(302)를 통해서 응축기로 유입되어 다시 냉각된다.
냉수코일(11)에서 냉각된 냉수는 부하(10)의 냉방에 사용된다.
이와 같이, 냉방부하가 작은 경우, 재생기와 흡수기를 사용하지 않고도, 외기를 이용하여 냉방을 효율적으로 할 수 있다.
또한, 종래와 달리 냉수 라인에서 냉각탑으로 별도의 라인을 분기하지 않고도 냉방을 할 수 있다. 따라서, 냉각탑에 냉수라인에서 분기된 라인을 냉각하기 위한 열교환기를 별도로 구비하지 않아도 된다.
그리고, 냉수, 냉각수 및 냉매가 전혀 혼합되지 않으므로, 외부에 노출되는 냉각수에 의해 냉수 및 냉매가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
도 4를 참조하여 난방시 작동을 설명한다.
난방시에는, 제 4 밸브(602), 제 5 밸브(604) 및 제 6밸브(606)이 개방되며, 제 1 용액펌프(152) ? 작동되며, 나머지 펌프는 모두 정지상태이다.
따라서, 밀폐 용기(110)에 저장된 냉매 및 흡수액은 냉매 흡수액 합류라인(605)와 재생기 송출라인(151)을 통해서 재생기(200)로 공급되며, 재생기(200)에 공급된 냉매는 가열된 후, 응축기 송출라인(311), 고온 냉매 증기유입라인(601)을 통해서 밀폐용기(110)에 재공급되며, 재생기(200)에서 가열된 고온의 흡수액은 흡수기 송출라인(153), 고온 흡수액 유입라인(603)을 통해서 밀폐 용기(110)로 유입된다.
밀폐용기(110)에 유입된 고온의 냉매 증기 및 고온 흡수액은 냉수 코일(11)을 가열하여, 고온의 냉수를 부하(10)에 송출하여 난방에 사용할 수 있도록 한다.
상기와 같이, 본 발명의 제 1 실시예는 흡수식 냉동기를 이용하여 냉방 및 난방에 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 별도의 냉수 열교환기를 냉각탑에 구비하지 않으면서도 부하가 작은 계절에는 외기를 이용하여 냉방을 할 수 있어, 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예의 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방시스템의 계통도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예의 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방시스템은, 내부에 증발기 저수조를 포함하는 밀폐 용기(110)로 형성되어, 냉매 증기를 발생시켜 내부에 위치한 냉수 코일(11)을 냉각하는 증발기(120)와, 상기 증발기(120)와 연통되며, 상기 냉매 증기를 흡수하는 흡수액을 수용하는 밀폐용기(110)로 형성된 흡수기(130)와, 상기 흡수기(130)에서 상기 냉매 증기를 흡수하여 묽어진 상기 흡수액을 가열하여, 상기 냉매를 증발시켜 진한 상기 흡수액으로 재생하는 재생기(200)와, 상기 재생기(200)에서 증발된 상기 냉매가 유입되는 응축기 유입구(301)와, 상기 응축기 유입구(301)를 통해 유입된 상기 냉매를 응축하여 응축기 유출구(302)를 통해 배출하는 응축기(300)와, 상기 흡수기(130)에서 발생하는 흡수열을 냉각하기 위한 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급부(400)와, 상기 응축기 유출구(302)에서 배출된 상기 냉매를 상기 증발기 저수조(121)에 공급하는 냉매 회수 파이프(125)와, 상기 증발기 저수조에 저수된 상기 냉매를 상기 증발기 내부에 위치한 증발 스프레이(122)에 공급하는 냉매 순환 파이프(123)와, 상기 응축기 유입구(301)와 상기 냉매 순환 파이프를 연결하는 냉매 분기파이프(1126)와, 상기 냉매 분기 파이프(1126)에 설치된 제 7 개폐 밸브(1127)와, 상기 응축기 유입구(301)와 상기 재생기 사이에 설치된 제 8 개폐밸브(1128)를 포함한다.
제 2 실시예는 제 1 실시예의 냉매분기파이프(126), 제 1 개폐 밸브(127), 제 2 냉매 연결파이프(128), 제 3 개폐 밸브(129) 및 제 2 개폐 밸브(303)을 제거하고, 냉매분기파이프(1126), 제 7 개폐 밸브(1127) 및 제 8 개폐 밸브(1128)를 설치한 것에 차이점이 있으며, 나머지 구성은 동일하므로, 나머지 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제 2 실시예의 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방시스템의 작동관계를 나타낸 계통도로서, 도 6은 냉방부하가 클 때의 계통도, 도 7은 냉방부하가 작아서 외기를 이용할 때의 계통도, 도 8은 난방시의 계통도이다.
도 6 내지 도 8에서 점선으로 표시된 부분은 냉매, 냉각수, 흡수액이 흐르지 않음을 표시한 것이며, 실선으로 표시된 부분은 냉매, 냉각수 혹은 흡수액이 흐르는 상태를 표시한 것이다.
먼저, 도 6을 참조하여, 냉방부하가 클 때의 계통도를 설명하면, 제 7 개폐 밸브(1127), 제 4 개폐밸브(602), 제 5 개폐밸브(604) 및 제 6 개폐 밸브(606)는 폐쇄된 상태이며, 제 8 개폐밸브(1128)은 개방된 상태이며, 각종 펌프(525, 124, 152, 154)는 모두 작동상태이다.
도 6에서 작동하지 않는 점선으로 표시된 부분을 제외하면, 도 2와 동일하므로 도2와 작동이 동일하다. 따라서, 자세한 설명은 생략한다.
도 7을 참조하여, 봄, 가을 등과 같이 냉방부하가 작을 경우를 설명한다.
냉방부하가 작은 경우, 제 7 개폐 밸브(1127)는 개방된 상태이며, 제 8 개폐밸브(1128), 제 4 개폐밸브(602), 제 5 개폐밸브(604) 및 제 6 개폐 밸브(606)는 폐쇄된 상태이다. 또한, 재생기(200)는 작동하지 않는 상태이며, 냉각수 펌프(525), 냉매 펌프(124)와, 냉각팬(513)은 작동상태이며, 제 1 용액펌프(152) 및 제 2 용액펌프(154)는 작동이 중단된다.
작동관계를 살펴보면, 냉각수의 순환은 도 2와 동일하게 순환한다. 즉, 냉각탑에서 냉각된 냉각수는 냉각수 공급라인(524)을 통해서 밀폐 용기(110)를 냉각한 후 다시 냉각탑으로 회수되며, 냉각수 분기파이프(533)을 통해서 분기된 냉각수는 증발 응축기(300)를 냉각하는 데 사용된다.
냉각수에 의해 증발 응축기(300) 내부를 흐르는 냉매는 냉각된 후, 응축기 유출구(302)를 통해서 배출된 후, 냉매 회수파이프(125)를 통해서 증발기 저수조(121)에 공급되며, 증발기 저수조(121)에 공급된 냉매는, 냉매펌프(124)를 통해서 일부는 증발 스프레이(122)에 공급되어, 냉수 코일(11)을 냉각하는 용도로 사용되며, 일부는 냉매 분기 파이프(1126), 응축기 유입구(302)를 통해서 응축기로 유입되어 다시 냉각된다.
냉수코일(11)에서 냉각된 냉수는 부하(10)의 냉방에 사용된다.
이와 같이, 냉방부하가 작은 경우, 재생기와 흡수기를 사용하지 않고도, 외기를 이용하여 냉방을 효율적으로 할 수 있다.
또한, 종래와 달리 냉수 라인에서 냉각탑으로 별도의 라인을 분기하지 않고도 냉방을 할 수 있다. 따라서, 냉각탑에 냉수라인에서 분기된 라인을 냉각하기 위한 열교환기를 별도로 구비하지 않아도 된다.
그리고, 냉수, 냉각수 및 냉매가 전혀 혼합되지 않으므로, 외부에 노출되는 냉각수에 의해 냉수 및 냉매가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
도 8을 참조하여 난방시 작동을 설명한다.
난방시에는, 제 4 밸브(602), 제 5 밸브(604) 및 제 6밸브(606)이 개방되며, 제 1 용액펌프(152) ? 작동되며, 나머지 펌프는 모두 정지상태이다. 실제로 작동되는 부분이 도 5와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
121: 증발기 저수조 110: 밀폐 용기
11: 냉수 코일 120: 증발기
130: 흡수기 200: 재생기
301: 응축기 유입구 302: 응축기 유출구
300: 응축기 400: 냉각수 공급부
125: 냉매 회수 파이프 122: 증발 스프레이
123: 냉매 순환 파이프 126, 1126: 냉매 분기파이프
127: 제 1 개폐 밸브 128: 제 2 냉매 연결 파이프
129: 제 3 개폐 밸브 303: 제 2 개폐 밸브
1127: 제 7 개폐 밸브 1128: 제 8 개폐밸브
500: 냉각탑 511: 공기 유입구
512: 공기 유출구 501: 냉각탑 프레임
513: 냉각팬 510: 냉각수 열교환부
530: 응축기 냉매 열교환부 531: 응축기 냉매 코일
532: 응축기 스프레이 533: 냉각수 분기 파이프

Claims (7)

  1. 내부에 증발기 저수조를 포함하는 밀폐 용기로 형성되어, 냉매 증기를 발생시켜 내부에 위치한 냉수 코일을 냉각하는 증발기;
    상기 증발기와 연통되며, 상기 냉매 증기를 흡수하는 흡수액을 수용하는 밀폐용기로 형성된 흡수기;
    상기 흡수기에서 상기 냉매 증기를 흡수하여 묽어진 상기 흡수액을 가열하여, 상기 냉매를 증발시켜 진한 상기 흡수액으로 재생하는 재생기;
    상기 재생기에서 증발된 상기 냉매가 유입되는 응축기 유입구와, 상기 응축기 유입구를 통해 유입된 상기 냉매를 응축하여 응축기 유출구를 통해 배출하는 응축기;
    상기 흡수기에서 발생하는 흡수열을 냉각하기 위한 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급부;
    상기 응축기 유출구에서 배출된 상기 냉매를 상기 증발기 저수조에 공급하는 냉매 회수 파이프;
    상기 증발기 저수조에 저수된 상기 냉매를 상기 증발기 내부에 위치한 증발 스프레이에 공급하는 냉매 순환 파이프;
    상기 응축기 유출구와 상기 냉매 순환 파이프를 연결하는 냉매 분기파이프;
    상기 냉매 분기 파이프에 설치된 제 1 개폐 밸브;
    상기 응축기 유입구와 상기 냉매 회수 파이프를 연결하는 제 2 냉매 연결 파이프; 및
    상기 제 2 냉매 연결 파이프에 설치된 제 3 개폐 밸브;를 포함하고,
    상기 응축기는 상기 냉각수 공급부와 함께 하나의 냉각탑 내에 설치되며,
    상기 재생기에서 가열된 냉매를 상기 밀폐 용기로 재공급시키는 고온 냉매 증기 유입라인; 및 상기 재생기에서 가열된 흡수액을 상기 밀폐 용기로 유입시키는 고온 흡수액 유입라인;을 더 포함하고,
    상기 냉매 회수 파이프의 상기 냉매 분기 파이프와 연결부 및 상기 제 2 냉매 연결 파이프 사이에 설치된 제 2 개폐 밸브;
    일단은 증발기 저수조에 연결되고, 타단은 재생기 송출라인에 연결되는 냉매 흡수액 합류라인; 및 상기 냉매 흡수액 합류라인에 설치되는 제6 개폐 밸브;를 더 포함하고,
    상기 제1 개폐 밸브는 냉방부하가 작은 경우 개방되고, 상기 제2 개폐 밸브는 냉방부하가 클 때 개방되며, 상기 제6 개폐 밸브는 난방시에 개방되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방 시스템.
  2. 삭제
  3. 내부에 증발기 저수조를 포함하는 밀폐 용기로 형성되어, 냉매 증기를 발생시켜 내부에 위치한 냉수 코일을 냉각하는 증발기;
    상기 증발기와 연통되며, 상기 냉매 증기를 흡수하는 흡수액을 수용하는 밀폐용기로 형성된 흡수기;
    상기 흡수기에서 상기 냉매 증기를 흡수하여 묽어진 상기 흡수액을 가열하여, 상기 냉매를 증발시켜 진한 상기 흡수액으로 재생하는 재생기;
    상기 재생기에서 증발된 상기 냉매가 유입되는 응축기 유입구와, 상기 응축기 유입구를 통해 유입된 상기 냉매를 응축하여 응축기 유출구를 통해 배출하는 응축기;
    상기 흡수기에서 발생하는 흡수열을 냉각하기 위한 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급부;
    상기 응축기 유출구에서 배출된 상기 냉매를 상기 증발기 저수조에 공급하는 냉매 회수 파이프;
    상기 증발기 저수조에 저수된 상기 냉매를 상기 증발기 내부에 위치한 증발 스프레이에 공급하는 냉매 순환 파이프; 및
    상기 응축기 유입구와 상기 냉매 순환 파이프를 연결하는 냉매 분기파이프;
    상기 냉매 분기 파이프에 설치된 제 7 개폐 밸브;를 포함하고,
    상기 응축기는 상기 냉각수 공급부와 함께 하나의 냉각탑 내에 설치되며,
    상기 재생기에서 가열된 냉매를 상기 밀폐 용기로 재공급시키는 고온 냉매 증기 유입라인; 및 상기 재생기에서 가열된 흡수액을 상기 밀폐 용기로 유입시키는 고온 흡수액 유입라인;을 더 포함하고,
    상기 응축기 유입구와 상기 재생기 사이에 설치된 제 8 개폐밸브;를 더 포함하며,
    일단은 증발기 저수조에 연결되고, 타단은 재생기 송출라인에 연결되는 냉매 흡수액 합류라인; 및 상기 냉매 흡수액 합류라인에 설치되는 제6 개폐 밸브;를 더 포함하고,
    상기 제7 개폐 밸브는 냉방부하가 작은 경우 개방되고, 상기 제8 개폐 밸브는 냉방부하가 클 때 개방되며, 상기 제6 개폐 밸브는 난방시에 개방되는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 냉각탑은,
    공기 유입구 및 공기 유출구가 형성되며, 상기 공기 유입구와 상기 공기 유출구를 연통하는 유로가 형성된 냉각탑 프레임;
    상기 유로에 공기 흐름을 발생시키는 냉각팬;
    상기 유로 상에 설치되며, 상기 냉각수를 냉각하는 냉각수 열교환부; 및
    상기 유로 상에 설치되며, 상기 응축기로 유입된 상기 냉매를 냉각하는 응축기 냉매 열교환부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 응축기 냉매 열교환부는,
    상기 냉매가 순환하는 응축기 냉매 코일;
    상기 응축기 냉매 코일에 냉각수를 뿌려주는 응축기 스프레이; 및
    상기 응축기 스프레이와, 상기 냉각수 열교환부의 유출구를 연결하는 냉각수 분기 파이프;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방 시스템.
KR1020140091103A 2014-07-18 2014-07-18 흡수식 냉동기를 이용한 외기 냉방 시스템 KR101616516B1 (ko)

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