KR101622917B1 - 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 수용가로의 열공급 저부하 시간대에 잉여열을 축열하여 열공급 고부하 시간대에 축열된 열을 추가 공급하도록 하기 위한 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템에 관한 것이다.
또한, 밸브에 의해 축열용 유체와 수용가에 공급되는 유체가 분리되는 유로와 축열용 유체로부터 열교환하는 열교환기와 상기 열교환기를 통해 제철소에서 수용가에 공급하고 남은 잉여열을 축열하는 축열조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템{District heating system using multi-stage thermal storage with fluid separating type}
본 발명은 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 수용가로의 열공급 저부하 시간대에 잉여열을 축열하여 열공급 고부하 시간대에 축열된 열을 추가 공급하도록 하기 위한 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템에 관한 것이다.
도 1은 종래의 기술에 따른 지역난방 열 생산 계통을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 소결 Cooler(800℃의 소결광을 냉각시키는 장치)에서 발생하는 배출열(열회수온도: 350℃)을 이용한 보일러(Boiler)를 통하여 각 수요처에 중온수(동절기: 110~115℃, 하절기: 105~110℃)을 공급한다.
수요처에서는 2차 열교환에 따른 냉·난방 및 온수로 열공급되며, 열교환된 중온수는(60~80℃) 환수 배관을 통한 제철소 배열 보일러(Boiler)로 환수된다.
이와 같이, 소결공장에서 조업 중 발생하는 폐열을 이용하여 주택단지 내 난방(냉방) 및 급탕을 공급하고 있으며, 열공급 저부하의 경우(지역난방의 사용이 적은 경우)에는 열공급 능력이 더 높음에 따라 잉여열이 버려지며, 열공급 고부하의 경우(지역난방의 사용이 많은 경우)에는 고정된 열원을 가진 시스템의 한계로 인해 비상 열 교환기를 이용한 추가 공급이 이루어지고 있다.
이에 따라, 버려지는 잉여열에 의한 손실과 비상 열 교환기를 동작시키는데 드는 비용이 큰 문제점이 있었다.
또한, 축열기의 특성상 상부에는 고온수가 위치하고, 하부에는 저온수가 위치함에 따라 상부의 고온수 또는 하부의 저온수만을 배출하기 위한 한국등록특허 제10-1227941호 '하부 저온수 유출이 가능한 축열조용 오버플로우 배관'과 같은 기술이 개발되었으나, 고온수를 축열한 후 남은 잉여열을 통해 저온수를 축열하여 온도를 높이는 기술은 개발되지 못하였다.
하부 저온수 유출이 가능한 축열조용 오버플로우 배관(특허등록번호 제10-1227941호)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고정된 열공급 능력을 가지는 제철소의 폐열을 이용하여 고부하의 경우에도 수용가로 충분한 열공급이 가능하며, 축열용 유체와 수용가에 공급되는 유체가 분리되는 구조를 제공함으로써 축열조로 축열시 발생할 수 있는 유체의 오염을 방지하도록 하기 위한 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 다단 열 교환 방식을 이용함에 따라 열 교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템은 제1밸브에 의해 축열용 유체와 수용가에 공급되는 유체가 분리되는 유로와 축열용 유체의 잉여열을 축열하도록 열교환하는 열교환기와 상기 열교환기를 통해 제철소에서 수용가에 공급하고 남은 잉여열을 축열하는 축열조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축열조는 수용가의 수요가 적은 열공급 저부하 시간대에 잉여열을 축열하여, 수용가의 수요가 많은 열공급 고부하 시간대에 축열된 열을 수용가로 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축열조는 고온수와 저온수를 하나의 저장탱크에 섞이지 않도록 동시에 분리 및 저장하며, 고온수와 저온수의 비중차를 이용하여 상호 분리되어 축열되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축열조는 2-웨이 밸브를 이용하여 과압의 증기만 배출하고, 외부공기가 내부에 유입되지 않도록 하여 압력조절 및 외부공기로 인한 부식을 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축열조는 업퍼 오리피스 유닛(Upper Orifice Unit) 플로팅(Floating) 방식으로 설치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축열조는 열공급원에서 생산되어 공급되는 열의 온도가 소정의 온도 미만일 때 축열조 내에 위치한 로우 오리피스 유닛을 이용하여 탱크내 온도층이 깨지지 않고 소정 온도 미만의 온수가 균일하게 저장되도록 축열하는 것을 특징으로 한다.
또한, 수용가에 공급한 후 회수되는 저온수를 열교환기를 통해 축열조에 저장하는 것을 특징으로 한다.
또한, 고부하 시간대에 수용가로의 열공급 부족이 발생하는 경우, 복수 개의 수용가 중 어느 한 수용가에 열공급원에서 생산되는 열을 공급하고, 다른 수용가에는 축열된 열을 공급을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템은 잉여열을 축열하는 열 교환 방식을 이용함에 따라 열 교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템은, 고정된 열공급능력을 가지는 제철소의 폐열을 이용하여 고부하의 경우에도 충분한 수용가로 열공급이 가능한 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템은, 축열용 유체와 수용가에 공급되는 유체가 분리되는 구조를 제공함으로써 축열조로 축열시 발생할 수 있는 유체의 오염을 방지하는 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 지역난방 열 생산 계통을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템 중 축열조(20)의 활용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템에 있어서 저부하 시간대에 수용가(30)로 공급되고 남은 잉여열에 대한 축열조(20)로의 축열 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템에 있어서 고부하 시간대에 수용가(30)로 축열조(20)에 축열된 잉여열에 대한 열공급 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템에 있어서 축열조(20)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템에 있어서 축열조(20)에 축열하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 또는 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
또한, 하기 아래에서 제철소를 열원 공급원으로 한정하여 설명하겠지만, 열병합 발전소, 화력발전소 등의 다른 열원 공급수단으로 대체될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템은 제철소(10), 축열조(20), 수용가(30), 열교환기(40)를 포함한다.
열교환기(40)는 제 1 열교환기(41) 및 제 2 열교환기(42)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며 n개(n은 3 이상의 자연수)로 확장하여 설계가능하며, 단지 제 1열교환기(41)만을 가질 수도 있을 것이다.
이와 같은 열교환기(40)와 축열조(20)에 의한 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템은 제철소(10)에서 생산된 잉여열을 축열조(20)에 저장 후, 수용가(30)에 추가로 난방(냉방) 및 온수를 위한 열공급을 수행한다.
한편, 이하에서는 설명의 편의와 발명의 요지의 명확화를 위해 난방을 기준으로 설명하나 냉방의 경우에도 동일하게 확장되어 본 발명의 권리범위가 미친다.
제철소(10)에 의해 열교환기(40)와 연결된 열공급 메인 배관(11)을 통해 난방 및 온수로의 열공급이 수행되면, 열교환기(40)와 수용가(30) 사이에 연결된 열공급 배관(31)을 통해 수용가(30)로 최종적으로 열공급이 수행된다.
여기서 열교환기(40)의 각 열교환기(41)는 하나의 열교환기만 가질 수도 있으나, 다단 열 교환 방식을 이용함에 따라 수용가(30)로의 열공급시 열교환 효율을 더욱 향상시키는 특징을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템은 공동 주택 이외에 단독주택과 같은 개별세대에 열 공급을 수행하기 위해 단독주택과 같은 개별세대(수용가)에 마이크로 열교환 시스템(Micro Heat Exchanger, 소형 열교환기)을 설치하여 열공급을 제공할 수 있다.
도 3은 도 2의 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템 중 축열조(20)의 활용예를 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 축열조(20)는 저부하 시간대 잉여열을 축열하여(도 3a), 피크 타임(Peak time) 대에 축열된 열을 활용한다(도 3b).
예를 들면, 소결공장에서 철광석을 소결광으로 만드는 과정에서 발생되는 고온의 고압 가스(Hot Gas)를 이용하여 지역난방을 공급할 경우, 수용가(30)에 의해 사용되는 열공급이 저부하시 잉여열을 대기로 방출하므로 에너지 낭비 요인이 발생함에 따라 본 발명에서는 축열조(20) 설치를 통한 잉여열을 저장하여 수용가(30)의 열공급 고부하시 지역난방을 확대 공급하고자 하는데 그 목적이 있다.
도 4는 도 2의 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템에 있어서 저부하 시간대에 수용가(30)로 공급되고 남은 잉여열에 대한 축열조(20)로의 축열 과정을 설명하기 위한 도면(도 4a) 및 축열 과정을 나타내는 개념도(도 4b) 이다.
도 5는 도 2의 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템에 있어서 고부하 시간대에 수용가(30)로 축열조(20)에 축열된 잉여열에 대한 열공급 과정을 설명하기 위한 도면(도 5a) 및 열공급 과정을 나타내는 개념도(도 5b)이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 저부하 시간대(예: 밤 시간대)에 수용가(30)로 열공급되고 남은 잉여열은 열교환기(40)를 통해 축열조(20)로 축열된다.
보다 구체적으로, 저부하 시간대에 제철소(10)에서 열공급 메인 배관(11)과 연결된 구조의 열교환기(40)를 통해 수용가(30)로 열공급이 수행된다.
이에 따라 수용가(30)로 공급하고 남은 잉여열은 축열조(20)에 저장된다.
이를 위해 축열조(20)는 열교환기(40)와 연결된 고온 축열관(21)을 구비하여야 한다. 고온 축열관(21)의 한 단은 다단 열교환기(40) 중 제철소(10)로부터 가장 근접하여 형성된 제 1 열교환기(41)를 통과하며, 고온 축열관(21)의 다른 한 단은 열교환기(40) 중 제 1 열교환기(41)를 통과한 잉여열을 축열하기 위한 제 2 열교환기(42)를 통과한다.
이렇게 다단 열교환기를 이용하게 되면, 도 6에서 후술하는 바와 같이 축열조(20)에 저장된 온수는 고온수(98℃ 이상), 중온수(70℃ 이상), 저온수(55℃ 이상)로 구분될 수 있으며, 고온수가 수용가에 공급된 이후에 저온수(55℃ 이상)가 아닌 중온수(70℃ 이상)에 축열하기 때문에 그만큼 잉여열의 축적이 빨라진다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 축열조(20)에 축열된 잉여열은 수용가(20)로의 열공급 고부하 시간대(예: 낮 시간대)에 열교환기(40)를 통해 수용가(30)로 열공급이 수행된다.
보다 구체적으로, 고부하 시간대에 제철소(10)에서 열공급 메인 배관(11)과 연결된 구조의 열교환기(40)를 통해 수용가(30)로 열공급을 수행한다.
만일 수용가로의 공급 부족이 발생하는 경우, 축열조(20)는 고온 축열관(21)의 한 단을 통해 유체를 흘러보낸 뒤, 열교환기(40)의 제 1 열교환기(41)를 통해 빠르게 열교환한다.
여기서, 다단 열교환기(40)는 축열조(20)의 유체로부터 전달받은 열을 수용가(30)와 연결된 열공급 배관(31)을 통해 열공급을 수행한다.
한편, 수용가(30)와 연결된 열공급 배관(31), 그리고 축열조(20)와 연결된 고온 축열관(21)은 분리된 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 제 1 열교환기(41) 및 제 2 열교환기(42)를 포함하여 이루어지는 다단 열교환기(40)는 축열조(20) 내의 유체(fluid)와 수용가(30)에 공급되는 유체를 분리한 구조로 형성되며, 다단 축열 방식을 이용함에 따라, 더욱 높은 효율로 열 교환이 이루어질 수 있도록 한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템에 있어서 축열조(20)의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 도 6을 참조하면, 축열조(20)는 고온수, 중온수, 저온수를 하나의 저장탱크에 섞이지 않도록 동시에 분리 및 저장하는 용기로서, 고온수, 중온수, 저온수의 비중차를 이용하여 분리한다. 이러한 원리를 통해 축열조(20)는 지역난방열 저장 및 공급, 열배관의 온도변화에 따른 지역난방수의 체적변화를 흡수, 잉여열을 축열 후 방열함으로써, 열공급 범위 확대의 기능을 수행한다.
설명의 편의를 위해 고온수와 저온수만으로 설명하고자 한다. 필요에 따라 고온수, 중온수, 저온수등의 3단계보다 훨씬 많은 5단계, 6단계로도 분리할 수 있을 것이다.
축열조(20)는 상술한 바와 같이 내부의 고온수와 저온수가 섞이지 않도록 고온수가 축열조(20) 내부로 분사되는 경우 분사 방향 및 분사속도를 고려한 설계를 이용하여 물의 상하 유동이 적도록 도 7과 같은 업퍼 오리피스 유닛(Upper Orifice Unit: 20a), 업퍼 오리피스 가이딩 튜브(Upper Orifice Guiding Tube: 20b) 및 로우 오리피스 유닛(Low Orifice Unit: 20c)을 포함하여 구성한다.
그리고, 축열조(20)는 도시되진 않았지만 2-웨이 밸브를 이용하여 과압의 증기만 배출하고, 외부공기가 축열조(20)에 유입되지 않도록 하여 압력조절 및 외부공기로 인한 부식을 방지하는 기능을 구비한다.
축열조(20)는 설계시 운전 중 외력의 발생(상하 와류)이 없도록 고려하여야 한다. 상하 와류는 축방열시 고온수 및 저온수가 외력에 상하로 유동하여 섞이는 것이며, 물의 상하 유동은 물의 분사 위치, 분사방향 및 분사속도에 따라 불가피하게 발생하는 물리적 현상으로서, 이와 같은 물리적 현상을 피할 수 있도록 상술한 바와 같이 업퍼 오리피스 유닛(20a), 업퍼 오리피스 가이딩 튜브(20b) 및 로우 오리피스 유닛(20c)을 포함하여 구성한다.
또한, 축열조(20) 내의 물 흐름은 360도 전방향에 편심이 없어 균일한 구조일 것을 고려하여야 한다. 이 경우, 업퍼 오리피스 유닛(20a) 및 로우 오리피스 유닛(20c)은 중앙에서 원주로 확산되는 이상적인 구조인 방사향 디퓨져(Radial Diffuser Orifice) 타입으로 형성된다.
또한, 축열조(20)는 데드 볼륨(Dead Volumn)을 최소화한 설계가 필요로 된다. 즉, 유효면적이 증가하면 투자비 감소 또는 축열량 증가로 인한 경제성 상승이 있기 때문에 데드 볼륨을 줄이기 위해 업퍼 오리피스 유닛(20a)을 도 7에 도시된 바와 같이 플로팅(Floating) 방식으로 설치한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템에 있어서 축열조(20)에 축열하는 과정을 도시한 것이며, 축열조(20) 내부의 저온수만 가열하지 않고, 다단 열교환기(40)를 이용하여 복수 개의 구역별로 열 교환시켜 축열하기 위한 방법이다.
즉, 축열조(20) 내부에 고온수와 저온수의 비중차에 의해 최상부에서부터 높이에 따라 상호 분리되어 있는 유체를 복수 개의 구역별로 나누어 축열하는 방법이다.
보다 상세하게는, 제철소(10)에서 공급되는 열원과 축열조(20)의 중단부에 위치하는 중온수를 제 1열교환기(41)를 이용하여 열 교환시켜 고온수로 변환시킨 후 고온 축열관(21)을 통해 축열조(20)의 상부에 공급하게 된다.
또한, 상기 1차 열교환된 열원을 이용하여 축열조(20)의 하단부에 위치하는 저온수를 제 2열교환기(42)를 이용하여 열 교환시켜 중온수로 변환시킨 후 중온수 축열관(22)을 통해 축열조(20)의 중단부에 공급하게 된다.
이에 따라, 축열조(20) 내부의 유체는 보다 높은 온도로 축열될 수 있다.
또한, 제 1열교환기(41)와 제 2열교환기(42)뿐만 아니라, 복수 개의 열 교환기를 소정의 높이 차이를 두고 설치하여 보다 높은 효율로 열 교환이 이루어지도록 구성할 수도 있다.
즉, 축열조(20)는 최상부에서부터 높이에 따라 고온수와 저온수의 비중차를 이용하여 상호 분리된 축열용 유체를 각각 다른 열교환기를 이용하여 각각 다른 온도를 축열하게 된다.
예를 들면, 최상부는 제 1구역으로 제 1열교환기를 통해 열 교환되며, 상기 제 1구역의 하부에 제 2구역이 제 2열교환기를 통해 열 교환되고, 상기 제 2구역의 하부에 제 3구역이 제 3열교환기를 통해 열 교환되는 형태로 구성될 수 있다.
도 9 또는 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템을 도시한 것으로 제철소(10)를 비롯한 열원 공급원에서 생산되는 열을 공급 및 축열하는 방법을 설명하기 위한 것이다.
도9 또는 도 10에 도시된 바와 같이 제1밸브를 통해 유로에서 축열용 유체와 수용가에 공급되는 유체를 분리할 수 있다. 제1밸브는 제철소와 연결된 열공급 메인 배관(11)과 열교환기(40) 사이에 연결되어 유체를 개폐하는 밸브이며, 제2밸브는 열공급 메인 배관(11)과 수용가(B) 사이에 연결되어 유체를 개폐하는 밸브이며, 제3밸브는 축열조(20)와 수용가(B)사이에 연결되어 유체를 개폐하는 밸브이며, 제4밸브는 수용가(B)와 축열조(20) 사이에서 환수되는 중온수를 개폐하는 밸브이며, 제5밸브는 수용가(B)에서 제철소(10)를 연결하는 중온수 환수관(12)을 개폐하는 밸브이며, 제6밸브는 열교환기(40)와 제철소(10) 사이에서 환수되는 중온수를 개폐하는 밸브이며, 도10의 제7밸브는 열교환기(40)와 축열조의 상단부를 개폐하는 밸브이며, 제8밸브는 열교환기(40)와 축열조의 중단부를 개폐하는 밸브이다.
보다 상세하게는, 도 9에 도시된 바와 같이 제철소(10)를 비롯한 열원 공급원에서 생산되는 열을 복수 개의 수용가(예를 들면, 수용가 A와 수용가 B)에 열을 공급할 때 함에 있어서, 정상 공급시에는 제2밸브, 제5밸브를 개방하고, 제1밸브, 제3 밸브, 제4밸브, 제6밸브를 폐쇄하여 열원 공급원에서 생산되는 열을 전체 수용가에 공급하게 된다.
또한, 수용가의 수요가 적은 열공급 저부하 시간대에는 제1밸브, 제2밸브, 제5밸브, 제6밸브를 개방하고, 제3밸브, 제4밸브를 폐쇄하여 축열조(20)에 중온수를 축열하게 된다.
또한, 수용가의 수요가 많은 열공급 고부하 시간대에는 제3밸브, 제4밸브를 개방하고, 제1밸브, 제2밸브, 제5밸브, 제6밸브를 폐쇄하여 수용가에 축열조(20)에 축열된 중온수를 공급하게 된다.
또한, 열공급 고부하 시간대에는 복수 개의 수용가 중 어느 한 수용가에만 축열된 열을 공급할 수도 있다.
예를 들면, 수용가 A에는 제철소(10)를 비롯한 열공급원에서 생산되는 열을 공급하고, 수용가 B에만 축열된 열을 공급할 수 있다.
또한, 수용가 B의 열수요가 클 경우, 수용가 A에는 제철소(10)를 비롯한 열공급원에서 생산되는 열만 공급하고, 수용가 B에는 제철소(10)를 비롯한 열공급원에서 생산되는 열과 축열된 열을 동시에 공급할 수 있다.
즉, 도9 또는 도10에 도시된 바와 같이, 열공급원에서 생산되는 열이 수용가로 공급되는 유로와 축열조에서 생산된 열이 수용가로 공급되는 유로가 분리되어 있기 때문에 수용가 A로는 제철소(10)를 비롯한 열공급원 또는 열공급 메인 배관(11)을 통해 열이 공급되며, 수용가 B로는 열공급 메인 배관(11) 또는 축열조를 통해 열이 공급될 수 있는 것이다
또한, 기존의 축열을 위한 열원이 공급되는 유로와 축열된 열을 공급하는 유로가 동일한 축열조와 달리 축열을 위한 열원이 공급되는 유로와 축열된 열을 공급하는 유로가 분리 되어 있음에 따라 축열과 동시에 다른 수용가로 열을 공급해 줄 수도 있다.
예를 들면, 수용가 A의 열 수요가 낮고, 수용가 B의 열 수요가 클 경우, 잉여열을 축열함과 동시에 수용가 B로 축열된 열을 공급해 줄 수도 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 제철소(10)를 비롯한 열공급원에서 생산되는 열의 공급온도에 따라 다른 방법으로 잉여열의 축열을 할 수도 있다.
보다 상세하게는, 제철소(10)를 비롯한 열원 공급원에서 생산되어 공급되는 열의 온도가 소정의 온도(예를 들면, 105℃) 이상일 때는 제1밸브, 제2밸브, 제5밸브, 제6밸브, 제7밸브를 개방하고, 제3밸브, 제4밸브, 제8밸브를 폐쇄하여 축열조(20)에 소정의 온도 이상의 온수를 축열하게 된다.
또한, 제철소(10)를 비롯한 열원 공급원에서 생산되어 공급되는 열의 온도가 소정의 온도(예를 들면, 105℃) 미만일 때는 제1밸브, 제2밸브, 제5밸브, 제6밸브, 제8밸브를 개방하고, 제3밸브, 제4밸브, 제7밸브를 폐쇄하여 축열조(20) 내에 위치한 로우 오리피스 유닛(20C)를 이용하여 탱크내 온도층이 깨지지 않고 소정의 온도 미만의 온수가 균일하게 저장되도록 축열하게 된다.
또한, 상기 로우 오리피스 유닛(20C)의 위치는 공급되는 열의 온도에 따라 축열되는 높이(온도 층)가 달라질 수도 있다.
예를 들면, 중온수는 중간층에 축열되며, 저온수는 하단층에 축열되는 방법으로 축열이 이루어질 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 제철소
11: 열공급 메인 배관
20: 축열조
20a: 업퍼 오리피스 유닛(Upper Orifice Unit)
20b: 업퍼 오리피스 가이딩 튜브(Upper Orifice Guiding Tube)
20c: 로우 오리피스 유닛(Low Orifice Unit)
21: 축열관
30: 수용가
31: 열공급 배관
40: 다단 열교환기
41: 제 1 열교환기
42: 제 2 열교환기

Claims (8)

  1. 열공급 메인 배관에 설치된 제1밸브에 의해 축열용 유체와 수용가에 공급되는 유체가 분리되는 유로와
    상기 제1밸브의 개방에 의해 축열용 유체의 잉여열을 축열하도록 열교환하는 열교환기와;
    상기 열교환기를 통해 상기 잉여열을 축열하는 축열조를 포함하며
    상기 축열조는 수용가의 수요가 적은 열공급 저부하 시간대에 잉여열을 축열하여, 수용가의 수요가 많은 열공급 고부하 시간대에 축열된 열을 수용가로 공급하며
    상기 열공급 메인 배관에서 수용가에 열이 공급되는 유로와 상기 축열조에서 수용가에 축열된 열이 공급되는 유로는 분리된 것을 특징으로 하는
    유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 축열조는 고온수와 저온수를 하나의 저장탱크에 섞이지 않도록 동시에 분리 및 저장하며, 고온수와 저온수의 비중차를 이용하여 상호 분리되어 축열되는 것을 특징으로 하는
    유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 축열조는 2-웨이 밸브를 이용하여 과압의 증기만 배출하고, 외부공기가 내부에 유입되지 않도록 하여 압력조절 및 외부공기로 인한 부식을 방지하는 것을 특징으로 하는
    유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 축열조는 업퍼 오리피스 유닛(Upper Orifice Unit) 플로팅(Floating) 방식으로 설치하는 것을 특징으로 하는
    유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 축열조는 열공급원에서 생산되어 공급되는 열의 온도가 소정의 온도 미만일 때 축열조 내에 위치한 로우 오리피스 유닛을 이용하여 탱크내 온도층이 깨지지 않고 소정 온도 미만의 온수가 균일하게 저장되도록 축열하는 것을 특징으로 하는
    유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    수용가에 공급한 후 회수되는 저온수를 열교환기를 통해 축열조에 저장하는 것을 특징으로 하는
    유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    고부하 시간대에 수용가로의 열공급 부족이 발생하는 경우,
    복수 개의 수용가 중 어느 한 수용가에 열공급원에서 생산되는 열을 공급하고, 다른 수용가에는 축열된 열을 공급을 특징으로 하는
    유체 분리형 축열방식을 이용한 지역난방 시스템.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100393394B1 (en) * 2003-02-27 2003-08-02 Kenertec Co Ltd Continuous heating system by low temperature water in combined heat and power plant
KR100860431B1 (ko) 2007-05-23 2008-09-25 주식회사 피닉스건설 열병합발전과 지역난방 통합시스템
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100393394B1 (en) * 2003-02-27 2003-08-02 Kenertec Co Ltd Continuous heating system by low temperature water in combined heat and power plant
KR100860431B1 (ko) 2007-05-23 2008-09-25 주식회사 피닉스건설 열병합발전과 지역난방 통합시스템
KR101148465B1 (ko) * 2011-10-12 2012-05-23 김진목 지역난방 축열조에서 동심원 다중 원통형 격실 구조를 갖는 부유식 오리피스 유닛

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102401798B1 (ko) 2020-11-23 2022-05-26 제주대학교 산학협력단 다중 축열 장치

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