KR101750410B1 - 빙축열 시스템 - Google Patents

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KR101750410B1
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storage tank
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heat
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박창현
정진우
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주식회사 티이애플리케이션
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    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Abstract

본 발명은, 축열조, 열교환기 및 냉동기가 직렬로 구성되고, 냉동기 바이패스유로가 형성됨으로써, 축열조만 사용하는 축열조 단독운전모드에서 브라인이 냉동기를 통과하지 않고 바이패스할 수 있으므로 냉동기에서의 압력손실이 방지될 수 있을 뿐만 아니라, 축열조와 냉동기를 모두 사용하는 혼합운전모드에서는 축열조를 통과하는 유량이 최대화되어 축열조를 최대한 활용할 수 있는 이점이 있다. 또한, 축열조에서 나온 브라인과 상기 축열조를 바이패스하여 나온 브라인이 혼합된 브라인의 온도에 따라 냉동기로 유입되는 유량과 냉동기를 바이패스하는 유량을 제어하고, 축열조로 유입되는 유량과 축열기를 바이패스하는 유량을 제어함으로써, 운전 초기에 축열조를 우선적으로 최대한 사용할 수 있는 이점이 있다. 또한, 축열조에서 나온 브라인과 상기 축열조를 바이패스하여 나온 브라인이 혼합된 브라인의 온도의 증가에 따라 축열조의 사용을 점차 줄여서 축열조의 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지하여 향후 축열조의 제빙운전이 원활하게 이루어질 수 있다.

Description

빙축열 시스템{Ice thermal storage system}
본 발명은 빙축열 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉방 부하에 따라 축열조와 냉동기를 모두 또는 선택적으로 사용가능하여, 효율이 향상될 수 있는 빙축열 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 빙축열 시스템은, 전력 소비를 줄이기 위한 냉방 방식의 하나로서, 전력 부하가 낮은 심야 시간대에 냉동기를 이용해 얼음을 생산하여 저장하고, 주간 시간대에 얼음을 녹여 냉방하는 시스템이다.
종래의 빙축열 시스템은, 얼음을 생산하여 저장하는 축열조, 냉기를 생산하기 위한 냉동기 및 실내를 냉방하기 위한 열교환기가 직렬로 구성되어, 냉방 부하가 낮으면 축열조의 열량만으로 부하를 담당하는 축열조 단독 운전을 수행한다.
그러나, 종래의 빙축열 시스템은, 축열조, 열교환기 및 냉동기가 직렬로 구성되기 때문에, 축열조 단독 운전시 냉동기는 오프되더라도 브라인은 냉동기를 통과하게 되므로, 압력손실이 발생하는 문제점이 있다.
한편, 축열조, 열교환기 및 냉동기를 병렬로 구성할 경우, 냉동기와 축열조를 동시에 가동하는 운전시 축열조로 유입되는 브라인 양이 적어지므로, 축열조의 설계용량을 활용할 수 없는 문제점이 있다.
한국등록특허 10-1001293
본 발명의 목적은, 손실을 발생을 최소화시켜 효율이 향상될 수 있는 빙축열 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 빙축열 시스템은, 축열조, 냉동기 및 열교환기가 직렬로 연결되고, 상기 축열조와 상기 열교환기를 연결하여, 상기 축열조에서 나온 브라인을 상기 열교환기로 안내하도록 형성된 제1순환유로와; 상기 열교환기와 상기 냉동기를 연결하여, 상기 열교환기에서 나온 브라인을 상기 냉동기로 안내하도록 형성된 제2순환유로와; 상기 냉동기와 상기 축열조를 연결하여, 상기 냉동기에서 나온 브라인을 상기 축열조로 안내하도록 형성된 제3순환유로와; 상기 제2순환유로에서 분기되어, 상기 브라인이 상기 냉동기를 바이패스하도록 형성된 냉동기 바이패스유로와; 상기 냉동기 바이패스유로를 개폐하여 상기 냉동기로 공급되는 브라인을 단속하는 냉동기 바이패스밸브와; 상기 열교환기의 냉방 부하가 미리 설정된 설정 부하 미만이면, 상기 냉동기 바이패스밸브가 상기 냉동기 바이패스유로를 개방하도록 제어하여, 상기 축열조에서 나온 브라인이 상기 냉동기를 바이패스하여 상기 축열조만이 사용되는 축열조 단독운전모드를 수행하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명은, 축열조, 열교환기 및 냉동기가 직렬로 구성되고, 냉동기 바이패스유로가 형성됨으로써, 축열조만 사용하는 축열조 단독운전모드에서 브라인이 냉동기를 통과하지 않고 바이패스할 수 있으므로 냉동기에서의 압력손실이 방지될 수 있을 뿐만 아니라, 축열조와 냉동기를 모두 사용하는 혼합운전모드에서는 축열조를 통과하는 유량이 최대화되어 축열조를 최대한 활용할 수 있는 이점이 있다.
또한, 축열조에서 나온 브라인과 상기 축열조를 바이패스하여 나온 브라인이 혼합된 브라인의 온도에 따라 냉동기로 유입되는 유량과 냉동기를 바이패스하는 유량을 제어하고, 축열조로 유입되는 유량과 축열기를 바이패스하는 유량을 제어함으로써, 운전 초기에 축열조를 우선적으로 최대한 사용할 수 있는 이점이 있다.
또한, 축열조에서 나온 브라인과 상기 축열조를 바이패스하여 나온 브라인이 혼합된 브라인의 온도의 증가에 따라 축열조의 사용을 점차 줄여서 축열조의 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지하여 향후 축열조의 제빙운전이 원활하게 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 빙축열 시스템이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 빙축열 시스템의 제빙운전모드를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 빙축열 시스템의 축열조 단독운전모드를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 빙축열 시스템의 축열조와 냉동기의 혼합운전모드를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 빙축열 시스템의 냉동기 단독운전모드를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 빙축열 시스템이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 빙축열 시스템의 제빙운전모드를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 빙축열 시스템의 축열조 단독운전모드를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 빙축열 시스템의 축열조와 냉동기의 혼합운전모드를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 빙축열 시스템의 냉동기 단독운전모드를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면, 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 빙축열 시스템이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 빙축열 시스템은, 축열조(2), 냉동기(4) 및 열교환기(6)가 직렬로 연결되고, 제1순환유로(11), 제2순환유로(12), 제3순환유로(13), 냉동기 바이패스유로(40), 열교환기 바이패스유로(60), 축열조 바이패스유로(20) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
상기 축열조(2)는, 심야 전력을 이용하여 얼음을 생산하여 저장한다. 상기 축열조(2)에서 사용하는 축열매체로는 물이 사용된다.
상기 냉동기(4)는, 냉각탑(9)과 냉동기 유로(7)로 연결된다. 상기 냉동기 유로(7)에는 펌프(8)가 설치된다.
상기 열교환기(6)는, 브라인과 냉방수를 열교환시킨다. 상기 열교환기(6)에는 상기 브라인이 통과하는 제1순환유로(11)와 상기 냉방수가 통과하는 냉방수 순환유로(5)가 연결된다. 상기 냉방수 순환유로에는 상기 냉방수를 펌핑하는 냉방수 펌프(3)가 설치된다.
상기 제1순환유로(11)는, 상기 축열조(2)와 상기 열교환기(6)를 연결한다. 상기 제1순환유로(11)는, 상기 축열조(2)에서 나온 브라인을 상기 열교환기(6)로 안내하는 유로이다.
상기 제1순환유로(11)에는, 상기 축열조(2)에서 나온 브라인을 펌핑하는 인버터 펌프(30)가 설치된다.
상기 제1순환유로(11)에는, 상기 브라인의 온도를 측정하는 제1온도센서(71)가 설치된다. 상기 제1온도센서(71)는, 상기 제1순환유로(11)상에서 후술하는 축열조 바이패스유로(20)가 연결된 지점보다 후방에 배치되어, 상기 축열조(2)에서 나온 브라인과 상기 축열조 바이패스유로(20)를 통과한 브라인이 혼합된 브라인의 온도를 측정한다.
상기 제2순환유로(12)는, 상기 열교환기(6)와 상기 냉동기(4)를 연결한다. 상기 제2순환유로(12)는, 상기 열교환기(6)에서 나온 브라인을 상기 냉동기(4)로 안내하는 유로이다.
상기 제2순환유로(12)에서 상기 냉동기(4)의 입구(4a)측에는 상기 냉동기(4)로 유입되는 브라인을 단속하는 냉동기 유입밸브(14)가 설치된다. 상기 냉동기 유입밸브(14)는, 상기 축열조(2)만 단독으로 운전하는 축열조 단독운전모드시 상기 냉동기(4)로 유입되는 브라인을 차단한다.
상기 제3순환유로(13)는, 상기 냉동기(4)와 상기 축열조(2)를 연결한다. 상기 제3순환유로(13)는, 상기 냉동기(4)에서 나온 브라인을 상기 축열조(2)로 안내하는 유로이다.
상기 냉동기 바이패스유로(40)는, 상기 브라인이 상기 냉동기(4)를 바이패스하도록 형성된 유로이다. 상기 냉동기 바이패스유로(40)의 일단은 상기 냉동기(4)의 입구(4a)측에 연결되고 타단은 상기 냉동기(4)의 출구(4b)측에 연결된다. 즉, 상기 냉동기 바이패스유로(40)의 일단은, 상기 제2순환유로(12)에서 분기되고 타단은 상기 제3순환유로(13)에 연결된다. 본 실시예에서는, 상기 냉동기(4)의 입구(4a)와 출구(4b)가 서로 반대편에 형성되어, 상기 냉동기 바이패스유로(40)가 길게 형성된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 냉동기(4)의 입구(4a)와 출구(4b)는 서로 같은 측면에 형성될 수 있으며 상기 냉동기 바이패스유로(40)는 상기 입구(4a)와 상기 출구(4b)를 연결하도록 짧게 형성되는 것도 물론 가능하다.
상기 냉동기 바이패스유로(40)에는 냉동기 바이패스밸브(42)가 설치된다.
상기 냉동기 바이패스밸브(42)는, 상기 제어부(미도시)의 제어에 따라 상기 냉동기 바이패스유로(40)를 개폐하는 개폐밸브이다.
상기 열교환기 바이패스유로(60)는, 상기 브라인이 상기 열교환기(6)를 바이패스하도록 형성된 유로이다. 상기 열교환기 바이패스유로(60)의 일단은 상기 제1순환유로(11)에 연결되고, 타단은 상기 제2순환유로(12)에 연결된다. 즉, 상기 열교환기 바이패스유로(60)는, 상기 제1순환유로(11)에서 분기되어 형성된다.
상기 제1순환유로(11)에서 상기 열교환기 바이패스유로(60)가 분기된 지점에는, 열교환기 바이패스밸브(62)가 설치된다.
상기 열교환기 바이패스밸브(62)는, 상기 제어부(미도시)의 제어에 따라 상기 열교환기 바이패스유로(60)의 개폐를 단속하는 개폐밸브이다. 상기 열교환기 바이패스밸브(62)는, 삼방밸브가 사용되는 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 축열조 바이패스유로(20)는, 상기 브라인이 상기 축열조(2)를 바이패스하도록 형성된 유로이다. 상기 축열조 바이패스유로(20)의 일단은 상기 제3순환유로(13)에 연결되고, 타단은 상기 제1순환유로(11)에 연결된다. 즉, 상기 축열조 바이패스유로(20)는, 상기 제3순환유로(13)에서 분기되어 형성된다.
상기 제3순환유로(13)에서 상기 축열조 바이패스유로(20)가 분기된 지점에는, 축열조 바이패스밸브(22)가 설치된다.
상기 축열조 바이패스밸브(22)는, 상기 제어부(미도시)의 제어에 따라 상기 축열조 바이패스유로(20)의 개폐를 단속하는 개폐밸브이다. 상기 축열조 바이패스밸브(22)는, 삼방밸브가 사용되는 것으로 예를 들어 설명한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 빙축열 시스템의 제어방법을 설명하면, 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 빙축열 시스템의 제빙운전모드를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 제어부는, 상기 열교환기(6)의 냉방 부하가 없으면, 상기 열교환기(6)를 사용하지 않고, 상기 축열조(2)와 상기 냉동기(4)만을 사용하는 제빙운전모드를 수행한다. 상기 제빙운전모드는, 심야시간에 상기 축열조(2)에서 얼음을 생산하여 저장하기 위한 운전모드이다.
상기 제빙운전모드에서는, 상기 제어부는, 상기 열교환기 바이패스밸브(62)가 상기 열교환기 바이패스유로(60)를 개방하도록 제어한다.
따라서, 상기 브라인이 상기 축열조(2)와 상기 냉동기(4)를 순환하면서, 상기 축열조(2)에서 얼음을 생산하는 상기 제빙운전모드가 수행된다.
한편, 상기 제어부는, 상기 열교환기(6)의 냉방 부하가 미리 설정된 설정 부하 미만이면, 상기 냉동기(4)를 사용하지 않고 상기 축열조(2)만을 사용하는 축열조 단독운전모드를 수행한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 빙축열 시스템의 축열조 단독운전모드를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 축열조 단독운전모드에서는, 상기 제어부는, 상기 냉동기 유입밸브(14)가 상기 냉동기(4)의 입구측 유로를 차폐하도록 제어하고, 상기 냉동기 바이패스밸브(42)가 상기 냉동기 바이패스유로(40)를 개방하도록 제어한다. 또한, 상기 제어부는, 상기 열교환기 바이패스밸브(62)가 상기 열교환기 바이패스유로(60)를 차폐하도록 제어한다.
상기 축열조(2)에서 나온 브라인은 상기 제1순환유로(11), 상기 열교환기(6), 상기 제2순환유로(12), 상기 냉동기 바이패스유로(40), 상기 제3순환유로(13)를 순환하여 다시 상기 축열조(2)로 유입된다.
따라서, 상기 열교환기(6)의 냉방 부하가 상기 설정 부하 미만인 경우, 상기 냉동기(4)를 사용하지 않고 상기 축열조(2)의 냉열원만을 사용하므로, 상기 축열조(2)를 우선적으로 사용할 수 있으므로 효율이 향상될 수 있다.
상기 축열조 단독운전모드는, 주간시간에 상기 축열조(2)에 저장된 냉기를 사용하여 냉방을 하는 운전모드이며, 상기 냉동기(4)의 작동이 중지되고 상기 인버터 펌프(30)만이 작동되므로 에너지 사용량 및 운전비가 절감될 수 있다.
또한, 상기 축열조 단독운전모드에서, 상기 냉동기(4)를 오프하고, 상기 브라인이 상기 냉동기(4)를 통과하지 않기 때문에, 상기 브라인이 오프된 상기 냉동기(4)를 통과시 발생되는 압력손실이 방지될 수 있다. 상기 압력손실이 방지되어 상기 압력손실만큼의 펌프 양정이 감소되므로, 상기 인버터 펌프(30)의 주파수 제어를 통해 적은 동력으로도 필요한 유량을 얻을 수 있다. 즉, 상기 펌프 양정에 상당부분을 차지하는 상기 냉동기(4)의 압력손실이 감소됨으로써, 20~30%의 에너지 절감효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 열교환기(6)의 냉방부하가 상기 설정부하 이상이면, 상기 제어부는, 상기 축열조(2)와 상기 냉동기(4)를 모두 사용하는 혼합운전모드를 수행하거나 상기 냉동기(4)만을 사용하는 냉동기 단독운전모드를 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 빙축열 시스템의 축열조와 냉동기의 혼합운전모드를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 제어부는, 상기 열교환기(6)의 냉방부하가 상기 설정부하 이상이고, 상기 제1온도센서(71)에서 감지된 온도가 미리 설정된 제1설정온도를 초과하면, 상기 축열조(2)와 상기 냉동기(4)를 모두 사용하는 혼합운전모드를 수행한다.
상기 제1온도센서(71)에서 감지된 온도가 미리 설정된 제1설정온도를 초과하면, 상기 축열조(2)의 냉열원만으로 부족하다고 판단하여 상기 냉동기(4)도 함께 작동시킨다.
상기 혼합운전모드에서는, 상기 제어부는, 상기 냉동기 바이패스밸브(42)가 상기 냉동기 바이패스유로(40)를 차폐하고, 상기 축열조 바이패스밸브(22)가 상기 축열조 바이패스유로(20)를 차폐하도록 제어한다. 또한, 상기 제어부는, 상기 열교환기 바이패스밸브(62)가 상기 열교환기 바이패스유로(60)를 차폐하도록 제어한다.
따라서, 상기 축열조(2)에서 나온 브라인은 상기 제1순환유로(11), 상기 열교환기(6), 상기 제2순환유로(12), 상기 냉동기(4), 상기 제3순환유로(13)를 순환하여 다시 상기 축열조(2)로 유입된다. 즉, 상기 축열조(2)에서 나온 브라인이 상기 열교환기(6)를 통과한 후 상기 냉동기(4)로 유입되어 상기 축열조(2)로 순환한다.
종래에 축열조와 냉동기를 병렬로 연결하여 축열조와 냉동기를 함께 작동하는 혼합운전모드를 수행할 경우, 브라인이 축열조와 냉동기로 나뉘어 공급되므로 축열조를 충분히 활용할 수 없는 한계가 있었다. 또한, 종래에 축열조와 냉동기를 병렬로 연결할 경우, 축냉 펌프와 방냉 펌프를 별도로 설치하여야 하며, 냉동기와 축열조를 동시에 가동하여 하는 경우 축냉 펌프와 방냉 펌프가 동시에 가동되므로 축열조 통과유량이 매우 적어지게 되므로, 축열조의 열량을 충분히 사용할 수 없다. 그러나, 본 발명에서는, 상기 축열조(2), 상기 열교환기(6) 및 상기 냉동기(4)가 차례로 직렬로 연결되기 때문에, 상기 축열조(2)로 유입되는 브라인의 유량이 충분히 확보될 수 있으므로, 상기 축열조(2)를 최대한 활용할 수 있다.
한편, 상기 제어부는, 상기 열교환기(6)의 냉방 부하가 상기 설정부하 이상이고, 상기 제1온도센서(72)에서 감지된 온도가 미리 설정된 제2설정온도를 초과하면, 상기 축열조(2)를 사용하지 않고 상기 냉동기(4)만을 사용하는 냉동기 단독운전모드를 수행한다.
상기 제2설정온도는 상기 제1설정온도보다 높게 설정된다. 즉, 상기 제1온도센서(71)에서 감지된 온도가 상기 제2설정온도보다 높게 설정되면, 상기 축열조(2)의 냉열원을 모두 사용하였다고 판단하여 상기 축열조(2)를 바이패스시킨다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 빙축열 시스템의 냉동기 단독운전모드를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 냉동기 단독운전모드에서는, 상기 제어부는, 상기 축열조 바이패스밸브(22)가 상기 축열조 바이패스유로(20)를 개방하도록 제어하고, 상기 제3순환유로(13) 중에서 상기 축열조(2)로 가는 유로를 차폐한다. 또한, 상기 제어부는, 상기 열교환기 바이패스밸브(62)가 상기 열교환기 바이패스유로(60)를 차폐하도록 제어한다.
상기 브라인은, 상기 냉동기(4), 상기 제3순환유로(13), 상기 축열조 바이패스유로(20), 상기 제1순환유로(11), 상기 열교환기(6), 상기 제2순환유로(12)를 통과하여 다시 상기 냉동기(4)로 순환한다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 빙축열 시스템이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 빙축열 시스템은, 냉동기 바이패스밸브(200)가 상기 제2순환유로(12)에서 상기 냉동기 바이패스유로(40)가 분기되는 지점에 설치된 삼방밸브이고, 상기 냉동기(4)와 상기 축열조(2)를 모두 사용하는 혼합운전모드시 상기 냉동기(4)로 유입되는 브라인과 상기 냉동기(4)를 바이패스하는 브라인의 유량을 설정 비율로 조절하는 유량조절밸브인 점과, 상기 축열조(2)의 출구측 유로에서 상기 축열조(2)에서 나온 브라인의 온도를 측정하는 제2온도센서(172)를 더 포함하는 것과, 축열조 바이패스밸브(22)가 유량조절밸브인 점이 상기 제1실시예와 상이하고 그 외 나머지 구성은 유사하므로, 상이한 점을 중심으로 상세히 설명하고, 유사구성에 대해 동일 부호를 사용하고 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.
상기 설정 비율은, 상기 제1순환유로(11)에 설치된 제1온도센서(171)에서 감지된 온도에 따라 다르게 설정된다. 상기 설정 비율은, 상기 제1온도센서(171)에서 감지된 온도가 증가할수록 상기 냉동기(4)로 유입되는 브라인의 유량은 증가하고, 상기 냉동기(4)를 바이패스하는 브라인의 유량은 감소하도록 조절될 수 있다.
상기 제2온도센서(172)는, 상기 제1순환유로(11)에서 상기 축열조(2)의 출구측 유로(2a)에 설치되어, 상기 축열조(2)에서 나온 브라인의 온도를 측정한다. 상기 제어부(미도시)는, 상기 제2온도센서(172)에서 측정된 온도가 미리 설정된 제3설정온도를 초과하면, 상기 축열조(2)내부의 온도가 너무 올라가서 향후 제빙이 어려워질거라고 판단하여, 상기 축열조(2)를 바이패스시킬 수 있다. 상기 제3설정온도는 상기 축열조(2)의 냉열원이 모두 사용되었다고 판단할 수 있는 온도로 설정된다. 상기 제2온도센서(172)에서 감지된 온도에 따라 상기 축열조(2)를 바이패스하는 제어는 후술하는 냉동기 단독운전모드에서 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 빙축열 시스템의 제빙운전모드를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 제어부는, 상기 열교환기(6)의 냉방 부하가 없으면, 상기 열교환기(6)를 사용하지 않고, 상기 축열조(2)와 상기 냉동기(4)만을 사용하는 제빙운전모드를 수행한다. 상기 제빙운전모드는, 심야시간에 상기 축열조(2)에서 얼음을 생산하여 저장하기 위한 운전모드이다.
상기 제빙운전모드에서는, 상기 제어부는, 상기 열교환기 바이패스밸브(62)가 상기 열교환기 바이패스유로(60)를 개방하도록 제어하고, 상기 냉동기 바이패스밸브(200)가 상기 냉동기 바이패스유로(40)를 차폐하도록 제어한다.
따라서, 상기 브라인이 상기 축열조(2)와 상기 냉동기(4)를 순환하면서, 상기 축열조(2)에서 얼음을 생산하는 상기 제빙운전모드가 수행된다. 즉, 상기 축열조(2)에서 나온 브라인은 전부 상기 냉동기(4)로 유입된다.
한편, 상기 제어부는, 상기 열교환기(6)의 냉방 부하가 미리 설정된 설정 부하 미만이면, 상기 냉동기(4)를 사용하지 않고 상기 축열조(2)만을 사용하는 축열조 단독운전모드를 수행한다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 빙축열 시스템의 축열조 단독운전모드를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 축열조 단독운전모드에서는, 상기 제어부는, 상기 냉동기 바이패스밸브(200)가 상기 냉동기(4)의 입구측 유로(204)를 차폐하고 상기 냉동기 바이패스유로(40)를 개방하도록 제어한다. 또한, 상기 제어부는, 상기 열교환기 바이패스밸브(62)가 상기 열교환기 바이패스유로(60)를 차폐하도록 제어한다.
상기 축열조(2)에서 나온 브라인은 상기 제1순환유로(11), 상기 열교환기(6), 상기 제2순환유로(12), 상기 냉동기 바이패스밸브(200), 상기 냉동기 바이패스유로(40), 상기 제3순환유로(13)를 순환하여 다시 상기 축열조(2)로 유입된다.
따라서, 상기 열교환기(6)의 냉방 부하가 상기 설정 부하 미만인 경우, 상기 냉동기(4)를 사용하지 않고 상기 축열조(2)의 냉열원만을 사용하므로, 상기 축열조(2)를 우선적으로 사용할 수 있으므로 효율이 향상될 수 있다.
한편, 상기 열교환기(6)의 냉방부하가 상기 설정부하 이상이면, 상기 제어부는, 상기 축열조(2)와 상기 냉동기(4)를 모두 사용하는 혼합운전모드를 수행하거나 상기 냉동기(4)만을 사용하는 냉동기 단독운전모드를 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 빙축열 시스템의 축열조와 냉동기의 혼합운전모드를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 상기 제어부는, 상기 열교환기(6)의 냉방부하가 상기 설정부하 이상이고, 상기 제1온도센서(171)에서 감지된 온도가 미리 설정된 제1설정온도를 초과하면, 상기 축열조(2)와 상기 냉동기(4)를 모두 사용하는 혼합운전모드를 수행한다.
상기 제1온도센서(171)에서 감지된 온도가 미리 설정된 제1설정온도를 초과하면, 상기 축열조(2)의 냉열원만으로 부족하다고 판단하여 상기 냉동기(4)도 함께 작동시킨다.
상기 혼합운전모드에서는, 상기 제어부는, 상기 열교환기 바이패스밸브(62)가 상기 열교환기 바이패스유로(60)를 차폐하도록 제어한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 냉동기 바이패스밸브(200)가 상기 냉동기 바이패스유로(40)와 상기 냉동기(4)의 입구측 유로(204)를 개방하는 정도를 조절하여, 상기 냉동기(4)로 유입되는 브라인의 유량과 상기 냉동기(4)를 바이패스하는 브라인의 유량을 미리 설정된 설정 비율로 조절한다.
이 때, 상기 설정 비율은, 상기 혼합운전모드의 초기시에는 상기 냉동기(4)로 유입되는 브라인의 유량보다 상기 냉동기(4)를 바이패스하는 브라인의 유량이 많도록 설정된다. 따라서, 상기 혼합운전모드의 초기에는, 상기 냉동기(4)보다 상기 축열조(2)의 냉열원이 우선적으로 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 혼합운전모드의 초기시에는, 상기 열교환기(6)에서 나온 브라인의 유량 중 10%는 상기 냉동기(4)로 유입되고, 나머지 90%는 상기 냉동기(4)를 바이패스하여 상기 축열조(2)로 유입되도록 제어될 수 있다.
이후, 상기 제1온도센서(171)에서 감지된 온도가 점차 증가할수록 상기 냉동기(4)로 유입되는 브라인의 유량을 점차 증가시키고, 상기 냉동기(4)를 바이패스하는 브라인의 유량을 점차 감소시킬 수 있다. 상기 냉동기(4)로 유입되는 브라인의 유량은, 상기 제1온도센서(171)에서 감지된 온도의 증가 정도에 따라 단계적으로 증가시키는 것도 가능하고, 상기 온도의 증가에 비례하게 연속적으로 증가시키는 것도 물론 가능하다.
또한, 상기 혼합운전모드에서는, 상기 제어부는, 상기 축열조 바이패스밸브(22)가 상기 축열조 바이패스유로(20)와 상기 축열조(2)의 입구측 유로(202)를 개방하는 정도를 조절하여, 상기 축열조(2)로 유입되는 브라인의 유량과 상기 축열조(2)를 바이패스하는 브라인의 유량을 미리 설정된 설정 비율로 조절한다.
이 때, 상기 설정 비율은, 상기 혼합운전모드의 초기시에는 상기 축열조(2)로 유입되는 브라인의 유량이 상기 축열조(2)를 바이패스하는 브라인의 유량보다 많도록 설정된다. 따라서, 상기 혼합운전모드의 초기시에는, 상기 축열조(2)의 냉열원이 우선적으로 최대한 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 혼합운전모드의 초기시에는, 상기 브라인의 총 유량 중 90%는 상기 축열조(2)로 유입되고, 나머지 10%는 상기 축열조(2)를 바이패스하도록 제어될 수 있다.
상기 냉동기(4)로 유입되는 유량과 상기 냉동기(4)를 바이패스하는 유량의 비율은, 상기 축열조(2)를 바이패스하는 유량과 상기 축열조(2)로 유입되는 유량의 비율과 같게 설정될 수 있다.
이후, 상기 제1온도센서(171)에서 감지된 온도가 점차 증가할수록 상기 축열조(2)를 바이패스하는 브라인의 유량을 점차 증가시키고, 상기 축열조(2)로 유입되는 브라인의 유량을 점차 감소시킬 수 있다. 상기 축열조(2)를 바이패스하는 브라인의 유량은, 상기 제1온도센서(171)에서 감지된 온도의 증가 정도에 따라 단계적으로 증가시키는 것도 가능하고, 상기 온도의 증가에 비례하게 연속적으로 증가시키는 것도 물론 가능하다.
상기와 같은 혼합운전모드시, 상기 제1온도센서(171)에서 감지된 온도에 따라 상기 냉동기(4)로 유입되는 유량과 상기 냉동기(4)를 바이패스하는 유량이 조절되고, 상기 축열조(2)로 유입되는 유량과 상기 축열조(2)를 바이패스하는 유량이 조절됨으로써, 운전 초기에 상기 축열조(2)가 우선적으로 최대한 활용할 수 있다. 이후, 상기 축열조(2)에서 나오는 브라인의 온도가 점차 증가하면, 상기 축열조(2)의 사용량을 줄이고, 상기 냉동기(4)의 사용량을 늘릴 수 있다. 따라서, 이용효율이 최대화될 수 있다.
이 때, 상기 제2온도센서(172)에서 측정된 온도는 거의 변화가 없는 상태이다.
한편, 상기 제어부는, 상기 혼합운전모드를 수행하다가 상기 제2온도센서(172)에서 측정된 온도가 미리 설정된 제3설정온도를 초과하면, 상기 축열조(2)의 사용을 중단하고 상기 냉동기(4)만을 사용하는 냉동기 단독운전모드를 수행한다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 빙축열 시스템의 냉동기 단독운전모드를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 상기 제2온도센서(172)에서 측정된 온도가 상기 제3설정온도를 초과하면, 상기 축열조(2)의 냉열원을 모두 사용하여 상기 축열조(2)에서 나오는 브라인의 온도가 상승하였다고 판단할 수 있다.
따라서, 상기 축열조(2)의 온도가 더 이상 올라가는 것을 방지하기 위하여 상기 축열조(2)의 사용을 중단한다. 상기 축열조(2)의 온도가 너무 올라가면, 향후 상기 축열조(2)에서 제빙이 원활하게 이루어지지 않게 된다.
상기 냉동기 단독운전모드에서는, 상기 제어부는, 상기 축열조 바이패스밸브(22)가 상기 축열조 바이패스유로(20)를 개방하고 상기 축열조(2)의 입구측 유로(202)를 차폐하도록 제어한다. 또한, 상기 열교환기 바이패스밸브(62)가 상기 열교환기 바이패스유로(60)를 차폐하도록 제어한다. 또한, 상기 냉동기 바이패스밸브(200)가 상기 냉동기 바이패스유로(40)를 차폐하고, 상기 냉동기(4)의 입구측 유로(204)만을 개방하도록 제어한다.
따라서, 상기 브라인은, 상기 냉동기(4), 상기 제3순환유로(13), 상기 축열조 바이패스유로(20), 상기 제1순환유로(11), 상기 열교환기(6), 상기 제2순환유로(12)를 통과하여 다시 상기 냉동기(4)로 순환한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
2: 축열조 4: 냉동기
6: 열교환기 11: 제1순환유로
12: 제2순환유로 13: 제3순환유로
20: 축열조 바이패스유로 40: 냉동기 바이패스유로
60: 열교환기 바이패스유로 42, 200: 냉동기 바이패스밸브

Claims (12)

  1. 축열조, 냉동기 및 열교환기가 직렬로 연결되고,
    상기 축열조와 상기 열교환기를 연결하여, 상기 축열조에서 나온 브라인을 상기 열교환기로 안내하도록 형성된 제1순환유로와;
    상기 열교환기와 상기 냉동기를 연결하여, 상기 열교환기에서 나온 브라인을 상기 냉동기로 안내하도록 형성된 제2순환유로와;
    상기 냉동기와 상기 축열조를 연결하여, 상기 냉동기에서 나온 브라인을 상기 축열조로 안내하도록 형성된 제3순환유로와;
    상기 제2순환유로에서 분기되어, 상기 브라인이 상기 냉동기를 바이패스하도록 형성된 냉동기 바이패스유로와;
    상기 제2순환유로에서 상기 냉동기 바이패스유로가 분기되는 지점에 설치되어, 상기 냉동기로 유입되는 브라인과 상기 냉동기를 바이패스하는 브라인의 유량을 설정 비율로 조절하는 냉동기 바이패스밸브와;
    상기 제3순환유로에서 분기되어, 상기 브라인이 상기 축열조를 바이패스하도록 형성된 축열조 바이패스유로와;
    상기 제3순환유로에서 상기 축열조 바이패스유로가 분기된 지점에 설치되어, 상기 축열조로 유입되는 브라인과 상기 축열조를 바이패스하는 브라인의 유량을 설정 비율로 조절하는 축열조 바이패스밸브와;
    상기 제1순환유로에 설치되어, 상기 축열조에서 나온 브라인과 상기 축열조를 바이패스하여 나온 브라인이 혼합된 브라인의 온도를 측정하는 제1온도센서와
    상기 제1순환유로에서 상기 축열조의 출구측에 설치되어, 상기 축열조에서 나온 브라인의 온도를 측정하는 제2온도센서와;
    상기 열교환기의 냉방 부하, 상기 제1온도센서에서 감지된 온도, 상기 제2온도센서에서 감지된 온도 중 적어도 하나에 따라 상기 축열조와 상기 냉동기를 선택적으로 운전하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 열교환기의 냉방 부하가 미리 설정된 설정 부하 미만이면, 상기 냉동기 바이패스밸브가 상기 냉동기 바이패스유로를 개방하도록 제어하여, 상기 축열조에서 나온 브라인이 상기 냉동기를 바이패스하여 상기 축열조만이 사용되는 축열조 단독운전모드를 수행하도록 제어하고,
    상기 열교환기의 냉방 부하가 미리 설정된 설정 부하 이상이고, 상기 제1온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 제1설정온도를 초과하면,
    상기 제1온도센서에서 감지된 온도에 따라 상기 냉동기 바이패스밸브를 제어하여 상기 냉동기로 유입되는 브라인과 상기 냉동기를 바이패스하는 브라인의 유량을 설정 비율로 조절하고,
    상기 제1온도센서에서 감지된 온도에 따라 상기 축열조 바이패스밸브를 제어하여 상기 축열조로 유입되는 브라인과 상기 축열조를 바이패스하는 브라인의 유량을 설정 비율로 조절하여, 상기 냉동기와 상기 축열조를 모두 사용하는 혼합운전모드를 수행하도록 제어하고,
    상기 혼합운전모드시, 상기 냉동기로 유입되는 브라인의 유량보다 상기 냉동기를 바이패스하는 브라인의 유량이 많도록 초기설정되고, 상기 제1온도센서에서 감지한 온도의 증가에 따라 상기 냉동기로 유입되는 브라인의 유량을 증가시키고,
    상기 축열조로 유입되는 브라인의 유량이 상기 축열조를 바이패스하는 브라인의 유량보다 많도록 초기설정되고, 상기 제1온도센서에서 감지한 온도의 증가에 따라 상기 축열조를 바이패스하는 브라인의 유량을 증가시키고,
    상기 혼합운전모드를 수행하다가 상기 제2온도센서에서 감지한 온도가 미리 설정된 제3설정온도를 초과하면, 상기 축열조 바이패스밸브가 상기 축열조 바이패스유로만을 개방하도록 제어하고 상기 축열조의 사용을 중단하여, 상기 냉동기에서 나온 브라인이 상기 축열조를 바이패스하여 상기 냉동기만을 사용하는 냉동기 단독운전모드를 수행하도록 제어하는 빙축열 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1순환유로에서 상기 축열조의 출구측에 설치되어, 상기 축열조에서 나오는 브라인을 펌핑하는 인버터 펌프를 더 포함하는 빙축열 시스템.
  8. 삭제
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101984242B1 (ko) * 2018-05-17 2019-05-30 (주)티이 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법
KR102196868B1 (ko) * 2019-09-27 2020-12-30 (주)에프티에너지 결빙용기 내 물 온도와 브라인 온도 간의 온도 차 설정을 통한 빙축열조 운전방법
KR20210143834A (ko) * 2019-04-23 2021-11-29 씨케이디 가부시키 가이샤 열교환 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3831924B2 (ja) * 2003-08-21 2006-10-11 三菱化学エンジニアリング株式会社 カプセル式潜熱蓄熱システム
KR101001293B1 (ko) * 2010-07-01 2010-12-14 강한기 축·방냉 펌프를 분리한 에너지 절약형 빙축열 시스템
JP2011075181A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Mitsubishi Electric Corp 氷蓄熱式熱源装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3831924B2 (ja) * 2003-08-21 2006-10-11 三菱化学エンジニアリング株式会社 カプセル式潜熱蓄熱システム
JP2011075181A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Mitsubishi Electric Corp 氷蓄熱式熱源装置
KR101001293B1 (ko) * 2010-07-01 2010-12-14 강한기 축·방냉 펌프를 분리한 에너지 절약형 빙축열 시스템

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101984242B1 (ko) * 2018-05-17 2019-05-30 (주)티이 지열을 이용하는 브라인-냉매 방식 히트펌프 시스템의 열량 계산 방법
KR20210143834A (ko) * 2019-04-23 2021-11-29 씨케이디 가부시키 가이샤 열교환 시스템
KR102547057B1 (ko) 2019-04-23 2023-06-26 씨케이디 가부시키 가이샤 열교환 시스템
KR102196868B1 (ko) * 2019-09-27 2020-12-30 (주)에프티에너지 결빙용기 내 물 온도와 브라인 온도 간의 온도 차 설정을 통한 빙축열조 운전방법

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