KR101767556B1 - 극지 운항 선의 기관실 공기조화 방법 - Google Patents

극지 운항 선의 기관실 공기조화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 극지 운항 선의 기관실 공기조화 방법에 관한 것으로, 외기온도 약 -52℃ 환경하의 극지(極地)를 운항하는 선박에서 기관실 안에 약 5℃의 공기를 공급하는 경우 약 -4℃ 해수(海水) 및 기관실의 청수 냉각기를 거친 고온의 약 40℃ 해수(海水) 중 어느 하나의 해수를 열원(熱源)으로 활용하여, 약 -52℃의 외기(外氣)를 약 5℃로 예열시켜서 기관실 안에 공급함으로써, 기관실 안에서 필요로 하는 약 5℃ 공기를 공급하기 위하여 -52℃의 외기(外氣)를 직접 가열하는데에 소모되는 에너지(스팀 또는 전력)를 대폭 절약할 수 있다.

Description

극지 운항 선의 기관실 공기조화 방법{AIR CONDITIONING METHOD OF ENGINE ROOM IN ARCTIC SHIP}
본 발명은 극지 운항 선의 기관실 공기조화 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 외기 온도 약 -52℃ 환경하의 극지(極地)를 운항하는 선박에서 기관실(Engine room) 안에 약 5℃의 공기를 공급하는 경우, 저온 외기보다 상대적으로 따듯한 약 -4℃ 해수(海水) 및/또는 기관실의 청수 냉각기를 거친 약 40℃의 고온의 해수(海水)를 열원(熱源)으로 활용하여, 약 -52℃의 저온 외기(外氣)를 약 5℃로 예열시켜서 기관실 안에 공급할 수 있는 극지 운항 선의 기관실 공기조화 방법에 관한 것이다.
극지를 운항하는 선박은 약 -52℃ 내외의 외기 온도와 약 -4℃의 해수 온도 환경에서 운항 및 화물 운송에 필요한 장비를 구동하고, 선원의 선박 운항에 대한 환경을 만들 수 있는 장치 및 설비를 구비한다.
선박의 운항에 필요한 장비는 기관실 구역(Engine Room)에 설치되며, 대략 0℃ 이상에서 운전되도록 설계된 장비의 운전 조건을 맞추기 위하여 약 5℃의 공기를 기관실에 공급하는 벤틸레이션 시스템(Ventilation System)을 구비한다.
기관실의 벤틸레이션 시스템은, 엔진 등에서 연소 공기로 소모되는 양을 고려하여 외기(外氣)를 흡입하여야 하며, 냉각이 필요한 장비의 냉각 효과를 발휘하기 위해서 기관실 구역 내에서 원활한 흐름이 유지되도록 다수개의 팬(Fan)과 덕트(Duct)를 구비한다.
극지의 환경에서는 기관실에 필요한 5℃의 공기를 공급하기 위해서 엔진에서 소모된 양만큼의 약 -52℃의 외기(外氣)를 흡입하고 적절히 가열한 후, 기관실에서 각 냉각이 필요한 장비를 냉각하고 난 가열된 기관실 내의 공기와 혼합하여 만들어진 약 5℃의 공기를 다시 기관실로 순환 방식을 사용한다. 이때 약 -52℃의 공기를 기관실에서 필요로 하는 온도 약 5℃로 가열시키기 위하여 스팀 또는 전기를 이용한 가열장치가 사용되는데, 이때 약 -52℃의 저온 외기를 가열해야 하므로 공기 가열에 많은 에너지가 사용된다.
한편, 선박의 주 및 보조 엔진 운전을 위한 연소 공기 온도 요구 조건은, 선박의 주 및 보조 엔진이 연소공기를 흡입하여 과급기를 통해 압축시킨 후, 실린더 내에서 연료를 분사하여 연소시키는 방식을 사용한다. 과급기는 높은 온도와 압력을 가진 배기가스의 에너지를 사용하여서 터빈을 구동하고 그 터빈의 구동력으로 연소공기를 압축한다. 배기가스는 엔진의 부하에 따라 그 온도와 양이 변하기 때문에 과급기를 통해 압축되는 공기의 압력은 각기 다르다.
저 부하 운전은 일반적인 0℃ 이상의 상온에서 운전시 배기가스의 양과 온도가 낮지만, 비교적 높은 온도에서 운전되기 때문에 설계된 각 부품의 공차가 설계치 안에 있고, 구동부의 윤활도 적정한 온도에서 이루어진다.
하지만, 0℃ 이하의 연소공기가 저 부하 운전시 과급기로 유입될 경우, 연소공기의 온도가 과도하게 낮아 배기가스의 온도와 유량으로는 과급기의 온도를 설계된 온도에서 유지할 수 없기 때문에 공차 감소로 인한 마모 등의 문제가 발생하고, 윤활유의 점도도 과도하게 낮아져 과급기의 수명 저하 및 파손을 초래할 수 있다.
따라서 엔진의 설계시에는, 0℃ 이상에서 엔진을 시동하고 약 25% 이하의 저 부하에서는 0℃ 이상의 연소공기를 엔진에 공급해 주도록 하고, 25%를 초과하는 부하로 운전할 경우에는 엔진의 배기가스 온도와 양이 충분히 높아서 0℃ 이하의 연소 공기를 공급하여도 운전에 무리가 없도록 설계된다.
엔진의 연소공기 흡입 덕트는 부하의 높고 낮음에 따라 연소공기를 선택하여 흡입할 수 있는 연소공기 선택밸브를 구비하고 있으며, 부하에 따라 0℃ 이상의 연소 공기를 흡입할지 또는 0℃ 이하의 연소 공기를 흡입할지를 조절하는데, 이러한 조절은 엔진 콘트롤 시스템에서 이루어진다.
이와 같이 종래 극지방 운항 선은 엔진룸 공기 히터가 예열해야 하는 저온 외기의 양이 많아지게 되는 경우 선박 설계 및 건조시에 이러한 조건들을 모두 고려하여 외기 흡입 시스템에 대용량의 엔진룸 공기 히터(Thermal Oil or Steam or Electric Heater)를 설치할 수밖에 없다. 이와 같은 이유로 인하여 선박 건조비용이 대폭 상승하는 문제가 발생함은 물론 운전시에도 그 대용량의 엔진룸 공기 히터를 가동하기 위해 많은 에너지가 필요하므로 운전비용이 상승하는 문제가 발생한다.
본 발명은 외기온도 약 -52℃ 환경하의 극지(極地)를 운항하는 선박에서 기관실 안에 약 5℃의 공기를 공급하는 경우 약 -4℃ 해수(海水) 및/또는 기관실의 청수 냉각기를 거친 약 40℃의 고온의 해수(海水)를 열원(熱源)으로 활용하여, 약 -52℃의 외기(外氣)를 약 5℃로 예열시켜서 기관실 안에 공급함으로써, 기관실 안에서 필요로 하는 온도 약 5℃의 공기를 공급하기 위하여 -52℃의 외기(外氣)를 직접 가열하는데에 소모되던 에너지, 즉 스팀 또는 전력 등을 대폭 절약할 수 있으며 운전비용 상승을 방지할 수 있는 극지 운항 선의 기관실 공기조화 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 극지 운항 선의 기관실 공기조화 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 극지 운항 선의 기관실 공기조화 장치는 극지(極地)의 저온 외기를 기관실에서 필요로 하는 온도로 공조하여 공급하기 위한 것으로, 극지 운항 선의 추진과 전력 생산을 위한 엔진과, 냉각이 필요한 장비가 설치되는 기관실; 상기 기관실 안으로 상기 저온 외기를 유도하기 위하여 설치되는 제1 덕트; 상기 냉각이 필요한 장비를 냉각한 후 고온이 된 청수를 냉각하기 위한 청수 냉각기; 상기 청수 냉각기에 해수(냉각수)를 공급하는 해수 펌프; 극지의 해수를 흡입하여 상기 청수 냉각기에 공급하기 위해서 선체에 형성되는 씨 체스트; 극지의 저온 외기를, 상기 청수 냉각기를 거친 고온의 해수(海水)와 상기 씨 체스트를 통해서 유입한 해수(海水) 중 적어도 어느 하나의 해수와 열 교환하기 위한 열 교환 챔버; 상기 저온 외기를 상기 열 교환 챔버 안으로 공급하기 위한 저온외기 공급라인; 상기 청수 냉각기를 거친 고온의 해수를 상기 열 교환 챔버로 유도하기 위한 고온 해수 공급라인; 극지의 해수를 상기 열 교환 챔버 안으로 공급하기 위한 제2 해수 공급라인; 상기 열 교환 챔버를 거쳐서 열 교환된 공기 안에 포함된 수분을 제거하는 수분 제거기; 열 교환되고 수분 제거된 공기를 상기 제1 덕트 안으로 유도하기 위하여 상기 제1 덕트와 연결되는 제2 덕트; 상기 제1 덕트를 통해서 유입되는 외기와 상기 제2 덕트를 통해서 유도되는 공기를 가열하는 공기 가열기; 및 상기 공기 가열기에 의해서 가열된 공기를 공급받아 상기 기관실로 공급하기 위한 제3 덕트를 포함한다.
본 발명은 극지 운항 선의 기관실 공기조화 장치 기관실의 공기를 순환시켜서 선택적으로 상기 제3 덕트 안으로 공급하는 댐퍼를 더 포함한다.
본 발명은 열 교환 챔버 안으로 상기 저온 외기를 분사하기 위하여 상기 저온외기 공급라인의 끝단에 형성되는 제1 노즐; 상기 열 교환 챔버 안으로 고온의 해수를 분사하기 위하여 상기 고온 해수 공급라인의 끝단에 형성되는 제2 노즐; 및 상기 열 교환 챔버 안으로 외부의 해수를 분사하기 위하여 상기 제1 해수 공급라인의 끝단에 형성되는 제3 노즐을 포함한다.
상기 청수 냉각기를 거친 고온의 해수를 선체 외부로 배출하기 위하여 상기 청수 냉각기에는 고온 해수 배출라인이 설치되고 상기 선체에는 해수 배출구가 설치되며, 상기 고온 해수 공급라인은 상기 고온 해수 배출라인으로부터 분기되고, 그 분기부분에 제1 조절밸브가 설치될 수 있다.
상기 제3 덕트 내부에는 상기 제3 덕트 내부에서 열 교환된 공기를 상기 기관실로 공급하기 위한 기관실 팬이 설치될 수 있다.
상기 제3 덕트 내부에는 상기 제3 덕트 내부 온도를 측정하는 공기 가열기용 센서가 설치되고, 상기 공기 가열기와 상기 공기 가열기용 센서를 연결하는 위치에는 상기 공기 가열기용 센서의 감지에 따라 상기 공기 가열기의 작동을 제어하는 공기 가열 조절장치가 설치될 수 있다.
상기 열 교환 챔버의 내부에서, 상기 제1 노즐은 상기 제2 노즐보다 상대적으로 낮게 위치하고, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이에 제3 노즐이 위치하며, 상기 제1 노즐 및 상기 제3 노즐은 해수면보다 낮게 위치하고, 상기 제2 노즐은 해수면보다 높게 위치할 수 있다.
상기 수분 제거기는 상기 열 교환 챔버의 최상단부에 위치하고, 수분을 제거한 공기를 상기 제2 덕트로 안내할 수 있다.
상기 기관실의 상단부에는 상기 기관실 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 케이싱 구역이 설치되고, 상기 케이싱 구역의 출구에는 제2 댐퍼가 설치될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 극지 운항 선의 기관실 공기조화 방법은 극지(極地)의 저온 외기를, 해수(海水) 및 상기 기관실의 청수 냉각기를 거친 고온의 해수(海水) 중 어느 하나의 해수와 열 교환하여서, 상기 기관실에서 필요로 하는 온도로 예열시켜 상기 기관실 안으로 공급하는 방법으로서, 상기 저온 외기를 열 교환 챔버 안으로 이송하는 제1단계; 해수(海水) 및 상기 기관실의 청수 냉각기를 거친 고온의 해수(海水) 중 적어도 어느 하나의 해수를 상기 열 교환 챔버로 이송하여서 상기 저온 외기와 열 교환시키는 제2단계; 열 교환된 공기 안에 포함된 수분을 제거하는 제3단계; 열 교환되고 수분 제거된 공기를 제2 덕트 안으로 유도하는 제4단계; 상기 제2 덕트에서 배출되는 공기를 상기 외기가 유입되는 제1 덕트 안으로 유도하여 상기 저온 외기와 믹싱(혼합)하는 제5단계; 믹싱한 공기를 가열하는 제6단계; 가열한 공기를 제3 덕트 안으로 이송하는 제7단계; 상기 제3 덕트 안의 공기 온도를 감지하고 상기 기관실의 필요 온도인지를 판단하는 제8단계; 판단결과, 상기 제3 덕트 안의 공기 온도가 상기 기관실의 필요 온도 이상인 경우, 공기 가열을 중단하는 제9단계; 및 상기 제3 덕트 안에 설치된 기관실 팬이 구동하여, 상기 제3 덕트 안의 공기를 상기 기관실로 송풍하는 제10단계를 포함한다.
상기 제3 덕트에 설치된 제1 댐퍼는 상기 기관실 내부의 공기를 상기 제3 덕트 안으로 공급한다.
상기 제2단계에서는, 해수(海水) 및 상기 기관실의 청수 냉각기를 거친 고온의 해수(海水) 중 적어도 어느 하나의 해수를 상기 열 교환 챔버로 이송하여서 상기 저온 외기와 열 교환하되, 상기 저온 외기는 상기 열 교환 챔버의 하측에서 상측을 향하여 분사하고, 상기 기관실의 청수 냉각기를 거친 고온의 해수(海水)는 상기 열 교환 챔버의 상측에서 하측을 향하여 분사하며, 상기 고온의 해수는 상기 열 교환 챔버의 중간에서 하측을 향하여 분사한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 외기온도 약 -52℃ 환경하의 극지(極地)를 운항하는 선박에서 기관실(Engine Room) 안에 약 5℃의 공기를 공급하는 경우 약 -4℃ 해수(海水) 및/또는 기관실의 청수 냉각기를 거친 약 40℃의 고온의 해수(海水)를 열원(熱源)으로 활용하여, 약 -52℃의 외기(外氣)를 약 5℃로 예열시켜서 기관실 안에 원활하게 공급함으로써, 기관실 안에서 약 5℃ 공기를 공급하기 위하여 -52℃의 외기(外氣)를 직접 가열하는데에 소모되던 에너지(스팀 또는 전력)를 대폭 절약할 수 있으며, 극지 운항 조건에 따라 약 -4℃의 해수(海水) 및 기관실의 청수 냉각기를 거친 약 40℃ 고온의 해수(海水) 중 적어도 어느 하나를 열원(熱源)으로 활용할 수 있기 때문에 운전비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 극지 운항 선의 기관실 공기조화 장치를 설명하는 도면
도 2는 본 발명에 따른 극지 운항 선의 기관실 공기조화 방법을 설명하는 블록도
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 극지 운항 선의 기관실 공기조화 장치 및 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 극지 운항 선의 기관실 공기조화 장치를 설명하는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 극지 운항 선의 기관실 공기조화 방법을 설명하는 블록도이다.
도 1 및 도 2 참조하면, 본 발명의 극지 운항 선의 기관실 공기조화 장치는 상대적으로 따듯한 약 -4℃ 해수(海水) 및 기관실의 청수 냉각기를 거친 약 40℃의 고온의 해수(海水) 중 적어도 어느 하나의 해수를 열원(熱源)으로 활용하여, 약 -52℃의 외기(外氣)를 기관실(1)에서 필요로 하는 온도 약 5℃로 예열하여 공급하기 위한 장치로서, 기관실(1) 안에 극지 운항 선의 추진과 전력 생산을 위한 엔진(2)과, 냉각이 필요한 장비(3)가 설치된다. 여기서, 엔진(2)은 보조 엔진과 주 엔진 모두를 포함하며, 냉각이 필요한 장비(3)는 에어 펌프, 콘덴서 등을 포함한다.
본 발명에 따른 극지 운항 선의 기관실 공기조화 장치는 기관실(1) 안으로 극지의 저온 외기를 유도하기 위하여 설치되는 제1 덕트(D1), 청수 냉각기(10), 제1 해수 공급 펌프(20), 선체에 형성되는 씨 체스트(30), 열 교환 챔버(40), 저온외기 공급라인(50), 고온 해수 공급라인(60), 고온의 해수를 배출하거나 열 교환하기 위한 제1 조절밸브(61), 그 제1 조절밸브(61)를 제어하는 공기가열 조절장치(91), 제1 해수 공급라인(70), 수분 제거기(80), 제1 덕트(D1)와 연결되는 제2 덕트(D2), 공기 가열기(90) 및 제1 덕트(D1)와 연결되는 제3 덕트(D3)를 포함한다.
본 발명의 극지 운항 선의 기관실 공기조화 장치에서는, 극지의 저온 외기보다 상대적으로 따듯한 약 -4℃ 해수(海水) 및 기관실의 청수 냉각기를 거친 약 40℃의 고온의 해수(海水)를 동시에 열원(熱源)으로 활용하거나, 또는 그 둘 중 어느 하나의 해수(海水)를 열원(熱源)으로 활용할 수 있는데, 이러한 일련의 제어는 극지의 운항 조건에 따라 공기가열 조절장치(91)가 제어할 수 있다.
제1 덕트(D1)는 기관실(1) 안으로 저온 외기를 유도하기 위하여 설치되는 것으로, 기관실(1)의 상부 측면에 설치될 수 있다. 제1 덕트(D1)의 입구에는 루버(L)가 설치될 수 있다.
청수 냉각기(10)는 기관실(1)에 설치된 냉각이 필요한 장비, 예를 들어 에어 펌프, 콘덴서 등을 냉각한 후 고온이 된 청수(淸水)를 냉각하기 위한 장치이다.
냉각이 필요한 장비(3) 주위에는 청수가 순환되고, 그 청수와 열 교환하도록 청수 냉각기(10)는 해수(海水)를 냉각수로 사용한다. 청수 순환라인(4)에는 청수 냉각펌프(5)가 설치된다.
극지(極地)의 해수를 흡입하여 청수 냉각기(10)에 공급하기 위해서 선체에는 씨 체스트(30)가 형성된다. 씨 체스트(30)와 연결되는 제1 해수 공급라인(70)에는 해수를 순환시키는 제1 해수 공급펌프(20)가 설치된다.
청수 냉각기(10)를 거친 고온의 해수를 선체 외부로 배출하기 위하여 청수 냉각기(10)에는 고온 해수 배출라인(11)이 설치되고, 선체에는 해수 배출구(12)가 설치된다. 극지를 운항하는 선박은 해수면 부근의 빙점을 고려하여, 고온의 해수 배출구(12)를 선저 부에 구비한다.
고온 해수 공급라인(60)은 고온 해수 배출라인(11)으로부터 분기되고, 그 분기부분에 제1 조절밸브(61)가 설치된다.
제1 조절밸브(61)는 고온 해수를 해수 배출구(12)로 배출하거나 열교환 챔버(40)로 이송시키는 역할을 하되, 제1 조절밸브(61)는 공기가열 조절장치(91)에 의해서 제어될 수 있다.
열 교환 챔버(40) 안으로 고온의 해수를 분사하기 위하여 고온 해수 공급라인(60)의 끝단에는 제2 노즐(62)이 형성될 수 있다.
열 교환 챔버(40)는 극지의 저온 외기(-52℃)를, 청수 냉각기(10)를 거친 고온의 해수(海水)와 씨 체스트(30)를 통해서 유입한 해수(海水)와의 열 교환을 위해서 설치된다. 열 교환 챔버(40)는 선체의 측면 및 씨 체스트(30)의 상부에 형성될 수 있다.
극지의 저온 외기를 열 교환 챔버(40) 안으로 공급하기 위하여 저온외기 공급라인(50)이 구비되는데, 그 저온외기 공급라인(50)은 제1 덕트(D1)를 거쳐서 기관실(1)을 수직으로 관통하여 열 교환 챔버(40)의 하측에 위치할 수 있다. 열 교환 챔버(40) 안으로 저온 외기를 분사하기 위하여 저온외기 공급라인(50)의 끝단에 제1 노즐(52)이 형성될 수 있다.
제2 해수 공급라인(75)은 극지의 해수(-4℃)를 열 교환 챔버(40) 안으로 공급하기 위한 것으로, 하부는 씨 체스트(30)와 연결되고, 상부는 열 교환 챔버(40) 안으로 설치된다. 제2 해수 공급라인(75)에는 제1 해수펌프(76)가 설치될 수 있다.
열 교환 챔버(40) 안으로 외부의 해수를 분사하기 위하여 제2 해수 공급라인(75)의 끝단에 형성되는 제3 노즐(77)이 형성될 수 있다.
수분 제거기(80)는 열 교환 챔버(40)를 거쳐서 열 교환된 공기 안에 포함된 수분을 제거하는 역할을 하는데, 도면에 도시하지는 않았지만 메쉬 망 또는 흡착 필터로 구성될 수도 있다. 수분 제거기(80)는 열 교환 챔버(40)의 최상단부에 위치하고, 수분을 제거한 공기를 제2 덕트(D2)로 안내하도록 한다.
열 교환되고 수분 제거된 공기를 제1 덕트(D1) 안으로 유도하기 위하여 제1 덕트(D1)와 연결되는 위치에 제2 덕트(D2)가 형성된다. 제2 덕트(D2)는 제1 덕트(D1)의 중간 하단부를 관통하여 형성될 수 있다.
공기 가열기(90)는 제1 덕트(D1)를 통해서 유입되는 저온 외기와 제2 덕트(D2)를 통해서 유도되는 가열된 공기를 가열하는 장치로서 제1 덕트(D1)의 출구 측에 위치할 수 있다.
제3 덕트(D3)는 제1 덕트(D1)의 출구 측에 위치하며, 공기 가열기(90)에 의해서 가열된 공기를 공급받아 기관실(1) 안으로 공급하도록 한다. 제3 덕트(D3)에는 기관실(1)의 공기를 제3 덕트(D3) 안으로 공급하는 제1 댐퍼(110)가 설치될 수 있다.
제1 댐퍼(110)는 제3 덕트(D)의 측면에 위치하고 공기 가열기(90)와 대향하는 위치에 설치될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았으나, 하방을 향하여 5-15도 정도로 경사지게 설치되어 공기를 제3 덕트(D3)의 하방으로 유도하는 것이 바람직하다.
제3 덕트(D3) 내부에는 제3 덕트(D3) 내부에서 열 교환된 공기를 기관실(1)로 공급하기 위한 기관실 팬(115)이 설치될 수 있다.
제3 덕트(D3) 내부에는 제3 덕트(D3) 내부 온도를 측정하는 공기 가열기용 센서(120)가 설치되고, 공기 가열기(90)와 공기 가열기용 센서(120)를 연결하는 위치에 공기 가열기용 센서(120)의 감지에 따라 공기 가열기(90)의 작동을 제어하는 공기 가열 조절장치(91)가 설치될 수 있다.
열 교환 챔버(40)의 내부에서, 제1 노즐(52)은 제2 노즐(62)보다 상대적으로 낮게 위치하고, 제1 노즐(52)과 제2 노즐(62) 사이에 제3 노즐(77)이 위치한다. 제1 노즐(52) 및 제3 노즐(77)은 해수면보다 낮게 위치하고, 제2 노즐(62)은 해수면보다 높게 위치할 수 있다. 이는, 상대적으로 높은 온도의 공기는 하측에서 상측으로 이동하는 원리를 이용하여 열 교환 효율을 높일 수 있도록 하기 위해서이다.
기관실(1)의 상단부에는 기관실(1) 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 케이싱 구역(140)이 설치되고, 케이싱 구역(140)의 출구에는 제2 댐퍼(150)가 설치될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 극지 운항 선의 기관실 공기조화 방법은 극지(極地)의 저온 외기를 해수(海水) 및 기관실(1)의 청수 냉각기(10)를 거친 고온의 해수(海水) 중 적어도 어느 하나의 해수와 열 교환하여서, 기관실(1)에서 필요로 하는 온도로 기관실(1) 안으로 예열하여 공급하는 공기조화 방법으로서, 저온 외기를 열 교환 챔버(40) 안으로 이송하는 제1단계(S 10); 해수(海水) 및 기관실(1)의 청수 냉각기(10)를 거친 고온의 해수(海水) 중 적어도 어느 하나를 열 교환 챔버(40)로 이송하여서 저온 외기와 열 교환시키는 제2단계(S 20); 열 교환된 공기 안에 포함된 수분을 제거하는 제3단계(S 30); 열 교환되고 수분 제거된 공기를 제2 덕트(D2) 안으로 유도하는 제4단계(S 40); 제2 덕트(D2)에서 배출되는 공기를 저온 외기가 유입되는 제1 덕트(D1) 안으로 유도하여 저온 외기와 믹싱하는 제5 단계(S 50); 믹싱한 공기를 가열하는 제6단계(S 60); 가열한 공기를 제3 덕트(D3) 안으로 이송하는 제7단계(S 70); 제3 덕트(D3) 안의 공기 온도를 감지하고 기관실(1)의 필요 온도인지를 판단하는 제8단계(S 80); 판단결과, 제3 덕트(D3) 안의 공기 온도가 기관실(1)의 필요 온도 이상인 경우는 공기 가열을 중단하는 제9단계(S 90); 및 제3 덕트(D3) 안에 설치된 기관실 팬(115)이 구동하여, 제3 덕트(D3) 안의 공기를 기관실(1)로 송풍하는 제10단계(S 100)를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 극지 운항 선의 기관실 공기조화 방법을 단계별로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
제1단계(S 10)에서는 극지의 -52℃의 저온 외기를 열 교환 챔버(40) 안으로 이송한다. 제1 팬(F)은 저온 외기를 열 교환 챔버(40) 안으로 이송하는 역할을 한다.
제2단계(S 20)에서는, 해수(海水) 및 기관실(1)의 청수 냉각기(10)를 거친 고온의 해수(海水) 중 적어도 어느 하나를 열 교환 챔버(40)로 이송하여서 저온 외기와 열 교환하되, 저온 외기는 열 교환 챔버(40)의 하측에서 상측을 향하여 분사하고, 기관실(1)의 청수 냉각기(10)를 거친 고온의 해수(海水)는 열 교환 챔버(40)의 상측에서 하측을 향하여 분사하며, 고온의 해수는 열 교환 챔버(40)의 중간에서 하측을 향하여 분사한다.
제3단계(S 30)에서는 열 교환된 공기 안에 포함된 수분을 제거하는 데, 메쉬 망 또는 흡착 필터를 사용할 수 있다.
제4단계(S 40)에서는 열 교환되고 수분 제거된 공기(-12℃)를 제2 덕트(D2) 안으로 유도한다.
제5단계(S 50)에서는 제2 덕트(D2)에서 배출되는 공기(약 -20℃)와 제1 덕트(D1)를 통해서 유입된 저온 공기(약 -52℃)를 믹싱한다.
제6단계(S 60)에서는 공기가열 조절장치(91)의 제어에 의해서 제어공기 가열기(90)가 믹싱된 공기를 가열한다.
제7단계(S 70)에서는 가열한 공기를 제3 덕트(D3) 안으로 이송한다.
제8단계(S 80)에서는 공기 가열기용 센서(120)가 제3 덕트(D3) 안의 공기 온도를 감지하고, 감지한 값은 공기가열 조절장치(91)에 전달된다. 공기가열 조절장치(91)는 기관실(1)의 필요 온도인지를 판단하고 공기 가열기(90) 및 제1 조절밸브(61)를 제어한다.
제9단계(S 90)에서는 공기의 가열이 필요한 경우 공기 가열기(90)를 구동하여 공기를 가열하고, 제1 조절밸브(61)를 제어하여 기관실(1)의 청수 냉각기(10)를 거친 고온의 해수(海水)를 열 교환 챔버(40)로 이송하여서 저온 외기와 열 교환하도록 제어할 수 있다. 만약, 공기의 가열이 필요하지 않는 경우, 다시 말해서 제3 덕트(D3) 안의 공기 온도가 기관실(1)의 필요 온도 이상인 경우는 공기 가열을 중단한다.
제10단계(S 100)에서는 제3 덕트(D3) 안에 설치된 기관실 팬(115)이 구동하여, 제3 덕트(D3) 안의 공기를 기관실(1)로 송풍한다. 기관실(1) 안으로 송풍된 공기(약 5℃)는 순환된 후 케이싱 구역(140)을 통해서 외부로 배출되거나 또는 제1 댐퍼(110)를 통해서 제3 덕트(D3) 안으로 유입되어 열 교환될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 외기온도 약 -52℃ 환경하의 극지(極地)를 운항하는 선박에서 기관실(Engine Room) 안에 약 5℃의 공기를 공급하는 경우 약 -4℃ 해수(海水) 및/또는 기관실의 청수 냉각기를 거친 약 40℃ 고온의 해수(海水)를 열원(熱源)으로 활용하여, 약 -52℃의 저온 외기(外氣)를 약 5℃로 예열시켜서 기관실 안에 공급함으로써, 기관실 안에서 약 5℃ 공기를 공급하기 위하여 -52℃의 저온 외기(外氣)를 직접 가열하는데에 소모되던 에너지(스팀 또는 전력)를 대폭 절약할 수 있으며, 극지 운항 조건에 따라 약 -4℃의 해수(海水) 및 기관실의 청수 냉각기를 거친 약 40℃ 고온의 해수(海水) 중 적어도 어느 하나를 열원(熱源)으로 활용할 수 있기 때문에 운전비용을 대폭 절감할 수 있다.
10: 청수 냉각기
11: 고온 해수 배출라인
12: 해수 배출구
20: 제1 해수 공급펌프
30: 씨 체스트
40: 열교환 챔버
50: 저온외기 공급라인
52: 제1 노즐
60: 고온 해수 공급라인
61: 제1 조절밸브
62: 제2 노즐
70: 제1 해수 공급라인
75: 제2 해수 공급라인
76: 제1 해수펌프
77: 제3 노즐
80: 수분 제거기
90: 공기 가열기
91: 공기가열 조절장치
110: 제1 댐퍼
115: 기관실 팬
120: 공기 가열기용 센서
140: 케이싱 구역
150: 제2 댐퍼
D1: 제1 덕트
D2: 제2 덕트
D3: 제3 덕트

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  13. 극지(極地)의 저온 외기를 해수(海水) 및 기관실의 청수 냉각기를 거친 고온의 해수(海水) 중 적어도 어느 하나의 해수와 열 교환하여서, 상기 기관실에서 필요로 하는 온도로 상기 기관실 안으로 공급하는 극지 운항 선의 기관실 공기조화 방법으로서,
    상기 저온 외기를 열 교환 챔버 안으로 이송하는 제1단계;
    극지의 해수(海水) 및 상기 기관실의 청수 냉각기를 거친 고온의 해수(海水) 중 적어도 어느 하나의 해수를 상기 열 교환 챔버로 이송하여서 상기 저온 외기와 열 교환시키는 제2단계;
    열 교환된 공기 안에 포함된 수분을 제거하는 제3단계;
    열 교환되고 수분 제거된 공기를 제2 덕트 안으로 유도하는 제4단계;
    상기 제2 덕트에서 배출되는 공기를 상기 외기가 유입되는 제1 덕트 안으로 유도하여 상기 저온 외기와 믹싱하는 제5단계;
    믹싱한 공기를 가열하는 제6단계;
    가열한 공기를 제3 덕트 안으로 이송하는 제7단계;
    상기 제3 덕트 안의 공기 온도를 감지하고 상기 기관실의 필요 온도인지를 판단하는 제8단계;
    판단결과, 상기 제3 덕트 안의 공기 온도가 상기 기관실의 필요 온도 이상인 경우, 공기 가열을 중단하는 제9단계; 및
    상기 제3 덕트 안에 설치된 기관실 팬이 구동하여, 상기 제3 덕트 안의 공기를 상기 기관실로 송풍하는 제10단계를 포함하는 극지 운항 선의 기관실 공기조화방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제3 덕트에 설치된 제1 댐퍼는 상기 기관실 내부의 공기를 상기 제3 덕트 안으로 공급하는 것을 특징으로 하는 극지 운항 선의 기관실 공기조화방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2단계에서는, 해수(海水) 및 상기 기관실의 청수 냉각기를 거친 고온의 해수(海水)를 상기 열 교환 챔버로 이송하여서 상기 저온 외기와 열 교환하되,
    상기 저온 외기는 상기 열 교환 챔버의 하측에서 상측을 향하여 분사하고, 상기 기관실의 청수 냉각기를 거친 고온의 해수(海水)는 상기 열 교환 챔버의 상측에서 하측을 향하여 분사하며, 상기 고온의 해수는 상기 열 교환 챔버의 중간에서 하측을 향하여 분사하는 것을 특징으로 하는 극지 운항 선의 기관실 공기조화방법.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101964322B1 (ko) * 2017-12-15 2019-04-01 삼성중공업 주식회사 극지 운항용 선박의 엔진룸용 공기 흡입 시스템 및 이를 갖는 극지 운항용 선박
KR20190131710A (ko) * 2018-05-17 2019-11-27 대우조선해양 주식회사 해양구조물용 이중선체에 적용되는 예냉 공조시스템
WO2020091300A1 (ko) * 2018-10-31 2020-05-07 대우조선해양 주식회사 극지용 선박의 공조 시스템
CN115071946A (zh) * 2022-07-29 2022-09-20 广船国际有限公司 一种冰区船用空调加热系统和船舶
CN115195987A (zh) * 2022-06-29 2022-10-18 中船邮轮科技发展有限公司 一种客船机舱通风系统及客船
RU2790282C1 (ru) * 2018-10-31 2023-02-17 Дэу Шипбилдинг Энд Марин Инжиниринг Ко., Лтд. Система кондиционирования воздуха для полярного судна

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101202148B1 (ko) * 2009-03-11 2012-11-15 주식회사 삼명공조 선박용 공기조화기
KR101324114B1 (ko) * 2011-11-25 2013-10-31 삼성중공업 주식회사 해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101202148B1 (ko) * 2009-03-11 2012-11-15 주식회사 삼명공조 선박용 공기조화기
KR101324114B1 (ko) * 2011-11-25 2013-10-31 삼성중공업 주식회사 해수 펌프를 이용한 선박 감속 장치 및 방법

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101964322B1 (ko) * 2017-12-15 2019-04-01 삼성중공업 주식회사 극지 운항용 선박의 엔진룸용 공기 흡입 시스템 및 이를 갖는 극지 운항용 선박
KR20190131710A (ko) * 2018-05-17 2019-11-27 대우조선해양 주식회사 해양구조물용 이중선체에 적용되는 예냉 공조시스템
KR102455868B1 (ko) * 2018-05-17 2022-10-18 대우조선해양 주식회사 해양구조물용 이중선체에 적용되는 예냉 공조시스템
WO2020091300A1 (ko) * 2018-10-31 2020-05-07 대우조선해양 주식회사 극지용 선박의 공조 시스템
RU2790282C1 (ru) * 2018-10-31 2023-02-17 Дэу Шипбилдинг Энд Марин Инжиниринг Ко., Лтд. Система кондиционирования воздуха для полярного судна
CN115195987A (zh) * 2022-06-29 2022-10-18 中船邮轮科技发展有限公司 一种客船机舱通风系统及客船
CN115071946A (zh) * 2022-07-29 2022-09-20 广船国际有限公司 一种冰区船用空调加热系统和船舶

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