KR101850002B1 - 지역난방열 구동 히트펌프가 융합된 지역난방 생산 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

지역난방열 구동 히트펌프가 융합된 지역난방 생산 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 고온의 증기를 이용하여 발전하는 스팀터빈; 상기 스팀터빈의 추기 스팀 및 배기스팀열을 이용하여 지역난방수를 공급하는 지역난방 열교환기; 상기 지역난방 열교환기로부터 공급되는 지역난방 고온수의 적어도 일부를 승온시키고, 내부를 순환하는 냉매를 이용하여 회수되는 지역난방 저온수의 적어도 일부를 승온시켜 상기 지역난방 열교환기의 입구 수온을 상승시키며, 외부로부터 미활용열량을 공급받는 중온수 구동식 흡수식 히트펌프를 포함하고, 상기 흡수식 히트펌프는, 상기 미활용열량을 공급받는 증발기; 환수되는 지역난방 저온수를 공급받아 상기 지역난방 저온수를 1차 가열시킨 후 배출하는 흡수기; 상기 지역난방 고온수를 구동열원으로 하여 상기 지역난방 열교환기 출구로부터 배출되는 지역난방 고온수를 공급받고 열교환에 따라 온도가 낮아진 지역난방 고온수를 배출하는 재생기; 및 상기 흡수기로부터 배출되는 1차 가열 지역난방 저온수를 공급받고, 상기 재생기로부터 증기를 공급받아 1차 가열된 지역난방 저온수와 열교환시켜 2차 가열시킨 후 이를 상기 지역난방 열교환기의 입구로 배출하는 응축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 지역난방열 구동 히트펌프가 융합된 지역난방 생산 시스템 및 그 제어방법을 제공한다.

Description

지역난방열 구동 히트펌프가 융합된 지역난방 생산 시스템 및 그 제어방법{District Heating System Including Heat Pump Using District Heat and Control Method thereof}
지역난방열 구동 히트펌프가 융합된 지역난방 생산 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
지역난방시스템은 일정한 지역 내의 주택, 상가 등의 건물이 개별적으로 난방설비를 갖추지 않고, 대규모 열 생산시설인 열병합발전소를 통해 난방 및 급탕에 필요한 중온수(95~120℃)를 생산하여 열수송관을 통해 각 건물에 공급하는 시스템이다.
이러한 지역 난방시스템은 기본적으로 화석연료를 연소하여 가스터빈 및 스팀 터빈을 구동하여 전기를 생산하고 여열스팀을 열교환기로 통과시켜 지역 난방수를 생산하기 때문에, 지역난방열은 화석연료의 연소로부터 얻을 수 있다. 이러한 종래의 전기와 열을 생산하는 시스템에서 화석연료가 갖고 있는 1차에너지 중 약 20% 정도는 온도가 낮아 활용할 수 없으며 그 효율의 향상을 위해 별도의 전력을 이용하거나 별도의 히트펌프를 설치하여야 했다.
도 1에 도시된 종래의 열 병합 발전 시스템을 살펴보면, 지역난방수가 지역난방 열교환기를 거치며 스팀터빈(ST)으로부터 받는 스팀열량에 의해 지역난방수가 승온되어 외부로 배출되고 지역으로 공급되는 구조이다. 그러나 이에 의하면 위에서 언급했듯이 전기와 열로 전환 되는 에너지를 제외한 나머지20% 정도의 저온 열에너지(방열, 배기가스열, 회전체마찰, 변압손실 등)는 활용이 불가하며 이를 활용하기 위해서는 별도의 전력을 사용하여야 하므로 총 발전전력 효율이 떨어지는 단점이 있다.
한편, 종래기술인 히트펌프를 이용한 지역난방수 공급시스템(국내 특허등록공보 10-975276호)은, 지역 난방수가 흡수기를 거치면서 재생기로부터 공급된 흡수액과 열교환 되어 1차 가열되고, 재생기에서 발생된 고온의 냉매증기에 의해 응축기를 거치면서 2차 가열되어 공급되도록 되어 있다. 그러나 증발기가 복수터빈 발전모드의 복수기로부터 저온열을 회수하여 배열회수보일러(HRSG)의 배기가스 Economizer입구 지역난방수를 승온하게 된다. 하지만 복수기 열량을 회수하지만 Economizer의 열생산량을 저하시켜 효율향상에 한계가 있다.
따라서, 본 발명에 의해 해결하고자 하는 과제는, 상기 언급한 종래기술의 단점을 보완한, 열병합발전모드에서 미활용 열에너지를 충분히 회수하여 지역난방의 효율을 극대화하는 지역난방구동 히트펌프가 구비된 고효율의 히트펌프 융합 지역난방 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 고온의 증기를 이용하여 발전하는 스팀터빈; 상기 스팀터빈의 추기 스팀 및 배기스팀열을 이용하여 지역난방수를 공급하는 지역난방 열교환기; 상기 지역난방 열교환기로부터 공급되는 지역난방 고온수의 적어도 일부를 승온시키고, 내부를 순환하는 냉매를 이용하여 회수되는 지역난방 저온수의 적어도 일부를 승온시켜 상기 지역난방 열교환기의 입구 수온을 상승시키며, 외부로부터 미활용열량을 공급받는 중온수 구동식 흡수식 히트펌프를 포함하고, 상기 흡수식 히트펌프는, 상기 미활용열량을 공급받는 증발기; 환수되는 지역난방 저온수를 공급받아 상기 지역난방 저온수를 1차 가열시킨 후 배출하는 흡수기; 상기 지역난방 고온수를 구동열원으로 하여 상기 지역난방 열교환기 출구로부터 배출되는 지역난방 고온수를 공급받고 열교환에 따라 온도가 낮아진 지역난방 고온수를 배출하는 재생기; 및 상기 흡수기로부터 배출되는 1차 가열 지역난방 저온수를 공급받고, 상기 재생기로부터 증기를 공급받아 1차 가열된 지역난방 저온수와 열교환시켜 2차 가열시킨 후 이를 상기 지역난방 열교환기의 입구로 배출하는 응축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 지역난방열 구동 히트펌프가 융합된 지역난방 생산 시스템 및 그 제어방법을 제공한다.
본 발명의 추가적인 해결수단은 아래에서 이어지는 설명에서 일부 설명될 것이고, 그 설명으로부터 부분적으로 용이하게 확인할 수 있게 되거나, 또는 본 발명의 실시에 의해 지득될 수 있다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 단지 예시적이고 설명을 위한 것이며 청구범위에 기재된 본 발명을 제한하지 않는다.
본 발명에 따른 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템은 저온 열에너지인 배기가스 수분 응축잠열, 기기냉각열, 변압 과정에서의 방출 열 등을 회수할 수 있도록 설계되기 때문에 저온 열에너지를 회수하기 위한 별도의 전력소모나 스팀소모가 필요 없어 발전 효율 및 열 회수 효율이 증대되는 효과가 있다.
본 발명에 따른 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템은 발전출력, 지역난방유량, 지역난방공급온도에 대해 기존의 열병합발전시스템과 융합될 수 있는 제어시스템이 구비되어 안정적인 전력 및 지역난방 공급을 달성할 수 있다.
도 1은 종래의 지역난방 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템 구조의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명에 따른 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템의 통합온도제어부의 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태에 대하여 상세하게 서술하도록 한다.
다만, 본 발명의 구체적 일 실시 형태를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 종래의 지역난방 시스템의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 지역난방 열교환기를 이용하여 지역난방수를 승온하여 공급하는 지역난방 시스템의 개략적인 구조를 파악할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템의 구조의 개략도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템(100)은 스팀터빈(200), 지역난방 열교환기(300), 흡수식 히트펌프(400)를 포함할 수 있다.
가열 보일러는 후술하는 스팀터빈(200)의 입구로 공급되는 고온, 고압의 증기를 제공하기 위해 열에너지를 증기로 전환하여 제공할 수 있다.
스팀터빈(200)은 고온, 고압의 스팀을 이용하여 날개를 돌려 발전하는 발전장치이다. 고온, 고압의 스팀은 스팀터빈(200)의 날개를 돌려 발전하는 데 쓰인 후 상대적으로 저온, 저압의 상태로 출구를 통해 배출된다. 스팀터빈(200)에서 중저압의 스팀을 추기하거나 스팀터빈(200) 출구로 배출되는 저압의 스팀을 이용하여 지역난방수를 승온시켜 공급할 수 있다.
지역난방 열교환기(300)는 스팀터빈(200)추기 및 스팀터빈(200)출구를 통해 배출되는 스팀을 이용하여 환수되는 지역난방 저온수에 열에너지를 공급할 수 있다. 열에너지를 공급받은 지역난방 저온수는 승온되어 지역난방 고온수가 되어 난방이 필요한 지역으로 공급될 수 있다.
흡수식 히트펌프(400)의 지역난방수가 지역난방 열교환기(300)를 통과하기 전에 거치는 중간 통로의 역할을 하며 지역에서 환수되는 저온의 지역난방수는 흡수식 히트펌프(400)의 흡수기(420)를 통과하면서 리튬브롬용액에 의해 1차승온되고 흡수식 히트펌프(400) 응축기(440)의 냉매증기에 의해 2차 승온된다. 이 때, 승온되는 총 열량에는 흡수식 히트펌프(400)의 증발기(410)에서 냉매가 증발하면서 활용이 불가하던 저온의 미활용열에너지를 회수한 열량 및 후술하는 흡수식 히트펌프(400)의 재생기(430)에 공급된 고온 지역난방수의 열량이 포함된다. 흡수식 히트펌프(400)의 흡수기(420) 및 응축기(440)에 의해 승온 된 지역난방수는 지역난방 열교환기(300)에 의해 고온의 지역난방수로 가열된다. 가열 된 고온의 지역난방수는 흡수식 히트펌프(400)의 재생기(430)를 통과하면서 재생기(430) 내부의 리튬브롬용액을 가열하여 냉매증기를 재생한다. 고온의 지역난방수가 흡수식 히트펌프(400)의 재생기(430)에 일부의 열량을 주면서도 공급되는 지역난방 고온수의 출구 온도는 흡수식 히트펌프(400)를 가동하기 전과 동일하게 유지할 수 있다.
흡수식 히트펌프(400)는 증발기(410), 흡수기(420), 재생기(430) 및 응축기(440)를 포함할 수 있다.
증발기(410)는 후술하는 미활용되는 열량을 공급받을 수 있다.
흡수기(420)는 환수되는 지역난방 저온수를 공급받을 수 있고, 지역난방 저온수를 1차 가열시킨 후 배출할 수 있다.
응축기(440)는 재생기로부터 증기를 공급받아 흡수기로부터 배출되는 1차 가열 지역난방 저온수와 열교환시켜 2차 가열시킨 후 이를 지역난방 열교환기(300)의 입구로 배출할 수 있다.
재생기(430)는 지역난방 열교환기(300)의 지역난방 고온수를 구동열원으로 하여 지역난방 열교환기의 출구로부터 배출되는 지역난방 고온수를 공급받을 수 있고, 열 교환에 따라 온도가 낮아진 지역난방 고온수를 난방을 필요로 하는 지역으로 배출할 수 있다.
냉매는 히트펌프(400)의 내부에서 재생기-응축기-증발기-흡수기-재생기 순으로 순환할 수 있다.
리튬-브롬용액은 히트펌프(400)의 내부에서 재생기-흡수기-재생기 순으로 순환할 수 있다.
도 3을 참조하면, 미활용열량(미활용 에너지)은 증발기(410)를 통해 회수할 수 있다.
미활용열량(Q3)은 연료가 연소하는 과정에서 발생하여 배출되는 배기가스에 포함된 수증기 응축 잠열, 전력망에 전력을 공급할 때 중간다리의 역할을 하는 변압기에서의 송/수전 변압과정에서 발생되는 냉각 열, 냉각탑에서 각종 베어링, 압축기 및 펌프 등의 주변 기기를 냉각하는 냉각 열 중 하나 이상이 포함될 수 있다. 즉, 증발기(410)는 위에서 언급한 미활용 열량을 회수할 수 있다.
재생기(430)가 지역난방 고온수로부터 받는 열량(Q1)에 대한 회수되는 미활용열량(Q3)의 비율은 0.6 내지 0.8이고, 바람직하게는 0.7일 수 있다. 이에 의하면 Q1에 대한 Q3, 즉 Q3/Q1의 비율이 고정되므로 열병합발전소의 열 출력량에 따라 Q3과 지역난방유량을 조절하여 열평형을 구축할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 유량조절장치가 더 포함될 수 있다.
유량조절장치는 제1유량조절장치(510) 및 제2유량조절장치(520)를 포함할 수 있다.
제1유량조절장치(510)는 흡수기의 입구에 배치될 수 있다.
제1유량조절장치(510)는 3-way방식으로 구성되어 지역난방 열교환기(300)와 흡수기로 각각 공급되는 지역난방 저온수의 흐름 방향 또는 유량 비율을 조절할 수 있다. 지역난방 저온수의 유량은 스팀터빈 후단 압력에 맞추어 저온수 승압펌프가 결정하며 본 발명의 시스템 가동여부에 따라 흐름방향 또는 유량비율은 제1유량조절장치(510)에 의해 조절 된다.
제2유량조절장치(520)는 지역난방 열교환기의 출구에 배치될 수 있다.
제2유량조절장치(520)는 3-way방식으로 구성되어 지역난방 열교환기(300)를 거쳐 승온된 지역난방 고온수가 재생기와 지역으로 각각 공급되는 유량의 비율을 조절할 수 있다. 이에 의하면 재생기의 출구 온도가 조절될 수 있고, 이는 곧 지역난방 고온수의 공급온도가 조절될 수 있는 것이다.
기본적으로, 제2유량조절장치(520)는 지역으로 공급되는 지역난방 고온수의 온도를 항상 일정한 온도로 유지하려는 목적을 달성하기 위해 유량을 조절하는 것이다. 흡수식 히트펌프의 재생기(430)에 유입되는 지역난방 고온수의 유량에 의해 재생기 내의 리튬브롬용액의 온도가 결정 되며 이에 따라 흡수식 히트펌프 증발기(410)의 미활용열량의 회수용량이 결정된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명에 따른 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템의 통합온도제어부의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 통합온도제어부(600)는 온도센싱부(610) 및 유량제어부(620)를 포함할 수 있다.
통합온도제어부(600)는, 본 발명에 따른 지역난방 시스템에서, 각 구간에서의 지역난방수의 온도를 측정하고, 이를 바탕으로, 각 구간에서의 지역난방수의 유량을 제어하여 적절한 지역난방이 이루어지도록 하는 역할을 한다.
본 발명의 온도제어의 목표값은 고온 지역난방수의 지역 공급온도이다. 이 설정 목표 온도에 따라 제2유량조절장치(520)를 통해 지역난방 열교환기(300)에서 승온 된 고온수가 흡수식 히트펌프(400)를 통과하는 유량과 바이-패스하는 유량 비율이 결정 된다. 흡수식 히트펌프(400)로 통과 되는 지역난방 고온수의 유량에 따라 재생기(430)내부 리튬브롬용액의 온도가 결정 되며 이 온도는 증발기(410)의 열회수량을 결정한다. 기기냉각수와 같이 일정한 온도의 냉각수가 필요한 미활용에너지 공급처에 대해서는 기존의 냉각설비와 공동운영하여 흡수식 히트펌프의 증발기 냉각부하가 부족할 경우 기존 냉각설비를 부분 부하로 가동할 수 있게 설계한다. 배기가스 수분 응축잠열과 같이 폐열 일 경우 회수량이 감소하게 된다. 온도센싱부(610)는 환수되는 지역난방 저온수 입구, 지역난방 열교환기(300)의 입구 및 출구, 및 공급하는 지역난방 고온수 출구에 각각 구비되는 온도센서(미도시)를 통해 지역난방수의 각 구간의 온도를 측정할 수 있다.
유량제어부(620)는 지역난방수의 온도정보 및 증발기(410)가 흡수하는 열량정보를 기초로 유량조절장치의 구동을 제어할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 유량제어부(620)에서의 유량제어는 지역난방수에 대한 공급유량 제어이다. 스팀터빈(200)의 출력유지를 위해 배기스팀 복수역할을 하는 지역난방 열교환기(300)에 일정한 지역난방수 공급유량을 유지해야 한다. 흡수식 히트펌프(400)의 흡수기(420) 및 응축기(440)에 의해 저온 지역난방수가 승온됨에 따라 지역난방 열교환기(300)에 공급되는 지역난방수의 유량은 증가되어야 한다. 이 유량의 제어는 본 발명의 흡수식 히트펌프 시스템과 관계 없이 스팀터빈(200)의 배압에 따라 지역난방 공급수 펌프로 제어 한다. 단 흡수식 히트펌프 투입여부에 따라 지역난방 공급수의 흐름 방향을 제1유량조절장치(510)에 의해 전환하게 된다.
제2유량조절장치(520)는 상기의 온도센싱부의 목표온도에 따라 흡수식히트펌프로 유입되는 고온 지역난방공급수 유량과 바이-패스되는 유량의 비율을 조절한다. 제1유량조절장치(510)와 제2유량조절장치(520)는 지역난방공급수의 총 유량은 변화하지 않고 흡수식 히트펌프로 통과하는 유량 비율만 조절하는 것으로 열병합발전시스템과의 융합을 형성한다. 이러한 제1유량조절장치(510)와 제2유량조절장치(520)는 밸브에 의한 방식 뿐만 아니라 펌프에 의한 가압방식으로도 동일한 제어원리에 의해 구동할 수 있다.
본 발명에 의해 달성할 수 있는 효과는 다음과 같다.
기존 열병합 발전계통에서, 에너지 투입량 및 전력생산량의 변화없이 열 효율을 4 내지 10% 향상시킬 수 있고, 발전소의 최대 열 출력을 10 내지 15% 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따르면, 흡수식 히트펌프 시스템이 스팀터빈의 스팀추기 또는 스팀터빈의 배기압력에 영향이 없어 생산되는 전력량에는 영향을 끼치지 않는다. 또한, 흡수식 히트펌프의 구동원도 기존의 지역난방수를 승온시키는 열량 중 일부를 사용하고 이 부분열량과 미활용 에너지회수열량을 합산하여 저온의 지역난방수를 승온하므로 추가적인 에너지 투입을 필요로 하지 않는다. 회수하는 미활용 에너지를 발전소 자체의 사용되지 않고 낭비되는 폐열을 회수하는 것이므로 발전소 시스템 외부의 수열/수전 없이 발전소의 자체 효율이 향상될 수 있어 활용도가 높다.
본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 본 실시예의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 따라서 본 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등하거나 균등하다고 인정되는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템
200: 스팀터빈
300: 지역난방 열교환기
400: 흡수식 히트펌프
600: 통합온도제어부

Claims (7)

  1. 고온의 증기를 이용하여 발전하는 스팀터빈;
    상기 스팀터빈의 추기 스팀 및 배기스팀열을 이용하여 지역난방수를 공급하는 지역난방 열교환기;
    상기 지역난방 열교환기로부터 공급되는 지역난방 고온수의 적어도 일부를 승온시키고, 내부를 순환하는 냉매를 이용하여 회수되는 지역난방 저온수의 적어도 일부를 승온시켜 상기 지역난방 열교환기의 입구 수온을 상승시키며, 외부로부터 미활용열량을 공급받는 중온수 구동식 흡수식 히트펌프; 및
    두 개의 유량조절장치를 포함하고,
    상기 흡수식 히트펌프는,
    상기 미활용열량을 공급받는 증발기;
    환수되는 지역난방 저온수를 공급받아 상기 지역난방 저온수를 1차 가열시킨 후 배출하는 흡수기;
    상기 지역난방 고온수를 구동열원으로 하여 상기 지역난방 열교환기 출구로부터 배출되는 지역난방 고온수를 공급받고 열교환에 따라 온도가 낮아진 지역난방 고온수를 배출하는 재생기; 및 상기 흡수기로부터 배출되는 1차 가열 지역난방 저온수를 공급받고, 상기 재생기로부터 증기를 공급받아 1차 가열된 지역난방 저온수와 열교환시켜 2차 가열시킨 후 이를 상기 지역난방 열교환기의 입구로 배출하는 응축기를 포함하되,
    상기 두 개의 유량조절장치는 상기 흡수기의 입구 및 상기 지역난방 열교환기의 출구에 배치되어 상기 환수되는 지역난방 저온수의 유량을 조절할 수 있는 것
    을 특징으로 하는 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 미활용열량은,
    연료의 연소과정에서 발생하는 저온의 배기가스에 포함된 수분 응축 잠열, 베어링, 압축기, 펌프 등을 냉각하는 기기냉각열, 송/수전 변압과정에서 발생되는 변압 냉각열 중 하나 이상을 공급받는 것
    을 특징으로 하는 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 환수되는 지역난방 저온수는, 적어도 흡수식히트펌프의 재생기에 투입되는 고온 지역난방수 열량과 상기 미활용열량의 합의 열량을 공급받아 승온되어 지역난방 열교환기로 투입되고,
    상기 지역난방 고온수는,
    일정 비율에 따라 상기 히트펌프를 통과하거나 바이-패스한 후 합류되어 지역으로 공급되는 것
    을 특징으로 하는 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 유량조절장치는,
    상기 흡수기의 입구에 배치되는 제1유량조절장치 및 상기 지역난방 열교환기의 출구에 배치되는 제2유량조절장치를 포함하고,
    상기 제1유량조절장치는 상기 흡수기와 상기 흡수기를 바이-패스하여 지역난방열교환기로 각각 공급되는 상기 지역난방 저온수의 유량의 비율을 조절하고,
    상기 제2유량조절장치는 상기 재생기와 상기 재생기를 바이-패스하여 지역으로 각각 공급되는 상기 지역난방 고온수의 유량의 비율을 조절하여 상기 재생기의 출구 온도를 조절하는 것
    을 특징으로 하는 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 재생기가 상기 지역난방 고온수로부터 받는 열량에 대한 상기 미활용열량의 비율은 0.6 내지 0.8인 것
    을 특징으로 하는 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 환수되는 지역난방 저온수 입구, 상기 지역난방 열교환기의 입구 및 출구, 및 상기 공급하는 지역난방 고온수 출구에 각각 구비되는 온도센서를 통해 지역난방수의 각 구간의 온도를 측정하는 온도센싱부; 및
    상기 지역난방수의 온도정보 및 상기 증발기가 흡수하는 열량정보를 기초로 상기 유량조절장치의 구동을 제어하는 유량제어부를 포함하는 통합온도제어부를 더 포함하는 고효율 히트펌프 융합 지역난방 시스템.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111578558A (zh) * 2020-06-18 2020-08-25 昊姆（上海）节能科技有限公司 多级热泵耦合烟气余热回收系统
WO2020196940A1 (ko) * 2019-03-25 2020-10-01 한국지역난방공사 난방효율을 증대하는 저온 지역난방 시스템
CN112460668A (zh) * 2020-12-01 2021-03-09 福建晋江热电有限公司 一种用于背压式供热机组顶峰填谷的无扰储热系统和方法
CN112944451A (zh) * 2021-04-15 2021-06-11 晟源高科(北京)科技有限公司 基于隔压站的天然气补能分级利用系统及调节方法
CN113074403A (zh) * 2021-04-28 2021-07-06 郑晓昱 一种基于吸收式热泵的供热系统
CN114646084A (zh) * 2022-03-23 2022-06-21 润电能源科学技术有限公司 一种低压旁路采暖供热系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114110714A (zh) * 2021-11-29 2022-03-01 西安西热节能技术有限公司 一种低压缸小流量工况余热深度回收供热系统及其应用方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100975276B1 (ko) * 2009-12-01 2010-08-12 주식회사 코와 흡수식 히트펌프를 이용한 지역난방수 공급 시스템
KR20120132715A (ko) * 2011-05-30 2012-12-10 이원호 스팀터빈발전실의 방열회수시스템
KR20140081943A (ko) * 2012-12-20 2014-07-02 한국지역난방공사 전기 및 열 생산량 증대를 위한 흡수식 히트펌프가 구비된 지역 난방시스템
KR101425870B1 (ko) * 2013-04-01 2014-08-04 한국지역난방공사 세대용 급탕 열교환 설비를 구비하는 공동주택용 난방 급탕 통합 시스템
KR101659550B1 (ko) * 2015-05-15 2016-09-23 (주)한밭기술 온도 헌팅 방지 기능을 구비하는 지역난방용 열교환 시스템 및 이를 이용한 온도 헌팅 제어 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2369145A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-28 Siemens Aktiengesellschaft Power generation system and method
JP5993683B2 (ja) * 2012-09-24 2016-09-14 リンナイ株式会社 熱供給システム
CN103726892B (zh) * 2013-12-20 2016-06-01 山东四化环保节能工程有限公司 一种汽轮机循环水余热利用装置
CN105066719B (zh) * 2015-08-31 2017-06-20 山东省环能设计院股份有限公司 废气综合利用余热发电系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100975276B1 (ko) * 2009-12-01 2010-08-12 주식회사 코와 흡수식 히트펌프를 이용한 지역난방수 공급 시스템
KR20120132715A (ko) * 2011-05-30 2012-12-10 이원호 스팀터빈발전실의 방열회수시스템
KR20140081943A (ko) * 2012-12-20 2014-07-02 한국지역난방공사 전기 및 열 생산량 증대를 위한 흡수식 히트펌프가 구비된 지역 난방시스템
KR101425870B1 (ko) * 2013-04-01 2014-08-04 한국지역난방공사 세대용 급탕 열교환 설비를 구비하는 공동주택용 난방 급탕 통합 시스템
KR101659550B1 (ko) * 2015-05-15 2016-09-23 (주)한밭기술 온도 헌팅 방지 기능을 구비하는 지역난방용 열교환 시스템 및 이를 이용한 온도 헌팅 제어 방법

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020196940A1 (ko) * 2019-03-25 2020-10-01 한국지역난방공사 난방효율을 증대하는 저온 지역난방 시스템
KR20200113439A (ko) * 2019-03-25 2020-10-07 한국지역난방공사 난방효율을 증대하는 저온 지역난방 시스템
KR102211617B1 (ko) 2019-03-25 2021-02-03 한국지역난방공사 난방효율을 증대하는 저온 지역난방 시스템
CN111578558A (zh) * 2020-06-18 2020-08-25 昊姆（上海）节能科技有限公司 多级热泵耦合烟气余热回收系统
CN112460668A (zh) * 2020-12-01 2021-03-09 福建晋江热电有限公司 一种用于背压式供热机组顶峰填谷的无扰储热系统和方法
CN112460668B (zh) * 2020-12-01 2022-06-14 福建晋江热电有限公司 一种用于背压式供热机组顶峰填谷的无扰储热系统和方法
CN112944451A (zh) * 2021-04-15 2021-06-11 晟源高科(北京)科技有限公司 基于隔压站的天然气补能分级利用系统及调节方法
CN112944451B (zh) * 2021-04-15 2022-05-27 晟源高科(北京)科技有限公司 基于隔压站的天然气补能分级利用系统及调节方法
CN113074403A (zh) * 2021-04-28 2021-07-06 郑晓昱 一种基于吸收式热泵的供热系统
CN114646084A (zh) * 2022-03-23 2022-06-21 润电能源科学技术有限公司 一种低压旁路采暖供热系统

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