KR101914487B1 - Hybrid system of absorption type refrigeration and heat pupm for supplying cooling and steam simultaneously - Google Patents

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Abstract

본 발명은 1중 효용 흡수식 냉동기 시스템과 2종 1단 흡수식 히트 펌프시스템을 결합한 냉방 및 증기 동시공급 흡수식 냉동/히트펌프 하이브리드 시스템에 관한 것으로서, 1중효용 흡수식 냉동기의 응축기(CON), 재생기(GEN)과 2종 1단 흡수식 히트 펌프 시스템의 응축기(CON), 재생기(GEN) 작동 영역(흡수액 온도, 농도, 압력)은 유사한 작동 범위를 갖고 있으므로, 응축기(CON), 재생기(GEN)을 공통으로 한 1중효용 흡수식 냉동기 시스템과 2종 1단 흡수식 히트 펌프를 결합한 하이브리드 타입 흡수식 시스템을 제공하는 것이다.
이는 산업 공정에서 버려지는 80° 내지 90° C 의 폐온수를 가지고 1 대의 기기로 산업 공정에서 필요한 7°C 냉수와 120°C 스팀을 동시에 만들어 산업 공정에 공급 가능한 흡수식 하이브리드 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
[0001] The present invention relates to an absorption type refrigeration / heat pump hybrid system for cooling and steam supply, which combines a single-effect absorption refrigerator system and a two-stage single-stage absorption heat pump system, comprising a condenser (CON) (CON) and regenerator (GEN) operating region (absorption liquid temperature, concentration, pressure) of the two-stage single-stage absorption heat pump system have similar operating ranges. A hybrid type absorption system in which a single-effect absorption-type refrigerator system and a two-stage single-stage absorption heat pump are combined.
It is intended to provide an absorption type hybrid system capable of supplying industrial processes with simultaneous simultaneous 7 ° C cold water and 120 ° C steam required in industrial processes with waste water of 80 ° to 90 ° C, which is abandoned in industrial processes .

Description

냉방 및 증기 동시공급 흡수식 냉동/히트펌프 하이브리드 시스템{Hybrid system of absorption type refrigeration and heat pupm for supplying cooling and steam simultaneously}[0001] The present invention relates to an absorption type refrigeration / heat pump hybrid system,

본 발명은 1중 효용 흡수식 냉동기 시스템과 2종 1단 흡수식 히트 펌프시스템을 결합한 냉방 및 증기 동시공급 흡수식 냉동/히트펌프 하이브리드 시스템에 관한 것으로서, 1중효용 흡수식 냉동기의 응축기(CON), 재생기(GEN)과 2종 1단 흡수식 히트 펌프 시스템의 응축기(CON), 재생기(GEN) 작동 영역(흡수액 온도, 농도, 압력)은 유사한 작동 범위를 갖고 있으므로, 응축기(CON), 재생기(GEN)을 공통으로 한 1중효용 흡수식 냉동기 시스템과 2종 1단 흡수식 히트 펌프를 결합한 하이브리드 타입 흡수식 시스템을 제공하는 것이다. [0001] The present invention relates to an absorption type refrigeration / heat pump hybrid system for cooling and steam supply, which combines a single-effect absorption refrigerator system and a two-stage single-stage absorption heat pump system, comprising a condenser (CON) (CON) and regenerator (GEN) operating region (absorption liquid temperature, concentration, pressure) of the two-stage single-stage absorption heat pump system have similar operating ranges. A hybrid type absorption system in which a single-effect absorption-type refrigerator system and a two-stage single-stage absorption heat pump are combined.

이는 산업 공정에서 버려지는 80° 내지 90° C 의 폐온수를 가지고 1 대의 기기로 산업 공정에서 필요한 7°C 냉수와 120°C 스팀을 동시에 만들어 산업 공정에 공급 가능한 흡수식 하이브리드 시스템을 제공하고자 하는 것이다. It is intended to provide an absorption type hybrid system capable of supplying industrial processes with simultaneous simultaneous 7 ° C cold water and 120 ° C steam required in industrial processes with waste water of 80 ° to 90 ° C, which is abandoned in industrial processes .

산업체에서 버려지는 에너지 열원을 회수하거나 재활용 할 필요가 있으며, 공장폐열 및 코제너레이션 폐열의 이용 기술개발은 각 방면으로 실시되어 폐열의 회수에 따른 유효적 이용이 진행되고 있다. 이를 위하여 산업체에서 사용하는 열수나 스팀등의 열을 일부 이용하여 버려지는 폐열을 흡수식 히트펌프를 이용하여 적극적으로 재활용하고 있다.It is necessary to recover or recycle the energy heat source that is abandoned by the industry, and development of the utilization technology of the waste heat of the factory and the waste heat of the cogeneration is carried out in various directions, and the effective use of waste heat is recovering. For this purpose, waste heat, which is consumed by some industries such as hot water or steam, is actively recycled using an absorption type heat pump.

일반적인 흡수식 히트펌프는 압축식 히트펌프에서 압축 행정 대신에 흡수액의 가열에 의한 냉매의 고압증발 프로세스를 이용한 것이다. 보통 냉매로는 물, 흡수액으로는 주로 리튬브로마이드(LiBr: Lithium Bromide)가 이용된다. 냉매(물) 증기를 흡수하여 묽어진 LiBr 수용액은 펌프에 의하여 재생기로 이송되며, 여기에서 열을 가하여(버너, 폐열 등) 냉매(물)를 증발시키고 수용액은 다시 농축된다. 이 농축된 수용액은 다시 증발기에서 증기를 흡수하는 과정을 반복하는 것이다.A general absorption heat pump uses a high pressure evaporation process of a refrigerant by heating an absorption liquid instead of a compression stroke in a compression heat pump. Generally, water is used as a refrigerant, and lithium bromide (LiBr: Lithium Bromide) is mainly used as an absorption liquid. The LiBr aqueous solution, which is absorbed by the refrigerant (water) vapor, is transported to the regenerator by the pump, where heat is applied (burner, waste heat, etc.) to evaporate the refrigerant (water) and the aqueous solution is concentrated again. This concentrated aqueous solution is then repeated to absorb the vapor again in the evaporator.

흡수식 히트펌프의 특징으로는, 전기 에너지에 의해 구동되는 압축식 히트펌프와 달리, 가스의 연소열이나 온수, 증기의 열을 이용하여 열을 펌핑하는 것으로 대용량의 열을 회수하는 곳에 주로 사용되며, 공급하는 열량의 40%를 폐열의 회수열로 이용할 수 있어 결과적으로 에너지 비용의 40%를 절약할 수 있고, 공급하는 온수의 온도를 히트펌프 방식에 따라 압축식에서는 불가능한 95°C의 온수와 120 °C 이상의 증기를 생산할 수 있어서, 난방과 급탕, 산업의 공정용으로까지 널리 이용할 수 있다.Absorption type heat pumps are characterized by the fact that unlike compression heat pumps which are driven by electric energy, heat is pumped by using heat of combustion, heat of hot water or steam of gas and it is mainly used for recovering heat of large capacity. It is possible to save 40% of the energy cost, and the temperature of the hot water to be supplied can be increased by 95 ° C hot water and 120 ° C, it can be widely used for heating, hot water supply, and industrial process.

일반적인 1중 효용 흡수식 냉동기는 도 1a에 나타난 바와 같이, 5개의 주요 열교환기, 즉 재생기(Generator), 응축기(Condenser), 증발기(Evaporator), 흡수기(Absorber)와 용액열교환기(Solution Heat Exchanger)로 이루어지며 다음과 같은 작동원리로 운전된다.As shown in FIG. 1A, a general single-effect absorption refrigerator includes five main heat exchangers: a generator, a condenser, an evaporator, an absorber, and a solution heat exchanger And operates on the following operating principle.

증발기에서 발생한 증기가 흡수기에서 LiBr 수용액에 흡수되어, LiBr수용액은 저농도 용액(희용액)에서 고농도 용액(농용액)으로 된다. 이때 흡수과정에서 흡수열이 발생하여 용액의 온도가 상승하므로 증기의 흡수력이 감소하게 된다. 그러므로 지속적인 흡수과정을 위하여 흡수기는 냉각수나 0공기에 의하여 지속적인 냉각이 필요하다. 따라서 냉각수가 필요한데 일반적으로 냉각수는 냉각탑(Cooling Tower)에서부터 나와 25°C 내지 32°C 로 흡수기와 응축기를 냉각한 후 다시 냉각탑으로 가는 과정을 겪는다.The vapor generated in the evaporator is absorbed in the LiBr aqueous solution in the absorber, and the LiBr aqueous solution becomes a high concentration solution (concentrated solution) in the low concentration solution (dilution solution). At this time, absorption heat is generated in the absorption process and the temperature of the solution is increased, so that the absorption power of the vapor is decreased. Therefore, for a continuous absorption process, the absorber needs continuous cooling by cooling water or zero air. Therefore, cooling water is required. Generally, the cooling water exits the cooling tower and undergoes the process of cooling the absorber and condenser at 25 ° C to 32 ° C and then going back to the cooling tower.

흡수기내의 고농도 용액은 용액펌프(Solution Pump)를 통하여 용액 열교환기(Solution Heat Exchanger)에서 온도가 상승한 후 재생기로 흘러간다. 재생기에서는 80°C 내지 90°C 열원을 이용하여 저농도의 용액을 가열하여 흡수제인 LiBr와 냉매인 물의 비등점 차이를 이용하여 냉매증기를 발생시킨 후, 고농도 용액으로 만든다. 고온 고농도의 LiBr수용액은 용액 열교환기에서 냉각된 후 교축밸브(EV)를 지나 흡수기로 되돌아온다. 재생기에서 발생한 냉매증기는 응축기에서 열을 방출하여 액체가 된 후 증발기에서 증발하면서 냉동효과를 낸다.The high-concentration solution in the absorber flows through the solution pump to the regenerator after the temperature rises in the solution heat exchanger. In the regenerator, a low concentration solution is heated using a heat source of 80 ° C to 90 ° C to generate a refrigerant vapor using the difference between the boiling point of LiBr, which is an absorbent, and water, which is a refrigerant. The high-temperature and high-concentration LiBr aqueous solution is cooled in the solution heat exchanger and then returned to the absorber through the throttling valve (EV). The refrigerant vapor generated in the regenerator emits heat in the condenser to become a liquid, and then evaporates in the evaporator to produce a refrigerating effect.

도 1b에 나타난 바와 같이, 도 1a의 과정을 듀링선도에 나타낸 것으로, 전체 흐름과 각 부분의 상태는 LiBr수용액의 온도, 농도, 증기압의 관계를 나타낸 사이클을 나타내었다.As shown in FIG. 1B, the process of FIG. 1A is shown in the diagram of the dewing line, and the whole flow and the state of each part show a cycle showing the relationship between the temperature, the concentration, and the vapor pressure of the LiBr aqueous solution.

도 1b에서 1-2-5-3은 냉매인 물의 경로를 나타내고 있으며, 6-2-5-4는 리튬브로마이드수용액의 경로는 나타내고 있다. 흡수액은 시계 방향으로 순환하게 된다. 재생기, 응축기압력과 증발기, 흡수기 압력은 각각 5~7mmHg, 45~60mmHg 정도가 된다. 희용액과 농용액 농도는 각각 56 내지 58%, 60내지 62% 정도가 된다.In Fig. 1B, 1-2-5-3 represents the path of water as a refrigerant, and 6-2-5-4 represents the path of aqueous solution of lithium bromide. The absorption liquid is circulated in the clockwise direction. The regenerator, condenser pressure, evaporator and absorber pressure are about 5 ~ 7mmHg and 45 ~ 60mmHg, respectively. The concentrations of the dilute solution and the concentrated solution are about 56 to 58% and about 60 to 62%, respectively.

흡수식 히트펌프의 종류로서는, 1) 제1종 흡수식 히트 펌프이며, 도 2에 나타난 바와 같이, 제1종 흡수 히트펌프는 냉매와 용액의 평형온도관계를 나타내는 듀링 선도상에 시계 방향의 용액 사이클을 형성하게 된다. The absorption heat pump of the first type is a first type absorption heat pump. As shown in FIG. 2, the first type absorption heat pump has a solution cycle in a clockwise direction on a dewing line showing the equilibrium temperature relationship between the refrigerant and the solution Respectively.

흡수식 냉동기보다 온도레벨이 높은 제1종 흡수 히트펌프는 고온의 열원을 이용해 폐열온도를 상승시킨 것으로 흡수냉동기의 사이클 전체로 고온측으로 이동하고 있다.     The first type absorption heat pump, which has a higher temperature level than the absorption type refrigerator, has a waste heat temperature elevated by using a high temperature heat source, and is moving toward the high temperature side throughout the cycle of the absorption refrigerator.

예를 들면 증발기에 35°C 정도의 폐온수를 공급하고, 열원에는 가스 혹은 증기를 이용해 75°C 정도의 온수를 제조해 이용한다면, 연료 발열량의 1.5~1.6배의 열량을 온열 할 수 있고 온열을 증량해 이용하는 것을 증량형 흡수 히트펌프라고 하고 있다. For example, if the evaporator is supplied with waste water of about 35 ° C and the heat source is made of gas or steam at a temperature of about 75 ° C, it can heat 1.5 to 1.6 times as much heat as the fuel, Is used as an increase type absorption heat pump.

도 2의 하부는 폐열원에서 얻을 수 있는 온수의 온도를 시스템 구성도에 나타낸 것이다. 그림에서 보듯이 흡수식 히트펌프시스템에서는 38 °C 정도의 폐열원을 이용하여 75°C 정도의 고온수를 얻을 수 있으며, 전체 시스템의 효율도 COP= 1.7을 얻을 수 있어 매우 유용한 열회수 시스템이 된다. The lower part of FIG. 2 shows the temperature of the hot water obtained from the waste heat source in the system configuration diagram. As shown in the figure, in the absorption type heat pump system, a high temperature water of about 75 ° C can be obtained by using the waste heat source of about 38 ° C, and the efficiency of the whole system can be obtained as COP = 1.7, which is a very useful heat recovery system.

제1종 흡수식 히트펌프의 열수지와 성적계수Heat recovery and coefficient of performance of Type 1 absorption heat pump

Figure 112016122469195-pat00001
Figure 112016122469195-pat00001

Figure 112016122469195-pat00002
:증발기의 폐열 회수열량
Figure 112016122469195-pat00002
: Heat recovery calorific value of evaporator

Figure 112016122469195-pat00003
:흡수기에서 온수 가열에 쓰이는 열량
Figure 112016122469195-pat00003
: The calorie used to heat the hot water in the absorber

Figure 112016122469195-pat00004
:재생기에서 필요한 열량
Figure 112016122469195-pat00004
: The amount of heat required in the regenerator

Figure 112016122469195-pat00005
:응축기에서 온수 가열에 쓰이는 열량
Figure 112016122469195-pat00005
: Calories used for hot water heating in a condenser

제1종 흡수식 히트펌프의 경우 외부에서 가한 구동열원은 QG이고, 온수가열에 이용하는 열은 QA와 QC 이므로, 이때 성적계수는 다음과 같다.In the case of the first type absorption type heat pump, the drive heat source applied from outside is Q G , and the heat used for hot water heating is Q A and Q C , and the coefficient of performance is as follows.

Figure 112016122469195-pat00006
= 1.6 내지 1.7
Figure 112016122469195-pat00006
= 1.6 to 1.7

여기서 제 1종 흡수식 히트펌프의 성적계수는 항상 1보다 크게 되며, 또한 이 성적계수는 QE/QG, 즉 증발기에서 흡열되는 저온 열량의 열량이 크면 좋게 되는 것이다. Here, the coefficient of performance of the first type absorption heat pump is always larger than 1 and the coefficient of performance is Q E / Q G , that is, the calorific value of the low-temperature heat absorbed by the evaporator becomes large.

일반적으로 QE는 전 열량의 40% 내지 45%를 차지하고 있어 히트펌프를 사용하면 기존 보일러는 사용할 경우보다 약 40% 내지 45%의 에너지를 절약할 수 있다.In general, Q E accounts for 40% to 45% of the total heat, and using a heat pump can save about 40% to 45% of energy compared to using a conventional boiler.

또한, 2) 제2종 흡수식 히트펌프이며, 이느 중온의 폐열에너지를 구동열 에너지로 사용하여 고온의 에너지와 저온의 에너지를 생산하는 시스템으로 고온의 에너지를 이용하고 저온의 에너지를 배출하는 것이다. 2) The second type absorption type heat pump is a system for producing high-temperature energy and low-temperature energy by using the waste heat energy of the middle temperature as drive heat energy, and discharges low-temperature energy by using high-temperature energy.

히트 트랜스포머(Heat Transformer)라고 불리기도 하며, 도 3에서 보듯이 중간 온도에서 열이 공급되면 일부는 고온으로 변환되고, 나머지는 저온으로 변환되어 2종 흡수식 히트펌프는 산업폐열을 회수하는데 매우 유용한 방식이다. 특히 고온의 스팀을 얻는데 유리하다.   As shown in FIG. 3, when heat is supplied at an intermediate temperature, a part of the heat is converted to a high temperature and the remainder is converted to a low temperature. Thus, the two-kind absorption heat pump is very useful for recovering industrial waste heat to be. It is particularly advantageous for obtaining high temperature steam.

작동원리 및 사이클로서는 , 도 4에서 보듯이 작동원리는 재생기에 있는 희용액이 80~90온도의 폐온수에 의해 가열되어 냉매증기를 발생시킨다. 발생된 냉매증기는 응축기로 흐르며, 응축기에서 냉각수에 의해 응축된다. 응축된 냉매액은 냉매 펌프에 의해 증발기로 압송되고 증발기에서 폐온수의 일부에 의해 냉매가 증발한다. As for the operating principle and cycle, as shown in FIG. 4, the working principle is that the diluent solution in the regenerator is heated by the waste water of 80 to 90 degrees to generate the refrigerant vapor. The generated refrigerant vapor flows to the condenser and is condensed by the cooling water in the condenser. The condensed refrigerant liquid is sent to the evaporator by the refrigerant pump and the refrigerant evaporates by a part of the waste hot water in the evaporator.

고온재생기로부터 공급된 농용액이 증발기에서 발생된 증기를 흡수기에서 흡수하면 증기 흡수열이 발생한다. 이때 흡수기 전열관 내를 지나는 온수가 고온으로 가열되어 고급의 사용 가능한 열로 변환된다. 흡수기에서 냉매증기를 흡수하여 저농도가 된 흡수액은 용액열교환기를 거쳐 재생기로 공급된다. 재생기에서 농용액이 된 용액은 흡수액 펌프에 의해 흡수기로 압송된다.When the concentrated solution supplied from the high-temperature regenerator absorbs the vapor generated in the evaporator in the absorber, heat of vapor absorption is generated. At this time, the hot water passing through the absorber heat pipe is heated to a high temperature and converted into high-grade usable heat. The absorption liquid which absorbs the refrigerant vapor in the absorber and becomes low concentration is supplied to the regenerator through the solution heat exchanger. The concentrated solution in the regenerator is sent to the absorber by the absorptive pump.

폐온수의 경로를 중심으로 사이클을 살펴보면, 일부의 폐온수는 재생기에서 냉매를 발생하는데 사용되어진 후 온도가 낮아진 상태로 되고, 나머지 폐온수는 증발기로 공급되어 냉매증기를 발생시키는 것으로 사용되고 온도가 낮아진다. 흡수기를 통과하는 온수의 경우는 온도가 높아서 고급의 열로 변환되고 산업현장의 목적에 따라 승온되어 온수를 플래시 탱크를 통하여 소정 압력의 증기로 자가 증발시켜 저압증기를 공급할 수 있다. 횡형의 셸과 튜브형 흡수기를 이용해 관외용액 흡수열로 관내의 기 액혼합 상태의 물을 가열해 흡수기 관내에서 직접 증기를 발생시킨다. 발생증기량을 많게 하기 위해서는 어느 정도의 수분을 갖게 한 후 기액 분리기에서 증기를 분리하고 액을 재순환 시키게 된다   When the waste water is used to generate the refrigerant in the regenerator, the temperature of the regenerator is lowered, and the remaining waste water is supplied to the evaporator to generate the refrigerant vapor, and the temperature is lowered . In the case of hot water passing through the absorber, the temperature is high and converted into high-grade heat, and the hot water is raised according to the purpose of the industrial field, and the hot water can be self-evaporated through the flash tank with a predetermined pressure steam to supply low pressure steam. By using a horizontal shell and a tubular absorber, the water in the vapor mixture in the tube is heated by the absorption heat of the extracellular solution to generate steam directly in the absorber tube. In order to increase the amount of generated steam, the steam is separated from the gas-liquid separator after having a certain amount of moisture, and the liquid is recycled

상기와 같은 과정은 도 5에서 전체 흐름과 각 부분의 상태는 LiBr수용액의 온도, 농도, 증기압의 관계를 나타낸 사이클을 나타내었다. 흡수액은 반시계 방향으로 순환하게 된다. 재생기, 응축기압력과 증발기, 흡수기 압력은 각각 45~60mmHg, 350~400mmHg 정도가 된다. 희용액과 농용액 농도는 각각 56~58%, 60~62% 정도가 된다. 5, the overall flow and the state of each part show a cycle showing the relationship between the temperature, the concentration, and the vapor pressure of the LiBr aqueous solution. The absorption liquid is circulated counterclockwise. The regenerator, condenser pressure, evaporator and absorber pressure are about 45 ~ 60mmHg and 350 ~ 400mmHg respectively. Concentrations of dilute and concentrated solutions are 56 ~ 58% and 60 ~ 62%, respectively.

2종 히트 펌프는 재생기와 증발기에는 80°C 내지 90°C 의온수폐열을, 응축기는 냉각탑에서 25°C 내지 32°C 의 냉각수를 공급해 흡수기에서 120, 포화압력 0.2MPa(A)의 증기를 발생시키는 사이클이 된다.  The second type heat pump supplies hot water waste heat of 80 ° C to 90 ° C to the regenerator and the evaporator and the condenser is supplied with cooling water of 25 ° C to 32 ° C in the cooling tower to generate steam of 120 at the absorber and 0.2 MPa .

제2종 흡수식 히트펌프의 열수지와 성적계수로서는, 제 2종 흡수식 히트펌프 전체적인 열수지는 히트펌프에 들어오는 열량 QE+QG,히트펌프로 나가는 열량 QA+QC사이에서 이루어지게 된다.As the heat output and the coefficient of performance of the second type absorption heat pump, the overall heat recovery of the second type absorption heat pump is made between the heat amount Q E + Q G entering the heat pump and the heat amount Q A + Q C exiting the heat pump.

Figure 112016122469195-pat00007
Figure 112016122469195-pat00007

Figure 112016122469195-pat00008
Figure 112016122469195-pat00008

Figure 112016122469195-pat00009
:증발기의 폐온수 회수 열량(구동열원)
Figure 112016122469195-pat00009
: Waste heat recovery heat of the evaporator (driving heat source)

Figure 112016122469195-pat00010
:흡수기에서 온수 가열에 쓰이는 열량
Figure 112016122469195-pat00010
: The calorie used to heat the hot water in the absorber

Figure 112016122469195-pat00011
:재생기에 필요한 폐온수 회수열량(구동열원)
Figure 112016122469195-pat00011
: Waste heat recovery heat required for regenerator (driving heat source)

Figure 112016122469195-pat00012
:응축기에서 냉각수에 의해 방열되는 열량
Figure 112016122469195-pat00012
: Heat released by the cooling water in the condenser

제2종 흡수식 히트펌프의 경우 외부에서 가한 구동 열원은

Figure 112016122469195-pat00013
이고, 온수가열에 이용하는 열은
Figure 112016122469195-pat00014
이다.
Figure 112016122469195-pat00015
는 냉각수에 의해 방열되는 열량으로, 이때 성적계수는 다음과 같다.In the case of the second type absorption type heat pump,
Figure 112016122469195-pat00013
And the heat used for hot water heating is
Figure 112016122469195-pat00014
to be.
Figure 112016122469195-pat00015
Is the heat quantity radiated by the cooling water, and the coefficient of performance is as follows.

Figure 112016122469195-pat00016
Figure 112016122469195-pat00016

대한민국 특허공보 10-0337208Korean Patent Publication No. 10-0337208 대한민국 특허공보 10-1052776Korean Patent Publication No. 10-1052776

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 1중효용 흡수식 냉동기 시스템과 2종 1단 흡수식 히트 펌프시스템을 결합한 냉방 및 증기 동시공급 흡수식 냉동/히트펌프 하이브리드 시스템에 관한 것으로서, 1중효용 흡수식 냉동기의 응축기(CON), 재생기(GEN)과 2종 1단 흡수식 히트 펌프 시스템의 응축기(CON), 재생기(GEN) 작동 영역(흡수액 온도, 농도, 압력)은 유사한 작동 범위를 갖고 있으므로, 응축기(CON), 재생기(GEN)을 공통으로 한 1중 효용 흡수식 냉동기 시스템과 2종 1단 흡수식 히트 펌프를 결합한 하이브리드 타입 흡수식 시스템을 제공하는 것이다. The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an absorption type refrigeration / heat pump hybrid system for simultaneous supply of cooling and steam, which combines a single-effect absorption refrigerator system and a two- (CON), regenerator (GEN) and condenser (CON) and regenerator (GEN) operating area (absorption liquid temperature, concentration and pressure) of the two-stage single stage absorption heat pump system have similar operating ranges A hybrid type absorption system in which a condenser (CON) and a regenerator (GEN) are commonly used and a one-stage absorption type refrigerator system and a two-kind single stage absorption type heat pump are combined.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the present invention will be described hereinafter and will be understood by the embodiments of the present invention. Further, the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and the combination shown in the claims.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 냉매를 수용하는 저온 증발기에서 발생한 증기가 저온 흡수기에서 LiBr 수용액에 흡수되어, 고농도 용액에서 저농도 용액으로 변환되며; 상기 저온 흡수기내의 저농도 용액을 용액펌프 3에 의해 저온용액 열교환기를 지나서 재생기로 공급되고; 상기 재생기의 농용액의 일부는 상기 저온용액 열교환기를 지나서 제 1교축밸브를 거쳐 다시 저온 흡수기로 유입되고, 나머지 농용액은 용액펌프 2에 의해 고온용액 열교환기를 지나서 고온흡수기로 유입되고; 상기 고온 흡수기내의 용액은 상기 고온용액 열교환기를 거쳐 다시 재생기로 유입되고; 상기 재생기에서 발생된 냉매증기는 응축기에서 열을 방출하여 액체냉매로 되고, 팽창밸브를 거쳐 상기 저온 증발기로 유입되고, 나머지 냉매는 냉매펌프 1 에 의해 고온증발기로 유입되고; 상기 고온증발기에서 발생된 증기가 고온 흡수기에서 LiBr 수용액에 흡수되어, 고농도 용액에서 저농도 용액으로 변환되도록; 이루어진 냉방 및 증기 동시공급 흡수식 냉동/히트펌프 하이브리드 시스템을 제공하는 것이다. As a means for solving the above problems, the present invention is characterized in that steam generated in a low-temperature evaporator containing a refrigerant is absorbed into a LiBr aqueous solution in a low-temperature absorber and is converted from a high-concentration solution to a low- concentration solution; The low concentration solution in the low temperature absorber is supplied to the regenerator through the low temperature solution heat exchanger by the solution pump 3; A portion of the concentrated solution of the regenerator passes through the low temperature solution heat exchanger and then through the first throttling valve to the low temperature absorber and the remaining concentrated solution flows into the high temperature absorber through the high temperature solution heat exchanger by the solution pump 2; The solution in the high-temperature absorber flows into the regenerator again via the hot solution heat exchanger; The refrigerant vapor generated in the regenerator discharges heat from the condenser to become liquid refrigerant, flows into the low temperature evaporator through the expansion valve, and the remaining refrigerant is introduced into the high temperature evaporator by the refrigerant pump 1; The vapor generated in the high-temperature evaporator is absorbed in the LiBr aqueous solution in the high-temperature absorber so as to be converted from the high-concentration solution to the low-concentration solution; And to provide a combined cooling and steam simultaneous absorption refrigeration / heat pump hybrid system.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 산업 공정에서 버려지는 80° 내지 90° C 의 폐온수를 가지고 1 대의 기기로 산업 공정에서 필요한 7°C 냉수와 120°C 스팀을 동시에 만들어 산업 공정에 공급 가능한 흡수식 하이브리드 시스템을 제공하고자 하는 것이다. As described above, the present invention can be applied to the industrial process by simultaneously supplying the 7 ° C cold water and the 120 ° C steam, which are necessary in the industrial process, to the waste water of 80 ° to 90 ° C, Absorption type hybrid system.

또한, 필요에 의하여, 시스템의 밸브개폐의 조작에 의하여 냉동기 시스템 또는 히트펌프 시스템 을 선택하여 각각 별개로 사용하거나, 또는 상기 2개의 시스템을 연결하여, 하이브리드 시스템으로 동시에 사용하는 효율적인 시스템을 제공하고자 하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide an efficient system for selectively using a refrigerator system or a heat pump system separately or by connecting the two systems to a hybrid system at the same time, will be.

도 1a은 일반적인 1중 효용 흡수식 냉동기 시스템을 나타낸 개략도.
도 1b는 1중 효용 흡수식 냉동기 시스템의 듀링 사이클 선도를 나타낸 개략도.
도 2는 일반적인 1종 히트펌프 에너지 평형 및 듀링 사이클 선도를 나타낸 개략도.
도 3은 2종 히트펌프 에너지 평형을 나타낸 개략도.
도 4는 일반적인 2종 1단 흡수식 히트펌프 시스템을 나타낸 개략도.
도 5는 2종 1단 흡수식 히트펌프 시스템 듀링사이클 선도를 나타낸 개략도.
도 6은 본 발명의 냉방 및 증기 공급 흡수식 냉동 및 히트펌프 하이브리드 시스템의 실시예 1를 나타낸 개략도.
도 7은 본 발명의 냉방 및 증기 공급 흡수식 냉동 및 히트펌프 하이브리드 시스템 듀링사이클 선도를 나타낸 개략도.
도 8은 본 발명의 냉방 및 증기 공급 흡수식 냉동 및 히트펌프 하이브리드 시스템의 실시예 2를 나타낸 개략도.
도 9는 본 발명의 냉방 및 증기 공급 흡수식 냉동 및 히트펌프 하이브리드 시스템의 실시예 3을 나타낸 개략도.
FIG. 1A is a schematic diagram showing a general single-effect absorption refrigerator system. FIG.
1B is a schematic diagram showing the dewing cycle diagram of a single-effect absorption refrigerator system;
2 is a schematic view showing a general type 1 heat pump energy balance and a dewing cycle diagram.
3 is a schematic view showing energy balance of a second type heat pump.
4 is a schematic diagram illustrating a typical two-stage single stage absorption heat pump system.
5 is a schematic diagram showing a two-stage single stage absorption pump system dewing cycle diagram;
6 is a schematic view showing Embodiment 1 of a cooling and steam supply absorption refrigeration and heat pump hybrid system of the present invention.
7 is a schematic diagram illustrating the cooling and steam-fed absorption refrigeration and heat pump hybrid system dewing cycle diagram of the present invention.
8 is a schematic view showing Embodiment 2 of a cooling and steam supply absorption type refrigeration and heat pump hybrid system of the present invention.
9 is a schematic view showing Embodiment 3 of a cooling and steam supply absorption refrigeration and heat pump hybrid system of the present invention.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.Before describing in detail several embodiments of the invention, it will be appreciated that the application is not limited to the details of construction and arrangement of components set forth in the following detailed description or illustrated in the drawings. The invention may be embodied and carried out in other embodiments and carried out in various ways. It should also be noted that the device or element orientation (e.g., "front," "back," "up," "down," "top," "bottom, Expressions and predicates used herein for terms such as " left, " " right, " " lateral, " and the like are used merely to simplify the description of the present invention, Or that the element has to have a particular orientation. Also, terms such as " first " and " second " are used herein for the purpose of the description and the appended claims, and are not intended to indicate or imply their relative importance or purpose.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.The present invention has the following features in order to achieve the above object.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

본 발명에 따른 냉방 및 증기 동시공급 흡수식 냉동/히트펌프 하이브리드 시스템을 살펴보면, The absorption type refrigeration / heat pump hybrid system according to the present invention will now be described.

냉매를 수용하는 저온 증발기(100)에서 발생한 증기가 저온 흡수기(110)에서 LiBr 수용액에 흡수되어, 고농도 용액에서 저농도 용액으로 변환되며;The vapor generated in the low temperature evaporator 100 containing the refrigerant is absorbed into the LiBr aqueous solution in the low temperature absorber 110 and is converted from the high concentration solution to the low concentration solution;

상기 저온 흡수기(110)내의 저농도 용액을 용액펌프 3(115)에 의해 저온용액 열교환기(120)를 지나서 재생기(130)로 공급되고;The low concentration solution in the low temperature absorber 110 is supplied to the regenerator 130 through the low temperature solution heat exchanger 120 by the solution pump 3 115;

상기 재생기(130)의 농용액의 일부는 상기 저온용액 열교환기(120)를 지나서 제 1교축밸브(131a)를 거쳐 다시 저온 흡수기(110)로 유입되고, 나머지 농용액은 용액펌프 2(135)에 의해 고온용액 열교환기(140)를 지나서 고온흡수기(150)로 유입되고; A portion of the concentrated solution of the regenerator 130 flows into the low temperature absorber 110 through the first throttling valve 131a and the remaining concentrated solution flows into the solution pump 2 135, Is introduced into the hot absorber (150) through the hot solution heat exchanger (140);

상기 고온 흡수기(150)내의 용액은 상기 고온용액 열교환기(140)을 거쳐, 제2교축밸브(131b)를 지나서, 다시 재생기(130)로 유입되고;The solution in the high temperature absorber 150 flows through the hot solution heat exchanger 140, the second throttling valve 131b, and the regenerator 130 again;

상기 재생기(130)에서 발생된 냉매증기는 응축기(160)에서 열을 방출하여 액체냉매로 되고, 팽창밸브(162)를 거쳐 상기 저온 증발기(100)로 유입되고, 나머지 냉매는 냉매펌프 1(165)에 의해 고온증발기(170)로 유입되고;The refrigerant vapor generated in the regenerator 130 is discharged into the liquid refrigerant by the condenser 160 and flows into the low temperature evaporator 100 through the expansion valve 162. The remaining refrigerant flows into the refrigerant pump 165 ) Into the high-temperature evaporator (170);

상기 고온증발기(170)에서 발생된 증기가 고온 흡수기(150)에서 LiBr 수용액에 흡수되어, 고농도 용액에서 저농도 용액으로 변환되도록; 이루어진 냉방 및 증기 동시공급 흡수식 냉동/히트펌프 하이브리드 시스템에 관한 것이다.The vapor generated in the high-temperature evaporator 170 is absorbed in the LiBr aqueous solution in the high-temperature absorber 150 to be converted from the high-concentration solution to the low-concentration solution; And more particularly, to a combined cooling and steam simultaneous absorption refrigeration / heat pump hybrid system.

또한, 상기 저온증발기(100) 및 고온증발기(17)의 하부에 냉매저장탱크(180)를 형성시켜서, 순환펌프 4 및 5(175, 105)로 재 순환시켜서, 증발기를 이루는 전열관에 냉매를 공급하여, 증발기의 열전달을 촉진시키도록;이루어진 것이다. A refrigerant storage tank 180 is formed below the low-temperature evaporator 100 and the high-temperature evaporator 17 to circulate the refrigerant to the circulation pumps 4 and 5 (175, 105), thereby supplying refrigerant to the heat- Thereby promoting the heat transfer of the evaporator.

또한, 상기 재생기(130)하부에 용량조절밸브(133)를 부가하여, 저온흡수기(110)로 유입되는 흡수액 공급량이 조절되도록 하고,In addition, a capacity control valve 133 is added to the lower part of the regenerator 130 to adjust the supply amount of the absorbing liquid flowing into the low temperature absorber 110,

상기 응축기(160)하부에 냉매조절밸브(161)를 부가하여, 저온증발기(100)로 유입되는 냉매 유량을 조절하도록;이루어진 것이다. A refrigerant regulating valve 161 is provided under the condenser 160 to regulate a flow rate of the refrigerant flowing into the low temperature evaporator 100.

또한, 상기 고온증발기(170)과 응축기(160)사이에 냉매 열교환기(190)를 부가하여, 상기 응축기(160)에서 고온증발기(170)로 유입되는 냉매와 상호 열교환되어, 고온증발기(170)로 공급되는 냉매의 온도를 높여서 증발량을 높이도록;이루어진 것이다. A refrigerant heat exchanger 190 is added between the high temperature evaporator 170 and the condenser 160 to exchange heat with the refrigerant flowing from the condenser 160 to the high temperature evaporator 170, So that the amount of evaporation can be increased.

또한, 상기 저온 흡수기(110) 및 응축기(160)로 저온열원의 냉각수 또는 공기가 직렬로 유입되거나, 또는 각각의 구성으로 병렬로 유입되고, Further, cooling water or air of a low-temperature heat source flows into the low-temperature absorber 110 and the condenser 160 in series, or flows in parallel to the respective structures,

상기 재생기(130)와 고온 증발기(170)는 고온열원의 냉각수 또는 공기가 직렬로 유입되거나, 또는 각각의 구성으로 병렬로 유입되도록; 이루어진 것이다. The regenerator 130 and the high-temperature evaporator 170 are so designed that the cooling water or air of the high-temperature heat source flows in series or in parallel in each configuration; .

또한, 상기 냉매펌프 1(165) 및 용액펌프 2(135)의 작동용량에 의하여, 상기 하이브리드 시스템의 성능을 변화되며, 수요처에서 냉방열량 혹은 증기 요구량에 따라 비례적으로 흡수액 공급량이 제어되어 두 시스템의 용량 제어가 가능하도록; 이루어진 것이다.Further, the performance of the hybrid system is changed by the operating capacity of the refrigerant pump 1 165 and the solution pump 2 135, and the supply amount of the absorption liquid is controlled proportionally according to the amount of cooling heat or steam required in the customer, To enable capacity control of the battery; .

또한, 저온증발기(100), 저온흡수기(110), 재생기(130), 응축기(160)를 포함하는 구성요소는 1중 효용 흡수식 냉동기 시스템이며,The component including the low temperature evaporator 100, the low temperature absorber 110, the regenerator 130, and the condenser 160 is a single effect absorption refrigerator system,

고온증발기(170), 고온흡수기(150), 상기 재생기(130), 상기 응축기(160)를 포함하는 구성요소는 2종 1단 흡수식 히트펌프 시스템으로서,A component comprising the high temperature evaporator 170, the hot absorber 150, the regenerator 130, and the condenser 160 is a two stage single stage absorption heat pump system,

상기 응축기(160), 재생기(130) 작동 영역(흡수액 온도, 농도, 압력)은 상기 1중 효용 흡수식 냉동기 시스템과 2종 1단 흡수식 히트펌프 시스템이 동일한 작동 범위를 갖고 있으므로, 상기 응축기(160), 재생기(130)을 공통으로 한 1중효용 흡수식 냉동기 시스템과 2종 1단 흡수식 히트 펌프를 결합한 하이브리드 타입 흡수식시스템을 형성하고;Since the operation range of the condenser 160 and the regenerator 130 is the same as that of the single-stage absorption-type refrigerant system and the dual-stage single-stage absorption heat pump system, , A regenerator (130), and a two-stage single-stage absorption heat pump;

상기 냉동기 시스템 또는 히트펌프 시스템을 선택하여 각각 별개로 사용하거나, 또는 상기 2개의 시스템을 연결하여, 하이브리드 타입 흡수식 시스템으로 동시에 사용하도록;이루어진 냉방 및 증기 동시공급 흡수식 냉동/히트펌프 하이브리드 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a combined cooling and / or steam supply absorption refrigeration / heat pump hybrid system in which the refrigerator system or the heat pump system is selected and used separately, or the two systems are connected to each other to be used as a hybrid type absorption system .

이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 시스템을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a hybrid system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 9. FIG.

도 6에 나타낸 바와 같이, 이는 본 발명의 실시예 1로서, 1중 효용 흡수식 냉동기 시스템과 2종 1단 흡수식 히트 펌프시스템을 결합한 냉방 및 증기 동시공급 흡수식 냉동/히트펌프 하이브리드 시스템을 유기적으로 결합한 시스템을 특징으로 하는 것이다.As shown in FIG. 6, this is an embodiment 1 of the present invention, in which a system combining an absorption type refrigeration / heat pump hybrid system for cooling and steam simultaneously, which combines a single effect absorption type refrigerator system and a double type single stage absorption type heat pump system .

이를 위하여, 1중효용 흡수식 냉동기의 응축기(CON), 재생기(GEN)과 2종 1단 흡수식 히트 펌프 시스템의 응축기(CON), 재생기(GEN) 작동 영역(흡수액 온도, 농도, 압력)은 유사한 작동 범위를 갖고 있으므로, 응축기(CON), 재생기(GEN)을 공통으로 한 1중효용 흡수식 냉동기 시스템과 2종 1단 흡수식 히트 펌프를 결합한 하이브리드 타입 흡수식 시스템을 제공하는 것이다. (CON), regenerator (GEN) and condenser (CON) and regenerator (GEN) operating area (absorption liquid temperature, concentration, pressure) of the two-stage single stage absorption heat pump system of the single- Type absorption type refrigeration system in which a condenser (CON) and a regenerator (GEN) are commonly used, and a two-stage single-stage absorption type heat pump.

보다 구체적인 시스템을 설명하면, 다음과 같다.A more specific system will now be described.

냉매를 수용하는 저온 증발기(100)에서 외부에서 12℃ 정도의 저온열원을 공급받아서, 이로 인하여 발생한 증기가 저온 흡수기(110)에서 LiBr 수용액에 흡수되어, 고농도 용액에서 저농도 용액으로 변환되며, 상기 저온열원은 7℃ 정도의 냉수가 만들어 지며, 이를 외부의 필요공급처 및 냉방부하에 공급하는 것이다.A low-temperature heat source of about 12 ° C is supplied from the low-temperature evaporator 100 that houses the refrigerant, and the resulting steam is absorbed into the LiBr aqueous solution by the low-temperature absorber 110, and is converted from the high- The heat source generates cold water of about 7 ° C and supplies it to the external supply source and the cooling load.

상기 저온 흡수기(110)내에서 만들어진 저농도 용액을 용액펌프 3(115)에 의해 저온용액 열교환기(120)를 지나서 재생기(130)로 공급되고;The low concentration solution made in the low temperature absorber 110 is supplied to the regenerator 130 through the low temperature solution heat exchanger 120 by the solution pump 3 115;

상기 재생기(130)의 농용액의 일부는 상기 저온용액 열교환기(120)를 지나서 제 1교축밸브(131a)를 거쳐 다시 저온 흡수기(110)로 유입되는 것이며, 이로 인하여 수용액는 상호 열교환되어, 시스템 효율을 증가시키는 것이다.A part of the concentrated solution of the regenerator 130 flows into the low temperature absorber 110 through the first throttling valve 131a after passing through the low temperature solution heat exchanger 120. As a result, the aqueous solution is mutually heat exchanged, .

나머지 농용액은 용액펌프 2(135)에 의해 고온용액 열교환기(140)를 지나서 고온흡수기(150)로 유입되고; The remaining concentrated solution is introduced into the hot absorber 150 through the hot solution heat exchanger 140 by the solution pump 2 (135);

상기 고온 흡수기(150)내의 용액은 상기 고온용액 열교환기(140)을 거쳐, 제2교축밸브(131b)를 지나서, 다시 재생기(130)로 유입되며, 외부의 온수는 110℃ 고온으로 가열되어, 난방부하가 발생되는 공급처 또는 필요처에 공급되는 것이다.The solution in the high temperature absorber 150 flows through the hot solution heat exchanger 140 and then through the second throttling valve 131b to the regenerator 130. The hot water in the outside is heated to a high temperature of 110 캜, And is supplied to a supply source or a necessary place where a heating load is generated.

상기 재생기(130)에서 발생된 냉매증기는 응축기(160)에서 열을 방출하여 액체냉매로 되고, 팽창밸브(162)를 거쳐 상기 저온 증발기(100)로 유입되고, 나머지 냉매는 냉매펌프 1(165)에 의해 고온증발기(170)로 유입되는 것이다.The refrigerant vapor generated in the regenerator 130 is discharged into the liquid refrigerant by the condenser 160 and flows into the low temperature evaporator 100 through the expansion valve 162. The remaining refrigerant flows into the refrigerant pump 165 And is introduced into the high-temperature evaporator 170 by the high-temperature evaporator 170.

상기 고온증발기(170)에서 발생된 증기가 고온 흡수기(150)에서 LiBr 수용액에 흡수되어, 고농도 용액에서 저농도 용액으로 변환되도록; 이루어진 냉방 및 증기 동시공급 흡수식 냉동/히트펌프 하이브리드 시스템에 관한 것이다.The vapor generated in the high-temperature evaporator 170 is absorbed in the LiBr aqueous solution in the high-temperature absorber 150 to be converted from the high-concentration solution to the low-concentration solution; And more particularly, to a combined cooling and steam simultaneous absorption refrigeration / heat pump hybrid system.

물/LiBr 흡수액은 재생기(130)의 농용액 출구를 일부는 1중효용 흡수식 냉동기 시스템을 형성하기 위하여 저온 용액 열교환기(120) 입구를 지나 저온 흡수기 (110)로 유입되게 되는 것이다.The water / LiBr absorption liquid is introduced into the low-temperature absorber 110 through the inlet of the low-temperature solution heat exchanger 120 to partially form the concentrated solution outlet of the regenerator 130 to form a single-effect absorption-type refrigerator system.

반면 재생기(GEN,130)의 농용액 출구 나머지 유량은 2종 1단 흡수식 히트 펌프시스템을 형성하기 위하여 흡수액 펌프(P2,135)에 의해 고온 용액 열교환기 (HHX,140) 입구를 지나 고온 흡수기 (ABS(H),150)로 유입되게 된다.  On the other hand, the remaining flow rate of the concentrated solution outlet of the regenerator (GEN) 130 passes through the inlet of the high temperature solution heat exchanger (HHX, 140) by the absorption liquid pump (P2, 135) to form a two stage single stage absorption heat pump system, ABS (H), 150, respectively.

냉매인 물은 응축기(CON,160)출구 일부는 1중효용 흡수식 냉동기 시스템을 형성하기 위하여 팽창밸브 (EV,161)를 지나 증발기 (EVA(L),100)로 유입되게 된다. A portion of the condenser (CON) 160 is introduced into the evaporator (EVA (L) 100) through the expansion valve (EV) 161 to form a single-effect absorption refrigerator system.

반면 응축기(CON,160)의 냉매출구 나머지 유량은 2종 1단 흡수식 히트 펌프시스템을 형성하기 위하여 냉매 펌프(P1,162)에 의해 고온 증발기 (EVA(H),170)로 유입되게 된다. On the other hand, the remaining flow rate of the refrigerant at the outlet of the condenser (CON) 160 is introduced into the high-temperature evaporator (EVA (H) 170) by the refrigerant pump P1,162 to form a two-stage single stage absorption heat pump system.

냉매펌프(P1,162) 및 용액펌프 2(P2,135)의 의하여 2종 1단 흡수식 히트 펌프 시스템의 냉매 및 흡수액 양이 결정되므로 2종 1단 흡수식 히트 펌프 시스템 성능에 중요한 변수가 되는 것이다.The refrigerant pump (P1,162) and the solution pump 2 (P2,135) determine the amount of refrigerant and absorption liquid in the two-stage single-stage absorption heat pump system, which is an important parameter for the performance of the two-stage single stage absorption heat pump system.

도 6에 나타난 바와 같이, 1중효용 흡수식 냉동기 시스템과 2종 1단 흡수식 히트 펌프시스템에서 응축기와 저온 흡수기(ABS(L))의 냉각수 및 재생기(GEN) 와 고온 증발기 (EVA(H)) 온수공급은 각각 두 요소를 묶어서 직렬로 공급할 수 도 있고 요소별로 병렬 방식으로 공급할 수도 있는 것을 특징으로 하는 것이다.As shown in FIG. 6, the coolant and regenerator (GEN) and the high-temperature evaporator (EVA (H)) of the condenser and the low-temperature absorber (ABS The supply may be supplied in series by bundling two elements, or may be supplied in parallel by elements.

도 7에 나타난 바와 같이, 이는 하단부와 상단부로 나눌수 있으며, 상기 하단부는 1중효용 흡수식 냉동기 시스템을 나타내며 흡수액 기준으로 재생기와 흡수기 사이의 용액순환은 시계방향의 순환을 이룬다. 저압부인 저온 증발기와 저온 흡수기의 압력은 약 5~7mmHg의 저 압력을 형성 하며, 응축기와 재생기는 45~60mmHg의 중간 압력을 형성한다. 농도는 희용액은 56%~ 58% 정도가 되며 농용액은 60~62% 정도가 형성된다. As shown in FIG. 7, it can be divided into a lower end portion and an upper end portion. The lower end portion represents a single effect absorption type refrigerator system, and the solution circulation between the regenerator and the absorber on the basis of the absorbed liquid is clockwise circulated. The pressure of the low pressure evaporator and the low temperature absorber forms a low pressure of about 5 ~ 7mmHg, and the condenser and the regenerator form an intermediate pressure of 45 ~ 60mmHg. Concentration is about 56% ~ 58% for diluted solution and about 60 ~ 62% for concentrated solution.

또한, 상기 상단부는 2종 1단 흡수식 히트 펌프 시스템을 나타내며 흡수액 기준으로 재생기와 고온 흡수기 사이의 용액순환은 반시계방향의 순환을 이룬다. 고압부인 고온 증발기와 고 흡수기의 압력은 약 350~400mmHg의 저 압력을 형성 하며, 응축기와 재생기는 45~60mmHg의 고 압력을 형성한다. 농도는 희용액은 56%~ 58% 정도가 되며 농용액은 60~62% 정도가 형성된다. 재생기로 유입되는 각각 사이클의 흡수액 희용액 농도와 온도는 다를 수 있지만 재생기 출구의 농도와 온도는 같게 된다. In addition, the upper part represents a two-stage single stage absorption heat pump system, and the solution circulation between the regenerator and the hot absorber on the basis of the absorption liquid is counterclockwise circulated. The pressure of the high-pressure evaporator and the high absorber forms a low pressure of about 350 to 400 mmHg, and the condenser and the regenerator form a high pressure of 45 to 60 mmHg. Concentration is about 56% ~ 58% for diluted solution and about 60 ~ 62% for concentrated solution. The concentration and temperature of the absorber solution in each cycle flowing into the regenerator may be different, but the concentration and temperature of the regenerator outlet are the same.

도 8은 본 발명의 실시예 2를 나타낸 개략도로서, 고온 증발기와 저온 증발기의 구성은 증발기로 유입된 냉매를 바로 증발기 전열관이나 열교환기에 투입되는 것이 아니라 증발기 하부에 냉매 저장 탱크를 만들어 냉매 순환 펌프(P4,P5)로 재순환시켜 유하 액막식 증발기와 같이 전열관 적절한 냉매 공급으로 증발 전열관 열전달을 촉진을 시키도록 하는 것을 특징으로 하는 것이다.FIG. 8 is a schematic view showing Embodiment 2 of the present invention. In the configuration of the high-temperature evaporator and the low-temperature evaporator, the refrigerant introduced into the evaporator is not directly introduced into the evaporator heat transfer tube or heat exchanger but is formed into a refrigerant storage tank below the evaporator P4, and P5) so as to facilitate the heat transfer of the evaporation heat transfer pipe by appropriately supplying the refrigerant to the heat transfer pipe like the falling film evaporator.

이를 위하여, 상기 저온증발기(100) 및 고온증발기(17)의 하부에 냉매저장탱크(180)를 형성시켜서, 순환펌프 4 및 5(175, 105)로 재 순환시켜서, 증발기를 이루는 전열관에 냉매를 공급하도록 ;이루어진 것이다. For this, a refrigerant storage tank 180 is formed below the low-temperature evaporator 100 and the high-temperature evaporator 17 to circulate the refrigerant to the circulation pumps 4 and 5 (175, 105) Supply.

아울러, 상기 재생기(130)하부에 용량조절밸브(133)를 부가하여, 저온흡수기(110)로 유입되는 흡수액 공급량이 조절되도록 하고; 상기 응축기(160)하부에 냉매조절밸브(161)를 부가하여, 저온증발기(100)로 유입되는 냉매 유량을 조절하도록;이루어진 것이다. In addition, a capacity control valve 133 is added to the lower part of the regenerator 130 to regulate the supply amount of the absorption liquid flowing into the low temperature absorber 110; A refrigerant regulating valve 161 is provided under the condenser 160 to regulate a flow rate of the refrigerant flowing into the low temperature evaporator 100.

도 9에 나타난 바와 같이, 이는 본 발명의 실시예 3으로서, 냉방/ 스팀 공급 흡수식 냉동 및 히트 펌프 하이브리드 시스템의 사이클 성능계수(COP) 를 높이기 위한 실시예를 나타낸 것이다.As shown in Fig. 9, this is an embodiment 3 of the present invention for increasing the cycle performance coefficient (COP) of the cooling / steam supply absorption refrigeration and heat pump hybrid system.

도 9에 나타난 바와 같이, 응축기와 고온 증발기 사이에 냉매 열교환기 (RHX, 190)를 설치하면 히트 펌프시스템에서 고온 증발기로 공급되는 냉매의 온도를 높여 냉매 증발량을 높일 수 있게 되어 흡수식 히트펌프의 성능계수를 높일 수 있게 된다. 9, when the refrigerant heat exchanger (RHX, 190) is installed between the condenser and the high-temperature evaporator, the temperature of the refrigerant supplied to the high-temperature evaporator in the heat pump system can be increased to increase the evaporation amount of the refrigerant, The coefficient can be increased.

이를 위하여, 상기 고온증발기(170)과 응축기(160)사이에 냉매 열교환기(190)를 부가하여, 상기 응축기(160)에서 고온증발기(170)로 유입되는 냉매와 상호 열교환되어, 고온증발기(170)로 공급되는 냉매의 온도를 높여서 증발량을 높이도록;이루어진 것이다. A refrigerant heat exchanger 190 is added between the high temperature evaporator 170 and the condenser 160 to exchange heat with the refrigerant flowing into the high temperature evaporator 170 from the condenser 160, To increase the evaporation amount by increasing the temperature of the refrigerant supplied to the evaporator.

또한, 실시예 1 내지 3에서, 상기 저온 흡수기(110) 및 응축기(160)로 저온열원의 냉각수 또는 공기가 직렬로 유입되거나, 또는 각각의 구성으로 병렬로 유입(미도시)되고, In Examples 1 to 3, cooling water or air of a low-temperature heat source is introduced into the low-temperature absorber 110 and the condenser 160 in series or in parallel in each configuration (not shown)

상기 재생기(130)와 고온 증발기(170)는 고온열원의 냉각수 또는 공기가 직렬로 유입되거나, 또는 각각의 구성으로 병렬(미도시)로 유입되도록; 이루어진 것이다. The regenerator 130 and the high-temperature evaporator 170 are arranged so that the cooling water or air of the high-temperature heat source flows in series or in parallel (not shown) in each configuration; .

또한, 상기 냉매펌프 1(165) 및 용액펌프 2(135)의 작동용량에 의하여, 상기 하이브리드 시스템의 성능을 변화되도록; 이루어진 것이다.Further, the performance of the hybrid system is changed by the operating capacity of the refrigerant pump 1 (165) and the solution pump 2 (135); .

이는 용액펌프 1 및 2(P1, P2)의 의하여 2종 1단 흡수식 히트 펌프 시스템의 냉매 및 흡수액 양이 결정되므로 2종 1단 흡수식 히트펌프 시스템 성능에 중요한 제어변수가되기 때문이다.This is because the amount of refrigerant and absorption liquid of the two-stage single-stage absorption heat pump system is determined by the solution pumps 1 and 2 (P1 and P2), which is an important control parameter for the performance of the two-stage single stage absorption heat pump system.

또한, 저온증발기(100), 저온흡수기(110), 재생기(130), 응축기(160)를 포함하는 구성요소는 1중 효용 흡수식 냉동기 시스템이며,The component including the low temperature evaporator 100, the low temperature absorber 110, the regenerator 130, and the condenser 160 is a single effect absorption refrigerator system,

고온증발기(170), 고온흡수기(150), 상기 재생기(130), 상기 응축기(160)를 포함하는 구성요소는 2종 1단 흡수식 히트펌프 시스템으로서,A component comprising the high temperature evaporator 170, the hot absorber 150, the regenerator 130, and the condenser 160 is a two stage single stage absorption heat pump system,

상기 응축기(160), 재생기(130) 작동 영역(흡수액 온도, 농도, 압력)은 상기 1중 효용 흡수식 냉동기 시스템과 2종 1단 흡수식 히트펌프 시스템이 동일한 작동 범위를 갖고 있으므로, 상기 응축기(160), 재생기(130)을 공통으로 한 1중효용 흡수식 냉동기 시스템과 2종 1단 흡수식 히트 펌프를 결합한 하이브리드 타입 흡수식시스템을 형성하고;Since the operation range of the condenser 160 and the regenerator 130 is the same as that of the single-stage absorption-type refrigerant system and the dual-stage single-stage absorption heat pump system, , A regenerator (130), and a two-stage single-stage absorption heat pump;

상기 냉동기 시스템 또는 히트펌프 시스템을 선택하여 각각 별개로 사용하거나, 또는 상기 2개의 시스템을 연결하여, 하이브리드 타입 흡수식 시스템으로 동시에 사용하도록;이루어진 냉방 및 증기 동시공급 흡수식 냉동/히트펌프 하이브리드 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a combined cooling and / or steam supply absorption refrigeration / heat pump hybrid system in which the refrigerator system or the heat pump system is selected and used separately, or the two systems are connected to each other to be used as a hybrid type absorption system .

이는 필요에 따라 시스템에 나타난 각 구성요소에 설치된 밸브 개도를 제어 조절하여 냉동기 혹은 히트 펌프 시스템을 선택하여 쓰거나 동시에 사용할 수 있게 되며 냉동기와 히트 펌프의 열량 부하 비중도 조절이 가능할 수 있게 되는 것이다.It is possible to select the refrigerator or heat pump system or to use it at the same time by controlling the degree of opening of the valve installed in each component shown in the system as needed, and it is possible to control the heat load load weight of the refrigerator and the heat pump.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.

100 : 저온 증발기 110: 저온 흡수기
105: 순환펌프 5 115: 용액펌프 3
120: 저온용액 열교환기 130: 재생기
131a: 제 1교축밸브
131b: 제 2교축밸브 133:용량조절밸브,
135: 용액펌프 2
140: 고온용액 열교환기 150: 고온 흡수기
160: 응축기 162: 팽창밸브
161: 냉매조절밸브 165:냉매펌프 1
170: 고온증발기
175: 순환펌프 4
180: 냉매저장탱크 190: 냉매 열교환기
100: low temperature evaporator 110: low temperature absorber
105: circulation pump 5 115: solution pump 3
120: low temperature solution heat exchanger 130: regenerator
131a: first throttling valve
131b: second throttling valve 133: capacity control valve,
135: solution pump 2
140: high temperature solution heat exchanger 150: high temperature absorber
160: condenser 162: expansion valve
161: Refrigerant control valve 165: Refrigerant pump 1
170: high temperature evaporator
175: circulation pump 4
180: refrigerant storage tank 190: refrigerant heat exchanger

Claims (7)

냉매를 수용하는 저온 증발기(100)에서 발생한 증기가 저온 흡수기(110)에서 LiBr 수용액에 흡수되어, 고농도 용액에서 저농도 용액으로 변환되며,
상기 저온 흡수기(110)내의 저농도 용액을 용액펌프 3(115)에 의해 저온용액 열교환기(120)를 지나서 재생기(130)로 공급되고,
상기 재생기(130)의 농용액의 일부는 상기 저온용액 열교환기(120)를 지나서 제 1교축밸브(131a)를 거쳐 다시 저온 흡수기(110)로 유입되고, 나머지 농용액은 용액펌프 2(135)에 의해 고온용액 열교환기(140)를 지나서 고온흡수기(150)로 유입되고,
상기 고온 흡수기(150)내의 용액은 상기 고온용액 열교환기(140)을 거쳐, 제2교축밸브(131b)을 지나서,다시 재생기(130)로 유입되고,
상기 재생기(130)에서 발생된 냉매증기는 응축기(160)에서 열을 방출하여 액체냉매로 되고, 팽창밸브(162)를 거쳐 상기 저온 증발기(100)로 유입되고, 나머지 냉매는 냉매펌프 1(165)에 의해 고온증발기(170)로 유입되고;
상기 고온증발기(170)에서 발생된 증기가 고온 흡수기(150)에서 LiBr 수용액에 흡수되어, 고농도 용액에서 저농도 용액으로 변환되도록 이루어지며,
상기 저온증발기(100) 및 고온증발기(170)의 하부에 냉매저장탱크(180)를 형성시켜서, 순환펌프 4 및 5(175, 105)로 재 순환시켜서, 증발기를 이루는 전열관에 냉매를 공급하여, 증발기의 열전달을 촉진시키도록 하고,
상기 재생기(130)하부에 용량조절밸브(133)를 부가하여, 저온흡수기(110)로 유입되는 흡수액 공급량이 조절되도록 하고, 상기 응축기(160)하부에 냉매조절밸브(161)를 부가하여, 저온증발기(100)로 유입되는 냉매 유량을 조절하도록 하며,
상기 고온증발기(170)과 응축기(160)사이에 냉매 열교환기(190)를 부가하여, 상기 응축기(160)에서 고온증발기(170)로 유입되는 냉매와 상호 열교환되어, 고온증발기(170)로 공급되는 냉매의 온도를 높여서 증발량을 높이도록 하며,
상기 저온 흡수기(110) 및 응축기(160)로 저온열원의 냉각수 또는 공기가 직렬로 유입되거나, 또는 각각의 구성으로 병렬로 유입되고, 상기 재생기(130)와 고온 증발기(170)는 고온열원의 냉각수 또는 공기가 직렬로 유입되거나, 또는 각각의 구성으로 병렬로 유입되도록 하며,
상기 냉매펌프 1(165) 및 용액펌프 2(135)의 작동용량에 의하여, 상기 하이브리드 시스템의 성능을 변화되며, 수요처에서 냉방열량 혹은 증기 요구량에 따라 비례적으로 흡수액 공급량이 제어되어 두 시스템의 용량 제어가 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 냉방 및 증기 동시공급 흡수식 냉동/히트펌프 하이브리드 시스템.
The vapor generated in the low temperature evaporator 100 containing the refrigerant is absorbed into the LiBr aqueous solution in the low temperature absorber 110 and is converted from the high concentration solution to the low concentration solution,
The low concentration solution in the low temperature absorber 110 is supplied to the regenerator 130 through the low temperature solution heat exchanger 120 by the solution pump 3 115,
A portion of the concentrated solution of the regenerator 130 flows into the low temperature absorber 110 through the first throttling valve 131a and the remaining concentrated solution flows into the solution pump 2 135, Temperature solution heat exchanger 140 to the high-temperature absorber 150,
The solution in the high temperature absorber 150 passes through the hot solution heat exchanger 140, passes through the second throttling valve 131b, flows into the regenerator 130 again,
The refrigerant vapor generated in the regenerator 130 is discharged into the liquid refrigerant by the condenser 160 and flows into the low temperature evaporator 100 through the expansion valve 162. The remaining refrigerant flows into the refrigerant pump 165 ) Into the high-temperature evaporator (170);
The vapor generated in the high-temperature evaporator 170 is absorbed in the LiBr aqueous solution in the high-temperature absorber 150 to be converted from the high-concentration solution to the low-concentration solution,
A refrigerant storage tank 180 is formed below the low-temperature evaporator 100 and the high-temperature evaporator 170 to circulate the refrigerant to the circulation pumps 4 and 5 (175, 105) to supply the refrigerant to the heat- To promote the heat transfer of the evaporator,
A capacity control valve 133 is added to the lower part of the regenerator 130 to regulate the supply amount of the absorption liquid flowing into the low temperature absorber 110 and a refrigerant regulating valve 161 is added to the lower part of the condenser 160, The flow rate of the refrigerant flowing into the evaporator 100 is controlled,
A refrigerant heat exchanger 190 is added between the high temperature evaporator 170 and the condenser 160 to exchange heat with the refrigerant flowing into the high temperature evaporator 170 from the condenser 160 and supplied to the high temperature evaporator 170 The temperature of the refrigerant is increased to increase the evaporation amount,
The regenerator 130 and the high temperature evaporator 170 are connected to the cooling water of the high temperature heat source and the cooling water or air of the low temperature heat source are introduced into the low temperature absorber 110 and the condenser 160 in series, Or air to be introduced in series, or in parallel in each configuration,
The performance of the hybrid system is changed by the operating capacity of the refrigerant pump 1 (165) and the solution pump 2 (135), and the supply amount of the absorption liquid is controlled proportionally according to the amount of cooling heat or steam required in the customer, Wherein the control unit is configured to control the refrigerant / heat pump hybrid system.
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