KR102045273B1 - 히트 펌프 - Google Patents

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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

히트 펌프(2)는 입력 전력에 의해 구동되는 모터(6)와, 모터(6)와 기계적으로 접속되고, 공기를 압축하는 제1 압축기(8)와, 제1 압축기(8)에서 압축한 압축 공기와 물로 열교환하는 제1 열교환기(14)와, 제1 열교환기(14)에서 열교환하여 승온한 물을 취출하는 제1 온수 취출구(38)를 구비한다. 이와 같이, 공기 냉매 히트 펌프(2)에 있어서, CAES 기술의 일부를 히트 펌프로서 이용함으로써, 공기와 물만을 이용하여, 온열을 공급할 수 있다.

Description

히트 펌프
본 발명은 히트 펌프에 관한 것이다. 보다 상세하게는 공기를 냉매로 하는 히트 펌프에 관한 것이다.
종래의 히트 펌프는 냉매로서 주로 HFC(HydroFluoroCarbon) 프레온계나 CO2를 사용하고 있다. 이로 인해, 냉매가 누설되면, 온난화나 대기 중의 CO2 증대가 염려된다. 따라서, 지구 환경에 악영향을 미치지 않는 자연 냉매에 의한 냉난방 시스템이 검토되고 있다.
현상의 히트 펌프의 성적 계수 COP(Coefficient Of Performance)를 90℃ 및 7℃의 열공급 조건에서 비교하면 이하의 정도이다.
자연 냉매(CO2) 히트 펌프: COP 3.0
흡수식 히트 펌프: COP 1.5
흡착식 히트 펌프: COP 0.6 내지 0.7
대체 프레온 히트 펌프: COP 4.5
공기 냉매 냉동기: COP 0.44
궁극의 자연 냉매인 공기에 대해서는 공기 냉매 냉동기가 있다. 그러나, 공기 냉매 냉동기는 초저온 영역에서의 동결 등으로 용도가 한정되고, 또한 COP 0.44 정도이기 때문에 성능면에서 유리하지 않다.
또한, 작동 유체로서 공기를 사용하고, 재생 가능 에너지와 같은 불규칙하게 변동되는 불안정한 발전 출력을 평활화하는 기술로서, 압축 공기 저장(CAES)이라고 불리는 기술이 알려져 있다. 특허문헌 1의 CAES 발전 장치는 잉여의 발전 전력이 발생했을 때에 압축기로부터 토출되는 압축 공기를 축적하고, 필요할 때에 공기 터빈 발전기 등에서 전기로 재변환한다.
일본 특허 공개 제2013-512410호 공보
특허문헌 1의 CAES 발전 장치는 재생 가능 에너지와 같은 불규칙하게 변동되는 불안정한 발전 출력을 평활화하는 것을 목적으로 하고, 공기를 냉매로 하는 히트 펌프로서 이용하는 것에 대해서는 특별히 시사되어 있지도 않다.
본 발명은 CAES 기술의 일부를 히트 펌프로서 이용함으로써, 공기와 물만을 이용하여, 온열을 공급할 수 있는 공기 냉매 히트 펌프를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 종래부터 효율을 향상시킨 공기 냉매 히트 펌프를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은, 입력 전력에 의해 구동되는 전동기와, 상기 전동기와 기계적으로 접속되고, 공기를 압축하는 제1 압축기와, 상기 제1 압축기에서 압축한 압축 공기와 물로 열교환하는 제1 열교환기와, 상기 제1 열교환기에서 열교환하여 승온한 물을 취출하는 제1 온수 취출구를 구비하는, 히트 펌프를 제공한다.
제1 압축기의 압축열에 의해 공기 온도를 상승시키고, 제1 열교환기에서 온도 상승한 공기와 물로 열교환하여 물을 승온시켜 온수를 만듦으로써 제1 온수 취출구로부터 온수를 취출할 수 있다. 또한, 작동유체는 공기 및 물이기 때문에, 대기 중에 누설해도 무해하다.
상기 제1 압축기에서 압축한 압축 공기에 의해 구동되는 팽창기와, 상기 팽창기와 기계적으로 접속된 부하 발생부와, 상기 팽창기에서 팽창된 공기와 물로 열교환하는 제2 열교환기와, 상기 제2 열교환기에서 열교환하여 강온한 물을 취출하는 냉수 취출구를 더 구비하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 팽창기에서 팽창되고 상기 제2 열교환기에 공급되는 공기는 -50℃ 내지 -110℃이다.
팽창기에 있어서의 팽창 시의 흡열에 의해 공기를 강온시키고, 바람직하게는 -50℃ 내지 -110℃로 강온시키고, 제2 열교환기에서 이 강온한 공기와 물로 열교환하고, 물을 냉각하여 냉수 취출구로부터 냉수로서 취출할 수 있다. 또한, 온수뿐만 아니라 냉수도 취출할 수 있기 때문에, COP를 증가시켜, 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 압축기에서 압축된 압축 공기를 저장하는 제1 축압부를 더 구비하고, 상기 팽창기는 상기 제1 축압부로부터 공급되는 압축 공기에 의해 구동되고, 상기 부하 발생부는 발전기이고, 상기 발전기는 상기 팽창기에 의해 구동되어 발전하는 것이 바람직하다.
제1 축압부에 의해 압축 공기로서 에너지를 축적하고, 필요할 때에 압축 공기를 팽창기에 공급하여 발전기를 구동하여 발전함으로써, 냉열 및 온열뿐만 아니라, 전력의 평활화도 동시에 가능하다.
상기 팽창기 및 상기 제1 축압부 중 적어도 하나에 유체적으로 접속된 제2 축압부와, 상기 제1 압축기에 의해 압축된 압축 공기보다도 고압으로 공기를 압축하여 상기 제2 축압부에 공급하는 제2 압축기를 더 구비하는 것이 바람직하다.
제2 축압부와 제2 압축기를 설치함으로써, 상용 전력 계통의 정전 등의 비상 시에 장시간에 걸쳐 긴급 전원과 냉수를 공급할 수 있다. 이것은, 데이터 센터나 대형의 컴퓨터 등의 정전 시에 있어서도 비상용 전력이 필요하고, 또한 대량의 냉열이 필요한 수요가에 대하여 특히 유효하다.
상기 발전기에서 발전한 전력의 공급처를, 상기 전동기 또는 수요처로 전환하는 전환 기구를 더 구비하는 것이 바람직하다.
전환 기구를 설치함으로써, 필요에 따라 전력의 공급처를 전환할 수 있다. 구체적으로는, 통상 시에는 발전기의 발전 전력을 수요처에 공급하면서, 수요처로부터의 전력 수요가 없는 경우에는 전동기에 전력을 공급하여 제1 압축기를 구동함으로써, 발전기의 발전 전력을 유효 이용할 수 있다. 특히, 수요처로부터의 전력 수요가 없는 경우에는, 전력을 시스템 내에서 순환 이용하기 때문에, 시스템 외로부터 필요한 공급 전력을 저감시킬 수 있고, 따라서 성적 계수 COP(Coefficient Of Performance)를 증가시켜, 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 부하 발생부는 상기 전동기인 것이 바람직하다.
전동기와 부하 발생부를 일체화함으로써, 장치의 구성 요소를 줄일 수 있고, 장치를 소형화할 수 있다. 특히, 부하 발생부가 발전기인 경우, 전동 발전기를 사용하여 제1 압축기와 팽창기를 기계적으로 접속하면 된다.
상기 전동기 및 상기 부하 발생부에 기인하여 발생하는 열을 회수하고, 상기 회수한 열에 의해 물을 승온시키고, 제2 온수 취출구로부터 온수로서 취출하는 열회수 기구를 갖는 것이 바람직하다.
전동기 등에 기인하는 전기 손실이나 메카니즘 손실에 의해 발생하는 열을 회수하여 온수를 만들기 위해 이용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 공기 냉매 히트 펌프에 있어서, CAES 기술의 일부를 히트 펌프로서 이용함으로써, 공기와 물만을 이용하여 온열을 공급할 수 있다. 또한, 종래부터 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 히트 펌프의 개략 구성도.
도 2a는 도 1의 히트 펌프의 냉난방겸 발전 운전 시의 COP의 내역을 나타내는 막대 그래프.
도 2b는 도 1의 히트 펌프의 냉난방 전용 운전 시의 COP의 내역을 나타내는 막대 그래프.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 히트 펌프의 개략 구성도.
도 4는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 히트 펌프의 개략 구성도.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 히트 펌프(2)의 개략 구성도를 나타내고 있다. 본 실시 형태의 히트 펌프(2)는 발전 장치(4)로부터 입력 전력을 받고, 공기를 냉매로서 2종류의 온수(온수 A, B)와 냉수와 냉기를 작출하여, 난방 및 냉방에 이용한다. 작동유체는 공기 및 물이기 때문에, 대기 중에 누설해도 무해하다.
본 실시 형태에서는, 환경성을 고려하여 발전 장치(4)로서 풍력 발전이나 태양광 발전 등의 재생 가능 에너지를 이용한 것을 사용하고 있지만, 발전 장치(4)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 대체적으로는, 발전 장치(4)는 상용 전원에 접속된 전력 계통 등이어도 된다.
본 실시 형태의 히트 펌프(2)는 모터(전동기)(6), 제1 압축기(8), 팽창기(10), 발전기(부하 발생부)(12), 제1 열교환기(14) 및 제2 열교환기(18)를 구비하고, 공기 배관(20a 내지 20c) 및 급수 배관(22a 내지 22g)에 의해 이것들이 유체적으로 접속되어 있다.
먼저, 공기 배관(20a 내지 20c)의 경로에 대하여 설명한다.
발전 장치(4)에 의해 발전된 전력은 모터(6)에 공급된다. 이후, 발전 장치(4)로부터 모터(6)에 공급되는 전력을 입력 전력이라고 한다. 모터(6)는 입력 전력에 의해 구동된다.
제1 압축기(8)는 모터(6)와 기계적으로 접속되어 있고, 모터(6)에 의해 구동된다. 제1 압축기(8)의 토출구(8b)는 공기 배관(20b)을 통해 팽창기(10)의 급기구(10a)와 유체적으로 접속되어 있다. 제1 압축기(8)는 모터(6)에 의해 구동되면, 흡기구(8a)로부터 공기를 흡기하고, 압축하여 토출구(8b)로부터 토출하고, 공기 배관(20b)을 통해 팽창기(10)로 압축 공기를 압송한다. 공기 배관(20b)에는 제1 열교환기(14)가 설치되어 있다.
제1 열교환기(14)에서는 제1 압축기(8)로부터 팽창기(10)로 연장되는 공기 배관(20b) 내의 압축 공기와, 후술하는 급수부(28)로부터 제1 온수 취출구(38)로 연장되는 급수 배관(22b) 내의 물로 열교환하고, 제1 압축기(8)에서 발생한 압축열로 급수 배관(22b) 내의 물을 가열하고 있다. 즉, 제1 열교환기(14)에서는, 압축 공기의 온도는 저하되고, 물의 온도는 상승한다. 제1 열교환기(14)에서는 열교환량을 조정함으로써 각각 소정의 온도로 조정할 수 있고, 본 실시 형태에서는 물을 상온 이상으로 승온시키고, 압축 공기를 상온 이하로 강온시키고 있다. 여기서, 물의 상온이란, 공업 용수의 온도나, 쿨링타워를 사용하여 대기와 열교환한 후의 물의 온도 등이고, 일반적으로는 5 내지 30℃의 범위에서, 지역이나 계절에 의해 변동된다. 또한, 공기의 상온이란, 대기의 온도이고, 일반적으로는 0 내지 40℃의 범위에서, 지역이나 계절에 따라 변동된다.
팽창기(10)는 발전기(12)와 기계적으로 접속되어 있다. 급기구(10a)로부터 압축 공기가 급기된 팽창기(10)는 급기된 압축 공기에 의해 작동하고, 발전기(12)를 구동한다. 발전기(12)는 스위치(24)를 통해 전력 계통(16) 및 모터(6)에 전기적으로 접속되어 있다(도 1의 일점 쇄선 참조). 따라서, 발전기(12)에서 발전한 전력(이후, 발전 전력이라고 함)은 전력 계통(16) 또는 모터(6)에 공급된다. 발전 전력의 공급처는 스위치(전환 기구)(24)를 전환함으로써 변경할 수 있다. 스위치(24)의 전환은 전력 계통(16)으로부터 요구되는 수요 전력에 따라 전환되어도 된다. 구체적으로는, 발전기(12)로부터 전력 계통(16)으로 전력 송전이 불필요한 경우, 냉난방 전용 운전으로 하여, 스위치(24)를 전환하여 발전기(12)의 발전 전력을 제1 압축기(8)의 모터(6)에 공급한다. 발전기(12)로부터 전력 계통(16)으로 전력 송전이 필요한 경우, 냉난방 발전 겸용 운전으로 하여, 스위치(24)를 전환하여 발전기(12)의 발전 전력을 전력 계통(16)에 공급한다. 특히, 수요처로부터의 전력 수요가 없고, 발전기(12)로부터 전력 계통(16)으로 전력 송전이 불필요한 경우, 냉난방 전용 운전으로 하여 전력을 시스템 내에서 순환 이용하기 때문에, 모터(6)를 구동하기 위해 필요한 시스템 외로부터의 공급 전력을 저감시킬 수 있고, 따라서 성적 계수 COP(Coefficient Of Performance)를 증가시켜, 성능을 향상시킬 수 있다.
팽창기(10)에서 팽창된 공기는 팽창 시의 흡열에 의해 냉각되고, 배기구(10b)로부터 공기 배관(20c) 내로 송출된다. 팽창기(10)의 급기구(10a)에 공급된 압축 공기는 제1 열교환기(14)에 의해 상온 이하로 강온되어 있기 때문에, 팽창기(10)에서 더욱 냉각됨으로써 확실하게 상온 이하의 냉기로서 공기 배관(20c) 내로 송출된다. 공기 배관(20c)에는 제2 열교환기(18)가 설치되어 있다. 상온 이하로 강온한 냉기는 공기 배관(20c)을 통해 제2 열교환기(18)에 공급된다.
제2 열교환기(18)에서는 팽창기(10)로부터 냉기 취출구(26)까지 연장되는 공기 배관(20c) 내의 상온 이하의 공기와, 후술하는 분류부(36)로부터 냉수 취출구(30)까지 연장되는 급수 배관(22c) 내의 물로 열교환하고, 물을 상온 이하로 강온시키고 있다. 즉, 제2 열교환기(18)에서는, 공기의 온도는 상승하고, 물의 온도는 저하된다. 단, 제2 열교환기(18)에서는 열교환량을 조정함으로써, 공기는 가열되지만 상온 이하로 유지되어 있다. 제2 열교환기(18)에서의 열교환 후, 상온 이하로 유지된 공기, 즉 냉기는 공기 배관(20c)을 통해 냉기 취출구(26)에 공급되고, 냉기 취출구(26)로부터 히트 펌프의 외부로 취출되고, 냉방에 이용된다. 냉방의 수요처는, 예를 들어 컴퓨터의 냉각에 방대한 냉방이 요구되는 데이터 센터나, 제조 공정에 있어서의 제약으로부터 일정 온도로 조정해 두는 것이 요구되는 정밀 기계 공장 및 반도체 공장 등이 있다.
이어서, 급수 배관(22a 내지 22g)의 경로에 대하여 설명한다.
급수부(28)로부터 공급된 물은 급수 배관(22a) 내에서 펌프(32a)에 의해 가압되어 유동한다. 급수 배관(22a)에는 쿨링타워(34)가 설치되어 있고, 급수 배관(22a) 내의 물은 쿨링타워(34)에 의해 일정 온도까지 냉각된다. 냉각 온도는, 예를 들어 상온 정도여도 되고, 개개의 열교환기(14, 18, 40, 42)에 있어서의 열교환량에 기초하여 결정되어도 된다. 급수 배관(22a)은 쿨링타워(34) 하류의 분류부(36)에서 급수 배관(22b 내지 22e)으로 나뉜다.
급수 배관(22b)은 일단이 분류부(36), 타단이 제1 온수 취출구(38)에 접속되어 있다. 급수 배관(22b)에 설치된 제1 열교환기(14)에 있어서 상온 이상으로 승온한 물은 제1 온수 취출구(38)로부터 온수 A로서 히트 펌프의 외부로 취출되고, 난방 등에 이용된다.
급수 배관(22c)은 일단이 분류부(36), 타단이 냉수 취출구(30)에 접속되어 있다. 급수 배관(22c)에 설치된 제2 열교환기(18)에 있어서 상온 이하로 강온한 물은 냉수 취출구(30)로부터 냉수로서 히트 펌프의 외부로 취출되고, 냉방 등에 이용된다. 이와 같이, 온수뿐만 아니라 냉수도 취출할 수 있기 때문에, 성적 계수 COP를 증가시켜, 성능을 향상시킬 수 있다.
급수 배관(22d)은 일단이 분류부(36), 타단이 제2 온수 취출구(44)에 접속되어 있다. 급수 배관(22e)은 일단이 분류부(36), 타단이 제3 열교환기(40) 하류의 급수 배관(22d)에 합류하고 있다. 급수 배관(22d) 및 급수 배관(22e)에는 내부의 물을 승온시키기 위해, 제3 열교환기(40) 및 제4 열교환기(42)가 각각 설치되어 있다.
본 실시 형태에서는 모터(6) 및 발전기(12)에 기인하는 전기 손실이나 메커니컬 손실과 같은 압축열과 비교하면 작지만 온수를 작출할 수 있는 열도 회수하기 위해, 제3 열교환기(40) 및 제4 열교환기(42)가 설치되어 있다. 전기 손실에는 모터(6) 및 발전기(12)에 기인하는 도시하지 않은 인버터 손실 및 컨버터 손실을 포함한다. 제3 열교환기(40) 및 제4 열교환기(42)에서는 급수 배관(22d) 및 급수 배관(22e) 내의 물과, 모터(6) 및 발전기(12)로부터 열 회수 펌프(32b, 32c)에 의해 순환하는 열매체 배관(21a, 21b) 내의 윤활유 등의 열매체로 각각 열교환하고 있다. 즉, 제3 열교환기(40) 및 제4 열교환기(42)에서는 물의 온도는 상승하고, 열매체의 온도는 저하된다. 소정의 온도까지 승온된 물은 온수 B로서 제2 온수 취출구(44)로부터 히트 펌프의 외부로 취출된다. 따라서, 열매체 배관(21a, 21b), 제3 열교환기(40) 및 제4 열교환기(42)는 본 발명의 열회수 기구(46)에 포함된다. 제2 온수 취출구(44)로부터 취출된 온수 B는 제1 온수 취출구(38)로부터 취출된 온수 A보다, 통상 온도가 낮기 때문에, 비교적 저온에서도 이용 가능한 온욕 시설, 온수 풀 및 농업 시설 등에서 난방에 이용하는 것이 생각된다.
냉방 및 난방에 이용된 냉수 및 온수 A, B는 급수 배관(22f, 22g)을 통해 배수부(48)로부터 회수된다. 배수부(48)와 급수부(28)는 도시하지 않은 배관에 의해 접속되어 있고, 배수부(48)로부터 회수된 물은 다시 급수부(28)로부터 급수 배관(22a)을 통해 쿨링타워(34)를 거쳐서 개개의 열교환기(14, 18, 40, 42)에 공급된다. 즉, 본 실시 형태에서 사용되는 물은 급수 배관(22a 내지 22g)에 있어서 순환 사용되어 있다.
바람직하게는, 제1 열교환기(14) 및 제2 열교환기(18)는 원하는 온도의 온수 A, B, 냉수 및 냉기를 얻기 위해 대용량의 열교환이 가능한 플레이트 열교환기를 사용하는 편이 좋다.
또한, 본 실시 형태의 제1 압축기(8) 및 팽창기(10)는 그 종류는 한정되지 않고, 스크루식, 스크롤식, 터보식 및 레시프로식 등이어도 된다. 단, 본 실시 형태의 발전 장치(4)에 대응하도록 재생 가능 에너지 등의 불규칙하게 변동되는 입력 전력에 대해서는, 응답성 높게 리니어에 추종하기 때문에 스크루식이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태의 제1 압축기(8) 및 팽창기(10)의 수는 모두 1대이지만, 대수는 특별히 한정되지 않고, 2대 이상을 병렬로 설치해도 된다.
히트 펌프(2)의 성능에 대하여 설명한다.
히트 펌프(2)와 같은 냉난방 시스템의 성능을 평가하기 위한 계수로서 성적 계수 COP가 있다. COP는 시스템으로의 공급 전력 Li를 발생 전열량 LQ로 나눔으로써 구해진다(COP=LQ/Li). 본 실시 형태에서는, 스위치(24)에 의해, 냉난방 발전 겸용 운전과 냉난방 전용 운전이 전환 가능하다. 따라서, 양 운전 모드에 대하여, 이하, 시스템으로의 공급 전력 Li나 발생 전열량 LQ의 개개의 회수 열량을 예시하면서 설명하지만, 예시하는 수치에 대해서는 특별히 본 발명의 범위를 한정하는 의도는 아니다.
도 2a는 본 실시 형태의 냉난방 발전 겸용 운전인 경우, 도 2b는 냉난방 전용 운전인 경우의 COP의 내역을 나타내는 막대 그래프이다.
먼저, 도 2a를 참조하여 냉난방 발전 겸용 운전인 경우에 대하여 설명한다.
시스템으로의 공급 전력 Li는 발전 장치(4)에 의해 발전되고, 모터(6)를 구동하기 위해 발전 장치(4)로부터 90㎾ 정도의 전력으로서 공급된다.
발생 전열량 LQ는 취출한 온수 A, 온수 B, 냉수 및 냉기의 열량의 합계에, 발전기(12)에서 발전하여 전력 계통(16)에 공급한 전력량 Lg를 가산한 것으로 표현된다.
제1 온수 취출구(38)로부터 취출되는 온수 A는 제1 압축기(8)에 있어서의 압축열을 이용하여 제1 열교환기(14)에서 가열된 온수이다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어 90℃ 정도의 온수 A를 회수할 수 있고, 회수 열량은 65㎾ 정도이다. 온수 A의 회수 온도는 제1 압축기(8)의 토출 공기 온도가 -10℃ 내지 60℃ 정도가 되도록 제1 열교환기(14)의 사양을 조정하여 결정해도 된다.
제2 온수 취출구(44)로부터 취출되는 온수 B는 모터(6) 및 발전기(12)에 있어서의 전기 손실이나 메커니컬 손실에 의해 발생하는 열을 이용하여 제3 열교환기(40) 및 제4 열교환기(42)에서 가열된 온수이다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어 70℃ 정도의 온수 B를 회수할 수 있고, 회수 열량은 15㎾ 정도이다.
냉기 취출구(26)로부터 취출되는 냉기는 팽창기(10)에 있어서의 팽창 시의 흡열에 의해 냉각된 냉기이다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어 팽창기(10)의 배기구(10b)로부터 송출되는 냉기가 -50℃ 내지 -110℃ 정도이고, 그곳으로부터 제2 열교환기(18)에서 가열되고 최종적으로 10℃ 내지 17℃ 정도의 냉기를 회수할 수 있고, 회수 열량은 7㎾ 정도이다.
냉수 취출구(30)로부터 취출되는 냉수는 팽창기(10)로부터 송출되는 냉기에 의해 제2 열교환기(18)에서 냉각된 냉수이다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어 7℃ 정도의 냉수를 회수할 수 있고, 회수 열량은 40㎾ 정도이다.
발전기(12)에서 발전하여 전력 계통(16)에 공급하는 전력량 Lg는 40kw 정도이다.
발생 전열량 LQ는 이것들의 합계이기 때문에 LQ=167(=15+65+40+7+40)kW가 된다.
따라서, 본 실시 형태에 있어서의 냉난방 발전 겸용 운전 시의 히트 펌프(2)의 성적 계수는 COP=1.86(=167kW/90kW)이 된다.
이어서, 도 2b를 참조하여 냉난방 전용 운전인 경우에 대하여 설명한다.
시스템으로의 공급 전력 Li는 풍력 발전이나 태양광 발전 등의 재생 가능 에너지를 이용한 발전 장치(4)에 의해 발전되고, 모터(6)를 구동하기 위해 50㎾ 정도의 전력으로서 공급된다. 모터(6)를 구동하기 위해서는 90㎾ 정도의 전력이 필요하지만, 냉난방 전용 운전인 경우, 발전기(12)로부터 나머지의 40㎾ 정도의 전력이 시스템 내에서 순환 공급된다. 따라서, 시스템으로의 공급 전력 Li는 50㎾ 정도가 된다.
발생 전열량 LQ는 개별적으로 취출하는 열량(온수 A, B, 냉수 및 냉기)은 냉난방 발전 겸용 운전인 경우와 바뀌지 않지만, 발전기(12)에서 발전하여 전력 계통(16)에 공급하는 전력량 Lg는 존재하지 않기 때문에 0㎾가 된다. 따라서, 발생 전열량 LQ는 이것들의 합계이기 때문에 LQ=127(=15+65+40+7+0)kW가 된다.
따라서, 본 실시 형태에 있어서의 냉난방 전용 운전 시의 히트 펌프(2)의 성적 계수는 COP=2.54(=127kW/50kW)가 되고, 종래까지의 공기 냉매의 히트 펌프로부터 크게 성능이 개선되고, 종래까지 곤란했던 COP=2.0을 초과한다.
(제2 실시 형태)
도 3은 제2 실시 형태의 히트 펌프(2)의 개략 구성도를 나타내고 있다. 본 실시 형태의 히트 펌프(2)는 모터와 발전기가 일체로 된 전동 발전기(50)가 사용되고 있는 것에 관한 것 이외는 도 1의 제1 실시 형태의 구성과 실질적으로 마찬가지이다. 따라서, 도 1에 나타낸 구성과 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 모터와 발전기가 일체로 된 전동 발전기(50)를 통해 동축에 제1 압축기(8)와 팽창기(10)가 기계적으로 접속되어 있다. 전동 발전기(50)를 사용하여 제1 압축기(8)와 팽창기(10)를 접속함으로써, 압축 공기의 대기 팽창 토크를 공기 압축 토크의 보조로서 사용할 수 있고, 전동 발전기(50)로의 입력 전력을 저감시킬 수 있다. 제1 실시 형태로부터 발전기(12)(도 1 참조)가 실질적으로 생략된 것으로, 열회수 기구(46)가 간략화되고, 제1 실시 형태로부터 열매체 배관(21b)(도 1 참조), 펌프(32c) 및 제4 열교환기(42)(도 1 참조)가 생략되어 있다. 이로 인해, 시스템 코스트를 저감시킬 수 있음과 함께, 발전기에 있어서의 전기 손실이나 메카니즘 손실, 또한 발전기용 인버터 손실 및 컨버터 손실을 삭감할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 4는 제3 실시 형태의 히트 펌프(2)의 개략 구성도를 나타내고 있다. 본 실시 형태의 히트 펌프(2)는 압축 공기 저장(CAES) 발전 장치(2)이다. 구체적으로는, CAES 발전 장치(2)는, 도 1에 나타내는 제1 실시 형태의 히트 펌프(2)의 구성에 더하여, 제1 축압 탱크(제1 축압부)(52) 및 제2 축압 탱크(제2 축압부)(54)를 구비한다. CAES 발전 장치(2)는 압축 공기의 형식으로 에너지를 저장할 수 있고, 필요에 따라 전력으로 변환할 수 있기 때문에, 풍력 발전이나 태양광 발전 등의 재생 가능 에너지를 이용한 발전 장치(4)와 같이 발전하는 전력이 불규칙하게 변동되는 불안정한 발전을 평활화할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 구성이 공통되는 부분이 많기 때문에, 도 1에 나타낸 구성과 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 CAES 발전 장치(2)는 제1 압축기(8)로부터 팽창기(10)로 연장되는 공기 배관(20b)에 제1 압축기(8)로부터 토출된 압축 공기를 저장하는 제1 축압 탱크(52)가 설치되어 있다. 즉, 제1 축압 탱크(52)에는 압축 공기의 형식으로 에너지를 축적할 수 있다. 제1 축압 탱크(52)에서 축적된 압축 공기는, 공기 배관(20c)을 통해 팽창기(10)에 공급된다. 공기 배관(20c)에는 밸브(56)가 설치되어 있고, 밸브(56)를 개폐함으로써 팽창기(10)로의 압축 공기의 공급을 허용 또는 차단할 수 있다. 제1 축압 탱크(52)에 의해 압축 공기로서 에너지를 저장하고, 필요에 따라 팽창기(10)에 압축 공기를 공급하여 발전기(12)를 구동하여 발전함으로써 재생 가능 에너지에 의한 발전 장치(4)의 발전 출력을 평활화할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 CAES 발전 장치(2)는 제1 압축기(8)보다도 공기를 고압으로 압축하는 제2 압축기(58)와, 제1 축압 탱크(52)의 허용 축압값보다도 고압의 허용 축압값을 갖는 제2 축압 탱크(54)를 구비한다. 여기서 허용 축압값이란, 축압 탱크의 고장이나 파괴로 연결되지 않는 최고 사용 압력을 말한다.
제2 압축기(58)에는 제1 압축기(8)와 마찬가지로 모터(7)가 기계적으로 접속되어 있다. 제2 압축기(58)는 모터(7)에 구동되고, 흡기구(58a)로부터 흡기하고, 제1 압축기(8)보다도 고압으로 공기를 압축하고, 토출구(58b)로부터 제2 축압 탱크(54)로 압축 공기를 공급한다. 따라서, 제2 축압 탱크(54) 내의 압력은, 통상, 제1 축압 탱크(52) 내의 압력보다도 높다. 제1 축압 탱크와 제2 축압 탱크(54)의 압력(축압값)의 예로서, 제1 축압 탱크(52)를 0.98㎫ 미만으로 하고, 제2 축압 탱크(54)를 4.5㎫ 정도로 하는 것이 생각된다.
제2 축압 탱크(54)는 제1 축압 탱크(52) 및 팽창기(10)와 공기 배관(20d)을 통해 유체적으로 접속되어 있다. 구체적으로는, 공기 배관(20d)의 일단은 제2 축압 탱크(54)에 유체적으로 접속되고, 타단은 공기 배관(20c)에 유체적으로 접속되어 있다. 공기 배관(20d)에는 유량 조정 밸브(60)가 설치되어 있고, 유량 조정 밸브(60)의 개방도를 조정함으로써 제1 축압 탱크(52) 및 팽창기(10)에 공급하는 공기의 유량을 조정할 수 있다. 팽창기(10)에 감압한 고압 공기를 공급함으로써 발전기(12)를 구동하여 발전하고, 제1 축압 탱크(52)에 감압한 고압 공기를 공급함으로써 감소한 제1 축압 탱크(52)에 저장된 압축 공기량을 보충할 수 있다.
제2 축압 탱크(54)와 제2 압축기(58)를 설치함으로써, 정전 등의 비상 시에 장시간에 걸쳐 긴급 전원과 냉방을 공급할 수 있다. 구체적으로는, 통상 시, 유량 조정 밸브(60)가 폐쇄되어 있고, 제2 축압 탱크(54)의 내압이 높게 유지되어 있다. 정전 등이 일어나 많은 발전량이 필요한 경우나, 장시간 발전하여 제1 축압 탱크(52)의 내압이 저하된 경우에, 유량 조정 밸브(60)를 개방하여, 제2 축압 탱크(54)로부터 팽창기(10)로 많은 압축 공기를 공급한다. 이에 의해, 팽창기(10)에 의해 구동되는 발전기(12)의 발전량의 저하를 방지할 수 있고, 동시에 냉기 및 냉수를 취출할 수도 있다. 이것은 데이터 센터나 대형의 컴퓨터 등의 대량의 냉열이 필요한 수요가에 대하여 특히 유효하다.
2 : 히트 펌프(압축 공기 저장(CAES) 발전 장치)
4 : 발전 장치
6, 7 : 모터(전동기)
8 : 제1 압축기
8a : 흡기구
8b : 토출구
10 : 팽창기
10a : 급기구
10b : 배기구
12 : 발전기(부하 발생부)
14 : 제1 열교환기
16 : 전력 계통
18 : 제2 열교환기
20a, 20b, 20c, 20d : 공기 배관
21a, 21b : 열매체 배관
22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g : 급수 배관
24 : 스위치(전환 기구)
26 : 냉기 취출구
28 : 급수부
30 : 냉수 취출구
32a, 32b, 32c : 펌프
34 : 쿨링타워
36 : 분류부
38 : 제1 온수 취출구
40 : 제3 열교환기
42 : 제4 열교환기
44 : 제2 온수 취출구
46 : 열회수 기구
48 : 배수부
50 : 전동 발전기
52 : 제1 축압 탱크(제1 축압부)
54 : 제2 축압 탱크(제2 축압부)
56 : 밸브
58 : 제2 압축기
58a : 흡기구
58b : 토출구
60 : 유량 조정 밸브

Claims (8)

  1. 공기를 냉매로 하는 히트 펌프에 있어서,
    입력 전력에 의해 구동되는 전동기와,
    상기 전동기와 기계적으로 접속되고, 공기를 압축하는 제1 압축기와,
    상기 제1 압축기에서 압축한 압축 공기와 물로 열교환하는 제1 열교환기와,
    상기 제1 열교환기에서 열교환하여 승온한 물을 난방에 이용하기 위해 상기 히트 펌프의 외부로 취출하는 제1 온수 취출구와,
    상기 제1 압축기에서 압축한 압축 공기에 의해 구동되는 팽창기와,
    상기 팽창기와 기계적으로 접속된 부하 발생부와,
    상기 팽창기에서 팽창된 공기와 물로 열교환하는 제2 열교환기와,
    상기 제2 열교환기에서 열교환하여 강온한 물을 냉방에 이용하기 위해 상기 히트 펌프의 외부로 취출하는 냉수 취출구
    를 구비하는, 히트 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 온수 취출구로부터 취출되어 외부에서 난방에 이용된 물을 상기 히트 펌프의 상기 제1 열교환기에 다시 공급하는 제1 급수 배관과,
    상기 냉수 취출구로부터 취출되어 외부에서 냉방에 이용된 물을 상기 히트 펌프의 상기 제2 열교환기에 다시 공급하는 제 2 급수 배관
    을 더 구비하는, 히트 펌프.
  3. 제2항에 있어서, 상기 팽창기에서 팽창되고 상기 제2 열교환기에 공급되는 공기는 -50℃ 내지 -110℃인, 히트 펌프.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 압축기에서 압축된 압축 공기를 저장하는 제1 축압부를 더 구비하고,
    상기 팽창기는 상기 제1 축압부로부터 공급되는 압축 공기에 의해 구동되고,
    상기 부하 발생부는 발전기이고,
    상기 발전기는 상기 팽창기에 의해 구동되어 발전하는, 히트 펌프.
  5. 제4항에 있어서, 상기 팽창기 및 상기 제1 축압부 중 적어도 하나에 유체적으로 접속된 제2 축압부와,
    상기 제1 압축기에 의해 압축된 압축 공기보다도 고압으로 공기를 압축하여 상기 제2 축압부에 공급하는 제2 압축기
    를 더 구비하는, 히트 펌프.
  6. 제4항에 있어서, 상기 발전기에서 발전한 전력의 공급처를, 상기 전동기 또는 수요처로 전환하는 전환 기구를 더 구비하는, 히트 펌프.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부하 발생부는 상기 전동기인, 히트 펌프.
  8. 제4항에 있어서, 상기 전동기 및 상기 부하 발생부에 기인하여 발생하는 열을 회수하고, 상기 회수한 열에 의해 물을 승온시키고, 제2 온수 취출구로부터 온수로서 취출하는 열회수 기구를 갖는, 히트 펌프.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018140945A1 (en) * 2017-01-30 2018-08-02 Kavehpour Hossein Pirouz Storage-combined cold, heat and power
JP6944262B2 (ja) * 2017-03-29 2021-10-06 株式会社神戸製鋼所 圧縮空気貯蔵発電装置
WO2019004967A2 (en) * 2017-04-14 2019-01-03 Sabanci Üniversitesi HEAT EXCHANGER WITH ENHANCED THERMAL TRANSFER SURFACES
US10551106B2 (en) * 2017-06-28 2020-02-04 Heatcraft Refrigeration Products Llc Refrigeration system using emergency electric power
CN109026614B (zh) * 2018-07-25 2019-08-09 清华大学 快速响应的储能系统及其使用方法
JP6965221B2 (ja) * 2018-09-13 2021-11-10 三菱パワー株式会社 ガスタービンシステム
JP6889752B2 (ja) * 2019-05-10 2021-06-18 株式会社神戸製鋼所 圧縮空気貯蔵発電装置
CN111140298B (zh) * 2020-01-07 2024-01-26 上海锅炉厂有限公司 一种分布式热电联供压缩空气储能系统
DE102020105132A1 (de) 2020-02-27 2021-09-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kühlanordnung zur Kühlung der Ladeluft einer aufgeladenen Brennkraftmaschine
JP2022057217A (ja) * 2020-09-30 2022-04-11 ダイキン工業株式会社 吸着式ヒートポンプ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001115859A (ja) * 1999-10-19 2001-04-24 Toshiba Corp Ｃａｅｓ発電システム
JP2003081185A (ja) * 2001-09-11 2003-03-19 Yanmar Co Ltd 船舶の発電および推進システム

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH659855A5 (de) * 1981-11-16 1987-02-27 Bbc Brown Boveri & Cie Luftspeicher-kraftwerk.
JPS6080036A (ja) * 1983-10-07 1985-05-07 Matsushita Electric Works Ltd 暖房装置
JP2622984B2 (ja) 1988-03-28 1997-06-25 三洋電機株式会社 空気調和装置
JPH01314829A (ja) * 1988-06-14 1989-12-20 Mitsubishi Electric Corp 暖房装置
JPH0365830U (ko) 1989-10-31 1991-06-26
JPH0772630B2 (ja) 1991-02-06 1995-08-02 三菱重工冷熱機材株式会社 水熱交換装置
JP3112043B2 (ja) 1992-03-23 2000-11-27 株式会社デンソー 電気自動車用暖房装置
IL108546A (en) * 1994-02-03 1997-01-10 Israel Electric Corp Ltd Compressed air energy storage method and system
US5495709A (en) * 1994-08-05 1996-03-05 Abb Management Ag Air reservoir turbine
JP2944501B2 (ja) * 1996-02-02 1999-09-06 鹿島建設株式会社 コールドエアサプライユニット
JP2002273497A (ja) * 2001-03-23 2002-09-24 Fuji Clean Kogyo Kk 汚泥乾燥方法およびその装置
JP2003065621A (ja) * 2001-08-24 2003-03-05 Shimadzu Corp 冷却システム
JP2005140444A (ja) 2003-11-07 2005-06-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空気調和機およびその制御方法
WO2009044139A2 (en) * 2007-10-03 2009-04-09 Isentropic Limited Energy storage
US7958731B2 (en) 2009-01-20 2011-06-14 Sustainx, Inc. Systems and methods for combined thermal and compressed gas energy conversion systems
US20110127004A1 (en) 2009-11-30 2011-06-02 Freund Sebastian W Regenerative thermal energy storage apparatus for an adiabatic compressed air energy storage system
JP5747309B2 (ja) * 2011-07-29 2015-07-15 一般財団法人電力中央研究所 Ｃａｅｓシステムおよびこれを有する発電プラント
US9243558B2 (en) * 2012-03-13 2016-01-26 Storwatts, Inc. Compressed air energy storage
ITFI20120075A1 (it) * 2012-04-12 2013-10-13 Nuovo Pignone Srl "compressed-air energy-storage system"
US9383105B2 (en) * 2012-07-30 2016-07-05 Apex Compressed Air Energy Storage, Llc Compressed air energy storage system having variable generation modes
JP2014158366A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Fanuc Ltd 回転電機の冷却システム及び冷却方法
CN103397940A (zh) * 2013-08-18 2013-11-20 张茂勇 一种基于压缩空气及余能回收的复合蓄能发电系统
JP5747058B2 (ja) * 2013-08-22 2015-07-08 株式会社日立産機システム 圧縮機
US20150322874A1 (en) * 2014-05-10 2015-11-12 Scuderi Group, Inc. Power generation systems and methods
JP6511378B2 (ja) 2015-09-29 2019-05-15 株式会社神戸製鋼所 圧縮空気貯蔵発電装置及び圧縮空気貯蔵発電方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001115859A (ja) * 1999-10-19 2001-04-24 Toshiba Corp Ｃａｅｓ発電システム
JP2003081185A (ja) * 2001-09-11 2003-03-19 Yanmar Co Ltd 船舶の発電および推進システム

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