KR102111585B1 - 밀폐계 냉각수 폐열 활용 외조기 시스템 - Google Patents

밀폐계 냉각수 폐열 활용 외조기 시스템 Download PDF

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정찬헌
이의석
이승환
송명규
김종석
권영훈
문병걸
이재희
권대호
김태훈
양석민
박규열
이지윤
손한수
민경배
이은우
이상원
권택돈
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(주)삼우종합건축사사무소
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    • F28F27/003—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus specially adapted for cooling towers

Abstract

본 발명에 따른 외조기 시스템은, 외부 공기를 온도와 습도를 조절하여 조절된 공기를 실내로 공급하는 외조기와, 외조기에 냉수를 공급하기 위한 냉동기와, 냉동기에서 배출되는 냉각수를 냉각시켜 냉동기로 공급하는 냉각탑과, 냉동기에서 배출되는 냉각수를 냉각탑으로 가이드하는 냉각수 배출로와, 냉각탑에서 냉각된 냉각수를 냉동기로 공급하는 냉각수 공급로와, 냉각수 배출로에 설치되는 냉각수 배출 조절밸브와, 냉각수 공급로에 설치되는 냉각수 공급 조절밸브와, 외조기에 배출되는 온수와 냉동기에서 배출되는 냉각수를 열교환시키기 위한 열회수 열교환기와, 외조기와 열회수 열교환기 사이에서 온수를 유동시키는 온수 열교환로와, 냉동기에서 배출되는 냉각수가 열회수 열교환기에서 온수 열교환로를 따라 유동하는 온수와 열교환된 후 냉각기로 회수될 수 있도록 일측이 냉각수 배출로에 연결되고 다른 일측이 냉각수 공급로에 연결되는 냉각수 열교환로와, 냉각수 열교환로에 설치되는 냉각수 열교환 조절밸브와, 냉각수 배출 조절밸브와, 냉각수 공급 조절밸브와, 냉각수 열교환 조절밸브를 제어하는 제어유닛을 포함한다.

Description

밀폐계 냉각수 폐열 활용 외조기 시스템{OAC SYSTEM USING WASTE HEAT FROM COOLING WATER}
본 발명은 냉동기 냉매의 응축과정에서 발생되는 폐열을 외조기 난방열원으로 회수하여 보일러와 냉각탑의 운전부하를 경감할 수 있는 밀폐계 냉각수 폐열 활용 외조기 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 외조기는 외부 공기를 용도에 맞는 조건으로 처리하여 클린룸 등의 필요한 곳으로 공급해주는 장치이다.
클린룸 공조 시스템의 경우, 클린룸 내부의 일정한 온습도 관리를 위한 수단으로서 클린룸 외부에 설치되는 외조기와, 클린룸 내부에 설치되는 건조 냉각코일을 포함한다. 외조기는 주로 습도제어를 담당하고, 건조 냉각코일은 주로 온도제어를 담당하게 된다.
외조기는 외부의 먼지나 캐미컬(chemical) 등의 오염원이 내부로 침입하는 것을 차단하기 위해 공기를 공급하여 클린룸 내부의 압력을 인위적으로 높게 유지시키고, 클린룸 내부의 온습도가 요구 오차 범위 내에서 항상 안정적으로 유지될 수 있도록 계절 변화에 상관없이 외부 공기를 일정한 온도, 습도 조건으로 만들어 공급한다. 이를 위해 외조기는 클린룸이 외부와 일정한 압력차를 유지할 수 있도록 공급 풍량을 조절한다.
외조기로 유입되는 공기는 여러 단계의 필터들을 거치면서 먼지나 관리 대상의 화학 가스 등이 제거된 청정 상태로 만들어지고, 가열코일, 냉각코일, 가습기 등을 거치면서 클린룸 공급 조건에 맞는 온도와 습도로 처리되어 클린룸 내부로 공급된다.
외조기는 계절에 따라 동절기와 하절기로 구분되어 운전된다. 동절기에는 저온 저습한 외기를 여러 단계의 히팅코일을 통과시켜 가열한 후 가습기로 클린룸 내부의 설정 절대습도와 같은 습도가 되도록 가습한 후 공급하게 되며, 하절기에는 고온 다습한 외기를 여러 단계의 냉각코일에 통과시켜 클린룸 내부 설정 절대습도와 같은 습도가 되도록 제습냉각하고, 필요 이상 냉각된 공기는 재가열 코일에 통과시켜 가열한 후 클린룸 내부로 공급하게 된다.
외조기는 계절 변화에 따른 외기의 온습도 변화에 관계없이 공기를 항상 일정한 온습도 상태로 만들어 클린룸 내부로 송풍한다.
클린룸 공조 시스템은 동절기에 온수와 스팀을 외조기 등에 공급하기 위한 난방부하와, 외기가 저온임에도 불구하고 건조 냉각코일 및 생산 장비 냉각용 냉수 공급을 위한 냉방부하가 동시에 발생하는 특징을 가지고 있다.
이와 같이, 클린룸 공조 시스템은 클린룸의 온습도를 유지하기 위해 계절변화에 상관없이 냉난방을 동시에 해야 하므로 에너지가 이중으로 소모되는 시스템이다. 따라서 에너지 사용량이 매우 많으며, 에너지 절감요구가 매우 높음에도 불구하고 현재 효과적인 에너지 절감이 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
공개특허공보 제2007-0077978호 (2007. 07. 30)
본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 냉동기 냉매의 응축 과정에서 온도가 상승한 냉각수의 폐열을 외조기 공급용 온수로 회수시킴으로써 에너지 절감 효율을 높일 수 있는 냉각수 폐열 회수가 가능한 밀폐계 냉각수 폐열 활용 외조기 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 동절기에 냉각수를 냉각시키기 위한 냉각탑에서의 백연 현상을 줄여 이로 인한 민원 발생을 줄일 수 있는 폐열 회수가 가능한 밀폐계 냉각수 폐열 활용 외조기 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 외조기 시스템은, 외부 공기의 온도와 습도를 조절하여 조절된 공기를 내부로 공급하는 외조기; 상기 외조기에 냉수를 공급할 수 있도록 상기 외조기와 냉수의 유동이 가능하게 연결되는 냉동기; 상기 냉동기에서 배출되는 냉각수를 냉각시켜 상기 냉동기로 공급하기 위한 냉각탑; 상기 냉동기에서 배출되는 냉각수를 상기 냉각탑으로 가이드하는 냉각수 배출로; 상기 냉각탑에서 냉각된 냉각수를 상기 냉동기로 공급하는 냉각수 공급로; 상기 냉각수 배출로를 통해 상기 냉각탑으로 유동하는 냉각수의 유동을 조절할 수 있도록 상기 냉각수 배출로에 설치되는 냉각수 배출 조절밸브; 상기 냉각수 공급로를 통해 상기 냉동기로 유동하는 냉각수의 유동을 조절할 수 있도록 상기 냉각수 공급로에 설치되는 냉각수 공급 조절밸브; 상기 외조기에 배출되는 온수와 상기 냉동기에서 배출되는 냉각수를 열교환시키기 위한 열회수 열교환기; 상기 외조기에서 배출되는 온수가 상기 열회수 열교환기를 거쳐 상기 외조기로 다시 공급될 수 있도록 상기 외조기와 상기 열회수 열교환기 사이에서 온수를 유동시키는 온수 열교환로; 상기 냉동기에서 배출되는 냉각수가 상기 열회수 열교환기에서 상기 온수 열교환로를 따라 유동하는 온수와 열교환된 후 상기 냉각기로 회수될 수 있도록 일측이 상기 냉각수 배출로에 연결되고 다른 일측이 상기 냉각수 공급로에 연결되는 냉각수 열교환로; 상기 냉각수 열교환로를 통한 냉각수의 유동을 조절할 수 있도록 상기 냉각수 열교환로에 설치되는 냉각수 열교환 조절밸브; 및 상기 냉각수 배출 조절밸브와, 상기 냉각수 공급 조절밸브와, 상기 냉각수 열교환 조절밸브를 제어하는 제어유닛;을 포함한다.
본 발명에 따른 외조기 시스템은, 상기 냉각탑에서 냉각된 냉각수가 유동할 수 있도록 상기 냉각수 공급로에서 분기되어 상기 냉각수 배출로에 연결되는 냉각수 바이패스로; 및 상기 냉각수 열교환로를 통해 상기 냉각기로 회수되는 냉각수를 상기 냉각수 바이패스로를 통과하는 냉각수와 열교환시키는 냉각수 열교환기;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 외조기 시스템은, 상기 냉각수 열교환로를 따라 회수되는 냉각수를 상기 냉각수 열교환기를 통과시켜 냉각시킨 후 다시 상기 냉각수 열교환로로 유동시킬 수 있도록 상기 냉각수 열교환로의 일측에서 분기되어 상기 냉각수 열교환기를 거쳐 상기 냉각수 열교환로의 다른 일측에 연결되는 냉각수 냉각로; 상기 제어유닛에 의해 제어되어 상기 냉각수 바이패스로를 통한 냉각수의 유동을 조절할 수 있도록 상기 냉각수 바이패스로에 설치되는 냉각수 바이패스 밸브; 및 상기 제어유닛에 의해 제어되어 상기 냉각수 냉각로를 통한 냉각수의 유동을 조절하기 위한 냉각수 유동 조절밸브;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 외조기 시스템은, 상기 냉각수 열교환로를 따라 회수되는 냉각수의 온도를 검출하고 검출 신호를 상기 제어유닛에 송신할 수 있도록 상기 냉각수 열교환로에 설치되는 냉각수 온도센서;를 포함하고, 상기 제어유닛은 상기 냉각수 온도센서의 검출 신호에 따라 상기 냉각수 바이패스 밸브 및 상기 냉각수 유동 조절밸브를 제어할 수 있다.
상기 냉동기는 복수 개가 구비되고, 상기 냉각수 열교환로는 상기 복수의 냉동기 중 일부 냉동기와 냉각수 유동이 가능하게 연결될 수 있다.
상기 제어유닛은, 상기 외조기에서 외기에 대한 냉각이 필요한 경우, 상기 냉각수 열교환 조절밸브를 상기 냉각수 열교환로를 통한 냉각수의 유동을 차단하도록 제어하고, 상기 외조기에서 외기에 대한 가열이 필요한 경우, 상기 냉동기와 상기 냉각탑 사이에서 냉각수의 유동을 차단하도록 상기 냉각수 배출 조절밸브 및 상기 냉각수 공급 조절밸브를 제어하고, 상기 냉각수 열교환로를 통해 냉각수가 유동하도록 상기 냉각수 열교환 조절밸브를 제어할 수 있다.
상기 제어유닛은, 외기 온도가 상기 냉각탑에서 토출되는 공기 중의 수증기를 응축시킬 수 있는 온도일 경우, 상기 냉동기에서 상기 냉각탑으로 배출되는 냉각수 및 상기 냉각탑에서 상기 냉동기로 공급되는 냉각수의 온도가 상대적으로 낮게 유지되도록 하되, 상기 냉동기에서 상기 냉각탑으로 배출되는 냉각수와 상기 냉각탑에서 상기 냉동기로 공급되는 냉각수 간의 온도 차이가 상대적으로 작게 유지되도록 상기 냉동기와 상기 냉각탑을 제어할 수 있다.
상기 제어유닛은, 하절기에 상기 냉각수 열교환 조절밸브를 상기 냉각수 열교환로를 통한 냉각수의 유동을 차단하도록 제어하고, 동절기에 상기 냉동기와 상기 냉각탑 사이에서 냉각수의 유동을 차단하도록 상기 냉각수 배출 조절밸브를 제어하고, 상기 냉각수 열교환로를 통해 냉각수가 유동하도록 상기 냉각수 열교환 조절밸브를 제어할 수 있다.
상기 제어유닛은, 하절기보다 동절기에 상기 냉동기에서 상기 냉각탑으로 배출되는 냉각수 및 상기 냉각탑에서 상기 냉동기로 공급되는 냉각수의 온도가 상대적으로 낮게 유지되도록 하되, 상기 냉동기에서 상기 냉각탑으로 배출되는 냉각수와 상기 냉각탑에서 상기 냉동기로 공급되는 냉각수 간의 온도 차이가 상대적으로 작게 유지되도록 상기 냉동기와 상기 냉각탑을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 외조기 시스템은, 상기 외조기에 가습용 스팀을 제공하는 보일러; 상기 온수 열교환로를 따라 유동하는 온수를 상기 보일러에서 공급되는 스팀과 열교환시키기 위한 스팀 열교환기; 및 상기 보일러에서 생산되는 스팀이 유동할 수 있도록 상기 스팀 열교환기에 연결되는 스팀 열교환로;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 외조기 시스템은 외조기가 외기를 냉각 및 제습할 필요가 있는 하절기와, 외조기가 외기를 가열할 필요한 동절기로 구분되어 운전되되, 외기의 온도가 상대적으로 낮은 동절기에는 냉동기에서 배출되는 냉각수를 외조기로 공급되는 온수와 열회수 열교환기에서 열교환시켜 냉각수의 폐열을 회수할 수 있다. 따라서, 외조기 공급용 온수 생산에 필요한 에너지를 줄일 수 있고, 냉동기에서 배출되는 냉각수를 냉각탑을 이용하지 않고 열회수 열교환기에서 냉각시킬 수 있어 냉각탑 운전에 필요한 에너지를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 외조기 시스템은 동절기에는 냉동기에서 냉각탑으로 배출되는 냉각수와 냉각탑에서 냉동기로 공급되는 냉각수의 온도를 하절기보다 상대적으로 낮게 유지시키되, 냉동기에서 냉각탑으로 배출되는 냉각수와 냉각탑에서 냉동기로 공급되는 냉각수 간의 온도 차이를 하절기보다 상대적으로 작게 유지시킴으로써, 냉각탑에서 냉각수가 증발하여 발생하는 백연 현상을 줄일 수 있고, 백연 현상으로 인한 민원 발생을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 외조기 시스템은 동절기에 밸브 절환으로 냉동기와 외조기 간의 냉각수 순환회로를 냉동기와 냉각탑 간의 냉각수 순환회로와 분리하고 밀폐계로 구성할 수 있다. 따라서, 외조기와 연결된 냉동기 회로와 냉각탑과 연결된 냉동기 회로는 서로 다른 냉각수 온도 조건에서 운전이 가능하다. 이로 인해 냉동기와 외조기 간의 냉각수를 고온으로 유지함으로써, 필요로 하는 온도 범위의 폐열회수가 가능하고, 냉동기와 냉각탑 간의 순환 냉각수 온도를 저온로 유지함으로써 백연현상을 저감할 수 있는 환경을 조성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 외조기 시스템을 개략적으로 나타낸 계통도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 외조기 시스템의 일부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 외조기 시스템의 하절기 운전을 설명하기 위한 것이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 외조기 시스템의 동절기 운전을 설명하기 위한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 밀폐계 냉각수 폐열 활용 외조기 시스템을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 외조기 시스템을 개략적으로 나타낸 계통도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 외조기 시스템의 일부 구성을 나타낸 블록도이다.
도면에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 외조기 시스템(100)은 외조기(110)와, 보일러(120)와, 냉동기 유닛(130)과, 냉각탑(160)과, 열회수 열교환기(170)와, 냉각수 열교환기(180)와, 제어유닛(187)과, 스팀 열교환기(190)를 포함한다. 이러한 외조기 시스템(100)은 클린룸 등 필요한 공간에 온습도가 조절된 공기를 공급하고, 각종 장비를 냉각시키기 위한 냉수를 공급할 수 있으며, 냉동기 유닛(130)의 작동에 따라 발생하는 열을 회수하여 외조기(110)에 열원으로 공급함으로써 에너지 절감 운전이 가능하다.
외조기(110)는 가열코일, 냉각코일, 가습기 등을 포함할 수 있다. 외조기(110)는 공기를 여러 단계의 필터들을 거치면서 먼지나 관리 대상의 화학 가스 등이 제거된 청정 상태로 만들고, 공급 조건에 맞는 온도와 습도로 처리하여 필요 공간에 공급할 수 있다.
보일러(120)는 스팀 공급로(121)를 통해 외조기(110)와 연결되어 외조기(110)에 스팀을 공급한다. 보일러(120)에서 공급되는 스팀은 외조기(110)에서 공기를 가습하는 용도로 이용될 수 있다.
냉동기 유닛(130)은 외조기(110) 등에 냉수를 공급할 수 있도록 외조기(110)와 냉수의 유동이 가능하게 연결되는 복수의 냉동기(131)를 포함한다. 냉동기 유닛(130)은 냉수 공급로(134)를 통해 외조기(110)에 냉각된 냉수를 공급하고, 냉수 회수로(135)를 통해 외조기(110)에서 온도가 상승한 온수를 회수받아 냉각시킬 수 있다. 냉수 회수로(135)에는 냉수를 순환시키기 위한 냉수 펌프(136)가 설치된다. 또한, 냉동기 유닛(130)은 또 다른 냉수 공급로(138) 및 냉수 회수로(139)를 통해 다른 장비들과 연결되어 냉수를 공급할 수 있다.
냉동기(131)는 잘 알려진 것과 같이, 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시켜 순환하는 냉수를 냉각시킬 수 있다. 냉동기(131)는 응축 과정에서 발생하는 열을 냉각하기 위해 냉각수를 필요로 하며, 냉각수는 냉각탑(160)에서 냉각되어 냉동기(131)로 공급될 수 있다. 냉동기 유닛(130)과 냉각탑(160)은 냉각수 배출로(140)(143) 및 냉각수 공급로(141)(144)를 통해 냉각수의 유동이 가능하게 연결된다. 냉동기(131)에서 배출되는 냉각수는 냉각수 배출로(140)(143)를 통해 냉각탑(160)으로 유동하고, 냉각탑(160)에서 냉각된 냉각수는 냉각수 공급로(141)(144)를 통해 다시 냉동기(131)로 공급될 수 있다. 냉각수 공급로(141)의 중간에는 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수 순환 펌프(142)가 설치된다.
냉동기 유닛(130)에 구비되는 복수의 냉동기(131)는 열원 공급 냉동기 유닛(132)을 구성하는 냉동기(131)와 그렇지 않은 냉동기(131)로 구분될 수 있다. 열원 공급 냉동기 유닛(132)을 구성하지 않는 냉동기(131)는 계절이 변하거나 외기 온도가 변함에 상관없이 냉각수를 냉각탑(160)으로 유동시켜 냉각탑(160)에서 냉각된 냉각수를 공급받는다. 반면, 열원 공급 냉동기 유닛(132)을 구성하는 냉동기(131)는 동절기 등 외기의 온도가 상대적으로 낮은 환경에서 냉각수를 냉각탑(160)으로 유동시키지 않고, 열회수 열교환기(170)로 유동시켜 외조기(110)에 열을 공급하게 된다. 하절기 등 외기의 온도가 상대적으로 높은 환경에서는 열원 공급 냉동기 유닛(132)을 구성하는 냉동기(131)도 다른 냉동기(131)와 동일하게 냉각수를 냉각탑(160)으로 유동시켜 냉각탑(160)으로부터 냉각된 냉각수를 공급받는다. 열원 공급 냉동기 유닛(132)과 외조기(110) 간의 구체적인 열교환 방법에 대해서는 후술하기로 한다.
열원 공급 냉동기 유닛(132)을 구성하는 냉동기(131)에서 배출되는 냉각수가 유동하는 냉각수 배출로(143)에는 냉동기(131)와 냉각탑(160) 사이의 냉각수 유동을 단속하기 위한 냉각수 배출 조절밸브(146)가 설치된다. 그리고 냉각탑(160)에서 열원 공급 냉동기 유닛(132)을 구성하는 냉동기(131)로 공급되는 냉각수가 유동하는 냉각수 공급로(144)에는 냉동기(131)와 냉각탑(160) 사이의 냉각수 유동을 단속하기 위한 냉각수 공급 조절밸브(147)가 설치된다. 냉각수 배출 조절밸브(146)와 냉각수 공급 조절밸브(147)는 제어유닛(187)에 의해 제어된다.
열원 공급 냉동기 유닛(132)에서 배출되는 냉각수를 열회수 열교환기(170)로 유동시킬 때, 냉각수 배출 조절밸브(146)와 냉각수 공급 조절밸브(147)는 열원 공급 냉동기 유닛(132)과 냉각탑(160) 사이에서 냉각수가 순환하지 않게 냉각수 배출로(143)와 냉각수 공급로(144)의 유로를 각각 차단하도록 제어된다. 그리고 열원 공급 냉동기 유닛(132)에서 배출되는 냉각수를 냉각탑(160)으로 유동시킬 때, 냉각수 배출 조절밸브(146)와 냉각수 공급 조절밸브(147)는 열원 공급 냉동기 유닛(132)과 냉각탑(160) 사이에서 냉각수가 순환할 수 있게 냉각수 배출로(143)와 냉각수 공급로(144)의 유로를 각각 개방하도록 제어된다.
열원 공급 냉동기 유닛(132)과 연결되는 냉각수 배출로(143)와 냉각수 공급로(144)에는 냉각수 열교환로(150)가 연결된다. 냉각수 열교환로(150)는 냉각수 배출로(143)를 통해 열원 공급 냉동기 유닛(132)에서 배출되는 냉각수를 열회수 열교환기(170)로 유동시킴으로써 열회수 열교환기(170)에서 열교환 시킨 후, 냉각수 공급로(144)를 통해 다시 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 공급되도록 한다. 따라서, 냉각수 열교환로(150)로 유동하는 냉각수는 열회수 열교환기(170)에서 열을 방출하여 냉각된 후 다시 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 유입될 수 있다.
냉각수 열교환로(150)에는 냉각수 열교환 펌프(151)와, 냉각수 열교환 조절밸브(152)가 설치된다. 냉각수 열교환 펌프(151)는 제어유닛(187)에 의해 제어되어 냉각수 열교환로(150)를 통해 냉각수를 순환시킨다. 냉각수 열교환 조절밸브(152)는 제어유닛(187)에 의해 제어되어 냉각수 열교환로(150)를 통한 냉각수의 유동을 조절한다. 냉각수 열교환 조절밸브(152)가 냉각수 열교환로(150)의 유로를 개방한 상태에서 냉각수 열교환 펌프(151)가 작동함으로써, 냉각수가 냉각수 열교환로(150)를 따라 순환할 수 있다. 도면에는 두 개의 냉각수 열교환 조절밸브(152)가 냉각수 열교환로(150)의 입구 측 및 출구 측에 각각 설치되는 것으로 나타냈으나, 냉각수 열교환 조절밸브(152)의 설치 개수나 설치 위치는 다양하게 변경될 수 있다.
냉각탑(160)은 냉동기 유닛(130)에서 배출되는 냉각수를 냉각시켜 냉동기 유닛(130)으로 공급한다. 잘 알려진 것과 같이, 냉각탑(160)은 냉각수를 외기 중으로 분사하여 외기와 열교환시켜 냉각시킬 수 있다. 통상적인 냉각탑과 마찬가지로, 냉각탑(160)은 냉각수 분사 장치, 송풍 팬 등을 포함할 수 있다.
열회수 열교환기(170)는 외조기(110)에서 배출되는 온수와 열원 공급 냉동기 유닛(132)에서 배출되는 냉각수를 열교환시킴으로써 열원 공급 냉동기 유닛(132)에서 배출되어야 하는 폐열을 외조기(110)가 회수할 수 있도록 해준다. 열회수 열교환기(170)는 냉각수 열교환로(150)를 통해 열원 공급 냉동기 유닛(132)과 연결되고 온수 열교환로(171)를 통해 외조기(110)와 연결된다. 온수 열교환로(171)에는 온수 열교환로(171)를 통한 온수의 순환을 위한 온수 펌프(172)가 설치된다. 열회수 열교환기(170)에 냉각수 열교환로(150)와 온수 열교환로(171)가 각각 접속되어 열회수 열교환기(170) 내부의 각 회로를 유동 및 순환함으로써, 냉각수 열교환로(150)를 따라 유동하는 냉각수와 온수 열교환로(171)를 따라 유동하는 온수가 열교환 될 수 있다.
동절기 등 외기의 온도가 낮은 환경에서 저온의 외기를 가열하고 외조기(110)에서 배출되는 온수의 온도는 열원 공급 냉동기 유닛(132)에서 배출되는 냉각수의 온도보다 상대적으로 낮다. 따라서, 상대적으로 온도가 낮은 외조기(110)의 온수와 상대적으로 온도가 높은 열원 공급 냉동기 유닛(132)의 냉각수를 열회수 열교환기(170)에서 열교환시킬 수 있고, 열원 공급 냉동기 유닛(132)에서 배출되어야 하는 폐열을 외조기(110)로 회수시키는 것이 가능하다.
냉각수 열교환기(180)는 열원 공급 냉동기 유닛(132)에서 열회수 열교환기(170)를 거쳐 냉각된 후 다시 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 공급되는 냉각수의 온도를 낮추기 위한 것이다. 냉동기(131)는 일정 온도 이하의 냉각수를 공급받아야 응축 공정이 원활하게 이루어지면서 정상적으로 작동할 수 있다. 따라서, 열회수 열교환기(170)를 거쳐 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 공급되는 냉각수의 온도가 사전 설정된 안전 온도를 초과한 경우, 냉각수 열교환로(150)를 따라 유동하는 냉각수를 냉각수 열교환기(180)에서 냉각시킴으로써 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 공급되는 냉각수의 온도를 안전 온도 범위로 맞출 수 있다. 냉각수 열교환기(180)에는 냉각탑(160)에서 냉각된 냉각수가 유동하는 냉각수 바이패스로(181)와, 냉각수 열교환로(150)를 따라 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 공급되는 냉각수가 유동하는 냉각수 냉각로(184)가 연결된다.
냉각수 바이패스로(181)는 냉각탑(160)에서 냉각된 냉각수가 유동할 수 있도록 냉각수 공급로(141)에서 분기되어 냉각수 배출로(140)에 연결된다. 따라서, 냉각탑(160)에서 냉각된 냉각수가 냉각수 바이패스로(181)를 통해 냉각수 열교환기(180)를 거치면서 열교환된 후 냉각수 배출로(140)를 통해 다시 냉각탑(160)으로 유입될 수 있다.
냉각수 냉각로(184)는 냉각수 열교환로(150)의 일측에서 분기되어 냉각수 열교환기(180)를 거쳐 냉각수 열교환로(150)의 다른 일측에 연결된다. 따라서, 냉각수 냉각로(184)는 냉각수 열교환로(150)를 따라 회수되는 냉각수를 냉각수 열교환기(180)를 통과시켜 냉각시킨 후 다시 냉각수 열교환로(150)로 유동시킬 수 있다.
냉각수 열교환기(180)에서 냉각수 냉각로(184)를 따라 유동하는 상대적으로 고온의 냉각수와 냉각수 바이패스로(181)를 따라 유동하는 상대적으로 저온의 냉각수가 열교환됨으로써, 냉각수 냉각로(184)를 통과하는 냉각수가 냉각될 수 있다. 그리고 냉각수 바이패스로(181)를 따라 유동하면서 냉각수 열교환기(180)에서 온도가 상승한 냉각수는 다시 냉각탑(160)으로 유입되어 냉각될 수 있다.
냉각수 바이패스로(181)와 냉각수 냉각로(184)에는 각각 냉각수의 유동을 조절하기 위한 냉각수 바이패스 밸브(182)와 냉각수 유동 조절밸브(185)가 설치된다. 냉각수 바이패스 밸브(182)는 제어유닛(187)에 의해 제어되어 냉각수 바이패스로(181)를 통한 냉각수의 유량을 조절하고, 냉각수 유동 조절밸브(185)는 제어유닛(187)에 의해 제어되어 냉각수 냉각로(184)를 통한 냉각수의 유량을 조절한다.
제어유닛(187)은 냉각수 열교환로(150)를 통해 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 공급되는 냉각수의 온도를 낮출 필요가 있는 경우에만 냉각수 바이패스로(181) 및 냉각수 냉각로(184)의 유로가 개방되도록 냉각수 바이패스 밸브(182) 및 냉각수 유동 조절밸브(185)를 각각 제어할 수 있다. 즉, 제어유닛(187)은 냉각수 열교환로(150)를 통해 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 회수되는 냉각수의 온도를 검출할 수 있도록 냉각수 열교환로(150)의 중간에 설치되는 냉각수 온도센서(189)로부터 검출 신호를 수신하고, 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 회수되는 냉각수의 온도가 사전 설정된 온도를 초과한 경우에 냉각수 바이패스 밸브(182) 및 냉각수 유동 조절밸브(185)를 제어하여 냉각수 바이패스로(181) 및 냉각수 냉각로(184)를 통해 냉각수가 유동할 수 있게 한다.
냉각수 온도센서(189)는 냉각수 열교환로(150)를 통해 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 회수되는 냉각수의 온도를 검출할 수 있는 다양한 것이 이용될 수 있다. 또한, 냉각수 온도센서(189)의 설치 위치는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
제어유닛(187)은 외조기(110)와, 보일러(120)와, 냉동기 유닛(130)과, 냉수 펌프(136)와, 냉각수 순환 펌프(142)와, 냉각수 배출 조절밸브(146)와, 냉각수 공급 조절밸브(147)와, 냉각수 열교환 펌프(151)와, 냉각수 열교환 조절밸브(152)와, 냉각탑(160)과, 열회수 열교환기(170)와, 온수 펌프(172)와, 냉각수 열교환기(180)와, 냉각수 바이패스 밸브(182)와, 냉각수 유동 조절밸브(185)를 제어한다. 이러한 제어유닛(187)은 하절기 등 외기의 온도가 상대적으로 높은 환경과, 동절기 등 외기의 온도가 상대적으로 낮은 환경에서 사용자의 요구에 따라 냉각수의 흐름을 각각 다르게 제어한다.
즉, 하절기 등 외기 온도가 상대적으로 높은 환경에서 제어유닛(187)은, 냉각수 열교환 조절밸브(152)를 제어하여 냉각수 열교환로(150)를 통한 냉각수의 흐름을 차단함으로써 냉동기 유닛(130)에서 배출되는 냉각수가 냉각탑(160)을 거쳐 다시 냉동기 유닛(130)으로 회수되도록 한다. 반면, 동절기 등 외기 온도가 상대적으로 낮은 환경에서 제어유닛(187)은, 열원 공급 냉동기 유닛(132)과 냉각탑(160) 사이에서 냉각수의 유동을 차단하도록 냉각수 배출 조절밸브(146) 및 냉각수 공급 조절밸브(147)를 제어하고, 냉각수 열교환로(150)를 통해 냉각수가 유동하도록 냉각수 열교환 조절밸브(152)를 제어함으로써, 열원 공급 냉동기 유닛(132)에서 배출되는 냉각수의 열이 열회수 열교환기(170)에서 외조기 공급용 온수로 회수되도록 한다.
또한, 제어유닛(187)은 냉동기 유닛(130)에서 냉각탑(160)으로 배출되는 냉각수 및 냉각탑(160)에서 냉동기 유닛(130)으로 공급되는 냉각수가 외기 온도가 상대적으로 높은 환경보다 외기 온도가 상대적으로 낮은 환경에서 상대적으로 낮게 유지되도록 한다.
또한, 제어유닛(187)은 냉동기 유닛(130)에서 냉각탑(160)으로 배출되는 냉각수와 냉각탑(160)에서 냉동기 유닛(130)으로 공급되는 냉각수 간의 온도 차이가, 외기 온도가 상대적으로 높은 환경보다 외기 온도가 상대적으로 낮은 환경에서 상대적으로 작게 유지되도록 냉동기(131)와 상기 냉각탑(160)을 제어한다.
스팀 열교환기(190)는 온수 열교환로(171)를 따라 유동하는 온수를 보일러(120)에서 공급되는 스팀과 열교환시키는 역할을 한다. 스팀 열교환기(190)에는 보일러(120)에서 생산되는 스팀이 유동하는 스팀 열교환로(191)와 온수 열교환로(171)가 연결된다. 온수 열교환로(171)를 따라 유동하는 온수와 스팀 열교환로(191)를 따라 유동하는 스팀이 스팀 열교환기(190) 내부의 각 회로를 유동 및 순환함으로써, 온수 열교환로(171)를 따라 유동하는 온수와 스팀 열교환로(191)를 따라 유동하는 스팀이 열교환 될 수 있다.
스팀 열교환로(191)는 보일러(120)에 직접 연결되거나, 도시된 것과 같이, 스팀 공급로(121)에서 분기되어 스팀 열교환기(190)에 연결될 수 있다. 스팀 열교환로(191)에는 스팀 열교환로(191)를 통한 스팀의 유동을 조절하기 위한 스팀 조절밸브(192)가 설치된다. 스팀 조절밸브(192)는 제어유닛(187)에 의해 제어되며, 필요할 때 스팀 열교환로(191)의 유로를 열어 스팀 열교환기(190)로 스팀을 공급할 수 있다. 제어유닛(187)은 예기치 못한 상황으로 냉동기(131)의 폐열을 온수 열교환로(171)를 따라 유동하는 온수로 회수하지 못하는 비상상황이 발생할 때, 스팀 조절밸브(192)를 열림 제어하여 스팀 열교환기(190)로 스팀을 공급할 수 있다. 이 경우, 온수 열교환로(171)를 따라 유동하는 온수는 열회수 열교환기(170)에서 충분히 가열되지 못하더라도 스팀 열교환기(190)에서 가열된 후 외조기(10)로 공급될 수 있다.
스팀 열교환로(191)에는 응축수 회수로(193)가 연결된다. 스팀 열교환기(190)에서 열교환되면서 응축되는 응축수가 응축수 회수로(193)를 따라 유동할 수 있다. 응축수 회수로(193)에는 응축수 탱크(195)와, 응축수 펌프(196)가 설치된다. 응축수 회수로(193)를 따라 유동하는 응축수는 응축수 탱크(195)에 저장되며, 필요에 따라 응축수 펌프(196)가 작동하여 응축수 탱크(195)에 저장되어 있는 응축수를 보일러(120)로 공급할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 외조기 시스템(100)의 보다 구체적인 작용에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 외조기 시스템의 하절기 운전을 설명하기 위한 것이다.
통상적으로 하절기의 경우, 외기는 실내 유입 조건을 맞추기 위해 외조기(110)의 냉각코일에서 냉각 및 제습이 요구되는 온도 및 습도 조건을 갖는다. 이 경우, 냉동기 유닛(130)에서 냉각된 냉수가 냉수 공급로(134)를 통해 외조기(110)에 공급되어 외조기(110)에서 공기를 냉각시키는데 이용된다. 이때, 외조기(110)로 공급되는 냉수의 공급 냉수 온도(Tws)는 냉동기 유닛(130)으로 회수되는 냉수의 회수 냉수 온도(Twr)보다 낮다. 예를 들어, 공급 냉수 온도(Tws)는 10도 내외, 회수 냉수 온도(Twr)는 17도 내외로 외조기 시스템(100)이 운전될 수 있다. 외조기(110)에서 온도가 상승한 냉수는 냉수 회수로(135)를 통해 냉동기 유닛(130)으로 회수된다.
냉동기 유닛(130)에서 배출되는 냉각수는 냉각수 배출로(140)(143)를 통해 냉각탑(160)으로 유입되고, 냉각탑(160)에서 냉각된 냉각수는 냉각수 공급로(141)(144)를 통해 냉동기 유닛(130)으로 공급된다. 하절기에 열원 공급 냉동기 유닛(132)을 구성하는 냉동기(131)와 그 이외의 냉동기(131) 모두 냉각탑(160)으로 냉각수를 배출시키고, 냉각탑(160)에서 냉각된 냉각수를 공급받는다. 냉각탑(160)은 냉각수를 냉동기(131) 운전에 적합한 온도를 냉각시켜 냉동기 유닛(130)에 공급한다. 예를 들어, 냉동기 유닛(130)에서 배출되는 냉각수의 배출 냉각수 온도(Tco)는 37도 내외, 냉각탑(160)에서 공급되는 냉각수의 공급 냉각수 온도(Tcs)는 32도 이하로 운전될 수 있다.
하절기에는 냉각수 열교환 조절밸브(152)가 냉각수 열교환로(150)의 유로를 닫아 열회수 열교환기(170)와 냉각수 열교환기(180)로 냉각수가 유동하지 않는다.
한편, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 외조기 시스템의 동절기 운전을 설명하기 위한 것이다.
통상적으로 동절기의 경우, 외기는 실내 유입 조건을 맞추기 위해 외조기(110)의 가열코일에서 가열이 요구되는 온도 및 습도 조건을 갖는다. 보일러(120)가 작동하여 외조기(110)에 가습용 스팀을 공급하게 된다. 동절기에는 냉동기 유닛(130)에서 공급되는 냉수가 외조기(110)에서 외기의 온도를 높이는데 이용될 수 있다. 이때, 외조기(110)로 공급되는 냉수의 공급 냉수 온도(Tws)는 냉동기 유닛(130)으로 회수되는 냉수의 회수 냉수 온도(Twr)보다 높다. 예를 들어, 공급 냉수 온도(Tws)는 10도 내외, 회수 냉수 온도(Twr)는 8도 내외로 외조기 시스템(100)이 운전될 수 있다.
그리고 동절기에 냉동기 유닛(130)의 열원 공급 냉동기 유닛(132)을 구성하는 냉동기(131)의 냉각수와 그렇지 않은 냉동기(131)의 냉각수는 다른 경로로 유동하게 된다. 즉, 열원 공급 냉동기 유닛(132)을 구성하지 않는 냉동기(131)에서 배출되는 냉각수는 냉각수 배출로(140)를 통해 냉각탑(160)으로 유입되고, 냉각탑(160)에서 냉각된 냉각수는 냉각수 공급로(143)를 통해 냉동기 유닛(130)으로 공급된다. 이러한 냉각수의 흐름은 하절기와 같으며, 다만 냉각수의 온도에서 차이가 있다. 예를 들어, 냉동기(131)에서 냉각탑(160)으로 유동하는 냉각수의 배출 냉각수 온도(Tco)는 13도 내외, 냉각탑(160)에서 공급되는 냉각수의 공급 냉각수 온도(Tcs)는 10도 내외로 운전될 수 있다.
이와 같이, 동절기에 냉동기(131)에서 냉각탑(160)으로 배출되는 냉각수 및 냉각탑(160)에서 냉동기(131)로 공급되는 냉각수의 온도를 하절기보다 상대적으로 낮게 유지시킴과 동시에, 냉동기(131)에서 냉각탑(160)으로 배출되는 냉각수와 냉각탑(160)에서 냉동기(131)로 공급되는 냉각수 간의 온도 차이를 하절기보다 상대적으로 작게 유지시키면, 동절기에 외기 온도가 낮아 냉각탑(160)에서 토출되는 공기 중의 수증기가 응축되면서 발생하는 백연 현상을 줄일 수 있다. 냉각탑(160)에서의 백연 현상은 민원의 원인이 될 수 있는데, 본 발명은 그러한 문제를 해결할 수 있다.
한편, 동절기에 제어유닛(187)은 냉각수 배출 조절밸브(146)와 냉각수 공급 조절밸브(147)를 닫힘 제어하고, 냉각수 열교환 조절밸브(152)를 개방 제어하며, 냉각수 열교환 펌프(151)와 온수 펌프(172)의 작동상태를 제어한다. 따라서, 열원 공급 냉동기 유닛(132)을 구성하는 냉동기(131)에서 배출되는 냉각수는 냉각수 배출로(143)에서 냉각수 열교환로(150)로 유동하여 열회수 열교환기(170)에서 온수 열교환로(171)로 유동하는 온수와 열교환하고 다시 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 회수될 수 있다. 외조기(110)에서 온수 열교환로(171)로 배출되는 온수의 공급 온수 온도(Ths)는 냉각수 열교환로(150)에서 열회수 열교환기(170)로 유동하는 냉각수의 열교환 공급 냉각수 온도(Tes)보다 낮다. 예를 들어, 공급 온수 온도(Ths)는 30도 내외, 열교환 공급 냉각수 온도(Tes)는 39도 내외로 외조기 시스템(100)이 운전될 수 있다.
여기에서, 열교환 공급 냉각수 온도(Tes)를 39도까지 상승하여 열회수 열교환기(170)로 공급함으로써 외조기(110)의 가열코일에서 요구되는 공기 가열능력이 확보될 수 있고, 동절기에 가열을 위한 스팀을 소비하지 않게 된다.
냉동기(131) 입장에서는 37도를 초과하는 냉각수 운용이 약간의 운전 효율을 떨어뜨리는 결과를 초래하지만, 전체 시스템 운영에 있어 얻을 수 있는 스팀 생산에너지 절감이 냉동기 효율저하로부터 야기되는 손실보다 더 큰 이득을 제공할 수 있다.
이와 같이, 열원 공급 냉동기 유닛(132)에서 배출되는 냉각수의 폐열로 외조기(110) 공급용 온수를 가열함으로써, 외조기(110) 공급용 온수 생산에 필요한 에너지를 줄일 수 있다. 즉, 동절기에는 보일러(120)를 가습용 스팀을 생산하는 용도로만 사용할 수 있어 보일러(120)의 운전 부하를 줄일 수 있다. 또한, 열원 공급 냉동기 유닛(132)에서 배출되는 냉각수를 냉각탑(160)을 이용하지 않고 열회수 열교환기(170)에서 냉각시킴으로써, 동절기 냉각탑(160) 운전에 필요한 에너지를 절감할 수 있다.
열원 공급 냉동기 유닛(132)이 열회수 열교환기(170)에서 열교환된 냉각수를 공급받아 작동하는 과정에서 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 공급되는 냉각수의 온도가 사전 설정된 안전 온도를 초과하는 일이 발생할 수 있다. 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 공급되는 냉각수의 온도가 안전 온도 범위를 초과하면, 냉동기(131)가 정상적인 성능을 발휘할 수 없으므로, 냉각수의 온도를 낮춰 열원 공급 냉동기 유닛(132)에 공급할 필요가 있다.
이를 위해, 제어유닛(187)은 냉각수 온도센서(189)로부터 검출 신호를 수신하여 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 공급되는 냉각수의 온도가 안전 온도 범위를 초과하면 냉각수 열교환로(150)를 따라 유동하는 냉각수의 유동 방향을 변화시킨다. 즉, 도 5에 나타낸 것과 같이, 제어유닛(187)은 냉각수 유동 조절밸브(185)를 닫힘 제어하고, 냉각수 바이패스 밸브(182)를 열림 제어한다. 이때, 냉각수 열교환로(150)를 따라 유동하는 냉각수는 냉각수 냉각로(184)를 따라 냉각수 열교환기(180)로 유동하고, 냉각탑(160)에서 공급되는 냉각수 중 일부가 냉각수 바이패스로(181)를 따라 냉각수 열교환기(180)로 유동하게 된다. 따라서, 냉각수 열교환기(180)에서 냉각수 냉각로(184)를 따라 유동하는 냉각수를 냉각수 바이패스로(181)를 따라 유동하는 저온의 냉각수와 열교환시켜 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 공급되는 냉각수의 온도를 안전 온도 범위로 낮출 수 있다.
냉동기(131)의 정상 운전을 위해 냉동기(131)로 공급되는 냉각수의 한계 온도가 32도라고 할 때, 냉각수 냉각로(184)를 통해 냉각수 열교환기(180)로 유동하는 냉각수의 열교환 회수 냉각수 온도(Ter)가 32도를 초과하는 경우에 냉각수 열교환기(180)에서 냉각수의 열교환이 이루어지도록 제어유닛(187)이 냉각수의 유동을 조절할 수 있다. 이 경우, 냉각수 바이패스로(181)를 따라 유동하는 냉각수의 공급 냉각수 온도(Tcs)를 10도 내외로 유지시킴으로써, 냉각수 열교환기(180)에서 냉각되어 열원 공급 냉동기 유닛(132)으로 공급되는 냉각수의 열교환 회수 냉각수 온도(Ter')를 32도 미만으로 낮출 수 있다.
한편, 예기치 못한 상황으로 냉동기(131)의 폐열을 온수 열교환로(171)를 따라 유동하는 온수로 회수하지 못하는 비상상황이 발생할 때, 보일러(120)에서 생산되는 스팀을 스팀 열교환기(190)로 공급하여 온수 열교환로(171)를 따라 유동하는 온수를 가열할 수 있다.
이 경우, 도 6에 나타낸 것과 같이, 제어유닛(187)이 스팀 조절밸브(192)를 열림 제어함으로써 스팀 열교환로(191)를 통해 스팀을 스팀 열교환기(190)로 스팀을 공급할 수 있다. 제어유닛(187)은 외조기(110)로 공급되는 온수의 온도가 낮아 외조기(110)에서 공기가 설정된 온도까지 가열되지 못할 때 스팀 조절밸브(192)를 열림 제어할 수 있다. 즉, 제어유닛(187)은 외조기(110)에서 실내로 공급되는 공기의 온도를 측정하는 열교환 온도센서(197)로부터 검출 신호를 수신하고, 외조기(110)에서 실내로 공급되는 공기의 온도가 설정된 온도 범위에 도달하지 못할 때 스팀 열교환기(190)로 스팀이 공급되도록 한다. 이때, 온수 열교환로(171)를 따라 유동하는 온수와 스팀 열교환로(191)를 따라 유동하는 스팀이 스팀 열교환기(190)에서 열교환되어 온수가 가열된 후 외조기(110)로 공급될 수 있다.
그리고 스팀 열교환기(190)에서 열교환되면서 응축되는 응축수는 응축수 회수로(193)를 따라 유동하여 응축수 탱크(195)에 저장된다. 응축수 탱크(195)에 저장되는 응축수는 필요에 따라 응축수 펌프(196)의 작동으로 보일러(120)로 공급될 수 있다.
제어유닛(187)에 스팀 조절밸브(192) 제어를 위한 검출 신호를 제공하는 열교환 온도센서(197)는 외조기(110)에서 공급되는 공기의 온도를 측정할 수 있도록 외조기(110)에 설치될 수도 있지만, 온수 열교환로(171)를 통해 외조기(110)로 공급되는 온수의 온도를 측정하거나, 또는 그 밖에 냉동기(131)의 폐열을 온수 열교환로(171)를 따라 유동하는 온수로 회수하지 못하는 상황을 확인할 수 있도록 필요한 부분의 온도를 측정할 수 있도록 다양한 위치에 설치될 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 외조기 시스템(100)은 외조기가 외기를 냉각 및 제습할 필요가 있는 하절기와, 외조기가 외기를 가열할 필요한 동절기로 구분되어 운전되되, 외기의 온도가 상대적으로 낮은 동절기에는 냉동기(131)에서 배출되는 냉각수를 외조기(110)로 공급되는 온수와 열회수 열교환기(170)에서 열교환시켜 냉각수의 폐열을 회수할 수 있다. 따라서, 외조기(110) 공급용 온수 생산에 필요한 에너지를 줄일 수 있고, 냉동기(131)에서 배출되는 냉각수를 냉각탑(160)을 이용하지 않고 열회수 열교환기(170)에서 냉각시킴으로써, 동절기 냉각탑(160) 운전에 필요한 에너지를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 외조기 시스템(100)은 열회수 열교환기(170)에서 외조기(110) 공급용 온수와 열교환되고 냉동기(131)로 회수되는 냉각수의 온도가 냉동기(131)의 안전 온도 범위를 초과하는 경우, 냉각수를 냉각탑(160)에서 냉각된 냉각수와 열교환시킴으로써 냉동기(131)로 공급되는 냉각수를 안전 온도 범위로 맞출 수 있다. 따라서, 냉동기(131)를 안정적으로 운전시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 외조기 시스템(100)은 동절기에는 냉동기(131)에서 냉각탑(160)으로 배출되는 냉각수 및 냉각탑(160)에서 냉동기(131)로 공급되는 냉각수의 온도를 하절기보다 상대적으로 낮게 유지시키되, 냉동기(131)에서 냉각탑(160)으로 배출되는 냉각수와 냉각탑(160)에서 냉동기(131)로 공급되는 냉각수 간의 온도 차이를 하절기보다 상대적으로 작게 유지시킴으로써, 냉각탑(160)에서 냉각수가 증발하여 발생하는 백연 현상을 줄일 수 있다.
이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도면에는 냉동기 유닛(130)에 복수의 냉동기(131)를 포함하고, 복수의 냉동기(131) 중 일부 냉동기(131)의 냉각수를 동절기에 열회수 열교환기(170)로 유동시키는 것으로 나타냈으나, 냉동기 유닛(130)에 구비되는 냉동기(131)의 개수는 다양하게 변경될 수 있고, 냉동기 유닛(130)의 모든 냉동기(131)에서 배출되는 냉각수를 동절기에 열회수 열교환기(170)로 유동시켜 외조기(110)의 열원으로 제공할 수도 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
100 : 외조기 시스템 110 : 외조기
120 : 보일러 121 : 스팀 공급로
130 : 냉동기 유닛 131 : 냉동기
132 : 열원 공급 냉동기 유닛 134, 138 : 냉수 공급로
135, 139 : 냉수 회수로 136 : 냉수 펌프
140 : 냉각수 배출로 141 : 냉각수 공급로
142 : 냉각수 순환 펌프 143 : 냉각수 배출로
144 : 냉각수 공급로 146 : 냉각수 배출 조절밸브
147 : 냉각수 공급 조절밸브 150 : 냉각수 열교환로
151 : 냉각수 열교환 펌프 152 : 냉각수 열교환 조절밸브
160 : 냉각탑
170 : 열회수 열교환기 171 : 온수 열교환로
172 : 온수 펌프 180 : 냉각수 열교환기
181 : 냉각수 바이패스로 182 : 냉각수 바이패스 밸브
184 : 냉각수 냉각로 185 : 냉각수 유동 조절밸브
187 : 제어유닛 189 : 냉각수 온도센서
190 : 스팀 열교환기 191 : 스팀 열교환로
192 : 스팀 조절밸브 193 : 응축수 회수로
195 : 응축수 탱크 196 : 응축수 펌프

Claims (10)

  1. 외부 공기의 온도와 습도를 조절하여 조절된 공기를 실내로 공급하는 외조기;
    상기 외조기에 냉수를 공급할 수 있도록 상기 외조기와 냉수의 유동이 가능하게 연결되는 냉동기;
    상기 냉동기에서 배출되는 냉각수를 냉각시켜 상기 냉동기로 공급하기 위한 냉각탑;
    상기 냉동기에서 배출되는 냉각수를 상기 냉각탑으로 가이드하는 냉각수 배출로;
    상기 냉각탑에서 냉각된 냉각수를 상기 냉동기로 공급하는 냉각수 공급로;
    상기 냉각수 배출로를 통해 상기 냉각탑으로 유동하는 냉각수의 유동을 조절할 수 있도록 상기 냉각수 배출로에 설치되는 냉각수 배출 조절밸브;
    상기 냉각수 공급로를 통해 상기 냉동기로 유동하는 냉각수의 유동을 조절할 수 있도록 상기 냉각수 공급로에 설치되는 냉각수 공급 조절밸브;
    상기 외조기에 배출되는 온수와 상기 냉동기에서 배출되는 냉각수를 열교환시키기 위한 열회수 열교환기;
    상기 외조기에서 배출되는 온수가 상기 열회수 열교환기를 거쳐 상기 외조기로 다시 공급될 수 있도록 상기 외조기와 상기 열회수 열교환기 사이에서 온수를 유동시키는 온수 열교환로;
    상기 냉동기에서 배출되는 냉각수가 상기 열회수 열교환기에서 상기 온수 열교환로를 따라 유동하는 온수와 열교환된 후 상기 냉동기로 회수될 수 있도록 일측이 상기 냉각수 배출로에 연결되고 다른 일측이 상기 냉각수 공급로에 연결되는 냉각수 열교환로;
    상기 냉각수 열교환로를 통한 냉각수의 유동을 조절할 수 있도록 상기 냉각수 열교환로에 설치되는 냉각수 열교환 조절밸브;
    상기 냉각탑에서 냉각된 냉각수가 유동할 수 있도록 상기 냉각수 공급로에서 분기되어 상기 냉각수 배출로에 연결되는 냉각수 바이패스로;
    상기 냉각수 열교환로를 통해 상기 냉동기로 회수되는 냉각수를 상기 냉각수 바이패스로를 통과하는 냉각수와 열교환시키는 냉각수 열교환기; 및
    상기 냉각수 배출 조절밸브와, 상기 냉각수 공급 조절밸브와, 상기 냉각수 열교환 조절밸브를 제어하는 제어유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 외조기 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수 열교환로를 따라 회수되는 냉각수를 상기 냉각수 열교환기를 통과시켜 냉각시킨 후 다시 상기 냉각수 열교환로로 유동시킬 수 있도록 상기 냉각수 열교환로의 일측에서 분기되어 상기 냉각수 열교환기를 거쳐 상기 냉각수 열교환로의 다른 일측에 연결되는 냉각수 냉각로;
    상기 제어유닛에 의해 제어되어 상기 냉각수 바이패스로를 통한 냉각수의 유동을 조절할 수 있도록 상기 냉각수 바이패스로에 설치되는 냉각수 바이패스 밸브; 및
    상기 제어유닛에 의해 제어되어 상기 냉각수 냉각로를 통한 냉각수의 유동을 조절하기 위한 냉각수 유동 조절밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 외조기 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 냉각수 열교환로를 따라 회수되는 냉각수의 온도를 검출하고 검출 신호를 상기 제어유닛에 송신할 수 있도록 상기 냉각수 열교환로에 설치되는 냉각수 온도센서;를 포함하고,
    상기 제어유닛은 상기 냉각수 온도센서의 검출 신호에 따라 상기 냉각수 바이패스 밸브 및 상기 냉각수 유동 조절밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 외조기 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉동기는 복수 개가 구비되고,
    상기 냉각수 열교환로는 상기 복수의 냉동기 중 일부 냉동기와 냉각수 유동이 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 외조기 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 외조기에서 외기에 대한 냉각이 필요한 경우, 상기 냉각수 열교환 조절밸브를 상기 냉각수 열교환로를 통한 냉각수의 유동을 차단하도록 제어하고,
    상기 외조기에서 외기에 대한 가열이 필요한 경우, 상기 냉동기와 상기 냉각탑 사이에서 냉각수의 유동을 차단하도록 상기 냉각수 배출 조절밸브 및 상기 냉각수 공급 조절밸브를 제어하고, 상기 냉각수 열교환로를 통해 냉각수가 유동하도록 상기 냉각수 열교환 조절밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 외조기 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    외기 온도가 상기 냉각탑에서 토출되는 공기 중의 수증기를 응축시킬 수 있는 온도일 경우, 상기 냉동기에서 상기 냉각탑으로 배출되는 냉각수 및 상기 냉각탑에서 상기 냉동기로 공급되는 냉각수의 온도가 상대적으로 낮게 유지되도록 하되, 상기 냉동기에서 상기 냉각탑으로 배출되는 냉각수와 상기 냉각탑에서 상기 냉동기로 공급되는 냉각수 간의 온도 차이가 상대적으로 작게 유지되도록 상기 냉동기와 상기 냉각탑을 제어하는 것을 특징으로 하는 외조기 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    하절기에 상기 냉각수 열교환 조절밸브를 상기 냉각수 열교환로를 통한 냉각수의 유동을 차단하도록 제어하고,
    동절기에 상기 냉동기와 상기 냉각탑 사이에서 냉각수의 유동을 차단하도록 상기 냉각수 배출 조절밸브를 제어하고, 상기 냉각수 열교환로를 통해 냉각수가 유동하도록 상기 냉각수 열교환 조절밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 외조기 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    하절기보다 동절기에 상기 냉동기에서 상기 냉각탑으로 배출되는 냉각수 및 상기 냉각탑에서 상기 냉동기로 공급되는 냉각수의 온도가 상대적으로 낮게 유지되도록 하되, 상기 냉동기에서 상기 냉각탑으로 배출되는 냉각수와 상기 냉각탑에서 상기 냉동기로 공급되는 냉각수 간의 온도 차이가 상대적으로 작게 유지되도록 상기 냉동기와 상기 냉각탑을 제어하는 것을 특징으로 하는 외조기 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 외조기에 가습용 스팀을 제공하는 보일러;
    상기 온수 열교환로를 따라 유동하는 온수를 상기 보일러에서 공급되는 스팀과 열교환시키기 위한 스팀 열교환기; 및
    상기 보일러에서 생산되는 스팀이 유동할 수 있도록 상기 스팀 열교환기에 연결되는 스팀 열교환로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 외조기 시스템.
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JP2002168479A (ja) * 2000-11-29 2002-06-14 Takasago Thermal Eng Co Ltd 通信機器室等の空調方法および空調システム
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