KR102253466B1 - 건물용 열 회수 열 교환기 시스템 - Google Patents

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KR102253466B1 KR1020200147270A KR20200147270A KR102253466B1 KR 102253466 B1 KR102253466 B1 KR 102253466B1 KR 1020200147270 A KR1020200147270 A KR 1020200147270A KR 20200147270 A KR20200147270 A KR 20200147270A KR 102253466 B1 KR102253466 B1 KR 102253466B1
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Abstract

본 발명은 폐온수의 열을 교환하여 온수를 생성하는데 활용하며, 샤워수전에 공급 된후 순환되는 급탕수와 샤워 후 발생하는 폐온수의 수급에 따라 1차 가열된 온수를 2차 가열하여 급탕수를 생성하는 보일러의 가동율을 조절하여 급탕수를 생성하는데 필요한 에너지를 절약할 수 있는 건물용 열 회수 열 교환기 시스템에 관한 것으로, 샤워수전에서 사용된 폐온수와 급수 공급관을 통해 공급된 급수를 열교환기로 열교환하여 급수를 1차 가열하여 온수를 생성하는데 활용하며, 급탕수 탱크로 순환 공급되는 급탕수와 폐온수의 유량 수급에 따라 3웨이 밸브가 급탕수 탱크 분기관과 보일러 분기관으로 공급되는 온수의 유량을 어느 한 쪽이 많아지도록 제어하여, 급탕수 보일러의 가동율을 높이거나 낮춰줌으로써 효율적으로 샤워수전에 공급할 급탕수를 생성하는 에너지 소모를 획기적으로 줄여주는 효과가 있다.

Description

건물용 열 회수 열 교환기 시스템 {Building Heat Recovery Heat Exchanger System}
본 발명은 열 교환기 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용 후 배수 및 여과되는 폐온수의 열을 교환하여 온수를 생성하는데 활용할 뿐만 아니라, 샤워수전에 공급 된후 순환되는 급탕수와 샤워 후 발생하는 폐온수의 수급에 따라 1차 가열된 온수를 2차 가열하여 급탕수를 생성하는 보일러의 가동율을 조절하여 급탕수를 생성하는데 필요한 에너지를 절약할 수 있는 건물용 열 회수 열 교환기 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 호텔, 여관, 모텔 등의 숙박 시설에는 온수 공급을 위한 보일러 장치가 설치된다. 숙발 시설의 경우 서비스 만족도를 위해 일반 가정과 달리 온수를 틀었을 때 곧 바로 온수가 공급되도록 하고 있다.
그래서 각 객실의 샤워수전을 조작하는 동시에 온수가 즉시 나올 수 있도록 항상 보일러로 온수를 생성하여, 이를 사용하는 즉시 내보낼 준비를 하고 있다. 즉 어느 층의 어느 객실에서 온수를 언제 쓸지 모르기 때문에 항상 급탕수 공급관을 통해 고온의 온수를 항상 준비해야 하는 것이다.
그러나 이와 같이 급탕수를 항상 준비하게 되면 사용량이 일정하지 않기 때문에 급탕수를 생성 및 관리하기 위한 에너지가 과도하게 소모되는 문제점이 있다. 즉 고온의 급탕수를 즉시 공급해야 하기 때문에 급탕수를 가열하기 위한 급탕 보일러를 항상 작동함에 따라 에너지가 과도하게 소모되는 문제가 있다.
종래에는 이와 같은 급탕수를 생성 및 관리하기 위해 소모되는 에너지를 절약하기 위하여 사용된 폐온수의 열을 열교환기 시스템을 거쳐 회수하거나 각 객실의 수전을 지나 급탕수 탱크로 순환되는 급탕수의 열을 활용하여 에너지 절약을 꾀하고 있다.
그러나 이 경우에도 어떤 때는 투숙객이 샤워를 많이 하여 급탕수 탱크로 회수되는 급탕수가 거의 없이 객실 배수구를 통해 배출되는 폐온수가 많을 수 있는 경우와, 어떤 때는 투숙객의 급탕수 사용이 거의 없어서 객실 배수구를 통해 배출되는 폐온수는 거의 없고 급탕수 탱크로 회수되는 급탕수가 많은 경우로 나뉘어지기 때문에 어느 한 가지 경우에 맞춰 일괄적으로 급탕수를 관리 하게 되면 급탕수 보일러의 계속적인 가동에 의해 열 손실이 많이 발생하고 그에 따른 에너지 손실도 많이 발생한다는 문제가 있다.
그에 따라 폐온수와 급탕수의 수급에 따라 급탕 보일러의 가동율을 유기적으로 조절하여 에너지 절약을 도모할 수 있는 열 교환기 시스템이 필요하다.
KR 10-2010-0009958 A KR 10-1348952 B1 KR 20-0215784 Y1
본 발명의 목적은 샤워수전에서 사용된 후 배수되는 폐온수를 여과하여 열교환에 의해 급수를 1차 가열하여 온수를 생성하는데 활용할 뿐만 아니라, 샤워수전에 공급 된후 순환되는 급탕수와 샤워 후 발생하는 폐온수의 수급에 따라 1차 가열된 온수를 2차 가열하여 급탕수를 생성하는 보일러의 가동율을 유기적으로 조절하여 급탕수를 생성하는데 필요한 에너지를 절약할 수 있는 건물용 열 회수 열 교환기 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 상수도관(10)으로부터 급수(1)가 인입되는 급수 공급관(110)과, 상기 급수 공급관(110)에서 분기되어 상기 급수(1)의 사용 및 1차 가열을 위해 공급해주는 수전 분기관(120) 및 열교환기 분기관(130)과, 상기 급수 공급관(110)에 공급받은 온수(3)를 공급 및 2차 가열을 위해 공급해주는 보일러 분기관(160) 및 급탕수 탱크 분기관(170)과, 상기 급수 공급관(110), 상기 보일러 분기관(160) 및 상기 급탕수 탱크 분기관(170)의 연결 지점에 위치하여 통과하는 상기 온수(3)의 유량을 제어하는 3웨이 밸브(150)를 포함하는 급수부(100); 샤워수전(20)에서 사용된 폐온수(2)가 인입되는 폐온수 배수관(210)과, 상기 폐온수 배수관(210)과 연결되서 상기 폐온수(2)를 한 곳으로 모아주는 폐온수 저장탱크(220)와, 상기 폐온수 저장탱크(220)와 연결되어 상기 폐온수(2)를 여과하기 위해 공급해주는 폐온수 공급펌프(240)를 포함하는 폐온수공급부(200); 상기 폐온수 공급펌프(240)와 연결되어 상기 폐온수(2)를 1차 여과해주는 원심력 필터(310)와, 상기 원심력 필터(310)와 연결되어 상기 폐온수(2)를 2차 여과해주는 구심력 필터(320)를 포함하는 여과부(300); 일측은 상기 구심력 필터(320)와 연결되어 상기 폐온수(2)를 공급 받고, 타측은 상기 열교환기 분기관(130)과 연결되어 상기 급수(1)를 공급받아 내부에서 열교환이 이루어지도록 하여 상기 온수(3)를 생성하며, 상기 온수(3)를 상기 급수 공급관(110)에 다시 공급하는 열교환기(410)를 포함하는 열교환부(400); 상기 급수 공급관(110)과 연결된 상기 보일러 분기관(160)으로부터 상기 온수(3)를 공급받아 2차 가열하여 상기 온수(3)보다 높은 온도의 급탕수(4)를 생성해주는 급탕수 보일러(510)를 포함하는 보일러부(500); 및 상기 급탕수 보일러(510)에서 가열된 급탕수(4)와 상기 급탕수 탱크 분기관(170)을 통해 상기 온수(3)를 공급받아 한 곳으로 모아주는 급탕수 탱크(610)와, 상기 급탕수 탱크(610)에서 출발하여 상기 샤워수전(20)과 이어져 상기 급탕수(4)를 공급하며, 상기 급탕수 탱크 분기관(170)과 이어진 후 다시 상기 급탕수 탱크(610)로 상기 급탕수(4)를 순환 공급하는 급탕수 공급관(630)을 포함하는 급탕부(600);를 포함하되, 상기 급탕수 탱크(610)로 순환 공급되는 상기 급탕수(4)의 유량이 상기 폐온수 배수관(210)으로 유입되는 상기 폐온수(2)의 유량보다 많은 경우 상기 3웨이 밸브(150)가 상기 급탕수 탱크 분기관(170)으로 공급되는 상기 온수(3)의 유량을 상기 보일러 분기관(160)으로 공급되는 유량보다 상대적으로 많게 제어하여 상기 급탕수 보일러(510)의 가동율을 낮춰주고, 상기 폐온수 배수관(210)으로 유입되는 상기 폐온수(2)의 유량이 상기 급탕수 탱크(610)로 순환 공급되는 상기 급탕수(4)의 유량보다 많은 경우 상기 3웨이 밸브(150)가 상기 보일러 분기관(160)으로 공급되는 상기 온수(3)의 유량을 상기 급탕수 탱크 분기관(170)으로 공급되는 유량보다 상대적으로 많게 제어하여 상기 급탕수 보일러(510)의 가동율을 높여줌으로써, 상기 폐온수(2)와 상기 급탕수(4)의 유량 수급에 따라 상기 급탕수 보일러(510)의 가동율을 조절하여 에너지를 절약해준다.
아울러 본 발명의 상기 급수부(100)는, 상기 급수 공급관(110)의 경로 상에서 상기 수전 분기관(120) 및 상기 열교환기 분기관(130)보다 앞선 위치에서 상기 보일러 분기관(160)과 상기 급탕수 탱크 분기관(170)으로 유입되는 상기 급수(1)를 차단해주는 급수 체크밸브(140)를 더 포함하되, 상기 급수 체크밸브(140)가 닫힘 상태에서 상기 급수 공급관(110)에 인입된 상기 급수(1)는 상기 열교환기 분기관(130)에서 분기된 후 상기 열교환기(410)로 인입되어 상기 폐온수(2)로 부터 1차 가열되어 상기 온수(3)를 생성하고, 상기 온수(3)는 상기 보일러 분기관(160)으로 유입되어 2차 가열되어 상기 급탕수(4)를 생성해준다.
나아가 본 발명의 상기 급탕수 보일러(510)는 복수가 병렬로 배치되어 상기 3웨이 밸브(150)로부터 상기 보일러 분기관(160)에 공급되는 상기 온수(3)의 유량에 따라 가동율이 달라진다.
한편, 본 발명의 상기 급탕부(600)는, 상기 급탕수 공급관(630)에서 상기 급탕수 탱크 분기관(170)의 연결 지점 보다 앞선 위치에 상기 급탕수(4)를 순환시켜주는 급탕수 순환펌프(640)를 더 포함하되, 상기 급탕수 순환펌프(640)는 복수가 병렬로 배치되어 어느 하나가 고장 시 대체 사용된다.
또한 본 발명의 상기 급탕부(600)는, 상기 급탕수 탱크(610)의 측면에는 구비되어 팽창 탱크(650)가 구비되어, 상기 급탕수 탱크(610)가 상기 급탕수로 인해 체적이 팽창하는 것을 예방해준다.
본 발명은 본 발명은 샤워수전(20)에서 사용되어 폐온수 배수관(210)을 통해 배수되고, 여과부(300)를 통해 여과되는 폐온수(2)와 급수 공급관(110)을 통해 공급된 급수(1)를 열교환기(410)로 열교환하여 급수(1)를 1차 가열하여 온수(3)를 생성하는데 활용할 뿐만 아니라, 급탕수 공급관(630)을 통해 샤워수전(20)을 순환하여 급탕수 탱크(610)로 유입되는 급탕수(4)의 유량과 폐온수 배수관(210)을 통해 폐온수 저장탱크(220)로 유입되는 폐온수(2)의 유량 수급에 따라 3웨이 밸브(150)가 급탕수 탱크 분기관(170)과 보일러 분기관(160)으로 공급되는 온수(3)의 유량을 어느 한 쪽이 많아지도록 제어하여, 보일러 분기관(160)으로 공급되는 온수(3)의 유량에 따라 급탕수 보일러(510)의 가동율을 높이거나 낮춰줌으로써 효율적으로 온수(3)를 2차 가열하여 샤워수전(20)에 공급할 급탕수(4)를 생성해 줄 수 있기 때문에 에너지 소모를 획기적으로 줄여주는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건물용 열 회수 열 교환기 시스템의 계통도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건물용 열 회수 열 교환기 시스템에서 급수(1), 폐온수(2), 온수(3), 급탕수(4)의 흐름을 도시한 계통도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 건물용 열 회수 열 교환기 시스템에서 제어반(700)과 시스템과 연계되는 통신망(50)를 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 통해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건물용 열 회수 열 교환기 시스템의 계통도이다.
급수부(100)는 상수도관(10)으로부터 급수를 공급받아, 급수를 사용 및 가열을 위해 필요 사용처로 분기하여 공급할 뿐만 아니라, 분기되어 공급되는 급수의 유량을 제어해주는 역할을 한다.
급수부(100)는 상수도관(10)과 연결되어 급수를 공급받는 급수 공급관(110)과, 급수 공급관(110)으로부터 분기되어 급수를 사용 및 1차 가열이 필요한 사용처로 공급해주는 수전 분기관(120) 및 열교환기 분기관(130)과, 급수 공급관(110)에 공급받은 온수(3)를 공급 및 2차 가열이 필요한 사용처로 공급해주는 보일러 분기관(160) 및 급탕수 탱크 분기관(170)과, 급수 공급관(110), 보일러 분기관(160) 및 급탕수 탱크 분기관(170)의 연결 지점에 위치하여 급수의 유량을 제어하는 3웨이 밸브(150)를 포함한다.
급수 공급관(110)은 중공형의 관으로 상수도관(10)과 플랜지로 연결되어 급수를 공급받는다. 급수 공급관(110)은 일단은 상수도관(10)과 연결되며, 타단은 3웨이 밸브(150)와 연결된다. 급수 공급관(110)은 3웨이 밸브(150)로 연장되는 과정에서 일직선 구간도 있고, 절곡된 구간도 존재하며 급수가 필요한 사용처로의 급수 공급을 위해 여러 갈래로 분기된다.
한편, 상수도관(10)으로부터 공급받는 급수는 차가운 물로써 계절에 따라 그 온도가 달라진다. 급수의 수온은 여름철에 약 7 내지 8℃이며, 겨울철에는 약 1 내지 2℃이다. 아울러 급수 공급관(110)은 수압에 잘 견디면서 부식 방지를 위해 스테인레스스틸 재질이 사용된다.
수전 분기관(120)은 일직선으로 연장된 급수 공급관(110)으로부터 급수를 공급받기 위해 분기된 것으로, 일단이 급수 공급관(110)에 T자형 관을 통해 연결되고, 타단이 샤워수전(20)의 냉수 수전관(22)과 연결된다. 수전 분기관(120)은 중공형의 관으로 수압에 잘 견디면서 부식 방지를 위해 스테인레스스틸 재질이 사용된다.
숙박 시설의 경우 각 호실마다 냉수 공급을 위한 냉수 수전관(22)이 위치하는데, 복수의 냉수 수전관(22)이 병렬로 수전 분기관(120)을 통해 급수 공급관(110)과 연결된다. 그래서 투숙객이 샤워수전(20)에서 차가운 물을 사용할 경우 수전 분기관(120)을 통해 공급된 급수를 곧 바로 이용할 수 있게 된다.
열교환기 분기관(130)은 일직선으로 연장된 급수 공급관(110)으로부터 급수를 공급받고, 공급 받은 급수를 후술할 열교환부(400)의 열교환기(410)로 공급해주기 위해 분기된 것으로, 일단이 급수 공급관(110)에 T자형 관을 통해 연결되고, 타단이 열교환기(410)와 연결된다. 열교환기 분기관(130)도 중공형의 관으로 수압에 잘 견디면서 부식 방지를 위해 스테인레스스틸 재질이 사용된다.
이때 열교환기 분기관(130)은 급수 공급관(110)에서 수전 분기관(120)보다 앞선 위치에 분기된다. 즉 급수 공급관(110)으로 공급되는 급수는 수전 분기관(120)을 통해 먼저 분기되고, 그 이후에 열교환기 분기관(130)으로 분기되게 된다.
열교환기 분기관(130)의 경로에는 열교환기 분기밸브(132)와 열교환기 차단밸브(134)가 나란하게 설치된다. 열교환기 분기밸브(132)는 원격 조작 솔레노이드 밸브로써, 원거리에서 수신된 신호로 개폐가 조작되어 통과하는 유량이 차단되거나 조절된다. 열교환기 차단밸브(134)는 열교환기 분기관(130)을 통해 열교환기(410)로 유입되는 급수를 물리적으로 차단하기 위한 것으로, 열교환기 차단밸브(134)를 통해 급수를 차단한 후 열교환기(410)의 유지 및 보수를 편리하게 할 수 있다.
한편, 급수 공급관(110)의 경로 상에서 수전 분기관(120)과 열교환기 분기관(130)보다 앞선 위치에는 급수 체크밸브(140)가 설치될 수 있다. 급수 체크밸브(140)는 후술할 보일러 분기관(160)과 급탕수 탱크 분기관(170)으로 급수 공급관(110)에서 공급되는 급수가 직접 유입되는 것을 물리적으로 차단하기 위한 것이다.
급수 체크밸브(140)는 평상 시 닫아 주어 급수 공급관(110)에서 공급된 급수가 열교환기 분기관(130)을 통해 열교환기(410)로 유입된 후 온수가 되어 다시 급수 공급관(110)으로 순환 공급되도록 하여 온수만 보일러 분기관(160)과 급탕수 탱크 분기관(170)으로 공급되도록 해준다. 이를 통해 열교환기(410)로 가열된 온수 만 보일러 분기관(160)과 급탕수 탱크 분기관(170)으로 공급해줌으로써, 급수를 가열하는데 필요한 에너지를 절약할 수 있다.
즉 급수 체크밸브(140)가 닫힘 상태에서 급수 공급관(110)에 인입된 낮은 온도의 급수가 직접 보일러 분기관(160)으로 유입되지 않고, 열교환기 분기관(130)에서 분기되어 열교환기 분기관(130)을 통해 열교환기(410)로 인입되어 후술할 폐온수로부터 1차 가열되어 온수를 생성한 상태에서 보일러 분기관(160)으로 유입되어 2차 가열되게 된다. 이로써 후술할 보일러부(500)의 급탕수 보일러(510)는 낮은 온도의 급수를 처음부터 가열하지 않고, 1차로 가열된 온수를 2차 가열하므로 에너지를 절약할 수 있다.
아울러 급수 공급관(110)의 경로 상에서 급수 체크밸브(140) 및 후술할 온수 공급관(420) 보다 앞선 위치에는 3웨이 밸브(150)가 설치된다. 3웨이 밸브(150)에는 급수 공급관(110), 보일러 분기관(160) 및 급탕수 탱크 분기관(170)이 각각 연결된다. 3웨이 밸브(150)는 원격 조작 3웨이 솔레노이드 밸브로 원거리에서 수신된 신호로 개폐가 조작되어 온수 공급관(420)으로부터 공급되는 온수를 보일러 분기관(160)과 급탕수 탱크 분기관(170) 중 어느 곳에 온수를 더 많이 보낼지 통과하는 유량을 제어한다. 즉 3웨이 밸브(150)는 온수 공급관(420)으로부터 공급받은 온수를 보일러 분기관(160)에 전체 온수를 보내거나, 급탕수 탱크 분기관(170)으로 보내지는 유량 대비 상대적으로 많은 온수를 보내도록 할 수 있으며, 반대로 급탕수 탱크 분기관(170)에 전체 온수를 보내거나, 보일러 분기관(160)으로 보내지는 유량 대비 상대적으로 많은 온수를 보내도록 할 수 있다.
보일러 분기관(160)은 중공형의 관으로 일단이 3웨이 밸브(150)와 연결되고, 타단이 후술할 보일러부(500)의 보일러 급수관(520)과 병렬로 연결된다. 보일러 분기관(160)은 3웨이 밸브(150)를 통해 공급되는 온수를 보일러 온수관(530)을 통해 급탕수 보일러(510)로 인입해주는 역할을 한다. 이때 보일러 분기관(160)은 수압에 잘 견디면서 부식 방지를 위해 스테인레스스틸 재질이 사용된다.
급탕수 보일러(510)로 인입된 온수는 급탕수 보일러(510)에 의해 2차 가열되어 온수보다 더 높은 온도의 급탕수가 된다. 이때 급탕수의 수온은 약 60℃ 이상이 된다. 보일러 분기관(160)의 경로 상 일단 측에는 보일러 펌프(162)가 설치된다. 보일러 펌프(162)는 온수를 각 급탕수 보일러(510)로 원활하게 공급되도록 보내주는 역할을 한다. 이때 보일러 펌프(162)는 3웨이 밸브(150)와 인접하도록 설치된다.
급탕수 탱크 분기관(170)은 중공형의 관으로 일단이 3웨이 밸브(150)와 연결되고, 타단이 후술할 급탕부(600)의 급탕수 공급관(630)과 T자형 관으로 연결된다. 급탕수 탱크 분기관(170)은 3웨이 밸브(150)를 통해 공급되는 온수를 급탕수 공급관(630)에 공급하여, 급탕수 탱크(610)로 인입되도록 해준다. 급탕수 탱크 분기관(170)도 수압에 잘 견디면서 부식 방지를 위해 스테인레스스틸 재질이 사용된다.
폐온수공급부(200)는 각 객실에서 샤워수전(20)을 통해 사용된 폐온수를 한 곳에 모아 후술할 여과부(300)에 전달하기 위한 것이다.
폐온수공급부(200)는 각 객실의 샤워실 바닥면(30)에 매립되는 폐온수 배수관(210)과, 폐온수 배수관(210)에서 폐온수를 공급받아 한 곳에 모아주는 폐온수 저장탱크(220)를 포함한다.
폐온수 배수관(210)은 중공형의 관으로 각 객실의 샤워실 바닥면(30)에 매립된다. 폐온수 배수관(210)의 일단에는 폐온수 배수구(212)가 형성되며, 타단은 폐온수 저장탱크(220)와 연결된다. 투숙객이 샤워수전(20)을 통해 온수 샤워를 할 때 발생하는 폐온수는 폐온수 배수구(212)를 통해 폐온수 배수관(210)으로 유입된다. 이때 폐온수의 수온은 약 30 내지 31℃이다. 한편, 폐온수 배수구(212)에는 이물질을 걸러줄 수 있는 거름망이 설치될 수 있다.
폐온수 저장탱크(220)는 건물의 지하에 설치되어 폐온수는 별도의 펌프없이 폐온수 배수관(210)을 통해 폐온수 저장탱크(220)로 모일 수 있다.
폐온수 저장탱크(220)에는 폐온수 전달관(230)이 설치된다. 폐온수 전달관(230)은 중공형의 관으로 일단은 폐온수 저장탱크(220)와 연결되며, 타단은 폐온수 공급펌프(240)와 연결된다. 폐온수 전달관(230)을 통해 폐온수를 폐온수 공급펌프(240)로 보내주게 된다. 이때 폐온수 전달관(230)의 경로 상에는 폐온수 전달밸브(232)가 설치된다. 폐온수 전달밸브(232)는 일반 밸브로 수동으로 개폐하여 통과하는 유량을 차단하거나 조절한다. 폐온수 전달밸브(232)는 원격 조작 솔레노이드 밸브가 사용될 수 있으며, 원거리에서 수신된 신호로 개폐가 조작되어 통과하는 유량을 차단하거나 조절될 수 있다.
폐온수 공급펌프(240)는 폐온수를 후술할 여과부(300)의 원심력 필터(310)로 보내주기 위한 것으로, 폐온수에는 투숙객의 샤워로 인해 발생된 각종 이물질이 포함되어 있기 때문에 큰 압력으로 페온수를 원심력 필터(310)로 보내주는 역할을 한다.
이를 위해 폐온수 공급펌프(240)에는 폐온수 공급관(250)이 설치된다. 폐온수 공급관(250)은 중공형의 관으로 일단은 폐온수 공급펌프(240)와 연결되며, 타단은 원심력 필터(310)와 연결된다. 폐온수는 폐온수 공급펌프(240)에 의해 폐온수 공급관(250)을 지나 원심력 필터(310)로 보내지게 된다.
폐온수 공급관(250)의 경로 상에는 페온수 차단밸브(252)와 페온수 공급밸브(254)가 차례로 설치된다. 페온수 차단밸브(252)는 폐온수 공급관(250)을 통해 원심력 필터(310)로 유입되는 폐온수를 물리적으로 차단하기 위한 것으로, 페온수 차단밸브(252)를 통해 급수를 차단한 후 폐온수 공급펌프(240) 및 원심력 필터(310)의 유지 및 보수를 편리하게 할 수 있다.
페온수 공급밸브(254)는 일반 밸브로 수동으로 개폐하여 통과하는 유량을 차단하거나 조절한다. 이때 페온수 공급밸브(422)는 원격 조작 솔레노이드 밸브가 사용될 수 있으며, 원거리에서 수신된 신호로 개폐가 조작되어 통과하는 유량이 차단되거나 조절될 수 있다.
여과부(300)는 폐온수공급부(200)로부터 전달된 폐온수에 포함된 이물질을 여과하기 위한 것이다. 즉 폐온수에는 샤워 시 발생하는 때, 머리카락, 코 또는 침 등의 이물질이 혼재되어 있는데, 여과부(300)는 이러한 이물질을 걸러준 폐온수를 열교환부(400)로 전달하는 역할을 한다.
여과부(300)는 폐온수에 포함된 이물질을 1차로 여과해주는 원심력 필터(310)와, 2차로 여과해주는 구심력 필터(320)를 포함한다.
원심력 필터(310)는 폐온수 공급관(250)과 연결되어 폐온수를 공급받는다. 원심력 필터(310)는 원심력을 이용하여 폐온수 내에서 물보다 비중이 무거운 이물질을 여과해준다.
원심력 필터(310)의 상단에는 중공형의 제1역세 배관(312)이 설치되고, 하단에는 제2역세 배관(314)이 설치된다. 이때 제1역세 배관(312)은 일단이 원심력 필터(310)의 상단과 연결되며, 타단이 후술할 폐온수 방류탱크(330)로 연결된다. 제2역세 배관(314)은 일단이 원심력 필터(310)의 하단과 연결되며, 타단이 제1역세 배관(312)과 T자형 관을 통해 연결된다.
그리고 제1역세 배관(312)의 경로 상에는 원심력 필터(310)의 상단과 인접하도록 제1역세 밸브(313)가 설치되고, 제2역세 배관(314)의 경로 상에는 원심력 필터(310)의 하단과 인접하도록 제2역세 밸브(315)가 설치된다. 제1역세 밸브(313)와 제2역세 밸브(315)는 원격 조작 솔레노이드 밸브로써, 원거리에서 수신된 신호로 개폐가 조작되어 통과하는 유량이 차단되거나 조절된다.
아울러 원심력 필터(310)의 측면에는 중공형의 제1필터관(318)이 설치된다. 제1필터관(318)은 일단이 원심력 필터(310)의 측면과 연결되며, 타단이 구심력 필터(320)의 상단과 연결된다. 제1필터관(318)의 경로 상에도 제1필터 밸브(319)가 설치되되, 구심력 필터(320)의 상단과 인접한 위치에 설치된다. 제1필터 밸브(319) 또한 원격 조작 솔레노이드 밸브로써, 원거리에서 수신된 신호로 개폐가 조작되어 통과하는 유량이 차단되거나 조절된다.
폐온수 공급관(250)에 의해 원심력 필터(310)로 유입된 폐온수는 원심력에 의해 물보다 비중이 무거운 이물질을 아래 방향으로 이동시켜 제2역세 배관(314)을 통해 폐온수 방류탱크(330)로 이동된다. 아울러 원심력 필터(310) 내에서 원심력에 의해 상단으로 역류되는 이물질은 제1역세 배관(312)을 통해 폐온수 방류탱크(330)로 이동한다. 이렇게 1차 여과된 폐온수는 제1필터관(318)을 통해 구심력 필터(320)로 이동된다.
구심력 필터(320)는 제1필터관(318)과 연결되어 1차 여과된 페온수를 공급받는다. 구심력 필터(320)는 구심력을 이용하여 폐온수 내에서 물보다 비중이 가벼운 이물질을 여과해준다.
구심력 필터(320)의 상단과 연결된 제1필터관(318)에는 제3역세 배관(322)이 T자형 관을 통해 연결된다. 제3역세 배관(322)은 일단이 제1필터관(318)에서 구심력 필터(320)의 상단과 인접한 위치에 연결되며, 타단은 제1역세 배관(312)과 T자형 관을 통해 연결된다.
구심력 필터(320)의 하단에는 제2필터관(324)이 연결된다. 제2필터관(324)은 일단이 구심력 필터(320)의 하단과 연결되며, 타단이 후술할 열교환부(400)의 열교환기(410)의 상부측과 연결된다.
이때 제3역세 배관(322)의 경로 상에는 구심력 필터(320)의 상단과 인접하도록 제3역세 밸브(323)가 설치되며, 제2필터관(324)의 경로 상에서 열교환기(410)의 상부측과 인접한 위치에는 제2필터 밸브(325)가 설치된다. 제3역세 밸브(323)와 제2필터 밸브(325)는 원격 조작 솔레노이드 밸브로써, 원거리에서 수신된 신호로 개폐가 조작되어 통과하는 유량이 차단되거나 조절된다.
제1필터관(318)에 의해 구심력 필터(320)로 유입된 1차 여과 처리된 폐온수는 구심력에 의해 물보다 비중이 가벼운 이물질을 윗 방향으로 이동시켜 제3역세 배관(322)을 통해 폐온수 방류탱크(330)로 이동된다. 이렇게 2차 여과된 폐온수는 제2필터관(324)을 통해 열교환기(410)로 이동된다.
폐온수 방류탱크(330)는 대형 탱크로 폐온수가 원심력 필터(310)와 구심력 필터(320)를 거치면서 여과된 이물질을 제1역세 배관(312)을 통해 공급받아 한 곳으로 모아주는 역할을 한다. 아울러 폐온수 방류탱크(330)는 후술할 폐온수 방류관(430)과도 연결되어, 열교환이 이루어진 잉여 온수도 공급받아 한 곳으로 모아준다. 폐온수 방류탱크(330)에 모인 이물질, 잉여 온수 및 폐온수의 혼합물은 별도의 처리 시설로 이동시켜 처리하거나 별도의 슬러지 처리 시설을 거쳐 하수관으로 배출할 수 있다.
열교환부(400)는 여과부(300)로부터 2차 여과처리가 완료된 폐온수를 공급받아, 이 페온수의 열을 이용하여 전술한 급수부(100)의 열교환기 분기관(130)을 통해 공급받은 급수를 1차 가열하여 온수로 만들어주는 역할을 한다.
열교환부(400)는 서로 온도가 다른 급수와 폐온수를 근접시켜 열을 서로 나누어 가지도록 하는 열교환기(410)를 포함한다.
열교환기(410)는 물 탱크 형상으로 형성되고, 내부에 판형열교환기 또는 이중관식 열교환기가 내장된다. 열교환기(410)는 상부 일측에 제2필터관(324)과 연결되어 수온이 약 30℃ 내외가 되는 폐온수를 공급받는다.
아울러 열교환기(410)는 하부 일측에 열교환기 분기관(130)과 연결되어 가열하기 위한 급수를 공급받는다. 열교환기(410) 내부로 들어온 폐온수와 급수는 열을 상호 교환하게 된다. 즉 상대적으로 고열량인 폐온수의 열이 저량량인 급수로 이동하게 된다. 이를 통해 폐온수보다 수온이 낮았던 급수는 1차 가열되어 약 20℃ 내외의 온수가 된다.
한편, 열교환기(410)의 상부 타측에는 중공형의 온수 공급관(420)이 설치된다. 온수 공급관(420)의 일단은 열교환기(410)의 상부에서 제2필터관(324)이 연결된 위치의 반대편과 연결되고, 타단은 급수 공급관(110)과 연결된다. 온수 공급관(420)을 통해 약 20℃ 내외의 온수가 급수 공급관(110)으로 공급되며, 급수 공급관(110)으로 이동된 온수는 3웨이 밸브(150)를 통해 보일러 분기관(160)으로 공급되거나, 급탕수 탱크 분기관(170)으로 공급된다.
온수 공급관(420)의 경로 상에는 열교환기(410)의 상부와 인접하도록 온수 공급밸브(422)가 설치된다. 온수 공급밸브(422)는 원격 조작 솔레노이드 밸브로써, 원거리에서 수신된 신호로 개폐가 조작되어 통과하는 유량이 차단되거나 조절된다.
그리고 열교환기(410)의 하부 타측에는 중공형의 폐온수 방류관(430)이 설치된다. 폐온수 방류관(430)은 일단이 열교환기(410)의 하부에서 열교환기 분기관(130)이 연결된 위치의 반대편과 연결되고, 타단은 전술한 폐온수 방류탱크(330)와 연결된다.
폐온수 방류관(430)의 경로 상에도 열교환기(410)의 하부와 인접하도록 폐온수 방류밸브(432)가 설치된다. 폐온수 방류관(430)은 열교환기(410) 내에서 열교환이 이루어진 폐온수를 폐온수 방류탱크(330)로 보내준다. 이때 폐온수 방류밸브(432)는 원격 조작 솔레노이드 밸브로써, 원거리에서 수신된 신호로 개폐가 조작되어 통과하는 유량이 차단되거나 조절된다.
한편, 열교환기(410)에 제2필터관(324)을 통해 유입되는 폐온수의 유량과 열교환이 이루어져 온수 공급관(420)을 통해 급수 공급관(110)으로 나가는 온수의 유량은 1:1 비율을 이룬다. 이를 위해 제2필터 밸브(325)와 온수 공급밸브(422)는 통과하는 유량이 1:1 비율이 되도록 제어된다. 이때 이 유량 비율의 제어는 제2필터관(324) 및 온수 공급관(420)에 별도의 유량계를 장착하고, 유량계의 측정값을 활용하여 제2필터 밸브(325)와 온수 공급밸브(422)를 제어할 수 있다. 이와 같은 제어는 후술할 제어반(700)을 통해서 제어하거나, 유량계의 측정값에 따라 제2필터 밸브(325)와 온수 공급밸브(422)가 독립적으로 제어되도록 구성할 수 있다.
보일러부(500)는 보일러 분기관(160)과 연결되어 온수를 공급받아 2차 가열해주는 급탕수 보일러(510)를 포함한다.
급탕수 보일러(510)는 복수가 병렬로 배치되며, 각각의 급탕수 보일러(510)에는 온수 인입을 위한 중공형의 보일러 급수관(520)과, 인입된 온수를 급탕수로 가열하여 배출해주는 보일러 온수관(530)이 구비된다. 급탕수 보일러(510)는 건물 지하에 마련된 보일러실에서 관리된다.
보일러 급수관(520)은 일단은 급탕수 보일러(510)와 연결되며, 타단은 T자형 관으로 보일러 분기관(160)과 연결된다. 보일러 분기관(160)은 전술한 바와 같이 보일러 펌프(162)의 작동에 의해 온수를 각 급탕수 보일러(510)로 원활하게 공급할 수 있다.
보일러 온수관(530)도 일단은 급탕수 보일러(510)와 연결되며, 타단은 T자형 관으로 후술할 급탕부(600)의 급탕수 인입관(620)과 연결된다.
급탕수 보일러(510)는 보일러 급수관(520)을 통해 인입된 온수를 약 60℃이상의 급탕수가 되도록 2차 가열해준다. 급탕수 보일러(510)는 친환경 보일러로 가스 등의 친환경 연료를 사용하며, 복수가 병렬로 배치되어 필요 열량에 따라 가동되는 수량의 비율이 달라지게 된다. 즉 급탕수 보일러(510)는 3웨이 밸브(150)로 부터 보일러 분기관(160)으로 공급되는 온수의 양에 따라 가동율이 달라지게 된다. 그에 따라 급탕수 보일러(510)를 운용하는데 사용되는 에너지를 절약할 수 있다.
한편, 보일러 급수관(520)의 경로 상에는 보일러 급수밸브(522)가 설치된다. 아울러 보일러 온수관(530)의 경로 상에도 보일러 온수밸브(532)가 설치된다. 보일러 급수밸브(522)와 보일러 온수밸브(532)는 일반 밸브로 수동으로 개폐하여 통과하는 유량을 차단하거나 조절한다. 이를 통해 급탕수 보일러(510)의 유지 보수를 편리하게 할 수 있다. 아울러 보일러 급수밸브(522)와 보일러 온수밸브(532)는 원격 조작 솔레노이드 밸브가 사용될 수 있으며, 원거리에서 수신된 신호로 개폐가 조작되어 통과하는 유량이 차단되거나 조절될 수 있다.
급탕부(600)는 급탕수 보일러(510)에서 생성된 급탕수와 급탕수 탱크 분기관(170)에서 공급되는 온수를 한 곳으로 모아주는 급탕수 탱크(610)와, 급탕수 탱크(610)의 급탕수를 샤워수전(20)으로 순환 공급해주는 급탕수 공급관(630)을 포함한다.
급탕수 탱크(610)는 대형 탱크로 전술한 바와 같이 급탕수와 온수를 한 곳으로 모아 샤워수전(20)으로 공급해주는 역할을 한다. 급탕수 탱크(610)는 건물의 옥상(40)에 설치된다. 급탕수 탱크(610)에는 중공형의 급탕수 인입관(620)이 설치된다. 급탕수 인입관(620)은 일단이 보일러 온수관(530)과 연결되며, 타단은 급탕수 탱크(610)와 연결된다. 급탕수 인입관(620)을 통해 복수의 급탕수 보일러(510)에서 생성되는 고온의 급탕수가 급탕수 탱크(610)로 모이게 된다.
급탕수 탱크(610)의 내부에는 온도센서가 내장된다. 온도센서를 통해 급탕수 탱크(610)의 급탕수 수온을 약 55℃ 내외로 유지해준다. 온도센서는 급탕수 보일러(510)와 연결되며, 온도센서의 측정값에 의해 급탕수 보일러(510)가 온수를 가열하는 강도가 변화될 수 있다.
급탕수 인입관(620)의 경로 상에는 급탕수 인입펌프(622)가 설치된다. 급탕수 인입펌프(622)는 건물의 지하에 위치한 급탕수 보일러(510)에서 생성된 급탕수를 건물의 옥상(40)에 위치한 급탕수 탱크(610)로 보내주는 역할을 한다. 그리고 급탕수 인입관(620)의 경로 상에서 급탕수 탱크(610)와 인접한 위치에 급탕수 인입밸브(624)가 설치된다. 급탕수 인입밸브(624)는 원격 조작 솔레노이드 밸브로써, 원거리에서 수신된 신호로 개폐가 조작되어 통과하는 유량이 차단되거나 조절된다. 즉 급탕수 인입밸브(624)는 급탕수 인입펌프(622)에서 공급되어 급탕수 탱크(610)로 인입되는 급탕수의 유량을 제어할 수 있다.
아울러 급탕수 탱크(610)에는 중공형의 급탕수 공급관(630)이 설치된다. 급탕수 공급관(630)은 일단이 급탕수 탱크(610)에서 출발하여 각 객실에 마련된 샤워수전(20)의 온수 수전관(24)과 각각 병렬로 이어지며, 타단이 다시 급탕수 탱크(610)와 연결된다. 이 과정에서 급탕수 공급관(630)의 내부에 위치한 급탕수는 온수 수전관(24)에 급탕수를 즉각적으로 공급해주게 된다. 그리고 급탕수 공급관(630)은 급탕수 탱크(610)에서 출발하여 각 객실의 온수 수전관(24)과 연결된 후 다시 급탕수 탱크(610)로 도착하도록 연결되므로, 급탕수 공급관(630) 내에서 급탕수가 급탕수 탱크(610)를 중심으로 순환되게 된다. 이 과정에서 급탕수 공급관(630)을 흐르는 급탕수의 수온은 약 55℃ 내외로 온수 수전관(24)에 공급해주며, 각 객실을 지나 다시 급탕수 탱크(610)로 돌아 올 때 쯤 약 40℃ 내외로 수온이 내려가게 된다.
한편, 급탕수 공급관(630)의 경로 상에 급탕수가 급탕수 탱크(610)에서 출발하는 위치와 인접한 곳에는 급탕수 공급밸브(632)가 설치된다. 급탕수 공급밸브(632)는 원격 조작 솔레노이드 밸브로써, 원거리에서 수신된 신호로 개폐가 조작되어 통과하는 유량이 차단되거나 조절된다.
나아가 급탕수 공급관(630)의 경로 상에 급탕수가 각 객실의 샤워수전(20)을 순환하여 급탕수 탱크(610)에 다시 도착하는 위치와 인접한 곳에는 급탕수 순환펌프(640)가 병렬식으로 설치된다.
이때 급탕수 순환펌프(640)는 급탕수 공급관(630)에서 급탕수 탱크 분기관(170)의 연결 지점 보다 앞선 위치에서 급탕수 탱크(610)와 인접한 위치에 설치된다.
급탕수 순환펌프(640)는 급탕수가 급탕수 공급관(630)을 통해 원활히 순환되면서, 각 객실에 구비된 샤워수전(20)의 온수 수전관(24)에서 급탕수를 즉각적으로 사용할 수 있도록 해준다. 즉 급탕수 탱크(610)는 옥상에 위치하고 있고, 각 객실의 샤워수전(20)은 그 보다 아래에 위치하고 있기 때문에 급탕수 순환펌프(640)를 통해 높이차를 보정하면서 온수 수전관(24)에 급탕수를 공급해준다.
급탕수 순환펌프(640)는 2개 이상이 병렬로 배치되어 어느 하나가 고장이 나더라도, 그 기능을 계속할 수 있도록 해준다.
아울러 급탕수 순환펌프(640)의 양단에는 급탕수 순환밸브(642)가 설치된다. 급탕수 순환밸브(642)는 원격 조작 솔레노이드 밸브로써, 원거리에서 수신된 신호로 개폐가 조작되어 통과하는 유량이 차단되거나 조절된다. 즉 급탕수 순환펌프(640)를 통해 급탕수 공급관(630)에서 순환시키는 급탕수의 유량을 조절하게 된다.
한편, 급탕수 탱크(610)의 측면에는 팽창 탱크(650)가 구비될 수 있다. 팽창 탱크(650)는 개방식 또는 밀폐식 물 탱크가 사용되며, 급탕수 탱크(610)의 측면에서 최상부 측과 배관으로 연결되도록 설치된다. 즉 급탕수 탱크(610)에 급탕수가 가득찰 경우 배관을 통해 급탕수가 팽창 탱크(650)로 이동하게 되어, 급탕수 탱크(610)가 급탕수가 가득차서 체적이 팽창하는 것을 예방하여, 그로 인한 사고를 미연에 방지하게 된다.
한편, 본 발명의 건물용 열 회수 열 교환기 시스템은 급수부(100), 폐온수공급부(200), 여과부(300), 열교환부(400), 보일러부(500) 및 급탕부(600)를 통합 제어하기 위한 제어반(700)을 더 포함할 수 있다. 이때 제어반(700)은 건물의 옥상(40) 또는 지하에 설치될 수 있다.
제어반(700)은 급수부(100), 폐온수공급부(200), 여과부(300), 열교환부(400), 보일러부(500) 및 급탕부(600)와 유선 또는 무선으로 연결되어 이들에 포함된 밸브의 개폐와 급탕수 보일러(510)의 가동을 제어하는 역할을 할 수 있다. 아울러 제어반(700)은 폐온수 유량계(214)와, 급탕수 유량계(634)로부터 유량 측정값을 전달 받아 3웨이 밸브(150)의 개폐를 제어할 수도 있다.
제어반(700)에는 이들의 통합 제어를 위한 통합 제어보드와 통신망 연결을 위한 통신보드가 구비되며, 제어반(700)의 외측에는 각종 설정값의 수동 조절을 위한 조작 버튼(710)과, 설정값 및 계측 정보 표시를 위한 LCD 등의 디스플레이(720)가 구비될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건물용 열 회수 열 교환기 시스템의 계통도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건물용 열 회수 열 교환기 시스템에서 급수(1), 폐온수(2), 온수(3), 급탕수(4)의 흐름을 도시한 계통도이다.
이하, 급수(1), 폐온수(2), 온수(3) 및 급탕수(4)의 흐름에 따라 본 발명의 건물용 열 회수 열 교환기 시스템의 작동을 설명한다.
급수(1)는 상수도관(10)과 연결된 급수 공급관(110)으로 상시 공급된다. 이때 급수(1)의 수온은 여름철에 약 7 내지 8℃이며, 겨울철에는 약 1 내지 2℃가 된다.
급수(1)는 급수 공급관(110)을 따라 이동하는 중 수전 분기관(120)과 열교환기 분기관(130)에서 분기된다.
수전 분기관(120)을 통해 유입된 급수(1)는 각 객실에 구비된 냉수 수전관(22)을 통해 이동하며, 투숙객이 샤워수전(20)을 조작함에 따라 차가운 물을 공급해준다. 열교환기 분기관(130)을 통해 이동된 급수(1)는 열교환기(410)로 공급된다.
폐온수(2)는 폐온수 배수관(210)과 연결된 폐온수 저장탱크(220)로 공급된다. 즉 각 객실의 욕실이나 화장실에 설치된 샤워수전(20)에서 뜨거운 물 또는 차가운 물을 사용하는 경우 바닥면(30)에 설치된 폐온수 배수관(210)을 통해 폐온수 저장탱크(220)로 모이게 된다.
폐온수 배수관(210)으로 모인 폐온수(2)는 폐온수 전달관(230)을 통해 폐온수 공급펌프(240)로 이동하고, 폐온수 공급펌프(240)를 통해 폐온수 공급관(250)으로 이동된다. 폐온수 공급관(250)을 통해 이동된 폐온수(2)는 원심력 필터(310)로 공급된다.
폐온수(2)는 원심력 필터(310)에서 1차 여과가 이루어진다. 원심력 필터(310)로 폐온수(2) 내에 포함된 이물질 중 물보다 비중이 무거운 이물질이 원심력에 의해 제1역세 배관(312)과 제2역세 배관(314)을 통해 폐온수 방류탱크(330)로 이동된다.
아울러 폐온수(2)는 1차 여과 후 제1필터관(318)을 통해 구심력 필터(320)로 이동되어 2차 여과가 이루어진다. 구심력 필터(320)로 폐온수(2) 내에 포함된 이물질 중 물보다 비중이 가벼운 이물질이 구심력에 의해 제3역세 배관(322)을 통해 폐온수 방류탱크(330)로 이동된다. 2차 여과를 마친 폐온수(2)는 제2필터관(324)을 통해 열교환기(410)로 공급된다. 이때 열교환기(410)로 이동된 폐온수(2)의 수온은 약 30 내지 31℃가 된다. 한편, 열교환기(410)에서 사용이 완료된 폐온수(2)는 폐온수 방류탱크(330)로 이동되는데, 이때 수온은 약 12.9℃ 내외가 된다.
온수(3)는 열교환기(410) 내에서 폐온수(2)와 급수(1)의 열교환에 의해서 만들어진다. 즉 급수(1)가 폐온수(2)에 의해 1차 가열되어 온수(3)가 된다. 이때 온수(3)의 수온은 약 20℃ 내외가 된다.
온수(3)는 온수 공급관(420)과 연결된 급수 공급관(110)으로 공급된다. 온수(3)는 급수 공급관(110)으로 이동 된 후 3웨이 밸브(150)에 다다르며, 3웨이 밸브(150)의 개폐 제어에 따라 보일러 분기관(160)과 급탕수 탱크 분기관(170)으로 보내지는 온수(3)의 유량이 서로 달라진다.
이와 같은 3웨이 밸브(150)의 온수(3) 유량 제어는 급탕수 탱크(610)로 순환 공급되는 급탕수(4)의 유량과 폐온수 배수관(210)으로 유입되는 폐온수의 유량에 따라 달라진다. 즉 급탕수(4)의 유량과 폐온수의 유량을 비교하여 어느 한 쪽이 유량이 클 경우에 따라 3웨이 밸브(150)에서 보일러 분기관(160)과 급탕수 탱크 분기관(170)으로 보내지는 온수(3)의 유량을 서로 다르게 제어하게 된다.
이를 위해 폐온수 배수관(210)의 경로 상에는 폐온수 유량계(214)가 설치된다. 폐온수 유량계(214)를 통해 폐온수 배수관(210)을 지나는 폐온수(2)의 유량을 측정하게 된다.
그리고 급탕수 공급관(630)의 경로 상에도 급탕수 유량계(634)가 설치된다. 이때 급탕수 유량계(634)는 급탕수(4)가 급탕수 탱크(610)에서 샤워수전(20)을 지나 순환되어 다시 급탕수 탱크(610)로 유입되는 유량을 측정해야 하기 때문에 급탕수 탱크(610)에서 급탕수(4)가 다시 유입되는 측의 급탕수 공급관(630)의 경로 상에 급탕수 유량계(634)가 설치된다. 급탕수 유량계(634)를 통해 급탕수 공급관(630)을 통해 순환 공급되는 급탕수(4)의 유량을 측정하게 된다. 여기서 폐온수 유량계(214)와 급탕수 유량계(634)는 전자유량계 또는 용적식 유량계가 사용될 수 있다.
3웨이 밸브(150)는 폐온수 유량계(214)와 급탕수 유량계(634)로부터 유량 측정치를 제공 받고 그에 따라 3웨이 밸브(150)의 개폐가 제어된다. 예를 들어 급탕수 유량계(634)에서 측정된 급탕수(4)의 유량이 폐온수 유량계(214)에서 측정된 폐온수(2)의 유량보다 많다면, 3웨이 밸브(150)는 급탕수 탱크 분기관(170)으로 공급되는 온수(3)의 유량을 보일러 분기관(160)으로 공급되는 유량보다 상대적으로 많아지도록 개폐를 제어한다. 그에따라 급탕수 보일러(510)는 보일러 분기관(160)으로 공급되는 온수(3)의 유량이 적어지기 때문에 가동율이 낮아지게 된다.
반대로 폐온수 유량계(214)에서 측정된 폐온수(2)의 유량이 급탕수 유량계(634)에서 측정된 급탕수(4)의 유량보다 많다면, 3웨이 밸브(150)는 보일러 분기관(160)으로 공급되는 온수(3)의 유량을 급탕수 탱크 분기관(170)으로 공급되는 유량보다 상대적으로 많아지도록 개폐를 제어한다. 그에따라 급탕수 보일러(510)는 보일러 분기관(160)으로 공급되는 온수(3)의 유량이 많아지기 때문에 가동율이 높아지게 된다.
결국 폐온수(2)의 유량과 급탕수(4)의 유량 수급에 따라 유동적으로 급탕수 보일러(510)의 가동율을 조절해줌으로써, 불필요한 급탕수 보일러(510)의 가동을 줄이고, 필요할 때만 급탕수 보일러(510)의 가동을 높여주기 때문에 급탕수(4)를 가열하는데 필요한 에너지를 절약할 수 있다.
앞서 설명한 폐온수 유량계(214)와 급탕수 유량계(634)의 측정값 송수신과 3웨이 밸브(150)의 제어는 3웨이 밸브(150)에서 폐온수 유량계(214)와 급탕수 유량계(634)의 측정값을 수신하여 자체적으로 개폐가 제어되도록 하거나, 전술한 제어반(700)에 의해 통합 제어되도록 할 수 있다.
급탕수(4)는 보일러 분기관(160)을 통해 급탕수 보일러(510)로 유입된 온수(3)가 가열되어 만들어지고, 보일러 온수관(530)과 연결된 급탕수 인입관(620)을 통해 급탕수 탱크(610)로 공급된다. 이때 급탕수(4)의 수온은 약 60℃ 내외가 된다.
급탕수 탱크(610)로 인입된 급탕수(4)는 급탕수 공급관(630)을 통해 각 객실에 위치한 샤워수전(20)의 온수 수전관(24)으로 공급된다. 샤워수전(20)에서 뜨거운 물을 사용하게 되면, 뜨거운 물을 트는 즉시 급탕수(4)를 사용할 수 있게 된다. 이때 사용자에 의해 사용된 급탕수(4)는 폐온수(2)가 되어 폐온수 배수관(210)으로 이동된다.
급탕수 공급관(630)은 샤워수전(20)에 항시 적정 온도의 급탕수(4)를 공급하기 위하여, 급탕수 탱크(610)에서 시작되어 각 객실의 샤워수전(20)을 순환한 뒤 다시 급탕수 탱크(610)로 도착하도록 이어져 있다. 즉 급탕수(4)는 각 객실의 샤워수전(20)을 순환한 후 다시 급탕수 탱크(610)로 들어오게 된다.
이때 페온수(3)가 급탕수 공급관(630)을 통해 급탕수 탱크(610)에서 출발할 시 수온은 약 55℃ 내외가 되며, 각 객실의 샤워수전(20)을 순환 후 다시 급탕수 탱크(610)로 도착할 시 수온은 약 40℃ 내외가 된다.
그리고 급탕수 공급관(630)에 의해 순환된 급탕수(4)는 급탕수 탱크 분기관(170)으로 공급되는 수온이 약 20℃ 내외인 온수(3)와 섞여서 약 30℃ 내외가 된다. 그래서 급탕수 탱크(610)로 최종적으로 인입되는 급탕수(4)의 수온은 약 30℃ 내외가 되게 된다.
한편, 급탕수 보일러(510)는 급탕수 탱크(610) 내부에 구비된 온도 센서에 의해 급탕수(4)의 수온을 측정하고, 이 측정값에 따라 급탕수 인입관(620)을 통해 약 60℃ 내외의 급탕수(4)를 공급해줌으로써, 급탕수 탱크(610) 내부에 위치한 급탕수(4)의 평균 온도는 55℃ 내외로 맞춰준다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건물용 열 회수 열 교환기 시스템의 계통도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 건물용 열 회수 열 교환기 시스템에서 제어반(700)과 시스템과 연계되는 통신망(50)를 나타낸 도면이다.
도 3에 따르면 본 발명의 건물용 열 회수 열 교환기 시스템은 동작 상태를 통신망(50)을 통해 원격 모니터링 및 제어를 할 수 있으며, 알람 상황을 통지 받을 수 있다. 본 발명의 건물용 열 회수 열 교환기 시스템은 동작 상태 및 알람 상황을 제어반(700)을 통해 관리자 PC(70) 또는 관리자의 이동통신단말기(60)에게 전달할 수 있는 중앙 서버(80)를 포함할 수 있다.
이때 통신망(50)은 무선의 경우 LTE 라우터, wifi, 블루투스, 지그비가 사용될 수 있으며, 유선의 경우 랜선을 사용할 수 있다.
아울러 관리자는 관리자 PC(70) 또는 관리자의 이동통신단말기(60)를 통해 원격으로 제어반(700)를 제어할 수 있다.
1 : 급수 2 : 폐온수 3 : 온수 4 : 급탕수
10 : 상수도관 20 : 샤워수전 22 : 냉수 수전관 24 : 온수 수전관
30 : 바닥면 40 : 옥상 50 : 통신망 60 : 이동통신단말기
70 : 관리자 PC 80 : 중앙 서버
100 : 급수부
110 : 급수 공급관 120 : 수전 분기관
130 : 열교환기 분기관
132 : 열교환기 분기밸브 134 : 열교환기 차단밸브
140 : 급수 체크밸브 150 : 3웨이 밸브
160 : 보일러 분기관 162 : 보일러 펌프
170 : 급탕수 탱크 분기관
200 : 폐수공급부
210 : 폐온수 배수관 212 : 폐온수 배수구 214 : 폐온수 유량계
220 : 폐온수 저장탱크 230 : 폐온수 전달관 232 : 폐온수 전달밸브
240 : 폐온수 공급펌프
250 : 폐온수 공급관 252 : 폐온수 차단밸브 254 : 폐온수 공급밸브
300 : 여과부
310 : 원심력 필터
312 : 제1역세 배관 313 : 제1역세 밸브 314 : 제2역세 배관
315 : 제2역세 밸브 318 : 제1필터관 319 : 제1필터 밸브
320 : 구심력 필터
322 : 제3역세 배관 323 : 제3역세 밸브
324 : 제2필터관 325 : 제2필터 밸브
330 : 폐온수 방류탱크
400 : 열교환부
410 : 열교환기 420 : 온수 공급관 422 : 온수 공급밸브
430 : 폐온수 방류관 432 : 폐온수 방류밸브
500 : 보일러부
510 : 급탕수 보일러 520 : 보일러 급수관 522 : 보일러 급수밸브
530 : 보일러 온수관 532 : 보일러 온수밸브
600 : 급탕부
610 : 급탕수 탱크
620 : 급탕수 인입관 622 : 급탕수 인입펌프 624 : 급탕수 인입밸브
630 : 급탕수 공급관 632 : 급탕수 공급밸브 634 : 급탕수 유량계
640 : 급탕수 순환펌프 642 : 급탕수 순환밸브
650 : 팽창 탱크
700 : 제어반
710 : 조작 버튼 720 : 디스플레이

Claims (5)

  1. 상수도관(10)으로부터 급수(1)가 인입되는 급수 공급관(110)과, 상기 급수 공급관(110)에서 분기되어 상기 급수(1)의 사용 및 1차 가열을 위해 공급해주는 수전 분기관(120) 및 열교환기 분기관(130)과, 상기 급수 공급관(110)에 공급받은 온수(3)를 공급 및 2차 가열을 위해 공급해주는 보일러 분기관(160) 및 급탕수 탱크 분기관(170)과, 상기 급수 공급관(110), 상기 보일러 분기관(160) 및 상기 급탕수 탱크 분기관(170)의 연결 지점에 위치하여 통과하는 상기 온수(3)의 유량을 제어하는 3웨이 밸브(150)를 포함하는 급수부(100);
    샤워수전(20)에서 사용된 폐온수(2)가 인입되는 폐온수 배수관(210)과, 상기 폐온수 배수관(210)과 연결되서 상기 폐온수(2)를 한 곳으로 모아주는 폐온수 저장탱크(220)와, 상기 폐온수 저장탱크(220)와 연결되어 상기 폐온수(2)를 여과하기 위해 공급해주는 폐온수 공급펌프(240)를 포함하는 폐온수공급부(200);
    상기 폐온수 공급펌프(240)와 연결되어 상기 폐온수(2)를 1차 여과해주는 원심력 필터(310)와, 상기 원심력 필터(310)와 연결되어 상기 폐온수(2)를 2차 여과해주는 구심력 필터(320)를 포함하는 여과부(300);
    일측은 상기 구심력 필터(320)와 연결되어 상기 폐온수(2)를 공급 받고, 타측은 상기 열교환기 분기관(130)과 연결되어 상기 급수(1)를 공급받아 내부에서 열교환이 이루어지도록 하여 상기 온수(3)를 생성하며, 상기 온수(3)를 상기 급수 공급관(110)에 다시 공급하는 열교환기(410)를 포함하는 열교환부(400);
    상기 급수 공급관(110)과 연결된 상기 보일러 분기관(160)으로부터 상기 온수(3)를 공급받아 2차 가열하여 상기 온수(3)보다 높은 온도의 급탕수(4)를 생성해주는 급탕수 보일러(510)를 포함하는 보일러부(500); 및
    상기 급탕수 보일러(510)에서 가열된 급탕수(4)와 상기 급탕수 탱크 분기관(170)을 통해 상기 온수(3)를 공급받아 한 곳으로 모아주는 급탕수 탱크(610)와, 상기 급탕수 탱크(610)에서 출발하여 상기 샤워수전(20)과 이어져 상기 급탕수(4)를 공급하며, 상기 급탕수 탱크 분기관(170)과 이어진 후 다시 상기 급탕수 탱크(610)로 상기 급탕수(4)를 순환 공급하는 급탕수 공급관(630)을 포함하는 급탕부(600);를 포함하되,

    상기 급탕수 탱크(610)로 순환 공급되는 상기 급탕수(4)의 유량이 상기 폐온수 배수관(210)으로 유입되는 상기 폐온수(2)의 유량보다 많은 경우 상기 3웨이 밸브(150)가 상기 급탕수 탱크 분기관(170)으로 공급되는 상기 온수(3)의 유량을 상기 보일러 분기관(160)으로 공급되는 유량보다 상대적으로 많게 제어하여 상기 급탕수 보일러(510)의 가동율을 낮춰주고,
    상기 폐온수 배수관(210)으로 유입되는 상기 폐온수(2)의 유량이 상기 급탕수 탱크(610)로 순환 공급되는 상기 급탕수(4)의 유량보다 많은 경우 상기 3웨이 밸브(150)가 상기 보일러 분기관(160)으로 공급되는 상기 온수(3)의 유량을 상기 급탕수 탱크 분기관(170)으로 공급되는 유량보다 상대적으로 많게 제어하여 상기 급탕수 보일러(510)의 가동율을 높여줌으로써, 상기 폐온수(2)와 상기 급탕수(4)의 유량 수급에 따라 상기 급탕수 보일러(510)의 가동율을 조절하여 에너지를 절약해주고;
    상기 급탕부(600)는,
    상기 급탕수 공급관(630)에서 상기 급탕수 탱크 분기관(170)의 연결 지점 보다 앞선 위치에 상기 급탕수(4)를 순환시켜주는 급탕수 순환펌프(640)를 더 포함하되, 상기 급탕수 순환펌프(640)는 복수가 병렬로 배치되어 어느 하나가 고장 시 대체 사용되는 건물용 열 회수 열 교환기 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 급수부(100)는,
    상기 급수 공급관(110)의 경로 상에서 상기 수전 분기관(120) 및 상기 열교환기 분기관(130)보다 앞선 위치에서 상기 보일러 분기관(160)과 상기 급탕수 탱크 분기관(170)으로 유입되는 상기 급수(1)를 차단해주는 급수 체크밸브(140)를 더 포함하되,
    상기 급수 체크밸브(140)가 닫힘 상태에서 상기 급수 공급관(110)에 인입된 상기 급수(1)는 상기 열교환기 분기관(130)에서 분기된 후 상기 열교환기(410)로 인입되어 상기 폐온수(2)로 부터 1차 가열되어 상기 온수(3)를 생성하고, 상기 온수(3)는 상기 보일러 분기관(160)으로 유입되어 2차 가열되어 상기 급탕수(4)를 생성해주는 건물용 열 회수 열 교환기 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 급탕수 보일러(510)는 복수가 병렬로 배치되어 상기 3웨이 밸브(150)로부터 상기 보일러 분기관(160)에 공급되는 상기 온수(3)의 유량에 따라 가동율이 달라지는 건물용 열 회수 열 교환기 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 급탕부(600)는,
    상기 급탕수 탱크(610)의 측면에는 구비되어 팽창 탱크(650)가 구비되어,
    상기 급탕수 탱크(610)가 상기 급탕수로 인해 체적이 팽창하는 것을 예방해주는 건물용 열 회수 열 교환기 시스템.
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