KR102289315B1 - 지역 에너지 분배 시스템 및 기계적 일을 제공하고 지역 열 에너지 회로의 열 전달 유체를 가열하는 방법 - Google Patents

지역 에너지 분배 시스템 및 기계적 일을 제공하고 지역 열 에너지 회로의 열 전달 유체를 가열하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102289315B1
KR102289315B1 KR1020197031944A KR20197031944A KR102289315B1 KR 102289315 B1 KR102289315 B1 KR 102289315B1 KR 1020197031944 A KR1020197031944 A KR 1020197031944A KR 20197031944 A KR20197031944 A KR 20197031944A KR 102289315 B1 KR102289315 B1 KR 102289315B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
local
thermal energy
heat transfer
heat
transfer fluid
Prior art date
Application number
KR1020197031944A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190130014A (ko
Inventor
페르 로센
프레드리크 로젠퀴스트
Original Assignee
이.온 스베리지 에이비
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이.온 스베리지 에이비 filed Critical 이.온 스베리지 에이비
Publication of KR20190130014A publication Critical patent/KR20190130014A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102289315B1 publication Critical patent/KR102289315B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D10/00District heating systems
    • F24D10/003Domestic delivery stations having a heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K9/00Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
    • F01K9/003Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines condenser cooling circuits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D18/00Small-scale combined heat and power [CHP] generation systems specially adapted for domestic heating, space heating or domestic hot-water supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/10Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1066Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2101/00Electric generators of small-scale CHP systems
    • F24D2101/10Gas turbines; Steam engines or steam turbines; Water turbines, e.g. located in water pipes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2103/00Thermal aspects of small-scale CHP systems
    • F24D2103/10Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units
    • F24D2103/13Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units characterised by their heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/11Geothermal energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/13Heat from a district heating network
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H2240/00Fluid heaters having electrical generators
    • F24H2240/12Fluid heaters having electrical generators with thermodynamic cycle for converting thermal energy to mechanical power to produce electrical energy
    • F24H2240/127Rankine cycles, e.g. steam heat engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • F24T10/20Geothermal collectors using underground water as working fluid; using working fluid injected directly into the ground, e.g. using injection wells and recovery wells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/40Geothermal heat-pumps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/17District heating
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10Geothermal energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]

Abstract

제1 회로 및 제2 회로를 포함하는 지열 파워 플랜트(50)를 포함하는 지역 에너지 분배 시스템이 개시된다. 제1 회로는 지열 소오스(10)로부터 지열적으로 가열된 물의 인커밍 유동을 위한 공급 도관(11); 지열 파워 플랜트(50)의 제2 회로의 작동 매체를 과열시키기 위해 지열적으로 가열된 물의 인커밍 유동으로부터 열을 교환하도록 구성되는 열 교환기(52a, 52b, 52c)를 포함하는 보일러(51); 및 보일러(51)로부터 지열 소오스(10)로 냉각된 물의 복귀 유동을 위한 복귀 도관(12)을 포함한다. 제2 회로는 제2 회로의 작동 매체를 과열시키도록 구성되는 보일러(51); 과열된 작동 매체가 팽창되는 것을 허용하고 팽창을 기계적 일로 변환시키도록 구성되는 팽창기(53); 및 팽창된 작동 매체를 액상으로 변환시키고 지역 열 에너지 회로(20)의 열 전달 유체를 가열하도록 구성되는 응축기(55)를 포함한다. 지역 열 에너지 회로(20)는 복수의 국소 난방 시스템(200; 250)을 포함하며, 각각의 시스템(200; 250)은 건물(40)에 뜨거운 물 및/또는 쾌적한 난방을 제공하도록 구성된다. 응축기(55)는 5 내지 30℃의 온도로 구역 공급 도관(22)의 열 전달 유체를 가열하도록 구성된다. 또한, 기계적 일을 제공하고 지역 열 에너지 회로(20)의 열 전달 유체를 가열하는 방법이 개시된다.

Description

지역 에너지 분배 시스템 및 기계적 일을 제공하고 지역 열 에너지 회로의 열 전달 유체를 가열하는 방법
본 발명은 지역 에너지 분배 시스템 및 기계적 일을 제공하고 지역 열 에너지 회로의 열 전달 유체를 가열하는 방법에 관한 것이다.
세계의 거의 모든 대규모 개발 도시는 사회기반시설에 포함된 적어도 두 유형의 에너지 그리드, 즉 전기 에너지를 제공하기 위한 하나의 그리드 및 공간 난방 및 뜨거운 수돗물 제조를 제공하기 위한 하나의 그리드를 갖는다. 공간 난방 및 뜨거운 수돗물 제조를 제공하기 위해서 사용되는 공통의 그리드는 가연성 가스, 전형적으로 화석 연료 가스를 제공하는 가스 그리드이다. 가스 그리드에 의해서 제공되는 가스는 공간 난방 및 뜨거운 수돗물을 제공하기 위해서 지역적으로 태워진다. 공간 난방 및 뜨거운 수돗물 제조를 제공하기 위한 가스 그리드에 대한 대안은 지역 난방 그리드(district heating grid)이다. 또한, 전기 에너지 그리드의 전기 에너지가 공간 난방 및 뜨거운 수돗물 제조를 위해서 사용될 수 있다. 또한 전기 에너지 그리드의 전기 에너지가 공간 냉방을 위해서 사용될 수 있다. 전기 에너지 그리드의 전기 에너지는 냉장고 및 냉동기를 구동하기 위해서 또한 사용된다.
따라서, 전통적인 건물 난방 및 냉방 시스템은 전기 및 화석 연료와 같은 1차의 높은 등급 에너지 소오스 또는 산업 폐기 열의 형태의 에너지 소오스를 사용하여 공간 난방 및/또는 냉방을 제공하고, 건물에서 사용되는 물을 가열하거나 냉각한다. 또한, 공간 냉방을 위해 도시에 지역 냉방 그리드를 설치하는 것이 점 점 더 일반화되고 있다. 건물 공간 및 물을 가열하거나 냉각하는 프로세스는 이러한 높은 등급의 에너지를, 건물을 떠나 환경으로 돌아가는 높은 엔트로피를 갖는 낮은 등급의 폐기 열로 변환한다.
예를 들어, 전기 및 기계적 일을 생성하기 위해서 지구 내에서 이용가능한 열 에너지를 사용하는 지열 소오스 시스템을 사용하는 것이 또한 잘 알려져 있다. 그러나, 이러한 종류의 시스템은, 예를 들어, 냉각 타워에 의해서 주위에 큰 양의 열 에너지를 방출한다.
따라서, 이용가능한 폐기 열을 더 양호하게 사용하기 위해 향상된 그리고 비용-효과적인 시스템이 필요하다.
위에서 언급된 문제들 중 적어도 일부를 해결하는 것이 본 발명의 목적이다.
제1 양태에 따르면, 지역 에너지 분배 시스템이 제공된다. 지역 에너지 분배 시스템은 지열 파워 플랜트를 포함하며, 지열 파워 플랜트는, 제1 회로로서, 지열 소오스로부터 지열적으로 가열된 물의 인커밍(incoming) 유동을 위한 공급 도관; 지열 파워 플랜트의 제2 회로의 작동 매체를 과열(superheat)시키기 위해 지열적으로 가열된 물의 인커밍 유동으로부터 열을 교환하도록 구성되는 열 교환기를 포함하는 보일러; 보일러로부터 지열 소오스로 냉각된 물의 복귀 유동을 위한 복귀 도관;을 포함하는, 제1 회로를 포함하고, 제2 회로는, 제2 회로의 작동 매체를 과열시키도록 구성되는 보일러; 보일러에 연결되고, 과열된 작동 매체가 팽창되는 것을 허용하고 팽창을 기계적 일로 변환시키도록 구성되는 팽창기; 및 팽창된 작동 매체를 액상으로 변환시키고 지역 열 에너지 회로의 열 전달 유체를 가열하도록 구성되는 응축기;를 포함하고, 지역 열 에너지 회로는, 지역 공급 도관; 지역 복귀 도관; 지역 공급 도관에 연결되는 유입구 및 지역 복귀 도관에 연결되는 유출구를 각각 갖는 복수의 국소 난방 시스템으로서, 각각의 국소 난방 시스템은 건물에 뜨거운 물 및/또는 쾌적한 난방을 제공하도록 구성되는, 국소 난방 시스템; 및 5 내지 30℃의 온도로 지역 공급 도관의 열 전달 유체를 가열하도록 구성되는 응축기를 포함한다.
지역 에너지 분배 시스템은 지열 소오스 시스템을 지역 에너지 분배 시스템 및 지열 파워 플랜트와 결합시키도록 구성된다. 따라서, 지열적으로 가열된 물로부터 추출되는 에너지는, 뜨거운 물 및/또는 쾌적한 난방을 건물에 제공하기 위해서 사용될 수 있는 복수의 국소 난방 시스템에 공급될 수 있다. 지역 에너지 분배 시스템은 또한 중앙 열 교환기에 의해서 지열 소오스에 에너지를 복귀시키기 위해서 사용될 수 있다. 또한, 지열적으로 가열된 물로부터 추출된 에너지는, 예를 들어 전력을 생성하기 위해서 사용될 수 있는 기계적 일을 생성하기 위해서 사용될 수 있다.
지열 에너지는 본 출원의 맥락에서 땅에서 생성되고 저장된 열 에너지로 이해될 것이다. 지열 에너지는 경제적이고, 신뢰성이 있고, 지속 가능하고, 친환경적이나, 역사적으로 지각 플레이트 경계 근처 영역에 한정되었다. 그러나, 최근 기술적 진보는, 널리 퍼져 있는 개발에 대한 잠재력을 열면서, 특히 가정 난방과 같은 응용분야에 대해서 유효한 소오스의 범위 및 사이즈를 극적으로 확대시켰다. 드릴링에서 발달은 이러한 지열 소오스 시스템이 5 km 이상의 깊이에서 엔지니어링될 수 있는 점을 허용한다. 이러한 종류의 깊이에 대한 접근을 제공하는 시스템은 흔히 심부 지열 소오스 시스템으로 지칭된다. 암반에 대한 유입구 홀 및 유출구 홀은 전형적으로 서로 큰 거리를 두고 배열된다. 또한, 유입구 홀과 유출구 홀 사이의 영역에 있는 암반은 파편화되어 이렇게 형성된 사이 공간에 물이 저장되는 것을 허용한다. 암반은 이와 같이 건조할 수 있고, 이로써 물이 유입구 홀을 통해서 물이 가열되는 암반으로 활발하게 공급된다. 이렇게 형성된 지하 저장부는 이하에서 지열 소오스로 지칭된다.
제공된 지역 에너지 분배 시스템에 의하면 많은 장점이 가능하다.
낮은 열 로드를 갖는 여름에 더 높은 온도 및 높은 열 로드를 갖는 겨울에 더 낮은 온도의 관점에서 지역 에너지 분배 시스템 내에서 변동되는 온도는 이 시스템의 부분을 형성하는 파워 플랜트가 겨울 동안, 즉 높은 열 부하 기간 동안 더 많은 전기를 생성할 수 있는 것(증가된 전력 대 열 비율)으로 귀결된다. 이것은, 항상 높은 로드 상태가 열 유체의 더 높은 전달 온도에 의해서 추종되고 응축기 내에서 후속 압력 증가를 가져 겨울 동안 너 낮은 전력 대 열 비율로 귀결되는, 지역 에너지 시스템에 비하여 장점을 제공한다.
응축기가, 전통적인 지역 에너지 분배 시스템에 적용되는 45 내지 120℃의 전형적인 온도 간격 대신 0 내지 30℃의 온도 간격에서 동작되기 때문에, 잠재적 열 파워는 실질적으로 증가된다 (대략 두 배). 사실, 모든 초과 열이 대신, 예를 들어 냉각 타워를 사용하여 폐기 열로서 제거되어야 하여 상황에 비교하여, 더 많은 전력이 생성될 수 있다.
5 내지 30℃의 온도로 지역 공급 도관 내 열 전달 유체의 아웃고잉 유동의 온도를 제어하도록 구성되는 제공된 지역 에너지 분배 시스템은, 45 내지 120℃의 간격에서 전형적으로 동작되는 전형적 지역 분배 에너지 분배 시스템에 대한 구별로서, 저온 시스템으로 간주될 수 있다. 따라서 많은 장점이 가능하다. 예로서, 전통적인 지역 에너지 분배 시스템에 비교하여 분배 및 소비에 관한 낮은 온도 요구의 결과로서 온도차가 증가될 때 동일한 지열 시스템으로부터 상당히 더 높은 효율 및 열의 양(3배까지)이 얻어질 수 있다.
또한, 평균적 지열 기술은 사용되는 암반에서 열이 소진되기 전에 약 20-30 년의 작동 수명을 제공한다. 열은 전형적으로, 암반에서 전달 온도가, 지역 난방 시스템에 수용 가능한 것으로 간주되는 최소 전달 온도에 도달되었을 때 소진된 것으로 간주된다. 공식적으로, 수용 가능한 최소 전달 온도는 평균적인 지역 난방 시스템에 대해서 전형적으로 80 내지 120℃이다. 현재 지역 에너지 분배 시스템에 의해서, 겨울과 여름, 즉 높은 열 로드 기간과 낮은 열 로드 기간 사이의 내재된 온도의 변동과 결합하여, 지열 에너지 시스템은 큰 지열 저장소로서 사용될 수 있다. 좀 더 정확하게, 열은, 낮은 열 로드의 기간인 여름 동안 지열 소오스에 전달될 수 있다. 유사하게, 열은, 높은 열 로드의 기간인 겨울 동안 추출될 수 있다. 이로써 지열 소오스의 부분을 형성하는 암반은 가열된 물의 전달 온도가 15 내지 30℃보다 더 낮을 때에도 시즌 저장소(season storage)로서 계속 사용될 수 있다. 따라서, 제공된 지역 에너지 분배 시스템에 의해서, 그렇지 않으면 내재적인 지열 소오스의 한정된 작동 수명이 더 이상 적용되지 않는다.
지열 소오스는 심부 지열 소오스일 수 있다.
팽창기는 가스 터빈일 수 있다. 비제한적인 실시예로서, 가스 터빈은 증기 터빈일 수 있다.
팽창기는 과열된 작동 매체가 팽창되어 10 내지 40℃의 아웃고잉 온도를 수용하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다.
보일러는 응축기로부터 액화된 작동 매체를 과열시키도록 구성될 수 있다.
지열 파워 플랜트는 기계적 일을 전력으로 변환시키도록 구성된 발전기를 더 포함할 수 있다.
지열 소오스는, 복귀 도관을 통해서 복귀되는 냉각된 물을 100 내지 250℃의 온도로 지열적으로 가열하도록 구성될 수 있다.
제1 회로는, 지열 소오스로부터 공급 도관으로 지열적으로 가열된 물을 당겨 지열적으로 가열된 물이 공급 도관에서 액상이 되게끔 지열적으로 가열된 물을 가압하도록 구성된 흡입 펌프를 더 포함할 수 있다.
보일러는, 복귀 도관 내의 냉각된 물이 10 내지 40℃의 온도를 갖게끔 지열적으로 가열된 물의 인커밍 유동으로부터 열을 교환하도록 구성될 수 있다.
지역 공급 도관은 지역 복귀 도관과 함께, 땅에 평행하게 배열될 때 2.5 W/(mK)보다 더 큰 열 전달 계수를 가질 수 있다. 열 전달 계수의 이 값은, 국소 공급 도관 및 국소 복귀 도관이 8℃의 평균 연간 온도를 갖는 땅에 서로 1 미터의 거리 내에서 평행하게 배열될 때 산정되고, 국소 공급 도관 및 국소 복귀 도관의 산술적 평균 온도는 8 내지 10℃이다. 이에 의해서, 주위환경으로부터의 써멀 히트(thermal heat)는 국소 공급 도관 및/또는 국소 복귀 도관에 의해서 픽업될 수 있다. 또한, 저가의 비절연 플라스틱 파이프가 국소 공급 도관 및/또는 국소 복귀 도관을 위해서 사용될 수 있다. 또한, 주위환경의 열 에너지는 국소 복귀 도관 내의 국소 열 전달 유체에 의해서 용이하게 흡수될 수 있다.
지역 공급 도관은 제1 온도의 열 전달 유체가 이를 통해 유동되는 것을 허용하도록 구성되고, 지역 복귀 도관은 제2 온도의 열 전달 유체가 이를 통해 유동되는 것을 허용하도록 구성되고, 제2 온도는 제1 온도보다 더 낮고, 국소 난방 시스템 각각은, 열 전달 유체가 지역 공급 도관으로부터 열 에너지 소비기 열 교환기 안으로 유동되는 것을 허용하기 위한 열 에너지 소비기 밸브를 통해서 지역 공급 도관에 선택적으로 연결되고, 지역 공급 도관으로부터 열 에너지 소비기 열 교환기 안으로 열 전달 유체를 펌핑하기 위한 열 에너지 소비기 펌프를 통해서 지역 공급 도관에 선택적으로 연결되고, 열 에너지 소비기 열 교환기로부터 지역 복귀 도관으로 열 전달 유체의 복귀를 허용하기 위해 지역 복귀 도관에 연결되는 열 에너지 소비기 열 교환기로서, 열 에너지 소비기 열 교환기는, 지역 복귀 도관에 복귀되는 열 전달 유체가 제1 온도보다 더 낮은 온도 및 바람직하게는 제2 온도와 동일한 온도를 갖도록 열 에너지 소비기 열 교환기의 주위환경에 열 전달 유체로부터 열 에너지를 전달하도록 배열되는, 열 에너지 소비기 열 교환기; 지역 공급 도관과 지역 복귀 도관 사이의 국소 압력차(Δp1)를 결정하도록 구성되는 압력차 결정 디바이스; 및 국소 압력차에 근거하여, 열 에너지 소비기 밸브 또는 열 에너지 소비기 펌프 중 어느 하나의 사용을 선택적으로 제어하도록 구성되는 제어기;를 포함한다.
표현 "선택적으로 연결"은, 관련된 열 교환기가 하나의 시점에 펌프를 통해서 또는 밸브를 통해서 각각의 도관에 유체 연결되는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 관련된 열 교환기가 펌프를 통해서 또는 밸브를 통해서 각각의 도관과 유체연결 될지가 선택될 수 있다.
단어 "밸브"는, 밸브가 개방된 상태에 있을 때 밸브를 통해서 열 전달 유체가 유동되는 것을, 제어된 방식으로, 허용하도록 구성되는 디바이스로서 해석되어야 한다. 또한, 밸브는 밸브를 통한 열 전달 유체의 유량이 제어될 수 있도록 배열될 수 있다. 따라서, 밸브는 이를 통한 열 전달 유체의 흐름을 조정하기 위해 배열된 조절 밸브일 수 있다.
단어 "펌프"는, 펌프가 활성 펌핑 상태에 있을 때 펌프를 통해서 열 전달 유체가 펌핑되는 것을, 제어된 방식으로, 허용하도록 구성되는 디바이스로서 해석되어야 한다. 또한, 펌프는 펌프를 통한 열 전달 유체의 유량이 제어될 수 있도록 배열될 수 있다.
펌프 및 밸브는 함께 펌프로서 또는 밸브로서 선택적으로 작동하는 유동 레귤레이터로 간주될 수 있다. 표현 "펌프로서 또는 밸브로서 선택적으로 작동"은 유동 제어기가 일 시점에 펌프로서 작동하고, 다른 시점에 밸브로서 작동하는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 유동 레귤레이터는 특허 출원 EP16205021.5에 설명된다.
지역 열 에너지 분배 시스템은 지역 공급 도관 및 지역 복귀 도관, 즉 고온 도관과 저온 도관의 열 전달 유체 사이의 국소적인 압력차가 열 에너지 회로를 따라서 변하는 것을 허용한다. 특히, 지역 공급 도관과 지역 복귀 도관 사이의 국소 압력차는 도관들 중 하나로부터 보았을 때 포지티브로부터 네가티브 압력차로 변할 수 있다. 지역 열 에너지 분배 시스템은 이 시스템 내 모든 펌핑이 국소 열 에너지 소비기/발생기 조립체 내에서 발생되는 것을 더 허용한다. 필요한 한정된 유동 및 압력 때문에, 소형 주파수 제어식 순환 펌프가 사용될 수 있다. 따라서, 용이하게 건설할 수 있는 지역 열 에너지 분배 시스템을이 제공된다. 또한, 제어가 용이한 지역 열 에너지 분배 시스템이 제공된다.
제어기는, 국소 압력차가 지역 공급 도관의 열 전달 유체의 국소 압력이 지역 복귀 도관의 열 전달 유체의 국소 압력보다 더 큰 점을 나타낼 때, 열 에너지 소비기 밸브를 선택적으로 사용하도록 구성될 수 있고, 제어기는, 제1 국소 압력차가 지역 공급 도관의 열 전달 유체의 제1 국소 압력이 지역 복귀 도관의 열 전달 유체의 제1 국소 압력보다 더 작거나 또는 동일한 점을 나타낼 때, 열 에너지 소비기 펌프를 선택적으로 사용하도록 구성될 수 있다.
복수의 국소 난방 시스템 각각은 유입구를 통해서 국소 난방 시스템에 들어가는 열 전달 유체로부터 열을 추출하고, 이후에 냉각된 열 전달 유체를 유출구를 통해서 지역 복귀 도관으로 복귀시키도록 구성되고, 복수의 국소 난방 시스템 각각은 -5 내지 15℃의 범위 내 온도를 갖는 국소 열 전달 유체를 복귀시키도록 구성될 수 있다. 이 온도 범위 내의 온도를 갖는 국소 열 전달 유체를 전도함으로써, 주위환경에 대한 열 손실이 감소될 수 있다. 또한, 주위환경의 열 에너지는 국소 복귀 도관 내의 국소 열 전달 유체에 의해서 또한 흡수될 수 있다. 지역 복귀 도관 및 지역 공급 도관은 전형적으로 이들의 경로의 과반을 따라서 땅 속에 배열되기 때문에, 지역 복귀 도관의 주위환경은 전형적으로 땅이다.
지역 공급 도관 및 지역 복귀 도관은 0.6 MPa, 1 MPa, 또는 1.6 MPa 이하의 압력에 대해 치수지워질 수 있다.
보일러는 제1 회로 및 제2 회로에 직렬로 연결되는 복수의 열 교환기를 포함할 수 있다. 제1 회로의 유동 방향으로 도시되는 바와 같이, 보일러는 과열기, 보일러 및 이코노마이저를 포함할 수 있다. 제1 회로 및 제2 회로 내의 유동은 두 개의 대항 유동으로 보일러를 통과한다.
공급 도관은 제1 온도의 열 전달 유체가 이를 통해서 유동하는 것을 허용하도록 구성될 수 있고, 복귀 도관은 제2 온도의 열 전달 유체가 이를 통해서 유동되는 것을 허용하도록 구성될 수 있으며, 제2 온도는 제1 온도보다 더 낮을 수 있다.
제1 국소 압력차 및 제2 국소 압력차는 선택된 치수 압력에 의존하여 최대 ± 0.2 MPa, ± 0.3 MPa 또는 ± 0.6 MPa로 설정될 수 있다.
지역 공급 도관의 온도와 지역 복귀 도관의 온도 사이의 온도차는 5 내지 16℃의 범위 내, 바람직하게는 7 내지 12℃의 범위 내, 좀 더 바람직하게는 8 내지 10℃의 범위 내에 있을 수 있다.
다른 양태에 따르면, 기계적 일을 제공하고 지역 열 에너지 회로의 열 전달 유체를 가열하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 기계적 일을 제공하고 지역 열 에너지 회로의 열 전달 유체를 가열하는 방법으로서, 지열 소오스로부터 지열적으로 가열된 물의 유동을, 지열 소오스에 연결된 보일러에 공급하는 단계; 작동 매체를 과열시키도록 지열적으로 가열된 물의 인커밍 유동으로부터의 열을 보일러의 열 교환기에 의해서 교환하는 단계; 팽창기에서, 기계적 일을 제공하는 과열된 작동 매체를 팽창시키는 단계; 5 내지 30℃의 온도로 지역 열 에너지 회로 내의 지역 공급 도관의 열 전달 유체를 가열함으로써, 팽창된 작동 매체를 응축기에서 액상으로 변형시키는 단계를 포함한다.
본 개시의 적용가능성의 추가적인 범위는 아래에 주어진 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 구체적인 실시예가 본 발명의 바람직한 실시형태를 나타내지만, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 기술 분야에서 숙련된 자들에게 이 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이기 때문에, 단지 도해의 방식으로 제공된다는 점이 이해되어야 한다.
따라서, 디바이스 및 방법이 변화될 수 있기 때문에, 이러한 발명이, 설명되는 디바이스의 특정 구성요소 부분 또는 설명되는 방법의 단계에 한정되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 여기서 사용되는 용어가 단지 특정한 실시형태를 설명하는 목적을 위한 것이지, 한정하는 것을 의도하지 않는 점이 또한 이해될 것이다. 본 명세서 및 첨부된 청구항에서 사용될 때, 관사 "하나", "이", "그", "상기"는 문맥이 명확하게 다르게 지시하지 않는 한 하나 이상의 구성요소가 있는 점을 의미하도록 의도한다. 따라서, 예를 들어, "유닛" 또는 "그(이 또는 상기) 유닛"은 몇 개의 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 단어 "포함", "구비", "수용" 및 유사한 용어는 다른 구성요소 또는 단계를 배제하지 않는다.
지역 열 에너지 분배 시스템의 기본 사상은 현대의 도시가 스스로, 도시 내에서 재사용될 수 있는 열 에너지를 제공한다는 본 발명자의 통찰에 근거한다. 재사용되는 열 에너지는 지역 열 에너지 분배 시스템에 의해서 픽업될 수 있고, 예를 들어 공간 난방 또는 뜨거운 수돗물 제조를 위해서 사용될 수 있다. 또한, 공간 냉방에 대한 증가되는 요구가 또한 지역 열 에너지 분배 시스템 내에서 다루어질 것이다. 지역 열 에너지 분배 시스템 내에서, 도시 내의 건물들은 상호연결되고, 용이하고 간단한 방식으로 저온 폐기 에너지를 상이한 국소 요구를 위해서 재분배할 수 있다. 무엇보다, 지역 열 에너지 분배 시스템은 다음을 제공한다:
· 도시 내 에너지 흐름의 최적 재사용에 의한 1차 에너지 사용의 최소화.
· 국소적인 연소 가스 또는 다른 연료에 대한 필요가 감소되기 때문에 도시 내 굴뚝 또는 연소 장소에 대한 필요성을 한정시킴.
· 냉방 디바이스에 의해서 생성되는 잉여 열은 지역 열 에너지 분배 시스템 내에서 멀리 이동되고 재사용될 수 있기 때문에, 도시 내 냉각 타워 또는 냉각 대류기에 대한 필요성을 한정시킴.
따라서, 지열 에너지를 사용하는 지역 열 에너지 분배 시스템은 도시 내 열 에너지의 스마트 듀얼 사용을 제공한다. 지역 열 에너지 분배 시스템은, 도시 안에 통합될 때, 도시 내 난방 및 냉방 적용에 있어 낮은 레벨의 폐기 열 에너지를 이용할 수 있게 한다. 이것은 가스 그리드에 대한 필요성 또는 도시 내 지역 난방 그리드 및 냉방 그리드에 대한 필요성을 제거함으로써 도시의 1차 에너지 소비를 감소시킬 것이다.
본 발명의 이러한 양태 및 다른 양태는, 본 발명의 실시형태를 도시하는 첨부된 도면을 참조하여 이제 더 상세히 설명될 것이다. 도면은 본 발명의 실시형태의 전체적인 구조를 도해하기 위해서 제공된다. 같은 참조 번호는 전체에 걸쳐서 같은 구성요소를 가리킨다.
도 1은 에너지 분배 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 국소 난방 시스템(local heating system)의 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 결합식 가열 및 냉각 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 4는 열 에너지 회로에 연결된 국소 열 에너지 소비기 조립체 및 국소 열 에너지 발생기 조립체의 개략적인 다이어그램이다.
도 5는 기계적 일을 제공하고 지역 열 에너지 회로의 열 전달 유체를 가열하는 방법의 블록 다이어그램이다.
본 발명은 이제, 본 발명의 현재의 바람직한 실시형태가 도시되는 수반된 도면을 참조하여, 이하에서 더욱 충분히 설명될 것이다. 이 발명은, 그러나, 많은 상이한 형태로 구현될 수 있고, 여기서 제시되는 실시형태에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 하며, 오히려 이러한 실시형태는 완전성 및 완료성을 위해서 제공되어, 숙련된 자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달한다.
도 1과 관련하여, 에너지 분배 시스템이 논의될 것이다. 에너지 분배 시스템은, 보일러(51)를 통해서 상호연결된 제1 회로와 제2 회로를 갖는 지열 에너지 플랜트(50)를 포함한다. 제1 회로 및 제2 회로의 유동은 보일러(51)를 지나는 두 개의 대항 유동으로서 배열된다. 제1 회로는 지열 소오스 시스템(5)에 연결되고, 제2 회로는 지역 열 에너지 회로(20)에 연결된다.
지열 소오스 시스템(5)에서 시작하면, 이 것은 지열 소소스(10)를 포함한다. 지열 소오스(10)는 공급 도관(11) 및 복귀 도관(12)를 통해서 지열 에너지 플랜트(50)의 제1 회로와 연통된다. 순환되는 유동을 용이하게 하기 위해서, 공급 도관(11)은, 암반으로부터 제1 회로 안으로 가열된 물을 흡입하는 흡입 펌프(13)를 포함한다. 흡입 펌프(13)는 지열 소오스(10)로부터 공급 도관(11)으로 지열적으로 가열된 물을 당겨, 지열적으로 가열된 물이 공급 도관(11)에서 액상이 되도록 지열적으로 가열된 물을 가압한다.
복귀 도관(12)은 제1 회로로부터 다시 지열 소오스(10) 안으로 냉수를 가압하는 펌프(14)를 포함한다. 지열 소오스(10)는, 복귀 도관(12)을 통해서 복귀되는 냉각된 물을 100 내지 250℃의 온도로 지열적으로 가열하도록 구성될 수 있다.
지열 소오스 시스템(5)은 심부 지열 소오스 시스템일 수 있다. 심부 지열 소오스 시스템은 3 km 초과, 바람직하게는 5 km 초과의 깊이에 대한 접근을 제공하는 시스템으로서 이해될 것이다.
위에서 주어진 바와 같이, 지열 에너지 플랜트(50)는 보일러(51)에 의해서 상호연결되는 제1 회로 및 제2 회로를 포함한다. 제1 회로에서 시작하면, 이것은 지열 소오스(10)로부터 보일러(51)로 지열적으로 가열된 물의 인커밍 유동을 위한 공급 도관(11)을 포함한다. 보일러(51)는, 도 1에서 도시되는 실시형태에서, 직렬로 연결된 세 개의 유닛- 과열기(52a), 보일러(52b) 및 이코노마이저(52c)로 나뉘는 열 교환기를 형성한다. 보일러(51)는, 복귀 도관(12)을 통해서 보일러(51)로부터 지열 소오스(10)로 복귀되는 냉각된 물이 10 내지 40℃의 온도를 갖도록, 제1 회로 내의 지열적으로 가열된 물의 인커밍 유동으로부터 열을 교환하도록 구성된다. 도 1에서 도시되는 실시형태에서, 보일러는 세 개의 상이한 열 교환기 유닛(52a, 52b, 52c)을 포함하나, 임의의 개수의 열 교환기 유닛이 보일러(52)의 특정한 셋 업(set-up)을 장착하는 데 사용될 수 있다는 점이 인식된다.
이제 열 에너지 플랜트(50)의 제2 회로를 보면, 제2 회로는 보일러(51), 보일러(51)에 연결된 팽창기(53) 및 응축기(55)를 포함한다.
교환 유닛(52a, 52b, 52c)을 갖는 보일러(51)는, 제1 회로 내의 지열적으로 가열된 물의 인커밍 유동으로부터 열을 교환하여 이로써 지열 파워 플랜트(50)의 제2 회로의 작동 매체를 과열(superheat)시키도록 구성된다. 제2 회로의 작동 매체는, 예로써, 물, 암모니아, 오일 또는 프로판일 수 있다.
보일러(51)에 연결되는 팽창기(53)는 과열된 작동 매체가 팽창하는 것을 허용하고 팽창을 기계적 일로 변환시키도록 구성된다. 팽창기(53)는 터빈, 예를 들어 가스 터빈일 수 있다. 대안적으로, 팽창기(53)는 스터링 모터(Sterling motor)일 수 있다. 팽창기(53)는 과열된 작동 매체가 팽창되어 10 내지 40℃의 아웃고잉 온도를 수용하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다.
팽창기(53)는 발전기(54)에 연결되어, 팽창기(53)에 의해서 제공되는 기계적 일이 전기적 파워로 변환될 수 있다. 전기적 파워는, 기술분야에 잘 알려진 전기 그리드(미도시)에 공급될 수 있다.
응축기(55)는 제2 회로의 팽창된 작업 매체를 액상으로 변환시키도록 구성된다. 응축기(55)는 또한, 지역 열 에너지 회로(20)의 열 전달 유체를 가열하도록 구성된다.
위에서 언급된 바와 같이, 제1 회로 및 제2 회로의 유동은 보일러(51)를 지나가는 두 개의 대항 유동으로 배열된다. 제1 회로에서, 공급 도관(11)으로부터의 뜨거운 물의 유동은, 냉각된 물로서 복귀 도관(12)을 통해서 지열 소오스 시스템(5)으로 복귀되기 전에, 열 교환기 유닛(들), 예를 들어, 보일러(51)의 과열기(52a), 보일러(52b) 및 이코노마이저(52c)를 지나감으로써 보일러(51)를 지나간다. 유사하게, 제2 회로에서, 응축기(55)로부터 전달되는 냉각되고 액화된 작동 매체의 유동은 열 교환기 유닛(들), 예를 들어, 보일러(51)의 이코노마이저(52c), 보일러(52b) 및 다음으로 과열기(52a)를 통해 팽창기(53)를 향해 보일러(51)를 지나가도록 배열된다. 따라서, 보일러(51)는 열 교환기로서 보여질 수 있다.
지열 에너지 플랜트(50)의 제2 회로는 응축기(55)를 통해서 지역 열 에너지 회로(20)에 연결된다.
지역 열 에너지 회로(20)는 지역 공급 도관(22) 및 지역 복귀 도관(23)을 포함한다. 지역 공급 도관(22)는 응축기(55)의 유출구에 연결되고, 지역 복귀 도관(23)은 응축기(55)의 유출구에 연결된다. 지역 열 에너지 회로(20)는, 건물(40)에 배열되는 국소 난방 시스템(200, 250) 및/또는 국소 냉방 시스템(300, 350)에 열 전달 유체를 전달하도록 구성된다. 건물은 주거용 주택(residential home)일 수 있으나, 또한 다른 유형의 건물(40), 예를 들어 난방 및/또는 냉방에 대한 필요성이 있는 사무용 빌딩(office building), 사무소(business premises) 및 공장(factory)일 수 있다. 지역 열 에너지 회로가 복수의 국소 난방 시스템(200, 250) 및/또는 냉방 시스템(300, 350)을 포함할 수도 있다는 점이 이해될 것이다.
응축기(55)는 지역 공급 회로(22)를 통해서, 열 전달 유체의 인커밍 유동으로부터 지역 공급 도관(22) 내의 열 전달 유체의 아웃고잉 유동으로 열을 교환하도록 구성된다. 응축기(55)는 열 전달 유체의 아웃고잉 유동이 5 내지 30℃의 온도를 갖게끔 열을 교환하도록 구성된다. 응축기(55)는 지역 복귀 도관(23)으로 복귀되는 지역 열 전달 유체가 5 내지 10℃의 온도를 갖게끔 열을 교환하도록 구성될 수 있다. 이러한 낮은 온도의 열 전달 유체를 복귀시킴으로써, 응축기(55)에서 수행되는 냉각이 대략 100℃ 만큼 클 수 있다(지역 공급 도관(22)을 통해서 공급되는 인커밍 열 전달 유체의 온도에 의존함). 응축기(55)에서 수행되는 이러한 높은 정도의 냉각은 지역 난방 그리드에서 열 손실을 감소시킬 것이다. 또한, 지역 난방 그리드에서 필요한 펌핑의 정도를 감소시킬 것이다.
지역 열 에너지 회로(20) 내에서 지역 공급 도관 및 지역 복귀 도관(22, 23)에 대해서 사용되는 배관은 통상적으로 플라스틱 비절연 배관이다. 이러한 맥락에서, 비절연은 배관이 배관을 둘러싸는 열 절연 재료의 추가적인 층을 갖지 않는 것으로 해석될 것이다. 배관은 전형적으로 0.6-1 MPa의 최대 압력에 대해서 설계된다. 배관은 또한 전형적으로 약 50℃의 최대 온도에 대해서 설계된다. 또한, 지역 열 에너지 회로(20) 내의 지역 공급 도관(22) 및 지역 복귀 도관(23)은 땅에 평행하게 배열될 때 2.5 W/(mK)보다 더 큰 열 전달 계수를 함께 가질 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 열 전달 계수의 값은, 지역 공급 도관(22) 및 지역 복귀 도관(23)이 8℃의 평균 연간 온도를 갖는 땅에 서로 1 미터의 거리 내에서 평행하게 배열될 때 산정되고, 국소 공급 도관 및 국소 복귀 도관의 산술적 평균 온도는 8 내지 10℃이다.
열 전달 유체, 및 따라서 에너지 캐리어는 전형적으로 물이나, 다른 유체 또는 유체의 혼합물이 사용될 수 있다점이 이해될 것이다. 일부 비제한적 예는 암모니아, 동결방지 유체(예를 들어, 글리콜), 오일 및 알코올이다. 혼합물의 비제한적 예는, 동결방지 에이전트, 예를 들어 글리콜이 추가된 물이다. 바람직한 실시형태에 따르면, 열 전달 유체는 물 및 동결방지 에이전트, 예를 들어 글리콜의 혼합물이다. 이것은 열 전달 유체가 0℃ 미만의 온도를 갖는 것을 허용할 것이다. 0℃ 미만, 바람직하게는 -5℃ 미만의 어는점을 갖는 열 전달 유체는, 주위환경이 0℃에 가까운 온도를 갖는다 하더라도, 주위환경, 예를 들어, 지역 복귀 도관(23)을 둘러싸는 땅으로부터 열을 흡수할 수 있는 지역 복귀 도관(23) 내에서 열 전달 유체를 전도시키는 것을 가능하게 한다.
이제, 도 2를 참조하여, 국소 난방 시스템(200)이 더 상세히 논의될 것이다. 지역 열 에너지 회로(20)는 이러한 유형의 하나 이상 국소 난방 시스템(200)을 포함할 수 있다.
국소 난방 시스템(200)은 열 펌프(201) 및 열 방출기(202)를 포함한다. 열 방출기(202)는 열 펌프(202)를 통해서 국소 에너지 분배 그리드(20a)에 연결된다. 국소 난방 시스템(200)은, 열 방출기(202) 및 국소 열 펌프(201)를 통해서, 뜨거운 수돗물 및/또는 쾌적한 난방을 각각의 건물(40)에 제공하도록 구성된다. 국소 열 펌프(201)는 지역 공급 도관(22)에 연결되는 유입구(25) 및 지역 복귀 도관(23)에 연결되는 유출구(26)를 갖는다. 이러한 맥락에서, 용어 "열 펌프의 유입구"는, 열 펌프가 국소 열 전달 유체를 지역 열 에너지 회로(20)로부터 공급받는 유입구로서 해석될 것이다. 유사하게, 용어 "열 펌프의 유출구"는, 열 펌프가 국소 열 전달 유체를 지역 열 에너지 회로(20)에 복귀시키는 유출구로서 해석될 것이다.
열 펌프는 이같이 기술분야에 잘 알려져 있고, 브라인(brine)이 제1 열 교환기와 제2 열 교환기 사이에서 순환되는 폐회로를 기본적으로 포함한다. 제1 열 교환기는 유입구 및 유출구, 이 경우에, 국소 열 펌프(201)의 유입구(25) 및 유출구(26)를 갖고, 이를 통해서 국소 열 펌프(201)가 제1 유체, 이 경우에 지역 열 에너지 회로(20)의 열 전달 유체의 유동을 순환시키는 제1 회로에 연결된다. 마찬가지로, 제2 열 교환기는 유입구 및 유출구를 갖고, 이를 통해서 국소 열 펌프(201)는 제2 유체, 이 경우에 열 방출기(202)의 가열 유체의 유동을 순환시키는 제2 회로에 연결된다. 열 방출기(202)의 가열 유체는 전형적으로 물이나, 다른 유체 또는 유체의 혼합물이 사용될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 일부 비제한적 예는 암모니아, 동결방지 유체(예를 들어, 글리콜), 오일 및 알코올이다. 혼합물의 비제한적 예는, 동결방지 에이전트, 예를 들어 글리콜이 추가된 물이다.
지역 공급 도관(22) 내 열 전달 유체의 유동은 5 내지 30℃의 온도를 갖기 때문에, 국소 열 펌프(201)에 대한 입력 온도는 동일한 온도 범위 내에 있다. 국소 난방 시스템(200)은 유입구(25)를 통해서 국소 열 펌프(201)에 들어가는 열 전달 유체로부터 열을 추출하고, 유출구(26)를 통해 지역 복귀 도관(23)에 열 전달 유체를 복귀시키도록 구성된다. 국소 난방 시스템(200)은 -5 내지 15℃의 범위에 있는 온도를 갖는 국소 열 전달 유체를 복귀시키도록 구성된다.
국소 난방 시스템(200)은 국소 순환 펌프(203)를 더 포함할 수 있다. 도 2에서 도시되는 실시형태에서, 국소 순환 펌프(203)는 국소 열 펌프(24)의 유출구(26)에 배열된다. 그러나, 국소 순환 펌프(28)는 대안적으로 국소 열 펌프(201)의 유입구(25)에 배열될 수 있다. 따라서, 국소 순환 펌프(203)는 국소 난방 시스템(200)의 유입구(25)와 유출구(26) 사이에 연결된다. 국소 순환 펌프(203)는 지역 공급 도관(22) 및 지역 복귀 도관(23)에서 열 전달 유체를 순환시키도록 구성된다. 국소 순환 펌프(203)는 지역 복귀 도관(23)과 지역 공급 도관(22) 사이의 압력차를 극복하도록 구성된다. 국소 순환 펌프(203)는 국소 열 펌프(201)를 통해서 유동하는 열 전달 유체의 유동을 조정하도록 더 구성된다. 국소 열 펌프(201)를 통해 냉각 유체의 유동을 조정함으로써, 그리고 동시에 국소 열 펌프(201)의 동작을 선택적으로 제어함으로써, 국소 열 펌프(201)로부터 아웃풋되는 국소 열 전달 유체의 온도가 제어될 수 있다.
따라서, 지역 열 에너지 시스템(20)의 복수의 국소 난방 시스템(200) 중 일부 또는 전부는 지역 공급 도관(22) 내에 그리고 지역 복귀 도관(23) 내에서 열 전달 유체를 순환시키기 위한 국소 순환 펌프(203)를 포함할 수 있다. 또한, 또는 복수의 국소 순환 펌프(203)와 조합되어, 지역 열 에너지 회로(20)는 지역 공급 도관(22) 및 지역 복귀 도관(23) 내의 유체를 순환시키도록 구성되는 중앙 순환 펌프(27)를 포함할 수 있다. 중앙 순환 펌프(27)는 도 1에서 가장 잘 도시된다.
국소 열 펌프(201)는 제어기(204)에 의해서 제어될 수 있다. 제어기(204)는 열 방출기(202)의 난방 요구에 관련된 데이터 및/또는 국소 열 펌프(201)의 유출구(26)에서 열 전달 유체의 온도에 관련된 데이터에 근거하여 국소 열 펌프(201)를 제어할 수 있다. 열 방출기(202)의 난방 요구에 관련된 데이터는 열 방출기(202)에 연결된 열 요구 센서(205)에 의해서 결정될 수 있다. 열 펌프(201)의 유출구(26)에서 국소 열 전달 유체의 온도에 관련된 데이터는 유출구(26)에 연결된 온도 센서(T1)에 의해서 결정될 수 있다.
이제, 도 3을 참조하여, 국소 냉방 시스템(300)이 더 상세히 논의될 것이다. 지역 열 에너지 회로(20)는 하나 이상 국소 난방 시스템(300)을 포함할 수 있다.
국소 냉방 시스템(300)이 국소 난방 시스템(200)과 연관되어 배열되는 점이 주의되어야 한다. 국소 난방 시스템(200)은 도 2를 참조하여 위에서 논의된 유형의 국소 난방 시스템이다. 국소 난방 시스템(200)에 관한 과도한 반복을 피하기 위해서, 위 내용이 참조된다.
각각의 국소 냉방 시스템(300)은 냉각기(301) 및 냉방 열 교환기(302)를 포함한다. 냉각기(301)는 일반적으로 기술분야에 잘 알려져 있고, 냉방에 대한 필요가 있는 건물, 예를 들어 사무용 빌딩, 사무소, 주거용 주택 및 공장에서, 예를 들어, 쾌적한 냉방을 위해서 사용될 수 있다. 냉각기(301)는 냉방 열 교환기(302)를 통해서 지역 열 에너지 회로(20)에 연결된다. 국소 냉방 시스템(300)은, 냉각기(301) 및 냉방 열 교환기(302)를 통해서, 각각의 건물(40)에 쾌적한 냉방을 제공하도록 구성된다. 따라서, 국소 냉방 시스템(300)은 건물(40)로부터 열을 추출하도록 구성된다.
냉방 열 교환기(302)는 복수의 국소 난방 시스템(200) 중 하나의 유출구(26)에 연결되는 유입구(303)를 갖는다. 냉방 열 교환기(302)는 지역 열 에너지 회로(20)의 지역 복귀 도관(23)에 연결되는 유출구(304)를 더 갖는다. 이러한 맥락에서, 용어 "열 교환기의 유입구"는, 열 교환기가 국소 열 전달 유체를 지역 열 에너지 회로(20)로부터 공급받는 유입구로서 해석될 것이다. 유사하게, 용어 "열 교환기의 유출구"는, 열 교환기가 국소 열 전달 유체를 지역 열 에너지 회로(20)에 복귀시키는 유출구로서 해석될 것이다.
위에서 언급된 바와 같이, 냉각기(301)는 냉방 열 교환기(302)를 통해서 지역 열 에너지 회로(20)에 연결된다. 위를 참조하여, 열 교환기는 일반적으로 기술분야에 잘 알려져 있고, 기본적으로 제1 온도를 갖는 제1 유체를 순환시키는 제1 폐회로, 및 제2 온도를 갖는 제2 유체를 순환시키는 제2 폐회로의 배열체를 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 서로 밀접하게 접촉되는 연장부를 따른 두 개의 회로에 의해서 열 전달이 두 개의 유체 사이에서 발생된다. 국소 냉방 시스템(300)에서, 제1 회로는 국소적으로 건물(40) 내에 배열되고, 제2 회로는 지역 열 에너지 회로(20)의 부분을 형성한다. 건물의 국소 냉방 시스템을 위해서 사용되는 냉각기는 전형적으로 환기의 공기 덕트에 위치되거나 건물의 개별 공간에서 팬 구동식 공기 코일 컬렉터(fan-driven air-coil collector) 또는 천정 장착식 냉방 배터리(ceiling mounted cooling batteries)를 통해서 분배된다.
국소 냉방 시스템(300)은 유동 밸브(305)를 더 포함할 수 있다. 유동 밸브(305)는 냉방 열 교환기(302)를 통해서 유동하는 국소 열 전달 유체의 유동을 조정하도록 구성된다. 냉방 열 교환기(302)를 통한 열 전달 유체의 유동을 조정함으로써, 그리고 동시에 선택적으로 냉방 열 교환기(302)의 동작을 제어함으로써, 냉방 열 교환기(302)로부터 아웃풋되는 국소 열 전달 유체의 온도가 제어될 수 있다. 유동 밸브(305)는 제2 제어기(306)에 의해서 제어될 수 있다. 제2 제어기(306)는 냉각기(301)의 냉방 요구에 관련된 데이터 및/또는 국소 난방 시스템(200)의 유출구(26)에서 국소 열 전달 유체의 온도에 관련된 데이터 및/또는 국소 냉방 시스템(300)의 유출구(304)에서 국소 열 전달 유체의 온도에 관련된 데이터에 근거하여 유동 밸브(305)를 제어할 수 있다. 냉각기(301)의 냉방 요구에 관련된 데이터는 냉각기(301)에 연결되는 냉방 요구 센서(307)에 의해서 결정될 수 있다. 국소 난방 시스템(200)의 유출구(304)에서 열 전달 유체의 온도에 관련된 데이터는 위에서 논의된 온도 센서(T1)에 의해서 결정될 수 있다. 국소 냉방 시스템(300)의 유출구(304)에서 국소 열 전달 유체의 온도에 관련된 데이터는 유출구(304)에 연결된 온도 센서(T2)에 의해서 결정될 수 있다.
이제 도 1을 다시 참조하면, 지역 열 에너지 회로(20)는 국소 난방 시스템(250) 및/또는 국소 냉방 시스템(350)을 더 포함할 수 있다.
국소 열 에너지 회로(20)는 하나 이상의 국소 난방 시스템(250) 및/또는 하나 이상의 국소 냉방 시스템(350)을 포함할 수 있다. 국소 난방 시스템(250)은 건물(40) 내에 배열될 수 있다. 국소 냉방 시스템(350)은 건물(40) 내에 배열될 수 있다. 국소 난방 시스템(250)은 유입구(25)를 통해서 지역 공급 도관(22) 및 유출구(26)를 통해서 지역 공급 도관(23)에 연결된다. 국소 냉방 시스템(350)은 유입구(25)를 통해서 지역 복귀 도관(23) 및 유출구(26)를 통해서 지역 공급 도관(22)에 연결된다.
이제 도 4를 참조하며, 국소 난방 시스템(250)이 논의될 것이다. 국소 난방 시스템(250)은 열 에너지 소비기 조립체로서 간주될 수 있다. 국소 열 에너지 회로(20)는 하나 이상의 열 에너지 소비기 조립체를 포함할 수 있다.
국소 난방 시스템(250)은, 열 에너지 소비기 열 교환기(251), 열 에너지 소비기 밸브(252), 열 에너지 소비기 펌프(253), 제1 압력차 결정 디바이스(254) 및 제1 제어기(255)를 포함한다.
열 에너지 소비기 열 교환기(251)는, 열 에너지 소비기 밸브(252) 및 열 에너지 소비기 펌프(253)를 통해서, 고온 도관인 지역 공급 도관(22)에 선택적으로 연결된다. 열 에너지 소비기 밸브(252)를 통해서 지역 공급 도관(22)에 열 에너지 소비기 열 교환기(251)의 연결을 선택한 후에, 지역 공급 도관(22)으로부터의 열 전달 유체는 열 에너지 소비기 열 교환기(251) 안으로 유동되는 것이 허용된다. 열 에너지 소비기 펌프(253)를 통해서 지역 공급 도관(22)에 열 에너지 소비기 열 교환기(251)의 연결을 선택한 후에, 지역 공급 도관(22)으로부터의 열 전달 유체는 열 에너지 소비기 열 교환기(251) 안으로 펌핑된다. 아래에서 좀 더 상세히 논의되는 바와 같이, 지역 공급 도관(22)으로부터의 열 전달 유체가 열 에너지 소비기 열 교환기(251) 안으로 유동되는 것을 허용하거나, 또는 지역 공급 도관(22)으로부터의 열 전달 유체를 열 에너지 소비기 열 교환기(251) 안으로 펌핑하는 선택은 지역 공급 도관(22)과 지역 복귀 도관(23) 사이의 국소 압력차에 근거한다.
열 에너지 소비기 밸브(252) 및 열 에너지 소비기 펌프(253)는 별개의 디바이스로서 배열될 수 있다. 열 에너지 소비기 밸브(252) 및 열 에너지 소비기 펌프(253)는, [과제의 해결 수단] 항목에서 유동 레귤레이터로서 지칭되는 단일 디바이스로서 배열될 수 있다. 열 에너지 소비기 밸브(252) 및 열 에너지 소비기 펌프(253)는 도 4에서 도해되는 바와 같이 병렬로 배열될 수 있다. 열 에너지 소비기 밸브(252) 및 열 에너지 소비기 펌프(253)는 직렬로 배열될 수 있다. 열 에너지 소비기 밸브(252) 및 열 에너지 소비기 펌프(253)가 직렬로 배열되는 이러한 마지막 실시형태에서, 펌프는 이를 통한 열 전달 유체의 유동을 허용하는 비활성 상태로 설정되도록 배열된다.
열 에너지 소비기 열 교환기(251)는, 열 에너지 소비기 열 교환기(251)로부터 지역 복귀 도관(23)으로 열 전달 유체의 복귀를 허용하기 위해서, 저온 도관인 지역 복귀 도관(23)에 더 연결된다.
제1 압력차 결정 디바이스(254)는 지역 열 에너지 회로(20)의 제1 국소 압력차(Δp1)를 결정하도록 구성된다. 제1 국소 압력차는, 바람직하게는 열 에너지 소비기 열 교환기(251)가 지역 열 에너지 회로(20)에 연결되는 근처에서 측정된다. 제1 압력차 결정 디바이스(254)는 제1 고온 도관 압력 결정 디바이스(254a) 및 제1 저온 도관 압력 결정 디바이스(254b)를 포함할 수 있다. 제1 고온 도관 압력 결정 디바이스는 지역 공급 도관(22)의 열 전달 유체의 제1 국소 압력을 측정하기 위해 지역 공급 도관(22)에 연결되도록 배열된다. 제1 저온 도관 압력 결정 디바이스는 지역 복귀 도관(23)의 열 전달 유체의 제1 국소 압력을 측정하기 위해 지역 복귀 도관(23)에 연결되도록 배열된다. 제1 국소 압력차 디바이스(254)는, 지역 공급 도관(22)의 열 전달 유체의 제1 국소 압력과 지역 복귀 도관(23)의 열 전달 유체의 제1 국소 압력 사이의 압력차로서 제1 국소 압력차를 결정하도록 배열된다. 따라서, 제1 국소 압력차는 지역 공급 도관(22)의 열 전달 유체의 제1 국소 압력과 지역 복귀 도관(23)의 열 전달 유체의 제1 국소 압력 사이의 국소 압력차로서 정의될 수 있다. 바람직하게는, 지역 공급 도관(22)의 열 전달 유체의 제1 국소 압력은, 열 에너지 소비기 열 교환기(251)가 지역 공급 도관(22)에 연결되는 근처에서 측정된다. 바람직하게는, 지역 복귀 도관(23)의 열 전달 유체의 제1 국소 압력은, 열 에너지 소비기 열 교환기(251)가 지역 복귀 도관(23)에 연결되는 근처에서 측정된다.
제1 압력차 결정 디바이스(254)는 하드웨어 디바이스, 소프트웨어 디바이스로서 또는 이들의 조합으로서 구현될 수 있다. 제1 압력차 결정 디바이스(254)는 제1 제어기(255)에 제1 국소 압력차(Δp1)를 통신하도록 배열된다.
제1 제어기(255)는 하드웨어 제어기, 소프트웨어 제어기로서, 또는 이들의 조합으로서 구현될 수 있다. 제1 제어기(255)는 열 에너지 소비기 밸브(252) 또는 열 에너지 소비기 펌프(253) 중 어느 하나의 사용을 선택적으로 제어하도록 배열된다. 제1 제어기(255)는 제1 압력차 결정 디바이스(254)에 의해서 제공되는 제1 국소 압력차에 근거하여 선택적인 제어를 수행하도록 배열된다. 제1 제어기(255)는, 열 에너지 소비기 밸브(252) 및 열 에너지 소비기 펌프(253)를 제어하기 위해서 열 에너지 소비기 밸브(252) 및 열 에너지 소비기 펌프(253)와 통신하도록 배열된다. 제1 제어기(255)는, 제1 국소 압력차가 지역 공급 도관(22)의 열 전달 유체의 제1 국소 압력이 지역 복귀 도관(23)의 열 전달 유체의 제1 국소 압력보다 더 큰 점을 나타낼 때 열 에너지 소비기 밸브(252)의 사용을 선택적으로 제어하도록 구성된다. 제1 제어기(255)는, 제1 국소 압력차가 지역 공급 도관(22)의 열 전달 유체의 제1 국소 압력이 지역 복귀 도관(23)의 열 전달 유체의 제1 국소 압력보다 더 작거나 또는 동일한 점을 나타낼 때 열 에너지 소비기 펌프(253)의 사용을 선택적으로 제어하도록 구성된다.
열 에너지 소비기 열 교환기(251)는 열 에너지 열 교환기(251)의 주위환경에 열 전달 유체로부터 열 에너지를 전달하도룩 배열된다. 지역 복귀 도관(23)에 복귀되는 열 전달 유체는 제1 온도보다 더 낮은 온도를 갖는다. 바람직하게는, 열 에너지 소비기 열 교환기(251)는, 지역 복귀 도관(23)에 복귀되는 열 전달 유체의 온도가 제2 온도와 동일하도록 제어된다.
다시 도 4를 참조하며, 국소 냉방 시스템(350)이 논의될 것이다. 국소 냉방 시스템(350)은 열 에너지 발생기 조립체로서 간주될 수 있다. 지역 열 에너지 회로(20)는 하나 이상의 열 에너지 발생기 조립체를 포함할 수 있다.
국소 냉방 시스템(350)은, 열 에너지 발생기 열 교환기(351), 열 에너지 발생기 밸브(252), 열 에너지 발생기 펌프(353), 제2 압력차 결정 디바이스(354) 및 제2 제어기(355)를 포함한다.
열 에너지 발생기 열 교환기(351)는, 열 에너지 발생기 밸브(352) 및 열 에너지 발생기 펌프(353)를 통해서 지역 복귀 도관(23)에 선택적으로 연결된다. 열 에너지 발생기 밸브(352)를 통해서 지역 복귀 도관(23)에 열 에너지 발생기 열 교환기(351)의 연결을 선택한 후에, 지역 복귀 도관(23)으로부터의 열 전달 유체는 열 에너지 발생기 열 교환기(351) 안으로 유동되는 것이 허용된다. 열 에너지 발생기 펌프(353)를 통해서 지역 복귀 도관(23)에 열 에너지 발생기 열 교환기(351)의 연결을 선택한 후에, 지역 복귀 도관(23)으로부터의 열 전달 유체는 열 에너지 발생기 열 교환기(351) 안으로 유동되는 것이 허용된다. 아래에서 좀 더 상세히 논의되는 바와 같이, 지역 복귀 도관(23)으로부터의 열 전달 유체가 열 에너지 발생기 열 교환기(351) 안으로 유동되는 것을 허용하거나, 또는 지역 복귀 도관(23)으로부터의 열 전달 유체를 열 에너지 발생기 열 교환기(351) 안으로 펌핑하는 선택은 지역 공급 도관(22)과 지역 복귀 도관(23) 사이의 국소 압력차에 근거한다.
열 에너지 발생기 밸브(352) 및 열 에너지 발생기 펌프(353)는 별개의 디바이스로서 배열될 수 있다. 열 에너지 발생기 밸브(352) 및 열 에너지 발생기 펌프(353)는, [과제의 해결 수단] 항목에서 유동 레귤레이터로서 지칭되는 단일 디바이스로서 배열될 수 있다. 열 에너지 발생기 밸브(352) 및 열 에너지 발생기 펌프(353)는 도 4에서 도해되는 바와 같이 병렬로 배열될 수 있다. 열 에너지 발생기 밸브(352) 및 열 에너지 발생기 펌프(353)는 직렬로 배열될 수 있다. 열 에너지 발생기 밸브(352) 및 열 에너지 발생기 펌프(353)가 직렬로 배열되는 이러한 마지막 실시형태에서, 펌프는 이를 통한 열 전달 유체의 유동을 허용하는 비활성 상태로 설정되도록 배열된다.
열 에너지 발생기 열 교환기(351)는, 열 에너지 발생기 열 교환기(351)로부터 지역 공급 도관(22)으로 열 전달 유체의 복귀를 허용하기 위해서 지역 공급 도관(22)에 더 연결된다.
제2 압력차 결정 디바이스(354)는 지역 열 에너지 회로(20)의 제2 국소 압력차(Δp2)를 결정하도록 구성된다. 제2 국소 압력차는, 바람직하게는 열 에너지 발생기 열 교환기(351)가 지역 열 에너지 회로(20)에 연결되는 근처에서 측정된다. 제2 압력차 결정 디바이스(354)는 제2 고온 도관 압력 결정 디바이스(354a) 및 제2 저온 도관 압력 결정 디바이스(354b)를 포함할 수 있다. 제2 고온 도관 압력 결정 디바이스는 지역 공급 도관(22)의 열 전달 유체의 제2 국소 압력을 측정하기 위해 지역 공급 도관(22)에 연결되도록 배열된다. 제2 저온 도관 압력 결정 디바이스(354b)는 지역 복귀 도관(23)의 열 전달 유체의 제2 국소 압력을 측정하기 위해 지역 복귀 도관(23)에 연결되도록 배열된다. 제2 국소 압력차 디바이스(354)는, 지역 공급 도관(22)의 열 전달 유체의 제2 국소 압력과 지역 복귀 도관(23)의 열 전달 유체의 제2 국소 압력 사이의 압력차로서 제2 국소 압력차를 결정하도록 배열된다. 따라서, 제2 국소 압력차는 지역 공급 도관(22)의 열 전달 유체의 제2 국소 압력과 지역 복귀 도관(23)의 열 전달 유체의 제2 국소 압력 사이의 국소 압력차로서 정의될 수 있다. 바람직하게는, 지역 공급 도관(22)의 열 전달 유체의 제2 국소 압력은, 열 에너지 발생기 열 교환기(351)가 지역 공급 도관(22)에 연결되는 근처에서 측정된다. 바람직하게는, 지역 복귀 도관(23)의 열 전달 유체의 제2 국소 압력은, 열 에너지 발생기 열 교환기(351)가 지역 복귀 도관(23)에 연결되는 근처에서 측정된다.
제2 압력차 결정 디바이스(354)는 하드웨어 디바이스, 소프트웨어 디바이스로서 또는 이들의 조합으로서 구현될 수 있다. 제2 압력차 결정 디바이스(354)는 제2 제어기(355)에 제2 국소 압력차(Δp2)를 통신하도록 배열된다.
제2 제어기(355)는 하드웨어 제어기, 소프트웨어 제어기로서, 또는 이들의 조합으로서 구현될 수 있다. 제2 제어기(355)는 열 에너지 발생기 밸브(352) 또는 열 에너지 발생기 펌프(353) 중 어느 하나의 사용을 선택적으로 제어하도록 배열된다. 제2 제어기(355)는 제2 압력차 결정 디바이스(354)에 의해서 제공되는 제2 국소 압력차에 근거하여 선택적인 제어를 수행하도록 배열된다. 제2 제어기(355)는, 열 에너지 발생기 밸브(352) 및 열 에너지 발생기 펌프(353)를 제어하기 위해서 열 에너지 발생기 밸브(352) 및 열 에너지 발생기 펌프(353)와 통신하도록 배열된다. 제2 제어기(355)는, 제2 국소 압력차가 지역 복귀 도관(23)의 열 전달 유체의 제2 국소 압력이 지역 공급 도관(22)의 열 전달 유체의 제2 국소 압력보다 더 큰 점을 나타낼 때 열 에너지 발생기 밸브(352)의 사용을 선택적으로 제어하도록 구성된다. 제2 제어기(355)는, 제2 국소 압력차가 지역 복귀 도관(23)의 열 전달 유체의 제2 국소 압력이 지역 공급 도관(22)의 열 전달 유체의 제2 국소 압력보다 더 작거나 동일한 점을 나타낼 때 열 에너지 발생기 펌프(353)의 사용을 선택적으로 제어하도록 구성된다.
열 에너지 발생기 열 교환기(351)는 주위환경으로부터 열 전달 유체로 열 에너지를 전달하도록 배열된다. 지역 공급 도관(22)에 복귀되는 열 전달 유체는 제2 온도보다 더 높은 온도를 갖는다. 바람직하게는, 열 에너지 발생기 열 교환기(351)는, 지역 공급 도관(22)에 복귀되는 열 전달 유체의 온도가 제1 온도와 동일하도록 제어된다.
도 4에서 도시되는 실시형태에서, 제1 압력차 결정 디바이스(254) 및 제2 압력차 결정 디바이스(354)는 두 개의 물리적으로 상이한 압력차 결정 디바이스이다. 그러나, 다른 실시형태에 따르면, 하나의 특정 국소 열 에너지 소비기 조립체(250) 및 하나의 특정 국소 열 에너지 발생기 조립체(350)는 동일한 압력차 결정 디바이스를 공유할 수 있다. 따라서, 제1 압력차 결정 디바이스(254) 및 제2 압력차 결정 디바이스(354)는 물리적으로 동일한 압력차 결정 디바이스일 수 있다. 다른 실시형태에 따르면, 두 개의 특정한 국소 열 에너지 소비기 조립체(250)는 동일한 압력차 결정 디바이스를 공유할 수 있다. 또 다른 실시형태에 따르면, 두 개의 특정한 국소 열 에너지 발생기 조립체(350)는 동일한 압력차 결정 디바이스를 공유할 수 있다.
도 4에 도시된 실시형태에서, 제1 제어기(255) 및 제2 제어기(355)는 두 개의 물리적으로 상이한 제어기이다. 그러나, 다른 실시형태에 따르면, 하나의 특정 국소 열 에너지 소비기 조립체(250) 및 하나의 특정 국소 열 에너지 발생기 조립체(350)는 동일한 제어기를 공유할 수 있다. 따라서, 제1 제어기(255) 및 제2 제어기(355)는 물리적으로 동일한 제어기일 수 있다. 다른 실시형태에 따르면, 두 개의 특정한 국소 열 에너지 소비기 조립체(250)는 동일한 제어기를 공유할 수 있다. 또 다른 실시형태에 따르면, 두 개의 특정한 국소 열 에너지 발생기 조립체(350)는 동일한 제어기를 공유할 수 있다.
바람직하게는, 정의된 온도차에서 열 에너지 소비기 열 교환기(251) 및 열 에너지 발생기 열 교환기(351)를 사용하여 열을 흡입하거나 발산하도록 요구된다. 8 내지 10℃의 온도차는 열 에너지 소비기 열 교환기(251) 및 열 에너지 발생기 열 교환기(351)를 통하는 최적의 유동에 대응한다.
지역 공급 도관(22)과 지역 복귀 도관(23) 사이의 국부 압력차는 지역 열 에너지 회로(20)를 따라서 변할 수 있다. 특히, 지역 공급 도관(22)과 지역 복귀 도관(23) 사이의 국소 압력차는 지역 공급 도관(22) 및 지역 복귀 도관(23) 중 하나로부터 보았을 때 포지티브로부터 네가티브 압력차로 변할 수 있다. 따라서, 때때로 특정 국소 열 에너지 소비기/발생기 조립체(250, 350)는 대응하는 열 에너지 소비기/발생기 열 교환기(251, 351)를 통해서 열 전달 유체를 펌핑할 필요가 있을 수 있고, 때때로 특정 국소 열 에너지 소비기/발생기 조립체(250, 350)는 대응하는 열 에너지 소비기/발생기 열 교환기(251, 351)를 통해서 열 전달 유체가 유동하는 것을 허용할 필요가 있을 수 있다. 따라서, 시스템 내 모든 펌핑이 국소 열 에너지 소비기/발생기 조립체(250, 350) 내에서 발생되는 것을 허용하는 것이 가능할 것이다. 필요한 한정된 유동 및 압력 때문에, 소형 주파수 제어식 순환 펌프가 사용될 수 있다.
열 에너지 소비기 펌프(253) 및/또는 열 에너지 발생기 펌프(353)는, 예를 들어, 주파수 제어식 순환 펌프일 수 있다.
열 에너지 소비기 밸브(252) 및/또는 열 에너지 발생기 밸브(352)는 조절 밸브일 수 있다.
도 5를 참조하면, 기계적 일을 제공하고 지역 열 에너지 회로(20)의 열 전달 유체를 가열하는 방법이 개시된다. 방법은 다음 동작 중 하나 이상을 포함한다. 동작은 적합한 임의의 순서로 행해질 수 있다.
지열적으로 가열된 물의 유동을 지열 소오스(10)로부터, 지열 소오스(10)에 연결된 보일러(51)에 공급하는 단계(S500).
작동 매체를 과열시키도록, 지열적으로 가열된 물의 인커밍 유동으로부터 열을 교환하는 단계(S502). 열은 보일러(51)의 열 교환기(52a, 52b, 52c)에 의해서 지열적으로 가열된 물의 인커밍 유동으로부터 교환된다.
기계적 일을 제공하도록, 과열된 작동 매체를 팽창기 내에서 팽창시키는 단계(S504). 기계적 일은 기계적 일을 전력으로 변환시키는 발전기에 전달될 수 있다. 전력은 예로서, 전기 그리드에 공급될 수 있다.
지역 열 에너지 회로(20) 내의 지역 공급 도관(22)의 열 전달 유체를 5 내지 30℃의 온도로 가열함으로써, 응축기(55)에서, 팽창된 작동 매체를 액상으로 변형시키는 단계(S506).
국소 열 전달 유체의 유동은 지역 공급 도관(22)을 통해서 건물(40)에 배열되는 국소 난방 또는 냉방 시스템(200, 250, 300, 350)에 그리고 다시 지역 복귀 도관(23)을 통해서 응축기(55)로 지역 열 에너지 분배 시스템(20) 내에서 순환된다. 순환시키는 동작은 바람직하게는 복수의 국소 순환 펌프(28)를 사용하여 또는 중앙 순환 펌프(27)에 의해서 수행된다.
열은 복수의 건물(40) 각각의 국소 난방 시스템(200, 250)에서 국소 공급 도관(22) 내에서 유동하는 국소 열 전달 유체로부터 추출될 수 있다. 추출된 열은 각각의 건물(40)에 쾌적한 난방 및/또는 뜨거운 수돗물을 제공하기 위해서 사용될 수 있다. 또한, 열은 냉방 시스템(300, 350)에서 복수의 건물(40) 중 하나로부터 추출될 수 있다.
기술 분야에서 숙련된 사람은 본 발명이 상술된 바람직한 실시형태에 절대로 한정되지 않는다는 점을 인식한다. 반면에, 첨부된 청구항의 범위 내에서 많은 수정예 및 변형예가 가능하다.
예를 들어, 도 3에 도시되는 실시형태에서, 유동 밸브(305)는 냉방 열 교환기(302)의 유출구(304)에 배열된다. 그러나, 유동 밸브(305)는 대안적으로 냉방 열 교환기(302)의 유입구(303)에 배열될 수 있다.
도 3에 도시되는 실시형태에서, 제1 및 제2 제어기(204, 306)는 별개의 제어기로서 도시된다. 그러나, 대안적으로 제1 제어기(204) 및 제2 제어기(306)는 단일의 제어기로 결합될 수 있다.
도 1에서 도시되는 실시형태에서, 중앙 순환 펌프(27)는 응축기(55)에 대한 유입구에 위치되는 것으로 도해된다. 그러나, 중앙 순환 펌프(27)가 지역 열 에너지 회로(20) 내 임의의 위치에 배열될 수 있다는 점이 이해된다.
도 3에 도시되는 실시형태에서, 냉방 열 교환기(302)의 유출구(304)를 통해서 국소 냉방 시스템(300)을 나가는 국소 열 전달 유체는 지역 복귀 도관(23)에 공급된다. 그러나, 대안적으로 또는 조합하여, 유출구(304)를 통해서 국소 내방 시스템(300)을 나가는 열 전달 유체는 지역 공급 도관(22)에 공급될 수 있다. 유출구(304)를 통해서 국소 냉방 시스템(300)을 나가는 열 전달 유체의 공급은 제2 제어기(306)에 의해서 제어될 수 있다. 유출구(304)를 통해서 지역 공급 도관(22) 및/또는 지역 복귀 공급 도관(23)으로 국소 냉방 시스템(300)을 나가는 열 전달 유체의 공급의 제어는 제2 센서(T2)에 의해 모니터되는 온도에 근거될 수 있다.
또한, 난방 및 냉방 시스템은 하나의 온도 센서(T1), 두 개의 온도 센서(T1-T2) 각각으로 예시되었다. 온도 센서의 개수 및 이의 위치가 변경될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 또한, 추가적인 센서가 제1 제어기(204) 및 제2 제어기(306)에 입력되는 요구되는 인풋 및 요구되는 복잡성(desired complexity)에 의존하여 시스템에 도입될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 특별히, 제1 제어기(204) 및 제2 제어기(306)는 국소적인 설정을 고려하게끔 국소적으로 건물(40) 내에 배열되는 열 방출기(202) 및/또는 냉각기(301)와 통신하도록 배열될 수 있다.
또한, 도면, 개시내용 및 첨부된 청구항의 연구로부터, 청구된 발명을 실시함에 있어서, 개시된 실시형태에 대한 변형이 숙련된 자에 의해서 이해될 수 있고, 달성될 수 있다.

Claims (15)

  1. 지역 에너지 분배 시스템으로서,
    지열 파워 플랜트를 포함하며,
    상기 지열 파워 플랜트는 제1 회로를 포함하되,
    상기 제1 회로는,
    지열 소오스(source)로부터 지열적으로 가열된 물의 인커밍(incoming) 유동을 위한 공급 도관;
    상기 지열 파워 플랜트의 제2 회로의 작동 매체를 과열(superheat)시키도록, 상기 지열적으로 가열된 물의 인커밍 유동으로부터 열을 교환하도록 구성되는 열 교환기를 포함하는 보일러;
    상기 보일러로부터 상기 지열 소오스로 냉각된 물의 복귀 유동을 위한 복귀 도관;을 포함하고,
    상기 제2 회로는,
    상기 제2 회로의 상기 작동 매체를 과열시키도록 구성되는 상기 보일러;
    상기 보일러에 연결되고, 상기 과열된 작동 매체가 팽창되는 것을 허용하고 상기 팽창을 기계적 일로 변환시키도록 구성되는 팽창기; 및
    상기 팽창된 작동 매체를 액상으로 변환시키고 지역 열 에너지 회로의 열 전달 유체를 가열하도록 구성되는 응축기;를 포함하며,
    상기 지역 열 에너지 회로는,
    지역 공급 도관, 및 지역 복귀 도관으로서, 상기 지역 공급 도관은 이를 통해 제 1 온도의 열 전달 유체가 흐르도록 구성되고, 상기 지역 복귀 도관은 이를 통해 제 2 온도의 열 전달 유체가 흐르도록 구성되되, 상기 제 2 온도는 상기 제2 온도보다 낮은, 상기 지역 공급 도관, 및 상기 지역 복귀 도관; 및
    상기 지역 공급 도관에 연결되는 유입구 및 상기 지역 복귀 도관에 연결되는 유출구를 각각 갖는 복수의 국소 난방 시스템으로서, 각각의 상기 국소 난방 시스템은 건물에 뜨거운 물 및/또는 쾌적한 난방을 제공하도록 구성되며, 상기 국소 난방 시스템 각각은,
    열 전달 유체가 상기 지역 공급 도관으로부터 열 에너지 소비기 열 교환기 안으로 유동되는 것을 허용하기 위한 열 에너지 소비기 밸브를 통해서 상기 지역 공급 도관에 선택적으로 연결되고, 열 전달 유체를 상기 지역 공급 도관으로부터 상기 열 에너지 소비기 열 교환기 안으로 펌핑하기 위한 열 에너지 소비기 펌프를 통해서 상기 지역 공급 도관에 선택적으로 연결되고, 상기 열 에너지 소비기 열 교환기로부터 상기 지역 복귀 도관으로 열 전달 유체의 복귀를 허용하기 위해 지역 복귀 도관에 연결되는 상기 열 에너지 소비기 열교환기로서, 상기 열 에너지 소비기 열 교환기는, 상기 지역 복귀 도관으로 복귀되는 열 전달 유체가 상기 제1 온도보다 더 낮은 온도를 갖도록, 열 전달 유체로부터 열 에너지를 상기 열 에너지 소비기 열 교환기의 주위환경에 전달하도록 배열되는 상기 열 에너지 소비기 열 교환기;
    상기 지역 공급 도관과 상기 지역 복귀 도관 사이의 국소 압력차(Δp1)를 결정하도록 구성되는 압력차 결정 디바이스; 및
    상기 국소 압력차에 근거하여, 상기 열 에너지 소비기 밸브 또는 상기 열 에너지 소비기 펌프 중 어느 하나의 사용을 선택적으로 제어하도록 구성되는 제어기;를 포함하는, 상기 국소 난방시스템;을 포함하되,
    상기 응축기는 상기 지역 공급 도관의 열 전달 유체를 5 내지 30℃의 온도로 가열하도록 구성되는,
    지역 에너지 분배 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지열 소오스는 심부 지열(deep geothermal heat) 소오스인, 지역 에너지 분배 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 팽창기는 가스 터빈인, 지역 에너지 분배 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 팽창기는, 상기 과열된 동작 매체가 10 내지 40℃의 아웃고잉(outgoing) 온도를 수용하도록 팽창하는 것을 허용하도록 구성되는, 지역 에너지 분배 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보일러는 상기 응축기로부터의 액화된 작동 매체를 과열시키도록 구성되는, 지역 에너지 분배 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지열 파워 플랜트는, 상기 기계적 일을 전력으로 변환시키도록 구성되는 발전기를 더 포함하는, 지역 에너지 분배 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지열 소오스는 상기 복귀 도관을 통해서 복귀되는 상기 냉각된 물을 100 내지 250℃의 온도로 지열적으로 가열하도록 구성되는, 지역 에너지 분배 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회로는, 상기 지열 소오스로부터 상기 공급 도관으로 지열적으로 가열된 물을 이동시키며, 상기 지열적으로 가열된 물이 상기 공급 도관 내에서 액상이 되도록 상기 지열적으로 가열된 물을 가압하도록 구성되는 흡입 펌프를 더 포함하는, 지역 에너지 분배 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보일러는, 상기 복귀 도관 내의 상기 냉각된 물이 10 내지 40℃의 온도를 갖도록, 상기 지열적으로 가열된 물의 인커밍 유동으로부터 열을 교환하도록 구성되는, 지역 에너지 분배 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 지역 복귀 도관과 함께 상기 지역 공급 도관은 지면 내에 평행하게 배열되었을 때 2.5 W/(mK)보다 더 큰 열 전달 계수를 갖는, 지역 에너지 분배 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 국소 압력차가 상기 지역 공급 도관의 상기 열 전달 유체의 국소 압력이 상기 지역 복귀 도관의 상기 열 전달 유체의 국소 압력 초과임을 나타낼 때, 상기 제어기는 상기 열 에너지 소비기 밸브를 선택적으로 사용하도록 구성되고,
    제1 국소 압력차가 상기 지역 공급 도관의 상기 열 전달 유체의 제1 국소 압력이 상기 지역 복귀 도관의 상기 열 전달 유체의 제1 국소 압력 이하임을 나타낼 때, 상기 제어기는 상기 열 에너지 소비기 펌프를 선택적으로 사용하도록 구성되는, 지역 에너지 분배 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 국소 난방 시스템 각각은, 상기 유입구를 통해서 상기 국소 난방 시스템에 들어가는 열 전달 유체로부터 열을 추출하고, 이후 냉각된 상기 열 전달 유체를 상기 유출구를 통해서 상기 지역 복귀 도관으로 복귀시키도록 구성되되, 상기 복수의 국소 난방 시스템 각각은 -5 내지 15℃의 범위 내 온도를 갖는 국소 열 전달 유체를 복귀시키도록 구성되는, 지역 에너지 분배 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 지역 공급 도관 및 지역 복귀 도관은 0.6 MPa, 1 MPa, 또는 1.6 MPa까지의 압력에 대해 치수 지어지는, 지역 에너지 분배 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 지역 복귀 도관으로 복귀되는 상기 열 전달 유체가 상기 제2 온도와 동일한 온도를 갖는, 지역 에너지 분배 시스템.
  15. 삭제
KR1020197031944A 2017-05-02 2018-04-26 지역 에너지 분배 시스템 및 기계적 일을 제공하고 지역 열 에너지 회로의 열 전달 유체를 가열하는 방법 KR102289315B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17169074.6A EP3399246A1 (en) 2017-05-02 2017-05-02 District energy distributing system and method of providing mechanical work and heating heat transfer fluid of a district thermal energy circuit
EP17169074.6 2017-05-02
PCT/EP2018/060685 WO2018202528A1 (en) 2017-05-02 2018-04-26 District energy distributing system and method of providing mechanical work and heating heat transfer fluid of a district thermal energy circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190130014A KR20190130014A (ko) 2019-11-20
KR102289315B1 true KR102289315B1 (ko) 2021-08-12

Family

ID=58672385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197031944A KR102289315B1 (ko) 2017-05-02 2018-04-26 지역 에너지 분배 시스템 및 기계적 일을 제공하고 지역 열 에너지 회로의 열 전달 유체를 가열하는 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11629863B2 (ko)
EP (2) EP3399246A1 (ko)
JP (1) JP7296888B2 (ko)
KR (1) KR102289315B1 (ko)
CN (1) CN110573803B (ko)
RU (1) RU2019137382A (ko)
WO (1) WO2018202528A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4328520A1 (de) * 2022-08-25 2024-02-28 ERK Eckrohrkessel GmbH Verfahren und einrichtung zur nutzung von erdwärme

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI130172B (en) * 2018-02-12 2023-03-27 Fira Group Oy Geothermal heat exchanger, geothermal heating arrangement and method for storing heat energy in the ground
GB2575310B (en) * 2018-07-06 2020-10-07 Basic Holdings Distributed heating and cooling network
US20200049381A1 (en) * 2018-08-08 2020-02-13 Thielmann Ventures Ltd. Passive energy loop system and method
EP3637217A1 (en) * 2018-10-08 2020-04-15 E.ON Sverige AB A method for controlling a thermal energy distribution system
EP3702683A1 (en) * 2019-03-01 2020-09-02 E.ON Sverige AB Heat pump assembly and method of controlling the same
EP3751205A1 (en) * 2019-06-13 2020-12-16 E.ON Sverige AB Method and control server for controlling a district thermal energy distribution system
EP3994396A4 (en) * 2019-07-03 2023-10-25 Ormat Technologies Inc. GEOTHERMAL DISTRICT HEATING NETWORK SYSTEM
US11719469B2 (en) * 2019-10-25 2023-08-08 M.E.D. Energy Inc. Method for thermal energy transmission using water and carbon dioxide
CN112502922B (zh) * 2020-12-28 2022-06-07 山东地子新能源科技有限公司 一种地下能源开发与回收利用系统
CN114183808B (zh) * 2021-11-25 2023-04-18 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种不同汽温抽汽非接触式换热供汽系统
SI26426A (sl) * 2022-10-28 2024-04-30 Dravske Elektrarne Maribor D.O.O. Metoda in naprava za proizvodnjo toplote in /ali električne energije z geotermično gravitacijsko toplotno cevjo

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202007017967U1 (de) 2007-12-20 2009-02-12 Karsch, Hans-Ulrich System zur Errichtung und Anzahl von im Erdreich errichteten Erdwärmevorrichtungen
EP2354677A1 (de) 2010-02-03 2011-08-10 GEWOFAG Service GmbH Drei- und Vier-Leiter-System zur Energieeinsparung bei Fernwärme
WO2012151477A1 (en) * 2011-05-04 2012-11-08 Gtherm Inc. System and method of managing cooling elements to provide high volumes of cooling

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3757516A (en) * 1971-09-14 1973-09-11 Magma Energy Inc Geothermal energy system
US3986362A (en) * 1975-06-13 1976-10-19 Petru Baciu Geothermal power plant with intermediate superheating and simultaneous generation of thermal and electrical energy
JPS5646939A (en) * 1979-09-26 1981-04-28 Takasago Thermal Eng Co Lts Pump controller for pump in housing of regional cooling and heating system
JP2762155B2 (ja) * 1990-06-13 1998-06-04 株式会社荏原製作所 地域冷暖房システム
DE4432464C2 (de) * 1994-09-12 1996-08-08 Ecf En Consulting Gmbh Verfahren und Anlage zum Erhitzen von Wasser mittels Dampf aus dem Dampfnetz einer Fernheizung
CN1265137C (zh) * 2001-05-03 2006-07-19 马特斯·林德格伦 用于控制从热交换器流出的输出流的温度并测量所产生的热量的方法和装置
DE102004028601A1 (de) * 2004-06-07 2005-12-29 Scheller, Albert, Dr. Verfahren und Anlage zur Nutzung von geothermischer Wärme
US20100018668A1 (en) * 2007-02-19 2010-01-28 Daniel Favrat Co2 based district energy system
CN101315205B (zh) * 2008-07-29 2010-06-23 青岛暖易通节能科技有限公司 一种直连智能混水机组
CN102460024B (zh) * 2009-06-16 2014-12-10 Dec设计机械顾问有限公司 区域能量共享系统
CN101718452B (zh) * 2009-11-20 2012-09-05 清华大学 利用增热型供热机组的地热型集中供热系统及方法
US20140000261A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-02 General Electric Company Triple expansion waste heat recovery system and method
EP2685174B1 (en) * 2012-07-11 2017-01-11 Alfa Laval Corporate AB Heat transfer module and method related thereto
GB2542222B (en) * 2014-01-09 2018-04-25 Erda Master Ipco Ltd Thermal energy network
EP3230659A1 (en) * 2014-12-09 2017-10-18 Energeotek AB System for providing energy from a geothermal source
WO2016098192A1 (ja) 2014-12-17 2016-06-23 三菱日立パワーシステムズ株式会社 地熱発電システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202007017967U1 (de) 2007-12-20 2009-02-12 Karsch, Hans-Ulrich System zur Errichtung und Anzahl von im Erdreich errichteten Erdwärmevorrichtungen
EP2354677A1 (de) 2010-02-03 2011-08-10 GEWOFAG Service GmbH Drei- und Vier-Leiter-System zur Energieeinsparung bei Fernwärme
WO2012151477A1 (en) * 2011-05-04 2012-11-08 Gtherm Inc. System and method of managing cooling elements to provide high volumes of cooling

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4328520A1 (de) * 2022-08-25 2024-02-28 ERK Eckrohrkessel GmbH Verfahren und einrichtung zur nutzung von erdwärme

Also Published As

Publication number Publication date
US11629863B2 (en) 2023-04-18
EP3619475A1 (en) 2020-03-11
KR20190130014A (ko) 2019-11-20
JP2020521097A (ja) 2020-07-16
US20200096205A1 (en) 2020-03-26
EP3399246A1 (en) 2018-11-07
CN110573803B (zh) 2021-06-29
EP3619475B1 (en) 2023-12-13
CN110573803A (zh) 2019-12-13
WO2018202528A1 (en) 2018-11-08
JP7296888B2 (ja) 2023-06-23
RU2019137382A (ru) 2021-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102289315B1 (ko) 지역 에너지 분배 시스템 및 기계적 일을 제공하고 지역 열 에너지 회로의 열 전달 유체를 가열하는 방법
KR102308574B1 (ko) 지역 에너지 분배 시스템
CN111425915B (zh) 区域热能分配系统
KR102341483B1 (ko) 에너지 분배 시스템
CN108603668B (zh) 热管理设备及控制热管理设备的方法
US10883728B2 (en) Broad band district heating and cooling system
JP2018537645A (ja) ヒートポンプネットワーク
Kanog˘ lu et al. Incorporating a district heating/cooling system into an existing geothermal power plant
CZ306780B6 (cs) Tepelný stroj

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right