KR102568507B1 - 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템 - Google Patents

복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템 Download PDF

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이민재
김상인
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한국지역난방기술 (주)
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Abstract

본 발명은 지역난방 열배관으로 연결되는 지대가 다른 두 지역난방 열원의 축열조 연계시 지역난방 계통 압력유지와 함께 원활한 축열조 축방열을 위한 직접 연계 제어 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 두 열원의 축열조에서 고도 또는 높이가 다른 복수의 축열조를 직접 연결시킨 상태에서 저지대에 위치한 축열조의 축열, 방열 또는 정지시 계통의 압력을 안정적으로 유지함과 동시에 고지대에 위치한 축열조 수위를 일정하게 제어함으로써 계통의 압력을 일정하게 유지해서 안정적 운영이 가능하도록 하는 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템에 관한 것이다.

Description

복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템{CONTROL SYSTEM BASED ON DIRECT CONNECTION OF MULTIPLE DISTRICT HEATING STORAGE TANKS}
본 발명은 지역난방 열배관으로 연결되는 지대가 다른 두 지역난방 열원의 축열조 연계시 지역난방 계통 압력유지와 함께 원활한 축열조 축방열을 위한 직접 연계 제어 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 두 열원의 축열조에서 고도 또는 높이가 다른 복수의 축열조를 직접 연결시킨 상태에서 저지대에 위치한 축열조의 축열, 방열 또는 정지시 계통의 압력을 안정적으로 유지함과 동시에 고지대에 위치한 축열조 수위를 일정하게 제어함으로써 계통의 압력을 일정하게 유지해서 안정적 운영이 가능하도록 하는 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 국내의 지역난방 시스템은 집단에너지를 공급하는 사업자가 다수의 사용자에게 난방 및 급탕 공급을 위해 배관을 통해 집단에너지를 공급하는 시스템으로, 대규모 열원 시설에서 생산된 열을 분배 공급하여 열생산 및 열이용 효율을 증가시키는 설비이다.
지역난방 열원으로 활용되고 있는 주요 열생산 시설은 열전용 보일러, 열병합 발전시설, 쓰레기 소각로 회수열 설비, 연료전지 발전 회수열 설비, 산업 공정 발생 회수열 설비 등이 포함된다.
이와같이 지역난방의 열 공급 설비는 에너지 매체 다변화에 따라 더욱 다양해지고 있으며, 위치 또한 다수의 열원이 산개되어 분포하므로, 열원 설비간의 특성을 고려한 지역난방설비 구성이 요구되고 있다. 또한, 산개된 열원 설비가 지역난방 열배관망을 통해 하나의 망으로 연결되어 계통의 압력유지 중요성이 더욱 부각되고 있다.
한편, 산개된 열원은 열원별 특성에 따라 발전 또는 산업 공정을 위주로 운영되기도 하며, 이에 따른 지역난방 사용자 부하와의 시간대별 공급량 차이가 발생되므로, 효과적인 설비 운영 및 열공급을 위해서는 각 열원별로 축열조를 설치하여 부하가 적은 낮 시간대에 축열하고 부하가 많은 저녁 시간대에 방열함으로써, 열원의 안정성 확보와 함께 적절한 시간대별 열공급이 이루어지도록 구성되어야 한다.
이러한 목적으로 축열조의 중요성이 더욱 요구되고 있으며, 산개된 열원구성과 열배관망의 확장에 따라 열원간 연계 및 복수의 축열조 운영이 필요하게 되어 이러한 요구로 인해 국내 등록특허 제10-1100104호에 복수의 지역난방 열원간의 직접 연계 제어 설비가 개시되어 있다.
상기 복수의 지역난방 열원간의 직접 연계 제어 설비는 도 1에 도시된 바와 같이
본 발명은 복수의 지역난방 열원간의 직접 연계 제어 설비에 관한 것으로서, 특히 지역난방수가 공급되는 공급 배관(DH SL)과; 지역난방수가 회수되는 회수 배관(DH RL)과; 상기 공급 배관을 통해 지역난방수를 공급받아 열교환을 통해 난방을 수행하고, 열교환되어 냉각된 지역난방수를 상기 회수 배관으로 배출하는 열사용자 설비(LOAD)와; 상기 공급 배관의 일단이 상부에 연결되고, 상기 회수 배관의 일단이 하부에 연결되는 제 1축열조(ST1)를 구비하고, 축·방열 전에 상기 제 1축열조 측의 지역난방수를 가압하고, 축·방열시 질량유량값과 열량값을 통해 유량을 제어하는 제 1열원 설비(A); 및 상기 공급 배관의 타단이 상부에 연결되고, 상기 회수 배관의 타단이 하부에 연결되는 제 2축열조(ST2)를 구비하고, 축·방열 전에 상기 제 2축열조 측의 지역난방수를 가압하고, 축·방열시 질량유량값과 열량값을 통해 유량을 제어하는 제 2열원 설비(B)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그러나, 종래와 같이 복수의 지역난방 열원을 별도의 설비없이 직접 연계하면 축열조가 각각 설치된 두 열원간의 고도 차이로 인해 발생되는 축열조 수위 차이로 고지대에 위치한 축열조의 축열수가 자연적으로 저지대에 위치한 축열조로 이동하여 저지대에 위치한 축열조 수위가 높아져 축열수가 탱크 밖으로 넘치는 현상이 발생한다.
이에 따라, 축열조의 기능인 압력유지가 불가하여 고지대 지역난방순환펌프의 정상적인 운전이 이루어지지 않아 열공급이 중단되고, 지속적으로 저지대 열원으로 지역난방수가 유입되어 축열조의 축방열 운전도 불가하게 되어 전체적인 시스템이 유지될 수 없게 된다.
종전에는 이러한 문제점을 개선하기 위해 축열조를 직접 연계할 경우 각각의 축열조의 축열 및 방열시 축·방열량에 따라 축열조로 회수되는 지역난방수를 질량 유량 제어를 통한 축열조 수위 유지로 고지대의 펌프 운전시 필요한 필요흡입압력 유지와 저지대 축열조의 오버플로우(Overflow)를 예방할 수 있도록 하였다.
그러나, 이러한 구성은 축열조의 수위 유지용 공급회수유량을 조절하기 위한 기능만을 적용하여, 축열조의 추가적인 기능인 지역난방 계통의 압력 유지나 공급온도 및 공급량 변화에 따른 열배관망 체적 팽창 수축량을 감당하는 기능은 적용이 불가하다. 이에 따라, 별도의 압력유지설비 및 열배관망 수축 팽창량 조절 설비가 구성되어 있어야 하며, 운전 계통이 복잡해짐에 따라 관리 및 제어 요소가 증가되는 문제점이 있다.
또한, 별도로 구성된 축열조 공급회수유량 조절 시스템과 열배관망 압력유지 시스템, 수축 팽창량을 조절해 주기 위한 설비가 각각의 운전됨으로 인해 시스템 상호간에 영향을 줄 수 있어 필요 제어 요소가 증가함과 동시에 제어 정밀도도 더욱 높게 요구될 수밖에 없는 구조이다.
국내 등록특허 제10-1100104호 국내 등록특허 제10-0633238호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 두 열원의 축열조에서 고도 또는 높이가 다른 복수의 축열조를 직접 연결시킨 상태에서 저지대에 위치한 축열조의 축열, 방열 또는 정지시 계통의 압력을 안정적으로 유지함과 동시에 고지대에 위치한 축열조 수위를 일정하게 제어함으로써 계통의 압력을 일정하게 유지해서 안정적 운영이 가능하도록 하는 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
지반의 높이가 다른 두 열원의 각각의 축열조의 직접 연계 시스템에 있어서, 지역난방수가 공급 및 회수되는 열배관망과; 상기 열배관망을 통해 지역난방수를 공급받아 열교환을 통해 난방을 수행하고, 열교환되어 냉각된 지역난방수를 상기 열배관망으로 배출하는 열사용자 설비와; 상기 열배관망에 연결되고, 상대적으로 저지대에 위치하는 제 1축열조를 구비하고, 지역난방수를 생산하여 상기 열사용자 설비로 지역난방수를 공급 및 회수하는 제 1열원과; 상기 열배관망에 연결되고, 상대적으로 고지대에 위치하는 제 2축열조를 구비하고, 지역난방수를 생산하여 상기 열사용자 설비로 지역난방수를 공급 및 회수하는 제 2열원; 및 상기 열배관망에서 상기 제 1열원 측에 설치되어 상기 제 1축열조의 축열이나 방열, 상기 제 1축열조의 정지, 상기 제 2축열조의 축열이나 방열중 어느 하나의 운전상태에서 상기 열배관망의 유량과 압력 조절을 통해 상기 제 2열원의 제 2축열조 수위를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제어부는 각 구성부를 제어하는 컨트롤러와; 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 1축열조의 축방열시 축방열 유량을 조절하는 제 1축열조펌프와; 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 1열원으로 지역난방수를 순환하며 열공급 순환량을 조절하여 공급하는 제 1지역난방 순환펌프와; 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 1축열조의 방열시 상기 열배관망을 통해 상기 제 2열원의 제 2축열조로 지역난방수가 유입되어 수위가 기준 수위 범위보다 높아지므로 상기 열배관망 중 회수 라인의 압력을 조절하여 상기 열배관망의 압력을 일정하게 유지해서 상기 제 2열원의 제 2축열조 수위를 기준 수위 범위로 유지시키는 제 1압력 조절밸브와; 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 1축열조 축열시 상기 열배관망을 통해 상기 제 2열원의 제 2축열조로 지역난방수가 유입되어 수위가 기준 수위 범위보다 높아지므로 상기 열배관망 중 공급 라인의 압력을 조절하여 상기 열배관망의 압력을 일정하게 유지해서 상기 제 2열원의 제 2축열조 수위를 기준 수위 범위로 유지시키는 제 2압력 조절밸브와; 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 1열원에서 상기 제 1지역난방 순환펌프를 통해 단독으로 열공급시 상기 열배관망의 압력을 높여주고, 상기 제 1축열조의 정지시 상기 제 2축열조의 지역난방수가 자연 구배에 의해 미유입되도록 압력을 가하여 상기 제 2축열조의 수위를 기준 수위 범위로 유지시키는 제 1가압 펌프; 및 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 1축열조의 정지시 상기 제 2열원의 열공급량이 감소하여 상기 열배관망의 압력이 높아져 상기 제 2축열조로 지역난방수가 유입되는 것을 차단하도록 상기 열배관망 압력을 해소하여 상기 제 2축열조의 수위를 기준 수위 범위로 유지시키는 제 3, 4압력 조절밸브를 포함한다.
여기에서, 상기 제 1가압 펌프는,상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 1축열조가 정지되고, 상기 제 2축열조의 방열에 의해 상기 제 2축열조의 수위가 기준 수위 범위보다 낮아지면 상기 열배관망의 압력을 높여 상기 제 2축열조로 지역난방수를 공급하여 상기 제 2축열조의 수위를 기준 수위 범위로 유지시킨다.
여기에서 또한, 상기 제어부의 컨트롤러는 압력을 조절시 상기 제 1열원의 회수 압력(P1)과 공급 압력(P2)의 평균 압력(PM) 또는 상기 제 2열원의 회수 압력(P3)과 공급 압력(P4)의 평균 압력(PM)을 기준으로 제 2축열조의 수위(P5)와 연동시켜 조절한다.
여기에서 또, 상기 제 2열원은 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 2축열조의 방열시 방열 유량을 조절하는 제 2축열조펌프와; 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 2축열조의 축열시 축열 유량을 조절하는 유량 조절밸브; 및 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 2열원으로 지역난방수를 순환하며 열공급 순환량을 조절하는 제 2지역난방 순환펌프를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템에 따르면, 두 열원의 축열조에서 고도 또는 높이가 다른 복수의 축열조를 직접 연결시킨 상태에서 저지대에 위치한 축열조의 축열, 방열 또는 정지시 계통의 압력을 안정적으로 유지함과 동시에 고지대에 위치한 축열조 수위를 일정하게 제어함으로써 계통의 압력을 일정하게 유지해서 안정적 운영이 가능할 수 있다.
도 1은 종래의 복수의 지역난방 열원간의 직접 연계 제어 설비의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템의 압력 유지 설명을 위한 설명도이다.
도 4는 본 발명에 따른 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템의 제 1축열조의 방열시 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 본 발명에 따른 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템의 제 1축열조의 축열시 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 6은 본 발명에 따른 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템의 제 1축열조의 정지시 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 본 발명에 따른 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템의 제 2축열조의 축방렬시 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템의 구성을 나타낸 계통도이고, 도 3은 본 발명에 따른 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템의 압력 유지 설명을 위한 설명도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템(1)은 열배관망(P)과, 열사용자 설비(L)와, 제 1열원(A)과, 제 2열원(B)과, 제어부(10)로 구성된다.
먼저, 열배관망(P)은 지역난방수가 공급 및 회수된다.
그리고, 열사용자 설비(L)는 열배관망(P)을 통해 지역난방수를 공급받아 열교환을 통해 난방을 수행하고, 열교환되어 냉각된 지역난방수를 열배관망(P)으로 배출한다.
또한, 제 1열원(A)은 열배관망(P)에 연결되고, 상대적으로 저지대에 위치하는 제 1축열조(ACC1)를 구비하고, 지역난방수를 생산하여 열사용자 설비(L)로 지역난방수를 공급 및 회수한다.
또, 제 2열원(B)은 열배관망(P)에 연결되고, 상대적으로 고지대에 위치하는 제 2축열조(ACC2)를 구비하고, 지역난방수를 생산하여 열사용자 설비(L)로 지역난방수를 공급 및 회수한다. 이때, 제 2열원(B)은 하기에서 설명할 컨트롤러(11)의 제어에 따라 제 2축열조(ACC2)의 방열시 방열 유량을 조절하는 제 2축열조펌프(PP4)와, 컨트롤러(11)의 제어에 따라 제 2축열조(ACC2)의 축열시 축열 유량을 조절하는 유량 조절밸브(FCV1)와, 컨트롤러(11)의 제어에 따라 제 2열원(B)으로 지역난방수를 순환하며 열공급 순환량을 조절하는 제 2지역난방 순환펌프(PP5)를 구비한다.
또한, 제 2축열조(ACC2)에는 통상적으로 수위를 측정하는 수위 센서(미도시)가 구비되고, 수위 센서로부터 제 2축열조(ACC2)의 수위를 확인할 수 있다.
계속해서, 제어부(10)는 열배관망(P)에서 제 1열원(10) 측에 설치되어 제 1축열조(ACC1)의 축열이나 방열, 제 1축열조(ACC1)의 정지 및 제 2축열조(ACC2)의 축열이나 방열중 어느 하나의 운전 상태에서 열배관망(P)의 유량과 압력 조절을 통해 제 2열원(B)의 제 2축열조(ACC2) 수위를 조절한다.
한편, 제어부(10)는 컨트롤러(11)와, 제 1축열조펌프(PP1)와, 제 1지역난방 순환펌프(PP2)와, 제 1압력 조절밸브(PCV1)와, 제 2압력 조절밸브(PCV2)와, 제 1가압 펌프(PP3) 및 제 3, 4압력 조절밸브(PCV3, PCV4)로 구성된다.
컨트롤러(11)는 제 1축열조펌프(PP1)와, 제 1지역난방 순환펌프(PP2)와, 제 1압력 조절밸브(PCV1)와, 제 2압력 조절밸브(PCV2)와, 제 1가압 펌프(PP3) 및 제 3, 4압력 조절밸브(PCV3, PCV4)를 제어한다.
컨트롤러(11)는 도 3에 도시된 바와 같이 압력을 조절시 제 1열원(A)의 회수 압력(P1)과 공급 압력(P2)의 평균 압력(PM) 또는 제 2열원(B)의 회수 압력(P3)과 공급 압력(P4)의 평균 압력(PM)을 기준으로 제 2축열조(ACC2)의 수위(P5)와 연동시켜 조절한다. 이때, 컨트롤러(11)의 제어 방식으로 수위 변화에 따른 압력 변화값이 기저장된 상태에서 이에 따라 조절하거나, 비례 제어 방식으로 조절할 수 있다.
컨트롤러(11)는 제 1, 2축열조(ACC1, ACC2)가 직접 연계된 열배관망(P)에서 고지대의 제 2열원(B)의 회수압력(P3)은 P5로 정의되는 고지대의 제 2축열조(ACC2) 수위가 일정하게 유지되도록 제 1~4압력 조절밸브(PCV1~PCV4)가 작동되어야 함과 동시에 제 1, 2열원(A, B)의 제 1, 2축열조(ACC1, ACC2) 축방열시 발생되는 유량의 출입에 따른 수위 변화도 동시에 확인하여 축방열시 발생되는 유량을 조절한다.
제 1축열조펌프(PP1)는 컨트롤러(11)의 제어에 따라 제 1축열조(ACC1)의 축방열시 축방열 유량을 조절한다.
제 1지역난방 순환펌프(PP2)는 컨트롤러(11)의 제어에 따라 제 1열원(A)으로 지역난방수를 순환하며 열공급 순환량을 조절하여 공급한다.
제 1압력 조절밸브(PCV1)는 컨트롤러(11)의 제어에 따라 제 1축열조(ACC1)의 방열시 열배관망(P)을 통해 제 2열원(B)의 제 2축열조(ACC2)로 지역난방수가 유입되어 수위가 기준 수위 범위보다 높아지므로 열배관망(P) 중 회수 라인의 압력을 조절하여 열배관망(P)의 압력을 일정하게 유지해서 제 2열원(B)의 제 2축열조(ACC2) 수위를 기준 수위 범위로 유지시킨다.
제 2압력 조절밸브(PCV2)는 컨트롤러(11)의 제어에 따라 제 1축열조(ACC1)의 축열시 열배관망(P)을 통해 제 2열원(B)의 제 2축열조(ACC2)로 지역난방수가 유입되어 수위가 기준 수위 범위보다 높아지므로 열배관망(P) 중 공급 라인의 압력을 조절하여 열배관망(P)의 압력을 일정하게 유지해서 제 2열원(B)의 제 2축열조(ACC2) 수위를 기준 수위 범위로 유지시킨다.
제 1가압 펌프(PP3)는 컨트롤러(11)의 제어에 따라 제 1열원(A)에서 제 1지역난방 순환펌프(PP2)를 통해 단독으로 열공급시 열배관망(P)의 압력을 높여주고, 제 1축열조(ACC1)의 정지시 제 2축열조(ACC2)의 지역난방수가 자연 구배에 의해 미유입되도록 압력을 가하여 제 2축열조(ACC2)의 수위를 기준 수위 범위로 유지시킨다. 이때, 제 1가압 펌프(PP3)는 제 1축열조(ACC1)가 정지되고, 제 2축열조(ACC2)의 방열에 의해 제 2축열조(ACC2)의 수위가 기준 수위 범위보다 낮아지면 열배관망(P)의 압력을 높여 제 2축열조(ACC2)로 지역난방수를 공급하여 제 2축열조(ACC2)의 수위를 기준 수위 범위로 유지시킨다.
제 3, 4압력 조절밸브(PCV3, PCV4)는 컨트롤러(11)의 제어에 따라 제 1축열조(ACC1)의 정지시 제 2열원(B)의 열공급량이 감소하여 열배관망(P)의 압력이 높아져 제 2축열조(ACC2)로 지역난방수가 유입되는 것을 차단하도록 열배관망(P) 압력을 해소하여 제 2축열조(ACC2)의 수위를 기준 수위 범위로 유지시킨다.
이하, 본 발명에 따른 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템의 제 1축열조의 방열시 동작을 설명하기 위한 설명도이고, 도 5는 본 발명에 따른 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템의 제 1축열조의 축열시 동작을 설명하기 위한 설명도이며, 도 6은 본 발명에 따른 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템의 제 1축열조의 정지시 동작을 설명하기 위한 설명도이고, 도 7은 본 발명에 따른 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템의 제 2축열조의 축방렬시 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
《제 1축열조 방열시》
도 4에 도시된 바와 같이 저지대에 위치한 제 1축열조(ACC1)의 방열시 제 1축열조펌프(PP1)의 방열운전에 따라 고온수가 열배관망(P)으로 유입되면서 제 1축열조(ACC1)의 수위는 낮아진다.
그리고, 열배관망(P)에 제 1축열조(ACC1)의 지역난방수의 유입으로 고지대에 위치한 제 2축열조(ACC2)로 지역난방수가 유입되어 제 2축열조(ACC2)의 수위(P5)가 높아지므로, 저지대의 제 1열원(A)의 제 1압력제어밸브(PCV1)을 통해 압력 및 유량을 제어하여 제 2축열조(ACC2)의 수위(P5)를 낮춤으로써 일정한 수위를 유지시킨다.
《제 1축열조 축열시》
도 5에 도시된 바와 같이 저지대에 위치한 제 1축열조(ACC1)의 축열시 제 1축열조펌프(PP1)의 축열운전에 따라 고온수가 열배관망(P)으로 유입되면서 제 1축열조(ACC1)의 수위는 낮아진다.
그리고, 열배관망(P)에 제 1축열조(ACC)의 지역난방수의 유입으로 고지대에 위치한 제 2축열조(ACC2)로 지역난방수가 유입되어 제 2축열조(ACC2)의 수위(P5)가 높아지므로, 저지대의 제 1열원(A)의 제 1압력제어밸브(PCV1)을 통해 압력 및 유량을 제어하여 제 2축열조(ACC2)의 수위(P5)를 낮춤으로써 일정한 수위를 유지시킨다.
《제 1축열조 정지시》
도 6에 도시된 바와 같이 저지대에 위치한 제 1축열조(ACC1)가 축방열하지 않는 경우 열배관망(P)으로 추가로 유입되는 지역난방수가 없으므로 제어부(10)는 지형의 고저차에 따른 압력유지용 가압 및 감압을 수행한다.
이를 위해 상대적으로 저지대에 위치한 제 1열원(A)으로 고지대에 위치한 제 2축열조(ACC2)의 지역난방수가 압력의 자연구배에 의해 유입되지 않도록 제어부(10)가 제 1가압펌프(PP3)를 가동하여 열배관망(P)의 계통 압력을 상승시켜 제 2축열조(ACC2)의 지역난방수가 열배관망(P)으로 유입되지 않도록 제 2축열조(ACC2)으 수위(P5)를 일정하게 유지시키고, 고지대에 위치한 제 2열원(B)의 열공급량이 감소하여 계통의 압력이 높아진 경우 제 2열원(B)로 지역난방수가 유입되어 제 2축열조(ACC2)의 수위(P5)가 높아지므로, 제 1열원(A)의 제 3, 4압력제어밸브(PCV3, PCV4)를 통해 열배관망(P) 압력을 해소하여 고지대 축열조 수위(P5)를 낮춤으로써 일정한 수위를 유지시킨다.
《제 2축열조 축방열시》
도 7에 도시된 바와 같이 고지대에 위치한 제 2축열조(ACC2)가 축방열하는 경우 압력 유형 및 제어대상은 도 6의 동작과 유사한 데, 저지대에 위치한 제 1축열조(ACC1)가 축방열하지 않는 경우 열배관망(P)으로 추가로 유입되는 지역난방수가 없으므로 제어부(10)는 지형의 고저차에 따른 압력유지용 가압 및 감압을 수행한다.
이러한 상태에서 고지대에 위치한 제 2축열조(ACC2)를 축방열하는 경우 제 2축열조(ACC2)로부터 제 2축열조펌프(PP5)의 축방열운전에 따라 지역난방수가 열배관망(P)으로 유입되면서 제 2축열조(ACC2)의 수위(P5)가 낮아진다.
열배관망(P) 계통으로 유입된 지역난방수가 저지대로 유입되지 않도록 제어부(10)가 제 1가압펌프(PP3)를 가동하여 열배관망(P)의 계통 압력을 상승시켜 제 2축열조(ACC2)의 지역난방수가 열배관망(P)으로 유입되지 않도록 제 2축열조(ACC2)으 수위(P5)를 일정하게 유지시킨다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 제어부 11 : 컨트롤러
A : 제 1열원 ACC1, 2 : 제 1, 2축열조
B : 제 2열원 L : 열사용자 설비
P : 열배관망

Claims (5)

  1. 지반의 높이가 다른 두 열원의 각각의 축열조의 직접 연계 시스템에 있어서,
    지역난방수가 공급 및 회수되는 열배관망과;
    상기 열배관망을 통해 지역난방수를 공급받아 열교환을 통해 난방을 수행하고, 열교환되어 냉각된 지역난방수를 상기 열배관망으로 배출하는 열사용자 설비와;
    상기 열배관망에 연결되고, 상대적으로 저지대에 위치하는 제 1축열조를 구비하고, 지역난방수를 생산하여 상기 열사용자 설비로 지역난방수를 공급 및 회수하는 제 1열원과;
    상기 열배관망에 연결되고, 상대적으로 고지대에 위치하는 제 2축열조를 구비하고, 지역난방수를 생산하여 상기 열사용자 설비로 지역난방수를 공급 및 회수하는 제 2열원; 및
    상기 열배관망에서 상기 제 1열원 측에 설치되어 상기 제 1축열조의 축열이나 방열, 상기 제 1축열조의 정지, 상기 제 2축열조의 축열이나 방열중 어느 하나의 운전상태에서 상기 열배관망의 유량과 압력 조절을 통해 상기 제 2열원의 제 2축열조 수위를 조절하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    각 구성부를 제어하는 컨트롤러와;
    상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 1축열조의 축방열시 축방열 유량을 조절하는 제 1축열조펌프와;
    상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 1열원으로 지역난방수를 순환하며 열공급 순환량을 조절하여 공급하는 제 1지역난방 순환펌프와;
    상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 1축열조의 방열시 상기 열배관망을 통해 상기 제 2열원의 제 2축열조로 지역난방수가 유입되어 수위가 기준 수위 범위보다 높아지므로 상기 열배관망 중 회수 라인의 압력을 조절하여 상기 열배관망의 압력을 일정하게 유지해서 상기 제 2열원의 제 2축열조 수위를 기준 수위 범위로 유지시키는 제 1압력 조절밸브와;
    상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 1축열조 축열시 상기 열배관망을 통해 상기 제 2열원의 제 2축열조로 지역난방수가 유입되어 수위가 기준 수위 범위보다 높아지므로 상기 열배관망 중 공급 라인의 압력을 조절하여 상기 열배관망의 압력을 일정하게 유지해서 상기 제 2열원의 제 2축열조 수위를 기준 수위 범위로 유지시키는 제 2압력 조절밸브와;
    상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 1열원에서 상기 제 1지역난방 순환펌프를 통해 단독으로 열공급시 상기 열배관망의 압력을 높여주고, 상기 제 1축열조의 정지시 상기 제 2축열조의 지역난방수가 자연 구배에 의해 미유입되도록 압력을 가하여 상기 제 2축열조의 수위를 기준 수위 범위로 유지시키는 제 1가압 펌프; 및
    상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 1축열조의 정지시 상기 제 2열원의 열공급량이 감소하여 상기 열배관망의 압력이 높아져 상기 제 2축열조로 지역난방수가 유입되는 것을 차단하도록 상기 열배관망 압력을 해소하여 상기 제 2축열조의 수위를 기준 수위 범위로 유지시키는 제 3, 4압력 조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1가압 펌프는,
    상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 1축열조가 정지되고, 상기 제 2축열조의 방열에 의해 상기 제 2축열조의 수위가 기준 수위 범위보다 낮아지면 상기 열배관망의 압력을 높여 상기 제 2축열조로 지역난방수를 공급하여 상기 제 2축열조의 수위를 기준 수위 범위로 유지시키는 것을 특징으로 하는 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부의 컨트롤러는,
    압력을 조절시 상기 제 1열원의 회수 압력(P1)과 공급 압력(P2)의 평균 압력(PM) 또는 상기 제 2열원의 회수 압력(P3)과 공급 압력(P4)의 평균 압력(PM)을 기준으로 제 2축열조의 수위(P5)와 연동시켜 조절하는 것을 특징으로 하는 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2열원은,
    상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 2축열조의 방열시 방열 유량을 조절하는 제 2축열조펌프와;
    상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 2축열조의 축열시 축열 유량을 조절하는 유량 조절밸브; 및
    상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제 2열원으로 지역난방수를 순환하며 열공급 순환량을 조절하는 제 2지역난방 순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수 지역난방 축열조의 직접 연계에 따른 제어 시스템.
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