KR102584285B1 - 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템 - Google Patents

재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템 Download PDF

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지오릿에너지(주)
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Abstract

본 발명에 따른 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템은, 제1재생에너지 열원, 제2재생에너지 열원, 임의의 에너지원을 통해 에너지를 저장하거나, 저장된 에너지를 방출하는 계간축열조, 열교환을 통해 냉난방을 수행하는 히트펌프, 상기 제1재생에너지 열원, 상기 제2재생에너지 열원, 상기 계간축열조 및 상기 히트펌프에 걸친 작동유체의 순환경로를 형성하는 메인 순환유로 및 상기 제1재생에너지 열원 및 상기 제2재생에너지 열원의 온도에 따라 상기 제1재생에너지 열원, 상기 제2재생에너지 열원 및 상기 계간축열조 중 적어도 어느 하나 이상을 냉방 또는 난방을 위해 사용될 열원으로서 선택하여 작동유체의 순환경로를 가변시키는 시스템 제어부를 포함한다.

Description

재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템{Renewable Energy Convergence Cycle Control System}
본 발명은 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수 개의 재생에너지 열원을 함께 활용하여 효율적인 냉방 또는 난방을 수행할 수 있도록 하는 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템에 관한 것이다.
최근에는 환경 보호에 대한 관심이 높아졌으며, 또한 향후 자원 고갈을 대비하기 위한 목적으로 태양광, 풍력, 지열, 수열 등의 재생에너지를 이용한 다양한 산업시설이 확대되고 있다.
재생에너지는 고갈의 우려 없이 지속적으로 이용이 가능하며, 친환경적이기 때문에 공해 없이 에너지를 활용할 수 있는 장점을 가지는 반면, 시간의 흐름에 따라 발생하는 에너지량의 편차가 심하며, 또한 그 종류에 따라 이용할 수 있는 시기 또는 시간의 제한이 있어 지속적으로 이용하는 것은 어렵다는 문제가 있다.
그리고 종래 재생에너지를 이용한 산업시설은 이와 같은 재생에너지 중 어느 하나만을 이용하여 구축되고 있으며, 이에 따라 운용 안정성이 크게 떨어지며 시기 또는 시간에 따라 운용이 불가능해지는 문제도 있었다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
한국등록특허 제10-2152001호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 복수 개의 재생에너지 열원을 함께 활용하여 효율적인 냉방 또는 난방을 수행할 수 있도록 하는 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템을 제공하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템은, 제1재생에너지 열원, 제2재생에너지 열원, 임의의 에너지원을 통해 에너지를 저장하거나, 저장된 에너지를 방출하는 계간축열조, 열교환을 통해 냉난방을 수행하는 히트펌프, 상기 제1재생에너지 열원, 상기 제2재생에너지 열원, 상기 계간축열조 및 상기 히트펌프에 걸친 작동유체의 순환경로를 형성하는 메인 순환유로 및 상기 제1재생에너지 열원 및 상기 제2재생에너지 열원의 온도에 따라 상기 제1재생에너지 열원, 상기 제2재생에너지 열원 및 상기 계간축열조 중 적어도 어느 하나 이상을 냉방 또는 난방을 위해 사용될 열원으로서 선택하여 작동유체의 순환경로를 가변시키는 시스템 제어부를 포함한다.
이때 상기 제1재생에너지 열원은 수열원이며, 상기 제2재생에너지 열원은 지열원일 수 있다.
그리고 상기 제2재생에너지 열원의 용량, 상기 계간축열조의 용량, 또는 상기 제2재생에너지 열원과 상기 계간축열조를 합산한 용량을 냉방 부하의 70%로 설정하고, 상기 제1재생에너지 열원의 용량을 냉방 부하의 30%로 설정할 수 있다.
한편 난방 운용 상황에서, 상기 시스템 제어부는, 상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 이상이며, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제2기준온도 미만인 경우, 상기 작동유체가 상기 제2재생에너지 열원 및 상기 계간축열조를 바이패스하고, 상기 제1재생에너지 열원을 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어할 수 있다.
그리고 난방 운용 상황에서, 상기 시스템 제어부는, 상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 이상이며, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제2기준온도 이상인 경우, 상기 작동유체가 상기 제2재생에너지 열원을 바이패스하고, 상기 제1재생에너지 열원 및 상기 계간축열조를 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어할 수 있다.
또한 난방 운용 상황에서, 상기 시스템 제어부는, 상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 미만이며, 상기 제1재생에너지 열원의 온도가 기 설정된 제1기준온도 이상일 경우, 상기 작동유체가 상기 계간축열조를 바이패스하고, 상기 제1재생에너지 열원 및 상기 제2재생에너지 열원을 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어할 수 있다.
그리고 난방 운용 상황에서, 상기 시스템 제어부는, 상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 미만이며, 상기 제1재생에너지 열원의 온도가 기 설정된 제1기준온도 미만이고, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제2기준온도 미만인 경우, 상기 작동유체가 상기 제1재생에너지 및 상기 계간축열조를 바이패스하고, 상기 제2재생에너지 열원을 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어할 수 있다.
또한 난방 운용 상황에서, 상기 시스템 제어부는, 상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 미만이며, 상기 제1재생에너지 열원의 온도가 기 설정된 제1기준온도 미만이고, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제2기준온도 이상인 경우, 상기 작동유체가 상기 제1재생에너지 열원을 바이패스하고, 상기 제2재생에너지 열원 및 상기 계간축열조를 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어할 수 있다.
한편 냉방 운용 상황에서, 상기 시스템 제어부는, 상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 미만이며, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제3기준온도 이상인 경우, 상기 작동유체가 상기 제2재생에너지 열원 및 상기 계간축열조를 바이패스하고, 상기 제1재생에너지 열원을 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어할 수 있다.
그리고 냉방 운용 상황에서, 상기 시스템 제어부는, 상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 미만이며, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제3기준온도 미만인 경우, 상기 작동유체가 상기 제2재생에너지 열원을 바이패스하고, 상기 제1재생에너지 열원 및 상기 계간축열조를 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어할 수 있다.
또한 냉방 운용 상황에서, 상기 시스템 제어부는, 상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 이상이며, 상기 제1재생에너지 열원의 온도가 기 설정된 제4기준온도 미만일 경우, 상기 작동유체가 상기 계간축열조를 바이패스하고, 상기 제1재생에너지 열원 및 상기 제2재생에너지 열원을 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어할 수 있다.
그리고 냉방 운용 상황에서, 상기 시스템 제어부는, 상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 이상이며, 상기 제1재생에너지 열원의 온도가 기 설정된 제1기준온도 이상이고, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제3기준온도 이상인 경우, 상기 작동유체가 상기 제1재생에너지 및 상기 계간축열조를 바이패스하고, 상기 제2재생에너지 열원을 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어할 수 있다.
또한 냉방 운용 상황에서, 상기 시스템 제어부는, 상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 이상이며, 상기 제1재생에너지 열원의 온도가 기 설정된 제4기준온도 이상이고, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제3기준온도 미만인 경우, 상기 작동유체가 상기 제1재생에너지 열원을 바이패스하고, 상기 제2재생에너지 열원 및 상기 계간축열조를 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템은, 수열원 및 지열원과 같은 복수 개의 재생에너지 열원을 함께 활용하여 다양한 조건에 따라 작동유체의 순환경로를 가변시키게 되므로, 극히 효율적으로 냉방 또는 난방을 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한 이에 따라 본 발명은 시간의 흐름에 따라 발생하는 에너지량의 편차가 심하며, 이용할 수 있는 시기 또는 시간의 제한이 있는 재생에너지 열원의 단점을 극복하여, 운용 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템의 전체 구성을 나타낸 도면;
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템에 있어서, 다양한 조건에 따라 난방을 수행하는 과정을 나타낸 도면; 및
도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템에 있어서, 다양한 조건에 따라 난방을 수행하는 과정을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템은 제1재생에너지 열원(200)과, 제2재생에너지 열원(300)과, 계간축열조(400)와, 히트펌프(100)를 포함하며, 또한 이들 사이에서 작동유체의 순환경로를 형성하는 메인 순환유로(10)를 포함한다.
여기서 제1재생에너지 열원(200) 및 제2재생에너지 열원(300)은 임의의 재생에너지 열원일 수 있으며, 본 실시예의 경우 제1재생에너지 열원(200)은 수열원인 것으로, 제2재생에너지 열원(300)은 지열원인 것으로 예시하였다. 다만, 이는 하나의 실시예로서 본 실시예만으로 제한되지 않음은 물론이다.
계간축열조(400)는 임의의 에너지원을 통해 에너지를 저장하거나, 저장된 에너지를 방출하는 구성요소로서, 본 실시예에서는 제1재생에너지 열원(200) 및 제2재생에너지 열원(300)과 함께 하나의 열원으로서 구비된다.
히트펌프(100)는 메인 순환유로(10)와의 열교환을 통해 냉난방을 수행하는 구성요소로서, 내부에 자체적인 작동유체의 사이클을 형성한다.
본 실시예에서 히트펌프(100)는 증발기(110), 압축기(130), 응축기(120) 및 팽창밸브(140)를 포함하며, 작동유체는 냉방 또는 난방을 수행하는 과정에서 이들 각 구성을 정방향 또는 역방향으로 순환할 수 있다. 이와 같은 히트펌프(100)의 구동 원리는 당업자에게 자명한 사항이므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
메인 순환유로(10)는 제1재생에너지 열원(200), 제2재생에너지 열원(300), 계간축열조(400) 및 히트펌프(100)에 걸친 작동유체의 순환경로를 형성하는 구성요소로서, 이들 각각 구성요소들과 선택적으로 열교환을 수행하게 된다.
이를 위해 메인 순환유로(10) 상에는 제1재생에너지 열원(200)의 제1에너지 순환경로(210)과 열교환을 수행하기 위한 제1열교환부(220), 제2재생에너지 열원(300)의 제2에너지 순환경로(310)과 열교환을 수행하기 위한 제2열교환부(320), 계간축열조(400)의 축열 순환경로(410)와 열교환을 수행하기 위한 제3열교환부(420)를 포함할 수 있다.
또한 메인 순환유로(10)와 히트펌프(100)의 열교환은 전술한 응축기(120)에서 이루어질 수 있다.
더불어 본 실시예에서 메인 순환유로(10)는 제1열교환부(220)에 인접하여 작동유체의 순환경로를 선택적으로 조절하기 위한 제1-1우회경로(12a) 및 제1-2우회경로(12b), 제2열교환부(320)에 인접하여 작동유체의 순환경로를 선택적으로 조절하기 위한 제2-1우회경로(13a) 및 제2-2우회경로(13b), 제3열교환부(420)에 인접하여 작동유체의 순환경로를 선택적으로 조절하기 위한 제3-1우회경로(14a) 및 제3-2우회경로(14b), 그리고 히트펌프(100)에 인접하여 작동유체의 순환경로를 선택적으로 조절하기 위한 제4-1우회경로(11a) 및 제4-2우회경로(11b)를 더 포함할 수 있다.
더불어 축열 순환경로(410)는 제5-1우회경로(411) 및 제5-2우회경로를 포함할 수 있다.
이때 메인 순환유로(10)를 구성하는 각각의 우회경로 등은 작동유체의 유동 방향을 조절하기 위해 삼방밸브(Three Way Valve)를 포함할 수 있다.
그리고 이들의 제어 과정에 대해서는 후술하도록 한다.
한편 본 발명의 일 실시예에 따른 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템은, 제1재생에너지 열원(200) 및 제2재생에너지 열원(300)의 온도에 따라 제1재생에너지 열원(200), 제2재생에너지 열원(300) 및 계간축열조(400) 중 적어도 어느 하나 이상을 냉방 또는 난방을 위해 사용될 열원으로서 선택하여 작동유체의 순환경로를 가변시키는 시스템 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이하에서는, 이와 같은 시스템 제어부를 통해 냉방 또는 난방을 수행하는 과정에 대해 자세히 설명하도록 한다.
한편 이하 설명에 있어서, 제2재생에너지 열원(300)의 용량, 계간축열조(400)의 용량, 또는 제2재생에너지 열원(300)과 계간축열조(400)를 합산한 용량을 냉방 부하의 70%로 설정하고, 제1재생에너지 열원(200)의 용량을 냉방 부하의 30%로 설정하였다. 이는 하나의 설정값으로서 예시적으로 제시된 것이며, 이와 같은 설정값은 다양하게 가변될 수 있음은 물론이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템에 있어서, 다양한 조건에 따라 난방을 수행하는 과정을 나타낸 도면이며, 도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템에 있어서, 다양한 조건에 따라 난방을 수행하는 과정을 나타낸 도면이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템에 있어서, 다양한 조건에 따라 난방을 수행하는 과정에 대해 도 2 내지 도 6을 통해 설명하도록 한다.
도 2는 제1재생에너지 열원(200)을 활용하여 난방을 운용하는 상황을 나타낸다.
도 2에서 시스템 제어부는, 제1재생에너지 열원(200)이 제2재생에너지 열원(300)의 온도 이상이며, 계간축열조(400)의 온도가 기 설정된 제2기준온도 미만인 경우, 작동유체가 제2재생에너지 열원(300) 및 계간축열조(400)를 바이패스하고, 제1재생에너지 열원(200)을 경유하여 메인 순환유로(10)를 순환하도록 제어함에 따라 난방을 수행하게 된다.
즉 이와 같은 경우 시스템 제어부는 메인 순환유로(10)의 제2-1우회경로(13a) 및 제3-1우회경로(14a)의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 제2-2우회경로(13b), 제3-2우회경로(14b)를 통해 작동유체가 유동되도록 할 수 있다.
그리고 계간축열조(400)의 제2기준온도는 축열량 또는 설치 환경 등에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 본 실시예에서 제2기준온도는 15℃인 것으로 설정하였다.
도 3은 제1재생에너지 열원(200) 및 계간축열조(400)를 활용하여 난방을 운용하는 상황을 나타낸다.
도 3에서 시스템 제어부는, 제1재생에너지 열원(200)이 제2재생에너지 열원(300)의 온도 이상이며, 계간축열조(400)의 온도가 기 설정된 제2기준온도 이상인 경우, 작동유체가 제2재생에너지 열원(300)을 바이패스하고, 제1재생에너지 열원(200) 및 계간축열조(400)를 경유하여 메인 순환유로(10)를 순환하도록 제어함에 따라 난방을 수행하게 된다.
즉 이와 같은 경우 시스템 제어부는 메인 순환유로(10)의 제2-1우회경로(13a)의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 제2-2우회경로(13b)를 통해 작동유체가 유동되도록 할 수 있다.
도 4는 제1재생에너지 열원(200) 및 제2재생에너지 열원(300)을 활용하여 난방을 운용하는 상황을 나타낸다.
도 4에서 시스템 제어부는, 제1재생에너지 열원(200)이 제2재생에너지 열원(300)의 온도 미만이며, 제1재생에너지 열원(200)의 온도가 기 설정된 제1기준온도 이상일 경우, 작동유체가 계간축열조(400)를 바이패스하고, 제1재생에너지 열원(200) 및 제2재생에너지 열원(300)을 경유하여 메인 순환유로(10)를 순환하도록 제어함에 따라 난방을 수행하게 된다.
즉 이와 같은 경우 시스템 제어부는 메인 순환유로(10)의 제3-1우회경로(14a)를 차폐하여 경로를 차단하고, 제3-2우회경로(14b)를 통해 작동유체가 유동되도록 할 수 있다.
그리고 제1재생에너지 열원(200) 제1기준온도는 축열량 또는 설치 환경 등에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 본 실시예에서 제1기준온도는 1.5℃인 것으로 설정하였다.
도 5는 제2재생에너지 열원(300)을 활용하여 난방을 운용하는 상황을 나타낸다.
도 5에서 시스템 제어부는, 제1재생에너지 열원(200)이 제2재생에너지 열원(300)의 온도 미만이며, 제1재생에너지 열원(200)의 온도가 기 설정된 제1기준온도 미만이고, 계간축열조(400)의 온도가 기 설정된 제2기준온도 미만인 경우, 작동유체가 제1재생에너지 열원(200) 및 계간축열조(400)를 바이패스하고, 제2재생에너지 열원(300)을 경유하여 메인 순환유로(10)를 순환하도록 제어함에 따라 난방을 수행하게 된다.
즉 이와 같은 경우 시스템 제어부는 메인 순환유로(10)의 제1-1우회경로(12a) 및 제3-1우회경로(14a)의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 제1-2우회경로(12b), 제3-2우회경로(14b)를 통해 작동유체가 유동되도록 할 수 있다.
도 6은 제2재생에너지 열원(300) 및 계간축열조(400)를 활용하여 난방을 운용하는 상황을 나타낸다.
도 6에서 시스템 제어부는, 제1재생에너지 열원(200)이 제2재생에너지 열원(300)의 온도 미만이며, 제1재생에너지 열원(200)의 온도가 기 설정된 제1기준온도 미만이고, 계간축열조(400)의 온도가 기 설정된 제2기준온도 이상인 경우, 작동유체가 제1재생에너지 열원(200)을 바이패스하고, 제2재생에너지 열원(300) 및 계간축열조(400)를 경유하여 메인 순환유로(10)를 순환하도록 제어함에 따라 난방을 수행하게 된다.
즉 이와 같은 경우 시스템 제어부는 메인 순환유로(10)의 제1-1우회경로(12a)의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 제1-2우회경로(12b)를 통해 작동유체가 유동되도록 할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템에 있어서, 다양한 조건에 따라 냉방을 수행하는 과정에 대해 도 7 내지 도 11을 통해 설명하도록 한다.
도 7는 제1재생에너지 열원(200)을 활용하여 냉방을 운용하는 상황을 나타낸다.
도 7에서 시스템 제어부는, 제1재생에너지 열원(200)이 제2재생에너지 열원(300)의 온도 미만이며, 계간축열조(400)의 온도가 기 설정된 제3기준온도 이상인 경우, 작동유체가 제2재생에너지 열원(300) 및 계간축열조(400)를 바이패스하고, 제1재생에너지 열원(200)을 경유하여 메인 순환유로(10)를 순환하도록 제어함에 따라 냉방을 수행하게 된다.
즉 이와 같은 경우 시스템 제어부는 메인 순환유로(10)의 제2-1우회경로(13a) 및 제3-1우회경로(14a)의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 제2-2우회경로(13b), 제3-2우회경로(14b)를 통해 작동유체가 유동되도록 할 수 있다.
그리고 계간축열조(400)의 제3기준온도는 축열량 또는 설치 환경 등에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 본 실시예에서 제2기준온도는 30℃인 것으로 설정하였다.
도 8는 제1재생에너지 열원(200) 및 계간축열조(400)를 활용하여 냉방을 운용하는 상황을 나타낸다.
도 8에서 시스템 제어부는, 제1재생에너지 열원(200)이 제2재생에너지 열원(300)의 온도 미만이며, 계간축열조(400)의 온도가 기 설정된 제3기준온도 미만인 경우, 작동유체가 제2재생에너지 열원(300)을 바이패스하고, 제1재생에너지 열원(200) 및 계간축열조(400)를 경유하여 메인 순환유로(10)를 순환하도록 제어함에 따라 냉방을 수행하게 된다.
즉 이와 같은 경우 시스템 제어부는 메인 순환유로(10)의 제3-1우회경로(14a) 및 제3-2우회경로(14b)의 밸브를 차폐하여 계간축열조(400)의 제3열교환부(420)에서 열교환을 수행하고, 또한 제1-1우회경로(12a) 및 제1-2우회경로(12b)의 밸브를 차폐하여 제1열교환부(220)를 통해 제1재생에너지 열원200)과 열교환하도록 작동유체가 유동되도록 할 수 있다.
또한 시스템 제어부는 메인 순환유로(10)의 제2-1우회경로(13a)의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 제2-2우회경로(13b)를 통해 작동유체가 유동되도록 할 수 있다.
도 9는 제1재생에너지 열원(200) 및 제2재생에너지 열원(300)을 활용하여 냉방을 운용하는 상황을 나타낸다.
도 9에서 시스템 제어부는, 제1재생에너지 열원(200)이 제2재생에너지 열원(300)의 온도 이상이며, 제1재생에너지 열원(200)의 온도가 기 설정된 제4기준온도 미만일 경우, 작동유체가 계간축열조(400)를 바이패스하고, 제1재생에너지 열원(200) 및 제2재생에너지 열원(300)을 경유하여 메인 순환유로(10)를 순환하도록 제어함에 따라 냉방을 수행하게 된다.
즉 이와 같은 경우 시스템 제어부는 메인 순환유로(10)의 제3-1우회경로(14a)를 차폐하여 경로를 차단하고, 제3-2우회경로(14b)를 통해 작동유체가 유동되도록 할 수 있다.
그리고 제1재생에너지 열원(200) 제4기준온도는 축열량 또는 설치 환경 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
도 10은 제2재생에너지 열원(300)을 활용하여 냉방을 운용하는 상황을 나타낸다.
도 10에서 시스템 제어부는, 제1재생에너지 열원(200)이 제2재생에너지 열원(300)의 온도 이상이며, 제1재생에너지 열원(200)의 온도가 기 설정된 제4기준온도 이상이고, 계간축열조(400)의 온도가 기 설정된 제3기준온도 이상인 경우, 작동유체가 제1재생에너지 열원(200) 및 계간축열조(400)를 바이패스하고, 제2재생에너지 열원(300)을 경유하여 메인 순환유로(10)를 순환하도록 제어함에 따라 냉방을 수행하게 된다.
즉 이와 같은 경우 시스템 제어부는 메인 순환유로(10)의 제1-1우회경로(12a) 및 제3-1우회경로(14a)의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 제1-2우회경로(12b), 제3-2우회경로(14b)를 통해 작동유체가 유동되도록 할 수 있다.
도 11은 제2재생에너지 열원(300)을 활용하여 냉방을 운용하는 상황을 나타낸다.
도 11에서 시스템 제어부는, 제1재생에너지 열원(200)이 제2재생에너지 열원(300)의 온도 이상이며, 제1재생에너지 열원(200)의 온도가 기 설정된 제1기준온도 이상이고, 계간축열조(400)의 온도가 기 설정된 제3기준온도 미만인 경우, 작동유체가 제1재생에너지 열원(200)을 바이패스하고, 제2재생에너지 열원(300) 및 계간축열조(400)를 경유하여 메인 순환유로(10)를 순환하도록 제어함에 따라 난방을 수행하게 된다.
즉 이와 같은 경우 시스템 제어부는 메인 순환유로(10)의 제1-1우회경로(12a)의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 제1-2우회경로(12b)를 통해 작동유체가 유동되도록 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 메인 순환유로
11a: 제4-1우회경로
11b: 제4-2우회경로
12a: 제1-1우회경로
12b: 제1-2우회경로
13a: 제2-1우회경로
13b: 제2-2우회경로
14a: 제3-1우회경로
14b: 제3-2우회경로
100: 히트펌프
110: 증발기
120: 응축기
130: 압축기
140: 팽창밸브
200: 제1재생에너지 열원
210: 제1에너지 순환경로
220: 제1열교환부
310: 제2에너지 순환경로
320: 제2열교환부
400: 계간축열조
410: 축열 순환경로
411: 제5-1우회경로
412: 제5-2우회경로

Claims (13)

  1. 제1재생에너지 열원;
    제2재생에너지 열원;
    임의의 에너지원을 통해 에너지를 저장하거나, 저장된 에너지를 방출하는 계간축열조;
    열교환을 통해 냉난방을 수행하는 히트펌프;
    상기 제1재생에너지 열원, 상기 제2재생에너지 열원, 상기 계간축열조 및 상기 히트펌프에 걸친 작동유체의 순환경로를 형성하는 메인 순환유로;
    상기 메인 순환유로에 포함되어 작동유체의 순환경로를 선택적으로 조절하기 위한 우회경로;
    상기 우회경로에 포함되어 작동유체의 유동 방향을 조절하기 위한 삼방밸브; 및
    상기 제1재생에너지 열원 및 상기 제2재생에너지 열원의 온도에 따라 상기 제1재생에너지 열원, 상기 제2재생에너지 열원 및 상기 계간축열조 중 적어도 어느 하나 이상을 냉방 또는 난방을 위해 사용될 열원으로서 선택하여 작동유체의 순환 경로를 가변시키는 시스템 제어부;
    를 포함하고,
    상기 우회경로는,
    상기 메인 순환유로 내의 작동유체를 상기 제1재생에너지 열원에 인접한 열교환부로 선택적으로 유입시키는 제1-1우회경로 및 제1-2우회경로;
    상기 메인 순환유로 내의 작동유체를 상기 제2재생에너지 열원에 인접한 열교환부로 선택적으로 유입시키는 제2-1우회경로 및 제2-2우회경로;
    상기 메인 순환유로 내의 작동유체를 상기 계간축열조에 인접한 열교환부로 선택적으로 유입시키는 제3-1우회경로 및 제3-2우회경로; 및
    상기 히트펌프에 인접하여 작동유체의 순환방향을 제어하는 제4-1우회경로 및 제4-2우회경로;
    를 포함하는,
    재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1재생에너지 열원은 수열원이며, 상기 제2재생에너지 열원은 지열원인,
    재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2재생에너지 열원의 용량, 상기 계간축열조의 용량, 또는 상기 제2재생에너지 열원과 상기 계간축열조를 합산한 용량을 냉방 부하의 70%로 설정하고,
    상기 제1재생에너지 열원의 용량을 냉방 부하의 30%로 설정하는,
    재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    난방 운용 상황에서,
    상기 시스템 제어부는,
    상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 이상이며, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제2기준온도 미만인 경우,
    상기 메인 순환유로의 상기 제2-1우회경로 및 상기 제3-1우회경로의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 상기 제2-2우회경로 및 상기 제3-2우회경로를 통해 작동유체가 유동되도록 하여,
    상기 작동유체가 상기 제2재생에너지 열원 및 상기 계간축열조를 바이패스하고, 상기 제1재생에너지 열원을 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어하는,
    재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    난방 운용 상황에서,
    상기 시스템 제어부는,
    상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 이상이며, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제2기준온도 이상인 경우,
    상기 메인 순환유로의 상기 제2-1우회경로의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 상기 제2-2우회경로를 통해 작동유체가 유동되도록 하여,
    상기 작동유체가 상기 제2재생에너지 열원을 바이패스하고, 상기 제1재생에너지 열원 및 상기 계간축열조를 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어하는,
    재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    난방 운용 상황에서,
    상기 시스템 제어부는,
    상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 미만이며, 상기 제1재생에너지 열원의 온도가 기 설정된 제1기준온도 이상일 경우,
    상기 메인 순환유로의 상기 제3-1우회경로의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 상기 제3-2우회경로를 통해 작동유체가 유동되도록 하여,
    상기 작동유체가 상기 계간축열조를 바이패스하고, 상기 제1재생에너지 열원 및 상기 제2재생에너지 열원을 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어하는,
    재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    난방 운용 상황에서,
    상기 시스템 제어부는,
    상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 미만이며, 상기 제1재생에너지 열원의 온도가 기 설정된 제1기준온도 미만이고, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제2기준온도 미만인 경우,
    상기 메인 순환유로의 상기 제1-1우회경로 및 상기 제3-1우회경로의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 상기 제1-2우회경로 및 상기 제3-2우회경로를 통해 작동유체가 유동되도록 하여,
    상기 작동유체가 상기 제1재생에너지 및 상기 계간축열조를 바이패스하고, 상기 제2재생에너지 열원을 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어하는,
    재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    난방 운용 상황에서,
    상기 시스템 제어부는,
    상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 미만이며, 상기 제1재생에너지 열원의 온도가 기 설정된 제1기준온도 미만이고, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제2기준온도 이상인 경우,
    상기 메인 순환유로의 상기 제1-1우회경로의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 상기 제1-2우회경로를 통해 작동유체가 유동되도록 하여,
    상기 작동유체가 상기 제1재생에너지 열원을 바이패스하고, 상기 제2재생에너지 열원 및 상기 계간축열조를 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어하는,
    재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    냉방 운용 상황에서,
    상기 시스템 제어부는,
    상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 미만이며, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제3기준온도 이상인 경우,
    상기 메인 순환유로의 상기 제2-1우회경로 및 상기 제3-1우회경로의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 상기 제2-2우회경로 및 상기 제3-2우회경로를 통해 작동유체가 유동되도록 하여,
    상기 작동유체가 상기 제2재생에너지 열원 및 상기 계간축열조를 바이패스하고, 상기 제1재생에너지 열원을 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어하는,
    재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    냉방 운용 상황에서,
    상기 시스템 제어부는,
    상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 미만이며, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제3기준온도 미만인 경우,
    상기 메인 순환유로의 상기 제2-1우회경로의 밸브를 차폐하고, 경로를 차단하고, 상기 제2-2우회경로를 통해 작동유체가 유동되도록 하여,
    상기 작동유체가 상기 제2재생에너지 열원을 바이패스하고, 상기 제1재생에 너지 열원 및 상기 계간축열조를 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어하는,
    재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    냉방 운용 상황에서,
    상기 시스템 제어부는,
    상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 이상이며, 상기 제1재생에너지 열원의 온도가 기 설정된 제4기준온도 미만일 경우,
    상기 메인 순환유로의 상기 제3-1우회경로의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 상기 제3-2우회경로를 통해 작동유체가 유동되도록 하여,
    상기 작동유체가 상기 계간축열조를 바이패스하고, 상기 제1재생에너지 열원 및 상기 제2재생에너지 열원을 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어하는,
    재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    냉방 운용 상황에서,
    상기 시스템 제어부는,
    상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 이상이며, 상기 제1재생에너지 열원의 온도가 기 설정된 제1기준온도 이상이고, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제3기준온도 이상인 경우,
    상기 메인 순환유로의 상기 제1-1우회경로 및 상기 제3-1우회경로의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 상기 제1-2우회경로 및 상기 제3-2우회경로를 통해 작동유체가 유동되도록 하여,
    상기 작동유체가 상기 제1재생에너지 및 상기 계간축열조를 바이패스하고, 상기 제2재생에너지 열원을 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어하는,
    재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    냉방 운용 상황에서,
    상기 시스템 제어부는,
    상기 제1재생에너지 열원이 상기 제2재생에너지 열원의 온도 이상이며, 상기 제1재생에너지 열원의 온도가 기 설정된 제4기준온도 이상이고, 상기 계간축열조의 온도가 기 설정된 제3기준온도 미만인 경우,
    상기 메인 순환유로의 상기 제1-1우회경로의 밸브를 차폐하여 경로를 차단하고, 상기 제1-2우회경로를 통해 작동유체가 유동되도록 하여,
    상기 작동유체가 상기 제1재생에너지 열원을 바이패스하고, 상기 제2재생에너지 열원 및 상기 계간축열조를 경유하여 상기 메인 순환유로를 순환하도록 제어하는,
    재생에너지 융복합 사이클 제어 시스템.
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