KR102600607B1 - 극지용 선박의 공조 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 극지를 운항하는 극지용 선박에 적용되며, 극지 환경의 저온의 외기를 이용한 공조 시스템에 관한 것으로, 간단한 구성으로 높은 에너지 효율을 달성하고, 저비용으로 운영할 수 있는 극지용 선박의 공조 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 극지용 선박의 공조 시스템은, 극지용 선박의 공조용 공기 및 엔진으로 공급할 연소용 공기로서 외기를 흡입하는 공기 흡입실; 상기 공기 흡입실로 흡입된 외기와, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 열교환시켜, 상기 외기를 가열하는 공기 가열기; 및 상기 공기 흡입실로 흡입된 외기 중 공조용 공기로 공급할 외기를 상기 공기 가열기로 공급하는 공기 댐퍼;를 포함할 수 있다.

Description

극지용 선박의 공조 시스템 {Air Conditioning System for Arctic Vessel}
본 발명은 극지를 운항하는 극지용 선박에 적용되며, 극지 환경의 저온의 외기를 이용한 공조 시스템에 관한 것으로, 간단한 구성으로 높은 에너지 효율을 달성하고, 저비용으로 운영할 수 있는 극지용 선박의 공조 시스템에 관한 것이다.
지구온난화의 영향으로 극지방의 해빙이 유실됨에 따라, 러시아 부근의 북동항로 등 극지방 운용 선박의 시장이 각광받고 있다.
극지 해역을 운항하는 선박은, 일반 해역을 운항하는 선박과는 달리 빙상 환경 등 극지 해역의 특수성을 고려해야 한다.
일반적인 극지용 선박의 공조 시스템에 사용되는 공기(air)는 전기히터 또는 열유 시스템(thermal oil system)에 의해 기관실(engine room)에 적합한 온도로 가열하여 사용하였다.
이와 같이 극지용 선박에서 사용할 공기의 온도를 적절하게 가열함으로써, 극지 환경에서도 발전기 등의 작동을 원활하게 할 수 있고, 극저온에 의한 각종 장비 및 장치의 파손을 방지할 수 있다.
도 1에는 일반적인 극지용 선박의 공조 시스템을 간단하게 도시하였다. 도 1을 참조하면, 일반적인 극지용 선박의 공조 시스템은, 엔진룸(1)으로 공급할 저온의 공기를 외기로부터 얻고, 전기 또는 열유(thermal oil)를 열원으로 사용하는 엔진룸 에어 히터 유닛(4)를 이용하여 엔진룸(1)에서 필요한 온도로 가열한 후, 공급팬 유닛(5)을 이용하여 엔진룸(1)으로 공급한다.
또한, 도 1을 참조하면, 엔진룸 에어 히터 유닛(4)에 의해 가열된 공기는 공급팬 유닛(5)을 이용하여 엔진룸(1) 외의 기계실(machinery room, 2), 포드룸(POD room, 3) 등 극지 환경에서의 장비가 얼지 않도록, 가열된 공기가 필요한 공기 수요처로 공급될 수 있다.
그러나, 이와 같이 외부 공급 공기를 가열하기 위하여 열유를 사용하는 열유시스템의 경우, 시스템 구성이 복잡하여 설치공간을 많이 차지하고, 고가의 장비로서 초기 설비 비용과 유지 보수 비용이 많이 소요된다는 단점이 있다.
또한, 실적선의 운항 결과, 엔진룸 에어 히터 유닛(4)에 열유가 누출될 경우, 해당 히터 유닛(4)과 대응되는 엔진룸(1)에 설치된 엔진(6)은 작동 자체가 불가능하다는 문제가 발견되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 극지용 선박의 공기 공급 시스템에 있어서, 시스템 장비 구성에 필요한 요소들을 최소한으로 적용하면서도, 적절한 온도의 공기를 제공해줄 수 있는 극지용 선박의 공조 시스템을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 극지용 선박의 공조용 공기 및 엔진으로 공급할 연소용 공기로서 외기를 흡입하는 공기 흡입실; 상기 공기 흡입실로 흡입된 외기와, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 열교환시켜, 상기 외기를 가열하는 공기 가열기; 및 상기 공기 흡입실로 흡입된 외기 중 공조용 공기로 공급할 외기를 상기 공기 가열기로 공급하는 공기 댐퍼;를 포함하는, 극지용 선박의 공조 시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 상기 공기 가열기로 공급되도록 하는 제1 배기가스 제어 댐퍼; 및 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 상기 공기 가열기로 공급되지 않고 외부로 배출되도록 하는 제2 배기가스 제어 댐퍼;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 공조용 공기의 수요처는, 상기 엔진이 설치되는 엔진룸; 및 상기 엔진룸과 인접하게 설치되며, 상기 공기 가열기에서 가열되어 상기 엔진룸으로 공급되는 고온의 공기 및 상기 엔진룸으로부터 외부로 배출되는 공기가 순환되는 기계실;을 포함하고, 상기 공기 가열기에서 가열된 공조용 공기를 상기 엔진룸으로 공급하는 엔진룸 공급팬이 설치되는 팬룸;을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 배기가스 제어 댐퍼는, 상기 기계실을 관통하여 설치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 공기 가열기에서 가열된 공기와 상기 엔진룸 및 기계실로부터 순환되는 공기를 혼합하는 공기 혼합실; 상기 엔진룸으로부터 공기가 배출되도록 하는 엔진룸 댐퍼; 상기 엔진룸 댐퍼를 통해 엔진룸으로부터 배출된 공기 및 상기 기계실 내 공기를 상기 공기 혼합실로 공급하는 혼합실 순환댐퍼;를 더 포함하고, 상기 공기 혼합실은 상기 팬룸과 인접하게 설치되며, 상기 공기 혼합실에서 혼합된 공기가 상기 팬룸으로 공급될 수 있다.
바람직하게는, 상기 엔진룸 댐퍼를 통해 엔진룸으로부터 배출된 공기 및 상기 기계실 내 공기를 상기 팬룸으로 공급하는 팬룸 순환댐퍼;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 공기 흡입실로 흡입되는 공조용 공기에 포함된 수분을 제거하는 공조용 수분 제거기; 및 덕트히터;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 공기 흡입실로 흡입되는 연소용 공기에 포함된 수분을 제거하는 엔진용 수분 제거기; 및 상기 공기 흡입실로부터 연소용 공기가 상기 엔진으로 공급되도록 개폐가 제어되며, 상기 공기 흡입실과 엔진 사이에 설치되는 공기 밸브;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 공기 흡입실과 엔진을 연결하며, 상기 연소용 공기를 공기 흡입실로부터 엔진으로 이동시키는 엔진 덕트; 상기 공기 흡입실로부터 엔진으로 공급되는 연소용 공기에 포함된 불순물을 제거하는 필터 유닛; 및 상기 연소용 공기가 공기 흡입실로부터 엔진으로 이동하면서 소음이 발생하는 것을 방지하는 사일런서;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 공조용 공기의 수요처는, 상기 엔진이 설치되는 엔진룸; 및 상기 엔진룸과 인접하게 설치되며, 상기 공기 가열기에서 가열되어 상기 엔진룸으로 공급되는 고온의 공기 및 상기 엔진룸으로부터 외부로 배출되는 공기가 순환되는 기계실;을 포함하고, 상기 엔진 덕트에는, 상기 공기 흡입실로부터 유입되는 연소용 공기 또는 상기 기계실 내 공기 또는 상기 연소용 공기와 기계실 내 공기가 혼합된 순환 공기가 상기 엔진의 연소용 공기로 공급되도록 유로 방향이 제어되는 스타트업 댐퍼;가 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 극지용 선박의 공조 시스템은, 최소한의 장비 구성으로 공기를 공조용 공기 수요처에서 요구하는 온도로 가열하여 공급할 수 있으므로, 일반적인 종래 기술에 비하여 설치 공간을 적게 차지하고, 시스템의 설치 및 유지 비용을 낮출 수 있다.
또한, 극저온의 외기가 선체 내로 직접 공급되지 않도록 할 수 있으므로, 엔진 등 각종 장비 및 장치의 파손을 방지하고, 기동을 원활하게 할 수 있다.
또한, 엔진의 배기가스로부터 얻은 폐열을 공기를 가열하는데 사용하므로, 종래의 열유 히터 시스템에 비해 용량을 축소시킬 수 있고, 선박의 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 극지용 선박의 공조 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 극지용 선박의 공조 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
하기 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 극지용 선박의 공조 시스템을 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 극지용 선박의 공조 시스템은, 극지용 선박의 운항 중에 선내 공기 수요처로 공기를 공급하기 위하여, 외기를 흡입(intake)하는 공기 흡입실(500); 공기 흡입실(500)로 흡입된 저온의 공기를 가열하는 공기 가열기(610); 및 엔진(110)으로부터 배출되는 고온의 배기가스를 공기 가열기(610)로 공급하고, 공기 가열기(610)에서 저온의 공기를 가열시키면서 열교환에 의해 온도가 낮아진 저온의 배기가스를 외부로 배출시키는 배기가스 라인(EL);을 포함한다.
공기 흡입실(500)로 흡입된 공기는, 엔진(110)으로 공급할 연소용 공기와 선내 공조가 필요한 공조용 공기 수요처로 공급할 공조용 공기로 사용된다. 공기 흡입실(500)로 흡입된 공기 중 엔진(110)으로 공급할 연소용 공기는 후술할 필터 유닛(810)으로 공급되고, 공조용 공기는 공기 가열기(610)로 공급된다.
공기 흡입실(500)의 상류에는, 공조용 공기로 공급하기 위하여 흡입된 공기에 혼합되어 있는 수분을 분리제거하는 공조용 수분 제거기(water catcher, 410); 및 공조용 공기로부터 수분을 분리제거하는 과정 및/또는 공조용 공기로부터 분리제거된 수분이 수분 제거기(410)에 동결되는 것을 방지하기 위한 덕트 히터(420);가 설치될 수 있다.
또한, 덕트 히터(420)를 통과한 공기의 온도는 엔진 덕트(840)를 손상시키지 않을 수 있는 한계 온도 이상일 수 있다.
또한, 공기 흡입실(500)의 상류에는, 엔진(110)의 연소용 공기로 공급하기 위하여 흡입된 공기에 혼합되어 있는 수분을 분리제거하는 엔진용 수분 제거기(430);가 설치될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공조용 공기로서 흡입된 공기는 공조용 수분 제거기(410) 및 덕트 히터(420)를 통과하여 공기 흡입실(500)로 유입되고, 공기 흡입실(500)로부터 공기 가열기(610)로 공급된다.
또한, 연소용 공기로서 흡입된 공기는 엔진용 수분 제거기(430)를 통과하여 공기 흡입실(500)로 유입되고, 공기 흡입실(500)로부터 필터 유닛(810)으로 유입된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 엔진용 수분 제거기(430)가 공조용 수분 제거기(410) 및 덕트 히터(420)보다 상부에 위치할 수 있다.
또한, 공기 흡입실(500)에는, 공기 흡입실(500)로 유입된 공조용 공기가 공기 가열기(510)로 공급되도록 공기 흡입실(500)과 공기 가열기(610) 사이의 개폐를 조절하는 공기 댐퍼(620); 및 공기 흡입실(500)로 유입된 연소용 공기가 필터 유닛(810)으로 공급되도록 공기 흡입실(500)과 필터 유닛(810) 사이의 개폐를 조절하는 공기 밸브(805);가 구비될 수 있다.
공기 가열기(610)는, 엔진(110)으로부터 배출되는 고온의 배기가스와, 공조용 수분 제거기(410)를 통과하면서 이물질이 제거된 저온의 공기를 열교환시켜 저온의 공기는 가열시키고, 고온의 배기가스는 냉각시킨다.
예를 들어, 공기 흡입실(500)로 흡입되는 저온의 공기 온도는, 약 -52℃일 수 있고, 공기 가열기(610)에서 고온의 배기가스에 의해 가열된 고온의 공기 온도는 약 5℃일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공기 가열기(610)로 저온의 외기가 공급되는 저온 측 입구는 공기 흡입실(500)과 인접하고, 공기 가열기(610)에서 가열된 고온의 공기가 배출되는 고온 측 출구는 후술하는 공기 혼합실(600)과 인접하게 구비될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 엔진(110)을 구동시키기 위하여 연료를 연소시키기 위해 필요한 연소용 공기를 공급하기 위한 구성을 포함할 수 있다. 연소용 공기를 공급하기 위한 구성은, 연소용 공기에 포함된 불순물을 제거하는 필터 유닛(810); 연소용 공기가 엔진(110)으로 이동하는 중에 공기의 체적 변화 등에 따른 소음 발생을 방지하기 위한 사일런서(silencer, 820); 및 필터 유닛(810)와 사일런서(820)로부터와 엔진(110)을 연결하며, 연소용 공기가 엔진(110)으로 공급되는 경로를 제공하는 엔진 덕트(840);를 포함할 수 있다.
엔진용 수분 제거기(430)를 통해 공기 흡입실(500)로 흡입된 외기는, 공기 밸브(805)의 개폐 제어에 의해 필터 유닛(810)으로 공급되며, 필터 유닛(810)을 통과한 연소용 공기는 사일런서(820) 및 엔진 덕트(840)를 통해 엔진(110)의 연소실로 공급된다.
엔진 덕트(840)에는, 공기 흡입실(500)로부터 필터 유닛(810)을 통과하여 수분과 이물질(불순물)이 제거된 연소용 공기 또는 기계실(200) 내 공기가 엔진(110)의 연소용 공기로 공급되도록, 엔진(110)으로 공급되는 연소용 공기의 유로를 제어하기 위한 스타트업 댐퍼(830);가 설치될 수 있다.
스타트업 댐퍼(830)는 도 2에 도시된 바와 같이 3방향 밸브일 수 있으며, 적어도 한 방향은 필터 유닛(810)과 엔진(110)과의 개폐를 제어하고, 적어도 한 방향은 기계실(200)과 엔진(110)과의 개폐를 제어할 수 있도록 설치될 수 있다.
즉, 본 실시예의 엔진(110)은, 공기 흡입실(500)을 통해 흡입된 외기 및/또는 기계실(200) 내 공기를 연소용 공기로 사용할 수 있으며, 연소용 공기와 연료의 연소에 의해 배기가스가 배출된다.
본 실시예의 배기가스 라인(EL)은, 엔진(110)으로부터 배출되는 고온의 배기가스를 공기 가열기(610)로 공급하는 제1 배기가스 라인(EL1); 및 엔진(110)으로부터 배출되는 고온의 배기가스를 공기 가열기(610)로 공급하지 않고 외부로 배출시키는 제2 배기가스 라인(EL2);을 포함한다.
엔진(110)으로부터 배기가스 라인(EL)을 따라 배출되는 고온의 배기가스는, 제1 배기가스 라인(EL1)을 따라 공기 가열기(610)로 공급되며, 공기 가열기(610)에서 열교환 후 배출되는 저온의 배기가스는, 엔진(100)으로부터 배출되는 고온의 배기가스를 외부로 배출시키는 제2 배기가스 라인(EL2)을 통해 외부로 배출된다.
제1 배기가스 라인(EL1)에는 공기 가열기(610)에서 열교환 후 배출되는 저온의 배기가스가 외부로 배출되도록 흐름을 제어하는 배기가스 제어 댐퍼(230);가 설치될 수 있다.
본 실시예의 배기가스 라인(EL)에는, 엔진(110)으로부터 배출되는 배기가스가 공기 가열기(610)로 공급되도록 배기가스의 흐름을 제어하는 제1 배기가스 제어 댐퍼(210); 및 엔진(110)으로부터 배출되는 배기가스가 외부로 배출되도록 배기가스의 흐름을 제어하는 제2 배기가스 제어 댐퍼(220);가 설치된다.
배기가스 제어 댐퍼(210, 220)를 제어함으로써, 배기가스의 유로 및 유량을 제어할 수 있다.
제2 배기가스 라인(EL2)은 후술하는 기계실(200)을 관통하도록 설치될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 필요에 따라 엔진(110)으로부터 배출되는 배기가스 중 일부는 제2 배기가스 라인(EL2)을 통해 외부로 배출시키되, 제2 배기가스 라인(EL2)을 따라 외부로 배출되는 배기가스가 기계실(200)을 통과하면서 열을 빼앗긴 후 외부로 배출되도록 할 수 있다. 즉, 제2 배기가스 라인(EL2)을 따라 유동하는 배기가스는, 기계실(200) 내 공기를 가열시키면서 온도가 낮아지고, 기계실(200) 내 공기는 제2 배기가스 라인(EL2)을 따라 유동하는 배기가스에 의해 가열될 수 있다.
이와 같이 엔진(110)의 배기가스를 이용하여 선내에서 사용하기 위해 흡입한 극저온의 공기를 가열하여 사용함으로써, 외부로 배출되는 배기가스의 온도도 낮출 수 있고, 공기 가열에 필요한 장비 요소를 최소한으로 구성할 수 있다.
본 실시예에 따른 극지용 선박의 공조 시스템은, 공기 가열기(610)에 의해 가열된 고온의 공기를 공기 수요처로 공급하는 하나 이상의 팬(fan)이 설치되는 팬룸(700);을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서 공기 수요처는, 선박의 추진 에너지 또는 선박에서 필요로 하는 전력을 생산하는 엔진(110)이 배치되는 엔진룸(100); 선박의 운용에 필요한 각종 장치나 장비들이 배치되는 기계실(200); 및 엔진룸(100)에 인접하여 배치되는 포드룸(POD room, 300);을 포함할 수 있다.
본 실시예의 팬룸(700)에는, 고온의 공기를 엔진룸(100)을 포함하여 기계실(200)로 공급하는 엔진룸 공급팬(710)이 설치된다.
공기 가열기(610)에서 가열된 고온의 공기는, 엔진룸 공급팬(710)에 의해 엔진룸(100)으로 공급된다. 또한, 고온의 공기는 엔진룸 공급팬(710)에 의해 기계실(200)로도 공급될 수 있다. 본 실시예에서는, 엔진룸 공급팬(710)에 의해 고온의 공기가 엔진룸(100) 및 기계실(200)로 이송되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 엔진룸(100)으로 고온의 공기를 공급하는 팬과 기계실(200)로 고온의 공기를 공급하는 팬을 각각 구비할 수도 있을 것이다.
이와 같이, 엔진룸(100) 및 기계실(200)로 고온의 공기가 공급됨으로써, 엔진룸(100) 및 기계실(200) 내의 온도를 장비가 원활하게 작동되도록 하고, 극지 환경에 의해 엔진(110) 등 장비/장치가 동결이나 파손되는 등의 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 공기를 포드룸(300) 등 기타 공조용 공기 수요처로 공급하는 기타 수요처 공급팬(730);이 더 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 기타 공기 수요처로서 포드룸(300)으로 공기를 공급하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
도 2에는 기타 공기 수요처로 공기를 공급하는 기타 수요처 공급팬(730)이 팬룸(700)이 설치되는 데크(deck)보다 하부에 마련되는 데크 상에 설치되는 것을 예로 들어 도시하였다. 그러나, 기타 수요처 공급팬(730)은 팬룸(700)에 설치될 수도 있다.
기타 수요처 공급팬(730)은, 공기 가열기(610)에서 가열된 고온의 공기를 포드룸(300)으로 공급할 수도 있고, 기계실(200) 내 공기 또는 후술하는 순환공기를 포드룸(300)으로 공급할 수도 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 엔진룸(100)으로부터의 공기 배출을 제어하는 엔진룸 댐퍼(120);가 더 설치된다.
엔진룸(100)으로부터 엔진룸 댐퍼(120)를 통해 배출되는 공기는, 기계실(200)을 통과하여 후술하는 공기 혼합실(600) 및/또는 팬룸(700)으로 유입되며, 팬룸(700)에 설치된 하나 이상의 팬(710)에 의해 다시 엔진룸(100), 기계실(200) 및 포드룸(300) 등 공기 수요처로 공급될 수 있다. 또한, 엔진룸(100)으로부터 배출되는 공기는 순환되지 않고 외부로 배출될 수도 있다.
엔진룸(100)으로부터 배출되어 순환되는 순환 공기의 경로는 도 2에 공기 순환라인(RL, RL1, RL2, RL3)을 예시로 도시하였다.
본 실시예에 따르면, 엔진룸(100)으로부터 배출된 공기가 팬룸(700)으로부 유입되도록 공기의 흐름을 제어하는 팬룸 순환댐퍼(130); 엔진룸(100)으로부터 배출된 공기가 후술하는 공기 혼합실(600)로 유입되도록 공기의 흐름을 제어하는 혼합실 순환댐퍼(140); 및 엔진룸(100)으로부터 배출된 공기의 외부 배출을 제어하는 폐쇄댐퍼(150);가 더 설치될 수 있다.
한편, 포드룸(300)으로부터 배출되는 공기는, 기계실(200)을 통해 외부로 배출되거나 후술하는 순환공기에 합류될 수도 있으며, 후술하는 가스 밸브 유닛룸(400)을 통해 외부로 배출될 수도 있다.
도 2에는 포드룸(300)으로부터 배출되는 공기의 흐름을 포드룸 배출라인(PL1)으로 예를 들어 도시하였고, 가스 밸브 유닛룸(400)을 통해 외부로 배출되는 공기의 흐름은 공기 배출라인(PL2)으로 예를 들어 도시하였다.
가스 밸브 유닛룸(400)은, 선박에서 발생하는 각종 기체를, 압력 조절 등 안전 운항을 목적으로 배출하기 위한 밸브 유닛(미도시)이 설치된다. 또한, 가스 밸브 유닛룸(400)에는, 가스 밸브 유닛룸(400)으로 유입된 공기를 외부로 배기시키는 배기팬(410);이 설치된다.
가스 밸브 유닛룸(400)에서는, 예를 들어, GCU(Gas Combustion Unit, 미도시), 엔진(110), 스팀 생성을 목적으로 하는 보조 보일러(미도시) 등으로부터 발생하는 가스의 배출을 제어할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 공기 가열기(610)에서 가열된 고온의 공기와 혼합물 순환댐퍼(140)를 통해 유입된 순환공기를 혼합시키는 공기 혼합실(600);을 더 포함할 수 있다.
공기 혼합실(600)에서는, 공기 가열기(610)에서 가열된 고온의 공기와, 혼합물 순환댐퍼(140)를 통해 유입된, 엔진룸(100)으로부터 배출된 공기, 기계실(200)로부터 배출된 공기, 포드룸(300)으로부터 배출된 공기가 혼합되어, 팬룸(700)으로 유입된다.
공기 혼합실(600)에서 팬룸(700)을 통해 공기 수요처로 공급되는 공기의 온도는 약 5℃ 또는 그보다 높을 수 있다.
한편, 엔진룸(100)으로부터 배출되는 공기는, 엔진룸(100)에 설치되는 엔진(110) 등 각종 장비가 작동되면서 발생하는 열 등에 의해 온도가 상승하여 약 12.5℃로 배출될 수 있다.
기계실(200)로부터 팬룸(700) 또는 공기 혼합실(600)로 유입되는 공기는, 기계실(200)에 설치된 각종 장치들에서 발생하는 열에 의해 온도가 상승하여 약 17.5℃로 배출될 수 있다.
본 실시예에서는, 공기 가열기(610)에서 가열된 공기와 혼합물 순환댐퍼(140)를 통해 유입된 공기가 공기 혼합실(600)에서 혼합되어 팬룸(700)으로 유입되는 것을 예로 들어 설명하지만, 팬룸(700)으로는 공기 가열기(610)에서 가열된 공기만이 유입될 수도 있고, 또는 혼합물 순환댐퍼(140)에 의해 유입된 공기만이 유입될 수도 있다. 또한, 팬룸(700)으로부터 공기 수요처로 공급되는 공기는, 공기 혼합실(600)로부터 유입된 공기일 수도 있고, 팬룸 순환댐퍼(130)에 의해 유입된 순환 공기일 수도 있다.
또한, 공기 가열기(610)로부터 배기가스 제어 댐퍼(230)로 연결되며 공기 가열기(610)로부터 열교환 후 배출되는 배기가스의 이동 경로를 제공하는 제1 배기가스 라인(EL1)이 공기 혼합실(610)을 관통하도록 설치함으로써, 공기 가열기(610)로부터 배출되는 배기가스의 열을 이용하여 공기 혼합실(610)의 공기가 더 가열되도록 할 수 있다.
이와 같이, 극지용 선박에 있어서, 공기 흡입실(500)로 흡입된 공기를, 공기 가열기(610)에서 엔진(110)에서 배출되는 배기가스를 이용하여 가열한 후, 팬을 이용하여 엔진룸(100) 및 기계실(200) 등 각종 공기 수요처로 공급함으로써, 공조용 공기를 가열하기 위한 복잡한 구성의 고가의 열유 시스템을 따로 구비하지 않아도 되므로, 에너지를 절감할 수 있고, 구성이 간단해지며, 따라서 초기 설치 비용과 운영 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다. 또한, 열유가 누출되어 시스템의 운전이 중단되는 등의 문제도 방지할 수 있다.
또한, 공조용 공기를 가열하는 데 있어서, 열유 시스템을 적용하는 구성에 비해, 전체 용량을 약 30% 축소(7,500kW → 5,000kW)시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100 : 엔진룸
200 : 기계실
500 : 공기 흡입실
600 : 공기 혼합실
700 : 팬룸
110 : 엔진
120 : 엔진룸 댐퍼
130 : 팬룸 순환 댐퍼
140 : 혼합실 순환 댐퍼
150 : 폐쇄 댐퍼
210 : 제1 배기가스 제어 댐퍼
220 : 제2 배기가스 제어 댐퍼
230 : 배기가스 제어 댐퍼
410 : 공조용 수분 제거기
420 : 덕트 히터
430 : 엔진용 수분 제거기
610 : 공기 가열기
620 : 공기 댐퍼
710 : 엔진룸 공급팬
730 : 기타 수요처 공급팬
805 : 공기 밸브
810 : 필터 유닛
820 : 사일런서
830 : 스타트업 댐퍼
840 : 엔진 덕트

Claims (10)

  1. 극지용 선박의 공조용 공기 및 엔진으로 공급할 연소용 공기로서 흡입된 외기에 포함된 이물질을 제거하기 위한 수분 제거기;
    상기 수분 제거기를 통과하면서 이물질이 제거된 외기를 상기 공조용 공기 및 연소용 공기로 공급하기 전에 수용하는 공기 흡입실;
    상기 공기 흡입실로 흡입된 외기 중 공조용 공기로 공급할 외기와 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 열교환시켜 상기 외기를 가열하며, 상기 외기가 공급되는 입구가 상기 공기 흡입실과 인접하여 구비되는 공기 가열기;
    상기 공기 흡입실로 흡입된 외기 중 공조용 공기로 공급할 외기를 상기 공기 가열기로 공급하는 공기 댐퍼; 및
    상기 공기 흡입실로 흡입된 외기 중 연소용 공기로 공급할 외기를 상기 공기 흡입실로부터 엔진으로 연결되는 엔진 덕트로 공급하기 위한 공기 밸브;를 포함하는, 극지용 선박의 공조 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 상기 공기 가열기로 공급되도록 하는 제1 배기가스 제어 댐퍼; 및
    상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 상기 공기 가열기로 공급되지 않고 외부로 배출되도록 하는 제2 배기가스 제어 댐퍼;를 더 포함하는, 극지용 선박의 공조 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 공조용 공기의 수요처는,
    상기 엔진이 설치되는 엔진룸; 및
    상기 엔진룸과 인접하게 설치되며, 상기 공기 가열기에서 가열되어 상기 엔진룸으로 공급되는 고온의 공기 및 상기 엔진룸으로부터 외부로 배출되는 공기가 순환되는 기계실;을 포함하고,
    상기 공기 가열기에서 가열된 공조용 공기를 상기 엔진룸으로 공급하는 엔진룸 공급팬이 설치되는 팬룸;을 더 포함하는, 극지용 선박의 공조 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 배기가스 제어 댐퍼는, 상기 기계실을 관통하여 설치되는, 극지용 선박의 공조 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 공기 가열기에서 가열된 공기와 상기 엔진룸 및 기계실로부터 순환되는 공기를 혼합하는 공기 혼합실;
    상기 엔진룸으로부터 공기가 배출되도록 하는 엔진룸 댐퍼;
    상기 엔진룸 댐퍼를 통해 엔진룸으로부터 배출된 공기 및 상기 기계실 내 공기를 상기 공기 혼합실로 공급하는 혼합실 순환댐퍼;를 더 포함하고,
    상기 공기 혼합실은 상기 팬룸과 인접하게 설치되며, 상기 공기 혼합실에서 혼합된 공기가 상기 팬룸으로 공급되는, 극지용 선박의 공조 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 엔진룸 댐퍼를 통해 엔진룸으로부터 배출된 공기 및 상기 기계실 내 공기를 상기 팬룸으로 공급하는 팬룸 순환댐퍼;를 더 포함하는, 극지용 선박의 공조 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기 흡입실로부터 엔진으로 공급되는 연소용 공기에 포함된 불순물을 제거하는 필터 유닛; 및
    상기 연소용 공기가 공기 흡입실로부터 엔진으로 이동하면서 소음이 발생하는 것을 방지하는 사일런서;를 더 포함하는, 극지용 선박의 공조 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 공조용 공기의 수요처는,
    상기 엔진이 설치되는 엔진룸; 및
    상기 엔진룸과 인접하게 설치되며, 상기 공기 가열기에서 가열되어 상기 엔진룸으로 공급되는 고온의 공기 및 상기 엔진룸으로부터 외부로 배출되는 공기가 순환되는 기계실;을 포함하고,
    상기 엔진 덕트에는,
    상기 공기 흡입실로부터 유입되는 연소용 공기 또는 상기 기계실 내 공기 또는 상기 연소용 공기와 기계실 내 공기가 혼합된 순환 공기가 상기 엔진의 연소용 공기로 공급되도록 유로 방향이 제어되는 스타트업 댐퍼;가 설치되는, 극지용 선박의 공조 시스템.
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