KR200243007Y1

KR200243007Y1 - 더블 칠링 히트펌프 유니트

Info

Publication number: KR200243007Y1
Application number: KR2020010013953U
Authority: KR
Inventors: 김중한; 최운규
Original assignee: 김중한; 최운규
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2001-10-15

Abstract

본 고안은 목욕탕과 같은 대량의 온수를 소비하는 시설물에 설치하여 폐온수의 열을 재활용함으로서 에너지 소비를 감소키기기 위한 히트펌프 유니트를 제시할 목적으로 안출된 것이다.

이를 위하여 본 고안은 공급수와 응축 가스의 열교환에 의해 공급수에 포함된 열을 가스로 흡수함으로서 공급수의 온도를 감소시키고 가스의 온도를 증가시키도록 구성된 각기 병렬로 연결된 2개의 칠러(CHILLER)(10)로 칠링장치를 구성하고, 칠러(10)로 부터 방출되는 기화가스를 압축하기 위한 콤프레셔(COMPRESSOR)(20)와, 콤프레셔에 의해 압축된 고온고압의 가스와 보일러의 급탕공급관이 결합된 구조의 열교환을 위한 콘덴서(30)와,상기 콘덴서로 유출된 가스를 식혀 응축시키기 위한 에어쿨 콘덴셔(40)가 포함되고, 에어쿨 콘덴셔를 경유한 응축가스가 상기 칠러에 응축가스로 공급되어 순환이 이루어지도록 한 구성을 특징으로 하는 더블 칠링 히트펌프 유니트를 제시한다.

Description

더블 칠링 히트펌프 유니트{Double chilling heatpump unit}

본 고안은 목욕탕등에서 방출되는 폐열을 수거하여 재활용할 수 있도록 구성한 더블 칠링 히트펌프 유니트에 관한 것으로 상세히는 폐온수에서 흡수한 열원을 가스를 매질로 열교환하여 보일러의 급탕라인에 공급해 줌으로서 폐열의 수거 및 재활용이 이루어 질 수 있도록 하고, 냉탕으로 이용하는 공급수에서는 열을 빼앗아냉각시킨 상태로 냉탕수로 공급할 수 있도록 구성한 더블 칠링 히트펌프 유니트에 관한 것이다.

일반적인 경우 다량의 온수를 사용하는 목욕탕과 같은 시설물의 경우 보일러를 가동시켜 온수 또는 급탕형태로 공급하여 주고 사용후의 폐열은 폐수와 함께 그대로 방출되는 시스템으로 이루어지기 때문에 온수나 급탕수를 계속해서 공급해 주기 위해서는 다량의 에너지를 소비시키고, 여름철 대기온도의 상승에 따라 공급수의 온도도 상승하기 때문에 이를 적정 온도로 냉각시킬 목적으로 별도의 냉각장치를 구비하여야 하는 문제점이 있었다.

본 고안은 폐온수에서 방출된 열원을 흡수하여 흡수한 열원을 보일러의 급탕 입구측에 더하여 줌으로서 급탕공급을 위한 시간단축과 보일러의 가동량의 감소를 이루어 에너지 효율을 증대시키고, 또한 필요시에는 공급수를 냉각시켜 냉탕수로 활용할 수 있도록 할 목적으로 안출된 것이다.

이를 위하여 본 고안은 2개의 칠링수단을 포함하는 히트펌프유니트를 제공하여 폐온수에서 흡수한 열원을 재활용하고, 대기상태의 수온을 저온상태로 냉각하여 활용할 수 있도록 한 구성의 더블칠링 히트펌프유니트를 제공하고자 한다.

이하 첨부된 도면에 의하여 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 고안의 구성도

*.주요부호의 설명

10.칠러 11.물유입구 12.물출구

13.가스유입구 14.가스출구

20.콤프레셔 30.열교환 콘덴셔 31.물출구

32.물 유입구 33.가스유입구 34.가스출구

40.에어쿨 콘덴셔 41.쿨링파이프 42.쿨링팬

50.보일러 51.냉탕수 공급관 52.폐온수배출관

도1은 본 고안의 구성을 도시한 것으로 이에 의해 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 공급수와 응축 가스의 열교환에 의해 공급수에 포함된 열을 가스로 흡수함으로서 공급수의 온도를 감소시키고 가스의 온도를 증가시키도록 구성된 각기 병렬로 연결된 2개의 칠러(CHILLER)(10)로 칠링장치를 구성하고, 칠러(10)로 부터 방출되는 기화가스를 압축하기 위한 콤프레셔(COMPRESSOR)(20)와, 콤프레셔에 의해 압축된 고온고압의 가스와 보일러의 급탕공급관이 결합된 구조의 열교환을 위한 콘덴서(30)와,상기 콘덴서로 유출된 가스를 식혀 응축시키기 위한 에어쿨 콘덴셔(40)가 포함되고, 에어쿨 콘덴셔를 경유한 응축가스가 상기 칠러에 공급되어 순환이 이루어지도록 한 구성을 특징으로 한다.

상기 구성에 있어서, 칠러(10)는 원통형 셀(SHELL)내부에 가스와 폐온수의 열교환이 이루어지도록 하는 열교환관이 형성된 구조로서 셀내부로 연결되는 물의 유입구(11) 및 출구(12)가 형성되고, 셀내부로 향하는 가스의 유입구(13)와 셀외부로 향하는 가스 출구(14)가 형성되는 구조를 갖는다.

상기 구성은 물이 셀내부를 흐르는 과정에서 가스와 열교환이 이루어지며, 물에 포함된 열은 식혀져 차가워지고 가스는 열을 얻어 더워지는 칠링작용이 이루어지게 된다.

상기한 칠링작용은 각기 병렬로 연결된 2개의 칠러는 더블 칠링장치를 구성하여 더워진 가스는 가스출구에서 합쳐지게 되며, 칠러의 하나에는 폐온수의 입출구측 배관라인을 연결하고, 다른 하나의 칠러에는 냉탕관에 연결할 경우에는 폐온수로부터의 열교환과 냉탕공급수에서의 열교환이 동시에 이루어져 여름철에 냉탕으로 공급되는 냉탕수를 위하여 별도로 냉각장치를 사용할 필요 없게 된다.

상기에서 유입되는 가스는 응축가스로서 폐온수와 열교환에 의해 온도가 상승하고 기화하여 출구를 통하여 배출된다.

콤프레셔(20)는 칠링과정을 통하여 흡수한 열에 더하여 압축열을 가할 목적으로 사용하며, 칠링장치를 경유하여 온도가 증가된 가스를 압축시킴으로서 가스의 온도가 더욱 상승된 상태로 열교환을 위한 콘덴셔(30)로 흐르게 된다.

열교환을 위한 콘덴셔(30)는 고온 고압의 가스와 저온의 급탕공급수 사이에 열교환이 이루어 지도록 하는 요소로서 셀형태의 원통 외부에 급탕공급수의 입구(32)와 출구(31)가 형성되고, 가스의 입구(33)와 출구(34)가 형성되어 콘덴셔를 경유한 가스는 차가운 급탕공급수에 열을 빼앗겨 응축되고 급탕공급수는 가스로부터 열을 얻어 온도가 증가하는 열교환이 이루어지게 된다.

콘덴셔에 의해 가온된 급탕공급수는 보일러(50)의 급탕공급관을 통하여 보일러로 제공되고, 열교환에 의해 응축된 가스는 에어쿨 콘덴셔를 거쳐 응축된 상태로 칠링장치로 공급된다.

에어쿨콘덴셔(40)는 열교환 콘덴셔의 가스 출구로 부터 배출되는 열을 받아 응축시킨 후 칠링장치를 구성하는 칠러로 재순환 시키기 위한 요소로서 쿨링파이프(41)와 쿨링팬(42)으로 이루어져 공급된 가스의 온도가 높아 응축이 이루어지지 않을 경우에 쿨링팬을 자동으로 동작시켜 응축시키는 작용을 하게 된다.

이상의 구성에 의한 본 고안은 목욕탕에 이용할 경우 하나의 칠링장치에는냉탕수 공급관(51)에 연결하고 다른 하나의 칠링장치에는 목욕탕의 폐온수 배출관(52)에 연결하여 이용할 경우를 예를 들어 설명하면, 목욕탕의 폐온수는 통상 20℃ 내외를 유지하면서 하나의 칠러 셀을 경유하면서 배출되고, 냉탕수는 다른 하나의 칠러 셀을 경유하면서 열을 빼앗겨 목욕탕 내의 냉탕에 공급되게 된다.(겨울과 같이 외기의 냉탕수가 차거울때는 2개의 칠러 셀을 폐온수배출관에 연결하여 사용할 수도 있다.)

이때 응축상태의 가스도 칠러를 경유하면서 가스와 폐온수 사이의 열교환이 이루어지고, 응축상태의 가스가 열을 취하면서 기화되어 콤프레셔로 유입된다.

콤프레셔에 의해 가압된 가스는 110-130℃까지 상승하여 열교환 콘덴서를 경유하면서 급탕공급수와 열교환이 이루어 진다.

열교환 콘덴셔에서 열교환한 가스는 40-50℃정도로 응축 액화되고, 급탕공급수는 40-45℃로 덥혀져 보일러 급수 온도로 이용된다.

이때 온수사용량이 급격히 줄어드는 요인에 의해 열교환 콘덴서를 경유하는 급탕공급수의 흐름이 줄어들거나 정지된 경우에는 열교환콘덴셔에서 열교환이 이루어 지지 않고 고온고압의 가스가 응축액화되지 않음으로 배관전체의 가스압이 이상적으로 높아져 콤프레셔와 배관에 무리를 주고, 폐열을 흡수하거나 냉탕의 물을 냉각시키는데 악영향을 끼치게 된다.

에어쿨콘덴셔는 이와 같은 문제점을 해소시키기 위한 것으로 열교환 콘덴셔를 통과한 고온 고압의 가스를 쿨링파이프를 경유시켜 온도 및 압력을 떨어뜨리고, 적정가스압력(15-20Kg/㎠)이 유지되도록 쿨링팬이 동작되어 히트펌프의 능력을 향상시키고, 기계의 피로를 줄일 수 있도록 구성된다.

도면중 미설명 부호 53은 익스팬션밸브,54는 가스의 흐름을 선택적으로 제어하기 위한 솔레노이드벨브,55는 충격완화를 위한 플렉시블튜브, 56은 오일세퍼레이터,57은 필터드라이어,58은 표시창(SIGHT GLASS),59는 개폐밸브,60는 게이지,61은 압력스위치를 각기 표시하며, 화살표시는 가스 또는 물의 흐름방향을 표시한 것이다.

이상의 구성에 의한 본 고안은 목욕탕등의 온수사용시설에 사용함으로서 폐온수로 부터 열을 흡수하여 보일러의 급탕온수의 열원으로 재활용할 수 있고, 동시에 냉탕공급수를 냉각시켜 냉탕으로 공급할 수 있게 된다.

따라서, 보일러에 의한 급탕수의 가열 시간이 단축되고 열의 재활용에 의해 에너지 소비를 감소시킬 수 있으며, 여름철과 같은 무더운 상황에서는 냉탕수 공급을 위해 별도의 냉각장치를 구비하거나 가동하지 않더라도 냉탕수를 공급할 수 있게 된다.

Claims

공급수와 응축 가스의 열교환에 의해 공급수에 포함된 열을 가스로 흡수함으로서 공급수의 온도를 감소시키고 가스의 온도를 증가시키도록 구성된 각기 병렬로 연결된 2개의 칠러(10)로 칠링장치를 구성하고, 칠러(10)로 부터 방출되는 기화가스를 압축하기 위한 콤프레셔(COMPRESSOR)(20)와, 콤프레셔에 의해 압축된 고온고압의 가스와 보일러의 급탕공급관이 결합된 구조의 열교환을 위한 콘덴서(30)와,상기 콘덴서로 유출된 가스를 식혀 응축시키기 위한 에어쿨 콘덴셔(40)가 포함되고, 에어쿨 콘덴셔를 경유한 응축가스가 상기 칠러에 응축가스로 공급되어 순환이 이루어지도록 한 구성을 특징으로 하는 더블 칠링 히트펌프 유니트.
제1항에 있어서, 2개의 칠러(10)중 어느하나에는 목욕탕의 냉탕수 공급관(51)을 연결하고, 다른 하나의 칠러에는 목욕탕의 폐온수 배출관(52)을 연결하여 냉탕수의 칠링과 급탕수의 가온이 동시에 이루어 지도록 구성한 것을 특징으로 하는 더블 칠링 히트펌프 유니트.