KR20040076144A - 난방용 서브 스테이션 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 중앙 집중식 난방 및 급탕 시스템이 다수의 열교환기를 구비함에 따라 설치 장소에 제약을 받게 되고 각 열교환기 사이의 긴 배관으로 인하여 배관의 설치가 용이하지 않을 뿐 아니라 배관을 통과하는 도중 열손실이 발생되어 열효율이 저하되는 문제점을 해결하기 위한 것으로,

열수 공급부에서 공급된 열수와 급탕용 급수 사이의 열교환이 이루어지는 재열 열교환기와, 1차 열교환을 마친 열수의 남은 열을 이용하여 급수된 물을 예열시키는 예열 열교환기가 복층으로 일체가 되도록 설치하여,

재열 열교환기와 예열 열교환기 사이의 배관 길이를 단축시킬 수 있어 배관의 설치비용을 감축할 수 있을 뿐 아니라 배관에서의 열손실을 최소화하여 열효율을 향상시킬 수 있는 난방용 서브 스테이션 시스템에 관한 것이다.

Description

난방용 서브 스테이션 시스템{ Sub-station system for heating }

본 발명은 열수를 이용한 열교환을 통해 난방 및 급탕을 할 수 있도록 하는 난방 및 급탕 시스템에 관한 것으로서, 특히 난방을 위한 열교환 및 급탕을 위한 열교환을 마친 열수를 이용하여 급탕부로 공급되는 물을 예열시켜 에너지의 낭비를 막을 수 있도록 하는 난방용 서브 스테이션 시스템에 관한 것이다.

중앙 집중식 난방 및 급탕 시스템은 커다란 보일러를 이용하여 열수를 생산한 후 이를 필요한 부분으로 공급하여 난방하거나 온수를 사용할 수 있도록 하는 시스템이다. 이러한 중앙 집중식 난방 및 급탕 시스템은 대단위 아파트 단지나 대형 빌딩 등에 매우 유용한 시스템으로서, 건물의 대형화에 따라 발전되고 있는 시스템이다.

최근 아파트나 연립 주택과 같이 가정용 빌딩의 경우에는 에너지의 낭비를 막기 위하여 개별 난방을 선호하고 있으나, 사무실용 빌딩의 경우에는 각 사무실마다 별도의 난방 시스템을 사용할 수 없으므로 중앙 집중식 난방 및 급탕 시스템을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 지역 난방 시스템은 열병합 발전소에서 비교적 저가의 비용으로 난방 및 급탕에 필요한 열수를 공급할 수 있기 때문에, 지역 난방 시스템을 적용하고 있는 아파트 단지가 증가되고 있다.

지역 난방 시스템을 채용하고 있는 아파트 단지는 열병합 발전소로부터 열수를 공급받아 각 세대로 공급하는 서브 스테이션 시스템을 구비하고 있다. 상기한 서브 스테이션 시스템은 난방부로 온수를 공급하여 난방이 이루어지도록 하는 난방 시스템과, 온수를 사용하는 구역으로 온수를 공급해주는 급탕 시스템으로 구분된다. 난방 시스템은 보일러에서 공급된 열수를 이용하여 난방부를 순환하는 온수를 가열함으로써 가열된 온수가 난방부를 난방할 수 있도록 하는 시스템으로써 열수와 온수가 열교환을 할 수 있도록 난방 열교환기를 구비하고 있다. 또, 급탕 시스템은 보일러에서 공급된 열수와 수도관을 통해 공급된 물 사이의 열교환이 이루어지는 급탕 열교환기를 구비하고 있으며, 급탕 열교환기에서 열교환을 마친 물이 각 세대의 욕실이나 주방과 같은 급탕부로 공급되어 온수를 사용할 수 있도록 하는 것이다.

그런데, 상기한 서브 스테이션 시스템은 난방 열교환기 및 급탕 열교환기에서 열교환을 마친 열수의 온도가 상당히 높음에도 불구하고 이를 활용하지 않고 보일러로 순환되도록 하고 있어 열수의 활용도가 낮다. 따라서, 이러한 단점을 해소하기 위하여 열교환을 마친 열수를 이용하여 급탕용 급수를 예열하는 새로운 시스템이 고안되었다.

새로 고안된 지역난방용 서브 스테이션 시스템은 순환펌프(13)에 의해 순환되는 온수를 이용하여 실내를 난방하는 난방부(12)와, 보일러와 같은 열수 공급부(10)로부터 공급된 열수와 상기 난방부를 순환하는 온수 사이의 열교환이 이루어지는 난방 열교환기(11)와, 욕실 등 물을 뽑아 쓰는 부분에 해당되는 급탕부(16)와, 상기 열수 공급부(10)에서 공급된 열수를 이용하여 급탕부(16)로 공급되는 물을 가열하는 재열 열교환기(15)와, 상기 난방 열교환기(11) 및 재열 열교환기(15)에서 열교환을 마친 열수를 이용하여 급탕용 급수를 예열하는 예열 열교환기(14)와, 상기 급탕부(16)와 재열 열교환기(15) 사이에서 온수를 순환시키는 순환펌프(17)로 구성되어 있다.

또, 상기 난방 열교환기(11)와 예열 열교환기(14) 사이의 배관에는 열수의 유량을 조절하는 제1밸브(19)가 설치되어 있고, 상기 재열 열교환기(15)와 예열 열교환기(14) 사이의 배관에는 제2밸브(18)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 서브 스테이션 시스템은 난방 열교환기(11) 및 재열 열교환기(15)에서 1차로 열교환을 마친 열수를 이용하여 급탕용 급수를 2차로 예열하게 되므로 열수가 가진 열을 효과적으로 활용할 수 있다. 물론, 난방 및 급탕 온도에 따라 제1밸브(19) 또는 제2밸브(18)의 개도량이 조절되어 예열 열교환기(14)로 공급되는 열수의 양이 변화되며, 어느 경우라도 급탕용 급수를 예열한 후 재열 열교환기(15)로 보내게 되므로 재열 열교환기(15)에서 소모되는 열수의 양이 감소되어 전체적으로 에너지의 낭비를 방지할 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 장점에도 불구하고 종래의 서브 스테이션 시스템은 다수의 열교환기를 구비함에 따라 설치 장소에 제약을 받게 되고 각 열교환기 사이의 긴 배관으로 인하여 배관의 설치가 용이하지 않을 뿐 아니라 배관을 통과하는 도중 열손실이 발생되어 열효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 급탕시 잦은 열교환이 이루어지는 재열 열교환기와 예열 열교환기를 일체화하여 배관의 길이를 축소하고 설치 장소의 제약을 해소하며 열효율도 향상시킬 수 있는 서브스테이션 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 난방용 서브 스테이션 시스템이 개략적으로 도시된 구성도,

도 2는 도 1에 도시된 시스템의 배관도,

도 3은 본 발명에 의한 난방용 서브 스테이션 시스템이 개략적으로 도시된 구성도,

도 4는 도 3에 도시된 시스템의 배관도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 열수 공급부 51 : 난방 열교환기

52 : 난방부 53 : 순환펌프(난방용)

54 : 제1밸브

60 : 급탕 열교환부 61 : 재열 열교환기

62 : 급탕부 63 : 순환펌프(급탕용)

64 : 예열 열교환기 65 : 제2밸브

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 순환펌프에 의해 순환되는 온수를 이용하여 실내를 난방하는 난방부와, 보일러와 같은 열수 공급부로부터 공급된 열수와 상기 난방부를 순환하는 온수 사이의 열교환이 이루어지는 난방 열교환기와, 욕실 등 물을 뽑아 쓰는 부분에 해당되는 급탕부와, 상기 열수 공급부에서 공급된 열수와 급탕용 급수 사이의 열교환이 이루어지는 재열 열교환기와, 상기 난방 열교환기 및 재열 열교환기에 열교환을 마친 열수의 남은 열을 이용하여 급수된 물을 예열시키는 예열 열교환기를 포함한 중앙 집중식 급탕 및 난방 시스템에 있어서, 상기 재열 열교환기와 상기 예열 열교환기가 복층으로 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 난방용 서브스테이션 시스템은 지역 난방시스템에 적용되며, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 열병합 발전소와 같이 다량의 열수를 생성하여 각 서브스테이션 시스템으로 공급하는 열수 공급부(50)와, 순환펌프(53)에 의해 순환되는 온수를 이용하여 실내를 난방하는 난방부(52)와, 상기 열수 공급부(50)로부터 공급된 열수와 상기 난방부를 순환하는 온수 사이의 열교환이 이루어지는 난방 열교환기(51)와, 욕실 등 물을 뽑아 쓰는 부분에 해당되는 급탕부(62)와, 상기 열수 공급부(50)에서 공급된 열수를 이용하여 급탕부(62)로 공급되는 물을 가열하는 재열 열교환기(61)와, 상기 난방 열교환기(51) 및 재열 열교환기(61)에서 열교환을마친 열수를 이용하여 급탕용 급수를 예열하는 예열 열교환기(64)와, 상기 급탕부(62)와 재열 열교환기(61) 사이에서 온수를 순환시키는 순환펌프(63)로 구성된다,

여기서, 상기 재열 열교환기(61)는 상기 예열 열교환기(64)의 상측에 배치되어 예열 열교환기(64)와 함께 급탕 열교환부(60)를 형성한다. 물론, 상기 예열 열교환기(64)가 재열 열교환기(61)의 상측에 설치되더라도 마찬가지이며, 급탕 열교환부(60)를 형성하기 위하여 예열 열교환기(64)와 재열 열교환기(61)가 수평으로 겹치게 배열될 수도 있다. 다만, 예열 열교환기(64)와 재열 열교환기(61)가 수평으로 겹치게 배열되는 것은 설치 공간의 제약을 어느 정도 받게 된다는 단점이 있다. 또한, 상기 난방 열교환기(51)와 예열 열교환기(64) 사이의 배관에는 열수의 유량을 조절하는 제1밸브(54)가 설치되어 있고, 상기 재열 열교환기(61)와 예열 열교환기(64) 사이의 배관에도 열수의 유량을 조절하는 제2밸브(65)가 설치된다.

한편, 상기 제1밸브(54) 및 제2밸브(65)는 각각 난방배관을 흐르는 물의 온도와 급탕배관을 흐르는 물의 온도를 감지하는 제1,2온도센서(T1)(T2)에 의하여 개도량이 조절된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 중앙 집중식 난방 및 급탕 시스템은 1차 열교환을 마친 열수와 급탕용 급수의 2차 열교환을 통해 예열시킬 때 열수가 흐르는 배관이 짧아 열의 낭비를 줄일 수 있고 재열 열교환기와 예열 열교환기가 복층으로 설치됨에 따라 설치 공간의 확보도 용이하게 된다.

실내 난방의 경우에는 열수 공급부(50)에서 공급된 열수가 난방열교환기(51)로 공급되고, 순환 펌프(53)가 난방부(52)와 난방 열교환기(51) 사이로 온수를 순환시키게 된다. 따라서, 난방 열교환기(51)에서의 열교환을 통해 뜨거워진 온수가 난방부(52)로 공급되어 실내를 난방하게 되는 것이다.

이때, 제1밸브(54)는 제1온도센서에 의해 감지된 난방배관 내의 물의 온도에 따라 개도량이 조절되고, 상기 난방 열교환기(51)에서 열교환을 마친 열수는 급탕 열교환부(60)의 예열 열교환기(64)로 공급되어, 예열 열교환기(64)에서 급탕용 급수와 열교환을 마친 후 열병합 발전소의 열수 공급부(50)로 귀환되어 재가열된다.

실내 난방과 동시에 급탕 운전이 진행되는 경우, 수도관(70)으로부터 공급되어 예열 열교환기(64)에서 열교환을 마친 급수는 재열 열교환기(61)로 공급되어 재열 열교환기(61)로 공급된 열수와 다시 열교환을 하게 된다. 이때, 순환펌프(63)가 작동되어 급탕부(62)와 재열 열교환기(61) 사이에서 온수의 흐름을 발생시키게 되므로, 열교환을 마친 급수가 급탕부(62)로 공급되어 온수의 급탕이 이루어진다. 따라서, 욕실이나 수도와 같은 급탕부(62)의 여러 시설에서 온수를 이용할 수 있게 되는 것이다.

또, 제2밸브(65)는 제2온도센서(T2)에 의해 감지된 급탕부로 공급되는 물의 온도에 따라 개도량이 조절되며, 재열 열교환기(61)에서 열교환을 마친 열수는 다시 예열 열교환기(64)로 공급되어 새로 들어온 급탕용 급수를 예열시키는 역할을 수행하게 된다. 이때, 상기 재열 열교환기(61)가 예열 열교환기(64)의 상측에 설치되어 있으므로, 재열 열교환기(61)와 예열 열교환기(64) 사이의 배관 길이가 단축되며, 이는 배관 비용을 감축시킴과 아울러 배관에서의 열손실을 최소화하게 되는효과를 야기한다.

실내 난방을 하지 않고 급탕 운전만 하는 경우에는 제1밸브(54)는 차단되고 제2밸브(65)만이 열리게 된다. 따라서, 열수 공급부(50)에서 공급된 열수는 난방 열교환기(51)로는 공급되지 않고 재열 열교환기(61)로만 공급된다. 재열 열교환기(61)로 공급된 열수는 급수와의 열교환을 하게 되며, 열교환을 마친 열수는 예열 열교환기(64)로 공급되어 남은 열로 새로 들어온 급탕용 급수를 예열하게 되는 것이다.

여기서, 상기 난방부(52)는 한 가구 내의 각 방으로 설정될 수도 있고, 아파트와 같은 공동 주택의 각 가구 및 대형 건물의 각 사무실로 설정될 수도 있다. 물론, 상기 급탕부(62) 역시 한 가구 내의 각 설비로 설정되거나, 대형 건물의 여러 설비로 설정될 수 있다. 다시 말해서, 본 발명의 서브 스테이션 시스템은 지역 난방 시스템을 사용하는 대규모 아파트 단지 내에서 사용되는 시스템으로도 적용이 가능하며, 대형의 단일 건물에서 사용되는 소규모의 시스템으로도 적용이 가능하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 난방용 서브 스테이션 시스템은 재열 열교환기와 예열 열교환기가 일체로 형성되므로 설치 장소의 제약을 크게 받지 않게 되며, 재열 열교환기와 예열 열교환기 사이의 배관 길이를 단축시킬 수 있어 배관의 설치비용을 감축할 수 있을 뿐 아니라 배관에서의 열손실을 최소화하여 열효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 온수를 이용하여 실내를 난방하는 난방부와, 열수 공급부로부터 공급된 열수와 상기 난방부를 순환하는 온수 사이의 열교환이 이루어지는 난방 열교환기와, 욕실 등 물을 뽑아 쓰는 부분에 해당되는 급탕부와, 상기 열수 공급부에서 공급된 열수와 급탕용 급수 사이의 열교환이 이루어지는 재열 열교환기와, 상기 난방 열교환기 및 재열 열교환기에 열교환을 마친 열수의 남은 열을 이용하여 급수된 물을 예열시키는 예열 열교환기를 포함한 중앙 집중식 급탕 및 난방 시스템에 있어서,

   상기 재열 열교환기와 상기 예열 열교환기가 복층으로 설치된 것을 특징으로 하는 중앙 집중식 난방 및 급탕 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 예열 열교환기의 상측에 상기 재열 열교환기가 설치된 것을 특징으로 하는 중앙 집중식 난방 및 급탕 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 예열 열교환기의 하측에 상기 재열 열교환기가 설치된 것을 특징으로 하는 중앙 집중식 난방 및 급탕 시스템.