KR200430866Y1

KR200430866Y1 - 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치

Info

Publication number: KR200430866Y1
Application number: KR2020060019626U
Authority: KR
Inventors: 조수; 장철용
Original assignee: 한국에너지기술연구원; 주식회사 삼영
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2006-11-13

Abstract

본 고안은 고지대에 위치한 댐의 물 중 수심이 깊은 곳의 저온의 물을 공장의 발열성 기계의 냉각수나 건물의 냉방 장치의 배관에 제공하여 발열성 기계를 냉각시키거나 건물을 냉방을 할 수 있게 한 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치에 관한 것이다.

이러한 본 고안은 공장에 설치되어 작동할 때 열을 발생하는 발열성 기계를 냉각시키는 냉각수를 공급하는 냉각 라인이나 공장 또는 건물의 내부에 냉기를 공급하여 실내 공기를 낮추는 냉방 수단을 포함하는 냉각 장치에 있어서, 댐의 깊은 수중으로부터 심층의 냉각수를 취수하여 송수하는 취수관과 ; 상기 취수관에 의해 송수되는 냉각수를 기계 장치의 냉각 라인과 냉방 수단의 냉방 라인으로 공급 및 열교환하여 냉각 및 냉방을 이루는 제1 열교환부와 ; 상기 제1 열교환부로부터 배출되는 냉각수를 제1 열교환부에 구성된 기계 장치의 냉각 온도보다 높은 냉각 온도를 요구하는 기계 장치의 냉각 라인에 공급하여 기계 장치를 냉각시키는 제2 열교환부와 ; 상기 취수관과 제1 열교환부 사이에 설치되어 각각의 냉각 라인 및 냉방 수단의 냉방 라인으로 분배하는 냉각수를 분배하는 분배 헤더와 ; 상기 제1 열교환부와 제2 열교환부 사이에 설치되어 제1 열교환부의 각 냉각 라인 및 냉방 수단의 냉방 라인으로부터 냉각수를 합류시켜 제2 열교환부의 냉각 라인으로 분배하는 합류 및 분배 헤더 및 ; 상기 제2 열교환부로부터 배출되는 냉각수를 합류시켜 배출하는 합류 헤더를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

댐, 냉각수, 심층수, 냉각, 냉방, 다중, 헤더

Description

댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치{REFRIGERATING DEVICE USING FOR TEMPERATURE DIFFERENCE OF A DAM WATER}

도 1은 본 고안에 따른 냉각 장치의 일예를 나타낸 구성도.

도 2a 및 2b는 본 고안에 따른 담수를 이용한 냉각 장치를 구성하는 냉방 장치의 서로 다른 예를 도시한 구성도.

도 3a 및 3b는 본 고안에 따른 담수를 이용한 냉각 장치를 구성하는 열교환기의 서로 다른 예를 도시한 구성도.

도 4는 본 고안에 따른 담수를 이용한 냉각 장치를 구성하는 취수관의 단부를 도시한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 취수관

11 : 압력조절밸브

10 : 제1열교환부 20 : 제2열교환부 30 : 제3열교환부

40 : 환원부

2a, 2b 2c : 헤더 3a, 3b : 밸브

11, 21 : 분기관 12, 12a, 22, 31 : 배수관

32 : 열교환실 33, 34 : 펌프 35 : 저수탱크

36 : 방출관

41 : 환원관 411, 421 : 밸브

42 : 분기관 43 : 인공연못 44 : 하천

45 : 회수탱크

101, 102, 103, 104 : 냉각 라인

200 : 냉방 수단 210 : 열교환 코일

220 : 송풍기 230 : 냉기 공급 닥트

300, 301 : 열교환기 310 : 열교환 탱크

320 : 냉각 순환관 321 : 열교환부

본 고안은 댐에 저장된 물을 냉각수로 이용한 냉각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고지대에 위치한 댐의 물 중 수심이 깊은 곳의 저온의 물(이하, '심층 담수'라 한다.)을 공장의 발열성 기계의 냉각수나 건물의 냉방 장치의 배관에 제공하여 발열성 기계를 냉각시키거나 건물을 냉방을 할 수 있게 한 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치에 관한 것이다.

또한, 이렇게 댐으로부터 취수된 물을 서로 다른 냉각 조건을 갖는 기계나 냉방 수단에 단계적으로 사용할 수 있게 함으로서 보다 냉각 효율을 높일 수 있는 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치에 관한 것이다.

통상적으로 공장에 설치된 대부분의 기계는 구동시 열을 발생하고 있으며, 이러한 열이 지속적으로 발생될 경우 기계가 손상됨으로 발열성 기계의 냉각을 위한 냉각 장치를 구비하고 있다.

이러한 기계 냉각 장치는 대부분이 냉각수를 이용한 장치로서 소정의 냉각수 탱크의 냉각수를 강제 순환시켜 기계 장치의 작동할 때 발생되는 열을 냉각시키고 있다.

또한, 이러한 기계 장치를 구비한 공장이나 또는 통상의 건물은 실내의 공기를 냉각시키기 위한 냉방 시설을 구비하고 있으며, 이러한 냉방 시설은 통상적으로 냉매의 온도를 낮추기 위한 수단과 냉매를 순환시키는 냉매 순환 수단을 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 기계 냉각 장치나 건물 냉방 장치는 냉각수나 냉매를 냉각시키기 위한 별도의 수단을 구비하여야 함으로서 시설비가 많이 소요되는 단점이 있었다.

또한, 통상적인 담수의 온도는 대기의 온도보다 낮아 하절기에도 20℃ 이상을 넘지 못하며 특히 수심이 깊은 지역의 심층수의 경우에는 수온이 10℃ 안 밖에 이른다. 그럼에도 불구하고 이러한 낮은 온도를 이용한 냉방 또는 냉각 수단을 없었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하고, 미활용 에너지를 이용하여 보다 효율적인 냉방 또는 냉각 효과를 얻을 수 있도록 댐이나 하천의 물 중 수심이 깊은 곳의 저온의 심층 담수를 공장의 발열성 기계의 냉각수나 건물의 냉방 장치의 냉각수로 이용하여 발열성 기계를 냉각시키거나 건물을 냉방을 할 수 있게 한 담수를 이용한 냉각 장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치는 공장에 설치되어 작동할 때 열을 발생하는 발열성 기계를 냉각시키는 냉각수를 공급하는 냉각 라인이나 공장 또는 건물의 내부에 냉기를 공급하여 실내 공기를 낮추는 냉방 수단을 포함하는 냉각 장치에 있어서, 댐의 깊은 수중으로부터 심층의 냉각수를 취수하여 송수하는 취수관과 ; 상기 취수관에 의해 송수되는 냉각수를 기계 장치의 냉각 라인과 냉방 수단의 냉방 라인으로 공급 및 열교환하여 냉각 및 냉방을 이루는 제1 열교환부와 ; 상기 제1 열교환부로부터 배출되는 냉각수를 제1 열교환부에 구성된 기계 장치의 냉각 온도보다 높은 냉각 온도를 요구하는 기계 장치의 냉각 라인에 공급하여 기계 장치를 냉각시키는 제2 열교환부와 ; 상기 취수관과 제1 열교환부 사이에 설치되어 각각의 냉각 라인 및 냉방 수단의 냉방 라인으로 분배하는 냉각수를 분배하는 분배 헤더와 ; 상기 제1 열교환부와 제2 열교환부 사이에 설치되어 제1 열교환부의 각 냉각 라인 및 냉방 수단의 냉방 라인으로부터 냉각수를 합류시켜 제2 열교환부의 냉각 라인으로 분배하는 합류 및 분배 헤더 및 ; 상기 제2 열교환부로부터 배출되는 냉각수를 합류시켜 배출하는 합류 헤더를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치의 구성도이고, 도 2a 및 2b는 본 고안에 따른 담수를 이용한 냉각 장치를 구성하는 냉방 장치의 서로 다른 예를 도시한 구성도이고, 도 3a 및 3b는 본 고안에 따른 담수를 이용한 냉각 장치를 구성하는 열교환기의 서로 다른 예를 도시한 구성도이며, 도 4는 본 고안에 따른 담수를 이용한 냉각 장치를 구성하는 취수관의 단부를 도시한 사시도이다.

도시한 바와 같이 본 고안에 따른 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치는 공장에 설치되어 작동할 때 열을 발생하는 발열성 기계를 냉각시키는 냉각수를 공급하는 냉각 라인(101~104)이나 공장 또는 건물의 내부에 냉기를 공급하여 실내 공기를 낮추는 냉방 수단(6)을 포함하는 냉각 장치의 냉각수를 제공하기 위한 것이다.

이러한 본 고안의 냉각 장치는 댐의 깊은 수중으로부터 심층의 냉각수를 취수하여 송수하는 취수관(1)과, 상기 취수관(1)에 의해 송수되는 냉각수를 다단의 열교환부(10~30)을 통과하면서 기계 장치의 냉각 및 건물의 냉방을 이루도록 구성된다.

이러한 냉각 장치에 있어서, 상기 각 열교환부(10~30)들 사이에는 분배 또는 합류 헤더들(2a, 2b, 2c)들이 설치되어 냉각수의 흐름이 유도된다.

이하, 보다 구체적인 본 고안의 일예를 설명한다.

본 고안의 냉각 장치는 댐의 깊은 수중으로부터 심층의 냉각수를 송수하는 취수관(1)과, 상기 취수관(1)에 의해 송수되는 냉각수를 기계 장치의 냉각 라인(101, 102)과 냉방수단(200)의 냉방 라인으로 공급 및 열교환하여 냉각 및 냉방을 이루는 제1 열교환부(10)와, 상기 제1 열교환부(10)로부터 배출되는 냉각수를 제1 열교환부(10)에 구성된 기계 장치의 냉각 온도보다 높은 냉각 온도를 요구하는 기계 장치의 냉각 라인(103)에 공급하여 기계 장치를 냉각 시키는 제2 열교환부(20)를 포함하여 구성된다.

상기 취수관(1)과 제1 열교환부(10)사이에는 취수된 냉각수를 제1 열교환부(10)를 구성하는 각각의 냉각 라인 및 냉방 수단(200)의 냉방 라인으로 분배하는 냉각수를 분배하는 분배 헤더(2a)가 설치되어 있고, 상기 제1 열교환부(10)와 제2 열교환부(20) 사이에 설치되어 제1 열교환부(10)의 각 냉각 라인(101, 102) 및 냉방 수단(200)의 냉방 라인으로부터 냉각수를 합류시켜 제2 열교환부(20)의 냉각 라인(103)으로 분배하는 합류 및 분배 헤더(2b)가 설치되어 있다.

상기 제2 열교환부(20)의 배수관(22)에는 배출되는 냉각수를 합류시켜 배출하는 합류 헤더(2c)가 설치되어 배출되는 냉각수를 하나의 배수관(31)으로 송수할 수 있게 구성하였다.

또한, 상기 배수관(31)에는 제3 열교환부(30)가 더 설치될 수 있으며, 상기 제3 열교환부(30)로부터 배출되는 냉각수는 하천 등으로 자연 배수되거나 환원관(41)의 통하여 댐으로 환원되거나 연못이나 인공연못 등의 저수시설(43)로 유도하여 다시 사용할 수 있게 환원부(40)를 더 구성할 수 있다.

상기 취수관(1)은 보다 저온의 물을 채수하기 위하여 댐의 물 중 수심이 깊은 곳에 입수구가 위치되게 설치되며, 그 단부 즉, 입수구에는 필터(1b)를 설치함으로서 취수되는 물에 이물질이 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 이와 같이 취수관(1)을 댐의 수심이 깊은 곳에 매설할 경우 기존의 댐에는 설치하는 데 많은 문제가 있으므로 기존의 댐에 구성된 수력발전용으로 물을 배출하는 관의 일측에 병렬로 연결하여 구성할 수 있다.

즉, 통상의 댐은 발전기의 터빈을 회전시키기 위해 물을 송수하는 관을 구비하고 있으며, 이러한 관에는 보다 높은 수압을 얻을 수 있도록 댐의 최하부 깊은 곳에 설치되어 있어 이를 통해 배수되는 물은 본 고안이 요구하는 5내지 10℃의 수온을 갖게 된다.

따라서, 기존의 댐에 설치할 경우에는 발전용수를 배수하는 관에 연결하여 구성할 수 있다.

상기 취수관(1)은 저온의 냉각수가 외부의 온기에 의해 덥혀지는 것을 방지하기 위한 지중에 매설되어 있고, 외부에는 단열재(1a)를 설치하여 내부에 흐르는 채수된 냉각수가 덥혀지는 것을 방지하였으며, 강도가 우수하고 녹이 슬지 않는 PE관이나 금속관을 사용하여 제작될 수 있다.

또한, 상기 취수관(1)의 중단에는 취수된 냉각수의 송수 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브(11)를 더 설치하여 취수된 물의 압력과 유량을 조절할 수 있게 하였다.

상기 제1 열교환부(10)는 상기한 바와 같이 기계 장치의 발열부를 냉각시킴 에 사용되는 냉각 라인(101, 102)과 냉방을 위한 냉각 수단(200)을 포함하여 구성되고, 상기 기계 장치의 냉각 라인(101, 102)은 두 종류로 구분된다.

먼저 냉각 라인(101)은 기계 장치의 발열부에 직접 냉각수가 접촉되어 발열부를 냉각시킬 수 있는 라인으로서 기계 장치의 발열부가 구리스나 윤활유 등(이하, '유류'라한다.)에 노출되지 않아 냉각수에 이러한 유류가 혼합되지 않으며, 냉각 라인(102)은 기계 장치의 발열부가 유류에 노출되어 냉각수가 발열부에 직접 접촉하면 냉각수 중에 유류가 혼합될 수 있는 냉각라인으로서 간접 냉각 방식으로 구성된다.

냉각 라인(101)은 냉각수에 유류가 혼합되지 않음으로서 냉각수가 발열부에 직접 접촉될 수 있도록 분배 헤더(2a)에 의해 분배되는 분기관(11)이 직접 연결되고, 냉각 라인(102)은 분기관(11)이 열교환기(300)에 연결되어 있다.

상기 열교환기(300)는 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이 상기 분기관(11)에 연결되고 내부에 냉각수가 저장 및 순환되는 통체 형상의 열교환 탱크(310)와, 상기 열교환 탱크(310)의 일측 벽을 관통하여 설치되고, 상기 냉각 라인(102)에 연결된 냉매 순환관(320)의 중단에 연결되어 냉각 라인(102)의 냉매가 상기 열교환 탱크(310)에 저장된 냉각수에 의해 냉각되게 하는 열교환부(321)로 구성된다.

즉, 기계 장치의 발열부에 설치된 냉각 라인(102)을 흐르는 냉각수 등의 냉매가 열교환 탱크(310)의 내부를 경유하여 설치된 냉매 순환관(320)을 따라 흐르면서 열교환부(321)에서 열교환이 이루어져 냉각되고, 이 냉각된 냉매가 냉각 라인(5)을 따라 흘러 기게 장치의 발열부를 냉각시킨다. 이렇게 냉각 라인(102)을 따 라 흐르는 냉매는 열교환 탱크(310)를 통과하는 냉각수와 혼합되지 않고 냉각 라인(102)의 내부에서만 흐르게 됨으로서 기계 장치의 발열부로부터 흘러드는 유류가 열교환 탱크(310)를 통과하는 냉각수와 혼합되지 않게 된다.

상기 냉각 라인(102)에 연결된 냉매 순환관(320)의 중단에 형성된 열교환부(321)는 도시한 바와 같이 여러 번 감아서 코일 형상으로 만들거나 또는 구불구불하게 사형(蛇形)으로 굽혀져 열교환 면적이 넓게 형성하였다.

또한, 상기 상기 제1 열교환기(300)에 배출 측에 연결된 배수관(12)에는 제2 열교환기(301)가 더 설치되어 있으며, 상기 제2 열교환기(301)에는 또 다른 기계 장치의 냉각 라인(102)과 연결된 냉각 순환관(320)이 통과되도록 설치되어 있으며, 상기 제2 열교환기(301)의 구성의 상기 제1 열교환기(300)의 구성과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 분배 헤더(2a)에 연결된 분기관(11)의 어느 하나에는 상기한 냉방 수단(200)의 냉매관이 연결된다.

상기 냉방 수단(200)은 상기 분기관(11)과 배수관(12) 사이에 설치되어 냉각수가 통과하는 열교환 코일(210)과, 상기 열교환 코일(210)의 냉기를 실내로 송풍하는 송풍기(220)와, 상기 송풍기(220)에 의해 송풍되는 냉기를 실내로 유도하는 냉기 공급 닥트(230)로 구성될 수 있다.

상기 냉방 수단(200)은 실내에 차가운 공기를 공급하는 것으로서 상기 열교환 코일(210)을 통과하면서 냉각된 공기를 실내로 불어넣을 수 있도록 상기의 송풍기(220)가 구비되어 있어 송풍되는 냉기가 상기 냉기 공급 닥트(230)를 통해 각각 의 실내 공간으로 유도된다.

상기 열교환 코일(210)은 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기의 열교환기(300, 301)에 구성된 열교환부(321)과 동일 유사한 구조를 갖는 것으로 열교환 면적을 넓히기 위해 여러번 감아서 코일 형상으로 만들거나 또는 구불구불하게 사형(蛇形)으로 굽혀져 열교환 면적이 넓게 형성하였다.

상기와 같이 구성된 제1 열교환부(10)에서 냉각 및 냉방용으로 사용된 냉각수는 합류 및 분배 헤더(2b)에 의해 합류되고 다시 분배되어 제2 열교환부(20)로 공급된다.

상기 제2 열교환부(20)는 도 1에 하나 이상의 기계 장치의 냉각 라인(103)을 구비하고 있는 것을 일예로 도시하였으나, 이 제2 열교환부(20)의 전체적인 구성은 상기 제1 열교환부(10)와 동일 유사하게 냉방 라인을 더 구비할 수 있다. 다만, 제2 열교환부(20)를 구성하는 냉각 라인이나 냉방 라인은 상기 제1 열교환부(10)는 높은 온도의 냉각수로 냉각 또는 냉방시킬 수 있는 기계 장치나 냉방 수단으로 제1 열교환부(10)를 냉각시키면서 온도가 상승된 냉각수를 이용하여 냉각시킬 수 있는 장치들이다.

즉, 상기 제1 및 제2 열교환부(10, 20)와 후술하는 제3 열교환부(30)들은 최초의 열교환이 이루어지는 제1 열교환부(10)로부터 제3 열교환주(30)를 향하며 냉각 온도가 높아진다. 즉, 제1 열교환부(10)에서 요구되는 냉각수의 온도가 10℃이면, 제2 열교환부(20)에서 요구되는 냉각수의 온도는 15℃이고, 제3 열교환부(30)에서 요구되는 냉각수의 온도는 20℃가 되며, 본 고안의 냉각 장치는 이상과 같은 냉각수의 요구 온도 조건을 맞추어갈 수 있다.

즉, 취수관(1)을 통해 취수된 냉각수는 통상적으로 댐의 수심 등을 감안할 때 약 5내지 10℃가 되고 이 온도의 냉각수가 상기 제1 열교환부(10)로 제공된다.

상기 제1 열교환부(10)에서 기계 냉각 및 실내 냉방을 한 후 배출되는 냉각수의 온도는 기계 장치나 냉방 수단의 용량 등에 의해 다소 차이가 있으나 약 15℃가 되며, 이 15℃의 냉각수는 제2 열교환부(20)를 통과하면서 열을 흡수하여 약 20℃로 가열된다.

이와 같이 가열된 냉각수는 통상의 기계 장치의 냉각이나 실내 냉방에 사용되는 냉각수의 온도보다 낮은 온도이므로 다시 제3 열교환부(30)로 공급하여 열교환이 이루어지게 할 수 있으며, 상기 제3 열교환부(30)는 도 1에 도시한 바와 같이 제2 열교환부(20)로부터 배출되는 냉각수를 합류하여 이송하는 합류 헤더(2c)의 배수관(31) 연결된다.

상기 제3 열교환부(30)는 상기 배수관(31)에 연결된 열교환 코일(31a)과, 상기 열교환 코일(31a)이 잠겨진 냉각수가 저장된 열교환실(32)과, 상기 열교환실(32)의 상부에 설치되어 열교환 코일(31a)에 의해 열교환되어 냉각된 냉각수를 저장하는 저수탱크(35)를 포함하여 구성된다.

또한 상기 제3 열교환부(30)의 열교환실(32)에는 기계 장치의 냉각 라인(104)이 연결되어 있으며, 상기 냉각 라인(104)에는 냉각수를 순환시키는 순환펌프(33)를 구비하고 있어 상기 열교환실(32)의 냉각수를 기계장치의 발열부로 펌핑하여 순환되게 한다.

상기 열교환실(32)의 물을 펌프(34)에 의해 저수탱크(35)로 펌핑되어 저수탱크(35)에 저장되고 저수탱크(34)에 저장된 물을 다시 열교환실(32)로 순환하게 된다.

상기 제3 열교환부(30)에서 열교환이 이루어진 냉각수는 방출관(36)을 통해 외부로 자연 배수하거나 환원관(41)을 통해 환원부(40)로 환원시켜 다시 사용할 수 있게 하였다.

상기 환원부(40)는 제3 열교환부(30)와 댐 사이에 설치된 상기 환원관(41)의 중단에 설치된다.

상기 환원부(40)는 상기 환원관(41)의 중단에 연결된 분기관(42)과, 상기 분기관(42)에 연결된 저수시설(43)을 포함하여 구성되며, 상기 저수시설(43)은 연못이나 인공연못일 수 있다. 즉, 상기 환원과(41)을 통해 송수되는 냉각수는 댐으로 환원되어 다시 저장되거나 또는 연못이나 인공 연못 등의 저수시설로 환원되어 하천(44)이나 인공 하천수로 공급되어 건기에 하천의 정화나 하천의 미관을 미려하게 하기 위해 사용될 수 있다.

상기 환원관(41)의 중단에는 댐으로 환원되는 냉각수를 임시 저장하는 환원 탱크(45)가 더 구비되어 있으며, 상기 환원 탱크(45)와 분기관(42)이 연결된 부분 사이의 환원관(41)에는 가압펌프(46)가 더 설치되어 기계 장치나 냉방 수단보다 높이 설치된 댐으로 냉각수를 퍼 올릴 수 있게 하였다.

이와 같이 냉각수를 선택적으로 댐에 다시 환원시킬 수 있도록 구성함으로서 건기에 댐의 수위가 지나치게 낮아지는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 댐의 수 위를 조절할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 냉각 장치는 제1 열교환부(10)로부터 제3 열교환부(30)까지 연결하는 배관 즉, 상기 취수관(1)으로부터 배수관(31)까지 연결된 관들은 지중에 매설하고, 외부에는 단열재(1a)를 설치하여 외기의 온도에 의해 관내의 냉각수가 가열되는 것을 방지하였고, 상기 방출관(36)과 환원관(41)은 외부에 노출되게 하여 냉각 및 냉방 수단을 통과하면서 흡수한 열을 외부로 방출시켜 냉각될 수 있도록 하였다.

이렇게 방출되거나 댐이나 저수시설(43)로 환원되는 냉각수의 열을 외부로 방출되게 함으로서 냉각수의 온도는 댐이나 저수시설에 저장된 물의 온도와 동일하거나 비슷한 상태가 되어 냉각수가 생태계에 영향을 주지 않게 된다.

이하 본 고안에 따른 냉각 장치의 장용을 간략하게 설명한다.

본 고안의 냉각 장치의 작용의 위에서 각각의 수단을 설명하면서 언급된 바 있으므로 전체적인 흐름만을 간략하게 설명한다.

취수관에 의해 취수된 물 즉, 냉각수는 통상의 댐의 구조나 수심을 고려할 때 약 5내지 10℃ 안팎을 유지한다.

이러한 냉각수는 분배 헤더를 통하여 제1 열교환부를 구성하는 각각의 기계 장치 냉각 라인과 냉방 수단의 냉각 라인에 선택적으로 제공된다.

제1 열교환부를 통과하면서 기계 장치나 실내의 열을 흡수한 냉각수는 합류 및 분배 헤더를 통해 합류되어 제2 열교환부의 기계 장치나 냉각 수단의 라인에 분배된다.

이때 제1 열교환부를 통과한 냉각수의 온도는 상기한 바와 같이 제1열교환부를 구성하는 기계 장치나 냉방 수단에 따라 다소 차이가 있으나 약 15℃ 정도가 되며, 이 온도의 냉각수가 제2 열교환부로 제공된다.

따라서 제2 열교환부를 구성하는 기계 장치나 냉방 수단에서 요구하는 냉각수의 온도는 최소한 15℃이상이 이어야 한다.

제2 열교환부를 통과한 냉각수는 역시 제2 열교환부의 각 기계 장치나 실내의 열을 흡수함으로서 온도가 상승하여 냉각수 온도가 약20℃를 유지하고 있으며, 이러한 냉각수의 온도는 제3의 열교환부로 제공된다.

제3 열교환부는 역시 20℃이상의 냉각수의 온도를 요구하는 장치들이어야 하고 통상 하절기의 경우 기계 장치에서 요구하는 냉각수의 온도는 30℃정도가 되는 것이 있으므로 이를 또다른 기계 장치의 냉각에 사용한 후 하천으로 방출하거나 댐으로 환원한다.

하천으로 방출할 경우에는 방출관을 외기에 노출시키고 길게 설치하여 배출되는 냉각수가 충분히 외기 온도까지 낮아 질 수 있게 하였으며, 댐으로 환원시킬 경우에는 소정의 저수 탱크 등에서 냉각시켜 상온과 비슷한 상태가 되게 한 후 댐 또는 저수시설로 송수한다.

이렇게 냉각수의 온도가 충분히 식어 통상의 물과 동일한 온도가 되게 함으로서 환원되거나 방출되는 냉각수가 통상의 물에 혼합되었을 때 환경을 해치지 않게 된다.

상술한 바와 같은 본 고안은 댐의 깊은 곳으로부터 취수한 차가운 심층수를 이용하여 기계의 냉각이나 건물의 냉방을 이룰 수 있게 함으로서 미활용 에너지를 활용할 수 있어 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

즉, 종래의 발열성 기계의 냉각이나 건물의 냉방용 냉방기와 같이 별도의 냉매나 냉각수를 사용하지 않고 이러한 냉매나 냉각수를 냉각시키기 위한 수단을 구비하지 않아도 됨으로서 냉각 또는 냉방 설비의 설치에 소요되는 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 다단으로 열교환부를 구성하여 한번 사용한 냉각수를 다른 냉각 또는 냉방 수단에 사용함으로서 효율을 높였으며, 냉각 및 냉방에 사용한 물은 충분히 식힌 후 댐이나 호수 또는 하천으로 환원시킴으로서 생태계에 영향을 주지 않게 하였고, 사용한 물을 댐으로 환원시킴으로서 댐의 수위를 조절할 수 있는 효과가 있다.

환원되는 냉각수를 호수나 하천으로 유도할 경우에는 건기 호수나 하천이 수량의 부족에 의해 고 영향화되거나 오염되는 것을 방지할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

본 고안은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 고안의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 고안의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims

공장에 설치되어 작동할 때 열을 발생하는 발열성 기계를 냉각시키는 냉각수를 공급하는 냉각 라인(101~104)이나 공장 또는 건물의 내부에 냉기를 공급하여 실내 공기를 낮추는 냉방 수단(200)을 포함하는 냉각 장치에 있어서,

댐의 깊은 수중으로부터 심층의 냉각수를 취수하여 송수하는 취수관(1)과 ;

상기 취수관(1)에 의해 송수되는 냉각수를 기계 장치의 냉각 라인(101, 102)과 냉방수단(200)의 냉방 라인으로 공급 및 열교환하여 냉각 및 냉방을 이루는 제1 열교환부(10)와 ;

상기 제1 열교환부(10)로부터 배출되는 냉각수를 제1 열교환부(10)에 구성된 기계 장치의 냉각 온도보다 높은 냉각 온도를 요구하는 기계 장치의 냉각 라인(103)에 공급하여 기계 장치를 냉각 시키는 제2 열교환부(20)와 ;

상기 취수관(1)과 제1 열교환부(10)사이에 설치되어 각각의 냉각 라인 및 냉방 수단(200)의 냉방 라인으로 분배하는 냉각수를 분배하는 분배 헤더(2a)와 ;

상기 제1 열교환부(10)와 제2 열교환부(20) 사이에 설치되어 제1 열교환부(10)의 각 냉각 라인(101, 102) 및 냉방 수단(200)의 냉방 라인으로부터 냉각수를 합류시켜 제2 열교환부(20)의 냉각 라인(103)으로 분배하는 합류 및 분배 헤더(2b) 및 ;

상기 제2 열교환부(20)로부터 배출되는 냉각수를 합류시켜 배출하는 합류 헤더(2c)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤 더 방식의 냉각 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 합류 헤더(2c)에는 배수관(31)이 연결되어 있으며, 상기 배수관(31)에는 제3 열교환부(30)가 연결되어 있으며,

상기 제3 열교환부(30)는 상기 배수관(31)에 연결된 열교환 코일(31a)과 ;

상기 열교환 코일(31a)이 잠겨진 냉각수가 저장된 열교환실(32)와 ;

상기 열교환실(32)의 상부에 설치되어 열교환 코일(31a)에 의해 열교환되어 냉각된 냉각수를 저장하는 저수탱크(35)와 ;

상기 열교환실(32)의 냉각된 냉각수가 순환하는 냉각 라인(104)를 구비한 기계 장치 및 ;

상기 열교환실(32)의 물을 저수탱크(35)로 펌핑하는 펌프(34)와 ;

상기 냉각 라인(104)으로 냉각수를 순환시키는 순환펌프(33)를 구비함을 특징으로 하는 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 기계 장치의 냉각 라인(101)은 상기 분배 헤더(2a)로부터 분기된 분기관(11)과 직접 연결됨을 특징으로 하는 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 기계 장치의 냉각 라인(102)은 상기 분배 헤더(2a)로부터 분기된 분기관(11)과 연결된 제1 열교환기(300)를 통과하도록 설치되어 상기 제1 열교환기(300)을 통과하는 냉각수에 의해 내부에 흐르는 냉매가 열교환되도록 냉각 순환관(320)에 의해 연결됨을 특징으로 하는 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 제1 열교환기(300)에 연결된 배수관(12)에는 제2 열교환기(301)가 더 설치되어 있으며, 상기 제2 열교환기(301)에는 또 다른 기계 장치의 냉각 라인(102)과 연결된 냉각 순환관(320)이 통과되도록 설치됨을 특징으로 하는 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 열교환기(300, 301)들은 냉각수가 저장 및 순환되는 통체 형상의 열교환 탱크(310)와 ;

상기 열교환 탱크(310)의 일측 벽을 관통하여 설치된 냉매 순환관(320)의 중단에 코일 형상 또는 사형(蛇形)으로 굽혀져 열교환 면적이 넓게 형성된 열교환부(321)로 이루어짐을 특징으로 하는 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 냉방 수단(200)은

상기 분기관(11)에 연결되어 냉각수가 통과하는 열교환 코일(210)과 ;

상기 열교환 코일(210)의 냉기를 실내로 송풍하는 송풍기(220)와 ;

상기 송풍기(220)에 의해 송풍되는 냉기를 실내로 유도하는 냉기 공급 닥트(230)로 구성됨을 특징으로 하는 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치.
제 2 항내지 제 6 항 중 어느 한항에 있어서, 상기 제3 열교환부(30)를 구성하는 열교환 코일(31a)에 연결된 방출관(36)의 중단에는 환원관(41)이 더 연결되어 있으며, 상기 환원관(41)은 댐으로 연결되고 중단에는 환원부(40)가 더 설치됨을 특징으로 하는 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 환원관(41)의 중단에 설치된 환원부(40)는 상기 환원관(41)의 중단에 연결된 분기관(42)과 ;

상기 분기관(42)에 연결된 저수시설(43)을 포함하여 구성되며, 상기 저수시설(43)은 연못이나 인공연못임을 특징으로 하는 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 환원관(41)의 중단에는 댐으로 환원되는 냉각수를 임시 저장하는 환원 탱크(45)가 더 구비되어 있으며, 상기 환원 탱크(45)와 분기관(42)이 연결된 부분 사이의 환원관(41)에는 가압펌프(46)가 더 설치됨을 특징으 로 하는 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 취수관(1)으로부터 배수관(31)까지 연결된 관들은 지중에 매설되고, 외부에는 단열재가 더 설치되고, 상기 방출관(36)과 환원관(41)은 외기 온도에 의해 냉각될 수 있도록 노출되도록 설치됨을 특징으로 하는 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 취수관(1)의 중단에는 취수된 냉각수의 송수 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브(11)가 더 설치됨을 특징으로 하는 댐의 수온 차를 이용한 다중 온도차 헤더 방식의 냉각 장치.