KR20060033771A

KR20060033771A - 열병합발전기와 개별보일러의 복합설치를 이용한 온수+난방복합장치공급 시스템

Info

Publication number: KR20060033771A
Application number: KR1020060029553A
Authority: KR
Inventors: 황성용
Original assignee: 황성용
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2006-04-19
Also published as: KR20070098761A

Abstract

본 발명은 기존 빌딩 및 아파트에 사용되고 있는 열병합발전(or 중앙난방) 시스템과 개별보일러시스템의 단점을 해결하기 위한 장치로써, 먼저 기존 열병합발전(or 중앙난방)시스템의 단점은 기계실의 열병합발전기 폐열(or 중앙보일러 가동)을 이용하여 온수와 난방을 동시에 해결할 수는 있지만 온수를 사용하고 남은 열량으로는 소비자가 원하는 수준만큼의 난방을 제공하기에는 역부족이며, 이와 반대로 개별보일러시스템은 충분한 난방효과를 제공할 수는 있지만 개별보일러에서 찬물을 데우는 일정 시간이 필요하며 온수가 나오다가 갑자기 냉수가 나오는 경우가 종종 발생함으로써 온수의 적정온도 조절이 어려운 단점이 존재한다. 이와 같이 소비자가 원하는 최적 난방과 최적 온수를 동시에 해결하기 위해 빌딩 및 아파트 기계실에 소형 열병합발전기를 설치하여 전기를 공급하고 이때 발생하는 고온의 폐열을 회수하여 순수 온수용 급탕의 열원으로만 사용하며, 각 세대별 난방용 개별보일러를 별도 설치하여 세대별 직접 난방을 구현할 수 있도록 하는 복합시스템이다. 즉, 한국전력에서 제공하는 전력과 열병합발전기에서 제공하는 전력을 동시에 사용하도록 설계함을 기본으로 하므로 한국전력의 공급전력이 단절 시에도 열병합발전이 가동되어 24시간 무정전 및 24시간 최적온도의 온수공급, 24시간 최적난방 제공 등을 모두 실현할 수 있는 <온수+난방 복합장치공급시스템>으로써, 이 시스템을 통해 열병합발전의 장점과 개별보일러의 장점만을 모두 이용 하여 에너지사용 효율화에 대한 시너지효과를 창출할 수 있으며 소비자 편의성을 지향함에 따라 소비자의 만족 도 한층 향상시킬 수 있다.

또한 열병합발전기의 폐열을 이용해 온수를 데우고도 남는 폐열은 쿨링타워를 통해 재냉각 시켜지지만, 겨울철에는 지하주차장 입구나 APT 단지 내 도로의 빙판 및 눈 녹임에도 충분히 활용할 수 있어 에너지 절감 및 소비자의 만족을 더욱 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

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Description

열병합발전기와 개별보일러의 복합설치를 이용한 온수+난방 복합장치공급 시스템{Total Supplying Systems that supply hot water, hot air and hot temperature integrated with Steam supply and power generater and Gas boilers}

도 1 -소비자가 원하는 최적 난방과 최적 온수를 동시에 해결하기 위해 빌딩 및 아파트 기계실에 가스 등을 연료로 사용하는 열병합발전기를 설치하여 전기를 공급하고, 이때 발생하는 고온의 폐열을 회수하여 순수 온수용 급탕의 열원으로만 사용하며, 각 세대별 난방용 개별보일러를 별도 설치하여 세대별 직접 난방을 구현할 수 있도록 함으로써 2개 시스템의 장점만을 채택하여 구성한 복합복합시스템 구조도

도 2 -본 발명의 열병합 발전기를 이용한 온수공급과 개별보일러를 이용한 난방공급을 복합설치하여 시현하는 원리를 도시하는 개략적 단면도

도 3 -본 발명에 따른 온수공급장치 전체 및 전기공급의 관계를 개략적으로 도시하는 개략도

★ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ★

1 : 가스발전기 2 : 냉각수(Hot)

3 : 냉각수공급용 헤더(Supply Header) 4 : 삼방변(밸브)

5 : 온수용 열교환기 6 : 온수탱크

7 : 냉수공급라인 8 : 온수탱크용 온도센서

9 : 냉각수회수용 헤더(Return Header) 10 : Cooling Tower

11 : 냉각수(Cool) 12 : 밸브개폐기

13 : 해빙용 열교환기 14 : 팽창탱크(부동액탱크)

15 : 부동액 순환펌프 16 : 옥외용 부동액 온수열선

17 : 온수공급라인(Line) 18 : 전기공급선

19 : 옥상 물탱크 20 : 개별 보일러

21 : 도시가스 배관

본 발명은 기존 빌딩 및 아파트에 사용되고 있는 열병합발전시스템과 개별보일러시스템의 단점을 해결하기 위한 장치로써, 소비자가 원하는 최적 난방과 최적 온수 를 동시에 해결하기 위해 빌딩 및 아파트 기계실에 소형 열병합발전기를 설치하여 전체 입주세대에 전기를 공급하고 이때 발생하는 고온의 폐열을 회수하여 순수 급탕(온수용)의 열원으로만 사용하며, 각 세대별로 난방용 개별보일러를 별도 설치하여 세대별 직접 난방을 구현할 수 있는 복합시스템이다. 즉, 한국전력에서 제공하는 전력과 열병합발전기에서 제공하는 전력을 동시에 사용하도록 설계함을 기본으로 하므로 한국전력의 공급전력이 단절 시에도 열병합발전이 가동되어 24시간 무정전 및 24시간 최적온도의 온수공급, 24시간 최적난방 제공 등을 모두 실현할 수 있는 <난방+온수 복합장치공급 시스템>으로써, 이 시스템을 통해 열병합발전의 장점과 개별보일러의 장점만을 모두 이용 하여 에너지사용 효율화에 대한 시너지효과를 창출할 수 있으며 소비자 편의성을 지향함에 따라 소비자의 만족도 한층 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

또한 열병합발전기의 폐열을 이용해 온수를 데우고도 남는 폐열은 쿨링타워를 통해 재냉각 시켜지지만, 겨울철에는 지하주차장 입구나 APT 단지 내 도로의 빙판 및 눈 녹임에도 충분히 활용할 수 있어 에너지 절감효과를 증대함은 물론 소비자의 만족을 더욱 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 아파트 등의 구조상 중앙집중 난방방식과 개별 난방방식의 단점을 상호 보완할 수 있는 장점이 있다.

세대별 개별보일러를 설치를 통한 개별난방은 중앙난방 방식보다 온수 사용시 온 수가 데워지는 시간이 길고 가스의 사용도 많을 뿐만 아니라 온수 사용중에 냉수가 나오는 경우가 빈번하게 발생하며, 중앙난방은 난방비가 과다하게 발생하고 난방의 효율이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.

오늘날 한전에서 공급하는 전기공급량의 부족으로 정부의 에너지 대책이 심각하게 거론되고 있으므로 열병합발전기를 이용한 아파트 단지 내 개별 전기공급은 향후 부족한 전기공급난을 해소시켜 주고, 열병합발전기 사용시 발생하는 폐열을 이용하여 항상 최적온도의 온수를 공급할 수 있으며, 남은 폐열은 아프트 단지 내 빙판이나 눈녹임에도 사용할 수 있는 것이다. 그러나 열병합발전기에서 미처 해소하지 못하는 난방부족을 개별보일러의 복합설치를 통해 세대별 최적난방을 구현할 수 있으므로, 에너지 절감효율을 극대화하기 위해서는 열병합발전시스템과 개별보일러시스템의 복합설치를 이용한 <온수+난방 복합장치공급시스템>이 매우 중요한 역할을 할 것이다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같이 종래의 열병합발전(or 중앙난방)시스템이 가지고 있는 문제점과 개별보일러(개별난방)시스템이 가지고 있는 취약점을 해결하고 2개 시스템의 복합을 통한 시너지효과를 창출하도록 고안된 것으로, 발전기 폐열을 이용해 온수를 사용하여 온수비용을 절감함으로써 정부의 에너지절감 정책에 부응할 뿐만 아니라 소비자 개개인의 취향에 맞는 최적의 난방제공을 가능케 하여, 빌딩 및 아파트의 온수 및 난방 공급에 대한 에너지사용 효율성을 극대화하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부 도면을 참조로 본 발명에 따른 열병합발전기와 개별보일러의 복합설치를 이용한 <온수+난방 복합장치공급시스템>을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 <온수+난방 복합장치공급시스템>에 따른 온수공급 및 전기공급, 난방공급의 관계를 개략적으로 도시하는 개략도이고,

도 2는 열병합 발전기를 이용한 온수공급과 개별보일러를 이용한 난방공급을 복합 시현하는 원리를 도시하는 개략적 평면도이며,

도 3은 본 발명에 따른 온수공급, 난방공급, 전기공급의 위치를 개략적으로 도시하는 단면도로써, 이들 도면에 의하면

첫째, 온수공급은 열병합발전기(1)의 수냉식 냉각원리에 따라 엔진의 폐열을 이용하여 지하에 있는 온수탱크(6) 내 열교환기(5)를 거쳐 일정온도(50~60℃)를 유지하면서 각 입주자에게 공급할 수 있다.

먼저 열병합발전기(1)를 통해 뜨거워진 냉각수(2)는 공급용 헤더(3)에 모아지고 다시 삼방변(4)을 통해 열교환기(5)를 거쳐 회수용 헤더(9)로 흐른다. 이때 온 수탱크(6)에 유입된 냉수(7)는 열교환기(5)를 통해 데워져 온수로 전환되며, 온수탱크(6) 내 온수의 온도가 일정온도(60℃)에 이르면 온도센서(8)에 의해 감지되고 삼방변(4)이 작동하여, 온수탱크(6) 내 열교환기(5)로 유입되던 냉각수(2)의 유입이 차단되어 냉각수(2)는 회수용 헤더(9)로 직접 보내어 진다. 회수용 헤더(9)에 축적된 냉각수(2)는 Cooling Tower(10)로 보내져 2차 냉각되어 20~40℃로 차가워진 냉각수(11)가 발전기(1)로 다시 유입되어 발전기(1)를 냉각시킨다.

또한 겨울철에는 공급용 헤더(3)에 부착된 밸브개폐기(12)를 조절하여 온수 열교환기(5)를 경유하고 남는 폐열을 주차장 입구나 빙판길 또는 눈길의 해빙을 위해 사용할 수 있는데, 뜨거워진 냉각수(2)의 일부를 도로 해빙용 열교환기(13)로 유입시켜 팽창탱크(14) 내 부동액과 열교환이 이루어진다. 열교환기(13)에 의해 데워진 부동액은 펌프(15)를 통해 옥외 주차장 및 도로로 연결된 부동액이 주입된 온수열선(16)을 따라 순환함으로써 빙판길 및 눈길을 해빙시키게 된다. 이와 같은 해빙제어시스템은 관리인이 작동이 필요하다고 판단되는 날에만 선택하여 가동시킬 수 있다. 또한 빙판길 해빙용 열교환기(13)를 거친 냉각수(2)는 온수탱크 열교환기(5)를 거친 냉각수와는 달리 온도가 상당히 낮으므로 쿨링타워(10)를 거치지 않고 바로 발전기(1)로 유입시킨다.

둘째 각 세대별로 설치한 순수 난방용 개별보일러는 난방전용으로써 난방에 적합한 최적규모의 보일러를 설치하여 세대별로 취향에 맞는 최적온도를 조절할 수 있다.

셋째 상기 열병합발전기와 개별보일러의 복합설치를 이용한 <온수+난방 복합장치공급시스템>은 한국전력의 공급과 발전기의 공급을 동시에 공급할 수 있도록 설계하므로 성수기의 한국저력의 전력공급 부족난을 덜어 줄 수 있으며, 온수저장탱크에 충분한 양의 온수를 저장할 수 있으므로 전기사용요금이 저렴한 심야에는 발전기 대신 한국전력의 심야전기를 사용함으로써 에너지효율을 더욱 강화할 수 있는 장점이 있다.

이상에서와 같은 본 발명에 의하면,

첫째 기존 한국전력을 통한 전기의 공급이 특정 기간에는 사용량을 충족시키지 못해 많은 어려움이 있어 이의 해결방안으로 아파트 단지 내 열병합발전기를 설치하여, 한국전력에서 제공하는 전력과 열병합발전기에서 제공하는 전력을 동시에 사용하도록 설계함으로써 한국전력의 공급전력이 단절 시에도 열병합발전이 가동되어 24시간 무정전 및 24시간 최적온도의 온수공급, 24시간 최적난방 제공 등을 모두 실현할 수 있는 24시간 단절없는 상시 서비스의 제공 효과가 있고,

둘째 발전기(1)의 냉각장치의 용도를 확장하여 온수탱크(6) 내에 열교환기(5)를 통해 발전기(1)의 폐열을 온수탱크(6) 내 냉수에 전달하여 급탕으로 전환케 함으로 써, 보일러를 통해 별도의 전기 및 연료를 사용하지 않고도 온수(급탕)를 용이하게 공급받아 사용하거나, 온수(급탕)사용 외에 남는 폐열(약 10%)을 부동액이 주입된 온수열선(16)을 따라 옥외 주차장 등의 해빙용으로 사용할 수 있어, 에너지의 소비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 항시 최적온도의 온수를 공급 받을 수 있으므로 입주민의 생활편의를 향상시켜 주는 효과가 있으며,

셋째 각 세대별로 설치한 순수 난방용 개별보일러는 난방전용으로써 난방에 적합한 최적규모의 보일러를 설치하여 최소의 장치비용으로 세대별 취향에 맞는 최적온도를 제공할 수 있는 발명인 것이다.

Claims

빌딩 및 아파트 기계실 및 기타 장소에 가스 등을 이용하여 가동하는 열병합발전기를 설치하여 전기를 공급하고 이때 발생하는 고온의 폐열을 회수하여 순수 온수용 급탕의 열원으로만 사용하며, 각 세대별로 난방용 개별보일러를 별도 설치하여 세대별 직접 난방을 구현할 수 있도록 하는 복합시스템이다. 즉, 한국전력에서 제공하는 전력과 열병합발전기에서 제공하는 전력을 동시에 사용하도록 설계함으로써 한국전력의 공급전력이 단절 시에도 열병합발전이 가동되어 24시간 무정전 및 24시간 최적온도의 온수공급이 가능토록 하는 것과, 가스 등의 연료를 이용한 발전기의 가동에 의한 개별보일러의 전원공급을 이용하여 24시간 최적난방 제공 등을 모두 실현할 수 있는 <온수+난방 복합장치공급 시스템>,

시스템을 통해 열병합발전의 장점인 적정온도의 상시 온수공급과 개별보일러의 장점인 적정온도의 상시 난방을 동시에 실현하는, 열병합발전기와 개별보일러의 복합설치를 이용한 <온수+난방 복합장치공급시스템>을 구현하는 장치
제1 항에 있어서, 냉각수(2) 라인은 공급용 헤더(3)로부터 별도 연장 가능하여 옥외 주차장 및 도로의 해빙을 위해 설치된 해빙용 열교환기(13)를 거쳐 발전기(1) 로의 재유입되며, 이 라인은 겨울철에만 임의 사용됨에 따라 헤더에 냉각수 개폐기(12) 부착, 주차장 및 도로의 해빙을 위해 부동액을 주입(동파방지 목적)한 온수열선(16)의 가설, 일정량의 부동액 공급유지 및 회수를 위한 팽창탱크(14), 부동액을 주입한 온수열선(16)의 원활한 흐름을 위한 순환펌프(15)의 구비를 특징으로 하는 공급장치.