KR20070025310A

KR20070025310A - 열병합 발전 시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20070025310A
Application number: KR1020050081326A
Authority: KR
Inventors: 최원재; 최영섭; 최창민; 정백영; 장세동; 이재원
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2007-03-08

Abstract

본 발명에 따른 열병합 발전 시스템 및 그 제어방법은, 엔진과 같은 구동원측으로 공기를 송풍시키는 송풍기가 설치됨으로써, 구동원에 유입되는 공기가 과열되어 구동원의 성능이 저하되는 것을 방지함과 아울러, 구동원측 공기 온도를 감지하여 송풍기의 고장여부를 판단함으로써, 구동원측으로 과열된 공기가 유입되어 무리하게 구동되는 것을 방지할 수 있다.

열병합 발전 시스템, 구동원, 발전기, 송풍기, 히트펌프식 공기조화기

Description

열병합 발전 시스템 및 그 제어방법{Electric generation air condition system and the Control method for the same}

도 1은 종래 기술에 따른 열병합 발전 시스템의 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 히트펌프식 공기조화기가 냉방 운전일 때의 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 히트펌프식 공기조화기가 난방 운전이고 실외 온도가 낮을 때의 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 히트펌프식 공기조화기가 난방 운전이고 실외 온도가 높을 때의 개략도,

도 5는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 제어방법에 따른 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50: 발전기 52: 엔진

53: 흡입관 56: 흡입관 온도센서

60: 송풍기 64: 환기팬

66: 폐열회수수단 74: 폐열공급 열교환기

80: 방열장치 84: 삼방변

90: 히트펌프식 공기조화기 92: 압축기

94: 사방밸브 95: 실외 팽창밸브

96: 실외 열교환기 97: 실내 팽창밸브

98: 실내 열교환기 116: 바이패스 유로

118: 냉방유로 130: 제어부

본 발명은 열병합 발전 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 구동원측으로 공기를 송풍시키는 송풍기가 설치됨과 아울러, 송풍기의 고장 여부를 감지할 수 있는 열병합 발전 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 열병합 발전 시스템은 코제너레이션 시스템(Cogeneration system)이라고도 불리는 것으로, 하나의 에너지원으로부터 전력과 열을 동시에 생산하는 시스템이다.

이와 같은 열병합 발전 시스템은 가스 엔진 또는 터빈을 구동하여 발전을 하면서 발생되는 배기가스 열 또는 냉각수의 폐열을 회수하여 종합열효율을 70~80%까지 높이는 것이 가능하여, 최근에는 건축물의 전력, 열원으로 주목받고 있으며, 특 히 회수 폐열을 냉난방, 급탕 등에 많이 활용하고 있는 고효율 에너지 이용방식이다.

도 1은 종래 기술에 따른 열병합 발전 시스템의 개략도이다.

종래 기술에 따른 열병합 발전 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 전력을 생산하는 발전기(2)와, 상기 발전기(2)를 구동시킴과 아울러 열이 발생되는 엔진(10) 등의 구동원(이하, '엔진'이라 칭함)과, 상기 엔진(10)에서 발생된 폐열을 회수하는 폐열회수 수단(20)과, 상기 폐열회수 수단(20)의 폐열이 이용되는 축열조(30)를 포함하여 구성된다.

상기 발전기(2)에서 생산된 전력은 가정의 각종 조명기구나 히트펌프식 공기조화기(4) 등의 가전기기로 공급된다.

상기 발전기(2)와 엔진(10)은 상기 열수요처와 별도로 이루어진 섀시(미도시)의 엔진룸(E) 내에 설치된다.

상기 히트펌프식 공기조화기(4)는 압축기(5)와 사방밸브(6)와 실내 열교환기(7)와 팽창기구(8)와 실외 열교환기(9)를 포함하여 구성된다.

상기 히트펌프식 공기조화기(4)는 냉방 운전시 상기 압축기(5)에서 압축된 냉매가 상기 사방밸브(6)와 실외 열교환기(9)와 팽창기구(8)와 실내 열교환기(7)와 사방밸브(6)를 차례로 경유하여 압축기(5)로 순환됨에 따라, 상기 실외 열교환기(9)가 응축기로 작용하고, 상기 실내 열교환기(7)가 증발기로 작용하면서 실내공기의 열을 빼앗는다.

반면에, 난방 운전시에는 상기 압축기(5)에서 압축된 냉매가 상기 사방밸브 (6), 실내 열교환기(7), 팽창기구(8), 실외 열교환기(9), 사방밸브(6)를 차례로 경유하여 상기 압축기(5)로 순환됨에 따라, 상기 실외 열교환기(9)가 증발기로 작용하고, 상기 실내 열교환기(7)가 응축기로 작용하면서 실내 공기를 가열하게 된다.

상기 폐열회수 수단(20)은 상기 엔진(10)에서 배출되는 배기가스의 열을 빼앗는 배기가스 열교환기(22)와, 상기 엔진(10)을 냉각시킨 냉각수의 열을 빼앗는 냉각수 열교환기(24)로 구성된다.

상기 배기가스 열교환기(22)는 상기 축열조 등의 열수요처(30)와 제 1 열공급라인(23)으로 연결되고, 상기 엔진(10)의 배기가스로부터 빼앗은 폐열은 상기 제 1 열공급라인(23)을 통해 축열조 등의 열수요처(30)로 전달된다.

상기 냉각수 열교환기(24)는 상기 축열조(30) 등의 열수요처(30)와 제 2 열 공급라인(25)으로 연결되고, 상기 엔진(10)을 냉각시킨 냉각수로부터 빼앗은 열은 상기 제 2 열공급라인(25)을 통해 축열조 등의 열수요처(30)로 전달된다.

상기 축열조에는 급탕조 등이 연결된다.

그러나, 종래 기술에 따른 열병합 발전 시스템은 상기 엔진(10) 구동시, 상기 엔진(10)으로 유입되는 공기가 과열될 경우 상기 엔진(10)의 성능이 급격하게 저하되고, 이에 따라 상기 엔진(10)의 수명이 단축되는 문제점이 있다.

또한, 상기 엔진(10)의 폐열이 상기 히트펌프식 공기조화기(4)에서 이용되지 못하고 급탕조 등에서만 이용되므로, 폐열 이용 효율이 극대화되지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진으로 유입되는 공기가 과열되는 것을 방지하기 위해 엔진측으로 공기를 송풍시키는 송풍기를 설치함으로써 엔진의 성능 저하를 방지할 수 있는 열병합 발전 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 엔진측의 공기 온도를 감지하여 송풍기의 고장 여부를 판단함으로써, 송풍기의 고장시 엔진이 무리하게 구동되는 것을 방지할 수 있는 열병합 발전 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기 히트펌프식 공기조화기의 난방 운전시 상기 구동원의 폐열이 상기 히트펌프식 공기조화기의 난방 성능을 높이는데 활용되어 그 효율이 극대화되는 열병합 발전 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 발전기와; 상기 발전기를 구동시키는 구동원과; 상기 구동원의 폐열을 회수하는 폐열회수수단과; 상기 발전기로부터 전력을 공급받는 히트펌프식 공기조화기와; 상기 구동원측 공기 온도에 따라 에러(Error)여부를 판단하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 열병합 발전 시스템은 상기 구동원측으로 공기를 송풍시키는 송풍기를 더 포함하여 구성되고, 상기 제어부는 상기 구동원측 공기 온도에 따라 상기 송풍기의 고장 여부를 판정하는 것을 특징으로 한다.

상기 열병합 발전 시스템은 상기 제어부에서 에러 판정시 경고음 또는 경고 램프를 통해 에러를 알리는 경고수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 제어방법은 발전기를 구동시키는 구동원측 공기 온도를 감지하는 구동원측 온도 감지단계와; 상기 구동원측 온도 감지단계에서 감지된 공기의 온도에 따라 에러 여부를 판단하는 에러 판단 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 에러 판단 단계는, 상기 구동원 측으로 공기를 송풍시키는 송풍기의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 구동원측 온도 감지단계는 상기 송풍기 구동 후 소정 시간이 경과되면, 실시되는 것을 특징으로 한다.

상기 열병합 발전 시스템의 제어방법은, 상기 에러 판단 단계에서 에러 판정시 상기 구동원을 비상 정지시키는 비상 정지단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 열병합 발전 시스템의 제어방법은, 상기 에러 판단 단계에서 에러 판정시 경고음 또는 경고 램프를 통해 에러를 알리는 에러 알림 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 히트펌프식 공기조화기가 냉방 운전일 때의 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 히트펌프식 공기조화기가 난방 운전이고 실외 온도가 낮을 때의 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 히트펌프식 공기조화기가 난방 운전이고 실외 온도가 높을 때의 개략도이고, 도 5는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 제어방법에 따른 순서도이다.

본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 전력 및 폐열을 공급할 수 있는 열병합 발전부와, 상기 열병합 발전부의 전력 및 폐열을 이용하는 히트펌프식 공기조화기(90)로 이루어진다.

상기 열병합 발전부는, 전력을 생산하는 발전기(50)와 상기 발전기(50)를 구동시키는 구동원과 상기 구동원의 폐열을 회수하는 폐열회수수단(66)이 설치된 메인유닛(87)과, 상기 폐열회수수단(66)에서 회수된 폐열을 상기 히트펌프식 공기조화기(90)로 공급하는 폐열공급 열교환기(74)와 상기 폐열회수수단(66)에서 회수된 폐열을 방열하는 방열장치(80)가 설치된 서브유닛(88)으로 구분될 수 있다.

먼저, 상기 메인유닛(87)에 대하여 상세히 설명하면, 다음과 같다.

상기 발전기(50)는 교류 발전기와 직류 발전기 중 어느 하나로서, 상기 구동원의 출력축에 회전자가 연결되어 상기 출력축의 회전시 전력을 생산하고, 생산된 전력을 가전기기나 상기 히트펌프식 공기조화기(90) 등으로 공급한다.

상기 구동원은 연료 전지로 이루어지거나, 가스 또는 석유 등 화석 연료를 이용하여 운전되는 엔진으로 이루어지는 것도 가능하나, 이하 엔진(52)으로 한정하여 설명한다.

상기 엔진(52)에는 내부에 구비된 연소실로 연료와 공기가 공급되는 흡입관(53)이 설치되고, 연료 연소시 배기되는 배기가스가 배출되는 배기관(54)이 구비된다.

상기 흡입관(53)에는 상기 엔진(52)으로 유입되는 공기의 온도를 감지하기 위해 흡입관 온도센서(56)가 설치된다.

한편, 상기 엔진(52)에 유입되는 공기가 과열될 경우 상기 엔진(52) 성능이 급격하게 저하될 수 있다. 따라서, 상기 메인유닛(87)의 섀시(86)에는 제 1,2 통풍구(86a, 86b)가 형성되고, 상기 섀시(86)의 내부에는 상기 엔진(52)측으로 공기를 송풍시키는 송풍기(60)가 설치된다.

상기 제 1 통풍구(86a)는 공기의 유동성이 향상되도록 상기 송풍기(60) 측에 설치되고, 상기 제 2 통풍구(86b)는 상기 엔진(52)에 의해 고온이 된 공기가 상기 메인유닛(87)의 외부로 유동될 수 있도록 상기 엔진(52)측에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 송풍기(60)는 상기 발전기(50)의 전력을 공급받아 구동되는 모터(62)와, 상기 모터(62)로부터 회전력을 전달받아 회전되는 환기팬(64)으로 구성된다.

상기 폐열회수수단(66)은 상기 엔진(52)과 냉각수 라인(70)을 통해 연결되어 상기 엔진(52)의 냉각수 열을 회수하는 냉각수 열교환기(67)와, 상기 엔진(52)에서 배출된 배기가스 열을 회수하도록 상기 배기관(54) 상에 설치된 제 1,2 배기가스 열교환기(68)(69)를 포함하여 구성된다.

상기 냉각수 라인(70)에는 냉각수가 상기 엔진(52)과 냉각수 열교환기(67)를 순환할 수 있도록 냉각수 순환펌프(72)가 설치된다.

다음, 상기 서브유닛(88)에 대하여 상세히 설명하면, 다음과 같다.

상기 폐열공급 열교환기(74)는 상기 냉각수 열교환기(67)와 제 1,2 배기가스 열교환기(68)(69) 중 적어도 어느 하나에 회수된 열을 흡수토록, 상기 냉각수 열교환기(67) 및 제 1,2 배기가스 열교환기(68)(69)와 폐열 회수를 위한 열매체를 안내하는 열매체 순환유로(76)를 통해 연결된다. 즉, 상기 열매체 순환유로(76)는 상기 열매체 순환유로(76) 내 열매체가 상기 냉각수 열교환기(67)와 제 2 배기가스 열교환기(69)와 제 1 배기가스 열교환기(68)와 상기 폐열공급 열교환기(74)를 차례로 순환할 수 있도록 구비될 수 있다.

상기 열매체 순환유로(76)에는, 상기 열매체 순환유로(76) 내 열매체가 순환될 수 있도록 펌핑 작용을 행하는 열매체 순환펌프(77)가 구비된다.

또한, 상기 열매체 순환유로(76)에는 상기 열매체 순환펌프(77)의 입구측에, 상기 열매체 순환유로(76) 내에서 발생된 기체가 저장되는 팽창탱크(78)가 연결된다.

또한, 상기 열매체 순환유로(76)상에는 열매체의 온도를 감지하도록 열매체 온도센서(79)가 구비된다.

상기 방열장치(80)는 상기 냉각수 열교환기(67)와 제 1,2 배기가스 열교환기(68)(69)에서 회수된 열이 대기중으로 방열되는 방열 열교환기(81)와, 상기 열매체 순환유로(76)와 연결되어 상기 열매체 순환유로(76) 내 열매체를 상기 방열 열교환기(81)로 안내하는 방열유로(82)와, 방열성 극대화를 위해 상기 방열 열교환기(81)로 외부 공기를 강제 송풍시키는 방열 송풍기(85)로 이루어진다.

상기 방열유로(82)의 입구측과 상기 열매체 순환유로(76)가 연결되는 지점에는 상기 폐열회수수단(66)을 통과한 열매체가 상기 방열 열교환기(81) 또는 폐열공급 열교환기(74)로 분배될 수 있도록 삼방변(84)이 설치된다.

상기와 같이 구성된 방열장치(80)는 상기 방열 열교환기(81)로 전달된 열이 급탕조나 축열조에서 이용되도록 구성될 수도 있다.

다음, 상기 히트펌프식 공기조화기(90)의 구성에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 히트펌프식 공기조화기(90)는 압축기(92)와 사방밸브(94)와 실외 열교환기(96)와 실외 팽창밸브(95)가 설치된 실외기(O)와, 실내 열교환기(98)와 실내 팽창밸브(97)가 설치된 실내기(I)로 이루어진다.

상기 압축기(92)는 각각의 실외기(O)에 하나 또는 둘 이상의 복수개로 구성될 수 있다. 이하, 각각의 실외기(O)에 두 개의 압축기(92)가 구성된 것으로 한정하여 설명한다.

상기 각각의 실외기(O)에 설치된 2개의 압축기(92)는 히트펌프식 공기조화기 (90)의 열매체인 냉매가 흡입되는 흡입 측에 설치된 공용 어큐뮬레이터(91)를 통해 연결된다.

상기 히트펌프식 공기조화기(90)는 하나의 실외기(O)와 하나의 실내기(I)로 구성되는 것도 가능하고, 하나의 실외기(O)와 복수개의 실내기(I)로 구성되는 것도 가능하며, 복수개의 실외기(O)와 복수개의 실내기(I)로 구성되는 것도 가능하다. 이하 본 실시예에 따른 히트펌프식 공기조화기(90)는 복수개의 실외기(O)와 복수개의 실내기(I)로 구성된 것으로 한정하여 설명한다.

상기 실외기(O)와 실내기(I), 상기 폐열공급 열교환기(74)는 상기 히트펌프식 공기조화기(90)의 냉매가 순환될 수 있도록 형성된 냉매 순환유로(99)를 통해 연결된다.

상기 냉매 순환유로(99)에는 냉방 운전시 상기 폐열공급 열교환기(74)로 냉매가 유입되는 것을 차단토록 상기 폐열공급 열교환기(74)의 입구 측에 제 1 난방용 밸브(102)가 구비된다.

또한, 상기 냉매 순환유로(99)에는 냉방 운전시 상기 폐열공급 열교환기(74)로 냉매가 역류되는 것을 차단토록 상기 폐열공급 열교환기(74)의 출구 측에 난방용 역지변(108)이 구비된다.

또한, 상기 냉매 순환유로(99)에는 냉방 운전시 냉매가 상기 폐열공급 열교환기(74)를 바이패스하도록 상기 폐열공급 열교환기(74)의 입구 측과 출구 측을 연결하는 냉방유로(118)가 연결된다.

상기 냉방유로(118)에는 상기 냉매 순환유로(99) 내 냉매가 냉방 운전시 상 기 냉방유로(118)로 유입되도록 냉매를 안내하고, 난방 운전시에는 냉매의 유입을 차단하도록 제 1 냉방용 역지변(112)이 구비된다.

또한, 상기 냉매 순환유로(99)에는 난방 운전이고 실외 온도가 낮을 때 냉매가 상기 실외 열교환기(96)로 유입되는 것을 차단토록 상기 실외 열교환기(96)의 일측에 제 2 냉방용 역지변(114)이 구비되고, 상기 실외 열교환기(96)의 타측에 냉매의 역류를 차단하기 위한 냉방용 밸브(110)가 구비된다.

아울러, 상기 냉매 순환유로(99)에는 난방 운전이고 실외온도가 낮을 때 냉매가 상기 실외 열교환기(96)를 바이패스하도록 상기 실외 열교환기(96)의 일측과 타측을 연결하는 바이패스 유로(116)가 구비된다.

상기 바이패스 유로(116)에는 냉방 운전시 상기 바이패스 유로(116)를 폐쇄하고 난방 운전시 개방할 수 있도록 제 2 난방용 밸브(104)가 구비되고, 냉매를 팽창시키기 위한 상기 실외 팽창밸브(95)가 위치된다.

상기 실외 열교환기(96)와 바이패스 유로(116) 사이에는, 난방 운전이고 실외 온도가 높을 때, 상기 실외 팽창밸브(95)에서 팽창된 냉매가 상기 실외 열교환기(96)를 통과하면서 증발될 수 있도록, 일단이 상기 실외 팽창밸브(95)와 제 2 난방용 밸브(104)의 사이에 연결되고 타단이 실외 열교환기(96)와 제 2 냉방용 역지변(114) 사이에 연결된 연결유로(120)가 형성된다.

상기 연결유로(120)에는 상기 연결유로(120)를 개폐시키는 제 3 난방용 밸브(106)가 설치된다.

또한, 상기 냉매 순환유로(99)에는 상기 냉매 순환유로(99) 내 냉매의 온도 를 감지하도록 냉매 온도센서(93)가 구비될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은 열병합 발전 시스템의 운전을 제어하기 위한 제어부(130)가 구비된다.

특히, 상기 제어부(130)는 상기 흡입관 온도센서(56)를 통해 상기 엔진(52)측 공기의 온도 정보를 획득하여 상기 송풍기(60)의 고장 여부를 판단하고, 그에 따라 열병합 발전 시스템을 제어한다.

또한, 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템은, 상기 제어부(130)에서 상기 송풍기(60)의 고장으로 인한 에러 판정을, 경고음 또는 경고 램프를 통해 알리기 위한 경고수단이 더 포함될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

상기 엔진(52)이 구동되면, 상기 발전기(50)는 회전자가 회전되어 전력을 생산한다.

상기 발전기(50)에서 생산된 전력은 전력선을 통해 상기 히트펌프식 공기조화기(90)로 공급된다.

상기 히트펌프식 공기조화기(90)는 전력을 받으면 냉방 또는 난방 운전되어, 상기 실내기(I)가 설치된 룸이 냉방 또는 난방되게 한다.

상기 발전기(50)에서 생산된 전력은 상기 열매체 순환펌프(77), 냉각수 순환 펌프(72) 등에 공급된다.

그러면, 상기 엔진(52)의 냉각수 폐열과 배기가스 폐열이 상기 냉각수 열교환기(67)와 제 1,2 배기가스 열교환기(68)(69)를 통해 회수된 후, 상기 방열 열교환기(81)나 폐열공급 열교환기(74)로 공급된다.

또한, 상기 발전기(50)에서 생산된 전력은 상기 송풍기(60)에 공급된다.

상기 송풍기(60)가 상기 발전기의 발전 전력에 의해 구동되면, 상기 송풍기는 상기 제 1,2 통풍구(86a)(86b)를 통해 상기 섀시(86) 내부를 통풍시킴으로써 상기 엔진(52)으로 유입되는 공기가 과열되지 않도록 한다.

한편, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 운전시, 후술할 송풍기 고장 판단 알고리즘에 의하여 상기 송풍기(60)의 고장 여부가 판단된다.

상기 송풍기 고장 판단 알고리즘에 따른 상기 송풍기(60)의 고장 여부를 판단하는 방법을 도 2 내지 도 5를 참조하여 자세히 설명하면, 다음과 같다.

상기 엔진(52)이 구동되기 시작하면(S1), 상기 발전기(50)의 발전 전력을 공급받아 상기 송풍기(60)가 구동된다(S2).

상기 송풍기(60)가 구동되면, 상기 제어부(130)는 상기 송풍기(60) 구동 후 경과된 시간(T)을 확인하여 소정 시간(T0)이 경과되었는지 판단한다.

여기서, 상기 소정 시간(T0)은 상기 송풍기(60)의 정상 구동시 상기 송풍기(60)의 송풍력에 의해 상기 엔진(52)으로 흡입되는 공기 온도가 적정 온도로 안정 되기 위해 필요한 시간이다.

상기 소정 시간(T0)이 경과되면, 상기 제어부(130)는 상기 흡입관 온도 센서(56)를 통해 상기 엔진(52)측 공기의 온도(C) 정보를 획득한다.

상기 엔진(52)측 공기 온도(C) 정보는 상기 송풍기(60)의 고장 여부를 판단하기 위한 기준으로 설정된 기준치(C0)와 비교된다(S4).

상기 엔진(52)측 공기 온도(C) 정보와 기준치(C0)의 비교 과정에서, 상기 엔진(52)측 공기 온도(C)가 상기 기준치(C0)를 초과하면, 상기 엔진(52)으로 상당히 높은 온도의 공기가 흡입되고 있는 것이므로, 상기 송풍기(60)가 고장난 상태로 판정된다(S5).

한편, 상기와 같은 송풍기(60) 고장 여부 판단과정을 통해 상기 송풍기(60)가 고장났다고 판정되면, 상기 엔진(52)을 비상 정지시키고(S6), 경고음 또는 경고 램프를 통해 상기 송풍기(60)의 고장 여부를 사용자에게 알린다(S7).

반면, 상기 엔진(52)측 공기 온도(C)와 기준치(C0)의 비교 과정에서(S4), 상기 흡입관 온도센서(56)를 통해 획득한 상기 엔진(52)측 공기의 온도(C)가 상기 기준치(C0) 이하이면, 상기 송풍기(60)는 정상 작동하는 것으로 판정된다(S11).

상기 송풍기(60)가 정상 작동하는 것으로 판정되면, 상기 열병합 발전 시스템은 계속 작동된다.

이하, 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 히트펌프식 공기조화기가 냉방 운전일 때의 동작을 도 2를 참조하여 자세히 살펴보면 다음과 같다.

이때, 상기 삼방변(84)은 상기 폐열회수수단(66)을 통해 회수된 상기 엔진(52)의 폐열이 상기 방열 열교환기(81)를 통해 100% 방열되도록 냉방모드로 세팅된다.

상기 히트펌프식 공기조화기(90)에서는 냉방 운전을 위해 상기 사방밸브(94)가 냉방모드로 세팅되고, 상기 제 1,2,3 난방용 밸브(102)(104)(106)와 실외 팽창밸브(95)는 오프되고, 상기 냉방용 밸브(110)는 온된다. 즉, 상기 바이패스 유로(116)와 폐열공급 열교환기(74)로 냉매가 유입되는 것을 차단한다.

그리고, 상기 압축기(92)가 구동됨에 따라, 상기 냉매 순환유로(99) 내 냉매가 상기 압축기(92)와 사방밸브(94), 실외 열교환기(96), 실내 팽창밸브(97), 실내 열교환기(98)를 차례로 순환된다.

그러면, 상기 냉매 순환유로(99) 내 냉매가 상기 압축기(92)에서 압축된 후 상기 실외 열교환기(96)에서 응축된 다음, 상기 실내 팽창밸브(97)를 통과하면서 팽창되고, 상기 실내 팽창밸브(97)에서 팽창된 냉매가 상기 실내 열교환기(98)에서 실내 공기와 열교환되어 증발됨으로써, 실내가 냉방된다.

본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 히트펌프식 공기조화기가 난방운전이고 실외 온도가 낮을 때의 동작을 도 3을 참조하여 자세히 살펴보면 다음과 같다.

이때, 상기 삼방변(84)은 상기 폐열회수수단(66)을 통해 회수된 엔진(52)의 폐열이 적어도 일부는 상기 폐열공급 열교환기(74)로 공급될 수 있도록 난방모드로 세팅된다.

상기 히트펌프식 공기조화기(90)에서는 난방 운전을 위해 상기 사방밸브(94)는 난방모드로 세팅되고, 상기 제 1,2 난방용 밸브(102)(104)는 온되고, 상기 냉방용 밸브(110)와 제 3 난방용 밸브(106)는 오프된다. 즉, 냉매가 상기 실외 열교환기(96)로 유입되는 것을 차단한다.

그리고, 상기 압축기(92)가 구동됨에 따라 상기 냉매 순환유로(99) 내 냉매가 상기 압축기(92)에서 압축된 후 상기 사방밸브(94)를 통해 상기 실내 열교환기(98)로 유입된다.

상기 실내 열교환기(98)로 유입된 냉매는 실내 공기와 열교환되어 실내 공기로 열을 빼앗겨 응축되면서 실내를 난방시킨다.

상기 실내 열교환기(98)에서 응축된 냉매는 상기 실내 팽창밸브(97)를 통과한 후, 상기 바이패스 유로(116)로 유입된다.

상기 바이패스 유로(116)로 유입된 냉매는 상기 실외 팽창밸브(95)에서 팽창되고, 팽창된 냉매는 상기 제 2 난방용 밸브(104)와 제 1 난방용 밸브(102)를 거친 후, 상기 폐열공급 열교환기(74)로 유입되어 증발된다.

상기 폐열공급 열교환기(74)에서 증발된 냉매는 상기 압축기(92)로 순환된다.

상기와 같이 히트펌프식 공기조화기(90)가 상기 엔진(52)의 폐열을 이용하여 난방 운전되면, 실외온도에 관계없이 항상 일정 수준의 난방 능력을 발휘할 수 있다.

다음, 본 발명에 따른 열병합 발전 시스템의 히트펌프식 공기조화기가 난방 운전이고 실외 온도가 높을 때의 동작을 도 4를 참조하여 자세히 살펴보면 다음과 같다.

이때, 상기 삼방변(84)은 냉방 운전시와 같이 상기 엔진(52)의 폐열이 100% 방열되도록 냉방모드로 전환된다.

그리고, 상기 히트펌프식 공기조화기(90)에서는 난방 운전을 위해 상기 사방밸브(94)는 난방모드로 전환되고, 상기 제 1,3난방용 밸브(102)(106)와 냉방용 밸브(110)는 온되고, 상기 제 2 난방용 밸브(104)는 오프된다. 즉, 냉매가 상기 연결유로(120)를 통해 상기 실외 열교환기(96)로 유입되도록 한다.

상기 압축기(92)가 구동됨에 따라, 상기 냉매 순환유로(99) 내 냉매가 상기 압축기(92)에서 압축된 후 상기 사방밸브(94)를 통해 상기 실내 열교환기(98)로 유입된다.

상기 실내 열교환기(98)에서 응축된 냉매는 상기 실내 팽창밸브(97)를 거쳐 상기 바이패스 유로(116)로 유입된다.

상기 바이패스 유로(116)로 유입된 냉매는 상기 실외 팽창밸브(95)에서 팽창된 후 상기 연결유로(120)를 통해 상기 실외 열교환기(96)로 유입된다.

상기 실외 열교환기(96)로 유입된 냉매는 온도가 높은 실외 공기의 열을 전 달받아 증발된다.

상기 실외 열교환기(96)에서 증발된 냉매는 상기 폐열공급 열교환기(74)를 통과한 후 압축기(92)로 순환된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 열병합 발전 시스템 및 그 제어방법은, 엔진과 같은 구동원측으로 공기를 송풍시키는 송풍기가 설치됨으로써, 구동원에 유입되는 공기가 과열되어 구동원의 성능이 저하되고 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 흡입관 온도센서를 통해 구동원측 공기의 온도를 감지하여, 구동원측 공기 온도 정보와 송풍기의 고장 여부를 판단하기 위한 기준으로 설정된 기준치를 비교함으로써, 송풍기의 고장 여부를 판정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 송풍기의 고장 판정 후, 구동원을 비상 정지하고, 송풍기의 고장으로 인한 에러 판정을 알림으로써, 송풍기의 고장으로 인해 구동원에 과열된 공기가 유입되어 무리하게 구동되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 구동원으로부터 회수된 폐열을 히트펌프식 공기조화기로 공급하도록 폐열공급 열교환기가 설치됨으로써, 난방 운전이고 실외 온도가 낮을 경우 냉매가 폐열공급 열교환기에서 증발되므로, 실외 온도와 무관하게 일정한 난방 능력을 가질 수 있고 소비 전력이 감소될 뿐만 아니라 실외 열교환기의 서리착상을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Claims

발전기와;

상기 발전기를 구동시키는 구동원과;

상기 구동원의 폐열을 회수하는 폐열회수수단과;

상기 발전기의 전력과 상기 폐열회수수단에서 회수된 폐열을 공급받는 히트펌프식 공기조화기와;

상기 구동원측 공기 온도에 따라 에러(Error)여부를 판단하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템
청구항 1에 있어서,

상기 열병합 발전 시스템은 상기 구동원측으로 공기를 송풍시키는 송풍기를 더 포함하여 구성되고,

상기 제어부는 상기 구동원측 공기 온도에 따라 상기 송풍기의 고장 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템
청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,

상기 열병합 발전 시스템은 상기 제어부에서 에러 판정시 경고음 또는 경고 램프를 통해 에러를 알리는 경고수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템
발전기를 구동시키는 구동원측 공기 온도를 감지하는 구동원측 온도 감지단계와;

상기 구동원측 온도 감지단계에서 감지된 공기의 온도에 따라 에러 여부를 판단하는 에러 판단 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법
청구항 4에 있어서,

상기 에러 판단 단계는, 상기 구동원 측으로 공기를 송풍시키는 송풍기의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법
청구항 5에 있어서,

상기 구동원측 온도 감지단계는 상기 송풍기 구동 후 소정 시간이 경과되면, 실시되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법
청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

상기 열병합 발전 시스템의 제어방법은, 상기 에러 판단 단계에서 에러 판정시 상기 구동원을 비상 정지시키는 비상 정지단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법
청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

상기 열병합 발전 시스템의 제어방법은, 상기 에러 판단 단계에서 에러 판정시 경고음 또는 경고 램프를 통해 에러를 알리는 에러 알림 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전 시스템의 제어방법