KR20100005097A - A method and system for rejecting heat in an absorption chiller - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 흡수 냉각기 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 동시 냉난방이 가능한 흡수 냉각기에서 온수(hot water) 공급원으로부터 방열(heat reject)하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an absorption chiller system. More specifically, the present invention relates to a method and system for heat rejection from a hot water source in an absorption chiller capable of simultaneous heating and cooling.
동시 냉난방 흡수 냉각기는 각각 온수 공급원과 냉수(chilled water) 공급원을 사용하여 빌딩에 난방 및 냉방을 제공하도록 구성될 수도 있다. 흡수 냉각기는 온수를 수용하여 온수의 온도를 상승시키도록 형성되는 열교환기를 포함할 수도 있다. 빌딩은 빈번하게 변하는 난방 및 냉방 요구를 가질 수도 있다. 빌딩이 어떠한 난방도 요구하지 않는 기간이 있을 수 있고, 따라서 흡수 냉각기는 그 기간 동안에 난방 요구를 갖지 않는다. 이들 경우에, 냉방 요구가 있다면, 흡수 냉각기는 여전히 작동 중이고, 열교환기로 온수를 전달하는 펌프가 열교환기를 통해 온수를 순환시키는 것을 계속할 수도 있다. 부분적으로는 펌프로부터의 에너지 및 열교환기의 배관 내측의 마찰열로 인해, 온수의 온도가 상승할 수도 있다. 빌딩이 온수로부터의 에너지를 소모하기 위한 난방 부하를 갖지 않는다면, 온수는 바람직하지 않은 온도로 상승될 수도 있다.The simultaneous HVAC absorber chiller may be configured to provide heating and cooling to the building using a hot water source and a chilled water source, respectively. The absorption chiller may include a heat exchanger configured to receive the hot water to raise the temperature of the hot water. Buildings may have heating and cooling needs that change frequently. There may be a period during which the building does not require any heating, so the absorption chiller does not have a heating requirement during that period. In these cases, if there is a cooling requirement, the absorption chiller is still in operation, and a pump that delivers hot water to the heat exchanger may continue to circulate the hot water through the heat exchanger. In part due to the energy from the pump and the frictional heat inside the piping of the heat exchanger, the temperature of the hot water may rise. If the building does not have a heating load to consume energy from the hot water, the hot water may be raised to an undesirable temperature.
열교환기의 출구에서의 온수 온도가 미리 정해진 레벨보다 높게 상승될 때, 온수 공급원으로부터 방열하는 시스템 및 방법이 요구된다.When the hot water temperature at the outlet of the heat exchanger rises above a predetermined level, there is a need for a system and method for dissipating heat from a hot water supply.
본 발명은 흡수기, 제너레이터, 열교환기, 응축기, 증발기, 및 흡수기와 응축기를 통과하는 냉각수 루프(cooling water loop)를 갖는 동시 냉난방 흡수 냉각기에서 난방을 위해 사용될 수 있는 온수 공급원으로부터 방열하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 열교환기와 평행하게 구성되고 열교환기의 입구 및 출구에 연결되는 바이패스 루프를 포함한다. 바이패스 루프는 열교환기로 유동하는 온수의 적어도 일부를 수용하도록 구성되고, 냉각수 루프의 일부 내측에 위치되는 라디에이터를 포함한다. 바이패스 루프 내로 안내되는 온수는, 온수로부터의 열이 냉각수 루프에서 냉각수로 전달되도록 라디에이터를 통해 유동한다. 시스템은 또한 바이패스 루프를 통과하는 온수의 유동을 제어하기 위한 밸브를 포함한다.The present invention provides a method and system for radiating heat from a hot water source that can be used for heating in an absorber, a generator, a heat exchanger, a condenser, an evaporator, and a simultaneous air-conditioning absorption chiller having a cooling water loop through the absorber and the condenser. It is about. The system includes a bypass loop configured in parallel with the heat exchanger and connected to the inlet and the outlet of the heat exchanger. The bypass loop is configured to receive at least a portion of the hot water flowing to the heat exchanger and includes a radiator located inside a portion of the cooling water loop. Hot water guided into the bypass loop flows through the radiator such that heat from the hot water is transferred to the cooling water in the cooling water loop. The system also includes a valve for controlling the flow of hot water through the bypass loop.
도 1은 동시 냉난방 흡수 냉각기의 예시적인 실시예의 개략도이고, 이 동시 냉난방 흡수 냉각기는 열교환기 및 열교환기로 전달되는 온수 공급원으로부터의 방열을 위해 구성되는 바이패스 루프를 포함한다.1 is a schematic diagram of an exemplary embodiment of a simultaneous heating and cooling absorption chiller, which includes a bypass loop configured for heat dissipation from a heat exchanger and a hot water supply to the heat exchanger.
도 2는 도 1의 열교환기와 바이패스 루프의 일부의 개략도이다.FIG. 2 is a schematic diagram of a portion of the heat exchanger and bypass loop of FIG. 1. FIG.
도 3은 도 1 및 도 2 의 열교환기 및 바이패스 루프와, 바이패스 루프를 통과하는 유동을 조절하기 위해 구성되는 밸브의 또 다른 개략도이다.3 is another schematic diagram of the heat exchanger and bypass loop of FIGS. 1 and 2 and a valve configured to regulate the flow through the bypass loop.
도 4는 흡수기, 응축기, 냉각수 루프, 및 바이패스 루프를 포함하는 도 1의 냉각기의 일부의 개략도이고, 이 냉각기는 냉각수 루프의 배관을 통과하는 방열 라디에이터를 포함한다.4 is a schematic diagram of a portion of the cooler of FIG. 1 including an absorber, a condenser, a coolant loop, and a bypass loop, the cooler including a heat radiating radiator passing through the piping of the coolant loop.
도 5는 도 1의 흡수 냉각기의 동작 제어를 위한 제어 시스템의 개략도이다.5 is a schematic diagram of a control system for controlling the operation of the absorption chiller of FIG. 1.
도 1은 흡수 냉각기 시스템(10)의 개략도이며, 흡수 냉각기 시스템(10)은 증발기(12), 흡수기(14), 고단계 제너레이터(16), 저단계 제너레이터(18), 응축기(20), 고온 용액 열교환기(22), 저온 용액 열교환기(24), 및 보조 열교환기(26)를 포함한다. 도 1의 예시적인 실시예에서, 냉각기 시스템(10)은 동시 냉난방 성능을 갖는 이중 효과 흡수 냉각기이고, 시스템(10)은 빌딩에 난방과 냉방을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 냉각기 시스템(10)에서 방열하기 위한 본원에 기재된 방법 및 시스템은, 단일 효과 또는 3중 효과 흡수 냉각기를 포함하지만 이에 제한되지는 않는, 동시 냉난방 성능을 갖는 임의의 유형의 흡수 냉각기에 적용할 수도 있다.1 is a schematic diagram of an
냉각기 시스템(10)은 증발기(12)를 통과하는 냉수 공급원(28)의 온도를 강하시킴으로써 빌딩에 냉방을 제공하도록 구성된다. 이와 동시에, 시스템(10)은 보조 열교환기(26)를 통과하는 온수 공급원(30)의 온도를 상승시킴으로써 빌딩에 난방을 제공할 수 있다. 흡수 냉각기로 일반적으로 사용되는 바와 같이, 시스템(10)은 또한 냉각수가 열 제거를 위해 사용되도록 흡수기(14) 및 응축기(20)를 통해 냉각 탑으로부터 물을 유동시키기 위한 냉각수 루프(32)를 포함한다.The
당해 기술분야에 알려진 바와 같이, 시스템(10)과 같은 흡수 냉각기 시스템은 냉방 및/또는 난방 효과를 제공하기 위해 리튬 브로마이드(lithium bromide)와 같은 흡수 용액과 물과 같은 냉매를 사용하도록 구성된다. 리튬 브로마이드 및 물을 사용하는 냉각기 시스템(10)이 기재되어 있더라도, 다른 조합(예컨대, 흡수제로서의 물과 냉매로서의 암모니아)이 시스템(10)에서 선택적으로 사용될 수 있다.As is known in the art, absorption chiller systems, such as
증발기(12)는 응축기(20)로부터 액체 형태의 냉매(즉, 물)를 수용하고 증발기 섬프(34)에 물을 저장하도록 구성된다. 냉매 펌프(36)를 사용하여, 증발기(12)는 섬프(34)로부터, 증발기(12)의 상부에 위치하는 스프레이어(sprayer)(38)로, 또는 증발기(12) 내의 드리퍼(dripper) 시스템으로 물을 펌핑한다. 증발기(12) 내측의 튜브를 통해 진행하는 냉수(28)로 인해, 스프레이어(38)로부터의 물은 기화되고, 냉수(28)는 온도가 강하된다. 도시된 바와 같이, 시스템(10)은 폐쇄 루프 시스템이고, 스프레이어(38)로부터의 물이 낮은 온도에서 비등하도록 진공으로 유지된다. 이제 기화된 상태인 냉매(물)은 엘리미네이터(eliminator)(40)를 통해 흡수기(14)로 진행하고, 이 지점에서 물은 흡수기(14)의 상부에 있는 스프레이어(42)를 통해 분무되는 농축된 리튬 브로마이드 용액에 의해 흡수된다. 희석된 리튬 브로마이드 용액은 용액 펌프(44)를 사용하여 고단계 제너레이터(16)로 전달된다. 리튬 브로마이드 용액을 저단계 제너레이터(18)로 그리고 저단계 제너레이터(18)로부터 이송하는 고온 및 저온 용액 열교환기(22, 24)는 제너레이터(16)로 유동하는 희석된 리튬 브로마이드 용액의 온도를 상승시키고, 이에 따라 제너레이터(16)의 효율을 증가시킨다.The
배기 가스는 리튬 브로마이드 용액으로부터의 물을 비등시키기 위해 고단계 제너레이터(16)로 공급되고, 이에 따라 스팀을 생성한다. 도 1의 예시적인 실시예에서, 배기 가스는 마이크로터빈(microturbine) 또는 다른 유형의 원동기(prime mover)로부터 공급된다. 시스템(10)의 이점은, 시스템이 빌딩에 사용되는 또 다른 부품으로부터의 폐열을 이용한다는 것이다. 다른 유형의 열 공급원이 제너레이터(16)로 열 에너지를 공급하는데 사용될 수도 있다. 예컨대, 다른 실시예에서, 제너레이터(16)는 직접 점화되거나, 스팀 점화되거나, 온수로 구동될 수도 있다. 이 후, 제너레이터(16)에 의해 생성되는 스팀은 저단계 제너레이터(18)로 그리고 보조 열교환기(26)로 안내될 수 있다. 또한, 제너레이터(16)로부터의 스팀은 또한 오버플로우 배관(overflow piping)(46)에 잔류할 수 있다.The exhaust gas is fed to the
고단계 제너레이터(16)로부터의 스팀은 저단계 제너레이터(18)의 튜브 측으로 유동한다. 고단계 제너레이터(16)로부터의 리튬 브로마이드 용액은 열교환기(22)를 통해 유동하고, 이 후 저단계 제너레이터(18)의 셸(shell) 측으로 유동한다. 제너레이터(18) 내의 리튬 브로마이드 용액은 제너레이터(18)의 튜브 측에서의 스팀으로부터의 전달된 열로 인해 부가적인 스팀을 비등시켜서 제거한다(boil off). 이 후, 제너레이터(18)의 셸 측에서의 부가적인 스팀은 제너레이터(18)와 응축기(20) 사이에 위치하는 엘리미네이터(48)를 통해 응축기(20)로 진행한다. 응축기(20)에서, 냉각수(32)는 응축기(20)의 튜브 측을 통해 유동한다. 제너레이터(18)로부터의 스팀이 응축기(20)의 셸 측으로 진입함에 따라, 스팀은 응축하고, 응축물은 증발기(12)로 다시 재순환된다(recycled).Steam from the
제너레이터(18)의 튜브 측 내의 스팀은 응축하고, 이 응축물은 응축기(20)로부터의 응축물과 함께, 증발기(12)로 다시 재순환된다. 다시 고농도인 제너레이터(18)으로부터의 리튬 브로마이드는 열교환기(24)를 통해 유동하고, 흡수기(14)로 다시 재순환된다. 농축된 리튬 브로마이드가 흡수기(14) 내에 분무되어, 증발기(12)로부터의 물을 흡수함에 따라, 순환이 반복된다.Steam in the tube side of the
도 1의 예시적인 실시예에서, 시스템(10)이 동시 냉난방 흡수 냉각기이기 때문에, 시스템(10)은 난방을 위해 사용될 수도 있는 보조 열교환기(26)를 또한 포함한다. 고단계 제너레이터(16)로부터의 스팀은 보조 열교환기(26)의 셸 측으로 진행하고, 여기서 스팀은 응축하여, 열교환기(26)의 튜브 측을 통해 유동하는 온수 공급원(30)에 열을 전달한다. 스팀이 응축한 후, 액체 응축물은 제너레이터(16)로 다시 재순환되고, 여기서 액체 응축물은 제너레이터(16) 내의 리튬 브로마이드 용액에 의해 재흡수될 수도 있다.In the exemplary embodiment of FIG. 1, since the
도 1에 도시된 실시예에서, 냉각기 시스템(10)은 고단계 제너레이터(16)와 흡수기(14) 사이에 연결되는 오버플로우 배관(46)을 포함한다. 스팀 트랩(50)과 관련하여 사용되는 오버플로우 배관(46)은 제너레이터(16) 내의 과잉 흡수 용액을 재순환시키는데 사용될 수 있는데, 과잉 흡수 용액은 일정한 작동 조건 하에서 흡수기(14)로 다시 축적될 수도 있다. 도 1에 또한 도시된 바와 같이, 시스템(10)은 냉매 펌프(36)의 작동을 제어하기 위해 증발기 섬프(34) 내의 냉매의 레벨을 모니터링하기 위한 액체 레벨 센서(52)를 포함한다. 오버플로우 배관(46), 스팀 트랩(50) 및 센서(52)는 냉각기 시스템(10)에 요구되지 않지만, 특히 낮은 냉방 또는 난방 부하 하에서 시스템(10)의 작동을 향상시키기 위해 사용될 수도 있다.In the embodiment shown in FIG. 1, the
도 1에 도시된 바와 같이, 시스템(10)은 시스템(10)의 작동을 제어하는데 사용되는 3개의 메인 밸브 - 디버터(diverter) 밸브(70)(또한 CVl로 지칭됨), 열교환기 제어 밸브(72)(또한 CV2로 지칭됨) 및 저단계 제너레이터 제어 밸브(또한, CV3으로 지칭됨)를 포함한다. 밸브(70)(CVl)는 시스템(10)에서의 난방 및/또는 냉방 요구에 기초하여 고단계 제너레이터(16)로 공급되는 배기 가스의 양을 조절하도록 구성된다. 밸브(72)(CV2)는 난방 요구와의 함수로서, 제너레이터(16)로 다시 재순환되는 열교환기(26)에서의 액체 응축물의 양을 조절하도록 구성된다. 밸브(74)(CV3)는 고단계 제너레이터(16) 내측의 상태 및 난방 및/또는 냉방 요구에 기초하여, 증발기(12)로 다시 재순환되는 저단계 제너레이터(8)에서의 액체 응축물의 양을 조절하도록 구성된다. 또한, 시스템(10)은 열교환기(26)와 평행하게 구성되는 바이패스 루프(80)와, 밸브(82)를 포함하고, 이들 양자 모두는 아래에 더욱 상세히 설명된다. 구체적으로 도 1에서 도시되지 않거나 본원에서 설명되지 않은 추가 밸브가 시스템(10)에 포함된다.As shown in FIG. 1, the
도 2는 도 1로부터의 열교환기(26)의 개략도이다. 열교환기(26)는 열교환기 입구(84)와 열교환기 출구(90)를 경유하여 열교환기(26)를 통과하는 온수(30)의 온도를 상승시키는데 사용된다. 일 실시예에서, 열교환기(26)는 쉘 및 튜브 유형의 열교환기일 수 있고, 이 경우에 입구(84)를 통해 진입하는 온수(30a)는 열교환기(26) 내측의 다중 튜브(86)를 통해 안내된다. 제너레이터(16)로부터의 스팀은 배관(88)을 통해 열교환기(26)의 셸 측으로 진입한다. 이에 의해, 스팀으로부터의 열은 온수(30)로 전달되고, 스팀은 튜브(86)의 외부에서 응축하여 액체 응축물을 형성한다. 일반적으로 말하면, 제너레이터(16)로부터의 스팀이 열교환기(26)의 셸 측으로 진입하고 있고 온수(30)가 튜브 측을 통과하고 있을 때, 출구(90)에서의 온수(30b)의 출구 온도(THE OUT)는 입구(84)에서의 온수(30a)의 입구 온도(THE IN)보다 더 높다.FIG. 2 is a schematic diagram of the
밸브(72)(CV2)는 온수(30)로 전달 가능한 열의 양을 조절하도록 구성된다. CV2가 개방되면, (제너레이터(16)로부터의 스팀이었던) 액체 응축물이 열교환기(26)의 외부로 그리고 배관(92)을 통해 다시 제너레이터(16)로 유동하도록 안내된다. 반대로, CV2가 폐쇄되면, 액체 응축물은 열교환기(26) 내측에 축적된다. 열교환기(26)의 가열 용량은 열교환기(26) 내측의 응축물의 양과의 함수이다. 응축물이 열교환기(26) 내측에 축적됨에 따라, 더 적은 스팀이 열교환기(26)로 진입하고 있고, 이에 따라 보다 적은 열이 온수(30)로 전달된다. CV2가 일정 시간에 걸쳐 폐쇄되어 있다면, 응축물은 열교환기(26)가 온수(30)에 어떠한 가열도 할 수 없도록 열교환기(26) 내측의 공간 모두를 결국에 차지할 수도 있다. 요약하면, 열교환기(26)의 가열 용량은, 부분적으로는 CV2의 위치 또는 상태와의 함수이다.Valve 72 (CV2) is configured to regulate the amount of heat that can be transferred to
CV2는 온수(30)를 위한 설정 포인트 온도(THE SET PT)에 기초하여 열교환기(26) 내측의 응축물의 양을 제어함으로써 온수(30b)의 출구 온도(THE OUT)를 제어한다. 예컨대, 난방 요구 동안에, 설정 포인트 온도(THE SET PT)는 175 °F(79.4 ℃)일 수도 있 다. 따라서, CV2는 THE OUT이 본질적으로 175 °F(79.4 ℃)이도록 유지하기 위해 필요에 따라 위치되고 조절된다. 시스템(10)이 동시 냉난방 흡수 냉각기이기 때문에, 시스템(10)은 냉방 요구가 있지만 난방 요구는 없는 몇몇 경우에 작동되지 않을 수도 있다. (이는 시스템(10)에서의 난방 및 냉방 요구가 빈번히 변동하는 경우를 포함한다.) 이들 조건 하에서, 온수(30)는 빌딩이 어떠한 난방을 요구하고 있지 않더라도, 열교환기(26)를 통해 계속하여 펌핑될 수도 있다.CV2 is the set point temperature (T HE ) for hot water (30) SET The outlet temperature T HE of the
온수 출구를 위한 설정 포인트 온도(THE SET PT)는 난방 요구의 변경을 반영하도록 조절된다. 어떠한 난방 요구도 있지 않을 때, (도 5를 참조하여 아래에 설명되는) 시스템(10)의 제어기(112)는 제너레이터(16)에 보다 적은 열을 공급하기 위해 THE SET PT를 강하시키고 디버터 밸브(70)(CVl)를 조절할 수도 있다. 보다 적은 열은, 보다 적은 스팀을 생성하고 온수(30)로 보다 적은 열을 전달한다. 또한, 제어기는 열교환기(26) 내측의 액체 응축물을 축적함으로써 열교환기(26)의 가열 용량을 감소시키기 위해 CV2를 폐쇄할 수도 있다. 이러한 조절에도 불구하고, 펌프가 온수(30)를 열교환기(26)를 통해 계속하여 순환시킴에 따라, 펌프로부터의 잔류 에너지와 마찰 열은 출구 온도(THE OUT)가 설정 포인트 온도(THE SET PT)보다 높게 상승하도록 할 수도 있다. 이 온수 에너지가 빌딩 난방 부하에 의해 소모되지 않는다면, 출구 온도(THE OUT)는 결국 바람직하지 않은 고온에 도달할 수 있다. Set point temperature for hot water outlet (T HE SET PT ) is adjusted to reflect changes in heating needs. When there is no heating requirement, the
바이패스 루프(80)는 출구 온도(THE OUT)가 미리 정해진 레벨보다 높게 상승할 때, 온수(30)로부터의 방열(즉, 열의 전달)에 사용될 수도 있다. 바이패스 루프(80)는 제1 유로(96), 제2 유로(98) 및 방열 라디에이터(heat rejection radiator)(100)를 포함한다(도 4 참조). 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 바이패스 루프(80)는 열교환기(26)와 평행하게 구성되고, 열교환기(26)의 입구(84)로 진입하는 온수(30a)의 일부를 수용하도록 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 유로(96)는 열교환기(26)의 입구(84)에 연결되고, 제2 유로(98)는 출구(90)에 연결된다. (이는 도 3 및 도 4에서 더 설명된다.)
도 3은 열교환기(26), 바이패스 루프(80)의 일부, 및 밸브(82)의 개략도이다. 제1 유로(96)는 온수(30)를 열교환기 입구(84)로부터 방열 라디에이터(100)(도 4 참조)로 이송하고, 제2 유로(98)는 온수(30)를 방열 라디에디터(100)로부터 열교환기 출구(90)로 이송한다. 도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 제1 유로(96)는 2개 섹션의 배관 - 제1 배관 섹션(96a)과 제2 배관 섹션(96b)을 포함한다. 제2 유로(98)은 적어도 하나의 섹션의 배관으로부터 유사하게 형성된다.3 is a schematic diagram of a
밸브(82)는 제1 배관 섹션(96a)과 제2 배관 섹션(96b) 사이에 위치되고, 바이패스 루프(80)를 통해 온수(30)의 유동을 조절하도록 구성된다. 일 실시예에서, 밸브(82)는 솔레노이드 밸브이다. 다른 유형의 유동 밸브 또는 유사한 유동 조절 장치가 사용될 수도 있다. 전술된 바와 같이, 유로(96)는 입구(84)를 통과하는 온수(30)의 일부를 수용하도록 구성된다. 솔레노이드 밸브(82)가 작동될 때, 물(30)은 밸브(82)를 통해 라디에이터(100)로 유동하는 것이 허용된다. 밸브(82)가 폐쇄될 때, 모든 온수(30)는 열교환기(26)의 튜브(86)를 통해 유동한다.The
도 4는 흡수기(14), 응축기(20), 냉각수 루프(32), 및 바이패스 루프(80)의 일부의 개략도이고, 이들 모두는 도 1에 또한 도시된다. 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, 냉각수 루프(32)는 냉각 탑으로부터 흡수기(14) 및 응축기(20)를 통해 물을 순환시키도록 구성된다. 냉각수 루프(32)는 흡수기(14)와 응축기(20) 사이의 교차(cross-over) 배관(32a)을 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 바이패스 루프(80)는 제1 유로(96)(특히 제2 섹션(96b))와, 제2 유로(98)와, 제1 유로(96)와 제2 유로(98) 사이에 위치되는 방열 라디에이터(100)를 포함한다.4 is a schematic diagram of a portion of
방열 라디에이터(100)는 교차 배관(32a) 내측에 위치되도록 설계되고, 라디에이터 입구(102) 및 라디에이터 출구(104)를 포함한다. 열교환기 입구(84)로부터의 온수(30)는 제1 유로(96)로부터 방열 라디에이터(100)를 통해 지나간 후, 제2 유로(98)를 통해 열교환기 출구(90)로 지나간다. 시스템(10)의 작동 중에, 냉각수는 교차 배관(32a)을 통해 순환하고 있다. 온수(30)가 라디에이터(100)를 통해 유동함에 따라, 열은 교차 배관(32a)에서 온수(30)로부터 냉각수로 전달된다. 이와 같이, 라디에이터(100)의 출구(104)에서의 온수(30)의 온도는 입구(102)에서의 온수(30)의 온도보다 낮다.The
도 4에 도시된 실시예에서, 방열 라디에이터(100)는 일 편의 U-형상 배관이고, 이 배관의 직경은 교차 배관(32a)의 직경보다 상당히 작다. 도 4의 실시예의 이점은, 표준 편의 배관이 U-형상 또는 머리핀 형상을 형성하도록 만곡될 수도 있다는 점이다. 다른 실시예에서, 배관은 배관이 교차 배관(32a) 내측에 위치되도록 구성되는 한 다양한 방식으로 만곡될 수도 있다.In the embodiment shown in FIG. 4, the
교차 배관(32a) 내측에 방열 라디에이터(100)를 수납함으로써, 시스템(100)은 온수(30)로부터 방열하도록 구성되는 부가적인 열교환기를 요구하지 않는다. 대신에, 냉각기 시스템(10)은 온수 출구 온도(THE OUT)가 미리 정해진 레벨보다 높게 상승하는 상태 하에서 방열을 위해 기존의 냉각 공급원(즉, 냉각수 루프(32))을 사용한다. 또한, 방열 라디에이터(100)가 교차 배관(32a) 내에 수납되지 않기 때문에, 바이패스 루프(80)는 냉각기 시스템(10)의 풋프린트(footprint)를 증가시키지 않는다.By storing the
바람직한 실시예에서, 라디에이터(100)는 교차 배관(32a) 내측에서 라디에이터(100)로부터 냉각수로 전달되는 열의 양을 최대화하기 위해 교차 배관(32a) 내측에서 라디에이터(100)의 길이(L)를 최대화하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 라디에이터(100)는 교차 배관(32a)에서 단지 잔류할 수도 있고, 다른 실시예에서, 라디에이터(100)의 일부는 흡수기(14) 및/또는 응축기(20)의 워터 박스(water box) 내로 연장될 수도 있다.In a preferred embodiment, the
도 5는 바이패스 루프(80)를 포함하는 냉각기 시스템(10)의 작동을 제어하기 위한 제어 시스템(110)의 개략도이다. 시스템(110)은 제어기(112), 제어기(112)로의 입력(114), 및 출력(116)을 포함한다. 제어 시스템(110)은 명료성을 위해 도 5에서 포함되지 않은 부가적인 입력 및 출력을 포함한다.5 is a schematic diagram of a
입력(114)은 냉방 요구(118), 난방 요구(120), THE OUT, THE SET PT, TABS OUT, TG2 OUT 및 TG2 SET PT를 포함한다. 냉각기 시스템(10)이 동시 냉난방을 위해 구성되기 때 문에, 시스템(10)은 동시에 냉방 요구와 난방 요구를 가질 수 있다. 평소에, 시스템(10)은 냉방 요구 또는 난방 요구 하에서 작동하고 있을 수도 있다. 또한, 시스템(10)은 냉방 및/또는 난방 요구의 빈번한 변동을 경험할 수도 있다. 냉방 요구(118) 및 난방 요구(120)에 기초하여, 제어기(112)는 제너레이터(16)에 열(즉, 폐기 가스)를 공급하는 밸브(70)(CVl)의 위치를 제어한다. 전체 요구(난방 및 냉방)가 최대 값을 초과하지 않는 한, 제어기(112)는 난방 우선 순위 또는 냉방 우선 순위를 지정하기 위해 요구되지 않을 수도 있다. 그러나, 전체 요구가 최대 값보다 더 크다면, 제어기(12)는 적어도 부분적으로, 시스템(10)이 난방 우선 순위를 갖는지 또는 냉방 우선 순위를 갖는지와의 함수로서 작동할 수도 있다. 어느 경우에는, 전체 요구가 최대 값에 있거나 최대 값보다 높게 있을 때, 제어 밸브(70)(CVl)는 완전히 개방되고, 제어기(112)는 요구되는 난방 및/또는 냉방을 제공하기 위해 밸브(72, 74)를 조절한다.Input 114 is cooling
밸브(72)(CV2)가 열교환기(26)에 존재하는 응축물의 유동을 조절하도록 구성되기 때문에, 밸브(72)는 열교환기(26)를 통과하는 온수(30)로 열을 전달하는 열교환기(26)의 능력을 제어한다. 밸브(72)(CV2)의 위치는 출구(90)에서의 온수(30b)의 온도(THE OUT)와의 함수로서 부분적으로 제어된다. 온도(THE OUT)는 예컨대 일반적으로 175 °F(79.4 ℃)로 설정될 수도 있는 온수를 위한 설정 포인트 온도(THE SET PT)와 비교된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, THE OUT 및 THE SET PT는 모두 제어기(112)로 입력된다.Since valve 72 (CV2) is configured to regulate the flow of condensate present in
전술되고 도 2 내지 도 4에 도시되는 바와 같이, 열교환기(26)의 출구(90)에서의 온수(30)의 온도(THE OUT)가 너무 높으면, 바이패스 루프(80)는 온수(30)의 적어도 일부를 열교환기(26)로부터 방열 라디에이터(100)로 다시 안내하도록 구성된다. 전술한 바와 같이, 제어기(112)는 설정 포인트 온도(THE SET PT)에 기초하여 온도(THE OUT)를 제어하기 위해 CV2를 조절한다. 따라서, 방열 라디에이터(100)는 온도(THE OUT)가 설정 포인트 온도(THE SET PT)보다 큰 미리 정해진 값보다 높아질 때까지 보통 사용되지 않는다. 밸브(82)는 라디에이터(100)로의 온수(30)의 유동을 제어하고, 제어기(112)에 의해 제어된다. THE OUT이 미리 정해진 값보다 높게 상승할 때, 제어기(112)는 물(30)이 라디에이터(100)를 통해 유동될 수 있도록 밸브(82)를 개방한다. 미리 정해진 값은 설정 포인트 온도(THE SET PT) 및 한계 값의 합계와 동일하다. 예컨대, THE SET PT가 175 °F(79.4 ℃)이고 한계 값이 10도라면, 제어기(112)는 THE OUT이 185 °F(85 ℃)보다 큰 경우에 밸브(82)를 개방한다. 이 후, 밸브(82)는 THE OUT이 미리 정해진 값보다 작거나 동일한 온도로 강하될 때 폐쇄될 수도 있다. 제어 시스템(110)은 THE OUT을 측정하기 위해 열교환기(26)의 출구(90) 주위에 위치되는 적어도 하나의 온도 센서를 포함한다As described above and shown in FIGS. 2 to 4, the temperature T HE of the
도 5에 도시된 바와 같이, 또한 입력(114)은 제너레이터(18)의 튜브 측에 존재하는 액체 응축물의 온도인 TG2 OUT과, 흡수기(14)에 존재하는 흡수 용액(즉,리튬 브로마이드)의 온도인 TABS OUT을 포함한다. TG2 OUT 및 TABS OUT은 밸브(74)(CV3)의 위치를 결정하기 위해 제어기(112)에 의해 THE OUT과 함께 모니터링될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 밸브(72)(CV2)는 온수(30)의 출구 온도(THE OUT)를 제어하고 열교환기(26)에 의해 제공되는 가열의 양을 제어하기 위해 사용된다. 그러나, 몇몇의 경우(예컨대 낮은 외부 대기 온도)에서, (즉, 열교환기(26)의 가열 용량을 최대화하기 위해) 밸브(72)(CV2)가 완전히 개방될지라도, 온수(30)의 출구 온도(THE OUT)는 설정 포인트 온도(THE SET PT)보다 낮을 수도 있다. 이 경우에, 출구 온도(THE OUT)를 상승시키고 이를 THE SET PT로 더 근접시키기 위해, TG2 OUT, TABS OUT과 THE OUT에 기초하여 밸브(74)(CV3)가 조절될 수도 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 입력(114)은 TABS OUT 및 THE OUT와의 함수일 수도 있는 저단계 제너레이터(18)에 존재하는 응축물을 위한 설정 포인트 온도(TG2 SET PT로서 지칭됨)를 포함할 수도 있다. 응축물 설정 포인트 온도(TG2 SET PT)는 제어기(112)로의 입력(114)과의 함수로서 제어기(112)에 의해 계산되고, 이에 따라 TG2 SET PT는 시스템(10) 내측의 상태에 따라 변한다. 제어기(112)는 밸브(74)를 조절하는 방법을 결정하기 위해 TG2 OUT을 TG2 SET PT와 비교한다. 제어 시스템(110)은 흡수 용액의 온도(TABS OUT)를 측정하기 위해 흡수기(14)의 출구에 적어도 하나의 온도 센서를 포함하고, 스팀 응축물의 온도(TG2 OUT)를 측정하기 위 해 제너레이터(18)의 출구에 적어도 하나의 센서를 포함한다.As shown in FIG. 5, the input 114 is also T G2 , which is the temperature of the liquid condensate present on the tube side of the
여기에 설명되고 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 라디에이터(100)를 포함하는 바이패스 루프(80)는, 빌딩이 난방 요구를 갖지 않고 온수(30)의 출구 온도가 바람직하지 않게 높을 때 온수(30)로부터 방열하거나 열을 전달하기 위해 냉각기 시스템(10)에서 사용될 수도 있다. 시스템(10)에서의 냉각수 루프(32)의 기존의 배관(32a)이 온수(30)로부터 배관(32a)을 통과하는 냉각수로 방열하기 위해 사용될 수도 있도록, 바이패스 루프(80)가 설계된다. 이에 의해, 바이패스 루프(80)는 흡수 냉각기 시스템(10)의 풋프린트를 증가시키지 않는다. 또한, 기존의 냉각수 루프를 이용함으로써, 바이패스 루프(80)는 온수(30)로부터 열을 제거하는 것이 전용인 부가적인 열교환기를 요구하지 않는다.As described herein and shown in FIGS. 1-4, the
도시되고 전술된 예시적인 실시예에서, 방열 라디에이터(100)는 U-형상을 갖는 단일 편의 배관이고, 교차 배관(32a) 내에 위치된다. 라디에이터(100)를 위한 부가적인 디자인이 시스템(10)에서 사용될 수 있다. 예컨대, 다른 실시예에서, 방열 라디에이터(100)는 시스템(10) 내의 다른 위치에 냉각수 루프(32)의 배관 내측에 위치될 수 있다. 바이패스 루프(80)는 기존의 냉각기 시스템에 추가될 수도 있거나, 또는 새로운 냉각기의 디자인에 포함될 수도 있다.In the exemplary embodiment shown and described above, the
본 발명이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었더라도, 당해 기술분야의 숙련자는 본 발명의 기술사상과 범주를 벗어나지 않으면서 형태와 상세에 있어서 변경될 수 있다는 것을 인식할 것이다.Although the present invention has been described in connection with preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that changes may be made in form and detail without departing from the spirit and scope of the invention.
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