KR20100047516A - Air conditon system for ship - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An air conditioning system for a ship is provided to raise energy usage efficiency by recycling energy by making the inside warm or cool using the waste heat radiated from an engine room. CONSTITUTION: An air conditioning system for a ship comprises a heating pump(20), a heat exchanger(30), a cooler(50) and an air conditioner(60). The heating pump produces hot water using the waste heat of an engine room(10). The heat exchanger raises the temperature of the hot water. The cooler absorbs heat through the phase change of a refrigerant using the hot water supplied from the heat exchanger. The air conditioner controls the indoor temperature through the heat exchange between the refrigerant of the cooler and the indoor air.

Description

선박의 공기조화 시스템{Air conditon system for ship} Air Conditioning System for Ships

본 발명은, 선박의 엔진 룸의 폐열을 이용하여 선박 실내의 온도를 조절하는 선박의 공기조화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a ship air conditioning system for controlling the temperature of a ship interior using waste heat in an engine room of a ship.

현재 선박의 엔진 룸은 엔진 등의 기기와 각종 전자기기의 작동으로 인해 발생되는 열로 인하여 엔진 룸의 온도가 높게 유지되고 있다. 이러한 엔진 룸에서의 온도를 낮추기 위하여 현재 선박에서는 대용량의 팬을 사용하여 외부 공기를 엔진 룸에 불어 넣어 주거나 빼내는 방법을 사용하고 있다. 그리고 작동 기기의 특성상 낮은 온도가 필요한 장소에는 국부적으로 에어컨을 설치하는 방법을 사용하고 있다. At present, the engine room of a ship maintains a high temperature in the engine room due to heat generated by the operation of equipment such as an engine and various electronic devices. In order to lower the temperature in the engine room, ships use a large fan to blow external air into or out of the engine room. Local air conditioners are installed in places where low temperatures are required due to the nature of the operating equipment.

　이렇게 팬을 이용하여 폐열을 빼낼 경우 엔진 룸의 폐열(40~45°C)을 대기로 그대로 방출하여 공급된 에너지를 다 소모하지 못하고 버리게 되는 바, 에너지효율이 떨어진다는 문제점이 있다. When the waste heat is removed by using a fan, the waste heat (40 to 45 ° C) of the engine room is discharged to the atmosphere as it is, so that it is not used up and consumes the supplied energy.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진 룸의 폐열(40~45°C)을 이용하여 기존 냉난방 시스템을 대체할 수 있는 시스템을 구성하여 선박 운용 비용 절감, 전력 부하, 엔진 룸의 근무 여건 등을 개선하고자 한다. The present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention by using the waste heat of the engine room (40 ~ 45 ° C) by configuring a system that can replace the existing heating and cooling system to reduce the ship operating cost To improve power, load and engine room conditions.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 엔진 룸의 폐열을 이용하여 온수를 생성시키는 히팅펌프, 온수의 온도를 높이는 열교환기, 열교환기로 부터 공급받은 온수를 이용하여 냉매의 상변화를 통해 열을 흡수하는 냉각기, 냉각기의 냉매와 실내 공기의 열교환을 통해 실내온도를 조절하는 공조기를 포함하는 선박의 공기조화 시스템이 제공된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, a heat pump for generating hot water using the waste heat of the engine room, heat exchanger to increase the temperature of the hot water, heat through the phase change of the refrigerant using hot water supplied from the heat exchanger There is provided a ship air conditioning system including a cooler for absorbing air, an air conditioner for controlling an indoor temperature through heat exchange between refrigerant of a cooler and indoor air.

열교환기는 스팀보일러의 스팀을 이용하여 온수의 온도를 높일 수 있다.The heat exchanger can increase the temperature of the hot water using the steam of the steam boiler.

냉각기와 공조기를 순환하며 열교환 하는 전열유체를 더 포함하며, 냉매와 실내 공기의 열교환은 전열유체를 통해 이루어질 수 있다.Further comprising a heat transfer fluid for heat exchange while circulating the cooler and the air conditioner, the heat exchange of the refrigerant and the indoor air can be made through the heat transfer fluid.

한편 공조기와 히팅펌프를 열결하는 온수파이프를 더 포함하고, 공조기는 히팅펌프의 온수를 공급받아 실내공기와 열교환할 수 있다.Meanwhile, the air conditioner may further include a hot water pipe for connecting the air conditioner and the heating pump, and the air conditioner may exchange heat with indoor air by receiving hot water from the heating pump.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 엔진 룸에서 방출하는 폐열을 이용하여 선박 실내의 난방 또는 냉방을 함으로써, 엔진 룸의 온도를 낮추면서도 버려지는 에너지를 재이용하여 에너지 이용 효율을 높여 선박의 운용비용을 절감할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, by using the waste heat emitted from the engine room to heat or cool the interior of the vessel, while reducing the temperature of the engine room to reuse the energy that is discarded to increase the energy use efficiency of the vessel operating cost Can be saved.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

도 1은 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기조화 시스템을 나타낸 도면으로서, 엔진 룸(10)에서 발생하는 폐열을 히팅펌프(20)를 통해 회수하여, 공조기(60)에서 실내공기와 열교환하여 실내 온도를 높이거나, 열교환기(30)에서 스팀보일러(40)의 스팀을 이용하여 회수한 폐열의 에너지를 높여 냉각기(50)의 냉매의 상을 변화시키는데 그 에너지를 이용하여 실내온도를 낮추는 선박의 공기조화 시스템이 도시되어 있다.1 is a view showing an air conditioning system of a ship according to an embodiment of the present invention, by recovering the waste heat generated in the engine room 10 through the heating pump 20, by heat exchange with the indoor air in the air conditioner (60) A vessel that changes the phase of the refrigerant in the cooler 50 by increasing the room temperature or increasing the energy of the waste heat recovered by using the steam of the steam boiler 40 in the heat exchanger 30. An air conditioning system is shown.

엔진 룸(10)은 선박의 엔진을 비롯한 각종 전자기기가 작동하는 폐쇄된 공간으로, 엔진과 전자기기 등의 작동에 의한 열이 발생하여, 정상적인 기기들의 작동을 위해 열을 방출해주어야 한다. 엔진 룸(10)의 폐열을 히팅펌프(20)를 통해 수집할 수 있으며, 히팅펌프(20)는 엔진 룸(10)의 열을 이용하여, 60°C 정도의 온수를 생성할 수 있다. 이렇게 회수된 온수를 이용하여 실내 난방 및 냉방이 가능하다. The engine room 10 is a closed space in which various electronic devices including the engine of the ship operate, and heat generated by the operation of the engine and the electronic devices is generated, and the heat must be released for the operation of the normal devices. Waste heat of the engine room 10 may be collected through the heating pump 20, and the heating pump 20 may generate hot water of about 60 ° C. by using the heat of the engine room 10. By using the recovered hot water, indoor heating and cooling are possible.

먼저 냉방과 관련한 본 실시예에 제시된 시스템의 각 구성의 기능 및 유기적 인 관계에 대해 살펴보도록 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템을 이용한 냉방시 에너지의 흐름을 나타낸 도면이다. First, the function and organic relationship of each component of the system presented in this embodiment with respect to cooling will be described. 2 is a view showing the flow of energy during cooling using the air conditioning system according to an embodiment of the present invention.

냉방의 경우 히팅펌프(20)에서 제공되는 온수의 온도는 냉각기(50)에서 냉매의 상을 변화시키기 위해 필요한 에너지를 공급하기에는 낮으므로, 온수의 온도를 올려줄 필요가 있다. 열교환기(30)에서 열을 흡수하여 온수의 온도를 높일 수 있으며, 온수를 가열하는 수단으로 선박의 스팀보일러(40)의 스팀을 이용할 수 있다. 기존 선박의 시설인 스팀보일러(40)를 이용하면 별도의 열원을 구비할 필요가 없다. 스팀보일러(40)의 스팀을 스팀파이프(45)를 통해 열교환기(30)로 공급하여 온수의 온도를 냉각기(50)에 적용할 수 있는 온도, 예를 들면 약 90°C 정도로 데운다. 데워진 온수는 온수파이프(26)를 통해 냉각기(50)에 공급된다. In the case of cooling, since the temperature of the hot water provided by the heating pump 20 is low to supply energy required to change the phase of the refrigerant in the cooler 50, it is necessary to raise the temperature of the hot water. By absorbing heat from the heat exchanger 30 can increase the temperature of the hot water, it is possible to use the steam of the steam boiler 40 of the vessel as a means for heating the hot water. By using the steam boiler 40, which is an existing vessel, there is no need to provide a separate heat source. Steam from the steam boiler 40 is supplied to the heat exchanger 30 through the steam pipe 45 to warm the temperature of the hot water to the cooler 50, for example about 90 ° C. The warmed hot water is supplied to the cooler 50 through the hot water pipe 26.

냉각기(50)는 액체 상태인 냉매가 증발시 주변의 열을 흡수하는 장치로서, 증발된 냉매를 재사용하기 위해 냉매를 액체상태로 압축해야하는데 압축공정에서 소정의 에너지가 필요하다. 이러한 에너지를 열교환기(30)에서 데워진 온수를 이용하여 공급할 수 있다.The cooler 50 is a device that absorbs the surrounding heat when the refrigerant in the liquid state evaporates. In order to reuse the evaporated refrigerant, the cooler 50 needs to compress a refrigerant into a liquid state, and a predetermined energy is required in the compression process. This energy can be supplied using hot water warmed from the heat exchanger (30).

냉각기(50)에 대해 좀더 구체적으로 살펴보도록한다. 냉매로 물 등 열전도도가 높은 유체를 이용할 수 있고, 냉매는 냉각기 내부의 흡수기, 발생기, 응축기 및 증발기를 순환하면서 상변화를 일으키며 에너지를 흡수 방출한다.The cooler 50 will be described in more detail. As a refrigerant, a fluid having high thermal conductivity such as water can be used, and the refrigerant absorbs and releases energy by causing a phase change while circulating the absorber, generator, condenser and evaporator inside the cooler.

증발기는 냉각기(50)의 핵심적인 기능인 열을 흡수하는 장치로서 액체상태의 냉매를 6.5mmH2O 정도의 낮은 압력에서 증발시켜 주변의 열을 흡수한다. The evaporator is a device that absorbs heat, which is a key function of the cooler 50, and evaporates liquid refrigerant at a low pressure of about 6.5 mmH 2 O to absorb surrounding heat.

증발된 냉매 증기는 흡수기로 이동하고 흡수기에서 리튬브롬(LiBr)용액에 흡수되고, 냉매에 의해 묽어진 리튬브롬(LiBr)용액은 발생기로 이동하여 열교환기(30)에서 높은 온도로 데워진 온수로부터 열을 흡수해 냉매를 증발시킨다. 발생기에서 냉매에 에너지를 공급하고 식은 온수는 다시 히트펌프(20)로 회수되어 엔지룸(10)의 폐열을 흡수하는 데 이용될 수 있다. 냉매가 증발하고 남은 진한 리튬브롬(LiBr)용액은 다시 흡수기로 회수된다. The evaporated refrigerant vapor is transferred to the absorber and absorbed into the lithium bromine (LiBr) solution in the absorber, and the lithium bromine (LiBr) solution diluted by the refrigerant is transferred to the generator and heated from hot water heated to a high temperature in the heat exchanger (30). Absorbs and evaporates the refrigerant. The generator supplies energy to the refrigerant and the cooled hot water may be recovered to the heat pump 20 and used to absorb waste heat of the engine room 10. The concentrated lithium bromine (LiBr) solution which is left after evaporation of the refrigerant is recovered to the absorber.

발생기에서 증발된 냉매는 응축기로 이동하여 액체상태로 응축되며, 액체상태로된 냉매는 다시 증발기로 공급되어 냉매를 재사용할 수 있다.The refrigerant evaporated from the generator moves to the condenser and condenses in the liquid state, and the refrigerant in the liquid state is supplied to the evaporator again to reuse the refrigerant.

공조기(60)는 실내 공기와 냉각기의 냉매와의 열교환을 통해 실내온도를 조절하는 장치이다. 이때 냉매는 냉각기에서 공조기까지 이동 되어야 한다. 공조기(60)와 냉각기(50)의 거리가 멀리 떨어진 경우 또는 완제품인 냉각기를 이용하기 때문에 냉매를 직접 이용하여 공조기에서 실내공기와의 열교환이 어려운 경우에는 전열유체를 이용할 수 있다. 냉각기(50)에서 냉매와 열교환을 통해 온도가 낮아진 전열유체는 냉수파이프(62)를 통해 공조기에 공급되어 실내 온도를 낮출 수 있다.The air conditioner 60 is a device for controlling the indoor temperature through heat exchange between the indoor air and the refrigerant of the cooler. At this time, the refrigerant must be moved from the cooler to the air conditioner. In the case where the distance between the air conditioner 60 and the cooler 50 is far apart, or because a finished product cooler is used, heat exchange fluid may be used when heat exchange with the indoor air is difficult in the air conditioner using the refrigerant directly. The heat transfer fluid whose temperature is lowered through heat exchange with the refrigerant in the cooler 50 may be supplied to the air conditioner through the cold water pipe 62 to lower the room temperature.

다음으로 난방과 관련하여 살펴보도록 한다. 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템을 이용한 난방시 에너지의 흐름을 나타낸 도면이다. 공조기(60)는 히팅펌프(20)와 연결된 온수파이프(64)를 구비함으로써 히팅펌프(20)로부터 온수를 직접 공급받아 온수의 에너지를 이용하여 실내공기의 온도를 높이는 난방을 할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 엔진 룸(10)으로부터 에너지를 흡수한 온수는 난방하기에 충분한 에너지를 가지고 있으므로, 히팅펌프(20)와 공조기(60) 만으로도 구현 가능하다.Next, let's take a look at heating. 3 is a view showing the flow of energy when heating using the air conditioning system according to an embodiment of the present invention. The air conditioner 60 may include a hot water pipe 64 connected to the heating pump 20 to directly receive hot water from the heating pump 20 to heat the indoor air by using hot water energy. As shown in FIG. 3, since hot water absorbed energy from the engine room 10 has sufficient energy to heat, only the heating pump 20 and the air conditioner 60 may be implemented.

상술한 선박의 공기조화 시스템을 이용하면, 기존의 선박의 장치를 최대한 활용하면서, 엔진 룸에서 방출되는 폐열을 회수하여 실내 냉난방을 할 수 있어 엔진 룸의 온도를 낮추면서도 선박의 운용비용을 절감할 수 있다.By using the above air conditioning system of the vessel, while utilizing the existing vessel's equipment, it is possible to recover the waste heat discharged from the engine room to perform indoor cooling and heating, thereby reducing the operating cost of the vessel while reducing the temperature of the engine room. Can be.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기조화 시스템에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although the air conditioning system of the ship according to an embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art to understand the spirit of the present invention have the same scope Within the scope of the present invention, other embodiments may be easily proposed by adding, changing, deleting, adding, etc., but this is also within the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 공기조화 시스템을 나타낸 도면.1 is a view showing an air conditioning system of a ship according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템을 이용한 냉방시 에너지의 흐름을 나타낸 도면.2 is a view showing the flow of energy when cooling using the air conditioning system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화 시스템을 이용한 난방시 에너지의 흐름을 나타낸 도면.3 is a view showing the flow of energy when heating using the air conditioning system according to an embodiment of the present invention.

-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on main parts of drawing

10: 엔진 룸 20: 히팅펌프10: engine room 20: heating pump

30: 열교환기 40: 스팀보일러30: heat exchanger 40: steam boiler

50: 냉각기 60: 공조기50: cooler 60: air conditioner

22,24,26,64: 온수파이프 45: 스팀파이프22, 24, 26, 64: hot water pipe 45: steam pipe

62: 냉수파이프62: cold water pipe

Claims (4)

엔진 룸의 폐열을 이용하여 온수를 생성시키는 히팅펌프;A heating pump generating hot water using waste heat of the engine room; 상기 온수의 온도를 높이는 열교환기;A heat exchanger for raising the temperature of the hot water; 상기 열교환기로 부터 공급받은 상기 온수를 이용하여 냉매의 상변화를 통해 열을 흡수하는 냉각기; 및A cooler that absorbs heat through a phase change of a refrigerant by using the hot water supplied from the heat exchanger; And 상기 냉각기의 상기 냉매와 실내 공기의 열교환을 통해 실내온도를 조절하는 공조기를 포함하는 선박의 공기조화 시스템.And an air conditioner for controlling an indoor temperature through heat exchange between the refrigerant of the cooler and indoor air. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 열교환기는 스팀보일러의 스팀을 이용하여 온수의 온도를 높이는 것을 특징으로 하는 선박의 공기조화 시스템.The heat exchanger is a ship air conditioning system, characterized in that to increase the temperature of hot water using the steam of the steam boiler. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉각기와 상기 공조기를 순환하며 열교환 하는 전열유체를 더 포함하며,Further comprising a heat transfer fluid for circulating the heat exchanger and the cooler and the air conditioner, 상기 냉매와 상기 실내 공기의 열교환은The heat exchange between the refrigerant and the indoor air is 상기 전열유체를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박의 공기조화 시스 템.Air conditioning system of the ship, characterized in that made through the heat transfer fluid. 제1항 내지 제3항 증 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 공조기는 상기 히팅펌프에서 직접 상기 온수를 공급받아 실내공기와 열교환하는 것을 특징으로 하는 선박의 공기조화 시스템. The air conditioner of the ship air conditioning system characterized in that the heat exchange with the indoor air receives the hot water directly from the heating pump.
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