KR20100121616A - 다수의 냉매 및 공통 증발기 코일을 갖춘 냉각 루프를 이용하는 열에너지 저장 및 냉각 시스템 - Google Patents

다수의 냉매 및 공통 증발기 코일을 갖춘 냉각 루프를 이용하는 열에너지 저장 및 냉각 시스템 Download PDF

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라마찬드란 나라야나무르티
브라이언 파소넷
도날드 토마스 쿡
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아이스 에너지, 인크.
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Abstract

본 발명은 공통 증발기 코일을 이용하는 다중 응축 유닛을 갖춘 냉매계 열에너지 저장 및 냉각 시스템용 방법 및 장치를 개시한다. 개시된 실시예는 안정성의 향상, 부품 가격의 하향 조정, 및 전력 소비의 감소 및 설치의 용이성을 보이는 냉매계 얼음 저장 시스템을 제공한다.

Description

다수의 냉매 및 공통 증발기 코일을 갖춘 냉각 루프를 이용하는 열에너지 저장 및 냉각 시스템{THERMAL ENERGY STORAGE AND COOLING SYSTEM UTILIZING MULTIPLE REFRIGERANT AND COOLING LOOPS WITH A COMMON EVAPORATOR COIL}
본 출원은 2008년 2월 15일자 출원된 발명의 명칭이 "다수의 냉매 및 공통 증발기 코일을 갖춘 냉각 루프를 이용하는 열에너지 저장 및 냉각 시스템"인 미국 가출원 제61/029,156호의 이익에 근거하고 이를 청구하며, 이 가출원의 전체 기재 내용은 이것이 개시하고 교시하는 모든 것에 대해 참조로 본 명세서에 구체적으로 포함되어 있다.
최대 부하 전력 소비(peak demand power consumption)의 수요가 증가함에 따라, 공조 전력 부하를 경부하(off-peak) 시간 및 요금으로 전환하는 데 얼음 저장이 이용되었다. 최대 부하 주기로부터 경부하 주기로의 부하 전환뿐만 아니라 공조 유닛 용량 및 효율을 향상시킬 필요가 있다. 에너지 저장 시스템을 갖는 현재의 공조 유닛은, 대형 상업용 건물에서만 실용성이 있으며, 고효율을 달성하기 곤란한 수냉각기(water chiller)에 대한 의존성을 포함한 여러 결함으로 인해 제한된 성공을 거뒀다. 대형 및 소형 상업용 건물에서의 열에너지 저장의 장점을 상용화하기 위해서, 열에너지 저장 시스템은 최소의 제조 비용을 가져야 하고, 다양한 작동 조건 하에서 최대의 효율을 유지해야 하며, 이행 및 작동이 최소의 영향을 가져야 하고, 다수의 냉동 또는 공조 용도에서 적합할 수 있어야 한다.
열 저장 에너지를 제공하기 위한 시스템은 해리 피셔에게 허여된 미국 특허 제4,735,064호 및 제5,225,526호, 피셔 등에게 허여된 미국 특허 제5,647,225호, 나라야나머씨 등에게 허여된 미국 특허 제7,162,878호, 2005년 4월 22일자로 나라야나머씨 등에 의해 출원된 미국 특허 출원 제11/112,861호, 2005년 5월 25일자로 나라야나머씨 등에 의해 출원된 미국 특허 출원 제11/138,762호, 2005년 8월 18일자로 나라야나머씨 등에 의해 출원된 미국 특허 출원 제11/208,074호, 2005년 11월 21일자로 나라야나머씨 등에 의해 출원된 미국 특허 출원 제11/284,533호, 2006년 12월 14일자로 나라야나머씨에 의해 출원된 미국 특허 출원 제11/610,982호, 2007년 8월 10일자로 나라야나머씨 등에 의해 출원된 미국 특허 출원 제11/837,356호, 2007년 11월 28일자로 나라야나머씨 등에 의해 출원된 미국 특허 출원 제60/990,685호에서 이미 고려되었다. 이들 특허 모두는 경제적인 정당화를 제공하기 위해 공조 부하를 최대 부하 시로부터 경부하 시의 전기 요금으로 전환하도록 얼음 저장을 이용하고, 이들의 모든 개시 및 기재 내용은 본원에 참조로 통합되었다.
따라서, 본 발명의 실시예는 냉매계 열에너지 저장 및 냉각 시스템을 포함하며, 열에너지 저장 및 냉각 시스템은 제1 냉매를 내장하는 제1 냉매 루프와,제2 냉매를 내장하는 제2 냉매 루프와, 격리 열 교환기를 포함하며, 제1 냉매 루프는 제1 압축기 및 제1 응축기를 포함하는 제1 응축 유닛과, 제1 응축 유닛의 하류에 연결된 제1 팽창 장치와, 제1 팽창 장치와 증발기로서 작용하는 제1 응축 유닛 사이에 연결되고, 액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 유체로 충전된 탱크 내에 위치된 1차 열 교환기를 포함하며, 1차 열 교환기는 제1 응측기로부터의 제1 냉매로부터의 열 전달을 조장함으로써 유체를 냉각시키고 탱크 내의 유체의 적어도 일부를 결빙시키고, 제2 냉매 루프는 제2 압축기 및 제2 응축기를 포함하는 제2 응축 유닛과, 제2 응축 유닛의 하류에 연결된 제2 팽창 장치와, 제2 팽창 장치와 제2 응축 유닛 사이에 연결된 부하 열 교환기를 포함하며, 격리 열 교환기는 냉각된 유체와 제2 냉매 사이의 열 접촉을 조장함으로써 제2 냉매의 엔탈피를 감소시키고, 온난 유체를 탱크로 복귀시킨다.
본 발명의 실시예는 또한 냉매계 열에너지 저장 및 냉각 시스템을 포함하며, 열에너지 저장 및 냉각 시스템은, 제1 냉매를 내장하는 제1 냉매 루프와, 제2 냉매를 내장하는 제2 냉매 루프와, 열 전달 재료를 내장하는 냉각 루프를 포함하며, 제1 냉매 루프는 제1 압축기 및 제1 응축기를 포함하는 제1 응축 유닛과, 제1 응축 유닛의 하류에 연결된 제1 팽창 장치와, 제1 팽창 장치와 증발기로 작용하는 제1 응축 유닛 사이에 연결되고, 액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 유체로 충전된 탱크 내에 위치된 1차 열 교환기를 포함하며, 1차 열 교환기는 제1 응측기로부터의 제1 냉매로부터의 열 전달을 조장함으로써 유체를 냉각시키고 탱크 내의 유체의 적어도 일부를 결빙시키고, 제2 냉매 루프는, 제2 압축기 및 제2 응축기를 포함하는 제2 응축 유닛과, 제2 응축 유닛의 하류에 연결된 제2 팽창 장치와, 제2 팽창 장치와 제2 응축 유닛 사이에 연결된 부하 열 교환기를 포함하며, 냉각 루프는, 냉각된 유체와 열 전달 재료 사이의 열 접촉을 조장하고 온난화된 유체를 탱크로 복귀시키는 격리 열 교환기와, 열 전달 재료와 제2 냉매 사이의 열 접촉을 조장함으로써 제2 냉매의 엔탈피를 감소시키고 온난화된 열 전달 재료를 격리 열 교환기로 복귀시키는 과냉각 열 교환기를 포함한다.
본 발명의 실시예는 또한 냉매계 열에너지 저장 및 냉각 시스템을 포함하며, 상기 열에너지 저장 및 냉각 시스템은, 제1 냉매를 내장하는 제1 냉매 루프와, 제2 냉매를 내장하는 제2 냉매 루프와, 열 전달 재료를 내장하는 냉각 루프를 포함하며, 제1 냉매 루프는 제1 압축기 및 제1 응축기를 포함하는 제1 응축 유닛과, 제1 응축 유닛의 하류에 연결된 제1 팽창 장치와, 제1 팽창 장치와 증발기로서 작용하는 제1 응축 유닛 사이에 연결되고, 액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 유체로 충전된 탱크 내에 위치되는 1차 열 교환기를 포함하며, 1차 열 교환기는 제1 응측기로부터의 제1 냉매로부터의 열 전달을 조장함으로써 유체를 냉각시키고 탱크 내의 유체의 적어도 일부를 결빙시키고, 제2 냉매 루프는, 제2 압축기 및 제2 응축기를 포함하는 제2 응축 유닛과, 제2 응축 유닛의 하류에 연결된 제2 팽창 장치를 포함하며, 냉각 루프는, 냉각된 유체와 열 전달 재료 사이의 열 접촉을 조장하고 온난화된 유체를 탱크로 복귀시키는 제1 격리 열 교환기와, 제2 냉매와 열 전달 재료 사이의 열 접촉을 조장하고 온난화된 제2 냉매를 제2 압축기로 복귀시키는 제2 격리 열 교환기와, 열 전달 재료의 냉각 용량을 열 부하로 전달하는 부하 열 교환기를 포함한다.
본 발명의 실시예는 또한 냉매계 열에너지 저장 및 냉각 시스템을 포함하며, 열에너지 저장 및 냉각 시스템은, 제1 냉매를 내장하는 제1 냉매 루프와, 제2 냉매를 내장하는 제2 냉매 루프와, 열 전달 재료를 내장하는 냉각 루프를 포함하며, 제1 냉매 루프는 제1 압축기 및 제1 응축기를 포함하는 제1 응축 유닛과, 제1 응축 유닛의 하류에 연결된 제1 팽창 장치와, 제1 팽창 장치와 증발기로서 작용하는 제1 응축 유닛 사이에 연결되고 액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 제1 유체로 충전된 제1 탱크 내에 위치된 1차 열 교환기를 포함하며, 1차 열 교환기는 제1 응측기로부터의 제1 냉매로부터의 열 전달을 조장함으로써 제1 유체를 냉각시키고 제1 탱크 내의 제1 유체의 적어도 일부를 결빙시키고, 제2 냉매 루프는 제2 압축기 및 제2 응축기를 포함하는 제2 응축 유닛과, 제2 응축 유닛의 하류에 연결된 제2 팽창 장치와, 제2 팽창 장치와 증발기로서 작용하는 제2 응축 유닛 사이에 연결되고, 액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 제2 유체로 충전된 제2 탱크 내에 위치된 2차 열 교환기를 포함하며, 2차 열 교환기는 제2 응측기로부터의 제2 냉매로부터의 열 전달을 조장함으로써 제2 유체를 냉각시키고 제2 탱크 내의 제2 유체의 적어도 일부를 결빙시키고, 냉각 루프는 냉각된 제1 유체와 열 전달 재료 사이의 열 접촉을 조장하고 온난화된 제1 유체를 제1 탱크로 복귀시키는 제1 격리 열 교환기와, 냉각된 제2 유체와 열 전달 재료 사이의 열 접촉을 조장하고 온난화된 제2 유체를 제2 탱크로 복귀시키는 제2 격리 열 교환기와, 열 전달 재료의 냉각 용량을 열 부하로 전달하는 부하 열 교환기를 포함한다.
본 발명의 실시예는 또한 열에너지 저장 및 냉각 시스템에 의해 냉각을 제공하는 방법을 포함하며, 상기 방법은, 제1 고압의 냉매를 형성하기 위해 제1 공조 유닛에 의해 제1 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와, 제1 고압의 냉매를 팽창시키는 단계와, 액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 유체를 내장한 탱크 내에 구속된 1차 열 교환기 내에 상기 제1 냉매를 갖춘 1차 열 교환기에 냉각을 제공하는 단계와, 제1 시간 주기 동안 탱크 내에서 유체의 일부를 결빙시키고 얼음 및 냉각된 유체를 형성하는 단계와, 제2 고압의 냉매를 형성하기 위해 제2 공조 유닛에 의해 제2 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와, 제2 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 부하 열 교환기의 제2 고압의 냉매를 팽창시키는 단계와, 냉각된 유체로부터 제2 냉매 루프의 제2 냉매로 냉각을 전달하는 단계와, 제3 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 제2 냉매로부터 부하 열 교환기로 냉각을 전달하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예는 또한 열에너지 저장 및 냉각 시스템에 의해 냉각을 제공하는 방법을 포함하며, 상기 방법은 제1 고압의 냉매를 형성하기 위해 제1 공조 유닛에 의해 제1 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와, 제1 고압의 냉매를 팽창시키는 단계와, 액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 유체를 내장한 탱크 내에 구속된 1차 열 교환기 내에 상기 제1 냉매를 갖춘 1차 열 교환기에 냉각을 제공하는 단계와, 제1 시간 주기 동안 상기 탱크 내에서 유체의 일부를 결빙시키고 얼음 및 냉각된 유체를 형성하는 단계와, 제2 고압의 냉매를 형성하기 위해 제2 공조 유닛에 의해 제2 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와, 제2 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 부하 열 교환기의 상기 제2 고압의 냉매를 팽창시키는 단계와, 상기 냉각된 유체로부터 냉각 루프의 열 전달 재료로로 냉각을 전달하는 단계와, 제2 냉매가 제2 공조기를 떠난 후에 열 전달 재료로부터 제2 냉매에 냉각을 전달함으로써 제2 냉매의 엔탈피를 감소시키는 단계와, 제3 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 부하 열 교환기의 제2 고압의 냉매를 팽창시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예는 또한 열에너지 저장 및 냉각 시스템에 의해 냉각을 제공하는 방법을 포함하며, 상기 방법은 제1 고압의 냉매를 형성하기 위해 제1 공조 유닛에 의해 제1 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와, 제1 고압의 냉매를 팽창시키는 단계와, 액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 유체를 내장한 탱크 내에 구속된 1차 열 교환기 내에 상기 제1 냉매를 갖춘 1차 열 교환기에 냉각을 제공하는 단계와, 제1 시간 주기 동안 상기 탱크 내에서 유체의 일부를 결빙시키고 얼음 및 냉각된 유체를 형성하는 단계와, 제2 고압의 냉매를 형성하기 위해 제2 공조 유닛에 의해 제2 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와, 제2 고압의 냉매를 팽창시키는 단계와, 제2 냉매로부터 냉각 루프의 열 전달 재료로 냉각을 전달하는 단계와, 제2 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 열 전달 재료로부터 부하 열 교환기로 냉각을 전달하는 단계와, 냉각된 유체로부터 냉각 루프의 열 전달 재료로 냉각을 전달하는 단계와, 제3 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 열 전달 재료로부터 부하 열 교환기로 냉각을 전달하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예는 또한 열에너지 저장 및 냉각 시스템에 의해 냉각을 제공하는 방법을 포함하며, 상기 방법은 제1 고압의 냉매를 형성하기 위해 제1 공조 유닛에 의해 제1 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와, 제1 고압의 냉매를 팽창시키는 단계와, 액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 제1 유체를 내장한 제1 탱크 내에 구속된 1차 열 교환기 내에 상기 제1 냉매를 갖춘 1차 열 교환기에 냉각을 제공하는 단계와, 제1 시간 주기 동안 제1 탱크 내에서 제1 유체의 일부를 결빙시키고 제1 얼음 및 제1 냉각된 유체를 형성하는 단계와, 제2 고압의 냉매를 형성하기 위해 제2 공조 유닛에 의해 제2 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와, 제2 고압의 냉매를 팽창시키는 단계와, 액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 제2 유체를 수납한 제2 탱크 내에 구속된 2차 열 교환기 내에 상기 제2 냉매를 갖춘 2차 열 교환기에 냉각을 제공하는 단계와, 제2 시간 주기 동안 제2 탱크 내에서 제2 유체의 일부를 결빙시키고 제2 얼음 및 제2 냉각된 유체를 형성하는 단계와, 제1 냉매로부터 냉각 루프의 열 전달 재료로 냉각을 전달하는 단계와, 제3 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 열 전달 재료로부터 부하 열 교환기로 냉각을 전달하는 단계와, 제2 냉매로부터 냉각 루프의 열 전달 재료로 냉각을 전달하는 단계와, 제4 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 열 전달 재료로부터 부하 열 교환기로 냉각을 전달하는 단계를 포함한다.
도면에서,
도 1은 공통 증발기 코일을 이용하는 다중 응축 유닛을 갖춘 열에너지 저장 및 냉각 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 2는 공통 증발기 코일을 이용하는 다중 응축 유닛을 갖춘 열에너지 저장 및 냉각 시스템의 다른 실시예의 구조를 도시한다.
도 3은 과냉각(sub-cooled) 2차 냉각 루프와 함께 공통 증발기 코일을 이용하는 다중 응축 유닛을 갖춘 열에너지 저장 및 냉각 시스템의 실시예를 도시한다.
도 4는 격리된 열 저장 유닛 및 과냉각 2차 냉각 루프와 함께 공통 증발기 코일을 이용하는 다중 응축 유닛을 갖춘 열에너지 저장 및 냉각 시스템의 실시예의 구조를 도시한다.
도 5는 격리된 열 저장 유닛 및 격리된 2차 냉매 루프와 함께 공통 증발기 코일을 이용하는 다중 응축 유닛을 갖춘 열에너지 저장 및 냉각 시스템의 실시예의 구조를 도시한다.
도 6은 격리된 제1 및 2차 냉각 루프와 함께 공통 증발기 코일을 이용하는 다중 응축 유닛을 갖춘 열에너지 저장 및 냉각 시스템의 실시예의 다른 구조를 도시한다.
본 발명은 많은 상이한 형태의 실시예로 구현될 수 있지만, 본 발명의 기재가 본 발명의 원리의 예시로서 고려되는 것이며 설명되는 구체적인 실시예로 제한되지 않는다는 이해하에서, 본 발명의 구체적인 실시예가 도면에 도시되고 본 명세서에서 상세히 설명될 것이다.
도 1은 공통 증발기 코일을 이용하는 다중 응축 유닛을 갖춘 열에너지 저장 및 냉각 시스템의 일 실시예를 도시한다. 이러한 실시예는 어큐뮬레이터 용기(accumulator vessel) 또는 URMV(146)(범용 냉매 관리 용기)를 갖추거나 갖추지 않고 작동할 수 있는데, 도 1에는, 제1 공조 유닛 #1(102)을 갖춘 1차 냉매 루프의 제 위치에 용기를 갖추고, 제2 공조 유닛 #2(103)를 갖춘 2차 냉매 루프에 URMV를 갖추지 않고 도시되었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 공조 유닛 #1(102)은 저온의 저압 냉매 가스를 고온의 고압 가스로 압축시키기 위해 압축기(110)를 이용한다. 다음으로, 응축기(111)는 가스 내의 다량의 열을 제거하고 대기로 열을 방출시킨다. 냉매는 온난한 고압의 액체 냉매로서 응축기(111)를 벗어나고 이 고압의 액체 냉매는 고압 액체 공급 라인(112)을 통해 팽창 장치(130)를 포함하는 냉매 관리 및 분배 시스템(104)으로 운반되어 다상 냉매의 상 분리기 및 수집기로서 작용하는 선택적인 어큐뮬레이터 용기 또는 URMV(146)로 운반된다. 이러한 팽창 장치(130)는 통상적이거나 통상적이지 않은 열 팽창 밸브, 혼합상 조절기, 및 서지 용기(저장통) 등일 수 있다. 이 후, 액체 냉매는 URMV(146)로부터 열에너지 저장 유닛(106)으로 운반된다. 단열 탱크(140) 내의 1차 열 교환기(160)는, 하부 헤더 조립체(156)로부터 결빙/해빙 코일(142)을 통해 상부 헤더 조립체(154)로 공급되는 냉매를 팽창시킨다. 이 후, 저압의 기상(vapor phase) 및 액체 냉매는 URMV(146)와, 저압 복귀 라인(118)을 통해 압축기(110)로 복귀하여 1차 냉매 루프를 완료한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 열에너지 저장 유닛(106)은 액상 재료(152) 및/또는 고상 재료(153)(현 시스템 모드에 따라 유체/얼음)에 의해 둘러싸인 1차 열 교환기(160)를 수용한 단열 탱크(140)를 포함한다. 1차 열 교환기(160)는 일련의 결빙 및 해빙 코일(142)에 의해 상부 헤더 조립체(154)에 연결된 하부 헤더 조립체(156)를 더 포함하여 단열 탱크(140) 내에 유체/증기 루프를 형성한다. 상부 및 하부 헤더 조립체(154 및 156)는 입구 및 출구 연결부에 의해 열에너지 저장 유닛(106)의 외부와 연통한다.
도 1에 도시된 실시예는 열에너지 저장 유닛(106)을 위한 주 냉각 소스로서 공조 유닛 #1(102)을 이용한다. 개시된 실시예의 이러한 부분은, 얼음 형성(충전) 및 얼음 용융(냉각) 모드의 두 개의 주요 작동 모드로 작동한다.
얼음 형성 모드에서, 압축된 고압의 냉매는 고압 액체 공급 라인(112)을 통해 공조 유닛 #1(102)을 떠나고, 팽창 장치(130) 및 URMV(146)를 통해 냉각을 위해 열에너지 저장 유닛(106)으로 공급되어, 하부 헤더 조립체(156)를 통해 1차 열 교환기(160)로 유입된 후, 증발기로서 작용하는 결빙 코일(142)을 통해 분배된다. 냉각은, 결빙 코일(142)로부터 단열 탱크(140) 내에 구속된 주변 액상 재료(152)로 전달되어, 결빙 코일(142)을 둘러싸고 공정의 열에너지를 저장하는 고상 재료(153)(얼음)의 블록(block)을 생성할 수 있다. 온난 액체 및 기상 냉매는 상부 헤더 조립체(154)를 통해 결빙 코일(142)을 떠나고 열에너지 저장 유닛(106)에서 배출되어 URMV(146)로 복귀한 후, 저압 복귀 라인(118)을 통해 공조 유닛 #1(102)으로 복귀하여 여기서 압축기(110)에 공급되고 응축기(111)에 의해 액체로 재응축된다.
얼음 용융 모드에서, 단열 탱크(140) 내의 유체의 전량이 얼지는 않기 때문에, 상당량의 유체[액상 재료(152)]가 얼음의 블록[고상 재료(153)]을 지속해서 둘러싼다. 탱크의 바닥부에서, 이러한 유체는 매체의 어는점에 매우 근접하고, 이러한 액상 재료(152)는 열사이펀(thermosiphon) 또는 선택적인 펌프(121)에 의해 격리 열 교환기(162)의 1차 측부로 추진되며, 여기서 냉각은 2차 냉각 루프를 포함하는 2차 측부로 전달된다. 이 후, 온난 액상 재료(152)는 단열 탱크(140)의 상부로 복귀하고, 여기서 탱크 내의 매체에 의해 다시 냉각된다.
격리 열 교환기(162)의 2차 측부는 냉매를 내장하고, 1차 측부에 의해 냉각된 온난 증기 또는 액체/증기 혼합물은 열 교환기를 떠나서, 냉매 수용기(190)에 선택적으로 수용/저장되고, 열사이펀 또는 선택적인 냉매 펌프(120)에 의해 체크 밸브(CV-2)(166)를 통해 부하 열 교환기(122)로 추진되며, 여기서 냉각은 부하(load)로 전달된다. 부하 열 교환기(122)를 떠나자마자, 온난 냉매는 체크 밸브(CV-1)(164)를 통해 격리 열 교환기(162)의 2차 측부로 복귀하며, 여기서 다시 냉각된다. 체크 밸브(CV-1)(164)는, 격리 열 교환기(162)로의 복귀 라인의 냉매 충전의 균형 및 압력 균등화를 돕기 위해 모세관 바이패스(165)를 포함할 수 있다.
도 1의 실시예에서, 저온의 저압 냉매 가스를 고온의 고압 가스로 압축시키기 위해 추가 압축기(114)를 이용하는 제2 공조 유닛 #2(103)에 의해 추가 냉각이 제공된다. 다음으로, 응축기(116)는 가스 내의 다량의 열을 제거하고 열을 대기로 방출시킨다. 냉매는 온난한 고압의 액체 냉매로서 응축기(116)를 벗어나며 이는 고압 액체 라인(113)을 통해 운반된다. 이 후, 액체 냉매는, 팽창 밸브(170)로의 체크 밸브(CV-3)(168)를 통해 부하 열 교환기(122)로 전달된다. 이러한 팽창 장치(170)는 통상적인 열 팽창 장치(TXV), 전기 팽창 장치(EEV), 또는 유사한 압력 조절 장치일 수 있다.
체크 밸브(168)(CV-3)는, 열에너지 저장 유닛(106)으로부터 냉각이 공급될 때, 팽창 밸브(170)를 통한 역류를 막는 작용을 한다. 팽창 밸브(170)를 떠나자마자, 냉매는 부하 열 교환기(122)로 유동하고, 여기서 냉각은 냉각 부하로 전달된다. 온난 증기 또는 액체/증기 혼합물은 부하 열 교환기(122)를 떠나 솔레노이드 밸브(SV-1)(180)를 지나 흡입 라인(119)을 통해 공조기 #2(103)로 다시 공급되어 여기서 압축기(114)에 공급되어 응축기(116)에 의해 액체로 재응축된다. 솔레노이드 밸브(SV-1)(180)의 기능은, 열에너지 저장 유닛(106)이 작동할 때 흡입 라인(119)을 통한 역류를 막는 것이다.
부하 열 교환기(122)를 떠날 때의 냉매의 온도는 팽창 밸브(170)와 연통하는 온도 센서(172)에 의해 감지될 수 있다. 이러한 감지 점에서의 냉매의 온도는, 팽창 밸브(170)와 조합하여 피드백 및 조절 기구로서 작용할 수 있다. 온도 센서(172)가 냉매의 온도가 너무 높다고 감지하면, 팽창 밸브(170)는 압축된 냉매의 팽창 속도를 증가시킴으로써 응답할 것이다. 반대로, 온도 센서(172)가 냉매의 온도가 너무 낮다고 감지하면, 팽창 밸브(170)는 압축된 냉매의 팽창 속도를 감소시킴으로써 응답할 것이다. 이러한 방식으로, 냉각 부하에 전달되는 냉각의 양이 조절된다.
밸브(SV-2) 및 모세관 바이패스를 갖춘 추가 루프들은 다양한 모드의 냉매 균형을 위한 것이다. 공조기 #2(103)가 냉각을 제공할 때, 흡입 라인(119)의 압력은 종종 격리 열 교환기(162)의 압력보다 낮아진다. 따라서, 체크 밸브(CV-1)(164)는 냉매의 상당량이 압축기(114)로 역류되는 것을 막는다. 모세관 바이패스(165)는 냉매 전체가 공조기 #2(103)로부터 배출되지 않게 보장하기 위해, 얼음 형성 동안 흡입 라인(119)과 격리 열 교환기(162) 사이의 압력을 균등화시킨다.
제2 공조 유닛 #2(103)에 의해 제공되는 추가 냉각은, 제1 공조 유닛 #1(102)에 의해 구동되는 얼음 형성 또는 얼음 용융 모드의 공간 냉각 구동(space cooling driving)을 대체, 증대, 또는 보충할 수 있다. 예를 들어, 제2 공조 유닛 #2(103)가 정지된 상태로 제1 공조 유닛 #1(102)이 열에너지 저장 유닛(106)에 냉각을 전달하거나, 제2 공조 유닛 #2(103)가 열에너지 저장 유닛(106) 또는 부하 열 교환기(122)에 냉각을 제공하는 상태에서 시스템은 얼음 형성 모드에 있을 수 있다. 또한, 제1 공조 유닛 #1(102)이 정지된 채로 냉각이 열에너지 저장 유닛(106)으로부터 부하 열 교환기(122)로 제공되도록 갖춰질 때, 시스템은 얼음 용융 모드에 있을 수 있다. 이러한 상황에서, 제2 공조 유닛 #2(103)는 정지되거나, 또는 제2 공조 유닛 #2(103)는 부하 열 교환기(122)에 직접적인 냉각을 추가로 공급할 수 있어서, 열에너지 저장 유닛(106)에 의해 제공되는 상당량의 냉각을 증대시킬 수 있다. 마지막으로, 제2 공조 유닛 #2(103)가 부하 열 교환기(122)에 직접적인 냉각을 제공할 동안, 얼음 형성 모드의 제1 공조 유닛 #1(102)은 열에너지 저장 유닛(106)에 냉각을 전달하게 갖춰질 때, 시스템은 얼음 형성/직접 냉각 모드에 있을 수 있다. 이러한 방식으로, 다양한 냉각, 환경, 및 경제적 가변성에 부합하도록, 매우 다양한 냉각 응답들이 단일 시스템에 의해 전해질 수 있다.
이러한 가변성은 시스템 내의 응축기 부품 및 압축기의 구체적인 크기에 따라 더 확대될 수 있다. 하나의 대형 및 하나의 소형 공조 유닛[통상적으로는 개장 부품의 통상적인 선반 재고(off-the-shelf)]을 구비함으로써, 모드를 조합함에 따라 정확한 부하가 맞춰질 수 있어서 시스템의 냉각의 효율성을 증대시킬 수 있다. 추가로, 두 개의 공조 유닛들은 단일 하우징 내에서 각각이 제1 공조 유닛 #1(102) 및 제2 공조 유닛 #2(103)로 제공되는, 예를 들어, 통상적인 단일 루프 탑(roof-top) 유닛과 같은, 통상적인 패키징된(packaged) 유닛일 수 있다.
도 2에 도시된 실시예는 공조 유닛 #1(102)과 열에너지 저장 유닛(106) 사이에서 냉각을 전달하는 독립적인 냉매 루프를 사용하여 작동하는 열에너지 저장 유닛(106)을 도시한다. 이러한 실시예는 어큐뮬레이터 용기 또는 URMV(146)(범용 냉매 관리 용기)를 갖추거나 갖추지 않고 작동할 수 있는데, 도 2에는, 1차 냉매 루프 내에 용기를 갖추어 도시되었다. 이러한 예시에서, 다상 냉매의 상 분리기 및 수집기로서 작용하는 어큐뮬레이터 또는 범용 냉매 관리 유닛(URMV)(146)은 열에너지 저장 유닛(106) 및 공조 유닛(102) 모두와 유체 연통한다.
이러한 실시예는, 얼음 형성(충전), 얼음 용융(냉각), 얼음 용융/부스트(boost)(고용량 냉각), 및 바이패스 모드의 네 개의 주요 작동 모드로 작동한다. 공조 유닛 #1(102)을 이용하는 1차 냉매 루프의 얼음 형성 모드는 도 1의 것과 동일하다.
얼음 용융 모드에서, 단열 탱크(140) 내의 전량의 유체가 얼지는 않기 때문에, 상당량의 유체[액상 재료(152)]가 얼음의 블록[고상 재료(153)]을 지속해서 둘러싼다. 탱크의 바닥부에서, 이러한 유체는 매체의 어는점에 매우 근접하고, 이러한 액상 재료(152)는 열사이펀 또는 선택적인 냉매 펌프(121)에 의해 격리 열 교환기(162)의 1차 측부로 추진되고, 여기서 냉각은 2차 냉각 루프를 포함한 2차 측부로 전달된다. 이 후, 온난 액상 재료(152)는 단열 탱크(140)의 상부로 복귀되며, 여기서 탱크 내의 매체에 의해 다시 냉각된다.
격리 열 교환기(162)의 2차 측부는 냉매를 내장하고, 1차 측부에 의해 냉각된 온난 증기 또는 액체/증기 혼합물은 열 교환기를 떠나서, 열사이펀 또는 선택적인 냉매 펌프(120)에 의해 3 방향 밸브(3WV-2)(188)를 통해 부하 열 교환기(122)로 추진되며, 여기서 냉각은 부하로 전달된다. 부하 열 교환기(122)를 떠나자마자, 온난 또는 기상 냉매는 3 방향 밸브(3WV-1)(186)를 통해 격리 열 교환기(162)의 2차 측부로 복귀하고, 여기서 다시 냉각된다.
얼음 용융/부스트(고용량 냉각) 모드에서, 공조 유닛 #1(102)에 의해 구동되는 1차 냉매 루프는 다시 냉각을 지속하거나, 정지되거나, 또는 분리될 수 있다(밸브는 도시되지 않음). 열에너지 저장 유닛(106)으로부터의 얼음 용융에 의해 제공되는 냉각에 추가하여, 공조 유닛 #2(103)는 부하 열 교환기(122)에 제공된 냉각을 추가로 증대시키도록 작동할 수 있다. 작동시, 공조 유닛 #2(103)는 저온의 저압 냉매 가스를 고온의 고압 가스로 압축시키기 위해 압축기(114)를 이용한다. 다음으로, 응축기(116)는 가스 내의 다량의 열을 제거하고 열을 대기로 방출시킨다. 온난한 고압의 액체 냉매가 고압 액체 라인(113)을 통해 선택적인 냉매 수용기(190) 및 솔레노이드 밸브(SV-1)(180)를 통해 팽창 밸브(170)로 운반됨에 따라, 냉매는 응축기(116)를 떠난다. 팽창 장치(130)와 같이, 이러한 제2 팽창 장치(170)는 통상적이거나 통상적이지 않은 열 팽창 밸브, 혼합상 조절, 및 서지 밸브(저장통) 등일 수 있다.
냉매는 팽창 밸브(170)에 의해 계량 및 조절되어 3 방향 밸브(188)로 운반된다. 3 방향 밸브(188)를 떠나자마자, 냉매는 부하 열 교환기(122)로 유동하고, 여기서 냉각은 냉각 부하로 전달된다. 온난 증기 또는 액체/증기 혼합물 냉매는 부하 열 교환기(122)를 떠나고, 냉매의 온도는 팽창 밸브(170)와 연통하는 온도 센서(172)에 의해 감지된다. 이러한 감지 점에서의 냉매의 온도는, 팽창 밸브(170)와 조합하여 피드백 및 조절 기구로서 작용함으로써 냉각 부하에 전달되는 상당량의 냉각을 조절한다.
이 후, 냉매를 흡입 라인(119)으로 유도하여 공조 유닛 #2(103)로 복귀시키고 여기서 압축기(114)에 공급되고 응축기(116)에 의해 액체로 재응축되게 하는, 및/또는 냉매를 격리 열 교환기(162)의 2차 측부로 유도시키는 3 방향 밸브(3WV-1)(186)에 의해, 냉매가 제어된다.
열에너지 저장 유닛(106)과 공조 유닛 #2(103)가 결합하여 작동하면, 시스템 내에 매우 높은 냉각 용량이 실현된다. 이러한 부스트 모드는 도 2에 도시된 바와 같은 공유된 냉매 라인 또는 분리된 냉매 라인 세트(미도시)와 함께 달성될 수 있는데, 분리된 냉매 라인 세트에서, [열에너지 저장 유닛(106)에 의해 냉각되는] 격리 열 교환기(162) 및 공조 유닛 #2(103)는 부하 열 교환기(122)의 내외로 독립적으로 배관될 수 있다. 이러한 형태의 실시예는 또한 다중 냉각 코일 또는 소형 분리형 증발기를 포함하는 부하 열 교환기에 유리하다.
또한, 시스템은, 부하 열 교환기(122)에 통상적인 공조를 공급하기 위해, 공조 유닛 #2(103)가 열에너지 저장 유닛(106) 또는 공조 유닛 #1(102)의 도움없이 작동할 수 있는 바이패스 모드로 작동할 수도 있다.
도 3은 과냉각(sub-cooled) 2차 냉각 루프와 함께 공통 증발기 코일을 이용하는 다중 응축 유닛을 갖춘 열에너지 저장 및 냉각 시스템의 실시예를 도시한다. 도 1 및 도 2의 실시예에 도시된 바와 같이, 이러한 실시예는 1차 냉매 루프에 어큐뮬레이터 용기 또는 URMV(146)(범용 냉매 관리 용기)를 갖추거나 갖추지 않고 작동할 수 있는데, 도 3에는 제 위치에 용기를 갖추어 도시되었다. 이러한 실시예는, 얼음 형성(충전), 얼음 용융/과냉각(고용량 냉각) 모드, 및 바이패스 모드의 세 개의 주요 작동 모드로 작동한다. 공조 유닛 #1(102)을 이용하는 1차 냉매 루프의 얼음 형성 모드는 도 1의 것과 동일하다.
얼음 용융/과냉각(고용량 냉각) 모드에서, 공조 유닛 #1(102)에 의해 구동되는 1차 냉매 루프는 다시 냉각을 지속하거나, 또는 정지될 수 있다. 이러한 실시예에서, 열에너지 저장 유닛(106)으로부터의 얼음 용융에 의해 제공되는 냉각은, 공조기 #2(103)를 떠나는 냉매를 과냉각하는데 이용됨으로써 냉매의 냉각 용량을 증대시키고, 사실상 공조 유닛 #2(103)의 냉각 용량을 향상시킨다.
이러한 모드에서, 단열 탱크(140) 내의 유체의 전량이 얼지는 않기 때문에, 상당량의 유체[액상 재료(152)]가 얼음의 블록[고상 재료(153)]을 지속해서 둘러싼다. 탱크의 바닥부에서, 이러한 유체는 매체의 어는점에 매우 근접하고, 이러한 액상 재료(152)는 열사이펀 또는 선택적인 펌프(120)에 의해 과냉각 열 교환기(163)의 1차 측부로 추진되고, 여기서 냉각은 열 교환기의 2차 측부로 전달된다. 냉각은 과냉각 열 교환기(163)의 2차 측부로 전달되고 격리 열 교환기(162)의 2차 측부로 복귀하며, 여기서 다시 냉각된다. 과냉각 열 교환기(163)의 2차 측부는, 공조기 #2(103)에 의해 압축 및 응축되고 액체 라인(113)을 통해 선택적인 냉매 수용기(190) 및 솔레노이드 밸브(SV-1)(180)에 공급되는 냉매이다. 일단 열에너지 저장 유닛(106)으로부터 공조 유닛 #2(103)에 의해 생성된 냉매로 냉각이 전달되면, 과냉각 냉매는 팽창 장치(131)에 공급된다.
과냉각 냉매는 팽창 장치(131)에 의해 계량 및 조절되어 부하 열 교환기(122)로 운반되며, 여기서 냉각은 냉각 부하로 전달된다. 온난 증기 또는 액체/증기 혼합물 냉매는 부하 열 교환기(122)를 떠난 후 흡입 라인(119)을 통해 공조기 #2(103)에 공급되어 여기서 압축기(114)에 공급되고 응축기(116)에 의해 액체로 재응축된다.
바이패스 모드에서, 공조기 #2(103)는 작동하는 반면, 과냉각 열 교환기(163)는, 통상적인 공조 시스템으로서 작동하는 시스템 및 공조기 #2(103)를 떠나는 냉매에 과냉각을 제공하는데 이용되지 않는다. 이러한 바이패스 주기 동안에, 공조기 #1(103)은, 열에너지 저장 유닛(106)(얼음 형성)을 충전하도록 작동될 수 있거나 또는 정지될 수 있다.
도 4는 격리된 2차 냉매 루프와 함께 공통 증발기 코일을 이용하는 다중 응축 유닛을 갖춘 열에너지 저장 및 냉각 시스템의 실시예를 도시한다. 도 1의 실시예에 도시된 바와 같이, 이러한 실시예는 1차 냉매 루프에 어큐뮬레이터 용기 또는 URMV(146)(범용 냉매 관리 용기)를 갖추거나 갖추지 않고 작동할 수 있는데, 도 4에는 제 위치에 용기를 갖추어 도시되었다. 이러한 실시예는, 얼음 형성(충전), 얼음 용융/과냉각(고용량 냉각) 모드, 및 바이패스 모드의 세 개의 주요 작동 모드로 작동한다. 공조 유닛 #1(102)을 이용하는 1차 냉매 루프의 얼음 형성 모드는 도 1의 것과 동일하다.
얼음 용융/과냉각(고용량 냉각) 모드에서, 공조 유닛 #1(102)에 의해 구동되는 1차 냉매 루프는 냉각을 지속하거나, 정지되거나, 또는 분리될 수 있다. 이러한 실시예에서, 열에너지 저장 유닛(106)으로부터의 얼음 용융에 의해 제공되는 냉각은, 격리 열 교환기(162) 및 과냉각 열 교환기(163)에 의해 공조기 #2(103)를 떠나는 냉매를 과냉각하는데 이용됨으로써 냉매의 냉각 용량을 증대시키고, 사실상 공조기 #2(103)의 냉각 용량을 향상시킨다.
이러한 모드에서, 단열 탱크(140) 내의 유체의 전량이 얼지는 않기 때문에, 상당량의 유체[액상 재료(152)]가 얼음의 블록[고상 재료(153)]을 지속해서 둘러싼다. 탱크의 바닥부에서, 이러한 유체는 매체의 어는점에 매우 근접하고, 이러한 액상 재료(152)는 열사이펀 또는 선택적인 펌프(121)에 의해 격리 열 교환기(162)의 1차 측부로 추진되고, 여기서 냉각은 과냉각 루프를 포함하는 2차 측부로 전달된다. 이 후, 온난 액상 재료(152)는 단열 탱크(140)의 상부로 복귀하고, 여기서 탱크 내의 매체에 의해 다시 냉각된다.
격리 열 교환기(162)의 2차 측부에서의 과냉각 루프는 격리 열 교환기(162)의 1차 측부에 의해 냉각된 열 전달 재료(냉매 또는 냉각제)를 내장한다. 이러한 열 전달 재료는 열사이펀 또는 선택적인 펌프(120)에 의해 과냉각 루프 내에서 과냉각 열 교환기(163)의 1차 측부로 추진되며, 여기서 냉각은 과냉각 열 교환기(163)의 2차 측부로 전달된다. 냉각은 과냉각 열 교환기(163)의 2차 측부로 전달되어 격리 열 교환기(162)의 2차 측부로 복귀하며, 여기서 다시 냉각된다. 과냉각 열 교환기(163)의 2차 측부는 2차 냉매 루프와 열 연통하고, 여기서 냉매는 공조기 #2(103)에 의해 압축 및 응축되어 액체 라인(113)을 통해 선택적인 냉매 수용기(190) 및 솔레노이드 밸브(SV-1)(180)를 통해 공급된다. 일단 열에너지 저장 유닛(106)으로부터 공조 유닛 #2(103)의 하류의 2차 냉매 루프의 냉매로 냉각이 전달되면, 과냉각 냉매는 팽창 장치(131)에 공급된다.
과냉각 냉매는 팽창 장치(131)에 의해 계량 및 조절된다. 이러한 팽창 장치(131)는 통상적이거나 통상적이지 않은 열 팽창 밸브, 혼합상 조절기, 및 서지 용기(저장통) 등일 수 있다. 팽창 장치(131)를 떠나자마자, 냉매는 부하 열 교환기(122)로 유동하며, 여기서 냉각은 냉각 부하로 전달된다. 온난 증기 또는 액체/증기 혼합물 냉매는 부하 열 교환기(122)를 떠나서 흡입 라인(119)을 통해 공조기 #2(103)로 다시 복귀되어 여기서 압축기(114)에 공급되고 응축기(116)에 의해 액체로 재응축된다.
바이패스 모드에서는, 열에너지 저장 유닛(106)으로부터의 과냉각의 영향 없이 공조기 #2(103)가 작동한다. 이러한 모드에서, 공조 유닛 #1(102)은 얼음의 형성을 지속하거나, 정지되거나, 또는 도시되지 않은 밸브에 의해 분리될 수 있다.
도 5는 격리된 부하 냉각 루프와 함께 공통 증발기 코일을 이용하는 다중 응축 유닛을 갖춘 열에너지 저장 및 냉각 시스템의 실시예의 구조를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 실시예는 1차 냉매 루프에 어큐뮬레이터 용기 또는 URMV(146)(범용 냉매 관리 용기)를 갖추거나 갖추지 않고 작동할 수 있는데, 도 5에는 열에너지 저장 유닛(106)에 냉각을 제공하는 공조기 #1(102)을 갖춘 1차 냉매 루프의 제 위치에 용기를 갖추어 도시되었다. 이러한 실시예는, 얼음 형성(충전), 얼음 용융(냉각), 얼음 용융/부스트(고용량 냉각), 및 격리된 바이패스 모드의 네 개의 주요 작동 모드로 작동한다. 공조 유닛 #1(102)을 이용하는 1차 냉매 루프의 얼음 형성 모드는 도 1의 것과 동일하다.
얼음 용융 모드에서, 단열 탱크(140) 내의 유체의 전량이 얼지는 않기 때문에, 상당량의 유체[액상 재료(152)]가 얼음의 블록[고상 재료(153)]을 지속해서 둘러싼다. 탱크의 바닥부에서, 이러한 유체는 매체의 어는점에 매우 근접하고, 이러한 액상 재료(152)는 열사이펀 또는 선택적인 펌프(121)에 의해 격리 열 교환기(162)의 1차 측부로 추진되며, 여기서 냉각은 부하 냉각 루프(190)를 포함하는 2차 측부로 전달된다. 이 후, 온난 액상 재료(152)는 단열 탱크(140)의 상부로 복귀하고, 여기서 탱크 내의 매체에 의해 다시 냉각된다.
격리 열 교환기(162)의 1차 측부에 의해 냉각된 열 전달 재료(냉매 또는 냉각제)는 열사이펀 또는 선택적인 펌프(120)에 의해 부하 냉각 루프(190) 내의 부하 열 교환기(122)로 추진되며, 여기서 냉각은 부하로 전달된다. 온난 유체, 증기 또는 액체/증기 혼합물 냉매 또는 냉각제는, 부하 열 교환기(122)를 떠나서 이러한 격리 열 교환기(162)의 2차 측부로 복귀하며, 여기서 격리 열 교환기(162)의 1차 측부에 의해 다시 냉각되는데, 이는 탱크 내의 매체에 의해 이로부터 냉각을 인출하는 열에너지 저장 유닛(106)에 의해 공급된다.
얼음 용융/부스트(고용량 냉각) 모드에서, 공조 유닛 #1(102)에 의해 구동되는 1차 냉매 루프는 다시 냉각을 지속하거나, 정지되거나, 또는 분리될 수 있다(밸브는 도시되지 않음). 열에너지 저장 유닛(106)으로부터의 얼음 용융에 의해 제공된 냉각에 추가하여, 공조 유닛 #2(103)는 부하 열 교환기(122)에 제공되는 냉각을 추가로 증대시키도록 작동할 수 있다. 작동시, 온난한 고압의 액체가 고압 액체 라인(113)을 통해 선택적인 냉매 수용기(190) 및 솔레노이드 밸브(SV-1)(180)를 통해 팽창 장치(131)에 운반된 후 격리 열 교환기(174)의 1차 측부를 통과함에 따라, 공조 유닛 #2(103)는 응축기(116)를 떠나는 냉매를 생성한다. 격리 열 교환기(165)의 2차 측부로 냉각이 전달된 후, 온난 냉매/냉각제는 흡입 라인(119)을 통해 공조 유닛 #2(103)로 복귀한다. 여기서 냉매는 압축기(114)에 의해 압축되고 응축기(116)에 의해 응축된다. 이러한 팽창 장치(131)는 통상적이거나 통상적이지 않은 열 팽창 밸브, 혼합상 조절기, 및 서지 용기(저장통) 등일 수 있다.
냉매는 팽창 장치(131)에 의해 계량 및 조절되어 격리 열 교환기(174)의 1차 측부로부터 2차 측부로 냉각을 전달한다. 부하 냉각 루프(190)의 격리 열 교환기(174)의 2차 측부에서 유동하는 열 전달 재료(냉매 또는 냉각제)는 열사이펀 또는 선택적인 펌프(120)에 의해 부하 열 교환기(122)로 구동되며, 여기서 냉각은 냉각 부하로 전달된다. 온난 유체, 증기 또는 액체/증기 혼합물 냉매 또는 냉각제는, 부하 열 교환기(122)를 떠나서 격리 열 교환기(162)로 복귀하며, 여기서 이러한 격리 열 교환기(162)의 1차 측부에 의해 냉각되는데, 이는 탱크 내의 매체에 의해 이로부터 냉각을 인출하는 열에너지 저장 유닛(106)에 의해 공급된다. 이 후, 열 전달 재료는 다른 격리 열 교환기(174)로 복귀하고, 공조기 #2(103)로부터 냉각이 공급되는 열 교환기의 1차 측부에 의해 다시 냉각된다.
격리된 바이패스 모드에서, 공조 유닛 #1(102)에 의해 구동되는 1차 냉매 루프는 다시 냉각을 지속하거나, 정지되거나, 또는 분리될 수 있다(밸브는 도시되지 않음). 격리 열 교환기(162)는 열에너지 저장 유닛(106)으로부터 냉각을 전달받지 않고, 부하 열 교환기(122)에 제공되는 냉각은 공조기 #2(103)에 의해 격리 열 교환기(174)를 통해 단독으로 공급된다. 이러한 경우, 열에너지 저장 유닛(106)은 부하 냉각 루프(190)로의 열 전달을 분리할 수 있다(밸브는 도시되지 않음).
도 6은 공통의 격리된 증발기 코일을 포함하는 다중 증발기 코일 경로를 이용하는 두 개의 열에너지 저장 유닛 및 두 개의 공조 루프를 갖춘 열에너지 저장 및 냉각 시스템의 실시예를 도시한다. 전술된 실시예에서와 같이, 이러한 실시예는 냉매 관리 및 분배 시스템(104, 105)의 1차 냉매 루프에 어큐뮬레이터 용기 또는 URMV(146)(범용 냉매 관리 용기)를 갖추거나 갖추지 않고 작동할 수 있는데, 도 8에는, 각각의 제 위치에 용기를 갖추어 도시되었다. 이러한 실시예는, 얼음 형성(1 또는 2 공조 유닛 충전), 얼음 용융(1 또는 2 공조 유닛 냉각), 및 얼음 형성/얼음 용융(1 또는 2 공조 유닛 충전, 및 1 또는 2 공조 유닛 냉각) 모드의 세 개의 주요 작동 모드로 작동한다.
공조 유닛 #1(102) 및/또는 공조 유닛 #2(103)를 이용하는 1차 냉매 루프의 얼음 형성 모드는 도 1의 것과 동일하다. 공조 유닛(102 및 103)이 상이한 크기를 갖는다면, 시스템은 특정 부하에 요구되는 만큼의 냉각을 제공하도록 적절한 공조기를 작동시키도록 선택할 수 있다. 예를 들어, 공조 유닛 #1(102)이 10톤 용량을 갖고, 공조 유닛 #2(103)가 5톤 용량을 갖는다면, 상기 유닛들은 특정한 때의 충전/냉각 요구에 따라 5, 10, 또는 15톤 용량의 충전을 제공하도록 선택적으로 작동될 수 있다. 이러한 두 개의 공조 유닛들은 단일 하우징 내에서 각각이 제1 공조 유닛 #1(102) 및 제2 공조 유닛 #2(103)로 제공되는, 예를 들어, 통상적인 단일 루프 탑 유닛과 같은, 통상적인 패키징된 유닛일 수 있다.
얼음 용융 모드에서, 하나 혹은 두 개의 열에너지 저장 유닛(106/107)은 냉각을 위해 이용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 단열 탱크(140) 내의 유체의 전량이 얼지는 않기 때문에, 상당량의 유체가 얼음의 블록을 지속적으로 둘러싼다. 탱크의 바닥부에서, 이러한 유체는 매체의 어는점에 매우 근접하고, 이러한 액상 재료(152)는 열사이펀 또는 선택적인 펌프(121)에 의해, 공조 유닛 #1(102)이 작동할 때 격리 열 교환기 #1(162)의 1차 측부로, 및/또는 공조 유닛 #2(103)가 작동할 때 격리 열 교환기 #2(174)의 1차 측부로 추진된다. 여기서, 냉각은 부하 냉각 루프(190)를 포함하는 2차 측부에 전달된다.
부하 냉각 루프(190)에 내장된 온난한 열 전달 재료(냉매 또는 냉각제)는 격리 열 교환기 #1(162), 격리 열 교환기 #2(174), 또는 둘 모두에 의해 냉각되고, 열사이펀 또는 선택적인 펌프(120)에 의해 부하 열 교환기(122)로 운반되며, 여기서 냉각은 부하로 전달된다. 부하 열 교환기(122)를 떠나자마자, 온난 냉매/냉각제는 격리 열 교환기(162 및/또는 174)의 2차 측부로 복귀하고, 여기서, 이러한 격리 열 교환기(162 및/또는 174)의 1차 측부에 의해 다시 냉각되는데, 이는 코일을 둘러싸는 액상 재료(152)를 통해 고상 재료(153)로부터 냉각을 인출하는 열에너지 저장 유닛(106/107)에 의해 공급된다.
얼음 형성/얼음 용융 모드에서, 하나 혹은 두 개의 공조 유닛(102, 103)은 열에너지 저장 유닛(106, 107)을 충전시키고, 하나 혹은 두 개의 격리 열 교환기(162 및/또는 174)는 부하 냉각 루프(190)로, 이에 따라 부하 열 교환기(122)를 통해 냉각 부하로 냉각을 배출/전달한다. 예를 들어, 공조 유닛 #1(102)은 열에너지 저장 유닛 #1(106) 내에 얼음을 형성할 수 있다. 냉각은 열에너지 저장 유닛 #1(106)로부터 격리 열 교환기 #1(162)로 전달되며, 격리 열 교환기 #1(162)는 2차 측부의 부하 냉각 루프(190)로, 이 후 부하 열 교환기(122)로 냉각을 전달한다. 이러한 주기 동안에, 공조 유닛 #2(103)는 제2 열에너지 저장 유닛(107)을 충전시키기 위해 공조 유닛 #2(103)를 이용할 수 있거나 휴지상태(dormant)로 있을 수 있다. 에너지 저장 유닛(107)이 냉각 용량을 가지면, 이는 격리 열 교환기 #2(174)를 통해 부하 냉각 루프(190)를 냉각시키는데 이용될 수도 있다.
본 발명의 상기 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었다. 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하려거나 배타적인 의도는 아니며, 다른 변형 및 변경이 상기 개시 내용에 비추어 가능할 수 있다. 실시예는 본 발명의 원리 및 그의 실질적인 응용을 가장 잘 설명하기 위해 선택되어 설명되었고, 이에 의해 당업자가 본 발명을 고려되는 특정 용도에 대해 적합한 다양한 실시예 및 다양한 변형에서 가장 잘 이용할 수 있게 한다. 첨부된 청구의 범위는 종래 기술에 의해 제한되는 바를 제외하고는 본 발명의 다른 대안적인 실시예를 포함하는 것으로 해석되도록 의도된다.

Claims (41)

  1. 냉매계 열에너지 저장 및 냉각 시스템이며,
    제1 냉매를 내장하는 제1 냉매 루프와,
    제2 냉매를 내장하는 제2 냉매 루프와,
    격리 열 교환기를 포함하며,
    상기 제1 냉매 루프는
    제1 압축기 및 제1 응축기를 포함하는 제1 응축 유닛과,
    상기 제1 응축 유닛의 하류에 연결된 제1 팽창 장치와,
    액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 유체로 충전된 탱크 내에 위치된, 상기 제1 팽창 장치와 상기 제1 응축 유닛 사이에 연결된 1차 열 교환기를 포함하며, 상기 1차 열 교환기는 상기 제1 응측기로부터의 상기 제1 냉매로부터의 열 전달을 조장함으로써 상기 유체를 냉각시키고 상기 탱크 내의 상기 유체의 적어도 일부를 결빙시키고,
    상기 제2 냉매 루프는
    제2 압축기 및 제2 응축기를 포함하는 제2 응축 유닛과,
    상기 제2 응축 유닛의 하류에 연결된 제2 팽창 장치와,
    상기 제2 팽창 장치와 상기 제2 응축 유닛 사이에 연결된 부하 열 교환기를 포함하며,
    상기 격리 열 교환기는 냉각된 상기 유체와 상기 제2 냉매 사이의 열 접촉을 조장함으로써 상기 제2 냉매의 엔탈피를 감소시키는
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 응축 유닛과 상기 1차 열 교환기 사이에 위치되어 유체 연통하는 냉매 관리 용기를 더 포함하고,
    상기 냉매 관리 용기는
    상기 제1 응축 유닛과 상기 1차 열 교환기로부터 상기 제1 냉매를 수용하는 입구 연결부와,
    상기 제1 냉매를 상기 1차 열 교환기에 공급하는 제1 출구 연결부와,
    상기 제1 냉매를 상기 제1 응축 유닛에 공급하는 제2 출구 연결부를 포함하는
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 팽창 장치 및 상기 제2 팽창 장치는 열 팽창 밸브, 전자 팽창 밸브, 및 혼합상 조절기로 구성된 그룹으로부터 선택되는
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 공정(eutectic) 재료인
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 물인
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부하 열 교환기는 적어도 하나의 소형 분리형 증발기인
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  7. 냉매계 열에너지 저장 및 냉각 시스템이며,
    제1 냉매를 내장하는 제1 냉매 루프와,
    제2 냉매를 내장하는 제2 냉매 루프와,
    열 전달 재료를 내장하는 냉각 루프를 포함하며,
    상기 제1 냉매 루프는
    제1 압축기 및 제1 응축기를 포함하는 제1 응축 유닛과,
    상기 제1 응축 유닛의 하류에 연결된 제1 팽창 장치와,
    액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 유체로 충전된 탱크 내에 위치된, 상기 제1 팽창 장치와 상기 제1 응축 유닛 사이에 연결된 1차 열 교환기를 포함하며, 상기 1차 열 교환기는 상기 제1 응측기로부터의 상기 제1 냉매로부터의 열 전달을 조장함으로써 상기 유체를 냉각시키고 상기 탱크 내의 상기 유체의 적어도 일부를 결빙시키고,
    상기 제2 냉매 루프는
    제2 압축기 및 제2 응축기를 포함하는 제2 응축 유닛과,
    상기 제2 응축 유닛의 하류에 연결된 제2 팽창 장치와,
    상기 제2 팽창 장치와 상기 제2 응축 유닛 사이에 연결된 부하 열 교환기를 포함하며,
    상기 냉각 루프는
    냉각된 상기 유체와 상기 열 전달 재료 사이의 열 접촉을 조장하고 온난화된 상기 유체를 상기 탱크로 복귀시키는 격리 열 교환기와,
    상기 열 전달 재료와 상기 제2 냉매 사이의 열 접촉을 조장함으로써 상기 제2 냉매의 엔탈피를 감소시키고 온난화된 상기 열 전달 재료를 상기 격리 열 교환기로 복귀시키는 과냉각 열 교환기를 포함하는
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 응축 유닛과 상기 1차 열 교환기 사이에 위치되어 유체 연통하는 냉매 관리 용기를 더 포함하고,
    상기 냉매 관리 용기는
    상기 제1 응축 유닛과 상기 1차 열 교환기로부터 상기 제1 냉매를 수용하는 입구 연결부와,
    상기 제1 냉매를 상기 1차 열 교환기에 공급하는 제1 출구 연결부와,
    상기 제1 냉매를 상기 응축 유닛에 공급하는 제2 출구 연결부를 포함하는
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 팽창 장치 및 상기 제2 팽창 장치는 열 팽창 밸브, 전자 팽창 밸브, 및 혼합상 조절기로 구성된 그룹으로부터 선택되는
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 유체는 공정 재료인
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 유체는 물인
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 부하 열 교환기는 적어도 하나의 소형 분리형 증발기인
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 제1 냉매는 상기 제2 냉매와 상이한 재료인
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  14. 냉매계 열에너지 저장 및 냉각 시스템이며,
    제1 냉매를 내장하는 제1 냉매 루프와,
    제2 냉매를 내장하는 제2 냉매 루프와,
    열 전달 재료를 내장하는 냉각 루프를 포함하며,
    상기 제1 냉매 루프는
    제1 압축기 및 제1 응축기를 포함하는 제1 응축 유닛과,
    상기 제1 응축 유닛의 하류에 연결된 제1 팽창 장치와,
    액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 유체로 충전된 탱크 내에 위치된, 상기 제1 팽창 장치와 상기 제1 응축 유닛 사이에 연결된 1차 열 교환기를 포함하며, 상기 1차 열 교환기는 상기 제1 응측기로부터의 상기 제1 냉매로부터의 열 전달을 조장함으로써 상기 유체를 냉각시키고 상기 탱크 내의 상기 유체의 적어도 일부를 결빙시키고,
    상기 제2 냉매 루프는
    제2 압축기 및 제2 응축기를 포함하는 제2 응축 유닛과,
    상기 제2 응축 유닛의 하류에 연결된 제2 팽창 장치를 포함하며,
    상기 냉각 루프는
    냉각된 상기 유체와 상기 열 전달 재료 사이의 열 접촉을 조장하고 온난화된 상기 유체를 상기 탱크로 복귀시키는 제1 격리 열 교환기와,
    상기 제2 냉매와 상기 열 전달 재료 사이의 열 접촉을 조장하고 온난화된 상기 제2 냉매를 상기 제2 압축기로 복귀시키는 제2 격리 열 교환기와,
    상기 열 전달 재료의 냉각 용량을 열 부하로 전달하는 부하 열 교환기를 포함하는
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 팽창 장치 및 상기 제2 팽창 장치는 열 팽창 밸브, 전자 팽창 밸브, 및 혼합상 조절기로 구성된 그룹으로부터 선택되는
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 유체는 공정 재료인
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 유체는 물인
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 부하 열 교환기는 적어도 하나의 소형 분리형 증발기인
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  19. 냉매계 열에너지 저장 및 냉각 시스템이며,
    제1 냉매를 내장하는 제1 냉매 루프와,
    제2 냉매를 내장하는 제2 냉매 루프와,
    열 전달 재료를 내장하는 냉각 루프를 포함하며,
    상기 제1 냉매 루프는
    제1 압축기 및 제1 응축기를 포함하는 제1 응축 유닛과,
    상기 제1 응축 유닛의 하류에 연결된 제1 팽창 장치와,
    액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 제1 유체로 충전된 제1 탱크 내에 위치된, 상기 제1 팽창 장치와 상기 제1 응축 유닛 사이에 연결된 1차 열 교환기를 포함하며, 상기 1차 열 교환기는 상기 제1 응측기로부터의 상기 제1 냉매로부터의 열 전달을 조장함으로써 상기 제1 유체를 냉각시키고 상기 제1 탱크 내의 상기 제1 유체의 적어도 일부를 결빙시키고,
    상기 제2 냉매 루프는
    제2 압축기 및 제2 응축기를 포함하는 제2 응축 유닛과,
    상기 제2 응축 유닛의 하류에 연결된 제2 팽창 장치와,
    액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 제2 유체로 충전된 제2 탱크 내에 위치된, 상기 제2 팽창 장치와 상기 제2 응축 유닛 사이에 연결된 2차 열 교환기를 포함하며, 상기 2차 열 교환기는 상기 제2 응측기로부터의 상기 제2 냉매로부터의 열 전달을 조장함으로써 상기 제2 유체를 냉각시키고 상기 제2 탱크 내의 상기 제2 유체의 적어도 일부를 결빙시키고,
    상기 냉각 루프는
    냉각된 상기 제1 유체와 상기 열 전달 재료 사이의 열 접촉을 조장하고 온난화된 상기 제1 유체를 상기 제1 탱크로 복귀시키는 제1 격리 열 교환기와,
    냉각된 상기 제2 유체와 상기 열 전달 재료 사이의 열 접촉을 조장하고 온난화된 상기 제2 유체를 상기 제2 탱크로 복귀시키는 제2 격리 열 교환기와,
    상기 열 전달 재료의 냉각 용량을 열 부하로 전달하는 부하 열 교환기를 포함하는
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 팽창 장치 및 상기 제2 팽창 장치는 열 팽창 밸브, 전자 팽창 밸브, 및 혼합상 조절기로 구성된 그룹으로부터 선택되는
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 유체는 공정 재료인
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 유체는 물인
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 부하 열 교환기는 적어도 하나의 소형 분리형 증발기인
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 제1 냉매는 상기 제2 냉매와 상이한 재료인
    열에너지 저장 및 냉각 시스템.
  25. 열에너지 저장 및 냉각 시스템에 의해 냉각을 제공하는 방법이며,
    제1 공조 유닛에 의해 제1 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와,
    액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 유체를 내장한 탱크 내에 구속된 1차 열 교환기에 냉각을 제공하도록 상기 제1 냉매를 팽창시키는 단계와,
    제1 시간 주기 동안 상기 탱크 내에서 상기 유체의 일부를 결빙시키고 얼음 및 냉각된 유체를 형성하는 단계와,
    제2 공조 유닛에 의해 제2 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와,
    제2 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 부하 열 교환기의 상기 제2 냉매를 팽창시키는 단계와,
    상기 냉각된 유체로부터 상기 제2 냉매 루프의 상기 제2 냉매로 냉각을 전달하는 단계와,
    제3 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 상기 제2 냉매로부터 상기 부하 열 교환기로 냉각을 전달하는 단계를 포함하는
    냉각 제공 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    냉매 관리 용기에 의해 상기 제1 냉매의 체적 및 상을 관리하는 단계를 더 포함하며,
    상기 냉매 관리 용기는 상기 제1 공조 유닛 및 상기 1차 열 교환기와 유체 연통하는
    냉각 제공 방법.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 제2 시간 주기의 상기 단계는 상기 제3 시간 주기의 상기 단계와 동시에 수행되는
    냉각 제공 방법.
  28. 열에너지 저장 및 냉각 시스템에 의해 냉각을 제공하는 방법이며,
    제1 공조 유닛에 의해 제1 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와,
    액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 유체를 내장한 탱크 내에 구속된 1차 열 교환기에 냉각을 제공하도록 상기 제1 냉매를 팽창시키는 단계와,
    제1 시간 주기 동안 상기 탱크 내에서 상기 유체의 일부를 결빙시키고 얼음 및 냉각된 유체를 형성하는 단계와,
    제2 공조 유닛에 의해 제2 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와,
    제2 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 부하 열 교환기의 상기 제2 냉매를 팽창시키는 단계와,
    상기 냉각된 유체로부터 냉각 루프의 열 전달 재료로로 냉각을 전달하는 단계와,
    열 전달 재료로부터 상기 제2 냉매에 냉각을 전달함으로써 상기 제2 냉매의 엔탈피를 감소시키는 단계와,
    제3 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 상기 부하 열 교환기의 상기 제2 냉매를 팽창시키는 단계를 포함하는
    냉각 제공 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    냉매 관리 용기에 의해 상기 제1 냉매의 체적 및 상을 관리하는 단계를 더 포함하며,
    상기 냉매 관리 용기는 상기 제1 공조 유닛 및 상기 1차 열 교환기와 유체 연통하는
    냉각 제공 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    냉매 수용기에 의해 상기 제2 냉매의 체적 및 상을 관리하는 단계를 더 포함하며,
    상기 냉매 수용기는 상기 제2 공조 유닛 및 상기 부하 열 교환기와 유체 연통하는
    냉각 제공 방법.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 제2 시간 주기의 상기 단계는 상기 제3 시간 주기의 상기 단계와 동시에 수행되는
    냉각 제공 방법.
  32. 열에너지 저장 및 냉각 시스템에 의해 냉각을 제공하는 방법이며,
    제1 공조 유닛에 의해 제1 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와,
    액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 유체를 내장한 탱크 내에 구속된 1차 열 교환기에 냉각을 제공하도록 상기 제1 냉매를 팽창시키는 단계와,
    제1 시간 주기 동안 상기 탱크 내에서 상기 유체의 일부를 결빙시키고 얼음 및 냉각된 유체를 형성하는 단계와,
    제2 공조 유닛에 의해 제2 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와,
    상기 제2 냉매를 팽창시키는 단계와,
    상기 제2 냉매로부터 냉각 루프의 열 전달 재료로 냉각을 전달하는 단계와,
    제2 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 상기 열 전달 재료로부터 부하 열 교환기로 냉각을 전달하는 단계와,
    상기 냉각된 유체로부터 상기 냉각 루프의 상기 열 전달 재료로 냉각을 전달하는 단계와,
    제3 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 상기 열 전달 재료로부터 상기 부하 열 교환기로 냉각을 전달하는 단계를 포함하는
    냉각 제공 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    냉매 관리 용기에 의해 상기 제1 냉매의 체적 및 상을 관리하는 단계를 더 포함하며,
    상기 냉매 관리 용기는 상기 제1 공조 유닛 및 상기 1차 열 교환기와 유체 연통하는
    냉각 제공 방법.
  34. 제32항에 있어서,
    냉매 수용기에 의해 상기 제2 냉매의 체적 및 상을 관리하는 단계를 더 포함하며,
    상기 냉매 수용기는 상기 제2 공조 유닛 및 상기 부하 열 교환기와 유체 연통하는
    냉각 제공 방법.
  35. 제32항에 있어서,
    상기 제2 시간 주기의 상기 단계는 상기 제3 시간 주기의 상기 단계와 동시에 수행되는
    냉각 제공 방법.
  36. 열에너지 저장 및 냉각 시스템에 의해 냉각을 제공하는 방법이며,
    제1 공조 유닛에 의해 제1 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와,
    액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 유체를 내장한 탱크 내에 구속된 1차 열 교환기에 냉각을 제공하도록 상기 제1 냉매를 팽창시키는 단계와,
    제1 시간 주기 동안 상기 제1 탱크 내에서 상기 제1 유체의 일부를 결빙시키고 제1 얼음 및 제1 냉각된 유체를 형성하는 단계와,
    제2 공조 유닛에 의해 제2 냉매를 압축 및 응축시키는 단계와,
    액체와 고체 사이에서 상 전환할 수 있는 제2 유체를 수납한 제2 탱크 내에 구속된 2차 열 교환기에 냉각을 제공하도록 상기 제2 냉매를 팽창시키는 단계와,
    제2 시간 주기 동안 상기 제2 탱크 내에서 상기 제2 유체의 일부를 결빙시키고 제2 얼음 및 제2 냉각된 유체를 형성하는 단계와,
    상기 제1 냉매로부터 냉각 루프의 열 전달 재료로 냉각을 전달하는 단계와,
    제3 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 상기 열 전달 재료로부터 부하 열 교환기로 냉각을 전달하는 단계와,
    상기 제2 냉매로부터 상기 냉각 루프의 상기 열 전달 재료로 냉각을 전달하는 단계와,
    제4 시간 주기 동안 부하 냉각을 제공하도록 상기 열 전달 재료로부터 상기 부하 열 교환기로 냉각을 전달하는 단계를 포함하는
    냉각 제공 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    냉매 관리 용기에 의해 상기 제1 냉매의 체적 및 상을 관리하는 단계를 더 포함하며,
    상기 냉매 관리 용기는 상기 제1 공조 유닛 및 상기 1차 열 교환기와 유체 연통하는
    냉각 제공 방법.
  38. 제36항에 있어서,
    제2 냉매 관리 용기에 의해 상기 제2 냉매의 체적 및 상을 관리하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제2 냉매 관리 용기는 상기 제2 공조 유닛 및 상기 제2 1차 열 교환기와 유체 연통하는
    냉각 제공 방법.
  39. 제36항에 있어서,
    상기 제1 시간 주기의 상기 단계는 상기 제4 시간 주기의 상기 단계와 동시에 수행되는
    냉각 제공 방법.
  40. 제36항에 있어서,
    상기 제2 시간 주기의 상기 단계는 상기 제3 시간 주기의 상기 단계와 동시에 수행되는
    냉각 제공 방법.
  41. 제36항에 있어서,
    상기 제2 시간 주기의 상기 단계는 상기 제4 시간 주기의 상기 단계와 동시에 수행되는
    냉각 제공 방법.
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