KR20100124402A

KR20100124402A - 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열(餘熱)을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템

Info

Publication number: KR20100124402A
Application number: KR1020090043371A
Authority: KR
Inventors: 이장호; 이용현
Original assignee: 코오롱환경서비스주식회사
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2010-11-29
Also published as: KR101123476B1

Abstract

본 발명은, 지역 냉난방시스템을 적용하는 지역에 설치된 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수를 방류수 공급펌프에 의해서 마이크로필터를 거쳐 히트펌프의 열교환기로 공급시켜 히트펌프에서 순환되는 냉매와 열교환시켜 열을 흡수 또는 방출시키는 히트펌프 냉난방 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열(餘熱)을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템은, 하수 및 폐수를 정화 처리하기 위한 전처리 과정을 거친 처리수가 유입되는 방류수조; 상기 방류수조로 부터 정화 처리된 처리수를 펌핑하기 위한 방류수공급펌프; 상기 방류수 공급펌프로부터 공급되는 처리수를 필터링하기 위한 마이크로필터; 상기 마이크로필터에서 필터링된 처리수를 공급받는 히트펌프를 포함하여 구성되어, 상기 히트펌프에서 수요처에 냉난방을 공급하는 것을 특징으로 한다.

폐열회수, 히트펌프, 처리수, 역세, 필터, 차압계, 차단밸브, 버퍼탱크

Description

마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열(餘熱)을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템{HEAT PUMP SYSTEM HAVING A MICROFILTER FOR HEATING AND COOLING USING EFFLUENT WASTEHEAT DISCHARGED FROM THE PLANT OF SEWAGE AND WASTE WATER}

본 발명은 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열(餘熱)을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 지역 냉난방시스템을 적용하는 지역에 설치된 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수를 방류수 공급펌프에 의해서 마이크로필터를 거쳐 히트펌프의 열교환기로 공급시켜 히트펌프에서 순환되는 냉매와 열교환시켜 열을 흡수 또는 방출시키는 히트펌프 냉난방시스템에 관한 것이다.

화석에너지 고갈과 지구온난화로 인해 냉난방에 소요되는 에너지 비용은 급상승하고 있다. 지구의 총에너지의 1/6과 천연가스의 1/4 을 냉난방을 위한 에너지로 사용되고 있으나, 최근에는 환경오염으로 인한 지구 온난화를 방지하기 위해 태 양광, 풍력, 지열 등의 대체 에너지 개발 사업을 활발하게 진행하고있다.

특히 집단 에너지 공급 시스템으로서 지역 냉난방시스템은 주거, 상업지역 및 공업지역과 같이 다수의 열수용가가 개별적인 냉난방용 열원시설을 갖추지 않아도 1개소 또는 수 개소에 집중되어 설치되는 열원설비로부터 에너지를 일괄 공급받는 시스템으로서 대규모의 열원생산시설에서 생산된 열원을 일정 지역 전체에 일괄 공급하는 도시 기반시설로서 에너지 절감 및 공해 감소 효과가 있어 쾌적한 주거환경을 조성하고 있는데, 상기 지역 냉난방시스템은 미활용 대체에너지로 태양광, 지열 등의 다양한 에너지원을 이용하여 히트펌프 등으로 냉난방 시스템을 구축하여 에너지를 공급하고 있다.

히트펌프는 냉난방이 가능한 시스템으로써 높은 효율성과 시스템의 안정성으로 수요가 증가하고 있다. 일반적으로 히트펌프 시스템은 열원에 따라 구분하며 열원의 특성에 따라 성능과 내구성 등을 결정하는 인자가 된다. 이러한 측면에서 세계 각국은 미활용 열원을 이용한 히트펌프 시스템을 적극적으로 개발하고 보급하는 추세에 있다.

특히 지열 히트펌프 냉난방 시스템은 일년내내 일정한 온도를 유지하는 안정적인 열원인 지열 에너지를 이용하므로 대체 에너지로 각광을 받으며 보급이 확대되고 있다.

공기를 열원으로 하는 히트펌프 시스템은 겨울철에는 외부공기의 온도가 너무 낮아서 많은 문제가 발생하나, 지열은 연중 일정온도를 유지므로 상기 지열을 회수하여 겨울철에는 난방에 이용하고 여름철에는 실내에서 흡수된 열을 방열하는 히트 싱크(heat sink)로 활용하는 수열원의 히트펌프 시스템은 매우 효과적인 냉난방 시스템이다. 그러나 지열을 이용한 히트펌프 냉난방 시스템은 에너지 효율이 높고, 유지비가 저렴하며, 온도 제어가 간편하며, 에너지 가용성이 우수하나, 시스템을 설치할 지형 및 지하구조에 제한을 받고, 설치 초기에 투자비가 높은 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점 때문에 최근에는 담수, 하천수, 해수, 하수 등의 수열원을 이용하는데, 상기 수(水)열원은 여름철에는 대기의 온도보다 낮으며, 겨울철에는 대기의 온도보다 높은 온도차에 따른 에너지를 이용하는 것으로, 이와 같은 수열원은 대기온도에 비해 온도변화가 적은 안정적인 에너지원이다. 상기의 온도에 따른 에너지는 저온의 수열원이므로 냉난방 및 급탕을 위해서는 히트펌프를 이용하여 열변환을 하여야 하며, 히트펌프의 성적계수(COP)값은 열원온도가 같으면 공기열원보다 수열원이 높으며, 냉방시에는 열원온도가 낮을수록, 난방시에는 열원온도가 높을수록 성적계수의 값이 높게되므로 고효율이 냉난방이 가능하나, 근래에 들어 급속한 경제 발전과 고도 산업사회로의 전환에 따른 각종 오염 물질의 방류로 인하여 담수, 하천수 등의 수질이 점점 악화됨에 따라 오염원에서 용수의 취수는 방류수 수질기준에 적합하지 않은 실정이다.

특히 하수 및 폐수는 재사용이 가능한 수자원으로 하수처리장에서 처리되는 처리수의 경우 도시 폐열로서 부존량이 다량이고 수요지에 인접해 있어서 폐열을 수송하기 위해 설치되는 배관이 짧아지므로 배관 설비 비용을 줄일 수 있고 물리적 처리 및 생물학적 처리를 이용하여 취수처리 하게 되며, 처리수는 지하 매설 관로를 흐르게 되어 해수, 하천수 및 담수에 비하여 외부 온도의 영향을 적게 받아 연중 수온이 10℃ 내지 25℃ 범위 내에서 일정한 수온을 유지함으로써 열원으로의 활용이 용이하다.

특히 상기 처리수를 히트펌프의 열원으로 이용할 경우 공기를 열원으로 이용하는 것에 비해 안정적인 성능을 확보할 수 있어 에너지 절약형이고 환경친화적인 에너지원이다. 그러나 종래의 하수 처리 방법만으로는 강화되는 방류수 수질기준을 만족시키지 못하고 있어 난방수 수질 악화로 인한 히트펌프 및 기타 설비에 부식이 발생하고, 침전물에 의한 설비시설의 수명이 단축되고, 열 손실율이 증가하는 문제점이 있으며, 처리수를 열원으로 이용한 후 방류수조로 환수한 후 재차 방류할 때 2차 수질오염을 야기하기도 한다.

그러므로 하수 처리수를 히트펌프 냉난방 시스템의 열원으로 재활용하기 위해서는 방류수 수질기준에 적합한 수질을 유지하게 하는 효율적이고 경제적이며 환경친화적인 하수고도처리 공정이 요구된다.

상기의 문제를 해결하고자 최근에 처리수의 폐열을 열원으로 재이용하는 방법으로 방류수조 내에 열교환기를 침지(浸漬)하는 방식과 침지형 분리막을 침지하여 오염원을 제거한 후 처리수의 폐열을 회수하는 방식이 이용되고 있다. 먼저 상기 열교환기 침지방식을 기존의 하수처리장에 적용할 경우 열교환기의 침지를 위한 별도의 공간이 필요하며, 연속적인 운전으로 인해 열교환기의 성능이 저하되는 문제점이 있으며, 또한 상기 침지형 분리막을 설치할 경우에는 분리막을 설치할 침지형 분리막조를 설치하여야 하며, 하수 및 폐수를 처리하는 분리막을 재생하는 설비 등을 추가로 설치하여야 하는 문제가 있다. 특히 침지형 분리막의 경우 하수 및 폐수를 처리하는 정상 운전과, 하수 및 폐수를 처리한 분리막을 재생시키는 운전을 교대로 하여야 하므로 연속적으로 방류수를 히트펌프에 공급하기 위해서는 방류수 공급설비가 지나치게 커지는 경우가 있어 설치 공간이 커져야 하고, 설치 비용이 증가하여 경제성이 떨어지고, 공급설비의 유지ㆍ관리 측면에서 비효율적이라는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 지역 냉난방시스템을 적용하는 지역에 설치된 하수 및 폐수처리장치와 히트펌프 냉난방 시스템을 서로 연계시켜 유기성 폐기물인 하수를 정화 처리한 처리수에 함유된 열을 열원으로 사용함에 있어서, 처리수를 필터링하기 위한 침지형 분리막을 설치할 별도의 저수조를 설치하지 않고 마이크로필터만을 설치하여 하수를 효율적이고 경제적으로 처리하면서도 하수 처리 과정에서 발생한 하수열을 히트펌프 냉난방시스템의 열원으로 활용할 수 있는 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 마이크로필터 전단 및 후단에 차압계를 설치하여 마이크로필터의 교체시기를 효율적으로 관리함으로써 히트펌프로 항시 일정량의 처리수를 공급할 수 있는 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는방류수의 여열을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템을 제공하는데 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열을 이용하는 히트펌프 냉난방시 스템은, 하수 및 폐수를 정화 처리하기 위한 전처리 과정을 거친 처리수가 유입되는 방류수조; 상기 방류수조로 부터 정화 처리된 처리수를 펌핑하기 위한 방류수공급펌프; 상기 방류수 공급펌프로부터 공급되는 처리수를 필터링하기 위한 마이크로필터; 상기 마이크로필터에서 필터링된 처리수를 공급받는 히트펌프를 포함하여 구성되어, 상기 히트펌프에서 수요처에 냉난방을 공급하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 마이크로필터는 하우징내에 설치되며, 상기 하우징의 일단(一端)은 상기 방류수공급펌프와 연결되며, 타단은 상기 히트펌프와 연결되고, 상기 하우징의 전단과 후단에는 차압계가 설치된다.

이상에서 설명한 것과 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른, 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템은, 히트펌프로 공급될 처리수를, 전처리 과정을 거친후에 마이크로 필터를 이용하여 오염원을 최종적으로 필터링함으로써, 침지형 분리막을 사용할 때보다 설치 공간이 대폭 작아지고, 설치 비용이 감소하고, 유지관리가 용이하다. 또한 다양한 용도의 필터를 사용할 수있어 소정의 수질 기준을 맞추는데 수월하고, 추가 증설 및 교체가 간편하다.

도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열(餘熱)을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템의 실시예를 설명한다.

본 발명은 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 일부를 방류수공급펌프(11)에 의해서 마이크로필터를 거쳐 히트펌프(40)의 열교환기로 공급시켜 히트펌프에서 순환되는 냉매와 열교환하여 열을 흡수 또는 방출하고 재차 방류수조(10)로 환수되어 외부로 배출시키는 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템에 관한 것으로,

하수 및 폐수처리장으로 유입되는 하수 및 폐수를 물리적 처리공정으로 협잡물 제거와 질소 및 인 성분등을 제거하고, 생물학적 처리공정으로 호기성 미생물에의해 유기물 분해제거와 영양물질 분해제거를 실시하고, 생물학적 처리공정에서 발생하는 미생물 플럭을 침전시키고 처리수를 방류하는 공정으로 구성된다.

본 발명에 따른 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템의 물리적 수처리 장치로는 침사ㆍ스크린조(1), 드럼스크린(3), 유량조정조(2) 및 침전조(7) 구성되고, 생물학적 수처리 장치로는 혐기조(4), 무산소조(5) 및 생물반응조(6)로 구성된다.

상기 물리적 수처리장치로서 망 스크린의 여과수단으로 구성된 침사ㆍ스크린 조(1)는 하수처리장으로 유입되는 하수 및 폐수 중에 포함된 토사를 일정한 유속 및 일정 체류시간을 유지하면서 중력을 이용하여 침전시키면서 하수 및 폐수에 포함된 고형물이나 부유물 등의 협잡물을 스크리닝(screning)하여 자동 이송식으로 수거하고, 그 후단에 연결된 유량조정조(2)에서는 침사ㆍ스크린조에서 협잡물이 제거되어 유입되는 하수 및 폐수의 유량을 일정하게 조정하여 이송펌프(2b)로 일정량을 이송하게 되는데, 이때 고형물의 퇴적으로 인한 부패를 방지하기 위해 유량조정조에 설치된 교반기(2a)로 교반을 실시하며, 하수 및 폐수의 고형물에 포함된 섬유질 등을 미세한 메시(Mesh) 간극의 드럼스크린(3)에서 제거시킨 처리수를 혐기조(4)와 무산소조(5)로 선택적으로 공급한다.

상기 혐기조(4)에서는 하수 및 폐수중에 포함된 인(P) 성분을 제거하고, 상기 무산소조(5)는 하수 및 폐수 중의 질소(N) 성분의 질산화 작용을 위해 설치된다. 상기 생물반응조(6)에는 호기성 미생물에 의해 수질을 정화시키는데, 처리 효율을 향상시키기위해서는 미생물의 농도가 높아야하므로 미생물의 농도를 높이기 위해서 부유성 또는 부착성 미생물 담체(擔體)를 설치한다. 상기 혐기조(4) 및 무산소조(5)에는 교반기(4a,5a)가 설치되어 정화작용을 극대화 시킨다. 또한 상기 생물반응조(7)에는 송풍기(8)를 연결하여 공기를 불어넣어 하수를 폭기시켜서 호기성 미생물의 활동을 활발히 하여 하수의 정화작용을 극대화시킨다.

상기 생물반응조의 후단에 설치된 침전조(7)에서는 미생물이 플럭을 이루어 침전조하부로 침전되어 방출시키고, 상부로는 처리수가 방류되어 방류수조(10)에 모인다. 상기 방류수조(10)에는 소독조(9)가 포함되는데 자외선 소독 또는 오존에 의한 소독에 의해 방류수 중에 포함되는 대장균의 수를 방류수 처리기준에 맞춘 후에 방류시킨다. 상기의 하수 및 폐수 처리과정을 본 설명에서는 전처리 과정이라 칭한다.

본 발명은 지역 냉난방시스템을 적용하는 지역에 설치된 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열(餘熱)을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템은, 하수 및 폐수를 정화 처리하기 위한 전처리 과정을 거친 처리수가 유입되는 방류수조(10); 상기 방류수조(10)로 부터 정화 처리된 처리수를 펌핑하기 위한 방류수공급펌프(11); 상기 방류수공급펌프(11)로부터 공급되는 처리수를 필터링하기 위한 마이크로필터(23c); 상기 마이크로필터(23c)에서 필터링된 처리수를 공급받는 히트펌프(40)를 포함하여 구성되어, 상기 히트펌프에서 수요처에 냉난방을 공급하는 것을 특징으로 하고, 상기 마이크로필터(23c)는 하우징(20)내에 설치되며, 상기 하우징(20)의 일단(一端)은 상기 방류수공급펌프(11)와 연결되며, 타단은 상기 히트펌프(40)와 연결된다.

전처리 과정을 마친 처리수는 최종적으로 방류되기 위해 방류수조(10)에 모이 게 된다. 이때 방류수조내 하단에 방류수공급펌프(11)를 설치하여 방류수조(10)에 모인 처리수를 상기 펌프(11)의 후단에 설치되는 상치형 마이크로필터(23c)가 내장된 하우징(20)으로 공급하는데, 이때 마이크로필터(23c)가 내장된 하우징(20)의 전단과 후단에는 차압계(23a,23b)가 설치된다.

상기 차압계(23a,23b)는 차압(differential pressure)의 원리를 이용한 기기로 1개의 배관 라인에 어느 라인을 거처서 나오는 값을 측정하는 것이다. 라인에 먼저 들어간 유량을 1차압 이라하고 먼저 들어온 유량이 어느 한곳을 거치면서 압력에 변화가 발생하게 된다. 이것을 2차압이라 한다. 상기 1차압에서 2차압을 뺀값을 순수 차압인 것이다.

상기 차압의 원리를 이용하여 하우징(20) 내의 마이크로필터로 공급되는 처리수의 공급압력 및 마이크로필터를 거쳐 정화되는 처리수의 배출압력을 측정하는데, 상기 압력의 차이가 커지면 마이크로필터내에 오염원이 많이 끼인 것이므로 마이크로필터를 역세(逆洗)수단으로 재생시키거나, 재생이 불가능하면 교체할 수 있도록 필터의 재생시기 및 교체시기를 관리할 수 있게함으로써 히트펌프로 오염원이 필터링된 일정 수준 이상의 처리수를 원할하게 공급할 수 있게 하고, 또한 상치형 마이크로필터를 설치함으로써 히트펌프로 공급되는 처리수의 오염원을 필터링하기 위한 별도의 수조공사 없이 처리수를 히트펌프로 원활히 공급할 수 있다.

이하에서는 상기에서 설명한 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템의 작동을 설명하기로 한다.

오수 및 폐수가 전처리 과정을 거치면, 처리수가 방류수조(10)에 모이게 되는데, 상기 방류수조(10) 내에 설치된 방류수공급펌프(11)가 펌핑하여 처리수를 마이크로필터(23c)가 내장된 하우징(20)으로 처리수이송관(12)을 통해 이송하면, 처리수는 하우징(20)의 상측면에 형성된 처리수유입구(21)를 통해 필터가 내장된 하우징(20)으로 유입된다.

상기 처리수유입구(21)를 통해서 하우징(20) 내로 유입된 처리수는 마이크로필터(23c)를 거치면서 최종 오염원이 필터링되고 하우징(20)의 하측면에 형성된 처리수배출구(22)를 통해서 하우징의 후단에 설치되는 히트펌프(40)로 유입된다. 상기 하우징(20)의 처리수유입구(21)의 전단 및 처리수배출구(22)의 후단에는 차압계(23a,23b)가 설치되는데, 상기 차압계는, 방류수조(10)에서 하우징(20)으로 공급되는 처리수가 처리수유입구(21)를 통해서 마이크로필터를 거치기 전의 공급압력과 마이크필터를 통과하면서 오염원이 제거된 후에 처리수배출구(22)를 통해 배출되는 처리수의 배출압력의 차이를 측정하여 필터의 재생 및 교체 시기를 효율적으로 관리한다.

상기 마이크로필터(23c)는 가압식 분리막 형식으로, 관형, 판형, 중공사막 형태를 취하고, PE, PVDF, 테프론, 세라믹 등 내압 특성이 우수하고, 수처리 시스템에 적합한 재질의 제품을 사용한다. 또한 처리된 유출수를 기준으로 SS(suspended solid : 부유성 현탁물질) 2ppm 이하의 처리성능을 지닌 제품을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 마이크로필터(23c)를 교체할 때는 히트펌프(40)로 공급되는 처리수를 차단하여야 하므로, 후단 차압계(23b)와 히트펌프(40) 사이에 차단밸브(24)를 설치한다. 상기 차단밸브(24)를 폐쇄하여 히트펌프로(40)의 처리수 유입을 차단한 후, 하우징(20) 내의 마이크로필터(23c)를 교체하고, 교체작업이 완료된 후에는 차단밸브(24)를 개방하여 처리수를 히트펌프(40)로 유입시킨다. 상기 마이크로필터(23c)를 교체할 때는 히트펌프(40)로 유입되는 처리수가 차단되어 히트펌프 시스템의 가동이 중단되므로, 복수개의 하우징(20)을 히트펌프(40)와 병렬로 연결하여 하나의 하우징에 내장된 마이크로필터(23c)를 교체할 때도 다른 하우징 내의 마이크로필터에 의해 처리수가 정화되어 히트펌프로 공급되므로 히트펌프 시스템의 가동이 중단되지 않는다.

상기 처리수의 공급압력과 배출압력사이의 차압이 일정 이상으로 커지면 마이로필터(12)에 오염원이 많이 끼인것이므로 효율적인 오염원 제거를 위해서는 마이크로필터를 재생시키거나 교체해야 한다. 마이크로필터를 재생시킬 때에는 필 터(12)를 하우징(20)에서 분리하여 세척을 하거나, 역세 설비(미도시)를 이용하여 역세하는 방법을 사용한다.

상기 역세를 위한 설비는 마이크로필터(23c)를 재생하여 사용시에만 구성할 수 있으며, 역세를 하지않고 단순히 마이크로필터를 교체할 때에는 상기의 역세 구성을 할 필요는 없다.

상기 하우징(20)을 통과한 처리수는 제1 급수관(50)을 통해 히트펌프(40)에 공급되어 히트펌프의 제1 열교환기(41)에서 히트펌프(40)의 폐회로를 흐르는 냉매와 열교환되어 제1 회수관(51)을 통해 방류수조로 회수되어 외부로 배출되고, 냉난방 수요처(70)에서 제2 회수관(53)을 통해 히트펌프(40)로 유입되는 순환수는 제2 열교환기(45)에서 냉매와 열교환되어 재차 냉난방 수요처로 이동한다.

하절기 냉방시에는 방류수조(10)에서 하우징(20)을 통과한 저온의 처리수가 제1 급수관(50)을 통해 제1 열교환기(41)로 유입되면, 상기 처리수는 히트펌프의 압축기(43)에서 생성된 고온고압의 냉매와 열교환되어 중온수로 변환되어 제1 회수관(51)을 통해 방류수조(10)로 회수되어 배출되고, 상기 고온의 냉매는 저온고압의 액냉매로 변환되고 팽창밸브(44)를 거치면서 저온저압의 액냉매로로 변환되어 제2 열교환기(45)에서 제2 회수관(53)을 통해 유입된 순환수와 열교환된다.

이때 순환수는 저온으로 변환되어 제2 급수관(52)을 통해 냉방 수요처에 냉 방을 공급하고, 상기 저온저압의 액냉매는 제2 열교환기(45)를 거치면서 고온저압의 액냉매로 변환되어 압축기(43)로 이동한다. 상기 압축기(43)에서 고온고압의 냉매로 변환되어 제1 열교환기(41)로 이동하는 사이클을 반복한다. 냉방시에는 냉매가 압축기(43)-> 제1 열교환기(41)-> 팽창밸브(44)-> 제2 열교환기(45)의 순으로 냉매가 순환하게 된다.

동절기 난방시에는 하절기와 반대로 냉매가 순환하여 난방 수요처에 난방을 공급한다. 즉 압축기-> 제2 열교환기-> 팽창밸브-> 제1 열교환기의 순으로 냉매가 순환하게 된다. 냉방 및 난방시의 냉매의 순환은 압축기(43)의 후단에 설치되는 리버싱 밸브(42)에 의해 냉매의 흐름이 변환되어 냉난방을 조절할 수 있다.

상기 제2 회수관(53)을 통해 히트펌프(40)로 유입된 순환수는 상기 히트펌프의 제2 열교환기(45)에서 가열 및 냉각되어 제2 급수관(52)을 통해서 냉난방 수요처로 이동하여 실내 냉난방을 하게 된다. 상기 제2 급수관(52)과 제2 회수관(53) 상에는 버퍼탱크(60)가 설치되는데, 상기 버퍼탱크(60)는 냉난방 수요처에 적절한 냉난방을 제공하기 위해서 적정 온도의 냉수 및 온수를 저장한다. 상기 버퍼탱크(60)는 냉난방급수헤더 및 환수헤더(미도시)와 연결되고, 상기 헤더를 통해 냉난방 수요처의 냉난방장치에 온수 및 냉수를 제공된다. 실내를 적정하게 냉난방을 하기 위해서 히트펌프(40)는 잦은 기동 및 정지를 하게 된다. 이때, 히트펌프에 부하가 많이 걸리므로, 히트펌프의 잦은 기동 및 정지로 인한 부하를 줄여주어 히트펌 프의 성능 저하를 방지하고, 신속한 냉난방을 위해서 상기 버퍼탱크를 설치한다.

상기 버퍼탱크(60)는 히트펌프(40)와 냉난방수요처(70) 사이에 설치되고, 제2 급수관(52) 및 제2 회수관(53)으로 상기 히트펌프(40)와 연결된다.

상기 히트펌프(40)의 후단에는 반송펌프(61)가 더 설치되어 냉난방 수요처를 냉난방 한후에 버퍼탱크(60)를 통해 회수되는 순환수를 제2 회수관(53)을 통해 용이하게 히트펌프(40)로 유입되도록 한다. 상기 급수관(50,52) 및 회수관(51,53)에 설치되는 온도센서(62)는, 급수관 및 회수관에서 순환되는 처리수 및 순환수가 히트펌프(40)로 유입되는 온도 및 히트펌프를 거친후의 배출되는 온도차를 측정하여 히트펌프의 압축기의 소요 동력차이를 비교하고, 유입 온도와 배출 온도 조건에 의해 냉매 싸이클의 성능곡선을 확인하는데 이용된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며,본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로필터 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열을 이용한 히트펌프 냉난방시스템의 전체 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 마이크로필터 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열을 이용한 히트펌프 냉난방시스템에서 히트펌프를 도시한 구성도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1.스크린조 2.유량조정조

3.드럼스크린 4.혐기조

5.무산소조 6.생물반응조

7.침전조 8.송풍기

9.소독조

10.방류수조 11.방류수공급펌프

12.처리수이송관

20.하우징 21.처리수유입구

22.처리수배출구 23a.전단차압계

23b.후단차압계 23c.마이크로필터

24.차단밸브

40.히트펌프 41.제1 열교환기

42.리버싱밸브 43.압축기

44.팽창밸브 45.제2 열교환기

50.제1 급수관

51.제1 회수관 52.제2 급수관

53.제2 회수관 60.버퍼탱크

61.반송펌프 62.온도센서

70.냉난방 수요처

Claims

지역 냉난방시스템을 적용하는 지역에 설치된 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템에 있어서,

하수 및 폐수를 정화 처리하기 위한 전처리 과정을 거친 처리수가 유입되는 방류수조;

상기 방류수조로 부터 정화 처리된 처리수를 펌핑하기 위한 방류수공급펌프;

상기 방류수 공급펌프로부터 공급되는 처리수를 필터링하기 위한 마이크로필터;

상기 마이크로필터에서 필터링된 처리수를 공급받는 히트펌프;

를 포함하여 구성되어, 상기 히트펌프에서 수요처에 냉난방을 공급하는 것을 특징으로 하는 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템.
제 1항에 있어서,

상기 마이크로필터는 하우징내에 설치되며, 상기 하우징의 일단(一端)은 상기 방류수공급펌프와 연결되며, 타단은 상기 히트펌프와 연결되는 것을 특징으로 하는 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템.
제 2항에 있어서,

상기 하우징의 전단과 후단에는 차압계가 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템.
제 1항에 있어서,

상기 히트펌프와 수요처 사이에는 냉수와 온수를 저장하기 위한 버퍼탱크가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로필터를 사용하여 하수 및 폐수처리장에서 배출되는 방류수의 여열을 이용하는 히트펌프 냉난방시스템.