KR20110090760A

KR20110090760A - 냉방시스템

Info

Publication number: KR20110090760A
Application number: KR1020100138238A
Authority: KR
Inventors: 김동수
Original assignee: 한국공항공사
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2011-08-10
Also published as: KR101207521B1

Abstract

본 발명은 냉방 시스템에 관한 것으로, 냉각수를 이용하여 고온고압의 압축공기를 응축시켜 냉수를 공급하는 냉동기, 상기 냉동기의 응축과정에서 온도가 상승한 냉각수의 온도를 낮추어 상기 냉동기로 공급하는 냉각탑, 상기 냉동기로부터 냉수를 공급받아 미리 설정된 구역으로 냉기를 공급하는 제 1 냉방장치, 상기 냉동기의 냉수 공급없이, 독립적으로 구동하여 미리 설정된 구역으로 냉기를 공급하는 제 2 냉방장치, 상기 제 1 냉방장치 및 제 2 냉방장치의 냉기 공급 과정에서 발생하는 응결수를 저장하는 응결수 저장 탱크, 상기 제 1 냉방장치와 응결수 저장 탱크 사이 및 상기 제 2 냉방장치와 응결수 저장 탱크 사이에 접속되어, 상기 응결수를 상기 응결수 저장 탱크로 집수시키는 응결수 집수 배관 및 상기 응결수 저장 탱크에 저장된 응결수를 상기 냉동기의 냉각수로서 공급하는 제 1 응결수 공급 배관을 포함하고, 본 발명에 따르면 냉방장치로부터 발생되어 버려지거나 비효율적으로 관리되어오던 저온의 응결수를 냉각탑의 냉각수 순환펌프에 공급하고 주변시스템과 자동으로 콘트롤하여 효율적으로 활용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

냉방시스템{AN AIR CONDITIONING SYSTEM}

본 발명은 건물의 냉방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉방장치로부터 모아진 응결수를 재활용할 수 있는 냉방 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 대형건물의 중앙공급식 냉방시스템에 관한 것으로, 대형건물에는 지하층 또는 최저층의 냉방에 이용될 열원을 생산하기 위한 냉동기, 냉동기에서 생산된 열원인 냉수를 공급하기 위한 냉수펌프, 냉수펌프에 의해 이송된 냉수를 이용하여 열교환된 냉공기를 각 실로 이송시켜주는 공기조화기, 그리고 한정된 실내 냉방을 위한 휀코일 유닛, 전산실과 같은 전자장비실의 일정한 온도와 습도를 유지하기 위한 항온항습기 등과 같은 중앙공급식 냉방시스템이 포함된다. 또한, 중앙공급식 냉방시스템과 독립적으로 냉방을 수행하는 개별공급식 냉방시스템도 대형 건물등에 설치된다.

중앙공급식 냉방시스템에서 열원을 생산하기 위한 냉동기에는 크게 냉방장치에 냉방을 위한 냉수를 생산-순환하는 계통과, 냉동기 응축기의 응축을 위한 냉각수 공급을 위한 냉각탑으로 냉각수를 순환하는 계통으로 나눌 수 있다. 이와 같은 종래의 중앙공급식 냉방시스템의 냉수순환 시스템과 냉각수 순환시스템은 상호 분리되어 별개의 시스템으로 운영이 되어왔다.

냉각수순환시스템은 냉동기의 응축기에서 열을 흡수하여, 냉각수가 35~37℃의 고온수가 되면, 냉각수 순환펌프에 의해 냉각탑에 펌핑되어 전해지며, 고온의 냉각수는 공기와의 열교환을 통해 28~32℃로 냉각되어, 다시 냉동기의 응축기로 공급하는 동작을 수행한다.

냉수순환시스템은 냉방용 냉수가 냉동기의 증발기에서 열을 방출하여 6~7℃의 냉수로 상기의 각 냉방장치로 공급되면, 각 냉방장치의 공기순환 휀에 의해 통과되는 공기와 열교환하여 냉수가 11~12℃의 고온수가 되면, 고온의 냉수가 냉동기로 재환수되는 순환사이클을 형성하게 되다.

여기서 각 냉방장치의 공기순환 휀이 냉수코일을 통과할 때, 저온의 코일부 표면에 12℃ 전후의 저온의 응결수가 발생하게 되는데, 이 응결수는 별도의 관을 통해 지하의 집수정에서 건물 외부 토목배수로로 배출된다.

이 응결수는 각 냉방장치를 가동하면서 발생되는 불필요한 발생물로 취급되어 버려지는데, 응결수는 냉동기를 가동하기 위한 보일러, 냉각탑, 각종펌프 등 고비용 에너지를 소비하여 발생된 소중한 에너지임에도 종래의 시스템은 이를 배수로로 폐기하고 있는 실정이다.

한국공개특허(공개번호 10-2008-0034296)에 따르면 각 냉방장치에서 발생된 응결수를 냉각탑에 공급하는 방식으로 응결수를 활용하는 시스템을 구성하고 있다. 그러나, 중앙공급식 냉방시스템에서 냉각탑은 일종의 공냉식의 열교환장치이기 때문에 바람이 잘 통하는 건물의 옥상에 위치하게 되는 반면, 응결수를 모아 저장하는 장소는 건물의 지하에 위치하고, 지하에서 건물 최상부까지 응결수를 펌핑하여 올리는데 에너지를 과대하게 소비하게 되어 응결수를 펌핑하는데 필요한 배관설비를 추가하여 설치하여야 하는 문제점이 있었다.

또한, 최근에는 단일 건물의 냉방시스템이 중앙공급식으로만 구성되기보다는 지열시스템 및 개별식 에어콘의 공급 비중이 높은 복합 냉방시스템도 종종 사용되는 추세여서 응결수 발생량이 냉각탑 냉각수의 보급수 용량 이상의 양으로 생산이 되는 경우가 많다.

따라서, 단순히 응결수를 냉각탑에 공급하는 시스템으로 특징 지워진 상기 공개특허는, 응결수 발생이 과다하여 냉각수의 자연 감소량을 초과할 경우 공급된 응결수는 냉동기에 공급되기 전에 냉각탑 수조에서 넘쳐 버려지고, 이에 따라 열원을 냉각탑까지 퍼올리는데 에너지를 과소비하는 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 각각의 냉방장치로부터 모아진 응결수가 외부로 버려지는 문제점과 응결수가 재활용되더라도 에너지를 과다 소비하는 형식의 재활용 방법을 개선하여 응결수를 보다 효율적으로 재활용할 수 있는 냉방 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 냉각수를 이용하여 고온고압의 압축공기를 응축시켜 냉수를 공급하는 냉동기, 상기 냉동기의 응축과정에서 온도가 상승한 냉각수의 온도를 낮추어 상기 냉동기로 공급하는 냉각탑, 상기 냉동기로부터 냉수를 공급받아 미리 설정된 구역으로 냉기를 공급하는 제 1 냉방장치, 상기 냉동기의 냉수 공급없이, 독립적으로 구동하여 미리 설정된 구역으로 냉기를 공급하는 제 2 냉방장치, 상기 제 1 냉방장치 및 제 2 냉방장치의 냉기 공급 과정에서 발생하는 응결수를 저장하는 응결수 저장 탱크, 상기 제 1 냉방장치와 응결수 저장 탱크 사이 및 상기 제 2 냉방장치와 응결수 저장 탱크 사이에 접속되어, 상기 응결수를 상기 응결수 저장 탱크로 집수시키는 응결수 집수 배관 및 상기 응결수 저장 탱크에 저장된 응결수를 상기 냉동기의 냉각수로서 공급하는 제 1 응결수 공급 배관을 포함하는 냉방 시스템을 제공한다.

상기 응결수 저장탱크는 상기 냉동기에 포함된 냉각수 순환펌프보다 높은 위치에 배치되어, 자연압으로 응결수가 공급될 수 있다.

상기 응결수 저장탱크에 설치되어 상기 응결수 저장탱크의 내부 수위를 검측하는 수위검측장치; 및 상기 응결수 저장탱크에 저장된 응결수 저장량이 임계값 이상이 되면, 상기 응결수를 자연 배출하는 오버플로우 배관을 포함할 수 있다.

상기 제 1 응결수 공급배관은, 상기 응결수가 역류되는 것을 방지하는 체크밸브; 및 상기 응결수에 포함된 이물질을 걸러내는 스트레이너를 포함할 수 있다.

상기 수위검측장치는 상기 응결수 저장탱크의 내부 벽면에 상호 이격되게 복수 개 구비될 수 있다.

상기 제 1 응결수 공급배관은, 상기 수위검측장치에 의해 저수위가 검측된 경우, 상기 응결수 공급배관의 응결수 공급을 차단하는 전자밸브; 및 상기 수위검측장치에 의해 고수위가 검측된 경우, 상기 응결수 저장탱크로 응결수를 공급하는 응결수 공급펌프를 더 포함할 수 있다.

상기 냉동기는 냉각수를 배출하는 냉각수 배출배관을 더 포함하되, 상기 냉각수 배출배관은 응결수 공급 유량이 미리 설정된 기준을 초과하면 냉각수를 자동 배출하는 전자밸브를 포함할 수 있다.

지열을 이용하여 냉기를 공급하는 지열 시스템을 더 포함하되, 상기 지열 시스템은 상기 응결수를 이용하여 상기 냉기를 발생시킬 수 있다.

상기 지열 시스템은, 냉각수를 이용하여 고온고압의 압축공기를 응축시켜 냉수를 공급하는 히트 펌프, 상기 히트펌프의 응축과정에서 온도가 상승한 냉각수의 온도를 낮추어 상기 히트펌프로 재공급하는 지중열교환기 및 상기 지중열교환기에서 배출된 냉각수와 상기 응결수와의 열교환을 통해 상기 지중열교환기에서 배출된 냉각수의 온도를 낮추는 열교환기를 포함할 수 있다.

상기 응결수 저장 탱크로부터 상기 열교환기로 응결수를 공급하는 제 2 응결수 공급배관, 상기 열교환기에서 배출된 응결수를 상기 응결수 저장 탱크로 전달하는 응결수 회수배관, 상기 지중열교환기에서 배출된 냉각수를 상기 열교환기로 전달하는 냉각수 공급배관 및 상기 열교환기에서 배출된 냉각수를 상기 히트 펌프로 전달하는 순환배관을 포함할 수 있다.

상기 응결수 저장 탱크에 저장된 응결수의 저장용량이 임계값보다 낮은 경우, 상기 지중열교환기에서 배출된 냉각수를 상기 순환배관으로 바이패스시키는 바이패스 배관을 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 냉방장치로부터 발생되어 버려지거나 비효율적으로 관리되어오던 저온의 응결수를 냉각탑의 냉각수 순환펌프에 공급하고 주변시스템과 자동으로 콘트롤하여 효율적으로 활용할 수 있다.

또한 에너지 절약과 신재생 에너지인 지열시스템에도 활용할 수 있어 하절기 시 냉방 시스템의 종합적인 에너지 절약과 이로 인한 저탄소 소비에 의한 CO₂ 발생을 억제하여 지구온난화 문제의 해결에도 효과가 큰 냉방시스템을 제공할 수 있는 것이다.

도 1은 응결수를 활용한 냉방시스템의 계통도이다.
도 2는 응결수 공급과 고온냉각수 배출을 위한 계통도이다.
도 3은 응결수를 지열 냉수 냉각에 활용한 계통도이다.
도 4는 응결수를 지열 냉수 냉각에 활용한 다른 실시 예의 계통도이다.
도 5는 고온냉각수의 배출수를 보일러 급수 예열에 재활용을 위한 계통도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명에 의한 응결수를 활용한 냉방시스템의 계통도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 냉방시스템은 냉동기(100), 냉각탑(200), 제 1 및 제 2 냉방장치(200,300,400,500, 600), 응결수 저장탱크(700) 및 각종 배관을 포함한다.

냉동기(100)는 냉수를 생산하는 과정에서 발생되는 고온고압의 압축공기를 응축기에서 냉각수를 이용하여 냉각시키고, 응축기의 냉각에 이용된 냉각수는 온도가 상승하여 외부에서 온도를 낮추어 다시 냉각수로 공급하게 된다.

이때 사용되는 장비가 냉각탑(200)으로, 냉각수 순환펌프(50)에 의해 냉각수가 냉동기의 응축기로 공급되면, 응축기에서 열을 흡수하여 냉각수 공급배관(10)을 통해 건물 최상부에 위치한 냉각탑(200)으로 공급된다.

그리고 냉각탑 상부에서 냉각수를 방울형태로 상부에서 하부로 분사하면 냉각탑 상부의 휀은 상부로 바람을 배출하는 형태로 공기와의 접촉에 의해 냉각수의 온도를 떨어트린 후 다시 냉각수 순환 배관(11)을 통해 냉동기로 공급되는 시스템이 중앙공급식 냉방시스템이다.

냉동기(100)에서 생산된 저온(통상 6~7℃)의 냉수는 건물 내부의 냉각탑(200), 공기조화기(300), 휀코일유닛(400), 항온항습기(500)에 공급된다. 여기서, 이와 같이 냉동기(100)로 부터 냉수를 공급받는 냉각탑(200), 공기조화기(300), 휀코일유닛(400), 항온항습기(500) 등을 제 1 냉방장치(200,300,400,500)로 정의한다.

냉수가 제 1 냉방장치(200,300,400,500)에 공급되고, 제 1 냉방장치(200,300,400,500)가 공기 공급용 휀을 가동하면 실내에서 유입된 공기(통상 24~26℃)가 제 1 냉방장치(200,300,400,500)의 냉수코일이라고 하는 열교환기를 통과하면서 저온의 공기로 변화되고, 이 저온의 공기가 실내로 분사되어 각 실의 인체열, 전자장비 등 기기열, 창으로의 태양복사열 등의 지속적으로 발생되는 취득 열부하를 낮추며 일정하고 쾌적한 실내온도를 유지하는 작용을 한다. 이러한 동작의 수행 동안 제 1 냉방장치(200,300,400,500)에 포함된 냉수코일을 지나는 공기에 의해 응결수가 생성된다.

이와는 달리, 냉동기의 냉수 공급없이 공냉식의 자체 장비로 구성되는 독립식의 에어콘(600), 즉 제 2 냉방장치(600) 역시, 건물의 일부를 냉방하는 기능을 수행하며, 제 2 냉방방치(600)역시 제 1 냉방장치(200,300,400,500)와 마찬가지 원리로 응결수를 생성한다.

통상의 경우, 중앙공급식 제 1 냉방장치(200,300,400,500)에서 생성된 응결는 별도의 배출배관(14)을 통해 건물의 지하 집수정으로 모아 별도의 배수펌프를 이용해 하수도로 배출하였다.

그리고, 제 2 냉방장치(600)의 경우 가까운 배수구나 건물 외부로 드레인관을 인출하여 버리는 시스템으로 운영되어 지고 있다.

이와 같이, 냉동기(100)에서 고비용의 에너지를 소비하며 생산한 에너지는 응결수의 형태로 폐기되어 왔다.

이를 해결하기 위한, 본 발명의 시스템은 제 1 냉방장치(200,300,400,500)와, 제 2 냉방장지(600)의 냉기 공급 과정에서 발생하는 응결수를 저장하는 응결수 저장탱크(700)와, 제 1 냉방장치(200,300,400,500)와 제 2 냉방장치(600)에서 발생된 응결수를 응결수 저장탱크(700)로 집수시키는 응결수 집수 배관(14)과, 응결수 저장탱크(700)에 저장된 응결수를 냉동기(100)의 냉각수로서 공급하는 제 1 응결수 공급배관(15)을 포함한다.

응결수 저장탱크(700)로 응결수를 집수시키는 응결수 집수 배관(14)는 충분한 두께의 보온재로 보호하여 열손실을 방지하는 구조로 설치하고, 응결수 저장탱크(700) 또한 열손실을 방지하기 위하여 충분한 두께의 보온재를 설치한다.

응결수 저장탱크(700)의 일측벽 상부에는 통기 기능과 배수기능을 겸한 오버플로우 배관(16)을 설치하고 일측벽 하부에는 밸브가 구비된 드레인 배관(17)을 설치하여 필요시 응결수 저장탱크(700) 내부의 물을 배출할 수 있다.

오버플로우 배관(16)은 전술한 바와 같이 통기기능과 배수기능을 한다. 특히 배수기능에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 응결수 저장탱크(700)에 저장된 응결수 저장량이 임계값 이상이 되면, 응결수를 자연 배출할 수 있다.

그리고 응결수 저장탱크(700) 상부에 내부 수위를 검측할 수 있는 전자식 수위검측장치(57)를 설치하여 수위정보를 실시간으로 확인할 수 있다.

한편, 냉동기(100)에 연결된 냉각수 급수관(11)과 연통하며 응결수 저장탱크(700)의 하부에 흡입구를 위치하게 연결된 응결수 공급배관(15)이 구비되고, 냉각수 급수관(11)에는 냉각수 순환펌프(50)가 구비된다.

응결수 저장탱크(700)는 냉각수 순환펌프(50)보다 높은 위치에 설치하여 필요시 자연압으로 응결수를 공급할 수 있도록 설치한다.

또한 상기 응결수 공급배관(15)에는 체크밸브(52), 전자밸브(53), 원격검침용 디지털유량계(54) 및 스트레이너(55)가 설치될 수 있다.

여기서 체크밸브(52)는 냉각수가 응결수 저장탱크(700) 쪽으로 역류되는 것을 방지하고, 스트레이너(55)는 응결수에 포함된 이물질을 걸러내는 역할을 한다.

응결수 저장탱크(700)의 내부에는 수위를 검측하는 수위검측장치(57)가 상호 이격되게 복수 개 구비되어 있는데, 수위검측장치(57)에 의해 저수위로 검침된 경우에는 전자밸브(53)를 작동하여 응결수 공급을 차단한다.

전술한 응결수 공급배관(15)에는 응결수 공급펌프(56)가 더 구비되어 있어, 수위검측장치(57)에 의해 응결수 저장탱크(700) 내부가 고수위로 검침된 경우에 응결수 공급펌프(56)가 응결수 저장탱크(700)로 응결수를 공급한다.

냉각수 순환펌프(50)는 건물 규모에 따라 1개에서 다수개가 설치운영되는데, 하절기 외기온도와 냉방부하에 따라서 냉각수 순환펌프(50)와 냉각탑(200)은 자동으로 중앙감시장치에 의해 가동수량이 조절된다.

본 발명에 따른 응결수 공급펌프(56)도 냉각수 순환펌프(50)의 수량과 동일하게 설치될 수 있으며, 냉각수 순환펌프(50)의 가동 여부에 따라 응결수 공급 펌프(56)와 전자밸브(58)도 자동으로 연동되어 공급 또는 공급 중지될 수 있다.

아울러, 응결수 발생이 과다하고 응결수 공급이 냉각수의 자연 감소량보다 많이 공급되어, 고온의 응결수 배출이 많아져 냉각수가 적정온도(28℃) 밑으로 내려갈 경우 냉방시스템에 악영향을 끼칠 수 있다.

따라서 냉각수 입구온도를 실시간으로 자동 검측하여 일정온도(약 29℃) 이하로 내려올 경우 응결수 공급을 중지 또는 감소시키거나 냉각탑(200) 운전대수를 감소하는 등의 자동제어를 수행 하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 응결수의 자동 공급과 고온냉각수 배출을 위한 냉방 시스템의 계통도이다.

응결수 공급배관(15)에는 응결수 공급용 펌프(56)가 더 설치되고, 냉동기(100)에서 냉각탑(200)으로 냉각수를 배출하는 냉수 공급배관(10)의 일부에 연통하여 냉각수 배출배관(18)을 설치한다.

그리고 냉각수 배출배관(18)에는 전자밸브(58)와 원격검침용 디지털유량계(59)가 설치되어 있으며, 전자밸브(58)에 의해 응결수 공급 유량이 미리 설정된 기준을 초과하면 냉각수를 자동배출 한다.

통상 중앙공급식 냉방시스템의 냉각수는 냉각탑(200)에서 공기와의 열교환시 냉각탑(200)의 휀 가동에 의해 물방울 형태로 날아가거나 자연증발 등에 의해 감소된다. 이와 같이, 전체 냉각수량의 시간당 2% 정도의 양이 감소되면, 시수 등으로 보충이 된다. 즉, 냉각탑(200)의 수조에 저장된 냉각수가 일정량 이하가 되면 부력식 밸브에 의해 냉각수가 자동 보충된다.

한편, 본 발명에 따라 응결수 보충 시 냉각수의 자연 감소량이 증가하는 경우에는 냉각수 배출배관(18)의 전자밸브(58)와 원격검침용 디지털유량계(59) 값을 비교 분석하여 고온의 냉각수를 배출하여 전체 냉각수량을 조절할 수 있으며, 고온 측 냉각수를 배출하므로 전체 냉각수 온도를 낮출 수 있다.

전술한 바와 같이, 응결수 저장탱크(700)에는 오버플로우 배관(16)이 설치되어 있어 응결수 저장탱크 내의 응결수가 임계값 이상이 되면 응결수를 자연 배출할 수 있다. 특히 오버플로우 배관(16)을 복수 개의 수위검측장치(57) 중 고수위 위치와 동일하게 설치하면 응결수가 배출될 때 응결수 공급펌프(56)를 즉시 가동하여 응결수를 보충할 수 있어 응결수 배출로 인한 낭비를 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 응결수를 지열 냉각수 냉각에 활용한 시스템의 계통도이다.

통상 대형건물에는 법적대상 또는 에너지 절약을 위해 지열을 이용하여 냉기를 공급하는 지열시스템을 더 포함할 수 있다.

이와 같은 지열시스템은, 냉동기(100)와 마찬가지로 냉각수를 이용하여 고온고압의 압축공기를 응축시켜 냉수를 공급하는 히트펌프(1100), 냉동기(100)에 냉수를 공급하는 냉수 공급배관(10,11)과 같은 역할을 수행하는 지열 냉수 공급배관(25,26), 냉동기(100)의 냉수 순환펌프(51)와 같은 역할을 수행하는 지열냉수 순환펌프(63), 냉동기의 냉각탑(200) 역할을 하며, 히트펌프(1100)의 응축과정에서 온도가 상승한 냉각수의 온도를 낮추어 히트펌프(1100)로 재공급하는 지중열교환기(1200)와, 지중열교환기(1200)에서 배출된 냉각수와 응결수와의 열교환을 통해 지중열교환기(1200)에서 배출된 냉각수의 온도를 낮추는 열교환기(1000)를 포함한다.

본 발명에 따른 냉방장치의 응결수를 지열시스템의 지열냉각수 냉각에 활용한 시스템을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

응결수저장탱크(700)와 지중열교환기(1200) 사이에 판형열교환기와 같은 고효율의 열교환기(1000)를 설치하고 상기 열교환기(1000)의 입구 측과 응결수 저장탱크(700)를 연결하여 열교환기(1000)로 응결수를 공급하는 제 2 응결수 공급배관(19)과, 열교환기(1000)의 출구 측과 응결수 저장탱크(700)를 연결하는 응결수 회수배관(20)이 구비된다.

응결수 공급배관(19)에는 응결수 저장탱크(700)와 열교환기(1000)사이에 응결수의 공급을 원활하게 순환시키기 위해 응결수 순환펌프(60)를 설치한다.

한편, 열교환기(1000)의 또 다른 입구 측과 지중열교환기(1200)의 출구 측 배관을 연결하는 냉각수 공급배관(22)과, 열교환기(1000)의 또 다른 출구 측과 히트펌프(1100)의 입구측에 연결되는 순환배관(23)을 구비함으로써 응결수 저장탱크(700)내의 응결수를 직접 순환하여 응결수를 지열 냉각수로 활용한다.

응결수 발생량이 과다하여 지열에 활용할 수량이 충분히 많은 경우나 복수 개의 지중열교환기(1200)를 운영할 경우에는 히트펌프(1100)와 지중열교환기(1200)의 운전 수량을 자동제어하여 가동 수를 감소시킬 수 있는데, 지열에서 모자라는 냉수 온도를 응결수와 열교환하여 목적 온도로 맞출 수 있어 히트펌프(1100)와 지열 냉각수 순환펌프(62)의 운전이 감소되어 에너지절약의 효과도 얻을 수 있다.

응결수 저장탱크(700)에 저장된 응결수의 저장 용량이 임계값보다 낮은 경우에는 냉각수 공급배관(22)에 구비된 바이패스 배관(24)에 의해, 지중열교환기(1200)에서 배출된 냉각수를 순환배관(23)으로 바이패스 시킨다.

이에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 냉각수 공급배관(22)에는 바이패스 배관(24)과 이격되어 순환펌프(62)가 더 구비되어 있고, 냉각수 공급배관(22)과 바이패스 배관(24)이 연결되는 위치에 삼방밸브(61)가 구비되어 있어 응결수의 고갈 또는 응결수 측과 열교환기(1000)의 장애 등에 의해 열교환이 불가능한 경우에 냉각수를 열교환기(100)를 거치지 않고 바이패스 시킬 수 있는 것이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 응결수를 지열 냉수 냉각에 활용한 다른 실시예의 개통도 이다.

응결수 저장탱크(700) 내부에는 별도의 열교환기(201)가 구비되어 있는데, 이 별도의 열교환기(201)의 입구 측을 지열 열교환용 열교환기(1000)의 출구 측 배관(20)과 연결하고, 별도의 열교환기(201)의 출구 측을 지열 열교환용 열교환기(1000)의 입구 측 배관에 연결하여, 응결수를 지열 냉각수와의 열교환기(1000)에 간접식 열교환 형태로 활용할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의한 냉방시스템은 냉방장치로부터 발생되어 버려지거나 비효율적으로 관리되어오던 저온의 응결수를 냉각탑의 냉각수 순환펌프에 공급하고 주변시스템과 자동으로 제어하여 효율적으로 활용할 수 있다.

또한 에너지 절약과 신재생 에너지인 지열시스템에도 활용할 수 있어 하절기 시 냉방 시스템의 종합적인 에너지 절약과 이로 인한 저탄소 소비에 의한 CO₂ 발생을 억제하여 지구온난화 문제를 해결하는 데에도 효과가 있다.

한편, 도 5은 본 발명의 다른 실시예로 냉동기 냉각수를 보일러에 재활용하는 시스템에 대한 것이다.

이전 실시예와 마찬가지로 냉동기(100) 및 냉각탑(200)을 포함하고 있되, 냉각수를 저장하는 배출수 저장탱크(800)와, 공급수를 가열하여 배출하는 보일러(900)와, 배출수 저장탱크(800)에 저장된 냉각수의 열원에 기초하여 열교환을 수행하는 열교환기(271)를 더 포함하고 있다.

냉동기(100)의 배출수 배관(18)은 배출수 저장탱크(800)의 내부에 연결되어 설치되고 배출수 저장탱크(800)의 측면 상부에는 통기 기능의 오버플로우관(29)이 설치된다.

오버플로우관(29)은 배출수 저장탱크(800) 내부에서 배출수가 유입되는 부분을 배출수 저장탱크(800) 하부까지 연장하고, 배출수 저장탱크(800) 외부에 위치하는 부분 중 배출수 저장탱크(800)와 수평으로 연결되어 하부로 꺾여진 부분에는 통기구를 더 구비하여 배출수가 배출될 때 사이폰 현상에 의해 배출수 전체가 배출되는 것을 방지한다.

배출수 저장탱크(800)에 저장된 냉각수의 온도는 공급수의 온도보다 높으며, 열교환기(271)의 입구 측은 보일러(900) 급수용 시수와 연결하고, 출구 측은 보일러 급수관에 설치하여 열교환기(271)는 보일러(900)에 공급되는 공급수를 예열하여 보일러(900)로 전달한다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 냉동기 200 : 냉각탑
300 : 공기조화기(A.H.U) 400 : 휀코일유닛(F.C.U)
500 : 항온항습기 600 : 에어콘(패키지 or 시스템)
700 : 응결수저장탱크 800 : 냉각수 배출수 저장탱크
900 : 보일러 1000 : 열교환기
1100 : 지열히트펌프 1200 : 지중열교환기

Claims

냉방장치의 응결수를 활용한 냉방 시스템에 있어서,
냉각수를 이용하여 고온고압의 압축공기를 응축시켜 냉수를 공급하는 냉동기,
상기 냉동기의 응축과정에서 온도가 상승한 냉각수의 온도를 낮추어 상기 냉동기로 공급하는 냉각탑,
상기 냉동기로부터 냉수를 공급받아 미리 설정된 구역으로 냉기를 공급하는 제 1 냉방장치,
상기 냉동기의 냉수 공급없이, 독립적으로 구동하여 미리 설정된 구역으로 냉기를 공급하는 제 2 냉방장치,
상기 제 1 냉방장치 및 제 2 냉방장치의 냉기 공급 과정에서 발생하는 응결수를 저장하는 응결수 저장 탱크,
상기 제 1 냉방장치와 응결수 저장 탱크 사이 및 상기 제 2 냉방장치와 응결수 저장 탱크 사이에 접속되어, 상기 응결수를 상기 응결수 저장 탱크로 집수시키는 응결수 집수 배관 및
상기 응결수 저장 탱크에 저장된 응결수를 상기 냉동기의 냉각수로서 공급하는 제 1 응결수 공급 배관을 포함하는 냉방 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 응결수 저장탱크는 상기 냉동기에 포함된 냉각수 순환펌프보다 높은 위치에 배치되어, 자연압으로 응결수가 공급되도록 하는 냉방 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 응결수 저장탱크에 설치되어 상기 응결수 저장탱크의 내부 수위를 검측하는 수위검측장치; 및
상기 응결수 저장탱크에 저장된 응결수 저장량이 임계값 이상이 되면, 상기 응결수를 자연 배출하는 오버플로우 배관을 포함하는 냉방 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 응결수 공급배관은,
상기 응결수가 역류되는 것을 방지하는 체크밸브; 및
상기 응결수에 포함된 이물질을 걸러내는 스트레이너를 포함하는 냉방 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 수위검측장치는 상기 응결수 저장탱크의 내부 벽면에 상호 이격되게 복수 개 구비되는 냉방 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 응결수 공급배관은,
상기 수위검측장치에 의해 저수위가 검측된 경우, 상기 응결수 공급배관의 응결수 공급을 차단하는 전자밸브; 및
상기 수위검측장치에 의해 고수위가 검측된 경우, 상기 응결수 저장탱크로 응결수를 공급하는 응결수 공급펌프를 더 포함하는 냉방 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 냉동기는 냉각수를 배출하는 냉각수 배출배관을 더 포함하되,
상기 냉각수 배출배관은 응결수 공급 유량이 미리 설정된 기준을 초과하면 냉각수를 자동 배출하는 전자밸브를 포함하는 냉방 시스템.
제 1 항에 있어서,
지열을 이용하여 냉기를 공급하는 지열 시스템을 더 포함하되,
상기 지열 시스템은 상기 응결수를 이용하여 상기 냉기를 발생시키는 것인 냉방 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 지열 시스템은,
냉각수를 이용하여 고온고압의 압축공기를 응축시켜 냉수를 공급하는 히트 펌프,
상기 히트펌프의 응축과정에서 온도가 상승한 냉각수의 온도를 낮추어 상기 히트펌프로 재공급하는 지중열교환기 및
상기 지중열교환기에서 배출된 냉각수와 상기 응결수와의 열교환을 통해 상기 지중열교환기에서 배출된 냉각수의 온도를 낮추는 열교환기를 포함하는 것인 냉방 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 응결수 저장 탱크로부터 상기 열교환기로 응결수를 공급하는 제 2 응결수 공급배관,
상기 열교환기에서 배출된 응결수를 상기 응결수 저장 탱크로 전달하는 응결수 회수배관,
상기 지중열교환기에서 배출된 냉각수를 상기 열교환기로 전달하는 냉각수 공급배관 및
상기 열교환기에서 배출된 냉각수를 상기 히트 펌프로 전달하는 순환배관을 포함하는 냉방 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 응결수 저장 탱크에 저장된 응결수의 저장용량이 임계값보다 낮은 경우, 상기 지중열교환기에서 배출된 냉각수를 상기 순환배관으로 바이패스시키는 바이패스 배관을 더 포함하는 냉방시스템.
냉동기 냉각수를 재활용하는 보일러 시스템에 있어서,
냉각수를 이용하여 고온고압의 압축공기를 응축시켜 냉수를 공급하는 냉동기 및 상기 냉동기의 응축과정에서 온도가 상승한 냉각수의 온도를 낮추어 상기 냉동기로 공급하는 냉각탑을 포함하는 냉방시스템에서 배출된 냉각수를 저장하는 배출수 저장탱크,
공급수를 가열하여 배출하는 보일러 및
상기 배출수 저장탱크에 저장된 냉각수의 열원에 기초하여 열교환을 수행하는 수행하는 열교환기를 포함하되,
상기 배출수 저장탱크에 저장된 냉각수의 온도는 상기 공급수의 온도보다 높고,
상기 열교환기는 보일러에 공급된 상기 공급수를 예열하여 상기 보일러로 전달하는 것인 보일러 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 배출수 저장탱크는 오버플로우관을 포함하되, 상기 오버플로우관은 상기 배출수 저장탱크의 하부까지 연장되어, 배출수 저장탱크의 하부에 있는 배출수의 일부를 외부로 배출하는 보일러 시스템.