KR20120129890A - 격벽들을 구비한 어큐뮬레이터 탱크 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상부 영역(2) 및 하부 영역(3)을 가진 탱크를 포함하는 열전달 매체를 처리하는 어큐뮬레이터 탱크(1)에 관한 것으로, 상기 어큐뮬레이터 탱크(1)는 적어도 하나의 발열 시스템 및 적어도 하나의 흡열 시스템에 연결된다. 어큐뮬레이터 탱크(1)는, 탱크 내에 위치하며 탱크를 복수의 공간(8, 9, 10, 11, 12)으로 분리하기 위한 목적으로 하부 영역(3) 및 상부 영역(2) 간에 배치되는 복수의 격벽(4, 5, 6, 7)을 특징으로 하고, 상기 시스템들 각각은 하부 영역(3) 및 상부 영역(2) 간에 온도 구배를 형성하기 위해 적어도 하나의 공간(8, 9, 10, 11, 12)에 각각 연결된다. 또한, 본 발명은 전술한 바와 같은 어큐뮬레이터 탱크(1)를 포함하는 열 및/또는 냉기를 분배 및 처리하는 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 상부 영역 및 하부 영역을 가진 탱크를 포함하는 열전달 매체를 처리하는 어큐뮬레이터 탱크에 관한 것으로, 상기 어큐뮬레이터 탱크는 적어도 하나의 발열 시스템 및 적어도 하나의 흡열 시스템에 연결된다. 또한, 본 발명은 전술한 바와 같은 어큐뮬레이터 탱크를 포함하는 열 및/또는 냉기를 분배 및 처리하는 시스템에 관한 것이다.
주택, 차량, 기계, 또는 공장에서 열, 온수, 및/또는 냉기를 분배 및 처리할 때, 열매체 또는 냉매체를 저장하는 어큐뮬레이터 탱크가 대부분의 경우에 구비된다. 주택용 난방 시스템에서, 어큐뮬레이터 탱크는 통상 일체형 전기 히터를 구비한 온수 히터이다. 열펌프, 태양열 또는 펠릿 보일러와 같은 다른 여러 난방 시스템이 상기 시스템에 자주 연결된다. 자동차, 트럭, 또는 보트와 같은 운송수단에서는, 어큐뮬레이터 탱크의 열매체를 가열하기 위해 모터 및/또는 버너/히터의 냉각수를 종종 사용한다. 어큐뮬레이터 탱크의 매체를 가열하기 위해, 예컨대 물이 모터의 냉각 시스템 또는 히터로부터 구리 또는 스테인리스 강과 같은 열전도 물질로 이루어진 코일을 통해 순환하며, 상기 코일은 열원의 물로부터 탱크의 매체로 열을 전달하도록 넓은 표면을 형성하기 위해 어큐뮬레이터 탱크를 통해 연장되는 촘촘한 나선형으로 배치된다.
어큐뮬레이터 탱크가 소정의 시간 동안 사용되지 않으면, 내부의 매체, 통상 물은 가장 뜨거운 물이 상부에, 가장 차가운 물이 하부에 위치하는 층들을 형성할 것이다. 이러한 이유로, 직립형 또는 수직형 어큐뮬레이터 탱크의 유입구는 종종 탱크의 하부에 위치하는 반면, 토출구는 탱크의 상부에 위치한다. 물이 히터로부터 인출됨에 따라, 새로운 물이 아래로부터 가압 상태로 유입되고, 이는 통상 탱크 내에 난류를 생성한다. 물이 성층화(stratification)가 발생한 후 인출되고, 새로운 냉수가 아래로부터 공급되면, 난류가 생성되고, 성층이 파괴된다. 가열 코일이 다시 활성화되면, 코일은 열 구배가 존재하는 체적의 균일한 가열을 통해 난류를 강화할 것이다. 이는 또한 코일을 따라 열교환 효율의 변화를 야기한다. 이와 같은 물의 혼합은 최대 온도를 낮추고 비효율적인 가열을 초래한다.
DE 102007046905호에서는, 어큐뮬레이터 탱크 아래에 유입 챔버를 마련하고, 둘을 분리하는 격벽을 마련함으로써 냉온수 혼합의 문제점을 해결하였다. 가열 코일이 유입 냉수를 가열하도록 유입 챔버에 배치된다. 상당히 양호한 크기 직경을 가진 상승관들이 성층화 챔버로도 불리는 어큐뮬레이터 탱크에 위치하며, 유입 탱크에 연결된다. 유입 탱크의 가열된 물이 관들 내에서 어큐뮬레이터 탱크에 기형성된 성층으로 상승한다. 이런 방식으로, 성층이 유입수 또는 가열에 의해 파괴됨 없이, 가장 뜨거운 물을 탱크의 상부로부터 항상 인출할 수 있다.
이러한 유형의 탱크의 문제점은 2개 이상의 열원이 존재할 때 발생한다. 저온을 가진 열원들은, 코일이 효율적인 열교환을 위해 연장되어 있는 탱크 내에서 더 낮은 온도의 물을 필요로 한다. 사용되는 상이한 열원들이 예컨대 열펌프 및 버너/목재 보일러/펠릿 보일러/기름 보일러인 경우(예컨대, 열펌프의 토출수의 온도는 보일러보다 현저히 낮음), 보일러가 동시에 사용된다면, 열펌프로부터 탱크의 코일들을 통해 에너지 교환을 효율적으로 수행하는 것이 어려울 것이다.
선행 기술과 연관된 다른 문제점은, 어큐뮬레이터 탱크의 물에 노출되는 코일의 표면이 비교적 작기 때문에, 어큐뮬레이터 탱크의 물을 가열하기 위해 사용되는 코일이 그다지 효율적이지 않다는 것이다. 이러한 문제점의 해결 방안은 열교환을 위해 예컨대 판형 열교환기를 사용하여 효율을 증진하는 것이다. 그러나, 판형 열교환기는 고가이고, 탱크의 성층에 관한 문제점 역시 야기하며, 어큐뮬레이터 탱크의 물이 자기-진동(self-oscillating)을 시작하게 할 수도 있고, 이는 성층을 파괴하며 열교환 효율을 저감할 것이다.
본 발명의 목적은, 어큐뮬레이터 탱크 내의 효율적인 축적을 달성하기 위해, 하층 및 상층 간에 온도 구배를 가진 복수의 공간을 탱크 내에 구비함으로써, 전술한 문제점들을 전체적으로 또는 부분적으로 해결하고, 열전달 매체를 처리하는 어큐뮬레이터 탱크의 개선을 달성하는 데에 있다.
이러한 목적 및 다른 목적은 상부 영역 및 하부 영역을 가진 탱크를 포함하는 열전달 매체를 처리하는 어큐뮬레이터 탱크에 의해 달성되고, 상기 어큐뮬레이터 탱크는 적어도 하나의 발열 시스템 및 적어도 하나의 흡열 시스템에 연결된다. 어큐뮬레이터 탱크는, 탱크 내에 위치하며 탱크를 복수의 공간으로 분리하기 위한 목적으로 하부 영역 및 상부 영역 간에 배치되는 복수의 격벽을 특징으로 하고, 상기 시스템들 각각은 하부 영역 및 상부 영역 간에 온도 구배를 형성하기 위해 적어도 하나의 공간에 각각 연결된다.
탱크를 공간들로 분리함으로써, 어큐뮬레이터 매체의 배수/재충전, 매체의 가열, 및 매체의 냉각 중에 탱크 내의 성층을 개선 및 유지할 수도 있다.
바람직하게, 상기 공간들 간의 매체의 연통을 가능하게 하는 홀들이 어큐뮬레이터 탱크의 격벽들에 구비된다. 이런 방식으로, 정확한 열성층을 유지하는 적절한 유동을 얻기 위해, 공간들 간의 열매체의 유동을 조절할 수 있다. 공간의 물이 가열된 경우, 적절한 열성층을 얻기 위해, 공간의 매체는 위쪽 공간보다 더 뜨거워지면 상향 이동되어야 한다.
어큐뮬레이터 탱크의 격벽들은 물질의 탁월한 열전도성으로 인해 탱크의 열전달을 용이하게 하는 알루미늄을 함유하는 것이 더 바람직하다. 또한, 알루미늄의 사용은 탱크를 경량으로 만들어, 수송 비용을 저감하며 동시에 재활용을 용이하게 한다. 또한, 물질의 선택과 상관 없이, 격벽들은 상기 어큐뮬레이터 탱크에 용접되어 탱크의 강도를 현저히 개선하는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 적어도 하나의 발열 시스템이 상기 어큐뮬레이터 탱크의 내부에 위치한다. 다른 실시형태에서는, 상기 적어도 하나의 발열 시스템이 상기 어큐뮬레이터 탱크의 외부에 위치한다. 발열 시스템은 외부 열원으로부터 열을 전달하는 열교환기를 포함할 수 있다. 이는 상이한 난방 시스템들 및 어큐뮬레이터 시스템의 연결 및 분리를 용이하게 하고, 열원의 전환을 용이하게 한다. 예컨대, 열원은 태양열 난방 설비, 물/물 열펌프, 물/공기 열펌프, 암석원 열펌프, 지열원 열펌프, 지하수 열펌프, 전기 난방 시스템, 펠릿 난방 시스템, 목재 난방 시스템, 및 기름 난방 시스템으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
열펌프 또는 버너/보일러와 같은 발열 시스템이 바람직하게 어큐뮬레이터 탱크의 외부에 배치되며, 열원 및 탱크 간에 물과 같은 매체를 순환시키는 코일에 의해 탱크에 연결되고, 열교환기를 통해 탱크에 연결될 수도 있다. 전기 난방 요소와 같은 발열 시스템이 바람직하게 어큐뮬레이터 탱크의 공간들 중 하나의 내부에 배치된다.
본 발명에 따르면, 상이한 온도를 가진 여러 발열 시스템이 동시에 사용되는 경우 낮은 열교환 효율이 얻어지는 선행 기술의 문제점은, 상이한 높이로 위치하여 상이한 매체 온도를 가지는 탱크의 상이한 공간들에 상기 시스템들을 연결함으로써 해결된다. 목재, 펠릿, 또는 기름 보일러와 같이 높은 토출 온도를 가진 발열 시스템은 바람직하게, 지열 열펌프와 같이 낮은 토출 온도를 가진 발열 시스템에 연결된 공간 위에 위치하는 어큐뮬레이터 탱크의 공간에 연결된다. 이런 방식으로, 열교환 효율이 상이한 가열 코일들에 대해 영향을 받을 수 있다. 열펌프와 같이 주발열 시스템이 낮은 토출 온도를 가진 경우, 이 시스템은 바람직하게 하부에 연결된다.
열교환기들이 탱크 내의 매체의 이동을 초래하며 심지어 자기-진동을 초래할 수도 있는 선행 기술의 문제점은, 어큐뮬레이터 탱크의 상이한 공간들 간에 마련되며 어큐뮬레이터 탱크의 공간들 간의 매체의 이동을 늦추거나 심지어 방지하는 격벽들에 의해 극복된다. 그러므로, 열교환용 열교환기를 발열 시스템과 함께 종전에 가능하지 않았던 방식으로 사용하는 것이 가능하고, 이는 태양열 히터 및 열펌프 등과 같이 비교적 낮은 토출 온도를 가진 발열 시스템을 사용하는 경우에 매우 바람직하다.
본 발명에 따른 어큐뮬레이터 탱크는 이에 저장된 열을 소모하는 적어도 하나의 흡열 시스템에도 연결된다. 흡열 시스템 역시 열교환기에 의해 연결될 수 있다. 흡열 시스템은 방열기, 전기 히터, 바닥밑 가열 코일, 천장 가열 코일, 벽 가열 코일, 및 수돗물 열교환기로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다. 열교환기를 흡열 시스템과 함께 사용하는 이점은 다른 시스템의 작동을 방해함 없이 연결 및 분리를 더 용이하게 한다는 것이다. 또한, 수돗물의 경우, 어큐뮬레이터 탱크 내의 알루미늄 사용에 의해 초래될 수 있는 탱크 내의 세균과 연관된 문제점을 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 어큐뮬레이터 탱크에서, 상기 흡열 시스템으로부터 매체를 공급하는 유입구 및/또는 상기 흡열 시스템으로 상기 매체를 토출하는 토출구가 상기 공간들 중 적어도 하나에 구비될 수 있다. 더욱이, 상기 발열 시스템으로부터 매체를 공급하는 유입구 및/또는 상기 적어도 하나의 발열 시스템으로 상기 매체를 토출하는 토출구가 상기 공간들 중 적어도 하나에 구비될 수 있다.
흡열 시스템의 유입구 및 토출구 각각은 바람직하게 어큐뮬레이터 탱크 내에 축적된 가장 뜨거운 물에 접근하기 위해 어큐뮬레이터 탱크의 상부 공간들 중 하나에 연결된다. 방열기용 고온 수돗물 및 수계 열과 같은 여러 흡열 시스템의 경우, 온수 토출구는 바람직하게 탱크의 가장 뜨거운 공간에 연결되는 반면, 방열기용 토출구는 방열기에 적합한 온도를 가진 어큐뮬레이터 탱크의 더 아래쪽 공간에 연결된다. 냉각된 물이 반환되는 방열기 시스템으로부터의 유입구는 적절한 높이에 연결된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 흡열 시스템과의 매체의 연통을 위한 적어도 하나의 관이 어큐뮬레이터 탱크의 상기 공간들 중 적어도 하나에 구비된다. 또한, 상기 적어도 하나의 발열 시스템과의 매체의 연통을 위한 적어도 하나의 관이 상기 공간들 중 적어도 하나에 구비된다. 바람직하게, 관들은 어큐뮬레이터 탱크의 상면으로부터 탱크의 상이한 공간들로 연장될 수 있고, 하나의 토출관이 각각의 공간으로 연장되고/연장되거나, 하나의 유입관이 각각의 공간으로 연장된다. 이후, 예컨대, 수계 방열기 시스템과 같은 흡열 시스템의 유입구를 환수 온도에 관하여 적절한 공간에 밸브들에 의해 연결하도록 제어 시스템을 사용할 수 있다. 제어 시스템은 물을 적절한 열층으로 전달하는 유입관을 선택하기 위해 환수의 온도를 측정한다. 제어 시스템은 또한 이를 이용하여, 어큐뮬레이터 탱크의 공간들의 온도를 판단하는 센서들을 통해, 수계 방열기 시스템과 같은 소정의 시스템의 토출구가 연결될 높이를 결정할 수 있다. 제어 시스템은 흡열 시스템에 연결될 수 있고, 어큐뮬레이터로부터 원하는 열추출을 달성하기 위해 적절한 공간으로부터 물을 인출함으로써 토출 온도를 제어할 수 있다.
아울러, 어큐뮬레이터 탱크의 매체는 바람직하게 저렴하고 간단한 에너지 운반체인 물을 포함한다. 열교환이 수돗물의 인출과 관련하여 사용된 경우, 물은 바람직하게 글리콜, 또는 내부식성 효과를 가지고/가지거나 시스템이 사용되지 않고 주변 환경이 빙점 아래의 온도인 경우 시스템의 결빙을 방지하는 임의의 다른 매체와 혼합될 수 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 어큐뮬레이터 탱크를 포함하는 열 및/또는 냉매를 분배 및 처리하는 시스템을 더 포함한다. 전술한 설명이 어큐뮬레이터 탱크 내의 열저장에 집중되어 있지만, 상기 시스템은 예컨대 공조 시스템 또는 식품용 냉동/냉각 시스템에서 사용되는 경우 냉기의 저장을 위해서만 사용될 수도 있다는 것이 당해 기술분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 그에 따라, 시스템 내의 매체는 바람직하게 보통의 냉각재 또는 냉매이다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 예시의 목적으로 이하에 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 어큐뮬레이터 탱크의 일례를 도시하되, 관들 및 격벽들을 보여주기 위해 어큐뮬레이터 탱크의 일부가 제거되어 있다.
도 2는 발열 시스템(미도시) 및 흡열 시스템(미도시)의 연결의 예를 포함한 본 발명에 따른 어큐뮬레이터 탱크를 도시한다.
도 3은 어큐뮬레이터 탱크의 상단표면을 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 어큐뮬레이터 탱크의 일례를 도시하되, 관들 및 격벽들을 보여주기 위해 어큐뮬레이터 탱크의 일부가 제거되어 있다.
도 2는 발열 시스템(미도시) 및 흡열 시스템(미도시)의 연결의 예를 포함한 본 발명에 따른 어큐뮬레이터 탱크를 도시한다.
도 3은 어큐뮬레이터 탱크의 상단표면을 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 어큐뮬레이터 탱크(1)의 바람직한 실시형태를 도시한다. 어큐뮬레이터 탱크(1)는 직립형 실린더 형상으로 이루어지며, 상부 영역(2), 하부 영역(3), 및 탱크를 복수의 공간(8, 9, 10, 11, 12)으로 분리하는 내부 격벽들(4, 5, 6, 7)을 포함한다. 각각의 격벽에는, 공간들(8, 9, 10, 11, 12) 간의 매체의 연통을 가능하게 하는 홀들(13, 14, 15, 16)이 구비된다. 또한, 홀들(17, 18, 19, 20)이 어큐뮬레이터 탱크(1)의 각각의 격벽 및 상단표면에 구비되고, 상기 홀들을 통해 관들 또는 관 다발(21)이 연장 구성된다. 어큐뮬레이터 탱크(1)의 원주면에는, 2개 이상의 연결 수단(23, 24, 26, 27, 28, 29)이 어큐뮬레이터 탱크(1)의 2개 이상의 공간(8, 9, 10, 11, 12)과의 연통을 위해 구비된다.
어큐뮬레이터 탱크의 상단표면으로부터의 매체의 연통을 위한 각각의 관통관(30, 31, 32)을 통해, 도 1에 도시된 실시형태에 따른 각각의 공간(8, 9, 10, 11, 12)에 대한 연결이 이루어질 수 있다. 또한, 어큐뮬레이터 탱크(1)의 원주면을 통해 어큐뮬레이터 탱크(1)의 대부분의 공간(8, 9, 10, 11, 12)과의 연통을 가능하게 하는 연결 수단들이 구비된다.
어큐뮬레이터 탱크(1)에서 사용되는 매체는 바람직하게 물 또는 내부식 및 내빙 보호를 위해 알코올과 혼합된 물이다. 어큐뮬레이터 탱크(1)의 매체가 가열되면, 매체는 가장 뜨거운 매체가 어큐뮬레이터 탱크의 상부 영역(2)에 축적되고 가장 차가운 매체가 어큐뮬레이터 탱크의 하부 영역(3)에 축적되도록 성층화될 것이다. 이러한 현상은 어큐뮬레이터 탱크의 상부 영역(2)에서 열매체를 인출하는 것과 어큐뮬레이터 탱크의 하부 영역(3)에서 냉매체를 인출하는 것을 가능하게 한다. 어큐뮬레이터 탱크(1)가 사용 중이고, 매체가 어큐뮬레이터 탱크(1)에서 인출 및 공급되는 경우, 성층을 파괴하는 난류가 발생할 가능성이 있다. 연통홀들(13, 14, 15, 16)을 구비한 격벽들(4, 5, 6, 7)은 어큐뮬레이터 탱크(1)의 공간들(8, 9, 10, 11, 12) 간의 매체 변위를 현저히 늦추고, 공간들 간의 난류를 줄이거나 방지하는 것을 돕는다.
도 1에 도시된 실시형태에서는, 발열 시스템(22)이 또한 어큐뮬레이터 탱크의 최하측 공간(8)에 배치된다. 도시된 실시형태에서 발열 시스템(22)은 전기 히터이다. 대안으로, 대안적인 또는 추가적인 발열 시스템들의 매체를 어큐뮬레이터 탱크의 상면의 연결 수단들을 통해 공급할 수 있고, 매체의 연통을 위한 관통관들(30, 31, 32)을 통해 상기 매체를 최하측 공간에 전달할 수 있다.
발열 시스템은 예컨대 태양열 난방 설비, 물/물 열펌프, 물/공기 열펌프, 암석원 열펌프, 지열원 열펌프, 지하수 열펌프, 전기 난방 시스템, 펠릿 난방 시스템, 목재 난방 시스템, 또는 기름 난방 시스템일 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 발열 시스템이 각각의 관 다발(17, 18, 19, 20)을 통해 어큐뮬레이터 탱크(1)에 연결될 수 있다. 발열 시스템에 의해 가열될 매체는 바람직하게 최하측 공간(8)으로부터, 상기 공간으로 연장된 관 번들(30)을 통해 인출된다. 발열 시스템에 의해 가열된 매체는 얼마나 뜨거운지에 따라 예컨대 관(31 또는 32)을 통해 어큐뮬레이터 탱크의 적절한 높이로 다시 전달된다. 펠릿 또는 목재 또는 기름 보일러의 매체는 통상 매우 뜨겁기 때문에, 관(31)을 통해 최상측 공간(12)으로 전달된다. 상이한 유형의 열펌프 또는 태양열 난방 시스템과 같이 매체를 동일한 정도로 가열하지 않는 발열 시스템의 매체는 예컨대 관(32)을 통해 공간(11)으로, 즉 공급 매체의 온도와 실질적으로 동일한 온도를 가진 더 아래쪽 공간으로 전달되어, 성층을 파괴할 수 있는 어큐뮬레이터 탱크 내의 과도한 매체 이동을 방지한다.
해당 발열 시스템으로부터 어큐뮬레이터 탱크에 공급되는 가열된 매체의 온도를 온도 센서(41)를 통해 측정하는 제어 시스템이 각각의 관 다발에 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 센서들(41, 42, 43)이 어큐뮬레이터 탱크의 다른 공간들(11, 12) 또는 어큐뮬레이터 탱크의 모든 공간들(8, 9, 10, 11, 12)에 위치할 수 있다. 제어 시스템은 발열 시스템으로부터 공급된 매체의 온도를 탱크의 공간 온도와 비교한다. 이후, 매체의 연통을 위한 관통관, 예컨대 관(31 또는 32)을 통해, 유입 매체의 온도와 가능한 한 유사한 온도를 가진 공간으로 매체를 전달하도록 바이패스 밸브(44)를 제어한다. 따라서, 매우 뜨거운 매체는 최상측 공간(12)으로 전달되는 반면, 덜 뜨거운 매체는 더 아래쪽 공간으로 전달된다. 예컨대, 공급 온도가 상당히 가변되는 발열 시스템의 예로, 태양열 난방 시스템이 있다.
도 1 및 도 2는 가열된 매체를 탱크에 공급하도록 구성된 매체의 연통을 위한 관(31, 32)을 단지 2개만 도시한다. 그러나, 가열된 매체를 정확한 높이로 더욱 정밀하게 운반하는 것을 보장하기 위해, 매체의 연통을 위한 관이 더 많이 사용될 수 있음을 주목해야 한다. 또한, 매체를 어큐뮬레이터 탱크(1)로 공급하는 모든 관들, 및 매체를 어큐뮬레이터 탱크로 공급하는 원주면의 모든 연결 수단들 각각에는, 매체가 흘러 들어가는 어큐뮬레이터 탱크의 공간들(8, 9, 10, 11, 12)의 난류를 최소화하기 위해, 바람직하게 디퓨저(미도시)가 구비된다는 것을 주목해야 한다.
최상측 공간(12)에 인접한 어큐뮬레이터 탱크의 원주면의 연결 수단들(26, 27)은 예컨대 고온 수돗물을 인출하는 흡열 시스템에 연결될 수 있다. 어큐뮬레이터 탱크(1)의 세균과 연관된 문제를 방지하고/방지하거나 어큐뮬레이터 탱크 내의 순수한 물이 아닌 다른 매체의 사용을 가능하게 하기 위해, 바람직하게 열매체의 열을 수돗물로 전달하는 열교환기(50)가 사용된다. 이후, 냉각된 매체는 가열 목적으로 연결 수단(24)을 통해 최하측 공간에 연결된다. 그럼에도 불구하고, 고온 수돗물은 연결 수단(26 또는 27)을 통해 탱크로부터 직접 공급될 수 있고, 순수한 물이 어큐뮬레이터 탱크에서 사용되고 열교환기의 사용이 너무 복잡하며 고가로 여겨지는 경우, 연결 수단(23 또는 24)을 통해 냉수로 대체될 수 있다.
어큐뮬레이터 탱크에 연결되는 다른 흡열 시스템들은 예컨대 주택, 차량 또는 선박의 난방을 위한 시스템들이다. 이는 방열기, 전기 히터, 바닥밑 가열 코일, 천장 가열 코일, 또는 벽 가열 코일일 수 있다. 이러한 난방 시스템의 매체는 고온 수돗물만큼 뜨거울 필요가 없고, 그에 따라 상부 공간(12)보다 낮은 온도의 매체를 가지는 어큐뮬레이터 탱크의 더 낮은 높이로부터 인출된다. 이런 이유로, 도 2에서 매체는 연결 수단(28)을 통해 두 번째로 높은 공간(11)에서 인출되어 해당 흡열 시스템, 예컨대 방열기 시스템에 전달된다. 방열기에서 냉각된 매체는 어큐뮬레이터 탱크로 반환된다. 흡열 시스템의 토출 매체의 온도는 냉수의 온도에 비해 종종 비교적 높기 때문에, 매체는 연결 수단(29, 도 2)을 통해 공간(10, 도 1)으로, 즉 이미 더 높은 온도를 가진 어큐뮬레이터 탱크의 공간으로 반환된다. 이런 방식으로, 어큐뮬레이터 탱크를 효율적으로 사용하고, 달성된 성층을 가능한 한 적게 파괴한다. 다시 말하면, 어큐뮬레이터 탱크 내의 물의 이동이 가능한 한 적을 것이다.
관 다발(21) 중 일 다발의 관들을 현재 시스템에 대응하도록 구성함으로써, 흡열 시스템들을 어큐뮬레이터 탱크의 상단표면의 연결 수단들에 부착할 수도 있음을 주목해야 한다. 어큐뮬레이터 탱크의 열량이 시간에 따라 상당히 변화된다면, 흡열 시스템은 공간들의 현재 온도에 따라 상이한 공간들로부터 열을 인출할 수 있도록 여러 공간에 연결될 수 있고, 그로 인해 흡열 시스템에 항상 동일한 온도가 전달될 수 있다. 이는 바람직하게 전술한 바이패스 밸브(44)를 통한 발열 시스템에 의해 가열된 매체에 대한 매체 제어와 유사한 방식으로 바이패스 밸브(미도시)에 의해 제어된다.
물을 어큐뮬레이터 탱크로부터 직접 흡열 시스템에 전달하는 방식에 대한 대안으로, 흡열 시스템의 매체를 어큐뮬레이터 탱크의 매체로부터 분리하도록 열교환기가 사용될 수 있다. 다른 점에 있어서는 시스템이 전술한 방식과 동일한 방식으로 연결된다. 다시 말하면, 토출 매체가 최하측 공간(8)의 가장 차가운 매체로부터 인출되고, 획득된 열량에 따라 적절한 높이로 반환된다. 열교환기(51) 사용의 이점은, 어큐뮬레이터 탱크(1)에 전달되는 반환 온도를 별개의 두 시스템의 유속을 조절함으로써 제어할 수 있다는 것이고, 이는 어큐뮬레이터 탱크(1)로의 유입 매체의 온도 설정 가능성을 증가시킨다. 이는 또한 난방 시스템 및 어큐뮬레이터 탱크(1)의 연결 및 분리를 더욱 용이하게 한다.
전술한 실시예에서는, 발열 시스템들이 어큐뮬레이터 탱크의 원주면에 배치된 연결 수단들(23, 24, 26, 27, 28, 29)에 연결된 반면, 흡열 시스템들은 탱크의 상측의 연결 수단(21)에 연결되었다. 시스템들이 연결 수단들 중 임의의 하나를 통해 연결될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 모든 연결은 예컨대 탱크의 상측을 통해 실시될 수 있고, 이는 수평면의 공간을 절약한다. 홀들(17, 18, 19, 20)에 연결된 관 다발(21)들의 이점은, 매체의 연통을 위한 관들의 길이가 탱크의 임의의 선택적인 공간(8, 9, 10, 11, 12)에 대한 연결 및 각각의 공간(8, 9, 10, 11, 12)의 임의의 선택적인 높이에 대한 연결이 가능하도록 구성될 수 있다는 것이다. 이는 어큐뮬레이터 탱크(1)를 용이하게 구성할 수 있고, 흡열 시스템 및 방열 시스템을 위한 연결 수단들이 어큐뮬레이터 탱크(1)가 설치될 공간에 들어맞도록 배치될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명은 냉기를 축적하는 시스템으로만 사용될 수도 있다. 이 경우, 예컨대 알코올 또는 물/알코올 혼합물과 같이 낮은 빙점을 가진 매체가 적절하게 사용된다. 전술한 방식과 동일한 방식으로, 냉기는 원주면의 연결 수단들을 통해 하부 공간들(8, 9)로부터 인출된다. 최하측 공간은 예컨대 냉장고 및 냉동고와 같이 대량의 냉기를 요구하는 냉각 시스템에 연결될 수 있는 반면, 위쪽 공간은 공조 시스템과 같이 동일한 양의 냉기를 요구하지 않는 시스템에 연결된다. 압축기와 같은 발열 시스템이 매체의 연통을 위한 관통관들(30, 31, 32)을 통해 연결된다. 발열 냉각 시스템은 어큐뮬레이터 탱크의 가장 뜨거운 매체를 최상측 공간(12)으로부터 인출하고, 전술한 방식과 동일한 방식으로, 냉각된 매체를 냉각된 매체의 온도 및 각 공간의 매체의 온도에 따라 최하측 공간들(8, 9)로 반환한다.
Claims (15)
- 상부 영역(2) 및 하부 영역(3)을 가진 탱크를 포함하는 열전달 매체를 처리하는 어큐뮬레이터 탱크(1)에 있어서,
상기 어큐뮬레이터 탱크(1)는 적어도 하나의 발열 시스템(22) 및 적어도 하나의 흡열 시스템에 연결되며, 탱크 내에 위치하는 복수의 격벽(4, 5, 6, 7)이 탱크를 복수의 공간(8, 9, 10, 11, 12)으로 분리하기 위한 목적으로 하부 영역(3) 및 상부 영역(2) 간에 배치되고, 상기 시스템들 각각은 하부 영역(3) 및 상부 영역(2) 간에 온도 구배를 형성하기 위해 적어도 하나의 공간(8, 9, 10, 11, 12)에 각각 연결되며, 격벽들(4, 5, 6, 7)은 상기 어큐뮬레이터 탱크(1)에 용접되는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터 탱크(1). - 제1항에 있어서,
상기 공간들 간의 매체의 연통을 가능하게 하는 홀들(13, 14, 15, 16)이 격벽들(4, 5, 6, 7)에 구비되는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터 탱크(1). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
격벽들(4, 5, 6, 7)은 알루미늄을 함유하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터 탱크(1). - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 발열 시스템(22)은 상기 어큐뮬레이터 탱크(1)의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터 탱크(1). - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 발열 시스템(22)은 상기 어큐뮬레이터 탱크(1)의 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터 탱크(1). - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 발열 시스템(22)은 열교환기(51)를 포함하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터 탱크(1). - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 발열 시스템(22)은 태양열 난방 설비, 물/물 열펌프, 물/공기 열펌프, 암석원 열펌프, 지열원 열펌프, 지하수 열펌프, 전기 난방 시스템, 펠릿 난방 시스템, 목재 난방 시스템, 및 기름 난방 시스템으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터 탱크(1). - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡열 시스템은 열교환기(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터 탱크(1). - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡열 시스템은 방열기, 전기 히터, 바닥밑 가열 코일, 천장 가열 코일, 벽 가열 코일, 및 수돗물 열교환기로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터 탱크(1). - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡열 시스템으로부터 매체를 공급하는 유입구(24, 28) 및/또는 상기 흡열 시스템으로 상기 매체를 토출하는 토출구(26, 29)가 상기 공간들(8, 9, 10, 11, 12) 중 적어도 하나에 구비되는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터 탱크(1). - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 발열 시스템(22)으로부터 매체를 공급하는 유입구(31, 32) 및/또는 상기 적어도 하나의 발열 시스템으로 상기 매체를 토출하는 토출구(30, 29)가 상기 공간들(8, 9, 10, 11, 12) 중 적어도 하나에 구비되는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터 탱크(1). - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡열 시스템과의 매체의 연통을 위한 적어도 하나의 관(30, 31, 32)이 상기 공간들(8, 9, 10, 11, 12) 중 적어도 하나에 구비되는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터 탱크(1). - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 방열 시스템(22)과의 매체의 연통을 위한 적어도 하나의 관(30, 31, 32)이 상기 공간들(8, 9, 10, 11, 12) 중 적어도 하나에 구비되는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터 탱크(1). - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 매체는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터 탱크(1). - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 어큐뮬레이터 탱크(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 및/또는 냉기를 분배 및 처리하는 시스템.
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