KR20130003191A - Hybrid cogeneration system and method of that - Google Patents

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KR20130003191A KR1020110064325A KR20110064325A KR20130003191A KR 20130003191 A KR20130003191 A KR 20130003191A KR 1020110064325 A KR1020110064325 A KR 1020110064325A KR 20110064325 A KR20110064325 A KR 20110064325A KR 20130003191 A KR20130003191 A KR 20130003191A
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이동철
양희정
백성권
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Abstract

PURPOSE: A hybrid cogeneration system and a method thereof are provided to improve an energy efficiency ratio by supplying a heat source to a heat storage tank through a boiler which selectively controls fluid temperature. CONSTITUTION: A hybrid cogeneration system comprises a heat storage tank(10), a solar heat supply unit(40), a thermal heat supply unit(30), a boiler(20), and a control unit. The heat storage tank holds a predetermined amount of water. The solar heat supply unit supplies a heat source to a third heat exchanger(42) embedded in the heat storage tank. The thermal heat supply unit supplies the heat source to a second heat exchanger(32) embedded in the heat storage tank. The boiler supplies the heat source to a first heat exchanger(22). A temperature sensor(50) is installed at one side of the heat storage tank. The control unit controls the operation of the boiler, solar heat supply unit, and the thermal heat supply unit according to the temperature measured by the temperature sensor.

Description

하이브리드 열병합 시스템 및 그 방법{Hybrid cogeneration system and method of that}Hybrid cogeneration system and method of that

본 발명은 하이브리드 열병합 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 축열탱크에 저장된 용수의 온도에 따라 태양열과 지열 및 보일러를 병합하여 열원을 공급함으로써, 에너지 소비효율을 향상시키도록 한 하이브리드 열병합 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a hybrid cogeneration system and a method thereof, and more particularly, a hybrid cogeneration system designed to improve energy consumption efficiency by supplying a heat source by combining solar heat, geothermal heat, and a boiler according to the temperature of water stored in a heat storage tank. And to a method thereof.

일반적으로, 각 가정은 추운 겨울철 등에 실내를 난방하거나 온수를 사용하기 위하여 난방설비인 보일러를 구비하고 있는데, 이러한 보일러는 기름, 연탄, 가스, 전기, 태양열 등의 열원으로 보일러 내부의 탱크에 저장된 물을 가열하는 원리를 이용한다.In general, each home is equipped with a boiler, which is a heating facility for heating the room or using hot water in a cold winter, such as the water stored in the tank inside the boiler as a heat source such as oil, briquettes, gas, electricity, solar heat, etc. It uses the principle of heating.

그런데, 최근에는 화석연료의 고갈로 열원의 비용이 지속적으로 상승함에 따라 난방비의 부담이 크고, 또한 지구온난화의 원인이 되는 온실가스를 많이 배출한다는 문제점이 제기되었다.However, in recent years, as the cost of heat sources continues to rise due to the depletion of fossil fuels, the burden of heating costs is high, and a problem of releasing a large amount of greenhouse gases causing global warming has been raised.

이에, 에너지 이용효율이 높아 난방비의 부담이 줄어들고 온실가스의 배출이 줄어드는 열병합 발전 시스템(Combined Heat Power Plant system)이 대안으로 제시되고 있다.Accordingly, the combined heat power plant system, which has high energy utilization efficiency, reduces the burden of heating costs and reduces greenhouse gas emissions, has been proposed as an alternative.

열병합 발전은 하나의 에너지원으로부터 전력과 열을 동시에 생산하는 종합 에너지 시스템으로, 생산된 고온의 에너지는 전력으로 사용하고, 저온의 폐열은 난방수 및 온수로 사용하도록 한 시스템이다.Cogeneration is a comprehensive energy system that generates power and heat simultaneously from a single energy source. The high-temperature energy is used as power and the low-temperature waste heat is used as heating water and hot water.

그러나, 이러한 열병합 발전 시스템은 그 초기 설비비가 많이 들고, 열효율이 높지 못한 단점이 있다.However, such a cogeneration system has a disadvantage in that its initial equipment cost is high and its thermal efficiency is not high.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 축열탱크에 저장된 용수의 온도에 따라 태양열과 지열 및 보일러를 병합하여 열원을 공급함으로써, 에너지 소비효율을 향상시키도록 한 하이브리드 열병합 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the hybrid cogeneration system to improve the energy consumption efficiency by supplying a heat source by combining solar heat, geothermal heat and boiler according to the temperature of the water stored in the heat storage tank, and its The purpose is to provide a method.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 열병합 시스템은, 일정용량의 용수를 담고 있는 축열탱크와; 상기 축열탱크에 내설되는 제3열교환기로 열원을 공급하는 태양열 공급수단과; 상기 축열탱크에 내설되는 제2열교환기로 열원을 공급하는 지열 공급수단과; 상기 축열탱크에 내설되는 제1열교환기로 열원을 공급하는 보일러를 포함하는 것을 특징으로 한다.Hybrid cogeneration system according to the present invention for achieving the above object, the heat storage tank containing a constant capacity of water; Solar heat supply means for supplying a heat source to a third heat exchanger built in the heat storage tank; Geothermal heat supply means for supplying a heat source to a second heat exchanger built in said heat storage tank; It characterized in that it comprises a boiler for supplying a heat source to the first heat exchanger built in the heat storage tank.

이 경우, 상기 축열탱크의 일측에는 용수의 온도를 측정하는 온도감지센서가 설치되고, 상기 온도감지센서에 의해 송신된 온도에 따라 상기 태양열 공급수단과 지열 공급수단 및 보일러의 가동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.In this case, a temperature sensor for measuring the temperature of the water is installed on one side of the heat storage tank, the control unit for controlling the operation of the solar heat supply means, geothermal heat supply means and boiler in accordance with the temperature transmitted by the temperature sensor It is preferable to further include.

여기서, 상기 제어부는, 상기 축열탱크 내 용수의 온도가 제1설정온도 이상일 경우, 상기 태양열 공급수단만 가동되도록 하고, 상기 축열탱크 내 용수의 온도가 제1설정온도 이하일 경우, 상기 태양열 공급수단 및 지열 공급수단이 가동되도록 하고, 상기 축열탱크 내 용수의 온도가 제2설정온도 이하일 경우, 상기 태양열 공급수단 및 지열 공급수단이 가동되되, 상기 지열 공급수단이 1시간 이상 가동되면 상기 보일러가 가동되도록 하는 것이 더욱 바람직하다.Here, the control unit, when the temperature of the water in the heat storage tank is higher than the first set temperature, only the solar heat supply means is activated, when the temperature of the water in the heat storage tank is below the first set temperature, the solar heat supply means and When the geothermal heat supply means is operated, and the temperature of the water in the heat storage tank is less than the second set temperature, the solar heat supply means and the geothermal heat supply means is operated, if the geothermal heat supply means is operated for more than 1 hour to operate the boiler More preferably.

이 경우, 상기 제1설정온도는 50도이고, 상기 제2설정온도는 30도인 것이 바람직하다.In this case, the first set temperature is 50 degrees, and the second set temperature is preferably 30 degrees.

또한, 상기 제1열교환기는 상기 축열탱크의 하부쪽에 위치하고, 상기 제2열교환기는 상기 축열탱크의 중간쪽에 위치하며, 상기 제3열교환기는 상기 축열탱크의 상부쪽에 위치하는 것이 바람직하다.
In addition, the first heat exchanger is located on the lower side of the heat storage tank, the second heat exchanger is located on the middle side of the heat storage tank, the third heat exchanger is preferably located on the upper side of the heat storage tank.

한편, 본 발명에 따른 하이브리드 열병합 방법은, 상기한 하이브리드 열병합 시스템에 있어서, (a) 상기 축열탱크 내 용수의 온도가 제1설정온도 이상이면, 상기 태양열 공급수단으로부터 제3열교환기를 통해 축열탱크 내 용수로 열원을 공급하여 열교환이 이루어지도록 하는 단계; (b) 상기 축열탱크 내 용수의 온도가 제1설정온도 이하이면, 상기 태양열 공급수단 및 지열 공급수단으로부터 제3열교환기 및 제2열교환기를 통해 축열탱크 내 용수로 열원을 공급하여 열교환이 이루어지도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the hybrid cogeneration method according to the present invention, in the above hybrid cogeneration system, (a) if the temperature of the water in the heat storage tank is higher than the first set temperature, in the heat storage tank through the third heat exchanger from the solar heat supply means; Supplying a heat source to the water so as to perform heat exchange; (b) if the temperature of the water in the heat storage tank is less than the first set temperature, the heat source is supplied to the water in the heat storage tank through the third heat exchanger and the second heat exchanger from the solar heat supply means and the geothermal heat supply means to perform heat exchange. Characterized in that it comprises a step.

이 경우, 상기 (b) 단계에서, 상기 축열탱크 내 용수의 온도가 상기 제1설정온도보다 낮은 제2설정온도 이하이면, 상기 태양열 공급수단 및 지열 공급수단으로부터 제3열교환기 및 제2열교환기를 통해 축열탱크 내 용수로 열원을 공급하여 열교환이 이루어도록 하는 것이 바람직하다.In this case, in the step (b), if the temperature of the water in the heat storage tank is less than the second set temperature lower than the first set temperature, the third heat exchanger and the second heat exchanger from the solar heat supply means and the geothermal heat supply means It is preferable to make a heat exchange by supplying a heat source to the water in the heat storage tank through.

특히, 상기 지열 공급수단이 1시간 이상 가동되면, 상기 보일러로부터 제1열교환기를 통해 축열탱크 내 용수로 열원을 더 공급하여 열교환이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.In particular, when the geothermal heat supply means is operated for 1 hour or more, it is preferable to further heat the heat source by supplying a heat source from the boiler to the water in the heat storage tank through the first heat exchanger.

이 경우, 상기 제1설정온도는 50도로 설정하고, 상기 제2설정온도는 30도로 설정하는 것이 바람직하다.
In this case, the first set temperature is preferably set to 50 degrees and the second set temperature is set to 30 degrees.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 열병합 시스템 및 그 방법에 의하면, 축열탱크에 저장된 용수의 온도에 따라 태양열과 지열 및 보일러를 병합하여 열원이 공급됨으로써, 에너지 소비효율이 향상되는 효과가 제공된다.As described above, according to the hybrid cogeneration system and the method according to the present invention, the heat source is supplied by combining the solar heat, geothermal heat and the boiler according to the temperature of the water stored in the heat storage tank, thereby providing an effect of improving the energy consumption efficiency. do.

즉, 축열탱크 내 용수의 온도가 제1설정온도인 50도 이상일 경우, 상대적으로 에너지 소비효율이 우수한 태양열 공급수단만으로 축열탱크로 열원을 공급하고, 제1설정온도보다 낮을 경우 상기 태양열 공급수단과 지열 공급수단만으로 축열탱크로 열원을 공급하며, 상기 제1설정온도보다 낮은 제2설정온도인 30도 이하일 경우 선택적으로 급속한 승온이 가능한 보일러를 통해 축열탱크로 열원을 공급함으로써, 에너지 소비효율이 향상되는 효과가 제공된다.
That is, when the temperature of the water in the heat storage tank is 50 degrees or more, which is the first set temperature, the heat source is supplied to the heat storage tank only by the solar heat supply means having relatively high energy consumption efficiency, and when the temperature is lower than the first set temperature, the solar heat supply means and The heat source is supplied to the heat storage tank only by the geothermal heat supply means, and when the temperature is 30 degrees or less, which is lower than the first set temperature, the heat source is supplied to the heat storage tank through a boiler which can selectively increase the temperature, thereby improving energy consumption efficiency. Effect is provided.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 열병합 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 열병합 시스템의 연결관계를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 열병합 과정을 나타낸 순서도.1 is a schematic view showing a hybrid cogeneration system according to the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing the connection of the hybrid cogeneration system according to the present invention.
3 is a flow chart showing a hybrid cogeneration process according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 열병합 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 열병합 시스템의 연결관계를 나타낸 블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 열병합 과정을 나타낸 순서도이다.1 is a schematic view showing a hybrid cogeneration system according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram illustrating a connection relationship of a hybrid cogeneration system according to the present invention, and FIG. 3 illustrates a hybrid cogeneration process according to the present invention. Flowchart.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 열병합 시스템은, 일정용량의 용수를 담고 있는 축열탱크(10)를 포함한다.As shown, the hybrid cogeneration system according to the present invention includes a heat storage tank 10 containing a predetermined amount of water.

상기 축열탱크(10) 내부에는 보일러(20)로부터 열원을 공급받아 열교환을 이루기 위한 제1열교환기(22)가 내설되어 있고, 지열로부터 열원을 공급받아 열교환을 이루기 위한 제2열교환기(32)가 내설되어 있으며, 태양열로부터 열원을 공급받아 열교환을 이루기 위한 제3열교환기(42)가 내설되어 있다.The heat storage tank 10 has a first heat exchanger 22 for supplying a heat source from the boiler 20 to achieve heat exchange, and a second heat exchanger 32 for heat exchange by receiving a heat source from geothermal heat. Is installed, and the third heat exchanger 42 for supplying a heat source from solar heat to achieve heat exchange is installed.

또한, 상기 축열탱크(10) 내의 용수는 보일러(20)의 온수사용모드 또는 난방모드에 따라 제1배관(24)을 통해 보일러(20)로 공급되어 온수로 사용되거나 또는 제2배관(26)을 통해 보일러(20)로 공급되어 난방배관(28)을 통과한 후 다시 축열탱크(10)로 재유입되도록 구성되어 있다.In addition, the water in the heat storage tank 10 is supplied to the boiler 20 through the first pipe 24 according to the hot water use mode or heating mode of the boiler 20 to be used as hot water or the second pipe 26. After being supplied to the boiler 20 through the heating pipe 28 is configured to be re-introduced back to the heat storage tank (10).

한편, 상기 축열탱크(10)의 일측에는 축열탱크(10) 내 용수의 온도를 측정하기 위한 온도감지센서(50)가 설치되어 있으며, 이 온도감지센서(50)는 제어부와 회로연결되어 있다.On the other hand, one side of the heat storage tank 10 is provided with a temperature sensor 50 for measuring the temperature of the water in the heat storage tank 10, the temperature sensor 50 is connected to the controller and the circuit.

또한, 태양열을 공급하는 태양열 공급수단(40)과, 지열을 공급하는 지열 공급수단(30) 및 보일러(20)도 상기 제어부와 각각 회로연결되어 있다.In addition, the solar heat supply means 40 for supplying solar heat, the geothermal heat supply means 30 for supplying geothermal heat, and the boiler 20 are also circuit-connected with the control unit, respectively.

여기서, 상기 온도감지센서(50)는 축열탱크(10) 내 용수의 온도를 감지하여 실시간으로 제어부로 송신하게 되고, 제어부는 송신되는 온도에 따라 태양열 공급수단(40), 지열 공급수단(30) 및 보일러(20)를 선택적으로 가동시켜 축열탱크(10) 내의 용수에 열원을 공급하도록 한다.Here, the temperature sensor 50 detects the temperature of the water in the heat storage tank 10 and transmits it to the control unit in real time, the control unit according to the transmitted temperature solar supply means 40, geothermal heat supply means 30 And selectively operating the boiler 20 to supply a heat source to the water in the heat storage tank 10.

이때, 보일러(20)로부터 열원을 공급받는 제1열교환기(22)는 축열탱크(10)의 하부쪽에 위치하고, 지열 공급수단(30)으로부터 열원을 공급받는 제2열교환기(32)는 축열탱크(10)의 중간쪽에 위치하며, 태양열 공급수단(40)으로부터 열원을 공급받는 제3열교한기는 축열탱크(10)의 상부쪽에 위치하는 것이 바람직하다.At this time, the first heat exchanger 22 which receives the heat source from the boiler 20 is located at the lower side of the heat storage tank 10, and the second heat exchanger 32 which receives the heat source from the geothermal heat supply means 30 is the heat storage tank. It is preferably located in the middle of (10), the third heat exchanger receiving the heat source from the solar heat supply means 40 is located on the upper side of the heat storage tank (10).

또한, 온도감지센서(50)로부터 측정된 축열탱크(10) 내 용수의 온도가 50도 이상일 경우에는 태양열 공급수단(40)으로부터만 열원이 제3열교환기(42)를 통해 축열탱크(10)로 열원이 공급되도록 하고, 축열탱크(10) 내 용수의 온도가 30~50도 사이일 경우에는 태양열 공급수단(40)과 지열 공급수단(30)으로부터 각각 제3열교환기(42) 및 제2열교환기(32)를 통해 축열탱크(10)로 열원이 공급되도록 하며, 축열탱크(10) 내 용수의 온도가 30도 이하일 경우에는 태양열 공급수단(40)과 지열 공급수단(30)으로부터 각각 제3열교환기(42) 및 제2열교환기(32)를 통해 축열탱크(10)로 열원이 공급되도록 하되, 상기 지열 공급수단(30)으로부터 제2열교환기(32)를 통해 축열탱크(10)로 열원이 1시간 이상 공급될 경우 추가적으로 보일러(20)로부터 제1열교환기(22)를 통해 축열탱크(10)로 열원이 공급되도록 한다.In addition, when the temperature of the water in the heat storage tank 10 measured by the temperature sensor 50 is 50 degrees or more, the heat source from the solar heat supply means 40 only through the third heat exchanger 42. When the heat source is supplied to the furnace, and the temperature of the water in the heat storage tank 10 is between 30-50 degrees, the third heat exchanger 42 and the second heat exchanger 42 and the second heat supply means 30 are respectively supplied from the solar heat supply means 40 and the geothermal heat supply means 30. The heat source is supplied to the heat storage tank 10 through the heat exchanger 32, and when the temperature of the water in the heat storage tank 10 is 30 degrees or less, each of the solar heat supply means 40 and the geothermal heat supply means 30 The heat source is supplied to the heat storage tank 10 through the third heat exchanger 42 and the second heat exchanger 32, but the heat storage tank 10 is supplied from the geothermal heat supply means 30 through the second heat exchanger 32. When the furnace heat source is supplied for 1 hour or more, the heat source is additionally supplied from the boiler 20 to the heat storage tank 10 through the first heat exchanger 22. It should be supplied.

이와 같이, 축열탱크(10) 내 용수의 온도에 따라 태양열 공급수단(40)으로부터 열원이 먼저 공급되고, 축열탱크(10) 내 용수의 온도가 낮아짐에 따라 순차적으로 지열 공급수단(30) 및 보일러(20)로부터 열원이 공급됨으로써, 불필요한 에너지 낭비를 예방하여 결국 에너지 소비효율을 향상시킬 수 있게 된다.As such, the heat source is first supplied from the solar heat supply means 40 according to the temperature of the water in the heat storage tank 10, and the geothermal heat supply means 30 and the boiler sequentially as the temperature of the water in the heat storage tank 10 is lowered. By supplying the heat source from (20), it is possible to prevent unnecessary energy waste and eventually improve the energy consumption efficiency.

예컨대, 태양열 공급수단(40)으로부터는 지속적으로 열원이 공급되어 축열탱크(10) 내 용수를 적정온도(50도 이상)로 유지시키되, 태양열 공급수단(40)으로부터 공급되는 열원이 적어 축열탱크(10) 내 용수의 온도가 50도 이하로 낮아질 경우, 지열 공급수단(30)으로부터 열원이 공급되도록 하여 축열탱크(10) 내 용수의 온도를 높이면 되는바, 축열탱크(10) 내 용수가 적정온도를 유지할 경우에는 굳이 지열 공급수단(30) 및 보일러(20)를 가동시키지 않아도 되어 결국 불필요한 에너지 낭비를 예방할 수 있게 된다.For example, a heat source is continuously supplied from the solar heat supply means 40 to maintain the water in the heat storage tank 10 at an appropriate temperature (50 degrees or more), but the heat source supplied from the solar heat supply means 40 is less. 10) When the temperature of the water in the water drops below 50 degrees, the heat source is supplied from the geothermal heat supply means 30 to increase the temperature of the water in the heat storage tank 10, the water in the heat storage tank 10 is the appropriate temperature In case of maintaining, it is not necessary to operate the geothermal heat supply means 30 and the boiler 20 to eventually prevent unnecessary energy waste.

또한, 축열탱크(10) 내 용수가 저온(30도 이하)으로 낮아질 경우, 태양열 공급수단(40) 및 지열 공급수단(30)을 통해 열원이 공급되도록 하여 축열탱크(10) 내 용수의 온도를 높이되, 이들만으로 충분히 승온이 이루어지면 그대로 유지하고 또한 50도 이상으로 승온이 이루어지면 다시 태양열 공급수단(40)으로만 열원이 공급되도록 하면 된다.In addition, when the water in the heat storage tank 10 is lowered to a low temperature (30 degrees or less), the heat source is supplied through the solar heat supply means 40 and the geothermal heat supply means 30 to increase the temperature of the water in the heat storage tank 10. If the temperature is made high enough only by these, it is maintained as it is, and if the temperature is raised to 50 degrees or more, the heat source is supplied only to the solar heat supply means 40 again.

이 경우, 태양열 공급수단(40)과 지열 공급수단(30)으로 통해 각각 열원을 공급하여 상기 지열 공급수단(30)이 1시간 이상 가동할 시에도 충분히 승온이 이루어지지 않으면, 보일러(20)를 가동하여 열원이 추가적으로 공급되도록 함으로써, 축열탱크(10) 내 용수의 온도를 신속히 적정온도로 높이면 되는바, 역시 불필요한 에너지 낭비를 예방할 수 있게 된다.In this case, when the heat source is supplied through the solar heat supply means 40 and the geothermal heat supply means 30, respectively, and the temperature is not sufficiently increased even when the geothermal heat supply means 30 is operated for at least 1 hour, the boiler 20 is By operating the heat source to be additionally supplied, the temperature of the water in the heat storage tank 10 can be quickly increased to an appropriate temperature, which also prevents unnecessary waste of energy.

앞서, 태양열 공급수단(40)으로부터 열원을 공급하는 제3열교환기(42)가 축열탱크(10) 내 상부쪽에, 지열 공급수단(30)으로부터 열원을 공급하는 제2열교환기(32)가 축열탱크(10) 내 중간쪽에, 보일러(20)로부터 열원을 공급하는 제1열교환기(22)가 축열탱크(10) 내 하부쪽에 위치하는 것이 바람직하다고 하였는데, 이는 축열탱크(10) 내 용수의 온도에 따라 순차적으로 열원이 공급되는 순서에 따라 설치되도록 한 것이다.Previously, the third heat exchanger 42 for supplying the heat source from the solar heat supply means 40 is on the upper side in the heat storage tank 10, and the second heat exchanger 32 for supplying the heat source from the geothermal heat supply means 30 is regenerated. In the middle of the tank (10), it is said that the first heat exchanger (22) for supplying the heat source from the boiler (20) is preferably located at the lower side in the heat storage tank (10), which is the temperature of the water in the heat storage tank (10) According to the order that the heat source is supplied in order to be installed.

즉, 축열탱크(10) 내 용수는 대류현상에 의해 상대적으로 고온의 용수가 상부쪽에 위치하고, 저온의 용수가 하부쪽에 위치하게 되는바, 높은 열효율을 갖는 보일러(20)와 연결되는 제3열교환기(42)를 하부쪽에 위치시키고 중간의 열효율을 갖는 지열 공급수단(30)과 연결되는 제2열교환기(32)를 중간쪽에 위치시키며 낮은 열효율을 갖는 태양열 공급수단(40)과 연결되는 제1열교환기(22)를 상부쪽에 위치시키는 것이 바람직한 것이다.That is, the water in the heat storage tank 10 is a relatively high temperature water is located on the upper side, the low temperature water is located on the lower side by the convection phenomenon, the third heat exchanger connected to the boiler 20 having a high thermal efficiency A first heat exchanger having 42 positioned at the lower side and having a second heat exchanger 32 connected to the geothermal heat supply means 30 having an intermediate thermal efficiency located at the middle thereof and connected to a solar heat supply means 40 having low thermal efficiency. It is desirable to place the group 22 on top.

물론, 제1열교환기(22)와 제2열교환기(32) 및 제3열교환기(42)의 열효율이 상대적으로 차이가 나기는 하지만, 축열탱크(10) 내 용수는 앞서 설명한 바와 같이 대류현상에 의해 순환하게 되는바, 축열탱크(10) 내 용수의 온도가 비교적 균일하게 안정적인 상태를 유지하게 된다.
Of course, although the thermal efficiency of the first heat exchanger 22, the second heat exchanger 32 and the third heat exchanger 42 is relatively different, the water in the heat storage tank 10 is convection as described above. By circulating by the bar, the temperature of the water in the heat storage tank 10 is maintained in a relatively uniform stable state.

상기와 같은 구성으로 이루어진 하이브리드 열병합 시스템을 이용하여 온수사용 또는 난방을 구현하는 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the method of using hot water or heating using a hybrid cogeneration system having the above configuration as follows.

온수사용 또는 난방을 목적으로 하이브리드 열병합 시스템을 가동하게 되면, 태양열 공급수단(40)이 제3열교환기(42)를 통해 열원을 공급하게 되며, 이에 따라 축열탱크(10) 내 용수는 제3열교환기(42)와 열교환을 이루어 승온이 이루어진다.When the hybrid cogeneration system is operated for the purpose of using hot water or heating, the solar heat supply means 40 supplies a heat source through the third heat exchanger 42, and thus, the water in the heat storage tank 10 receives the third heat exchange. The temperature is increased by heat exchange with the group 42.

이때, 축열탱크(10) 내 용수의 온도가 50도 이상일 경우 즉, 온도감지센서(50)가 측정하여 제어부로 송신한 축열탱크(10) 내 용수의 온도가 50도 이상일 경우에는, 그대로 태양열 공급수단(40)만 제3열교환기(42)를 통해 축열탱크(10) 내 용수로 열원을 공급한다.At this time, when the temperature of the water in the heat storage tank 10 is 50 degrees or more, that is, when the temperature of the water in the heat storage tank 10 measured by the temperature sensor 50 and transmitted to the control unit is 50 degrees or more, the solar heat is supplied as it is. Only means 40 supplies the heat source to the water in the heat storage tank 10 via the third heat exchanger 42.

이 상태에서, 사용자가 온수를 사용하게 될 경우, 축열탱크(10) 내 용수는 제1배관(24)을 통해 보일러(20)를 통과하여 조절된 온도의 온수로서 사용이 이루어지게 된다.In this state, when the user uses hot water, the water in the heat storage tank 10 passes through the boiler 20 through the first pipe 24 to be used as hot water at a controlled temperature.

한편, 사용자가 난방을 사용하게 될 경우, 축열탱크(10) 내 용수는 제2배관(26)을 통해 보일러(20)를 통과하여 조절된 온도로 다시 난방배관(28)을 순환하면서 축열탱크(10) 내로 재유입되는바, 난방이 이루어지게 된다.On the other hand, when the user is to use the heating, the water in the heat storage tank 10 passes through the boiler 20 through the second pipe 26 and circulates the heating pipe 28 again to the temperature controlled by the heat storage tank ( 10) It is reintroduced into the bar, and heating takes place.

또 한편, 축열탱크(10) 내 용수의 온도가 50도 이하일 경우 즉, 온도감지센서(50)가 측정하여 제어부로 송신한 축열탱크(10) 내 용수의 온도가 50도 이하일 경우에는, 태양열 공급수단(40)과 지열 공급수단(30)이 각각 제3열교환기(42) 및 제2열교환기(32)를 통해 축열탱크(10) 내 용수로 열원을 공급한다.On the other hand, when the temperature of the water in the heat storage tank 10 is 50 degrees or less, that is, when the temperature of the water in the heat storage tank 10 measured and transmitted to the controller by the temperature sensor 50 is 50 degrees or less, solar heat supply. The means 40 and the geothermal heat supply means 30 supply the heat source to the water in the heat storage tank 10 through the third heat exchanger 42 and the second heat exchanger 32, respectively.

이때, 축열탱크(10) 내 용수의 온도가 30~50도 사이이면, 태양열 공급수단(40)과 지열 공급수단(30)이 각각 제3열교환기(42) 및 제2열교환기(32)를 통해 축열탱크(10) 내 용수로 열원이 공급되도록 하고, 이 상태에서 축열탱크(10) 내 용수의 온도가 50도 이상으로 승온이 이루어지면 지열 공급수단(30)은 제2열교환기(32)를 통해 축열탱크(10) 내 용수로 열원공급을 차단하도록 한다.At this time, if the temperature of the water in the heat storage tank 10 is between 30 ~ 50 degrees, the solar heat supply means 40 and the geothermal heat supply means 30, respectively, the third heat exchanger 42 and the second heat exchanger 32 The heat source is supplied to the water in the heat storage tank 10 through, and in this state, when the temperature of the water in the heat storage tank 10 is raised to 50 degrees or more, the geothermal heat supply means 30 operates the second heat exchanger 32. Through the heat storage tank 10 to block the heat source supply to the water.

또한, 축열탱크(10) 내 용수의 온도가 50도 이하이되 그 온도가 더욱 낮은 30도 이하일 경우에는, 태양열 공급수단(40)과 지열 공급수단(30)이 각각 제3열교환기(42) 및 제2열교환기(32)를 통해 축열탱크(10) 내 용수로 열원이 공급되도록 하되, 지열 공급수단(30)이 1시간 이상 가동한 경우에도 축열탱크(10) 내 용수의 온도가 30도 이하이면, 추가적으로 보일러(20)가 제1열교환기(22)를 통해 축열탱크(10) 내 용수로 열원이 공급되도록 하여 급속 승온이 이루어지도록 한다.In addition, when the temperature of the water in the heat storage tank 10 is 50 degrees or less but the temperature is lower than 30 degrees or less, the solar heat supply means 40 and the geothermal heat supply means 30 are respectively the third heat exchanger 42 and When the heat source is supplied to the water in the heat storage tank 10 through the second heat exchanger 32, even if the geothermal heat supply means 30 is operated for 1 hour or more, the temperature of the water in the heat storage tank 10 is 30 degrees or less. In addition, the boiler 20 allows the heat source to be supplied to the water in the heat storage tank 10 through the first heat exchanger 22 so as to rapidly increase the temperature.

물론, 축열탱크(10) 내 용수의 온도가 30도 이하에서 태양열 공급수단(40)과 지열 공급수단(30)이 제3열교환기(42) 및 제2열교환기(32)를 통해 열원을 축열탱크(10) 내로 공급하여 1시간 이내에 상기 용수를 30도 이상으로 승온시킬 경우에는 상기 보일러(20)가 가동하지 않게 된다.
Of course, when the temperature of the water in the heat storage tank 10 is 30 degrees or less, the solar heat supply means 40 and the geothermal heat supply means 30 regenerate the heat source through the third heat exchanger 42 and the second heat exchanger 32. When the temperature of the water is increased to 30 degrees or more within 1 hour by feeding into the tank 10, the boiler 20 is not operated.

이상에서와 같은 본 발명의 실시 예에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수도 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시 예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
Technical ideas described in the embodiments of the present invention as described above may be implemented independently, or may be implemented in combination with each other. In addition, the present invention has been described through the embodiments described in the drawings and the detailed description of the invention, which is merely exemplary, and those skilled in the art to which the present invention pertains have various modifications and equivalent other embodiments. It is possible. Accordingly, the technical scope of the present invention should be determined by the appended claims.

10 : 축열탱크 20 : 보일러
22 : 제1열교환기 24 : 제1배관
26 : 제2배관 28 : 난방배관
30 : 지열 공급수단 32 : 제2열교환기
40 : 태양열 공급수단 42 : 제3열교환기
50 : 온도감지센서10: heat storage tank 20: boiler
22: first heat exchanger 24: first piping
26: second piping 28: heating piping
30: geothermal heat supply means 32: second heat exchanger
40: solar heat supply means 42: third heat exchanger
50: temperature sensor

Claims (9)

일정용량의 용수를 담고 있는 축열탱크와;
상기 축열탱크에 내설되는 제3열교환기로 열원을 공급하는 태양열 공급수단과;
상기 축열탱크에 내설되는 제2열교환기로 열원을 공급하는 지열 공급수단과;
상기 축열탱크에 내설되는 제1열교환기로 열원을 공급하는 보일러를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 열병합 시스템.
A heat storage tank containing a predetermined amount of water;
Solar heat supply means for supplying a heat source to a third heat exchanger built in the heat storage tank;
Geothermal heat supply means for supplying a heat source to a second heat exchanger built in said heat storage tank;
And a boiler for supplying a heat source to the first heat exchanger built in the heat storage tank.
제 1항에 있어서,
상기 축열탱크의 일측에는 용수의 온도를 측정하는 온도감지센서가 설치되고, 상기 온도감지센서에 의해 송신된 온도에 따라 상기 태양열 공급수단과 지열 공급수단 및 보일러의 가동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 열병합 시스템.
The method of claim 1,
One side of the heat storage tank is provided with a temperature sensor for measuring the temperature of the water, and further comprising a control unit for controlling the operation of the solar heat supply means, the geothermal heat supply means and the boiler in accordance with the temperature transmitted by the temperature sensor Hybrid cogeneration system, characterized in that.
제 2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 축열탱크 내 용수의 온도가 제1설정온도 이상일 경우, 상기 태양열 공급수단만 가동되도록 하고, 상기 축열탱크 내 용수의 온도가 제1설정온도 이하일 경우, 상기 태양열 공급수단 및 지열 공급수단이 가동되도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 열병합 시스템.
The method of claim 2,
The control unit,
When the temperature of the water in the heat storage tank is above the first set temperature, only the solar heat supply means is operated, and when the temperature of the water in the heat storage tank is below the first set temperature, the solar heat supply means and geothermal heat supply means to be operated Hybrid cogeneration system, characterized in that.
제 3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 축열탱크 내 용수의 온도가 제2설정온도 이하일 경우, 상기 태양열 공급수단 및 지열 공급수단이 가동되되, 상기 지열 공급수단이 1시간 이상 가동되면 상기 보일러가 가동되도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 열병합 시스템.
The method of claim 3, wherein
The control unit,
When the temperature of the water in the heat storage tank is less than the second set temperature, the solar heat supply means and the geothermal heat supply means is operated, the hybrid cogeneration system characterized in that the boiler is operated when the geothermal heat supply means is operated for more than 1 hour. .
제 4항에 있어서,
상기 제1설정온도는 50도이고, 상기 제2설정온도는 30도인 것을 특징으로 하는 하이브리드 열병합 시스템.
5. The method of claim 4,
And said first set temperature is 50 degrees and said second set temperature is 30 degrees.
제 1항에 있어서,
상기 제1열교환기는 상기 축열탱크의 하부쪽에 위치하고, 상기 제2열교환기는 상기 축열탱크의 중간쪽에 위치하며, 상기 제3열교환기는 상기 축열탱크의 상부쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 열병합 시스템.
The method of claim 1,
And the first heat exchanger is located at a lower side of the heat storage tank, the second heat exchanger is located at a middle side of the heat storage tank, and the third heat exchanger is located at an upper side of the heat storage tank.
청구항 1 내지 청구항 6 중, 어느 하나의 청구항에 기재된 하이브리드 열병합 시스템을 이용하여 열병합 하는 방법에 있어서,
(a) 상기 축열탱크 내 용수의 온도가 제1설정온도 이상이면, 상기 태양열 공급수단으로부터 제3열교환기를 통해 축열탱크 내 용수로 열원을 공급하여 열교환이 이루어지도록 하는 단계;
(b) 상기 축열탱크 내 용수의 온도가 제1설정온도 이하이면, 상기 태양열 공급수단 및 지열 공급수단으로부터 제3열교환기 및 제2열교환기를 통해 축열탱크 내 용수로 열원을 공급하여 열교환이 이루어지도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 열병합 방법.
In the method of cogeneration using the hybrid cogeneration system of any one of Claims 1-6,
(a) if the temperature of the water in the heat storage tank is equal to or greater than a first predetermined temperature, supplying a heat source to the water in the heat storage tank from the solar heat supply means through a third heat exchanger to perform heat exchange;
(b) if the temperature of the water in the heat storage tank is less than the first set temperature, the heat source is supplied to the water in the heat storage tank through the third heat exchanger and the second heat exchanger from the solar heat supply means and the geothermal heat supply means to perform heat exchange. Hybrid cogeneration method comprising the step.
제 7항에 있어서,
상기 (b) 단계에서,
상기 축열탱크 내 용수의 온도가 상기 제1설정온도보다 낮은 제2설정온도 이하이면, 상기 태양열 공급수단 및 지열 공급수단으로부터 제3열교환기 및 제2열교환기를 통해 축열탱크 내 용수로 열원을 공급하여 열교환이 이루어지도록 하되,
상기 지열 공급수단이 1시간 이상 가동되면, 상기 보일러로부터 제1열교환기를 통해 축열탱크 내 용수로 열원을 더 공급하여 열교환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 열병합 방법.
8. The method of claim 7,
In the step (b)
When the temperature of the water in the heat storage tank is lower than the second set temperature lower than the first set temperature, the heat source is supplied to the water in the heat storage tank through the third heat exchanger and the second heat exchanger from the solar heat supply means and the geothermal heat supply means. To make this happen,
And the geothermal heat supply means is operated for at least 1 hour, further supplying a heat source from the boiler to the water in the heat storage tank through the first heat exchanger to perform heat exchange.
제 8항에 있어서,
상기 제1설정온도는 50도로 설정하고, 상기 제2설정온도는 30도로 설정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 열병합 방법.The method of claim 8,
And the first set temperature is set to 50 degrees, and the second set temperature is set to 30 degrees.
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KR102061551B1 (en) * 2019-06-20 2020-01-03 동명대학교산학협력단 Smart Farm Using Hydrogen and Renewable Energy
US11187211B2 (en) 2019-11-07 2021-11-30 Intertech Co., Ltd. Energy supply system
KR20220061402A (en) * 2020-11-06 2022-05-13 (주)에코에너지 기술연구소 Heat pump and boiler system driving method of a new recycle energy

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