KR20140060971A - 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템 - Google Patents

냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20140060971A
KR20140060971A KR1020120127985A KR20120127985A KR20140060971A KR 20140060971 A KR20140060971 A KR 20140060971A KR 1020120127985 A KR1020120127985 A KR 1020120127985A KR 20120127985 A KR20120127985 A KR 20120127985A KR 20140060971 A KR20140060971 A KR 20140060971A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat pump
heat
control module
solar
pipe
Prior art date
Application number
KR1020120127985A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101445266B1 (ko
Inventor
이정훈
Original Assignee
주식회사 제이앤에스에너지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 제이앤에스에너지 filed Critical 주식회사 제이앤에스에너지
Priority to KR1020120127985A priority Critical patent/KR101445266B1/ko
Publication of KR20140060971A publication Critical patent/KR20140060971A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101445266B1 publication Critical patent/KR101445266B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02731—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using one three-way valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2515—Flow valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2111—Temperatures of a heat storage receiver

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

본 발명은 태양광발전, 풍력발전, 태양열, 히트펌프(공기열원 및 지열) 등의 설비를 유기적으로 제어하여 낭비없이 효과적으로 신재생에너지를 활용하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템에 관한 것이다.

Description

냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템{Central Control Association Management System of New Renewable Energy for Air Conditioning and Heating}
본 발명은 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템에 관한 것으로서, 특히, 태양광발전, 풍력발전, 태양열, 히트펌프(공기열원 및 지열) 등의 설비를 유기적으로 제어하여 낭비없이 효과적으로 신재생에너지를 활용하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템에 관한 것이다.
전세계적으로 화석연료의 고갈로 인한 문제와 환경적 문제를 발생하는 이산화탄소 배출에 의한 자연파괴에 따른 문제점과 함께 유가의 불안정과 기후변화협약의 규제 대응 등으로 화석연료 없이 냉난방이 가능한 시스템의 중요성이 커지게 되었다. 일반적으로 미래에너지원으로서 각광을 받고 있는 신재생에너지는 태양광, 태양열, 풍력, 지열, 히트펌프(공기열원, 지열) 등을 들 수 있다.
이러한 다양한 신재생에너지는 에너지변환 특성이 달라 각기 제어 방법이 다르고, 각각의 독립된 시스템 설비가 적용되어 개별적으로 전력을 생산하고, 태양광, 태양열, 풍력, 지열, 히트펌프 등에 대하여 에너지변환에 필요한 조건이 성립되지 못하면 각 설비에서 에너지 변환이 불가능할 뿐만 아니라, 때로는 과잉 생산으로 인한 낭비를 초래하는 수도 있다.
풍력발전, 히트펌프(공기열원 및 지열), 태양광발전, 태양열 설비를 하나의 시스템으로 공급할 경우 전체 시스템을 일괄적으로 제어할 수 있는 중앙제어시스템 없이 독립된 시스템으로 적용됨으로써 각각의 설비가 필요이상의 에너지를 과잉 생산하는 경우가 발생하며, 하나의 설비의 에너지원을 필요로 하는 다른 설비에 대하여 생산된 에너지를 즉각 공급하지 못함으로 인해 신재생에너지 설비를 갖추고도 상용전력 등 부가적인 에너지원을 이용하는 문제점이 있다.
예를 들어, 대한민국특허등록번호 10-0903765호와 같이, 기존 태양열 등을 이용한 냉난방 시스템에서도, 태양열 설비와 히트 펌프 등의 유기적인 연동이 이루어지지 않으며, 히트 펌프가 혹한에서 동작되지 않을 수 있고, 또한 태양열만 이용할 뿐 발전 전력을 계통 연계해 잉여 전력에 의한 전기료 부담을 줄일 수 있는 방법이 되지 못하고 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 태양광발전과 풍력발전을 이용한 전력으로 전기 에너지가 필요한 제어 모듈과 히트 펌프를 가동할 수 있으며, 태양열을 이용해 더워진 축열 탱크의 유체(물 기타 액체)로 동절기 난방을 하되 히트펌프를 가동하여 필요시 난방을 보조하고, 하절기에는 히트펌프(공기열원 및 지열)에 의한 축냉 탱크의 차가운 유체(물 기타 액체)로 냉방이 가능하도록 하며, 동절기 혹한에도 태양열 설비를 통해 축열한 축열 탱크의 유체(물 기타 액체 등)를 팬코일로 흘려 히트펌프 기계실에 더운 바람을 공급함으로써 히트펌프가 상시 동작을 멈추지 않고 효과적으로 동작되도록 할 수 있는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템을 제공하는 데 있다.
이외에도, 태양광발전과 풍력발전으로 전기 에너지가 필요한 제어 모듈과 히트 펌프를 가동하고 남는 전력을 전력 계통과 연계해 공급함으로써 전기 요금을 절감할 수 있는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템을 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 본 발명의 일면에 따른, 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템은, 태양광발전 시스템; 풍력발전 시스템; 상기 태양광발전 시스템 또는 상기 풍력발전 시스템의 생산 전력으로 가동되는 태양열 제어모듈, 모니터링 및 제어모듈, 및 히트펌프; 유체 속의 제1열교환기와 제2열교환기를 포함하는 축열탱크; 유체 속의 제3열교환기를 포함하는 축냉탱크; 상기 제2열교환기 양끝에 배관으로 연결된 태양열 집열기; 상기 제2열교환기와 상기 태양열 집열기를 연결하는 배관 중 입력 배관의 중간에 설치된 제1순환펌프; 상기 제1열교환기 양끝에 연결된 난방관로; 상기 제3열교환기 양끝에 연결된 냉방관로; 상기 축열 탱크의 두 구멍에 연결된 난방 히트펌프 배관; 상기 축냉 탱크의 두 구멍에 연결된 냉방 히트펌프 배관; 및 상기 히트펌프와 팬코일을 포함하는 히트펌프 기계실을 포함하고, 상기 난방 히트펌프 배관과 상기 냉방 히트펌프 배관의 입력 배관들이 제2순환펌프를 거쳐 상기 히트펌프의 입력관에 연결되고, 상기 난방 히트펌프 배관과 상기 냉방 히트펌프 배관의 출력 배관들은 상기 히트펌프의 출력관에 연결된 삼방밸브의 두 출력구에 하나씩 연결되며, 상기 축열 탱크의 다른 두 구멍에 연결된 배관이 상기 팬코일 양끝에 연결되고, 상기 팬코일 양끝에 연결되는 배관 중 입력 배관의 중간에 제3순환펌프를 포함하며, 상기 태양열 제어모듈은 상기 제1순환펌프의 동작을 제어하고, 상기 모니터링 및 제어모듈은 상기 히트펌프, 상기 제2순환펌프, 및 상기 제3순환펌프의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 태양열 집열기에 의해 더워진 상기 난방관로를 흐르는 유체를 이용해 동절기 난방을 하되, 상기 히트펌프의 가동으로 상기 난방 히트펌프 배관을 흐르는 유체를 가열해 동절기 난방을 보조하고, 하절기에는 상기 히트펌프의 가동으로 상기 냉방 히트펌프 배관을 흐르는 유체를 냉각해 상기 냉방관로를 흐르는 유체를 이용해 하절기 냉방을 하되, 상기 제3순환펌프의 가동으로 상기 축열 탱크의 유체를 상기 팬코일로 흘려 상기 히트펌프 기계실에 더운 바람을 공급하여 동절기 상기 히트펌프의 동작 정지를 방지할 수 있다.
상기 태양열 제어모듈은 상기 축열탱크에 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따라 상기 제1순환펌프의 동작을 제어하며, 상기 모니터링 및 제어모듈은 상기 축열탱크와 상기 축냉탱크에 각각 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따라 상기 제2순환펌프의 동작을 제어할 수 있다.
상기 모니터링 및 제어모듈은, 상기 축열탱크와 상기 축냉탱크에 각각 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따른 각 온도 상태, 상기 제2열교환기와 상기 태양열 집열기를 연결하는 배관에 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따른 각 온도 상태, 상기 난방 히트펌프 배관 중 상기 제2순환펌프 주위에 설치된 온도 센서의 신호에 따른 온도 상태, 또는 상기 히트펌프의 출력관과 상기 삼방밸브 사이에 정착된 유량 센서의 신호에 따른 유량 상태를 모니터링하기 위한 디스플레이 수단을 포함한다.
상기 삼방밸브와 상기 유량 센서 사이에 장착된 밸브 제어기를 포함하고, 상기 모니터링 및 제어모듈은 상기 유량 상태에 따라 상기 밸브 제어기를 조절하여 상기 삼방밸브로 흐르는 유량을 제어할 수 있다.
상기 모니터링 및 제어모듈은, 상기 태양광발전 시스템과 상기 풍력발전 시스템의 생산 전력을 모니터링하고, 상기 생산 전력이 상기 태양열 제어모듈, 상기 모니터링 및 제어모듈, 및 상기 히트펌프의 소비 전력 미만인 경우에 외부 전력 계통으로부터 전력을 공급받을 수도 있다.
상기 모니터링 및 제어모듈은, 상기 생산 전력으로 상기 태양열 제어모듈, 상기 모니터링 및 제어모듈, 및 상기 히트펌프의 소비 전력을 공급하고 남는 잉여 전력을 계산하여, 상기 잉여 전력을 전력량계에 연결된 상기 외부 전력 계통으로 공급하여 해당 전력량만큼 상기 전력량계에서 사용 전력량을 차감시킬 수 있다.
본 발명에 따른 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템에 따르면, 태양광발전과 풍력발전을 이용한 전력으로 전기 에너지가 필요한 제어 모듈과 히트 펌프를 가동할 수 있으며, 태양열을 이용해 더워진 축열 탱크의 유체(물 기타 액체)로 동절기 난방을 하되 히트펌프를 가동하여 필요시 난방을 보조하고, 하절기에는 히트펌프(공기열원 및 지열)에 의한 축냉 탱크의 차가운 유체(물 기타 액체)로 냉방이 가능하도록 하며, 동절기 혹한에도 태양열 설비를 통해 축열한 축열 탱크의 유체(물 기타 액체 등)를 팬코일로 흘려 히트펌프 기계실에 더운 바람을 공급함으로써 히트펌프가 상시 동작을 멈추지 않고 효과적으로 동작되도록 할 수 있다.
또한, 태양광발전과 풍력발전으로 전기 에너지가 필요한 제어 모듈과 히트 펌프를 가동하고 남는 전력을 전력 계통과 연계해 공급함으로써 전기 요금을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템의 동작 개념을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템(100)은, 태양광발전 시스템(110), 태양열 집열기(120), 태양열 제어모듈(121), 풍력발전 시스템(130), 축열탱크(140), 축열탱크(150), 모니터링 및 제어모듈(160), 히트펌프(171)와 팬코일(172)을 포함하는 히트펌프 기계실(170), 순환펌프들(124, 173, 177, 181), 냉난방용 팬코일(180) 등을 포함한다. 이외에도, 각종 온도센서들(122, 123, 161, 162, 163, 164, 167), 삼방밸브들(174, 182), 밸브 제어기(175), 초음파 유량 센서(176) 등을 더 포함한다.
태양광발전 시스템(110)은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양전지를 이용하여 전력을 생산할 수 있다.
풍력발전 시스템(120)은 풍력에 의한 회전력을 전기 에너지로 변환하는 모듈을 이용하여 전력을 생산할 수 있다.
히트펌프(171)는 공기열 또는 지열을 이용해 냉매의 응축과 팽창을 이용해 주위로 열을 방출하거나 열을 빼앗아 주위를 냉각시키는 장치로서, 히트펌프(171)의 입력관(173과 연결된 관)으로 들어간 유체(물 기타 액체)를 가열 또는 냉각하여 출력관(176과 연결된 관)으로 배출시킬 수 있다.
태양열 제어모듈(121), 모니터링 및 제어모듈(160), 및 히트펌프(172)는 태양광발전 시스템(110) 또는 풍력발전 시스템(120)이 생산하는 전력으로 가동되며, 태양열 제어모듈(121)은 축열탱크(140)의 상부와 하부에 설치되어 온도를 감지하는 온도 센서(122, 123)의 신호에 따라 순환펌프(124)의 동작을 제어할 수 있고, 모니터링 및 제어모듈(160)은 축열탱크(140)의 상부와 하부에 설치되어 온도를 감지하는 온도 센서(161, 162)와 축냉탱크(150)의 상부와 하부에 설치되어 온도를 감지하는 온도 센서(165, 166)의 신호에 따라 제2순환펌프(173)의 동작을 제어할 수 있다.
이외에도 모니터링 및 제어모듈(160)은 중앙제어 연동관리시스템(100)의 전반적인 제어와 모니터링을 수행하여 소정의 디스플레이 장치에 표시할 수 있다. 모니터링 및 제어모듈(160)은 태양광발전 시스템(110)과 풍력발전 시스템(120)의 생산 전력을 모니터링할 수 있으며, 이와 같은 생산 전력이 태양열 제어모듈(121), 모니터링 및 제어모듈(160), 및 히트펌프(171)의 소비 전력 미만인 경우에 외부 전력 계통으로부터 전력을 공급받아, 태양열 제어모듈(121), 모니터링 및 제어모듈(160), 및 히트펌프(171)을 동작시킬 수도 있다.
모니터링 및 제어모듈(160)은 태양광발전 시스템(110)과 풍력발전 시스템(120)의 생산 전력으로 태양열 제어모듈(121), 모니터링 및 제어모듈(160), 및 히트펌프(171)의 소비 전력을 공급하고 남는 잉여 전력을 계산하여, 해당 잉여 전력을 소정의 전력량계에 연결된 상기 외부 전력 계통으로 공급하여 해당 전력량만큼 상기 전력량계에서 사용 전력량을 차감시키도록 할 수도 있다. 이와 같이 잉여 전력을 전력 계통과 연계해 공급함으로써 전기 요금을 절감할 수 있다.
축열탱크(140) 속에는 유체(이하, 순환될 수 있는 물이나 기타 액체를 의미함)가 채워지고 그 안에 제1열교환기(145)와 제2열교환기(146)를 포함한다. 축냉탱크(150) 속에는 유체(이하, 순환될 수 있는 물이나 기타 액체를 의미함)가 채워지고 그 안에 제3열교환기(155) 를 포함한다. 열교환기들(145, 146, 155)은 코일 형태로 배관(파이프 등)을 형성한 것으로서 탱크 안의 유체와의 열 전달이 용이하게 하기 위한 장치이다.
태양열 집열기(120)는 태양열을 모아 내부 관에 흐르는 유체(이하, 순환될 수 있는 물이나 기타 액체를 의미함)를 가열하는 장치로서, 그 입력관과 출력관이 제2열교환기(146) 양끝에 배관(122)으로 연결된다. 제1순환펌프(124)가 제2열교환기(146)와 태양열 집열기(120)를 연결하는 배관 중 입력 배관(태양열 집열기의 입력관으로 연결되는 배관)의 중간에 설치될 수 있다. 제1순환펌프(124)의 작동으로 태양열 집열기(120)에서 더워진 유체가 배관(126)을 흘러 제2열교환기(146)에서 축열탱크(140)의 유체를 가열할 수 있다.
제1열교환기(145) 양끝에는 유체(이하, 순환될 수 있는 물이나 기타 액체를 의미함)가 흐를 수 있는 난방관로(141)이 연결되어 있으며, 제3열교환기(155) 양끝에는 유체(이하, 순환될 수 있는 물이나 기타 액체를 의미함)가 흐를 수 있는 냉방관로(152)가 연결되어 있다. 난방 히트펌프 배관(142)은 축열 탱크(140)의 두 구멍에 연결되고, 냉방 히트펌프 배관(151)은 축냉 탱크(150)의 두 구멍에 연결되어, 각각 그 안의 유체(이하, 순환될 수 있는 물이나 기타 액체를 의미함)가 히트펌프(171)로 흐를 수 있도록 한다.
동절기에는, 태양열 제어모듈(121)이 집열부 온도센서(125), 축열탱크(140)의 상부와 하부 온도 센서(122, 123)를 체크하여, 순환펌프(181)의 동작을 제어하고, 이와 같은 태양열 집열기(120), 순환펌프(181)에 의해 제2 열교환기(146)를 흐르는 가열된 유체가 축열탱크(140)의 유체를 가열하며, 순환펌프(181)와 팬코일(180)을 가동하고 삼방 밸브(182)의 흐름 경로 설정하여(수동 또는 전기적 제어로 가능) 냉방관로(152)로의 유체 순환은 막음으로써, 난방관로(141)를 통해 내부 더워진 유체가 흐르도록 함으로써, 동절기 난방이 가능하게 된다. 난방관로(141)가 방바닥 배관으로 사용되거나 난방관로(141)를 통한 온수 급탕이 가능하며, 팬코일(180)의 코일형 배관에서 나오는 더운 공기가 동절기 난방이 가능하도록 할 수 있다. 이때 태양열 집열기(120)에 의해 축열탱크(140)의 유체가 충분히 가열되지 않는 경우에 제2순환펌프(173), 히트펌프(171), 삼방밸브(174)를 설정하고 가동하여(수동 또는 전기적 제어로 가능), 난방 히트펌프 배관(142)을 흐르는 유체를 가열해 축열탱크(140)의 유체를 가열함으로써 동절기 난방을 보조할 수 있다.
동절기에 태양열 제어모듈(121)은 집열부 온도센서(125), 축열탱크(140)의 상부와 하부 온도 센서(122, 123)를 체크하여, 순환펌프(181)의 동작을 제어해 배관(126)으로 유체가 흐르도록 할 수 있으며, 예를 들어, 집열부 온도센서(125)의 온도가 맑은 날 일정 온도 이상이면, 축열탱크(140)의 상부와 하부 온도 센서(122, 123)의 온도차이가 일정 이상(예, 5도씨 이상)일 때, 순환펌프(181)를 가동하여 축열탱크(140)의 유체를 가열할 수 있다. 히트펌프(171), 순환펌프들(173, 177, 181), 밸브 제어기(175) 등 중앙제어 연동관리시스템(100)의 운영에 필요한 대부분의 모니터링, 설정, 제어 등은 모니터링 및 제어모듈(160)을 통해 이루어질 수 있다.
하절기에는, 태양열 집열기(120), 순환펌프(181)의 가동은 멈추고, 순환펌프(181)와 팬코일(180)을 가동하고 삼방 밸브(182)의 흐름 경로 설정하여(수동 또는 전기적 제어로 가능) 난방관로(141)로의 유체 순환은 막음으로써, 냉방관로(152)를 통해 차가운 유체가 흐르도록 함으로써, 하절기 냉방이 가능하게 된다. 팬코일(180)의 코일형 배관에서 나오는 차가운 공기가 하절기 냉방이 가능하도록 할 수 있다. 이때 제2순환펌프(173), 히트펌프(171), 삼방밸브(174)를 설정하고 가동하여(수동 또는 전기적 제어로 가능), 냉방 히트펌프 배관(151)을 흐르는 유체를 냉각해 축냉탱크(150)의 유체를 냉각함으로써 하절기 냉방이 가능하다.
난방 히트펌프 배관(142)은 축열 탱크(140)의 두 구멍에 연결되고, 냉방 히트펌프 배관(151)은 축냉 탱크(150)의 두 구멍에 연결되어, 각각 그 안의 유체(이하, 순환될 수 있는 물이나 기타 액체를 의미함)가 히트펌프(171)로 흐를 수 있도록 하기 위하여, 난방 히트펌프 배관(142)과 냉방 히트펌프 배관(151)의 입력 배관들이 공통 연결되 제2순환펌프(173)에 연결되고 제2순환펌프(173)의 출력구가 히트펌프(171)의 입력관에 연결되고, 난방 히트펌프 배관(142)과 냉방 히트펌프 배관(151)의 출력 배관들은 히트펌프(171)의 출력관에 연결된 삼방밸브(174)의 두 출력구에 하나씩 연결된다. 온도 센서(167), 밸브 제어기(175), 초음파 유량 센서(176)는 반드시 필요한 것은 아니며 하기하는 바와 같이 모니터링 및 제어모듈(160)에서의 모니터링 및 제어를 위하여 추가될 수 있다.
본 발명에서는 특히 축열 탱크(140)의 다른 두 구멍에 연결된 배관(143)이 코일 형태 배관인 팬코일(172) 양끝에 연결되고, 팬코일(172) 양끝에 연결되는 배관 중 입력 배관의 중간에 제3순환펌프(177)가 포함된다. 특히 동절기에 이와 같은 제3순환펌프(177)의 가동으로 축열 탱크(140)의 유체를 팬코일(172)로 흘림으로써 히트펌프 기계실(170)에 더운 바람을 공급할 수 있고 이에 따라 동절기에 히트펌프(171)의 동작 정지를 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템(100)에서는, 태양열 집열기(120)에 의해 더워진 난방관로(141)를 흐르는 유체를 이용해 동절기 난방을 할 수 있으며, 이때 히트펌프(171)의 가동으로 난방 히트펌프 배관(142)을 흐르는 유체를 가열해 동절기 난방을 보조할 수 있게 된다. 또한, 하절기에는 히트펌프(171)의 가동으로 냉방 히트펌프 배관(151)을 흐르는 유체를 냉각함으로써 냉방관로(152)를 흐르는 유체를 이용해 하절기 냉방이 가능하게 된다.
이외에도, 모니터링 및 제어모듈(160)은, 중앙제어 연동관리시스템(100)의 전반적인 제어 상태의 모니터링을 위한 LCD 등 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 및 제어모듈(160)은, 축열탱크(140)에 설치된 하나 이상의 온도 센서(예, 상부의 161, 하부의 162), 축냉탱크(150)에 설치된 하나 이상의 온도 센서(예, 상부의 165, 하부의 166)의 전기적 신호에 따른 각 온도 상태를 디스플레이 장치에 표시할 수 있다.
또한, 모니터링 및 제어모듈(160)은, 제2열교환기(146)와 태양열 집열기(120)를 연결하는 배관(126)에 설치된 하나 이상의 온도 센서(예, 입력 배관쪽 164, 출력 배관쪽 163)의 전기적 신호에 따른 각 온도 상태를 디스플레이 장치에 표시할 수 있고, 난방 히트펌프 배관(142) 중 제2순환펌프(146) 주위에 설치된 온도 센서(167)의 전기적 신호에 따른 온도 상태를 디스플레이 장치에 표시할 수 있고, 또한, 히트펌프(171)의 출력관과 삼방밸브(174) 사이에 정착된 초음파 유량 센서(176)의 전기적 신호에 따른 유량 상태도 디스플레이 장치에 표시할 수 있다. 이와 같은 온도나 유량 상태 등에 따라 순화펌프(173, 181), 히트펌프(171), 팬코일(180, 172), 삼방밸브(182, 174) 등의 적절한 제어가 가능하다.
밸브 제어기(175)는 삼방밸브(174)와 초음파 유량 센서(176) 사이에 장착될 수 있으며, 모니터링 및 제어모듈(160)은, 초음파 유량 센서(176)의 전기적 신호에 따른 해당 유량 상태에 따라 밸브 제어기(175)를 조절하여 삼방밸브(174)로 흐르는 유량이 일정 유량으로 되도록 적절히 제어할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템(100)에서, 도 2와 같이, 태양광발전과 풍력발전을 이용한 전력으로 전기 에너지가 필요한 제어 모듈(121, 160)과 히트 펌프(171) 등을 가동할 수 있으며, 태양열 집열기(120)를 이용해 더워진 축열 탱크(140)의 유체(물 기타 액체)로 동절기 난방을 하되 히트펌프(171)를 가동하여 필요시 난방을 보조할 수 있고, 하절기에는 히트펌프(171)에 의한 축냉 탱크(150)의 차가운 유체(물 기타 액체)로 냉방이 가능하도록 하며, 동절기 혹한에도 태양열 집열기(120)를 통해 축열한 축열 탱크(140)의 유체(물 기타 액체 등)를 팬코일(172)로 흘려 히트펌프 기계실(170)에 더운 바람을 공급함으로써 히트펌프(171)가 상시 동작을 멈추지 않고 효과적으로 동작되도록 할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
태양광발전 시스템(110)
태양열 집열기(120)
태양열 제어모듈(121)
풍력발전 시스템(130)
축열탱크(140)
축열탱크(150)
모니터링 및 제어모듈(160)
히트펌프(171)
팬코일(172)
히트펌프 기계실(170)
순환펌프들(124, 173, 177, 181)
냉난방용 팬코일(180)
온도센서들(122, 123, 161, 162, 163, 164, 167)
삼방밸브들(174, 182)
밸브 제어기(175)
초음파 유량 센서(176)

Claims (7)

  1. 태양광발전 시스템; 풍력발전 시스템; 상기 태양광발전 시스템 또는 상기 풍력발전 시스템의 생산 전력으로 가동되는 태양열 제어모듈, 모니터링 및 제어모듈, 및 히트펌프;
    유체 속의 제1열교환기와 제2열교환기를 포함하는 축열탱크; 유체 속의 제3열교환기를 포함하는 축냉탱크; 상기 제2열교환기 양끝에 배관으로 연결된 태양열 집열기; 상기 제2열교환기와 상기 태양열 집열기를 연결하는 배관 중 입력 배관의 중간에 설치된 제1순환펌프;
    상기 제1열교환기 양끝에 연결된 난방관로; 상기 제3열교환기 양끝에 연결된 냉방관로; 상기 축열 탱크의 두 구멍에 연결된 난방 히트펌프 배관; 상기 축냉 탱크의 두 구멍에 연결된 냉방 히트펌프 배관; 및 상기 히트펌프와 팬코일을 포함하는 히트펌프 기계실을 포함하고,
    상기 난방 히트펌프 배관과 상기 냉방 히트펌프 배관의 입력 배관들이 제2순환펌프를 거쳐 상기 히트펌프의 입력관에 연결되고, 상기 난방 히트펌프 배관과 상기 냉방 히트펌프 배관의 출력 배관들은 상기 히트펌프의 출력관에 연결된 삼방밸브의 두 출력구에 하나씩 연결되며,
    상기 축열 탱크의 다른 두 구멍에 연결된 배관이 상기 팬코일 양끝에 연결되고, 상기 팬코일 양끝에 연결되는 배관 중 입력 배관의 중간에 제3순환펌프를 포함하며,
    상기 태양열 제어모듈은 상기 제1순환펌프의 동작을 제어하고, 상기 모니터링 및 제어모듈은 상기 히트펌프, 상기 제2순환펌프, 및 상기 제3순환펌프의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양열 집열기에 의해 더워진 상기 난방관로를 흐르는 유체를 이용해 동절기 난방을 하되, 상기 히트펌프의 가동으로 상기 난방 히트펌프 배관을 흐르는 유체를 가열해 동절기 난방을 보조하고,
    하절기에는 상기 히트펌프의 가동으로 상기 냉방 히트펌프 배관을 흐르는 유체를 냉각해 상기 냉방관로를 흐르는 유체를 이용해 하절기 냉방을 하되,
    상기 제3순환펌프의 가동으로 상기 축열 탱크의 유체를 상기 팬코일로 흘려 상기 히트펌프 기계실에 더운 바람을 공급하여 동절기 상기 히트펌프의 동작 정지를 방지하기 위한 것을 특징으로 하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 태양열 제어모듈은 상기 축열탱크에 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따라 상기 제1순환펌프의 동작을 제어하며,
    상기 모니터링 및 제어모듈은 상기 축열탱크와 상기 축냉탱크에 각각 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따라 상기 제2순환펌프의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링 및 제어모듈은,
    상기 축열탱크와 상기 축냉탱크에 각각 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따른 각 온도 상태,
    상기 제2열교환기와 상기 태양열 집열기를 연결하는 배관에 설치된 하나 이상의 온도 센서의 신호에 따른 각 온도 상태,
    상기 난방 히트펌프 배관 중 상기 제2순환펌프 주위에 설치된 온도 센서의 신호에 따른 온도 상태, 또는
    상기 히트펌프의 출력관과 상기 삼방밸브 사이에 정착된 유량 센서의 신호에 따른 유량 상태
    를 모니터링하기 위한 디스플레이 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 삼방밸브와 상기 유량 센서 사이에 장착된 밸브 제어기를 포함하고,
    상기 모니터링 및 제어모듈은 상기 유량 상태에 따라 상기 밸브 제어기를 조절하여 상기 삼방밸브로 흐르는 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링 및 제어모듈은, 상기 태양광발전 시스템과 상기 풍력발전 시스템의 생산 전력을 모니터링하고,
    상기 생산 전력이 상기 태양열 제어모듈, 상기 모니터링 및 제어모듈, 및 상기 히트펌프의 소비 전력 미만인 경우에 외부 전력 계통으로부터 전력을 공급받는 것을 특징으로 하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모니터링 및 제어모듈은, 상기 생산 전력으로 상기 태양열 제어모듈, 상기 모니터링 및 제어모듈, 및 상기 히트펌프의 소비 전력을 공급하고 남는 잉여 전력을 계산하여, 상기 잉여 전력을 전력량계에 연결된 상기 외부 전력 계통으로 공급하여 해당 전력량만큼 상기 전력량계에서 사용 전력량을 차감시키는 것을 특징으로 하는 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템.
KR1020120127985A 2012-11-13 2012-11-13 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템 KR101445266B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120127985A KR101445266B1 (ko) 2012-11-13 2012-11-13 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120127985A KR101445266B1 (ko) 2012-11-13 2012-11-13 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140060971A true KR20140060971A (ko) 2014-05-21
KR101445266B1 KR101445266B1 (ko) 2014-10-14

Family

ID=50890142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120127985A KR101445266B1 (ko) 2012-11-13 2012-11-13 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101445266B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106016823A (zh) * 2016-05-04 2016-10-12 中建三局第建设工程有限责任公司 一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统及控制方法
KR102221821B1 (ko) * 2020-04-27 2021-03-02 엄주선 건축물 에너지 절약 시스템, 그리고 이를 위한 건축물 에너지 관리 서버

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5126000B2 (ja) 2008-11-10 2013-01-23 株式会社デンソー 貯湯式給湯装置
KR20100066745A (ko) * 2008-12-10 2010-06-18 김태웅 신 재생에너지를 이용한 건축물의 에너지공급시스템
JP5205353B2 (ja) 2009-09-24 2013-06-05 株式会社日立製作所 ヒートポンプ発電システム
KR101170981B1 (ko) 2009-12-31 2012-08-07 한국에너지기술연구원 냉,난방 및 급탕에 필요한 열을 공급하는 신재생 하이브리드 열 공급장치 및 이에 따른 제어방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106016823A (zh) * 2016-05-04 2016-10-12 中建三局第建设工程有限责任公司 一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统及控制方法
CN106016823B (zh) * 2016-05-04 2018-04-13 中建三局第一建设工程有限责任公司 一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统及控制方法
KR102221821B1 (ko) * 2020-04-27 2021-03-02 엄주선 건축물 에너지 절약 시스템, 그리고 이를 위한 건축물 에너지 관리 서버

Also Published As

Publication number Publication date
KR101445266B1 (ko) 2014-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mammoli et al. Energetic, economic and environmental performance of a solar-thermal-assisted HVAC system
EP2420747B1 (en) Heat pump
WO2011105881A2 (en) Centralized heat and hot water supply system
CN101886856A (zh) 节能三联热水及空调综合运用装置
AU2016275938A1 (en) Hot water heating device having solar energy and off-peak electric heating energy storage and application
KR20170009580A (ko) 태양광 발전 제로하우스 시스템
KR20170105257A (ko) 지열과 태양광 연계 제어를 통한 냉난방 온수 보일러 시스템 및 그 제어 방법
KR20140002140A (ko) 고효율 하이브리드 흡수식 냉난방 및 급탕 시스템
KR20120007610A (ko) 패키지형 펌프모듈 및 이를 이용한 냉난방시스템
KR20100031178A (ko) 태양열을 이용한 냉, 난방 시스템
US20120298204A1 (en) Energy saving system and method for heating water
JP2009074744A (ja) ガスヒートポンプコージェネレーション装置
KR101445266B1 (ko) 냉난방을 위한 신재생에너지 중앙제어 연동관리시스템
KR20120103002A (ko) 태양열을 이용한 하이브리드 흡수식 냉난방 시스템
CN203949271U (zh) 一种家用采暖与生活水一体水系统
US20160245565A1 (en) Modular Heat Recovery System
KR101168551B1 (ko) 공동주택의 단위세대별 축열탱크가 구비된 태양열 온수시스템에서 집열 열원 공급 및 과열 방지방법
KR101168538B1 (ko) 공동 축열탱크가 구비된 공동주택 태양열 온수시스템 및 그 제어방법
CN102853490B (zh) 管道冷热循环系统
KR20100004436A (ko) 태양열 집열장치와 이를 이용한 온수 겸용 난방시스템
KR101168539B1 (ko) 공동 축열탱크가 구비된 공동주택 태양열 온수시스템에서 집열 열원 공급 및 과열 방지방법
CN201416985Y (zh) 中央空调循环泵节电系统
CN104380010A (zh) 热泵
KR101168542B1 (ko) 공동주택의 단위세대별 축열탱크가 구비된 태양열 온수시스템 및 그 제어방법
WO2016120639A1 (en) Service supply systems

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180118

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181113

Year of fee payment: 5