KR20150033216A - 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템 - Google Patents
바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템이 개시된다.
개시되는 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템은 양식 수조의 바닥에 배치되어 상기 양식 수조 내의 물을 데울 수 있는 수조 바닥 가온 코일; 상기 수조 바닥 가온 코일을 경유하면서 열을 전달할 수 있는 가온 순환 유체가 수용되는 축열조; 상기 가온 순환 유체가 상기 축열조와의 사이에서 순환되면서 데워질 수 있는 폐열 히트 펌프; 폐열을 함유한 채로 상기 양식 수조에서 배출되는 폐수가 수용되는 폐열 수조; 상기 폐열 히트 펌프와의 사이에서 순환되는 폐순환 유체가 상기 폐열 수조에서 유출된 상기 폐수와 열교환되면서 데워질 수 있는 가온 열교환기; 및 상기 가온 열교환기를 역세(back washing)시킬 수 있는 역세용 전기분해조;를 포함하고, 상기 양식 수조로 열을 전달하는 가온 운전 시에는, 상기 폐열 수조에 수용된 상기 폐수가 상기 가온 열교환기를 경유하면서, 상기 폐열 히트 펌프와 상기 가온 열교환기 사이를 순환하는 상기 폐순환 유체와 열교환됨으로써, 상기 폐순환 유체가 데워지고, 상기 가온 열교환기를 경유하면서 데워진 상기 폐순환 유체가 상기 폐열 히트 펌프를 경유하면서, 상기 폐열 히트 펌프를 거쳐 상기 축열조에 수용되는 상기 가온 순환 유체와 열교환됨으로써, 상기 가온 순환 유체가 데워지며, 상기 폐열 히트 펌프를 경유하면서 데워진 후 상기 축열조에 수용된 상기 가온 순환 유체가 상기 수조 바닥 가온 코일을 경유하면서 상기 양식 수조 내부를 가열시키고, 상기 가온 열교환기를 역세시키는 역세 운전 시에는, 상기 역세용 전기분해조를 경유하면서 전기분해된 외부 세척수가 상기 가온 열교환기를 경유하면서 상기 가온 열교환기를 역세시키는 것을 특징으로 한다.
개시되는 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템에 의하면, 가온 열교환기로 인해 폐열 히트 펌프로는 폐수가 직접 유입되지 아니하여 폐열 히트 펌프 내에 슬라임 등의 이물질이 침착되지 아니하도록 할 수 있으면서, 복수 개 병렬로 연결된 가온 열교환기 중 일부 가온 열교환기는 정상적인 가온 운전에 이용함과 동시에 다른 일부 가온 열교환기에 대한 선택적인 역세 운전도 가능하여 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템의 정지없이 지속적인 가온 운전이 가능할 수 있는 장점이 있다.
개시되는 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템은 양식 수조의 바닥에 배치되어 상기 양식 수조 내의 물을 데울 수 있는 수조 바닥 가온 코일; 상기 수조 바닥 가온 코일을 경유하면서 열을 전달할 수 있는 가온 순환 유체가 수용되는 축열조; 상기 가온 순환 유체가 상기 축열조와의 사이에서 순환되면서 데워질 수 있는 폐열 히트 펌프; 폐열을 함유한 채로 상기 양식 수조에서 배출되는 폐수가 수용되는 폐열 수조; 상기 폐열 히트 펌프와의 사이에서 순환되는 폐순환 유체가 상기 폐열 수조에서 유출된 상기 폐수와 열교환되면서 데워질 수 있는 가온 열교환기; 및 상기 가온 열교환기를 역세(back washing)시킬 수 있는 역세용 전기분해조;를 포함하고, 상기 양식 수조로 열을 전달하는 가온 운전 시에는, 상기 폐열 수조에 수용된 상기 폐수가 상기 가온 열교환기를 경유하면서, 상기 폐열 히트 펌프와 상기 가온 열교환기 사이를 순환하는 상기 폐순환 유체와 열교환됨으로써, 상기 폐순환 유체가 데워지고, 상기 가온 열교환기를 경유하면서 데워진 상기 폐순환 유체가 상기 폐열 히트 펌프를 경유하면서, 상기 폐열 히트 펌프를 거쳐 상기 축열조에 수용되는 상기 가온 순환 유체와 열교환됨으로써, 상기 가온 순환 유체가 데워지며, 상기 폐열 히트 펌프를 경유하면서 데워진 후 상기 축열조에 수용된 상기 가온 순환 유체가 상기 수조 바닥 가온 코일을 경유하면서 상기 양식 수조 내부를 가열시키고, 상기 가온 열교환기를 역세시키는 역세 운전 시에는, 상기 역세용 전기분해조를 경유하면서 전기분해된 외부 세척수가 상기 가온 열교환기를 경유하면서 상기 가온 열교환기를 역세시키는 것을 특징으로 한다.
개시되는 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템에 의하면, 가온 열교환기로 인해 폐열 히트 펌프로는 폐수가 직접 유입되지 아니하여 폐열 히트 펌프 내에 슬라임 등의 이물질이 침착되지 아니하도록 할 수 있으면서, 복수 개 병렬로 연결된 가온 열교환기 중 일부 가온 열교환기는 정상적인 가온 운전에 이용함과 동시에 다른 일부 가온 열교환기에 대한 선택적인 역세 운전도 가능하여 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템의 정지없이 지속적인 가온 운전이 가능할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템에 관한 것이다.
바닥코일 가온 방식 양식 수조는 바닥에 수조 바닥 가온 코일이 담겨져 있어, 그 수조 바닥 가온 코일에서 전해지는 열에 의해 양식 수조 내의 물이 데워질 수 있는 것이다.
바닥코일 가온 방식 양식 수조 내의 물을 데우기 위해 수조 바닥 가온 코일을 통해 전달되는 열은 주로 폐열이 이용되고 있다.
즉, 폐열 수조를 설치하여, 양식 수조에서 배수되는 폐수를 폐열 수조에 담은 다음, 그 폐열 수조 내의 폐수를 히트 펌프 쪽으로 순환시켜, 히트 펌프에서 폐수 내의 열기를 흡수한 후, 그 흡수된 열을 수조 바닥 가온 코일 쪽으로 전달해주는 방식이 이용되고 있다.
그러나, 종래의 바닥코일 가온 방식 양식 수조에 있어서는, 폐열 수조에서 배출된 폐수가 히트 펌프를 직접 경유하게 됨에 따라, 히트 펌프 내의 열교환기 관 내벽에 폐수 내에 함유된 어류 배설물 등에서 형성된 슬라임(slime) 등의 이물질이 들러붙어, 열교환 효율 저하 및 관 막힘 현상으로 인한 히트 펌프의 고장 등의 원인이 되고 있고, 이러한 슬라임 등의 이물질 제거를 위해 히트 펌프를 세정하고자 하는 경우, 히트 펌프를 정지시켜야 하므로, 바닥코일 가온 방식 양식 수조에 열을 전달하는 시스템 전체가 정지되어야 하는 문제가 있다.
한편, 주기적으로 양식 수조 내의 물을 전체적으로 드레인하고 새로운 물을 양식 수조 내에 채워주어야 하는데, 그 새로 채워진 양식 수조 내의 수온이 낮아, 요구되는 온도까지 빨리 상승되도록 하는 조치가 필요하다.
그러나, 종래의 바닥코일 가온 방식 양식 수조에 있어서는, 양식 수조 내에 새로 채워진 물에 대한 집중적인 가온을 위한 운전, 즉 최대 부하가 걸리는 가온 운전에 폐열 수조 내의 열로는 대응이 어려운 단점이 있다.
본 발명은 히트 펌프 내에 슬라임 등의 이물질이 침착되지 아니하도록 할 수 있는 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 최대 부하가 걸리는 가온 운전에 대응될 수 있는 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템은 양식 수조의 바닥에 배치되어 상기 양식 수조 내의 물을 데울 수 있는 수조 바닥 가온 코일; 상기 수조 바닥 가온 코일을 경유하면서 열을 전달할 수 있는 가온 순환 유체가 수용되는 축열조; 상기 가온 순환 유체가 상기 축열조와의 사이에서 순환되면서 데워질 수 있는 폐열 히트 펌프; 폐열을 함유한 채로 상기 양식 수조에서 배출되는 폐수가 수용되는 폐열 수조; 상기 폐열 히트 펌프와의 사이에서 순환되는 폐순환 유체가 상기 폐열 수조에서 유출된 상기 폐수와 열교환되면서 데워질 수 있는 가온 열교환기; 및 상기 가온 열교환기를 역세(back washing)시킬 수 있는 역세용 전기분해조;를 포함하고,
상기 양식 수조로 열을 전달하는 가온 운전 시에는, 상기 폐열 수조에 수용된 상기 폐수가 상기 가온 열교환기를 경유하면서, 상기 폐열 히트 펌프와 상기 가온 열교환기 사이를 순환하는 상기 폐순환 유체와 열교환됨으로써, 상기 폐순환 유체가 데워지고, 상기 가온 열교환기를 경유하면서 데워진 상기 폐순환 유체가 상기 폐열 히트 펌프를 경유하면서, 상기 폐열 히트 펌프를 거쳐 상기 축열조에 수용되는 상기 가온 순환 유체와 열교환됨으로써, 상기 가온 순환 유체가 데워지며, 상기 폐열 히트 펌프를 경유하면서 데워진 후 상기 축열조에 수용된 상기 가온 순환 유체가 상기 수조 바닥 가온 코일을 경유하면서 상기 양식 수조 내부를 가열시키고,
상기 가온 열교환기를 역세시키는 역세 운전 시에는, 상기 역세용 전기분해조를 경유하면서 전기분해된 외부 세척수가 상기 가온 열교환기를 경유하면서 상기 가온 열교환기를 역세시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템은
양식 수조의 바닥에 배치되어 상기 양식 수조 내의 물을 데울 수 있는 수조 바닥 가온 코일; 상기 수조 바닥 가온 코일을 경유하면서 열을 전달할 수 있는 가온 순환 유체가 수용되는 축열조; 상기 가온 순환 유체가 상기 축열조와의 사이에서 순환되면서 데워질 수 있는 폐열 히트 펌프; 폐열을 함유한 채로 상기 양식 수조에서 배출되는 폐수가 수용되는 폐열 수조; 상기 폐열 히트 펌프와의 사이에서 순환되는 폐순환 유체가 상기 폐열 수조에서 유출된 상기 폐수와 열교환되면서 데워질 수 있는 가온 열교환기; 지중의 열을 흡수하여 데워질 수 있는 지열 순환 유체가 상기 지중과의 사이에서 순환되는 지열 교환부; 상기 축열조와의 사이에서 상기 가온 순환 유체가 순환되면서 상기 지열 교환부에서 데워진 상기 지열 순환 유체와 열교환되어 데워질 수 있는 지열 히트 펌프; 및 외부 전기에너지를 이용하여 상기 축열조에서 상기 수조 바닥 가온 코일로 향하는 상기 가온 순환 유체를 데울 수 있는 보일러;를 포함하고,
상기 양식 수조에 대한 가온에 최대 부하가 걸리는 최대 부하 가온 운전 시에는, 상기 폐열 히트 펌프의 작동은 중지되고, 상기 지열 히트 펌프가 작동되어, 상기 지열 교환부의 열이 상기 지열 교환부, 상기 지열 히트 펌프, 상기 축열조 및 상기 수조 바닥 가온 코일을 순차적으로 거쳐 상기 양식 수조 내로 전달됨과 함께, 상기 보일러가 작동되어, 상기 보일러에서 발생된 열도 상기 수조 바닥 가온 코일을 거쳐 상기 양식 수조 내로 전달되고,
상기 양식 수조에 대한 상기 최대 부하 가온 운전 이외의 가온 운전 시에는, 상기 지열 히트 펌프와 상기 보일러의 작동은 중지되고, 상기 폐열 히트 펌프가 작동되어, 상기 폐열 수조 내의 열이 상기 가온 열교환기, 상기 폐열 히트 펌프, 상기 축열조 및 상기 수조 바닥 가온 코일을 순차적으로 거쳐 상기 양식 수조 내로 전달되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템에 의하면, 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템이 수조 바닥 가온 코일, 축열조, 폐열 히트 펌프, 폐열 수조, 가온 열교환기 및 역세용 전기분해조를 포함함에 따라, 가온 열교환기로 인해 폐열 히트 펌프로는 폐수가 직접 유입되지 아니하여 폐열 히트 펌프 내에 슬라임 등의 이물질이 침착되지 아니하도록 할 수 있으면서, 복수 개 병렬로 연결된 가온 열교환기 중 일부 가온 열교환기는 정상적인 가온 운전에 이용함과 동시에 다른 일부 가온 열교환기에 대한 선택적인 역세 운전도 가능하여 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템의 정지없이 지속적인 가온 운전이 가능할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템에 의하면, 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템이 수조 바닥 가온 코일, 축열조, 폐열 히트 펌프, 폐열 수조, 가온 열교환기, 지열 교환부, 지열 히트 펌프 및 보일러를 포함함에 따라, 일반적인 가온 운전은 물론, 양식 수조에 대한 가온에 최대 부하가 걸리는 최대 부하 가온 운전에도 대응할 수 있게 되면서도, 지열도 함께 이용됨으로써 보일러 가동에 전적으로 의지하는 경우에 비해 운전 비용이 절감될 수 있고, 보일러 용량을 감소시켜 전체 시스템의 크기도 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템의 구성을 보이는 도면.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템의 구성을 보이는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템(100)은 수조 바닥 가온 코일(180)과, 축열조(160)와, 폐열 히트 펌프(150)와, 폐열 수조(110)와, 가온 열교환기(140, 145)와, 역세용 전기분해조(130)를 포함한다.
상기 수조 바닥 가온 코일(180)은 물고기 등을 양식하기 위한 양식 수조(10)의 바닥에 배치되어 상기 양식 수조(10) 내의 물을 데울 수 있는 것이다.
상기 축열조(160)는 상기 수조 바닥 가온 코일(180)을 경유하면서 열을 전달할 수 있는 가온 순환 유체가 수용되는 것이다.
상기 폐열 히트 펌프(150)는 상기 가온 순환 유체가 상기 축열조(160)와의 사이에서 순환되면서 데워질 수 있는 것이다.
즉, 상기 가온 순환 유체가 상기 폐열 히트 펌프(150)를 경유하면서 열을 받은 다음 상기 축열조(160)에 축적되고, 상기와 같이 상기 축열조(160)에 축적된 상기 가온 순환 유체가 상기 수조 바닥 가온 코일(180)을 경유하면서 상기 양식 수조(10)로 열을 전달하며, 상기와 같이 상기 수조 바닥 가온 코일(180)을 경유한 상기 가온 순환 유체는 다시 상기 축열조(160)로 유입된 후, 상기 폐열 히트 펌프(150)로 다시 경유하게 된다.
상기 폐열 수조(110)는 폐열을 함유한 채로 상기 양식 수조(10)에서 배출되는 폐수가 수용되는 것이다.
상기 양식 수조(10)에서는 주기적으로 폐수를 유출되어야 하는데, 이러한 폐수에는 상기 양식 수조(10) 내의 폐열이 함유된 상태이고, 이러한 폐열을 함유한 상기 폐수가 상기 폐열 수조(110)로 수용되는 것이다.
상기 가온 열교환기(140, 145)는 상기 폐열 히트 펌프(150)와의 사이에서 순환되는 폐순환 유체가 상기 폐열 수조(110)에서 유출된 상기 폐수와 열교환되면서 데워질 수 있는 것이다.
상기 가온 열교환기(140, 145)는 상기 폐열 히트 펌프(150)와 상기 폐열 수조(110) 사이에 배치되어, 일 측에는 상기 폐열 히트 펌프(150)와 상기 가온 열교환기(140, 145) 사이를 폐순환하는 폐순환 유체가 유동되고, 타 측에는 상기 폐열 수조(110)에 수용되어 있다가 상기 가온 열교환기(140, 145)를 경유하는 상기 폐수가 유동되면서, 서로 열교환될 수 있는 것이다. 그러면, 상기 폐수 중에 함유된 폐열이 상기 폐순환 유체로 전달될 수 있고, 그러한 열이 상기 폐순환 유체를 통해 상기 폐열 히트 펌프(150)로 순차적으로 전달될 수 있는 것이다.
상기 폐열 수조(110)에서 유출되어 상기 가온 열교환기(140, 145)를 경유한 상기 폐수는 드레인 관(106)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 가온 열교환기(140, 145)가 복수 개, 예를 들어 한 쌍으로 구성된다. 복수 개의 상기 가온 열교환기(140, 145)는 병렬로 배치되어, 상기 폐열 수조(110)에서 유출된 상기 폐수가 독립적으로 각각 경유될 수 있다. 그러면, 복수 개의 상기 가온 열교환기(140, 145) 중 일부 가온 열교환기, 예를 들어 제 1 가온 열교환기(140)에 대해 역세 운전이 수행되는 동안, 복수 개의 상기 가온 열교환기(140, 145) 중 나머지 가온 열교환기, 예를 들어 제 2 가온 열교환기(145)는 가온 운전을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 역세 운전은 후술되는 역세용 전기분해조(130)를 이용하여 상기 가온 열교환기(140, 145)를 역세시키는 운전을 말하고, 상기 가온 운전은 상기 양식 수조(10)로 열을 전달하는 운전을 말한다.
상기 폐열 수조(110)와 상기 각 가온 열교환기(140, 145) 사이에는 각각 여과기(120, 125)가 설치되어, 상기 각 가온 열교환기(140, 145)로 향하는 상기 폐수 중의 이물질이 걸러질 수 있다.
상기 역세용 전기분해조(130)는 외부에서 공급되는 소금물 등의 외부 세척수가 전기분해되고, 그러한 전기분해되어 이온수 상태가 된 외부 세척수가 상기 가온 열교환기(140, 145)를 역세(back washing)시킬 수 있는 것이다.
상기 가온 열교환기(140, 145)에 대한 역세는 상기 가온 열교환기(140, 145)에 상기 폐수가 유동되는 방향과 반대 방향으로 이루어지기 때문에, 상기 가온 열교환기(140, 145)에 대한 역세가 이루어지는 동안에는, 상기 가온 열교환기(140, 145)에서는 상기 폐수가 유동되지 못하게 되고, 그에 따라 해당 가온 열교환기(140, 145)를 이용한 가온 운전은 중지된다.
상기 가온 열교환기(140, 145)에 대한 역세에 이용된 외부 세척수는 상기 가온 열교환기(140, 145)를 역세시킨 다음 상기 드레인 관(106)을 통해 외부로 배출된다.
상기 양식 수조(10)에 대한 가온 운전 시에는, 상기 폐열 수조(110)에 수용된 상기 폐수가 상기 가온 열교환기(140, 145)를 경유하면서, 상기 폐열 히트 펌프(150)와 상기 가온 열교환기(140, 145) 사이를 순환하는 상기 폐순환 유체와 열교환됨으로써, 상기 폐순환 유체가 데워지고, 상기 가온 열교환기(140, 145)를 경유하면서 데워진 상기 폐순환 유체가 상기 폐열 히트 펌프(150)를 경유하면서, 상기 폐열 히트 펌프(150)를 거쳐 상기 축열조(160)에 수용되는 상기 가온 순환 유체와 열교환됨으로써, 상기 가온 순환 유체가 데워지며, 상기 폐열 히트 펌프(150)를 경유하면서 데워진 후 상기 축열조(160)에 수용된 상기 가온 순환 유체가 상기 수조 바닥 가온 코일(180)을 경유하면서 상기 양식 수조(10) 내부를 가열시키게 된다.
상기 가온 열교환기(140, 145)에 대한 역세 운전 시에는, 상기 역세용 전기분해조(130)를 경유하면서 전기분해된 외부 세척수가 상기 가온 열교환기(140, 145)를 경유하면서 상기 가온 열교환기(140, 145)를 역세시키게 된다.
한편, 본 실시예에 따른 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템(100)은 상기 수조 바닥 가온 코일(180), 상기 축열조(160), 상기 폐열 히트 펌프(150), 상기 폐열 수조(110) 및 상기 가온 열교환기(140, 145)와 함께, 지열 교환부(156)와, 지열 히트 펌프(155)와, 보일러(170)를 더 포함한다.
상기 지열 교환부(156)는 지중에 관 형태로 매설되어, 지열 순환 유체가 순환될 수 있는 것으로, 상기 지열 순환 유체가 상기 지열 교환부(156)를 통해 순환되면서 상기 지중의 열을 흡수하여 데워질 수 있다.
상기 지열 히트 펌프(155)는 상기 축열조(160)와의 사이에서 상기 가온 순환 유체가 순환되면서 상기 지열 교환부(156)에서 데워진 상기 지열 순환 유체와 열교환되어 데워질 수 있는 것이다.
즉, 상기 가온 순환 유체가 상기 지열 히트 펌프(155)를 경유하면서 열을 받은 다음 상기 축열조(160)에 축적되고, 상기와 같이 상기 축열조(160)에 축적된 상기 가온 순환 유체가 상기 수조 바닥 가온 코일(180)을 경유하면서 상기 양식 수조(10)로 열을 전달하며, 상기와 같이 상기 수조 바닥 가온 코일(180)을 경유한 상기 가온 순환 유체는 다시 상기 축열조(160)로 유입된 후, 상기 지열 히트 펌프(155)로 다시 경유하게 된다.
상기 보일러(170)는 상기 축열조(160)와 상기 수조 바닥 가온 코일(180) 사이에 배치되어, 외부 전기에너지를 이용하여 상기 축열조(160)에서 상기 수조 바닥 가온 코일(180)로 향하는 상기 가온 순환 유체를 데울 수 있는 것이다.
상기 양식 수조(10)에 대한 물갈이 시 등 상기 양식 수조(10)에 대한 가온에 최대 부하가 걸리는 최대 부하 가온 운전 시에는, 상기 폐열 히트 펌프(150)의 작동은 중지되고, 상기 지열 히트 펌프(155)가 작동되어, 상기 지열 교환부(156)의 열이 상기 지열 교환부(156), 상기 지열 히트 펌프(155), 상기 축열조(160) 및 상기 수조 바닥 가온 코일(180)을 순차적으로 거쳐 상기 양식 수조(10) 내로 전달됨과 함께, 상기 보일러(170)가 작동되어, 상기 보일러(170)에서 발생된 열도 상기 수조 바닥 가온 코일(180)을 거쳐 상기 양식 수조(10) 내로 전달된다.
즉, 상기 지열 교환부(156)를 따라 지중과 열교환된 상기 지열 순환 유체와 상기 축열조(160)에서 유동된 상기 가온 순환 유체가 상기 지열 히트 펌프(155)에서 열교환되어, 상기 지열 순환 유체의 열이 상기 가온 순환 유체로 전달되어 데워지고, 상기와 같이 데워진 상기 가온 순환 유체가 상기 축열조(160)에 저장되었다가, 상기 수조 바닥 가온 코일(180)을 통해 상기 양식 수조(10)에 전달된다.
이 때, 상기 보일러(170)에서 공급되는 열도 상기 수조 바닥 가온 코일(180)로 향하는 상기 가온 순환 유체에 전달되어 상기 가온 순환 유체가 더 데워진 상태로 상기 수조 바닥 가온 코일(180)로 향하게 된다.
상기와 같이, 상기 수조 바닥 가온 코일(180)을 경유하며 상기 양식 수조(10)에 열을 전달한 상기 가온 순환 유체는 상기 축열조(160)에 저장되었다가, 다시 상기 지열 히트 펌프(155)로 향하게 된다.
한편, 상기 양식 수조(10)에 대한 상기 최대 부하 가온 운전 이외의 일반적인 가온 운전 시에는, 상기 지열 히트 펌프(155)와 상기 보일러(170)의 작동은 중지되고, 상기 폐열 히트 펌프(150)가 작동되어, 상기 폐열 수조(110) 내의 열이 상기 가온 열교환기(140, 145), 상기 폐열 히트 펌프(150), 상기 축열조(160) 및 상기 수조 바닥 가온 코일(180)을 순차적으로 거쳐 상기 양식 수조(10) 내로 전달된다.
도면 번호 101은 상기 폐열 수조(110) 내에 저장된 상기 폐수를 상기 가온 열교환기(140, 145) 쪽으로 공급하는 폐수 펌프이고, 도면 번호 102는 상기 폐열 히트 펌프(150)와 상기 가온 열교환기(140, 145) 사이에서 상기 폐순환 유체를 순환시키는 폐순환 펌프이며, 도면 번호 103은 상기 지열 교환부(156) 내에서 상기 지열 순환 유체가 순환하도록 하는 지열 펌프이고, 도면 번호 104는 상기 축열조(160)와 상기 폐열 히트 펌프(150) 또는 상기 지열 히트 펌프(155) 사이에서 상기 가온 순환 유체가 순환하도록 하는 축열 펌프이고, 도면 번호 105는 상기 축열조(160)와 상기 수조 바닥 가온 코일(180) 사이에서 상기 가온 순환 유체가 순환하도록 하는 가온 펌프이다.
도면 번호 165는 상기 폐열 히트 펌프(150)에서 상기 축열조(160)로 유입되는 상기 가온 순환 유체 중 적어도 일부를 상기 축열 펌프(104) 쪽으로 바이패스시키는 방식으로, 상기 축열조(160)로 유입되는 상기 가온 순환 유체의 온도가 미리 설정된 요구 온도에 부합되도록 조절할 수 있는 삼방 밸브이고, 도면 번호 166은 상기 양식 수조(10) 내의 상기 수조 바닥 가온 코일(180)을 경유한 후 상기 축열조(160)로 유입되는 상기 가온 순환 유체 중 적어도 일부를 상기 가온 펌프(105) 쪽으로 바이패스시키는 방식으로, 상기 축열조(160)로 유입되는 상기 가온 순환 유체 내에 요구 수준 이상의 잔열이 있는 경우 이러한 잔열이 상기 수조 바닥 가온 코일(180) 내에서 소모되도록 할 수 있는 삼방 밸브이다. 물론, 상기 삼방 밸브들(165, 166)의 작동을 위하여, 상기 삼방 밸브들(165, 166) 부근의 유체 온도를 측정하는 온도 감지 센서(미도시)가 있어야 함은 당연한 것이어서 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도면 번호 190 및 191은 상기 폐수 펌프와 상기 가온 열교환기(140, 145) 사이, 상세히는 상기 폐수 펌프와 상기 여과기(120, 125) 사이를 개폐시킬 수 있는 개폐 밸브이고, 도면 번호 192는 상기 드레인 관(106)을 개폐시킬 수 있는 개폐 밸브이며, 도면 번호 193은 상기 가온 열교환기(140, 145)에 대한 역세 시에 상기 외부 세척수가 상기 드레인 관(106)으로 바로 유출되지 않도록 막을 수 있는 개폐 밸브이고, 도면 번호 194 및 195는 상기 역세용 전기분해조(130)에서 상기 외부 세척수가 상기 각 가온 열교환기(140, 145) 모두(도면 번호 194 및 195 모두 열리는 경우) 또는 일부 가온 열교환기(140, 145)(도면 번호 194 및 195 중 어느 하나만 열려 그 열린 개폐 밸브를 통해서만 외부 역세수 공급되어 역세 이루어짐)로 공급되어 해당 가온 열교환기(140, 145)가 역세될 수 있도록 해당 공급관을 개폐시키는 개폐 밸브이며, 도면 번호 196은 상기 축열조(160)에서 상기 수조 바닥 가온 코일(180)로 향하는 상기 가온 순환 유체가 상기 보일러(170)를 경유하도록 해당 관을 막을 수 있는 개폐 밸브이고, 도면 번호 197은 상기 축열조(160)에서 상기 수조 바닥 가온 코일(180)로 향하는 상기 가온 순환 유체가 상기 보일러(170)를 경유하지 않도록 해당 관을 막을 수 있는 개폐 밸브이다.
이하에서는 본 실시예에 따른 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템(100)의 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 상기 양식 수조(10)에 대한 상기 최대 부하 가온 운전 이외의 일반적인 가온 운전 시에는, 상기 폐열 수조(110)에 수용된 상기 폐수가 상기 여과기(120, 125)를 거친 다음 상기 가온 열교환기(140, 145)를 경유하면서 상기 폐열 히트 펌프(150)와 상기 가온 열교환기(140, 145) 사이를 순환하는 상기 폐순환 유체와 열교환된 후 상기 드레인 관(106)을 통해 외부로 배출된다.
상기와 같은 열교환을 통해 데워진 상기 폐순환 유체는 상기 폐열 히트 펌프(150)를 경유하면서 상기 축열조(160)에서 공급된 상기 가온 순환 유체와 열교환되고, 그에 따라 상기 가온 순환 유체가 데워진 다음 상기 축열조(160)에 다시 저장된다.
상기와 같이 상기 축열조(160)에 저장된 상기 가온 순환 유체는 상기 수조 바닥 가온 코일(180)을 경유하면서 상기 양식 수조(10) 내부를 가열시킨 다음 다시 상기 축열조(160)로 저장된다.
이러한 상기 일반적인 가온 운전 중에는, 상기 보일러(170)와 상기 지열 히트 펌프(155)의 작동은 중지된 상태를 유지한다.
한편, 상기 양식 수조(10)에 대한 물갈이 시 등 상기 양식 수조(10)에 대한 가온에 최대 부하가 걸리는 최대 부하 가온 운전 시에는, 상기 폐열 히트 펌프(150)의 작동은 중지되고, 상기 지열 히트 펌프(155)가 작동된다. 그러면, 상기 지열 교환부(156)를 순환하면서 지중과 열교환하여 데워진 상기 지열 순환 유체가 상기 지열 히트 펌프(155)에서 상기 축열조(160)에서 공급된 상기 가온 순환 유체와 열교환되고, 그에 따라 상기 가온 순환 유체는 데워진 상태로 상기 축열조(160)로 저장된다.
상기와 같이 저장된 상기 가온 순환 유체가 상기 수조 바닥 가온 코일(180)로 향하는 중에, 상기 보일러(170)를 경유하게 되고, 상기 보일러(170)가 작동되면서 상기 가온 순환 유체가 더욱 높은 온도로 데워지게 된다.
상기와 같이 데워진 상기 가온 순환 유체가 상기 수조 바닥 가온 코일(180)을 경유하면서 상기 양식 수조(10) 내부를 급속도로 데울 수 있게 된다.
상기와 같이 상기 수조 바닥 가온 코일(180)을 경유하며 상기 양식 수조(10)에 열을 전달한 상기 가온 순환 유체는 상기 축열조(160)에 저장되었다가, 다시 상기 지열 히트 펌프(155)로 향하게 된다.
이러한 상기 최대 부하 가온 운전 중에는, 상기 폐열 히트 펌프(150)의 작동은 중지된 상태를 유지한다.
한편, 상기 가온 열교환기(140, 145)에 대한 역세 운전 시에는, 외부에서 공급되어 상기 역세용 전기분해조(130)를 경유하면서 전기분해된 외부 세척수가 상기 가온 열교환기(140, 145)를 경유하면서 상기 가온 열교환기(140, 145)를 역세시킨 다음, 상기 드레인 관(106)을 통해 외부로 배출된다.
이러한 상기 역세 운전 중에는, 상기 보일러(170), 상기 지열 히트 펌프(155) 및 상기 폐열 히트 펌프(150)의 작동은 중지된 상태를 유지한다.
상기된 바와 같이, 상기 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템(100)이 수조 바닥 가온 코일(180), 축열조(160), 폐열 히트 펌프(150), 폐열 수조(110), 가온 열교환기(140, 145) 및 역세용 전기분해조(130)를 포함함에 따라, 가온 열교환기(140, 145)로 인해 폐열 히트 펌프(150)로는 폐수가 직접 유입되지 아니하여 폐열 히트 펌프(150) 내에 슬라임 등의 이물질이 침착되지 아니하도록 할 수 있으면서, 복수 개 병렬로 연결된 가온 열교환기(140, 145) 중 일부 가온 열교환기(140, 145)는 정상적인 가온 운전에 이용함과 동시에 다른 일부 가온 열교환기(140, 145)에 대한 선택적인 역세 운전도 가능하여 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템(100)의 정지없이 지속적인 가온 운전이 가능할 수 있다.
또한, 상기 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템(100)이 수조 바닥 가온 코일(180), 축열조(160), 폐열 히트 펌프(150), 폐열 수조(110), 가온 열교환기(140, 145), 지열 교환부(156), 지열 히트 펌프(155) 및 보일러(170)를 포함함에 따라, 일반적인 가온 운전은 물론, 양식 수조(10)에 대한 가온에 최대 부하가 걸리는 최대 부하 가온 운전에도 대응할 수 있게 되면서도, 지열도 함께 이용됨으로써 보일러(170) 가동에 전적으로 의지하는 경우에 비해 운전 비용이 절감될 수 있고, 보일러(170) 용량을 감소시켜 전체 시스템의 크기도 감소시킬 수 있다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템에 의하면, 히트 펌프 내에 슬라임 등의 이물질이 침착되지 아니하도록 할 수 있고, 최대 부하가 걸리는 가온 운전에 대응될 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.
110 : 폐열 수조 130 : 역세용 전기분해조
140, 145 : 가온 열교환기 150 : 폐열 히트 펌프
160 : 축열조 180 : 수조 바닥 가온 코일
140, 145 : 가온 열교환기 150 : 폐열 히트 펌프
160 : 축열조 180 : 수조 바닥 가온 코일
Claims (3)
- 양식 수조의 바닥에 배치되어 상기 양식 수조 내의 물을 데울 수 있는 수조 바닥 가온 코일;
상기 수조 바닥 가온 코일을 경유하면서 열을 전달할 수 있는 가온 순환 유체가 수용되는 축열조;
상기 가온 순환 유체가 상기 축열조와의 사이에서 순환되면서 데워질 수 있는 폐열 히트 펌프;
폐열을 함유한 채로 상기 양식 수조에서 배출되는 폐수가 수용되는 폐열 수조;
상기 폐열 히트 펌프와의 사이에서 순환되는 폐순환 유체가 상기 폐열 수조에서 유출된 상기 폐수와 열교환되면서 데워질 수 있는 가온 열교환기; 및
상기 가온 열교환기를 역세(back washing)시킬 수 있는 역세용 전기분해조;를 포함하고,
상기 양식 수조로 열을 전달하는 가온 운전 시에는,
상기 폐열 수조에 수용된 상기 폐수가 상기 가온 열교환기를 경유하면서, 상기 폐열 히트 펌프와 상기 가온 열교환기 사이를 순환하는 상기 폐순환 유체와 열교환됨으로써, 상기 폐순환 유체가 데워지고,
상기 가온 열교환기를 경유하면서 데워진 상기 폐순환 유체가 상기 폐열 히트 펌프를 경유하면서, 상기 폐열 히트 펌프를 거쳐 상기 축열조에 수용되는 상기 가온 순환 유체와 열교환됨으로써, 상기 가온 순환 유체가 데워지며,
상기 폐열 히트 펌프를 경유하면서 데워진 후 상기 축열조에 수용된 상기 가온 순환 유체가 상기 수조 바닥 가온 코일을 경유하면서 상기 양식 수조 내부를 가열시키고,
상기 가온 열교환기를 역세시키는 역세 운전 시에는,
상기 역세용 전기분해조를 경유하면서 전기분해된 외부 세척수가 상기 가온 열교환기를 경유하면서 상기 가온 열교환기를 역세시키는 것을 특징으로 하는 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 가온 열교환기는 복수 개로 구성되어, 복수 개의 상기 가온 열교환기 중 일부 가온 열교환기에 대해 상기 역세 운전이 수행되는 동안, 복수 개의 상기 가온 열교환기 중 나머지 가온 열교환기는 상기 가온 운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템. - 양식 수조의 바닥에 배치되어 상기 양식 수조 내의 물을 데울 수 있는 수조 바닥 가온 코일;
상기 수조 바닥 가온 코일을 경유하면서 열을 전달할 수 있는 가온 순환 유체가 수용되는 축열조;
상기 가온 순환 유체가 상기 축열조와의 사이에서 순환되면서 데워질 수 있는 폐열 히트 펌프;
폐열을 함유한 채로 상기 양식 수조에서 배출되는 폐수가 수용되는 폐열 수조;
상기 폐열 히트 펌프와의 사이에서 순환되는 폐순환 유체가 상기 폐열 수조에서 유출된 상기 폐수와 열교환되면서 데워질 수 있는 가온 열교환기;
지중의 열을 흡수하여 데워질 수 있는 지열 순환 유체가 상기 지중과의 사이에서 순환되는 지열 교환부;
상기 축열조와의 사이에서 상기 가온 순환 유체가 순환되면서 상기 지열 교환부에서 데워진 상기 지열 순환 유체와 열교환되어 데워질 수 있는 지열 히트 펌프; 및
외부 전기에너지를 이용하여 상기 축열조에서 상기 수조 바닥 가온 코일로 향하는 상기 가온 순환 유체를 데울 수 있는 보일러;를 포함하고,
상기 양식 수조에 대한 가온에 최대 부하가 걸리는 최대 부하 가온 운전 시에는,
상기 폐열 히트 펌프의 작동은 중지되고,
상기 지열 히트 펌프가 작동되어, 상기 지열 교환부의 열이 상기 지열 교환부, 상기 지열 히트 펌프, 상기 축열조 및 상기 수조 바닥 가온 코일을 순차적으로 거쳐 상기 양식 수조 내로 전달됨과 함께,
상기 보일러가 작동되어, 상기 보일러에서 발생된 열도 상기 수조 바닥 가온 코일을 거쳐 상기 양식 수조 내로 전달되고,
상기 양식 수조에 대한 상기 최대 부하 가온 운전 이외의 가온 운전 시에는,
상기 지열 히트 펌프와 상기 보일러의 작동은 중지되고,
상기 폐열 히트 펌프가 작동되어, 상기 폐열 수조 내의 열이 상기 가온 열교환기, 상기 폐열 히트 펌프, 상기 축열조 및 상기 수조 바닥 가온 코일을 순차적으로 거쳐 상기 양식 수조 내로 전달되는 것을 특징으로 하는 바닥코일 가온 방식 양식 수조용 폐열 및 지열 이용 히트펌프 시스템.
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| KR101632202B1 (ko) | 2016-06-21 |
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