KR20150039574A - electric power generating system using air source - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외기의 열에너지를 흡수하여 고온의 열에너지를 생산하는 히트펌프모듈을 열원으로 활용하여 전기를 생성하되, 실내에 설치된 히트펌프모듈에 흡기덕트를 이용해서 외부공기를 공급하거나, 배기덕트를 이용해서 히트펌프모듈을 통과한 공기를 외부로 배출할 수 있는 공기열원을 이용한 발전 시스템이 개시된다.
본 발명은 본 발명은 외기와의 열교환을 통해 공기 중의 열을 흡수하여 액체상태의 제2열매체를 기체상태로 증발시켜 출력하는 외기증발기와, 상기 외기증발기에서 유입된 기체상태의 제2열매체를 압축시켜 출력하는 제2압축기를 포함하는 히트펌프모듈과, 상기 히트펌프모듈에서 출력된 열매체의 열에너지를 회수하여 작동유체를 고온고압의 기체상태로 변화시켜 출력하는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기에서 출력된 기체상태의 작동유체를 공급받아 동력을 생성하는 터빈과, 상기 터빈의 동력에 의해 전력을 생산하는 발전기 및 상기 외기증발기를 내장하는 챔버와, 일측이 상기 챔버의 외부로 노출되고 타측은 상기 챔버의 일측과 연통되는 흡기덕트와, 일측이 상기 챔버의 타측과 연통되고, 타측은 상기 챔버의 외부로 노출되는 배기덕트로 이루어진 공조유닛을 포함한다.The present invention relates to a heat pump module that generates electricity by utilizing a heat pump module that absorbs heat energy of the outside air and generates high-temperature heat energy. The heat pump module supplies outside air using an intake duct, A power generation system using an air heat source capable of discharging air that has passed through a heat pump module to the outside.
The present invention relates to an air conditioner, which comprises an outside air evaporator for absorbing heat in the air through heat exchange with the outside air to evaporate a second heat medium in a liquid state into a gaseous state and outputting the result, A first heat exchanger for recovering heat energy of the heat medium outputted from the heat pump module to change the operating fluid to a high temperature and high pressure gas state and outputting the heat to the first heat exchanger, A generator for generating electric power by the power of the turbine and a chamber for accommodating the outside-air evaporator, and a chamber having one side exposed to the outside of the chamber and another side exposed to the outside of the chamber, An intake duct communicating with one side of the chamber, and an exhaust duct communicating one side with the other side of the chamber and the other side with an exhaust duct exposed to the outside of the chamber. And includes an air conditioning unit.
Description
본 발명은 공기열원을 이용한 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외기의 열에너지를 흡수하여 고온의 열에너지를 생산하는 히트펌프모듈을 열원으로 활용하여 전기를 생성하되, 실내에 설치된 히트펌프모듈에 흡기덕트를 이용해서 외부공기를 공급하거나, 배기덕트를 이용해서 히트펌프모듈을 통과한 공기를 외부로 배출할 수 있는 공기열원을 이용한 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation system using an air heat source. More particularly, the present invention relates to a power generation system using an air heat source, and more particularly, to a power generation system using an air heat source to generate electricity by utilizing a heat pump module that absorbs heat energy of the outside air, The present invention relates to a power generation system using an air heat source capable of supplying outside air by using a duct or discharging air that has passed through a heat pump module to the outside by using an exhaust duct.
일반적으로, 건물의 냉난방을 위해서 공조시설을 건물의 내외부에 설치하게 되는데, 대부분 지하의 기계실 또는 층중간 그리고 가장 위층에 공조시스템을 설치하게 된다. 이는 고층건물에서 여름철 냉방을 위해서는 냉각장치를 가동하여, 외부 공기를 흡입해서 냉각시킨 후 건물내부 각 층 마다 급기덕트를 통해 냉기를 보급하고, 겨울철에는 가열장치를 가동하여 흡입한 공기를 데워 급기덕트를 통해 공급하게기 위함이다. Generally, the air conditioning system is installed inside and outside the building for heating and cooling of the building. Mostly, the air conditioning system is installed in the middle of the underground mechanical room or the middle and the uppermost floor. This is because, in the case of a high-rise building, a cooling device is operated for cooling in summer, cooling air is sucked and cooled, and cool air is supplied to each layer inside the building through the air supply duct. In winter, And the like.
이때, 상기 냉각장치의 응축기의 열을 배출하기 위해서는 냉각탑을 설치하여야 하는데, 층고가 높게 되면 냉각탑과 냉각장치 사이에 수압이 높아져서, 결국 구간별로 냉각장치와 냉각탑, 보일러 등의 공조시스템을 나누어 설치해야만 하는 번거로움이 있다.At this time, in order to discharge the heat of the condenser of the cooling device, a cooling tower must be installed. However, when the floor height is high, the water pressure between the cooling tower and the cooling device becomes high. Consequently, the cooling system, cooling tower, There is a hassle.
또, 건물 자체적으로 조명 및 냉난방용 전력을 생산하기 위해서는 현재 가장 유효한 수단이 태양광발전이나, 건물 외벽과 창문 등에 태양광 전지판을 부착 전력을 생산해도, 건물 전체의 냉난방 전력을 공급할 만한 전력을 생산하기 어렵고, 많은 투자비가 소요된다. In order to produce lighting for the building itself and electric power for heating and cooling, the most effective means currently is to produce electricity that can supply the heating and cooling power of the whole building even if it produces solar power, It is difficult to do, and it takes a lot of investment.
따라서, 중대형 고층건물의 냉난방 문제 및 전력 수급문제, 기존 화석연료가 아닌 신재생에너지원으로 건물 냉난방 수요 및 조명 등의 전력수요와 피크타임 전력부하를 줄이기 위한 방안이 필요하다.Therefore, there is a need for measures to reduce power demand and peak-time power load such as heating and cooling problems, power supply and demand of middle and large-sized high-rise buildings, demand and lighting of buildings with renewable energy sources other than existing fossil fuels.
상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 증기압을 통해 터빈을 회전시켜 발전하는 유기랭킨사이클을 이용하여 전기를 생성하되, 외기의 열에너지를 흡수하여 고온의 열에너지를 생산하는 히트펌프모듈을 열원으로 활용하여 발전량을 확보할 수 있는 공기열원을 이용한 발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a heat pump module for generating electricity by using an organic Rankine cycle that generates electricity by rotating a turbine through a steam pressure, a heat pump module for absorbing heat energy of the outside air to produce high- And a power generation system using an air heat source capable of securing a power generation amount by utilizing the heat source.
또한, 실내에 설치된 히트펌프모듈에 흡기덕트를 이용해서 외부공기를 공급하거나, 배기덕트를 이용해서 히트펌프모듈을 통과한 공기를 외부로 배출할 수 있어, 히트펌프모듈의 설치공간의 제약을 전혀받지 않는 공기열원을 이용한 발전 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다. Further, it is possible to supply outside air to the heat pump module installed in the room by using the intake duct, or to discharge the air that has passed through the heat pump module to the outside by using the exhaust duct, Another purpose is to provide a power generation system using an unheated air heat source.
또, 복수의 히트펌프모듈을 구현함과 동시에 상기 터빈을 통과한 작동유체의 열에너지를 히트펌프모듈의 열원으로 활용하여 에너지 효율 및 발전량을 높일 수 있는 공기열원을 이용한 발전 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a power generation system using an air heat source capable of realizing a plurality of heat pump modules and utilizing thermal energy of a working fluid passing through the turbine as a heat source of a heat pump module, .
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외기와의 열교환을 통해 공기 중의 열을 흡수하여 액체상태의 제2열매체를 기체상태로 증발시켜 출력하는 외기증발기와, 상기 외기증발기에서 유입된 기체상태의 제2열매체를 압축시켜 출력하는 제2압축기를 포함하는 히트펌프모듈과, 상기 히트펌프모듈에서 출력된 열매체의 열에너지를 회수하여 작동유체를 고온고압의 기체상태로 변화시켜 출력하는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기에서 출력된 기체상태의 작동유체를 공급받아 동력을 생성하는 터빈과, 상기 터빈의 동력에 의해 전력을 생산하는 발전기 및 상기 외기증발기를 내장하는 챔버와, 일측이 상기 챔버의 외부로 노출되고 타측은 상기 챔버의 일측과 연통되는 흡기덕트와, 일측이 상기 챔버의 타측과 연통되고, 타측은 상기 챔버의 외부로 노출되는 배기덕트로 이루어진 공조유닛을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an air conditioner comprising: an outside air evaporator for absorbing heat in air through heat exchange with the outside air to evaporate a second heat medium in a liquid state to a gas state and outputting the air; A first heat exchanger for recovering heat energy of the heat medium outputted from the heat pump module to convert the working fluid into a high temperature and high pressure gas state and outputting the heat, A generator for generating electric power by the power of the turbine and a chamber for accommodating the outside air evaporator; and a cooling fan for cooling the outside of the chamber, And the other end communicates with one side of the chamber, and the other side communicates with the other side of the chamber, and the other side communicates with the outside of the chamber Which output comprises the air conditioning unit consisting of an exhaust duct.
또한, 상기 히트펌프모듈은, 상기 터빈을 통과한 고온의 작동유체의 열에너지를 회수하여 제1열매체를 기체상태로 변화시켜 출력하는 제2열교환기와, 상기 제2열교환기에서 출력된 제1열매체를 압축시켜 상기 제1열교환기로 출력하는 제1압축기를 더 포함하고, 상기 제2압축기에서 출력된 제2열매체는 상기 제2열교환기를 통과하면서 제1열매체와 열교환이 이루어진 후 상기 외기증발기로 재공급되어 순환한다.The heat pump module may further include a second heat exchanger for recovering thermal energy of the high-temperature working fluid passing through the turbine to convert the first heat medium into a gaseous state and outputting the heat medium to the first heat medium, Further comprising a first compressor for compressing and outputting the compressed refrigerant to the first heat exchanger, wherein the second heat medium, which is output from the second compressor, is heat-exchanged with the first heat medium while passing through the second heat exchanger, Circulate.
또한, 상기 흡기덕트의 일단 및/또는 상기 배기덕트의 타단은 실외측으로 노출되며, 태양전지모듈 및 상기 태양전지모듈에 의해 발광하는 광원이 내장된 표시수단이 설치된다.One end of the intake duct and / or the other end of the exhaust duct is exposed to the outside, and a display unit having a solar cell module and a light source emitting light by the solar cell module is installed.
또한, 상기 배기덕트의 타단은 실외측에 노출되며, 실외로 배출되는 공기의 유동에 의해 회전하는 날개와, 상기 날개의 회전력에 의해 전기를 생산하는 발전기 및 상기 발전기에 의해 생산된 전기를 저장하는 축전지를 포함하는 풍력발전유닛이 설치된다.The other end of the exhaust duct is exposed to the outside and is rotated by the flow of the air discharged to the outside, a generator for generating electricity by the rotational force of the vane, and a generator for generating electricity generated by the generator A wind power generation unit including a battery is installed.
또, 상기 배기덕트의 타단은 실내와 연통되며, 상기 외기증발기를 통과하면서 온도가 낮아진 공기는 상기 배기덕트를 따라 실내로 공급된다.The other end of the exhaust duct communicates with the room, and the air whose temperature is lowered while passing through the outside air evaporator is supplied to the room along the exhaust duct.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 증기압을 통해 터빈을 회전시켜 발전하는 유기랭킨사이클을 이용하여 전기를 생성하되, 외기의 열에너지를 흡수하여 고온의 열에너지를 생산하는 히트펌프모듈을 열원으로 활용하여 발전량을 확보할 수 있다.According to the present invention, electricity is generated using an organic Rankine cycle that is generated by rotating a turbine through a steam pressure, and a heat pump module, which generates high-temperature thermal energy by absorbing heat energy of the outside air, .
또한, 실내에 설치된 히트펌프모듈에 흡기덕트를 이용해서 외부공기를 공급하거나, 배기덕트를 이용해서 히트펌프모듈을 통과한 공기를 외부로 배출할 수 있어, 히트펌프모듈의 설치공간의 제약을 전혀받지 않게 된다.Further, it is possible to supply outside air to the heat pump module installed in the room by using the intake duct, or to discharge the air that has passed through the heat pump module to the outside by using the exhaust duct, I will not receive it.
또, 복수의 히트펌프모듈을 구현함과 동시에 상기 터빈을 통과한 작동유체의 열에너지를 히트펌프모듈의 열원으로 활용하여 에너지 효율 및 발전량을 높일 수 있다.In addition, a plurality of heat pump modules may be realized, and the heat energy of the working fluid passing through the turbine may be utilized as a heat source of the heat pump module, thereby increasing energy efficiency and power generation.
또한, 배기덕트 또는 흡기덕트의 말단에 태양전지모듈을 형성하여 옥외에 설치된 표시수단에 전력을 공급할 수 있고, 배기덕트로 빠져나가는 공기의 바람으로 풍력발전유닛을 작동시켜 전력을 생산할 수 있는 효과도 있다.Further, the solar cell module is formed at the end of the exhaust duct or the intake duct, so that power can be supplied to the display means installed outdoors, and the wind power generation unit can be operated by wind of air passing through the exhaust duct to produce electric power have.
나아가, 히트펌프모듈을 통과하면서 차가워진 공기는 배기덕트를 통해 실내로 공급되어 실내 온도를 낮출 수 있고, 실내의 공기는 흡기덕트를 따라 히트펌프모듈로 공급이 이루어져 히트펌프모듈의 열원으로 사용될 수 있다. Further, air cooled while passing through the heat pump module can be supplied to the room through the exhaust duct to lower the room temperature, and air in the room can be supplied to the heat pump module along the intake duct to be used as a heat source for the heat pump module. have.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기열원을 이용한 발전 시스템의 개념도,
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기열원을 이용한 발전 시스템의 개념도,
도 3은 도 2에 있어서, 공기의 순환 경로의 일 실시 예를 표시한 개념도이고,
도 4는 도 2에 있어서, 공기의 순환 경로의 다른 실시 예를 표시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a power generation system using an air heat source according to an embodiment of the present invention,
2 is a conceptual diagram of a power generation system using an air heat source according to another embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a conceptual view showing an embodiment of the air circulation path in FIG. 2,
FIG. 4 is a conceptual view showing another embodiment of the air circulation path in FIG.
본 발명에 따른 공기열원을 이용한 발전 시스템은 외기의 열에너지를 흡수하여 고온의 열에너지를 생산하는 히트펌프모듈을 열원으로 활용하여 전기를 생성하되, 실내에 설치된 히트펌프모듈에 흡기덕트를 이용해서 외부공기를 공급하거나, 배기덕트를 이용해서 히트펌프모듈을 통과한 공기를 외부로 배출할 수 있는 것으로, 그 실시예를 도 1 내지 4에 나타내 보였다. A power generation system using an air heat source according to the present invention generates electricity by utilizing a heat pump module that generates high-temperature heat energy by absorbing heat energy of the outside air, and generates heat by using an intake duct Or the air that has passed through the heat pump module can be discharged to the outside by using an exhaust duct. The embodiment is shown in Figs. 1 to 4. Fig.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기열원을 이용한 발전 시스템의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a power generation system using an air heat source according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기열원을 이용한 발전 시스템은 외기와의 열교환을 통해 공기 중의 열을 흡수하여 액체상태의 제2열매체(30)를 기체상태로 증발시켜 출력하는 외기증발기(313)와, 상기 외기증발기(313)에서 유입된 기체상태의 제2열매체(30)를 압축시켜 출력하는 제2압축기(301)를 포함하는 히트펌프모듈(200,300)과, 상기 히트펌프모듈(200,300)에서 출력된 열매체의 열에너지를 회수하여 작동유체(10)를 고온고압의 기체상태로 변화시켜 출력하는 제1열교환기(104)와, 상기 제1열교환기(104)에서 출력된 기체상태의 작동유체(10)를 공급받아 동력을 생성하는 터빈(101)과, 상기 터빈(101)의 동력에 의해 전력을 생산하는 발전기(102) 및 상기 외기증발기(313)를 내장하는 챔버(310)와, 일측이 상기 챔버(310)의 외부로 노출되고 타측은 상기 챔버(310)의 일측과 연통되는 흡기덕트(320,330)와, 일측이 상기 챔버(310)의 타측과 연통되고, 타측은 상기 챔버(310)의 외부로 노출되는 배기덕트(340)로 이루어진 공조유닛을 포함한다. The power generation system using an air heat source according to an embodiment of the present invention includes an
일반적으로, 히트펌프모듈(200,300)은 기체상태의 열매체(20,30)가 액화되는 응축수단과, 액체상태의 열매체(20,30)가 기체상태로 증발되는 증발수단 및 기체상태의 열매체(20,30)를 압축시켜 외부로 출력하는 압축기(201,301)를 포함한다. Generally, the
본 발명의 경우, 상기 히트펌프모듈(200,300)은 외기와의 열교환을 통해 공기 중의 열을 흡수하여 액체상태의 제2열매체(30)를 기체상태로 증발시켜 출력하는 외기증발기(313)와, 상기 외기증발기(313)에서 유입된 기체상태의 제2열매체(30)를 압축시켜 제2열교환기(203)로 출력하는 제2압축기(301)를 포함한다. 즉, 본 발명에서 열교환기(104,203) 및 외기증발기(313)는 응축수단과 증발수단으로 작용한다. In the case of the present invention, the heat pump module (200, 300) includes an outside air evaporator (313) for absorbing heat in the air through heat exchange with the outside air to evaporate the second heat medium (30) And a second compressor (301) compressing the gaseous second heat medium (30) introduced from the ambient air evaporator (313) and outputting the compressed second heat medium (30) to the second heat exchanger (203). That is, in the present invention, the heat exchangers (104, 203) and the outside air evaporator (313) serve as a condensate stage and an evaporation means.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 히트펌프모듈(200,300)은 단일모듈로 구성되거나, 제1히트펌프모듈(200)과 제2히트펌프모듈(300)을 포함하여 복수의 모듈로 구성될 수 있다. 후자의 경우, 상기 히트펌프모듈(200,300)이 복수의 모듈로 구성되기 때문에 각각의 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결하면 보다 많은 양의 열에너지를 생산할 수 있어 결과적으로 발전기(102)의 전력생산량이 증가될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
한편, 상기 제1열교환기(104)와 터빈(101)과, 발전기(102) 및 압축펌프(103)는 유기랭킨사이클(100)의 일부로서, 상기 제1열교환기(104)를 통해 흡열과정을 거친 액체상태의 작동유체(10)가 고온고압의 기체상태로 변하여 출력되면, 이 고온고압의 작동유체(10)로 터빈(101)을 회전시켜 발전기(102)에서 전기를 생산한다.The
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 작동유체(10) 및/또는 제1,2열매체(20,30)는 프레온, 암모니아, 이산화황, 염화메틸 등과 같은 냉매로 구비될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the working
상기 공조유닛은, 상기 외기증발기(313)를 내장하는 챔버(310)와, 일측이 상기 챔버(310)의 외부로 노출되고 타측은 상기 챔버(310)의 일측과 연통되는 흡기덕트(320,330)와, 일측이 상기 챔버(310)의 타측과 연통되고, 타측은 상기 챔버(310)의 외부로 노출되는 배기덕트(340)로 이루어진다.The air conditioning unit includes a
상기 외기증발기(313)는 상기 챔버(310)의 중심부에 형성되고, 챔버(310)의 일측과 타측에는 각각 상기 흡기덕트(320,330)의 타단과, 배기덕트(340)의 일단이 연통하는 흡기구(314,315) 및 배기구(311)를 형성한다. 상기 흡기덕트(320,330)는 실외 또는 실내 공기를 상기 챔버(310)로 전달하는 유동통로로서 작용하며, 상기 배기덕트(340)는 외기증발기(313)를 통과한 공기가 챔버(310)의 외부로 빠져나와 실내 또는 실외로 배출되는 통로로 작용한다. The
상기와 같은 공조유닛의 구성으로, 실내에 설치된 히트펌프모듈(300)에 흡기덕트(320,330)를 이용해서 외부공기를 공급하거나, 배기덕트(340)를 이용해서 히트펌프모듈(300)을 통과한 공기를 외부로 배출할 수 있어, 히트펌프모듈(300)의 설치공간의 제약을 전혀받지 않게 된다.In the structure of the above-described air conditioning unit, external air is supplied to the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 챔버(310)의 내부에는 상기 챔버(310)의 내부공기를 상기 배기덕트(340)를 통해 외부로 송출하는 제1송풍기(312)가 설치된다. 변형예로, 상기 챔버(310)의 내부에는 상기 흡기덕트(320,330)로 유입된 공기를 챔버(310)의 내부로 흡입하는 송풍기를 추가로 설치할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 히트펌프모듈(200,300)은, 상기 터빈(101)을 통과한 고온의 작동유체(10)의 열에너지를 회수하여 제1열매체(20)를 기체상태로 변화시켜 출력하는 제2열교환기(203)와, 상기 제2열교환기(203)에서 출력된 제1열매체(20)를 압축시켜 상기 제1열교환기(104)로 출력하는 제1압축기(201)를 더 포함하고, 상기 제2압축기(301)에서 출력된 제2열매체(30)는 상기 제2열교환기(203)를 통과하면서 제1열매체(20)와 열교환이 이루어진 후 상기 외기증발기(313)로 재공급되어 순환한다.According to an embodiment of the present invention, the
또한, 상기 제2열교환기(203)를 통과한 작동유체(10)는 압축펌프(103)의 작용으로 상기 제1열교환기(104)로 재공급되어 순환하고, 상기 제1열교환기(104)를 통과한 제1열매체(20)는 상기 제2열교환기(203)로 재공급되어 순환한다.The working
전술한 바와 같이 상기 제1열교환기(104)를 통해 흡열과정을 거친 액체상태의 작동유체(10)가 고온고압의 기체상태로 변하여 출력되면, 이 고온고압의 작동유체(10)로 터빈(101)을 회전시켜 발전기(102)에서 전기를 생산한다. 하지만, 기존의 방식은 상기 터빈(101)을 회전시키고 터빈(101)에서 배출된 고온의 작동유체(10)가 외부로 손실되는 문제점이 있었다.As described above, when the working
본 발명의 경우 이러한 문제점을 해결하고자, 상기 터빈(101)을 통과한 고온의 작동유체(10)를 상기 제2열교환기(203)로 공급하여, 제2열교환기(203)를 순환하는 제1열매체(20)를 가열하는 열원으로 활용한다. 이후, 상기 제1열매체(20)에 열에너지를 빼앗긴 작동유체(10)는 압축펌프(103)의 작용으로 상기 제1열교환기(104)로 재공급되며, 제1열교환기(104)에서 가열된 후, 터빈(101)으로 출력되는 과정을 반복하게 된다. In order to solve this problem in the present invention, a high-
이해를 돕기위해 작동유체(10)와 제1열매체(20)와 제2열매체(30)의 유동경로를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 작동유체(10)는 터빈(101)과, 제2열교환기(203)와, 제1열교환기(104)를 순환하고, 제1열매체(20)는 제1열교환기(104)와, 제2열교환기(203)와 제1압축기(201)를 순환하며, 또, 제2열매체(30)는 제2열교환기(203)와, 외기증발기(313)와, 제2압축기(301)를 순환하면서 폐회로를 형성한다. The flow path of the working
상기와 같은 본 발명에 따르면, 작동유체(10)의 증기압을 통해 터빈(101)을 회전시켜 발전하는 유기랭킨사이클(100)을 이용하여 전기를 생성하되, 외기의 열에너지를 흡수하여 고온의 열에너지를 생산하는 히트펌프모듈(200,300)을 열원으로 활용하여 발전량을 확보할 수 있고, 나아가 복수의 히트펌프모듈(200,300)을 구현함과 동시에 상기 터빈(101)을 통과한 작동유체(10)의 열에너지를 히트펌프모듈(200,300)의 열원으로 활용하여 에너지 효율 및 발전량을 높일 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, electricity is generated using the organic Rankine cycle (100) that generates electricity by rotating the turbine (101) through the vapor pressure of the working fluid (10), and the heat energy of the outside air is absorbed, The
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 히트펌프모듈(200,300)은, 상기 외기증발기(313)에서 출력된 제2열매체(30)에 포함된 액체를 분리하고 기체만 상기 제2압축기(301)로 출력하는 액분리기를 더 포함한다. 상기 액분리기의 추가 구성으로 상기 제2압축기(301)로 가스와 함께 액이 유입하여 액압축이 일어나는 것을 방지할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the
또한, 상기 제1압축기(201)로 가스와 함께 액이 유입하지 못하도록, 상기 제2열교환기(203)에서 출력된 제1열매체(20)에 포함된 액체를 분리하고 기체만 상기 제1압축기(201)로 출력하는 액분리기를 더 포함할 수 있다.Also, the liquid contained in the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 히트펌프모듈(200,300)은, 상기 제1열교환기(104)를 통과한 제1열매체(20)의 압력을 낮춰 상기 제2열교환기(203)로 공급하는 제1팽창밸브(202) 및/또는 상기 제2열교환기(203)를 통과한 제2열매체(30)의 압력을 낮춰 상기 외기증발기(313)로 공급하는 제2팽창밸브(302)를 더 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the
상기와 같이 제1팽창밸브(202) 및/또는 제2팽창밸브(302)를 형성할 경우, 제1열매체(20) 및/또는 제2열매체(30)는 증발을 일으킬 수 있는 상태로 감압이 이루어진 후, 제2열교환기(203) 및/또는 외기증발기(313)로 공급되기 때문에 제2열교환기(203) 및/또는 외기증발기(313)에서 제1열매체(20) 및/또는 제2열매체(30)의 가열 및 증발이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.When the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 흡기덕트(320)의 일단 및/또는 상기 배기덕트(340)의 타단은 실외측으로 노출되며, 태양전지모듈(440) 및 상기 태양전지모듈(440)에 의해 발광하는 광원이 내장된 표시수단(420)이 설치된다. 상기 표시수단(420)은 옥외광고판일 수 있다. 따라서, 옥외 설치된 태양전지모듈(440)에 의해 전기가 생산되고, 상기 태양전지모듈(440)에 의해 생산된 전기로 표시수단(420)의 발광이 이루어질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, one end of the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 배기덕트(340)의 타단은 실외측에 노출되며, 실외로 배출되는 공기의 유동에 의해 회전하는 날개(435)와, 상기 날개(435)의 회전력에 의해 전기를 생산하는 발전기(434) 및 상기 발전기(434)에 의해 생산된 전기를 저장하는 축전지(436)를 포함하는 풍력발전유닛이 설치된다. 상기와 같이 풍력발전유닛이 설치된 경우, 배기덕트(340)를 통해 외부로 빠져나가는 공기의 풍력으로 전기를 생성할 수 있다. 일례로, 상기 축전지(436)의 전력은 추후, 옥외광고판을 밝히는 데 필요한 전력으로 활용될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the other end of the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 흡기덕트(320)의 일단 및/또는 상기 배기덕트(340)의 타단은 실외측에 노출되며, 상기 흡기덕트(320) 및/또는 배기덕트(340)로 이물질이 유입하는 것을 방지하는 여과부재(412,432)와, 빗물이 유입하는 것을 방지하는 루프부재(413,433)가 설치된다.According to an embodiment of the present invention, one end of the
상기 루프부재(413,433)는 경사면을 형성하여, 빗물이 경사면을 따라 낙하되게 하며, 빗물이 흡기덕트(320) 및 배기덕트(340)의 내부로 흡기덕트(320) 유입하지 못하도록 차단한다. 한편, 여과부재(412,432)는 망체 또는 복수의 슬릿이 형성된 구조로 이루어질 수 있으며, 공기 외의 이물질이 흡기덕트(320) 및 배기덕트(340)로 유입하지 못하도록 차단한다. The
상기 여과부재(412,432) 및 루프부재(413,433)는 각각 상기 흡기덕트(320)의 일단 및 상기 배기덕트(340)의 타단과 연통되고 실외에 형성된 중공형태의 흡입관(411)과 배출관(431)에 형성될 수 있다.
The
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기열원을 이용한 발전 시스템의 개념도이고, 도 3은 도 2에 있어서, 공기의 순환 경로의 일 실시 예를 표시한 개념도이며, 도 4는 도 2에 있어서, 공기의 순환 경로의 다른 실시 예를 표시한 개념도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram of a power generation system using an air heat source according to another embodiment of the present invention, FIG. 3 is a conceptual view illustrating an air circulation path in FIG. 2, and FIG. , And a circulation path of the air according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 배기덕트(340)의 타단은 실내와 연통되며, 상기 외기증발기(313)를 통과하면서 온도가 낮아진 공기는 상기 배기덕트(340)를 따라 실내로 공급된다.According to an embodiment of the present invention, the other end of the
일반적으로, 건물에는 건물 내부의 온도를 조절하거나, 실내의 환기를 위해 공조시스템이 설치된다. 이러한 공조시스템은 냉방 또는 난방이 이루어진 공기 또는 외부의 신선한 공기를 실내로 공급하는 급기유로(501) 및 디퓨저(502)와, 실내의 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 배기유로(504,506) 및 디퓨저(503)를 포함한다. 상기와 같은 급기유로(501) 및 배기유로(504,506)에는 각각 공기를 강제로 유동시키는 송풍기(505)와, 공기의 유동량 조절 및 공기의 배출을 차단하는 댐퍼(332) 등이 설치된다. Generally, an air conditioning system is installed in a building to control the temperature inside the building or to ventilate the room. Such an air conditioning system includes an air
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 배기덕트(340)의 타단은 상기 급기유로(501)와 연결되어 상기 외기증발기(313)를 통과하면서 온도가 낮아진 공기는 상기 배기덕트(340) 및 급기유로(501)를 따라 실내로 공급될 수 있다. 상기와 같이, 외기증발기(313)을 통과하면서 차가워진 공기를 실내로 공급함에 따라 여름철 실내 온도를 낮출 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the other end of the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 배기덕트(340)에는 상기 챔버(313)를 빠져나와 실내 또는 실외로 유동하는 공기의 경로를 차단하는 제1댐퍼(341,342) 및/또는 유동하는 공기를 정화시키는 필터(343)가 설치된다. 상기 배기덕트(340)는 상기 챔버(310)와 연결된 챔버측 통로와, 상기 챔버(310)를 빠져나온 공기가 실내와 실내로 빠져나가도록 챔버층 통로에서 분기된 실외측 통로와 실내측 통로를 형성한다. 상기 제1댐퍼(341,342)는 각각 실외측 통로와 실내측 통로에 설치되고, 회전하면서, 공기의 유동을 차단하거나, 공기의 유동량을 조절할 수 있다. 구체적으로, 실외측에 설치된 제1댐퍼(341)가 닫히고, 실내측에 형성된 제1댐퍼(342)가 열리면, 챔버(313)를 빠져나온 공기는 실내로 공급될 수 있고, 실외측에 설치된 제1댐퍼(341)가 열리고, 실내측에 형성된 제1댐퍼(342)가 닫히면, 챔버(313)를 빠져나온 공기는 실외로 배출될 수 있다. 또한, 챔버(310)를 빠져나온 공기는 필터(343)를 거쳐 정화된 뒤 실내로 공급되거나 실외로 배출될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 흡기덕트(330)의 일단은 실내와 연통되고, 제2송풍기(505)를 통해 실내공기를 빨아들여 상기 챔버(310)로 송출한다. 보다 상세하게는, 상기 흡기덕트(330)의 일단은 상기 배기유로(504,506)와 연결되어 실내의 공기를 챔버(310)의 내부로 공급할 수 있다. 상기의 경우, 실내의 온도가 높은 경우, 온도가 높은 공기를 챔버(310)의 내부로 공급할 수 있어, 외기증발기(313)에서의 열교환이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, one end of the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 흡기덕트(320,330)에는 상기 챔버(310)로 유입하는 공기를 차단하는 제2댐퍼(321,331)가 설치된다. 상기 제2댐퍼(321,331)는 회전하면서, 공기의 유동을 차단하거나, 공기의 유동량을 조절할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
보다 상세하게는, 실외측의 흡기덕트(320)에 설치된 제2댐퍼(321)가 닫히고, 실내측의 흡기덕트(330)에 형성된 제2댐퍼(331)가 열리면, 실내의 공기가 챔버(310)의 내부로 공급될 수 있고, 실외측의 흡기덕트(320)에 설치된 제2댐퍼(321)가 열리고, 실내측의 흡기덕트(330)에 형성된 제2댐퍼(331)가 닫히면, 실외의 공기가 챔버(310)의 내부로 공급될 수 있다. 따라서, 외기의 온도조건에 따라 제2댐퍼(321,331)의 개폐여부를 달리하여 최대의 효율을 기대할 수 있다.More specifically, when the
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the invention.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.
10 : 작동유체 20 : 제1열매체
30 : 제2열매체 100 : 유기랭킨사이클
101 : 터빈 102 : 발전기
103 : 압축펌프 104 : 제1열교환기
200 : 제1히트펌프모듈 201 : 제1압축기
202 : 제1팽창밸브 203 : 제2열교환기
300 : 제2히트펌프모듈 301 : 제2압축기
302 : 제2팽창밸브 310 : 챔버
313 : 외기증발기 320,330 : 흡기덕트
340 : 배기덕트10: working fluid 20: first heating medium
30: Second heating medium 100: Organic Rankine cycle
101: turbine 102: generator
103: compression pump 104: first heat exchanger
200: first heat pump module 201: first compressor
202: first expansion valve 203: second heat exchanger
300: second heat pump module 301: second compressor
302: second expansion valve 310: chamber
313: Ambient air evaporator 320,330: Intake duct
340: exhaust duct
Claims (11)
상기 히트펌프모듈에서 출력된 열매체의 열에너지를 회수하여 작동유체를 고온고압의 기체상태로 변화시켜 출력하는 제1열교환기;
상기 제1열교환기에서 출력된 기체상태의 작동유체를 공급받아 동력을 생성하는 터빈;
상기 터빈의 동력에 의해 전력을 생산하는 발전기; 및
상기 외기증발기를 내장하는 챔버와, 일측이 상기 챔버의 외부로 노출되고 타측은 상기 챔버의 일측과 연통되는 흡기덕트와, 일측이 상기 챔버의 타측과 연통되고, 타측은 상기 챔버의 외부로 노출되는 배기덕트로 이루어진 공조유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 발전 시스템.An outdoor air evaporator for absorbing heat in the air through heat exchange with the outside air to evaporate the second heat medium in a gaseous state and outputting the gas, and a second compressor for compressing and outputting the gaseous second heat medium introduced from the outside air evaporator, A heat pump module including the heat pump module;
A first heat exchanger that recovers heat energy of the heat medium outputted from the heat pump module to change the working fluid to a high temperature and high pressure gas state and outputs the same;
A turbine that receives the working fluid in the gaseous state output from the first heat exchanger and generates power;
A generator for generating electric power by the power of the turbine; And
A chamber accommodating the outside-air evaporator; an intake duct having one side exposed to the outside of the chamber and the other side communicated with one side of the chamber; and one side communicated with the other side of the chamber and the other side exposed to the outside of the chamber And an air conditioning unit formed of an exhaust duct.
상기 히트펌프모듈은:
상기 터빈을 통과한 고온의 작동유체의 열에너지를 회수하여 제1열매체를 기체상태로 변화시켜 출력하는 제2열교환기;
상기 제2열교환기에서 출력된 제1열매체를 압축시켜 상기 제1열교환기로 출력하는 제1압축기;를 더 포함하고, 상기 제2압축기에서 출력된 제2열매체는 상기 제2열교환기를 통과하면서 제1열매체와 열교환이 이루어진 후 상기 외기증발기로 재공급되어 순환하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 발전시스템.
The method according to claim 1,
The heat pump module comprises:
A second heat exchanger for recovering thermal energy of the high-temperature working fluid passing through the turbine to change the first heat medium to a gaseous state and outputting the heat medium;
And a first compressor for compressing the first heat medium output from the second heat exchanger and outputting the compressed heat to the first heat exchanger, wherein the second heat medium, which is output from the second compressor, passes through the second heat exchanger, And the refrigerant is re-supplied to the outside air evaporator after the heat exchange with the heat medium is performed, and circulated.
상기 히트펌프모듈은, 상기 제1열교환기를 통과한 제1열매체의 압력을 낮춰 상기 제2열교환기로 공급하는 제1팽창밸브 및/또는 상기 제2열교환기를 통과한 제2열매체의 압력을 낮춰 상기 외기증발기로 공급하는 제2팽창밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프를 이용한 발전시스템.3. The method of claim 2,
The heat pump module reduces the pressure of the first heat medium that has passed through the first heat exchanger and / or the first expansion valve that supplies the first heat medium to the second heat exchanger by lowering the pressure of the first heat medium, And a second expansion valve for supplying the heat to the evaporator.
상기 흡기덕트의 일단 및/또는 상기 배기덕트의 타단은 실외측으로 노출되며, 태양전지모듈 및 상기 태양전지모듈에 의해 발광하는 광원이 내장된 표시수단이 설치된 것을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 발전 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein one end of the intake duct and / or the other end of the exhaust duct is exposed to the outside, and a display unit including a solar cell module and a light source emitting light by the solar cell module is installed.
상기 배기덕트의 타단은 실외측에 노출되며, 실외로 배출되는 공기의 유동에 의해 회전하는 날개와, 상기 날개의 회전력에 의해 전기를 생산하는 발전기 및 상기 발전기에 의해 생산된 전기를 저장하는 축전지를 포함하는 풍력발전유닛이 설치된 것을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 발전 시스템.The method according to claim 1,
The other end of the exhaust duct is exposed to the outside and is rotated by the flow of air discharged to the outside, a generator for generating electricity by the rotational force of the vane, and a storage battery for storing electricity produced by the generator Wherein the wind power generation unit includes a wind power generation unit.
상기 흡기덕트의 일단 및/또는 상기 배기덕트의 타단은 실외측에 노출되며, 상기 흡기덕트 및/또는 배기덕트로 이물질이 유입하는 것을 방지하는 여과부재와, 빗물이 유입하는 것을 방지하는 루프부재가 설치된 것을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 발전 시스템.The method according to claim 1,
A filter member which is exposed to the outside of the intake duct and / or the other end of the exhaust duct to prevent foreign matter from entering the intake duct and / or the exhaust duct, and a loop member which prevents rainwater from flowing into the intake duct and / Wherein the power generation system comprises an air heat source.
상기 챔버의 내부에는 상기 챔버의 내부공기를 상기 배기덕트를 통해 외부로 송출하는 제1송풍기가 설치된 것을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 발전 시스템.The method according to claim 1,
Wherein a first blower is installed inside the chamber to send the air inside the chamber to the outside through the exhaust duct.
상기 배기덕트의 타단은 실내와 연통되며, 상기 외기증발기를 통과하면서 온도가 낮아진 공기는 상기 배기덕트를 따라 실내로 공급되는 것을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 발전 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the other end of the exhaust duct communicates with the room, and the air whose temperature is reduced while passing through the outside air evaporator is supplied to the room along the exhaust duct.
상기 배기덕트에는 상기 챔버를 빠져나와 유동하는 공기의 경로를 차단하는 제1댐퍼 및/또는 유동하는 공기를 정화시키는 필터가 설치된 것을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 발전 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the exhaust duct is provided with a first damper for blocking a path of air flowing out of the chamber and / or a filter for purifying the flowing air.
상기 흡기덕트의 일단은 실내와 연통되고, 제2송풍기를 통해 실내공기를 상기 챔버의 내부로 송출하는 것을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 발전 시스템.The method according to claim 1,
Wherein one end of the intake duct communicates with the room, and the room air is sent to the inside of the chamber through the second blower.
상기 흡기덕트에는 상기 챔버로 유입하는 공기를 차단하는 제2댐퍼가 설치된 것을 특징으로 하는 공기열원을 이용한 발전 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the intake duct is provided with a second damper for blocking air flowing into the chamber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/KR2014/009247 WO2015050368A1 (en) | 2013-10-02 | 2014-10-01 | System for generating electricity using air heat source |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101636697B1 (en) * | 2015-08-07 | 2016-07-08 | 주식회사 새론에너지 | Energy Generating System using waste hot-blast of Heat Pump |
CN108731156A (en) * | 2018-04-19 | 2018-11-02 | 靖江市春意空调制冷设备有限公司 | A kind of cold and hot alliance intelligence system based on energy-storage module |
-
2014
- 2014-09-30 KR KR20140131734A patent/KR20150039574A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101636697B1 (en) * | 2015-08-07 | 2016-07-08 | 주식회사 새론에너지 | Energy Generating System using waste hot-blast of Heat Pump |
CN108731156A (en) * | 2018-04-19 | 2018-11-02 | 靖江市春意空调制冷设备有限公司 | A kind of cold and hot alliance intelligence system based on energy-storage module |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20140930 |
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PG1501 | Laying open of application | ||
PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
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