KR20160037028A - Eco-friendly 100% outdoor air conditioning system and air conditioning method based on dehumidification/evaporative cooling - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템 및 전외기 공조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료전지 혹은 열병합발전설비의 적용을 통해 효과적으로 열원 및 전기 에너지를 공급하여 탄소배출 저감을 이룰 수 있으며, 태양열 혹은 태양광 설비와의 접목을 통해 과도한 연료전지 혹은 열병합발전설비의 설계를 방지하고, 설계의 다변화를 이룰 수 있도록 한 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템 및 전외기 공조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an outdoor air-conditioning system and an outdoor air-conditioning method using environment-friendly energy, and more particularly, by applying a fuel cell or a cogeneration system, a carbon source can be effectively reduced by supplying a heat source and electric energy. The present invention relates to an outdoor air-conditioning system and an outdoor air-conditioning system using environment-friendly energy, which can prevent designing of an excessive fuel cell or a cogeneration facility through connection with a solar or solar power facility and achieve diversification of design.
본 발명은 미래창조과학부 한국연구재단의 지원으로 "이공분야 기초연구사업/중견연구자지원사업/도약연구"의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: NRF-2012R1A2A1A01001927, 과제명: 제습 증발냉각 기술기반 고효율 전외기 공조시스템 개발].
The present invention has been derived from research carried out as part of the "Basic research project / Research project for supporting researchers / Leap research" under the support of the Korea Research Foundation of the Creation Science of the Future [Project Number: NRF-2012R1A2A1A01001927, Development of High Efficiency Front Air Conditioning System Based on Evaporative Cooling Technology].
2007년 12월 유엔 기후변화협약 13차 당사국 총회에서 채택된 소위 “발리 로드맵”에 따라 온실가스 배출 세계 9위인 우리나라도 2009년 내에 국가단위 온실가스 감축량을 설정하고 2013년부터 실제 감축에 들어가야 할 상황에 놓이면서, 거의 모든 산업분야에 걸쳐 에너지 절약 및 탄소배출 저감기술 개발과 실용화를 위해 전력을 기울이고 있다. 특히 우리나라 전체 에너지 소비의 30%이상을 차지하고 있는 건물분야에 있어서도 환기 및 냉난방에 소비되는 에너지를 대폭 줄임으로써 건물분야 온실가스 배출량을 획기적으로 저감시킬 수 있는 고효율, 고성능 시스템 개발을 위해 노력하고 있는 실정이다.In accordance with the so-called "Bali Roadmap" adopted by the 13th Conference of the Parties to the United Nations Framework Convention on Climate Change in December 2007, Korea, which is the ninth largest greenhouse gas emitter in the world, has set a national greenhouse gas reduction target in 2009, , We are working to develop and commercialize energy saving and carbon emission reduction technologies in almost all industries. In particular, in the field of buildings, which accounts for more than 30% of the total energy consumption in Korea, we are striving to develop high-efficiency, high-performance systems that drastically reduce GHG emissions in the building sector by significantly reducing energy consumption in ventilation and heating / to be.
이에 대한 일환으로 최근 들어 북미 및 유럽의 여러 선진국이 물의 증발 잠열만을 이용하여 냉방을 공급하는 무공해 냉방시스템에 관한 연구들을 적극적으로 수행함에 따라, 우리나라에서도 최근 증발냉각을 이용하여 환경보존과 에너지 절약을 동시에 추구하는 친환경적인 냉방시스템에 대한 관심이 고조되고 있다.As a part of this, recently developed countries in North America and Europe have actively carried out researches on pollution free cooling system that uses only latent heat of water evaporation to supply cooling air, so Korea has recently been using evaporative cooling to save environment and save energy. At the same time, there is a growing interest in environmentally friendly cooling systems pursued.
물의 증발 잠열을 이용한 냉방시스템은 여름철 외기의 온도는 높으나 습도는 상대적으로 낮은 유럽지역, 또는 건조한 기후지역에서만 사용가능한 시스템으로 여겨져 왔다. 그러나 급기 측 공기와 증발냉각을 위해 분사되는 물이 직접적으로 접촉하지 않는 간접증발냉각방식(indirect evaporative cooling)을 사용할 경우, 우리나라와 같이 여름철 고온다습한 기후지역에서도 경제성 있는 냉방효과를 얻을 수 있다는 사실이 알려지면서(Maheshwari et al. 2001; Gasparella et al. 2003; 정용호 2008) 증발냉각을 이용한 냉방시스템이 새롭게 주목받고 있다. 또한, 제습로터 등을 추가로 결합시켜 사용할 경우 (Zhang et al. 2005; 장영수 et al. 2004) 더욱 우수한 냉방효과와 함께 에너지소비 절감을 통한 탄소배출 감소, 그리고 기존 냉매들과는 달리 환경파괴의 우려가 없는 물을 사용한다는 뛰어난 친환경적인 특성으로 인해 증발잠열을 이용한 냉방시스템에 대한 연구개발은 앞으로 더욱 힘을 얻게 될 전망이다.Water evaporation The latent heat cooling system has been regarded as a system that can only be used in Europe, where temperatures are high in summer, but relatively low in humidity, or in dry climates. However, if indirect evaporative cooling (indirect evaporative cooling), which does not directly contact the air to be supplied for evaporative cooling, is used, it is possible to obtain an economical cooling effect even in a hot and humid climate region such as summer in Korea (2002), the cooling system using evaporative cooling has attracted attention as a new cooling system (Maheshwari et al. In addition, when combined with additional dehumidification rotors (Zhang et al., 2005; Jang Young-su et al., 2004), it is possible to achieve better cooling effect, reduce carbon emissions by reducing energy consumption, Due to the excellent environment - friendly characteristics of using no - water, research and development on cooling system using latent heat of evaporation will gain more strength in the future.
그러나 상기와 같이 지금까지의 연구들을 통해 개발된 증발냉각시스템은 여름철 급기 온도가 23~26℃ 범위 내에서 결정되는 경우가 대부분이어서 급기량이 매우 크지 않다면 일반적인 건물에서는 충분한 냉방효과를 기대하기 어렵다는 심각한 문제점이 있다. 이러한 제약으로 인해 현재까지는 실내의 쾌적한 공기질을 유지하기 위해 필요한 최소 환기량만을 실내온도에 가까운 중립온도(neutral temperature)로 공급하는 외조기 또는 실내의 현열부하 발생량이 크지 않은 경우에 사용 가능한 소형 냉방기로만 개발되고 있는 실정이다. 상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 제습로터를 조합하여 증발냉각효과를 증가시키는 제습증발냉방시스템에 대한 연구도 진행되고 있으나, 시스템 성능의 현실화 및 실용화를 위해서는 보다 폭넓은 실증연구가 필요하다는 문제점이 있다.However, as described above, the evaporative cooling system developed through the above-mentioned studies is mostly determined when the supply air temperature is in the range of 23 to 26 ° C in the summer. If the supply amount is not very large, it is difficult to expect a sufficient cooling effect in a general building There is a problem. Due to these limitations, it has only been developed to be a small-sized air conditioner that can be used only when the amount of air generated to maintain the indoor air quality is at a neutral temperature close to room temperature, . In order to overcome the above disadvantages, a dehumidifying and evaporative cooling system for increasing the evaporative cooling effect by combining a dehumidification rotor is being developed. However, there is a problem in that a wider empirical study is required for realizing and practicing system performance .
한편, 실내 공기질 향상을 위해 100% 외기만으로 실내환경을 조절하는 전외기공조시스템(100% outdoor air system)에 대한 연구가 선진국들을 중심으로 활발히 진행되고 있는데, 이는 기존 공조시스템에서 에너지절약을 위해 오염된 실내 공기의 70% 이상을 실내로 재순환 시키면서 발생한 새건물증후군(sick building syndrome)이나 실간 교차오염(cross contamination)과 같은 공기질 관련 문제들이 매우 심각해졌기 때문이다. 즉, 오염된 실내 공기는 모두 외부로 배기시키고 신선한 외기만으로 공조를 함으로써 쾌적하고 건강한 실내 공기질을 확보하는 기술이라는 점에서 전외기 공조시스템에 대한 기대가 더욱 커져가고 있는 것이다. 그러나 현재까지 제안된 증발냉각시스템을 이용한 공조방법은 전외기공조시스템 개발에 대한 세계적인 흐름에서 다소 벗어나 여전히 기존 공조 시스템에서와 마찬가지로 실내 공기의 재순환에 기반을 두고 있기 때문에 실내 공기환경이 크게 개선되기를 기대하기 어렵다는 근본적인 문제점이 있다.On the other hand, in order to improve the indoor air quality, the research on the 100% outdoor air system that controls the indoor environment with only 100% outside air is being actively carried out mainly by the advanced countries. In the existing air conditioning system, Air related problems such as sick building syndrome and cross contamination have become very serious as a result of recycling more than 70% of the indoor air to the room. In other words, the expectation of the front air conditioning system is getting bigger in that it is a technology to exhaust the outside air to the outside and to ensure the pleasant and healthy indoor air quality by performing air conditioning only by fresh outside air. However, the air conditioning method using the proposed evaporative cooling system is far from the global trend for the development of the outdoor air conditioning system, and is still based on the recirculation of the indoor air as in the existing air conditioning system, There is a fundamental problem that it is difficult to do.
본 발명의 발명자는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 일환으로 특허출원 제10-2010-0028820호(출원일: 2010.03.30)(특허공개공보 제10-2011-0109209호(2011.10.06.)) 및 특허출원 제10-2010-0028814호(출원일: 2010.03.30)(특허공개공보 제10-2011-0109204호)(2011.10.06))를 통해 전외기 공조시스템을 이용한 공조 방법을 제안한바 있다,The inventors of the present invention have found that, as a solution to such conventional problems, the patent application No. 10-2010-0028820 (filed on March 30, 2010) (Patent Application Publication No. 10-2011-0109209 (October 10, 2011)) and (Patent Application No. 10-2010-0028814 filed on Mar. 3, 2010) (Patent Application Publication No. 10-2011-0109204 (Oct. 10, 2011)).
그러나 이러한 공조시스템의 공조 방법에서도 고온 다습한 환경(특히, 여름철)에 외기를 이용한 냉각시 간접식 증발냉각기 및 직접식 증발냉각기의 효율이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.However, there is a problem in that the efficiency of the indirect evaporative cooler and the direct evaporative cooler is significantly lowered when the outdoor air is used in a high temperature and high humidity environment (especially in summer).
또한, 종래에는 전외기 공조시스템에 있어서 열원을 공급하기 위하여 보일러를 채용하고, 나머지 필요한 전기 열원으로 한국전력에서 통상 생산되는 전기 열원을 채용하게 되는데, 이는 에너지 자원이 부족한 우리나라의 상황을 고려할 때 에너지 절감에 어려운 문제점이 있으며, 기존 열원 공급원의 경우에는 대량의 탄소 배출에 문제가 있어 친환경적인 측면에서 새로운 대안과 연구가 필요한 실정이다.Conventionally, a boiler is used to supply a heat source in an outdoor air conditioning system, and an electric heat source, which is usually produced in KEPCO, is employed as the remaining electric heat source. Considering the situation in Korea where energy resources are scarce, There is a problem that it is difficult to reduce the amount of carbon dioxide, and in the case of a conventional heat source source, there is a problem of a large amount of carbon emission.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명자가 기 출원한 공조 방법에서 에너지 절감 및 친환경적 측면을 고려하여 창작한 것으로서, 연료전지 혹은 열병합발전설비의 적용을 통해 효과적으로 열원 및 전기 에너지를 공급하여 탄소배출 저감을 이룰 수 있으며, 태양열 혹은 태양광 설비와의 접목을 통해 과도한 연료전지 혹은 열병합발전설비의 설계를 방지하고, 설계의 다변화를 이룰 수 있도록 한 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템 및 전외기 공조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an air conditioning method of the present invention in consideration of energy saving and environment- It can reduce the carbon emission by supplying heat source and electric energy. It can prevent the design of excessive fuel cell or cogeneration facilities through the connection with solar heat or photovoltaic facility, and it is possible to utilize environmentally friendly energy And an object of the present invention is to provide a front air conditioning system and a front air conditioning method.
구체적으로, 본 발명은 전외기 공조시스템을 구성하는 제습시스템의 재생에 필요한 열원으로 연료전지의 폐열을 이용하고, 연료전지에서 생산되는 전기를 이용하여 전기 에너지를 공급하며, 시스템의 부하의 변동에 따라 열원이 부족할 경우, 태양열 집열기와 같은 태양열 에너지 생산설비를 통해 전기 에너지를 생산하여 보조할 수 있도록 한 친환경적인 전외기 공조시스템 및 전외기 공조방법을 제공하는데 있다.Specifically, the present invention uses waste heat of a fuel cell as a heat source necessary for regeneration of a dehumidification system constituting an outdoor air conditioning system, supplies electric energy using electricity produced by the fuel cell, Accordingly, it is an object of the present invention to provide an environmentally friendly outdoor air conditioning system and an outdoor air conditioning method that can generate and assist electric energy through a solar energy production facility such as a solar collector when the heat source is insufficient.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for controlling the same.
상기한 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 외기를 도입시켜 공조 공간으로 안내하고, 다시 외부로 배출하도록 급기측 배관과 배기 측 배관을 포함하는 배관 모듈; 상기 배관 모듈의 급기측 배관을 통해 오는 외기를 현열 냉각시키도록 구성되는 간접식 증발냉각기; 상기 간접식 증발 냉각기를 거친 외기를 냉각 및 가습하도록 구성되는 직접식 증발냉각기; 및 상기 급기측 배관의 최상류 측에 설치되어 급기되는 외기를 제습하기 위한 제습 모듈을 포함하고, 상기 제습 모듈은 상기 간접식 증발냉각기로 외기가 도입되기 전에 선(先) 제습하도록 구성되는 액체식 제습기(liquid desiccant); 및 상기 액체식 제습기에서 사용되는 제습제를 재생하도록 상기 액체식 제습기에 고온의 열원을 제공하는 고온열원 공급유닛을 포함하고, 상기 고온열원 공급유닛은 연료전지 또는 열병합발전설비와, 상기 연료전지 또는 열병합발전설비에서 발생된 폐열을 상기 액체식 제습기로 순환시키기 위한 순환 라인을 포함하는 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a piping module including an air supply side pipe and an exhaust side pipe for introducing outside air into the air conditioning space and discharging the air to the outside again; An indirect evaporative cooler configured to sensibly cool the outside air flowing through the supply side pipe of the piping module; A direct evaporative cooler configured to cool and humidify the outside air through the indirect evaporative cooler; And a dehumidifying module for dehumidifying the outside air that is installed on the most upstream side of the air supply side piping, wherein the dehumidifying module includes a liquid dehumidifying unit configured to dehumidify the outside air before the outside air is introduced into the indirect evaporation cooling unit, (liquid desiccant); And a high-temperature heat source supply unit for supplying a high-temperature heat source to the liquid type dehumidifier to regenerate the dehumidifier used in the liquid type dehumidifier, wherein the high-temperature heat source supply unit includes a fuel cell or a cogeneration system, And a circulation line for circulating the waste heat generated in the power generation facility to the liquid type dehumidifier, is provided.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 연료전지나 열병합발전설비에서 발생된 폐열을 저장하도록 상기 순환라인에 구비되는 축열유닛; 및 상기 연료전지나 열병합발전설비의 폐열이 부족할 경우, 태양광을 집열하여 상기 축열유닛으로 제공하기 위한 태양광 집열유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.In one aspect of the present invention, a heat storage unit provided in the circulation line for storing waste heat generated in the fuel cell or the cogeneration facility; And a solar light collecting unit for collecting sunlight and providing the sunlight to the heat storage unit when the waste heat of the fuel cell or the cogeneration facility is insufficient.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 연료전지나 열병합발전설비의 전기열원이 부족할 경우, 연료전지나 열병합발전설비에 대하여 전기열원의 충당을 위한 태양광 장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.In one aspect of the present invention, it is preferable that the fuel cell and the cogeneration / generation facility further include a solar device for providing an electric heat source to the fuel cell or the cogeneration facility when the electric heat source of the fuel cell or the cogeneration facility is insufficient.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 배관 모듈의 배기 측 배관에 구비되어 배기되는 외기를 현열 교환시키기 위한 현열교환기(sensible heat exchanger)를 더 포함하고, 상기 직접식 증발냉각기를 통해 거친 외기를 분지시켜 공조공간으로 공급되는 두 개의 분지된 급기 배관으로 이루어지고, 상기 분지된 급기 배관 중 하나는 상기 직접식 증발냉각기를 거친 외기가 공급되며, 다른 하나는 상기 현열교환기를 통해 재열되어 공급되도록 구성되는 것이 바람직하다.According to an aspect of the present invention, there is further provided a gas turbine module, further comprising a sensible heat exchanger for exchanging sensible heat of the outside air exhausted from the exhaust piping of the piping module, wherein the rough outside air is branched And one of the branched supply pipes is supplied with the outside air through the direct evaporative cooler and the other is supplied through the sensible heat exchanger to be reheated and supplied to the air conditioning space desirable.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 현열교환기의 상류 측에 설치되어 상기 배기되는 외기를 추가 히팅하는 히팅코일, 및 상기 분지된 급기 배관을 통해서 공급되는 급기는 공조 공간에 공급되기 이전에 설치되는 터미널박스를 더 포함하고, 상기 터미널박스는 공조 공간의 부하 조건이나 재실자의 선택에 따라 저온 측 또는 중립 측 공기가 선택적으로 급기되거나, 필요 온도로 혼합되어 급기되도록 구성되는 것이 바람직하다.In one aspect of the present invention, a heating coil installed on the upstream side of the sensible heat exchanger for further heating the outside air to be exhausted, and a supply air supplied through the branched air supply pipe, And the terminal box is configured such that the low-temperature side or the neutral-side side air is selectively supplied according to the load condition of the air conditioning space or the occupant's choice, or is mixed with the required temperature and supplied.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 액체식 제습모듈은 상기 액체식 제습기에서 재생된 제습제의 열이 급기로 전달되지 않도록 열교환시키기 위한 저온열원 공급장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.In one aspect of the present invention, it is preferable that the liquid type dehumidification module further includes a low temperature heat source supply device for exchanging heat so that the heat of the dehumidifier regenerated in the liquid type dehumidifier is not transferred to the supply air.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 저온열원 공급장치는 냉각 타워를 포함하는 냉수측 프리쿨링(water-side free cooling) 장치로 구성되는 것이 바람직하다.In one aspect of the present invention, the low temperature heat source supply device is preferably a water-side free cooling device including a cooling tower.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 급기 측의 최상류에 설치된 액체식 제습기를 통해 외부에서 도입되는 공기를 사전 제습하는 예-제습(pre-dehumidification) 단계; 상기 예-제습 단계를 거친 외기를 간접식 증발냉각기(IEC)에 통과시키면서 현열 냉각시키는 현열냉각 단계; 상기 현열냉각된 외기를 직접식 증발냉각기에 통과시키면서 냉각 및 가습시켜 공조 공간으로 공급하는 공조공간 공급단계; 및 상기 공조 공간에서 공조된 공기를 외측으로 배기하는 배기 단계를 포함하고, 상기 예-제습 단계는 상기 액체식 제습기에 포함되는 함수성 제습제를 재생하기 위하여 재생열원을 공급하기 위하여 연료전지 또는 열병합발전설비에서 발생된 폐열을 공급하고, 상기 재생열원에 의해 재생된 제습제의 열이 외기로 열전달되는 것을 방지하기 위하여 저온 열원을 공급하여 냉각시키는 냉각열원을 공급하는 것을 포함하는 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a pre-dehumidification step of pre-dehumidifying air introduced from the outside through a liquid type dehumidifier installed at an uppermost stream on an air supply side. A sensible heat cooling step in which the outside air having undergone the above-described example-dehumidifying step is subjected to sensible heat cooling while passing through an indirect evaporative cooler (IEC); A cooling air supplying step of cooling and humidifying the sensible heat-cooling outdoor air while passing the ambient air through a direct evaporative cooling device to supply the air to the air conditioning space; And an exhausting step of exhausting the air conditioned in the air conditioning space to the outside, wherein the example-dehumidifying step includes a step of supplying the regenerated heat source for regenerating the humidifying dehumidifier contained in the liquid type dehumidifier, And a cooling heat source for supplying a waste heat generated by the facility and supplying a low temperature heat source to prevent heat of the desiccant regenerated by the regenerative heat source from being transferred to the outside air, Method is provided.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 연료전지 또는 열병합발전설비에서 제공되는 전기열원이 부족할 경우, 연료전지나 열병합발전설비에 대한 전기열원의 충당을 위하여 태양광 장치를 이용한 보조 전기열원을 공급하는 것을 더 포함하는 것이 바람직하다.According to another aspect of the present invention, there is provided an auxiliary electric heat source using a photovoltaic device for supplying an electric heat source to a fuel cell or a cogeneration facility when the electric heat source provided in the fuel cell or the cogeneration facility is insufficient .
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 연료전지나 열병합발전설비에서 발생되어 제공되는 재생열원이 부족할 경우, 태양광 집열판을 통해 집열된 보조열원을 보조적으로 공급하도록 하는 것을 더 포함하는 것이 바람직하다.According to another aspect of the present invention, it is preferable that, when the regeneration heat source generated from the fuel cell or the cogeneration system is insufficient, the apparatus further includes an auxiliary heat source that is collected through the solar heat collecting plate.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 냉각열원은 냉각타워를 포함하는 냉수측 프리쿨링을 통해 공급되는 냉각수를 통해 이루어지는 것이 바람직하다.In another aspect of the present invention, it is preferable that the cooling heat source is provided through cooling water supplied through cold water side pre-cooling including a cooling tower.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 공조공간 공급 단계에서 상기 냉각 및 가습된 외기는 둘로 분지되어 분지된 하나는 공조공간으로 공급되고, 다른 하나는 배기 측에 설치되어 배기 공기의 열을 회수하는 현열교환기를 통해 실온에 가까운 중립 온도로 재열되어 공급되는 것이 바람직하다.In another aspect of the present invention, in the air conditioning space supply step, the cooled and humidified ambient air is branched into two, one branched is supplied to the air conditioning space, and the other is installed at the exhaust side to detect sensible heat It is preferable that it is reheated to a neutral temperature near the room temperature and supplied through the exchanger.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 현열교환기에서 회수된 열만으로는 요구되는 중립 온도를 얻기 어려운 경우, 상기 현열 교환기의 배기 상류 측에 설치되는 히팅코일을 통해서 부족한 열을 추가 공급하는 것이 바람직하다.In another aspect of the present invention, when it is difficult to obtain the required neutral temperature with only the heat recovered in the sensible heat exchanger, it is preferable to additionally supply the insufficient heat through the heating coil provided on the exhaust upstream side of the sensible heat exchanger.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 둘로 분지되어 공급되는 급기는 공조 공간에 공급되기 이전에 터미널 박스에서 실내의 부하 조건이나 재실자의 선택에 따라 저온 측 또는 중립 측 공기가 선택적으로 급기되도록 하거나, 필요 온도로 혼합되어 급기되도록 하는 것이 바람직하다.In another aspect of the present invention, it is preferable that the air supply branched into two is selectively supplied to the low-temperature side or the neutral side air in accordance with the load condition of the room or the occupant's choice in the terminal box before being supplied to the air- It is preferable to mix them and supply them at a temperature.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 예-제습(pre-dehumidification)의 예-제습, 상기 현열냉각 단계의 현열냉각 및 상기 공조공간 공급 단계에서의 냉각 및 가습은 외기의 습도 및 급기 온도에 따라 선택적으로 실행되는 것이 바람직하다.
In another aspect of the present invention, the pre-dehumidification is performed in accordance with the humidity of the outside air and the supply air temperature. The pre-dehumidification, the sensible heat cooling in the sensible heat cooling step, .
본 발명에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템 및 전외기 공조방법은, 연료전지 혹은 열병합발전설비의 적용을 통해 효과적으로 열원 및 전기 에너지를 공급하여 탄소배출 저감을 이룰 수 있으며, 태양열 혹은 태양광 설비와의 접목을 통해 과도한 연료전지 혹은 열병합발전설비의 설계를 방지하고, 설계의 다변화를 이룰 수 있는 효과가 있다.The outdoor air conditioning system and the outdoor air conditioning system using the environmentally friendly energy according to the present invention can effectively reduce the carbon emission by supplying the heat source and the electric energy through the application of the fuel cell or the cogeneration facility, It is possible to prevent the design of an excessive fuel cell or a cogeneration facility and achieve the diversification of the design.
또한, 본 발명은 실내의 온도조절과 습도조절을 독립적으로 수행하는 디커플드 시스템(decoupled system)의 개념을 효과적으로 실현함으로써 어떠한 운전조건에서도 항상 쾌적한 실내환경을 제공할 수 있고, 100% 외기만을 이용하여 공조를 함으로써 종래의 시스템을 이용한 공조방법에서 경험하는 환기량 부족과 오염된 실내공기의 재순환에서 발생되는 다양한 공기질 문제, 실간 또는 층간 교차오염 문제 등을 해소함으로써 재실자들의 건강과 업무능률 향상을 기대할 수 있다.Further, the present invention can effectively provide a comfortable indoor environment even under any operating condition by effectively realizing the concept of a decoupled system that independently performs temperature control and humidity control of the room, and can use only 100% outside air , It is expected to improve the health and work efficiency of residents by eliminating the problems of air quality experienced by air conditioning method using conventional system and various air quality problems caused by recirculation of polluted indoor air, have.
또한, 본 발명은 하나의 공조기를 사용하더라도 각 공조 공간마다 가지고 있는 서로 다른 냉난방 및 환기 수요에 따라 독립적으로 급기량과 급기 온도의 조절이 가능하며, 실질적으로 탄소배출 제로(zero carbon emission)를 도모할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can independently adjust the supply amount and the supply air temperature according to different cooling and heating and ventilation demands of each air-conditioning space even if one air conditioner is used, and substantially reduce zero carbon emission There is an effect that can be done.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템의 전체 구성을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템을 구성하는 고온열원 공급장치의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템을 구성하는 고온열원 공급장치의 다른 예를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조방법을 도시한 플로차트이다.FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an outdoor air-conditioning system using environment-friendly energy according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a high-temperature heat source supply device constituting an outdoor air-conditioning system using environment-friendly energy according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing another example of a high-temperature heat source supply device constituting an outdoor air-conditioning system using environment-friendly energy according to the present invention.
FIG. 4 is a flow chart showing a method for controlling outdoor air using an environment-friendly energy according to the present invention.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다. Further objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Before describing the present invention in detail, it is to be understood that the present invention is capable of various modifications and various embodiments, and the examples described below and illustrated in the drawings are intended to limit the invention to specific embodiments It is to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.Further, terms such as " part, "" unit," " module, "and the like described in the specification may mean a unit for processing at least one function or operation.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템 및 전외기 공조방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, an outdoor air-conditioning system and an outdoor air-conditioning system using environment-friendly energy according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
먼저, 본 발명에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템의 전체 구성을 도시한 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템을 구성하는 고온열원 공급장치의 일 예를 도시한 구성도이다.First, an outdoor air conditioning system using environment-friendly energy according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an outdoor air-conditioning system using environment-friendly energy according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of a high-temperature heat- Fig.
본 발명에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 외기가 도입되고 도입된 공기를 공조 공간으로 공급하며 다시 외부로 배출하도록 급기측 배관과 배기측 배관으로 구성되는 배관 모듈(100); 외부에서 급기되어 오는 외기를 현열 냉각시키도록 구성되는 간접식 증발냉각기(IEC: indirect evaporative cooler)(210); 상기 간접식 증발 냉각기(210)를 거쳐 나온 공기를 냉각 및 가습하도록 구성되는 직접식 증발냉각기(220); 상기 공조 공간에서 공조된 공기가 배출되는 배기측 배관에 구비되는 히팅코일(310); 상기 히팅코일(310)을 거쳐 나오는 공기를 현열 교환시키기 위한 현열교환기(sensible heat exchanger)(320); 및 상기 급기측 배관의 최상류 측에 설치되어 급기되는 외기를 제습하기 위한 예-제습모듈(400)을 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the outdoor air conditioning system using environment-friendly energy according to the present invention is a system in which outdoor air is largely introduced, air is introduced into an air conditioning space, A
아래 설명에서 공지된 구성요소에 대해서는 본 발명의 명확화를 위하여 그에 대한 설명을 간략히 하거나 생략한다.In the following description, for the sake of clarity of the present invention, a description thereof will be omitted or omitted.
상기 배관 모듈(100)은 외부에서 도입되는 외기를 급기 측 구성요소들에 통과되켜 공조 공간으로 공급하는 급기측 배관과, 공조 공간에서 공조된 공기를 배기 측 구성요소들에 통과시켜 외부로 배출하도록 하는 배출 측 배관으로 이루어진다.The
상기 간접식 증발냉각기(210)는 외기가 통과하는 건채널(dry channel)과 물이 분사되는 습채널(wet channel)로 이루어지고, 이를 통과하는 외기는 현열 냉각된다.The indirect
상기 직접식 증발냉각기(220)는 통과하는 외기가 냉각 및 가습되도록 하여 설정 급기 조건을 맞추도록 구성된다.The direct
여기에서, 직접식 증발냉각기(220)는 외기가 통과하는 건채널(dry channel)과 물이 분사되는 습채널(wet channel)이 있는데, 상기 간접식 증발냉각기(IEC)의 냉각효과는 습채널을 통과하는 공기의 노점온도가 낮을수록 향상된다. 따라서, 습채널을 통과하는 공기는 외기와 배기의 노점온도를 비교하여 낮은 노점온도를 가진 측의 공기를 사용하도록 하는 것이 바람직하다.Here, the direct
상기 가열 코일(310) 및 현열교환기(320)는 후술하는 바와 같이 선택적인 설계적 사항으로 보조적으로 구성될 수 있다.The
다음으로, 상기 예-제습모듈(400)은 상기 간접식 증발냉각기(210)로 외기(특히, 여름철 고온다습한 공기)가 도입되기 전에 선(先) 제습(1차 제습)하도록 구성되는 것으로, 예를 들어 액체식 제습모듈(liquid desiccant module)로 이루어진다.Next, the example-
구체적으로, 상기 예-제습모듈(400)은 액체식 제습기(liquid desiccant: LD)(410); 상기 액체식 제습기(410)에서 사용되는 제습제를 재생하도록 상기 액체식 제습기(410)에 고온의 열원을 제공하는 고온열원 공급장치(420); 및 상기 액체식 제습기(410)에서 고온열원 공급장치(420)에 의해 재생된 제습제의 열이 급기로 전달되지 않도록 열교환시키기 위한 저온열원 공급장치(430)를 포함한다.Specifically, the example-
상기 액체식 제습기(410)는 제습제를 사용하여 도입되는 공기를 제습하는 것으로, 습식방식으로 제습하는 구성이라면 어떠한 구성을 채용할 수 있으며, 이에 대한 세부적인 구성 설명은 생략한다.The liquid-
상기 고온열원 공급장치(420)는 액체식 제습기(410)에서 습기를 흡수한 제습제를 재생하도록 열교환시키기 위한 열풍 또는 온수와 같은 가열 열원을 공급할 수 있는 장치라면 어떠한 구성이라도 채용할 수 있는 것으로, 연료전지나 전기에너지를 통해 얻어지는 열을 이용하거나 지역난방의 온수를 공급하도록 구성할 수 있는 고온열원 공급유닛을 포함하여 이루어진다.The high-temperature heat
예를 들어, 상기 고온열원 공급유닛은 에너지 절감을 위하여 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 연료전지나 열병합발전설비(combined heat and power)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 고온열원 공급유닛은 연료전지 또는 열병합발전설비(421)와, 상기 연료전지 또는 열병합발전설비(421)에서 발생된 열원(폐열원)을 상기 액체식 제습기(410)로 순환시키기 위한 순환 라인(422)을 포함한다. For example, the high-temperature heat source supply unit may include a fuel cell or combined heat and power as shown in FIGS. 1 and 2 for energy saving. Specifically, the high-temperature heat source supply unit includes a fuel cell or a
또한, 상기 고온열원 공급장치(420)는 상기 연료전지나 열병합발전설비(421)의 전기열원이 부족할 경우, 연료전지나 열병합발전설비에 대한 전기열원의 충당을 위한 태양광 장치(423)를 더 포함할 수 있다.The high-temperature heat
이와 같은 고온열원 공급유닛이 연료전지나 열병합발전설비를 포함하는 경우, 연료전지나 열병합발전설비에서 생산된 전기는 시스템이나 별도 시설의 운전에 필요한 전기원으로 사용되고, 또한 발생되는 폐열원은 제습기의 재생열원으로 사용되게 된다.In the case where such a high-temperature heat source unit includes a fuel cell or a cogeneration facility, electricity generated by a fuel cell or a cogeneration facility is used as an electric source required for operation of a system or an additional facility, .
여기에서, 상기 순환 라인(422)에는 상기 연료전지나 열병합발전설비(421)에서 발생된 열을 저장하는(예를 들어, 가온된 물을 저장하는) 축열유닛(424)을 더 포함할 수 있다.The
도 3은 본 발명에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템을 구성하는 고온열원 공급장치의 다른 예를 도시한 구성도이다.FIG. 3 is a block diagram showing another example of a high-temperature heat source supply device constituting an outdoor air-conditioning system using environment-friendly energy according to the present invention.
본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 고온열원 공급장치(420)는 상기 연료전지나 열병합발전설비(421)의 열원(재생열원 또는 폐열원)이 부족할 경우, 태양광을 집열하여 상기 축열유닛(424)으로 제공하기 위한 태양광 집열유닛(425)을 더 포함할 수 있다.3, when the heat source (regeneration heat source or waste heat source) of the fuel cell or
다음으로, 상기 저온열원 공급장치(430)는 상기 고온열원 공급장치(420)에 의해 재생된 제습제의 열이 액체식 제습기(410)를 통과하는 도입 공기(급기)로 열전달되지 않고 제습 효율을 향상시킬 수 있도록 냉수를 공급하도록 구성될 수 있다. 이러한 저온열원 공급장치(430)는 냉수를 공급할 수 있는 구성이라면 특별히 한정되는 것은 아니며 압축식 냉동기가 채용될 수 있다.Next, the low-temperature heat
바람직하게, 상기 저온열원 공급장치(430)는 냉수 공급에 소비되는 에너지의 절감을 위하여 냉각 타워를 포함하는 냉수측 프리쿨링(water-side free cooling) 장치로 구성되는 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 냉수측 프리쿨링 장치는 비례식 조절기(proportional controller)를 통해 제어될 수 있다.Preferably, the low temperature heat
다음으로, 상기 직접식 증발냉각기(220)를 통해 급기되는 외부공기는 두 개로 분지된 급기 배관(110, 120)을 통해 공조공간으로 보내지는데, 상기 두 개로 분지된 급기 배관 중 한쪽 급기 배관(110)은 상기 직접식 증발냉각기(220)에 의해 처리된 저온건조한 급기가 공급되며, 다른 쪽 급기 배관(120)은 배기측 배관에 설치된 현열교환기(320)를 통해 실온에 가까운 중립온도로 재열되어 공급되도록 한다.Next, the outside air supplied through the direct
또한, 본 발명은 배기 측으로부터 회수된 열만으로는 요구되는 중립온도를 얻기 어려울 경우, 배기 측에 설치된 히팅코일(310)을 통해서 부족한 열의 추가적인 공급이 이루어지도록 구성될 수 있다.Further, when it is difficult to obtain the required neutral temperature by the heat recovered from the exhaust side, the present invention can be configured such that additional heat is supplied through the
또한, 상기 두 개로 분지된 급기 배관(110, 120)을 통해서 공급되는 서로 다른 온도의 급기는 공조 공간에 공급되기 이전에 터미널박스(Terminal Box)(330)에서 실내의 부하 조건이나 재실자의 선택에 필요에 따라 저온 측 또는 중립 측 공기가 선택적으로 급기되거나, 또는 소정의 필요 온도로 혼합되어 급기될 수도 있도록 구성될 수 있다.The supply air of different temperatures supplied through the two
이하, 본 발명에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조방법에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조방법을 도시한 플로차트이다.Hereinafter, a method for controlling outdoor air using the environment-friendly energy according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flow chart showing a method for controlling outdoor air using an environment-friendly energy according to the present invention.
본 발명에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조방법은 100% 외기만으로 실내의 온열 환경을 조절하는 전외기 변풍량(variable air volume, VAV) 방식의 공조시스템을 이용하는데, 이하에서는 하계 운전방식을 바탕으로 본 발명에 따른 공조방법에 대해 설명한다.The method of controlling the outdoor air using the environment-friendly energy according to the present invention uses a variable air volume (VAV) type air conditioning system that adjusts the indoor thermal environment with only 100% outside air. Hereinafter, The air conditioning method according to the present invention will be described.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조방법은, 먼저 급기 측의 최상류에 설치된 제습기(예를 들어, 액체식 제습기)를 통해 외부에서 도입되는 공기(예를 들면, 여름철의 고온다습한 공기)를 사전 제습하는 예-제습(pre-dehumidification) 단계(S100); 상기 예-제습 단계를 거친 외기를 간접식 증발냉각기(IEC)에 통과시키면서 현열 냉각시키는 현열냉각 단계(S200); 상기 현열냉각된 외기를 직접식 증발냉각기에 통과시키면서 냉각 및 가습시켜 공조 공간으로 공급하는 공조공간 공급단계(S300); 및 상기 공조 공간에서 공조된 공기를 외측으로 배기하는 배기 단계(S400)를 포함하고, 상기 예-제습 단계(S100)는 제습제를 이용한 액체식 제습으로 이루어지며, 여기에서 습기를 함유한 제습제를 재생하기 위하여 가온 열원(재생열원)을 공급하기 위하여 연료전지 또는 열병합발전설비에서 발생된 폐열을 공급하고(S110), 상기 재생열원에 의해 재생된 제습제의 열이 외기로 열전달되는 것을 방지하기 위하여 저온 열원을 공급하여 냉각시키는 냉각열원을 공급하는 것(S120)을 포함한다.As shown in FIG. 4, the outdoor air-conditioning method using environmentally friendly energy according to the present invention includes: first, air introduced from the outside through a dehumidifier (for example, a liquid type dehumidifier) , Pre-dehumidification step (S100) for preliminary dehumidification of hot, humid air in summer); A sensible heat cooling step (S200) in which the outside air having undergone the above-described example-dehumidifying step is sensibly cooled while passing through the indirect evaporative cooler (IEC); (S300) for cooling and humidifying the sensible heat-cooled outdoor air while passing the sensible heat-cooled outdoor air through a direct evaporative cooling device and supplying the conditioned air to the air conditioning space; And an exhaust step (S400) of exhausting the air ventilated in the air conditioning space to the outside, wherein the example-dehumidifying step (S100) comprises liquid type dehumidification using a dehumidifying agent, wherein the dehumidifying agent containing moisture is regenerated In order to supply the heated heat source (regeneration heat source) to the outdoor heat exchanger, the waste heat generated in the fuel cell or the cogeneration facility is supplied (S110). In order to prevent the heat of the regenerated heat exchanger, And supplying a cooling heat source for cooling (S120).
여기에서, 상기 연료전지 또는 열병합발전설비에서 제공되는 전기열원이 부족할 경우, 연료전지나 열병합발전설비에 대한 전기열원의 충당을 위하여 태양광 장치를 이용한 보조 전기열원을 공급하는 것(S130)을 더 포함할 수 있다.Here, if the electric heat source provided by the fuel cell or the cogeneration system is insufficient, an auxiliary electric heat source using the solar device may be provided to supplement the electric heat source to the fuel cell or the cogeneration facility (S 130) can do.
또한, 본 발명은 상기 연료전지나 열병합발전설비에서 발생되어 제공되는 열원(재생열원 또는 폐열원)이 부족할 경우, 태양광 집열판을 통해 집열된 보조열원을 보조적으로 더 공급하도록 하는 것(S140)을 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention further includes a step S140 of supplementally supplying the auxiliary heat source collected through the solar light collecting plate when the heat source (regeneration heat source or waste heat source) generated in the fuel cell or the cogeneration facility is insufficient .
계속해서, 상기 냉각열원은 냉각타워를 포함하는 냉수측 프리쿨링을 통해 공급되는 저온 열원(냉수)을 이용하는 것이 에너지 절감 차원에서 바람직하다.Subsequently, it is preferable that the cooling heat source uses a low-temperature heat source (cold water) supplied through cold water-side pre-cooling including a cooling tower from the viewpoint of energy saving.
또한, 본 발명의 공조방법은 상기 공조공간 공급 단계에 있어서 상기 냉각 및 가습된 외기는 두 개로 분지되어 분지된 하나의 외기는 공조공간으로 공급되고, 분지된 다른 하나의 외기는 배기 측에 설치되어 배기 공기의 열을 회수하는 현열교환기(Sensible Heat Exchanger)를 통해 실온에 가까운 중립 온도로 재열되어 공급되도록 한다.Further, in the air conditioning method of the present invention, in the air conditioning space supply step, the cooled and humidified ambient air is branched into two, one branched air is supplied to the air conditioning space, and the other branched air is installed on the exhaust side And is reheated to a neutral temperature near room temperature through a sensible heat exchanger for recovering the heat of the exhaust air.
또한, 본 발명의 공조방법은 상기 현열교환기에서 회수된 열만으로는 요구되는 중립 온도를 얻기 어려울 경우, 현열 교환기의 상류 측에 설치된 히팅코일(Heating Coil)을 통해서 부족한 열이 추가로 공급되도록 할 수 있다.Further, in the air conditioning method of the present invention, when it is difficult to obtain the required neutral temperature by the heat recovered by the sensible heat exchanger, it is possible to further supply the insufficient heat through the heating coil provided on the upstream side of the sensible heat exchanger .
여기에서, 상기 두 개로 분지되어 공급되는 다른 온도의 급기는 공조 공간에 공급되기 이전에 터미널 박스(Terminal Box)에서 실내의 부하 조건이나 재실자의 선택에 필요에 따라 저온 측 또는 중립 측 공기가 선택적으로 급기되도록 하거나, 또는 소정의 필요 온도로 혼합되어 급기되도록 할 수 있다.Here, the supply air supplied at different temperatures branched from the two ends may be supplied to the air conditioning space by a low-temperature side or a neutral side air selectively in a terminal box, Or may be mixed with a predetermined required temperature so as to be supplied.
한편, 본 발명의 전외기 공조방법에 있어서, 중간기(봄, 가을)에 외부 공기가 건조하여, 예-제습의 운전 없이 간접식 증발냉각기(IEC)와 직접식 증발냉각기(DEC)의 운전만으로 설정 급기 온도를 유지할 수 있을 경우, 두 장치만으로 운전되어 물의 증발 잠열을 이용하여 급기의 설정온도를 유지할 수 있으며, 간접식 증발냉각기의 운전 없이도 설정 급기 온도를 유지할 수 있을 경우, 직접식 증발냉각기의 운전만으로 설정 급기 온도를 유지할 수 있다.In the outdoor air conditioning method of the present invention, the outside air is dried in the middle stage (spring and autumn) and is set only by operation of the indirect evaporative cooler (IEC) and direct evaporative cooler (DEC) If it is possible to maintain the supply air temperature, it is possible to maintain the set temperature of the air supply by using the latent heat of evaporation of water operated by only the two devices. If the set air supply temperature can be maintained without the operation of the indirect evaporation cooler, Only set air temperature can be maintained.
본 발명의 발명자(들)는 본 발명에 따른 친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템 및 전외기 공조방법을 통해 운용하는 경우, 발명자가 앞서 발명된 시스템에 비해 높은 에너지 절감효과를 갖는 것임을 확인하였다. 구체적으로 본 발명의 공조시스템과 공조방법을 적용하여 오피스 건물을 대상으로 시뮬레이션 한 결과, 기존 건물에서 쓰이는 공조시스템 대비 연간 50% 이상의 높은 에너지 절감 효과를 갖는 것을 확인하였다.The inventor of the present invention has confirmed that the inventor of the present invention has a higher energy saving effect than the system invented in the past when the system is operated through the outdoor air conditioning system using the environment-friendly energy and the outdoor air conditioning system according to the present invention. Specifically, the simulation results of the office building using the air conditioning system and the air conditioning method of the present invention were confirmed to have a high energy saving effect of 50% or more per year compared to the air conditioning system used in the existing building.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The embodiments and the accompanying drawings described in the present specification are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are for the purpose of describing rather than limiting the technical spirit of the present invention, and it is apparent that the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
100: 배관 모듈
110, 120: 급기 배관
210: 간접식 증발냉각기(IEC)
220: 직접식 증발냉각기
310: 히팅코일
320: 현열교환기
400: 예-제습모듈
410: 액체식 제습기
420: 고온열원 공급장치
421: 연료전지(또는 열병합발전설비)
422: 순환 라인
423: 태양광 장치
424: 축열유닛
425: 태양광 집열유닛
430: 저온열원 공급장치
S100: 예-제습(pre-dehumidification) 단계
S110: 폐열(재생열원) 공급 단계
S120: 냉각열원 공급 단계
S130: 보조 전기열원 공급 단계
S140: 보조열원 공급 단계
S200: 현열냉각 단계
S300: 공조공간 공급단계
S400: 배기 단계100: piping
210: Indirect evaporative cooler (IEC) 220: Direct evaporative cooler
310: heating coil 320: sensible heat exchanger
400: yes - dehumidification module 410: liquid dehumidifier
420: high temperature heat source supply device 421: fuel cell (or cogeneration facility)
422: circulation line 423: photovoltaic device
424: heat storage unit 425: solar collecting unit
430: Low temperature heat source supply device
S100: Yes - pre-dehumidification step
S110: waste heat (regenerative heat source) supply step
S120: Cooling heat source supply step
S130: auxiliary electric heat source supply step
S140: auxiliary heat source supply step
S200: sensible heat cooling step
S300: Supplying air conditioning space
S400: Exhausting step
Claims (15)
상기 배관 모듈의 급기측 배관을 통해 오는 외기를 현열 냉각시키도록 구성되는 간접식 증발냉각기;
상기 간접식 증발 냉각기를 거친 외기를 냉각 및 가습하도록 구성되는 직접식 증발냉각기; 및
상기 급기측 배관의 최상류 측에 설치되어 급기되는 외기를 제습하기 위한 제습 모듈을 포함하고,
상기 제습 모듈은 상기 간접식 증발냉각기로 외기가 도입되기 전에 선(先) 제습하도록 구성되는 액체식 제습기(liquid desiccant), 및 상기 액체식 제습기에서 사용되는 제습제를 재생하도록 상기 액체식 제습기에 고온의 열원을 제공하는 고온열원 공급유닛을 포함하고,
상기 고온열원 공급유닛은 연료전지 또는 열병합발전설비와, 상기 연료전지 또는 열병합발전설비에서 발생된 폐열을 상기 액체식 제습기로 순환시키기 위한 순환 라인을 포함하는
친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템.
A piping module including an air supply side piping and an exhaust side piping for introducing outside air into the air conditioning space and discharging it back to the outside;
An indirect evaporative cooler configured to sensibly cool the outside air flowing through the supply side pipe of the piping module;
A direct evaporative cooler configured to cool and humidify the outside air through the indirect evaporative cooler; And
And a dehumidification module installed on the most upstream side of the air supply pipe for dehumidifying the outside air to be supplied,
The dehumidifying module may further include a liquid desiccant configured to dehumidify before outside air is introduced into the indirect evaporative cooling unit, and a high-temperature dehumidifier to regenerate the dehumidifier used in the liquid dehumidifier. And a high-temperature heat source supply unit for providing a heat source,
The high-temperature heat source supply unit includes a fuel cell or a cogeneration system, and a circulation line for circulating the waste heat generated in the fuel cell or the cogeneration system to the liquid type dehumidifier
All outdoor air conditioning system using environmentally friendly energy.
상기 연료전지나 열병합발전설비에서 발생된 폐열을 저장하도록 상기 순환라인에 구비되는 축열유닛; 및
상기 연료전지나 열병합발전설비의 폐열이 부족할 경우, 태양광을 집열하여 상기 축열유닛으로 제공하기 위한 태양광 집열유닛을 더 포함하는
친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템.
The method according to claim 1,
A heat storage unit provided in the circulation line for storing waste heat generated in the fuel cell or the cogeneration facility; And
Further comprising a solar light collecting unit for collecting solar light and providing it to the heat storage unit when the waste heat of the fuel cell or the cogeneration facility is insufficient
All outdoor air conditioning system using environmentally friendly energy.
상기 연료전지나 열병합발전설비의 전기열원이 부족할 경우, 연료전지나 열병합발전설비에 대하여 전기열원의 충당을 위한 태양광 장치를 더 포함하는
친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Further comprising a photovoltaic device for supplying an electric heat source to the fuel cell or the cogeneration facility when the electric heat source of the fuel cell or the cogeneration facility is insufficient
All outdoor air conditioning system using environmentally friendly energy.
상기 배관 모듈의 배기 측 배관에 구비되어 배기되는 외기를 현열 교환시키기 위한 현열교환기(sensible heat exchanger)를 더 포함하고,
상기 직접식 증발냉각기를 통해 거친 외기를 분지시켜 공조공간으로 공급되는 두 개의 분지된 급기 배관으로 이루어지고, 상기 분지된 급기 배관 중 하나는 상기 직접식 증발냉각기를 거친 외기가 공급되며, 다른 하나는 상기 현열교환기를 통해 재열되어 공급되도록 구성되는
친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a sensible heat exchanger disposed in an exhaust pipe of the piping module for exchanging sensible heat,
And two branched supply pipes branched into the air conditioning space by branching the rough outside air through the direct evaporation cooler, one of the branched supply pipes is supplied with the outside air through the direct evaporative cooling device, And is configured to be reheated and supplied through the sensible heat exchanger
All outdoor air conditioning system using environmentally friendly energy.
상기 현열교환기의 상류 측에 설치되어 상기 배기되는 외기를 추가 히팅하는 히팅코일, 및 상기 분지된 급기 배관을 통해서 공급되는 급기는 공조 공간에 공급되기 이전에 설치되는 터미널박스를 더 포함하고,
상기 터미널박스는 공조 공간의 부하 조건이나 재실자의 선택에 따라 저온 측 또는 중립 측 공기가 선택적으로 급기되거나, 필요 온도로 혼합되어 급기되도록 구성되는
친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템.
5. The method of claim 4,
A heating coil installed on an upstream side of the sensible heat exchanger to further heat the outside air to be exhausted, and a terminal box installed before the supply air supplied through the branched air supply pipe is supplied to the air conditioning space,
The terminal box is configured such that low-temperature side or neutral-side air is selectively supplied according to the load condition of the air conditioning space or the occupant's choice, or mixed with the required temperature and supplied
All outdoor air conditioning system using environmentally friendly energy.
상기 액체식 제습모듈은
상기 액체식 제습기에서 재생된 제습제의 열이 급기로 전달되지 않도록 열교환시키기 위한 저온열원 공급장치를 더 포함하는
친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템.
The method according to claim 1,
The liquid type dehumidifying module
Further comprising a low-temperature heat source supply device for heat-exchanging the heat of the desiccant regenerated in the liquid type dehumidifier
All outdoor air conditioning system using environmentally friendly energy.
상기 저온열원 공급장치는
냉각 타워를 포함하는 냉수측 프리쿨링(water-side free cooling) 장치로 구성되는
친환경 에너지를 이용한 전외기 공조시스템.
The method according to claim 6,
The low temperature heat source supply device
And a water-side free cooling device including a cooling tower
All outdoor air conditioning system using environmentally friendly energy.
상기 예-제습 단계를 거친 외기를 간접식 증발냉각기(IEC)에 통과시키면서 현열 냉각시키는 현열냉각 단계;
상기 현열냉각된 외기를 직접식 증발냉각기에 통과시키면서 냉각 및 가습시켜 공조 공간으로 공급하는 공조공간 공급단계; 및
상기 공조 공간에서 공조된 공기를 외측으로 배기하는 배기 단계를 포함하고,
상기 예-제습 단계는 상기 액체식 제습기에 포함되는 함수성 제습제를 재생하기 위하여 재생열원을 공급하기 위하여 연료전지 또는 열병합발전설비에서 발생된 폐열을 공급하고, 상기 재생열원에 의해 재생된 제습제의 열이 외기로 열전달되는 것을 방지하기 위하여 저온 열원을 공급하여 냉각시키는 냉각열원을 공급하는 것을 포함하는
친환경 에너지를 이용한 전외기 공조방법.
A pre-dehumidification step of preliminarily dehumidifying the air introduced from the outside through the liquid type dehumidifier installed at the uppermost stream on the supply side;
A sensible heat cooling step in which the outside air having undergone the above-described example-dehumidifying step is subjected to sensible heat cooling while passing through an indirect evaporative cooler (IEC);
A cooling air supplying step of cooling and humidifying the sensible heat-cooling outdoor air while passing the ambient air through a direct evaporative cooling device to supply the air to the air conditioning space; And
And an exhausting step of exhausting the air conditioned in the air conditioning space to the outside,
The dehumidifying step may include supplying waste heat generated in the fuel cell or the cogeneration facility to supply a regenerative heat source for regenerating the moisturizing agent contained in the liquid type dehumidifier, And supplying a cooling heat source for cooling by supplying a low-temperature heat source to prevent heat transfer to the outside air
A Method for All - Outer Air Coordination Using Eco - friendly Energy.
상기 연료전지 또는 열병합발전설비에서 제공되는 전기열원이 부족할 경우, 연료전지나 열병합발전설비에 대한 전기열원의 충당을 위하여 태양광 장치를 이용한 보조 전기열원을 공급하는 것을 더 포함하는
친환경 에너지를 이용한 전외기 공조방법.
9. The method of claim 8,
Further comprising supplying an auxiliary electric heat source using a photovoltaic device for the provision of an electric heat source to the fuel cell or the cogeneration facility when the electric heat source provided by the fuel cell or the cogeneration facility is insufficient
A Method for All - Outer Air Coordination Using Eco - friendly Energy.
상기 연료전지나 열병합발전설비에서 발생되어 제공되는 재생열원이 부족할 경우, 태양광 집열판을 통해 집열된 보조열원을 보조적으로 공급하도록 하는 것을 더 포함하는
친환경 에너지를 이용한 전외기 공조방법.
10. The method according to claim 8 or 9,
Further comprising: supplementally supplying an auxiliary heat source collected through the photovoltaic heat collecting plate when the regenerative heat source generated from the fuel cell or the cogeneration facility is insufficient
A Method for All - Outer Air Coordination Using Eco - friendly Energy.
상기 냉각열원은 냉각타워를 포함하는 냉수측 프리쿨링을 통해 공급되는 냉각수를 통해 이루어지는
친환경 에너지를 이용한 전외기 공조방법.
9. The method of claim 8,
The cooling heat source is provided through cooling water supplied through cold water side pre-cooling including a cooling tower
A Method for All - Outer Air Coordination Using Eco - friendly Energy.
상기 공조공간 공급 단계에서 상기 냉각 및 가습된 외기는 둘로 분지되어 분지된 하나는 공조공간으로 공급되고, 다른 하나는 배기 측에 설치되어 배기 공기의 열을 회수하는 현열교환기를 통해 실온에 가까운 중립 온도로 재열되어 공급되는
친환경 에너지를 이용한 전외기 공조방법.
9. The method of claim 8,
The cooled and humidified outdoor air is supplied to the air conditioning space in the air conditioning space supplying step. One of the cooled indoor air and the humidified outdoor air is supplied to the air conditioning space, and the other is a neutral temperature Reheated
A Method for All - Outer Air Coordination Using Eco - friendly Energy.
상기 현열교환기에서 회수된 열만으로는 요구되는 중립 온도를 얻기 어려운 경우, 상기 현열 교환기의 배기 상류 측에 설치되는 히팅코일을 통해서 부족한 열을 추가 공급하는
친환경 에너지를 이용한 전외기 공조방법.
13. The method of claim 12,
When it is difficult to obtain the required neutral temperature by the heat recovered by the sensible heat exchanger, the heat of the sensible heat exchanger is additionally supplied through the heating coil installed on the exhaust upstream side of the sensible heat exchanger
A Method for All - Outer Air Coordination Using Eco - friendly Energy.
상기 둘로 분지되어 공급되는 급기는 공조 공간에 공급되기 이전에 터미널 박스에서 실내의 부하 조건이나 재실자의 선택에 따라 저온 측 또는 중립 측 공기가 선택적으로 급기되도록 하거나, 필요 온도로 혼합되어 급기되도록 하는
친환경 에너지를 이용한 전외기 공조방법.
13. The method of claim 12,
The supply air supplied in the two branches may be selectively supplied to the low-temperature side or the neutral side air in accordance with the load condition of the room or the choice of the occupant in the terminal box before being supplied to the air conditioning space,
A Method for All - Outer Air Coordination Using Eco - friendly Energy.
상기 예-제습(pre-dehumidification)의 예-제습, 상기 현열냉각 단계의 현열냉각 및 상기 공조공간 공급 단계에서의 냉각 및 가습은 외기의 습도 및 급기 온도에 따라 선택적으로 실행되는
친환경 에너지를 이용한 전외기 공조방법.9. The method of claim 8,
Examples of the pre-dehumidification-dehumidification, the sensible heat cooling in the sensible heat cooling step, and the cooling and humidification in the air conditioning space supply step are selectively executed according to the humidity of the outside air and the supply air temperature
A Method for All - Outer Air Coordination Using Eco - friendly Energy.
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