KR20160112815A - 냉각수 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치 및 선박용 온음용수 공급 방법 - Google Patents

냉각수 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치 및 선박용 온음용수 공급 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160112815A
KR20160112815A KR1020150039153A KR20150039153A KR20160112815A KR 20160112815 A KR20160112815 A KR 20160112815A KR 1020150039153 A KR1020150039153 A KR 1020150039153A KR 20150039153 A KR20150039153 A KR 20150039153A KR 20160112815 A KR20160112815 A KR 20160112815A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water
fresh water
cooling
cooling water
fresh
Prior art date
Application number
KR1020150039153A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101682897B1 (ko
Inventor
이승기
최철환
Original Assignee
대우조선해양 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대우조선해양 주식회사 filed Critical 대우조선해양 주식회사
Priority to KR1020150039153A priority Critical patent/KR101682897B1/ko
Publication of KR20160112815A publication Critical patent/KR20160112815A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101682897B1 publication Critical patent/KR101682897B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12—Heating; Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J1/00—Arrangements of installations for producing fresh water, e.g. by evaporation and condensation of sea water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • F22D1/36—Water and air preheating systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12—Heating; Cooling
    • B63J2002/125—Heating; Cooling making use of waste energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

냉각수 시스템(cooling water system)에 사용된 냉각수를 온음용수 공급 시스템(hot potable water system)의 온수기를 예열(calorifier preheating)하는데 활용함으로써 냉각수의 폐열을 회수하면서, 냉각수의 폐열이 과하게 회수되지 않도록 하여 냉각수의 온도를 일정하게 유지하는 장치 및 방법을 제공한다.

Description

냉각수 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치 및 선박용 온음용수 공급 방법{A potable water feeding apparatus for ship using waste heat from cooling water and a potable water feeding method therewith}
본 발명은 선박 및 해양 설비에 사용되는 냉각수 시스템(cooling water system)에서 나오는 폐열을 선박용 온음용수 공급 시스템(hot potable water system)의 온수기 예열(calorifier preheating)에 활용하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
선박이 운항하기 위해서는 메인 엔진, 발전기 엔진, 보일러, 펌프 및 에어컨 등 많은 장비들이 작동되며, 이러한 각 장비들은 작동하면서 많은 열을 발생시킨다. 이렇게 발생되는 열을 소산시키기 위해 각각의 장비에 냉각수(cooling water)를 공급하며, 각 장비에서 직접적으로 열을 회수하는 냉각수 매체로는 청수(fresh water)가 사용된다. 각 장비로부터 열을 회수한 상기 청수는 열교환기(heat exchanger)를 통해 해수와 열교환을 하면서 해수에 열을 전달하게 되며, 이렇게 열이 전달된 해수는 바다로 배출되면서 지속적으로 선박에서 발생되는 열을 소산시킬 수 있다.
종래에는 메인 엔진만을 냉각시키는 고온 냉각수 시스템(high temperature cooling water system)에 사용된 냉각수(약 80 ℃ ~ 90 ℃)의 폐열을 회수하여 에너지를 절감하는 기술이 주로 사용되었으며, 엔진을 포함하는 선박 전체의 설비를 냉각시키는 저온 냉각수 시스템(low temperature cooling water system)에 사용되는 냉각수의 경우에는 온도범위가 낮아(약 40 ℃ ~ 50 ℃) 폐열을 회수하여 재활용할 수 있는 범위가 매우 제한적이었다.
한편, 음용수 공급 시스템(potable water system)은 선원들의 위생수 및 음용수를 공급하는 시스템으로 조수기(fresh water generator)에서 생성된 청수를 청수 탱크에서 저장 후 경수화 장치 및 살균기를 거쳐서 선원들에게 공급하는 것으로, 대표적인 음용수 공급 시스템(potable water system)으로 온음용수 공급 시스템(hot potable water system)을 들 수 있으며, 온수기(calorifier)가 여기에 포함된다. 온수기는 일반적으로 전기 히터(heater)가 적용되고, 경우에 따라서는 증기(steam)을 이용하는 경우도 있지만, 관리의 용이성 및 위생적인 측면에서 전기 히터가 주로 적용되고 있다. 이러한 온음용수 공급 시스템(hot potable water system)의 온수기를 예열(calorifier preheating)하는 시스템에는 온도가 상대적으로 낮은 저온 냉각수 시스템의 냉각수가 활용될 수 있다.
하지만, 온음용수 공급 시스템(hot potable water system)에서 냉각수의 폐열이 과하게 회수되어 저온 냉각수 시스템의 각 설비를 냉각시키기 위해 공급되는 냉각수의 온도가 설정된 온도(일반적으로 36 ℃)보다 낮아지면 다음과 같은 문제가 발생한다.
엔진과 같이 대형장비에 공급되는 윤활유의 경우에는 유동성이 확보되어야 하며 유막이 깨지지 않아야 하기 때문에 윤활유가 적정한 온도로 공급되어야 하는데(일반적으로 45 ℃), 엔진을 냉각하기 위해서 공급되는 냉각수 온도의 갑작스러운 변화에 의해 윤활유의 온도가 적정한 온도보다 더 낮아지면 그 기능에 문제가 발생할 수 있다.
또한 피스톤 타입의 압축기의 경우에는 피스톤을 냉각시키기 위해 냉각수가 공급되는데, 냉각수 온도가 너무 낮은 경우에는 공기내의 수분이 응축되어 해머링에 의해서 피스톤의 내부 구성들이 손상될 수 있는 등 냉각수의 갑작스러운 온도 변화에 의해 각종 장비들이 열충격(thermal shock)을 입을 수 있다.
그러므로, 타 시스템과 마찬가지로 냉각수 시스템 역시 안정성이 매우 중요하며, 냉각수의 폐열이 과하게 회수되지 않도록 하여 각 장비들에 공급되는 냉각수의 온도를 일정하게 유지시키는 기술이 필요하다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉각수 시스템(cooling water system)(A)에 사용된 냉각수를 사용하여 온음용수 공급 시스템(hot potable water system)의 예열기(calorifier preheater)에 활용함으로써 냉각수의 폐열을 회수하고, 동시에 유량조절밸브를 통해 냉각수의 유량을 조절하여 폐열이 과하게 회수되지 않도록 함으로써 냉각수의 온도를 일정하게 유지하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
이러한 종래 기술의 문제점 및 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 냉각수 시스템(cooling water system)(A)에 사용된 냉각수의 폐열을 이용하는 선박용 온음용수(hot potable water) 공급 장치를 제공하며, 좀 더 구체적으로는 선박에 설치된 장비들(11)의 냉각에 사용된 냉각수가 도입되어 냉각수와의 열교환을 통해 폐열을 전달받아 음용수를 예열하는 예열기(preheater)(12); 및 예열기(12)로 예열된 음용수를 공급받아 가열하는 온수기(calorifier)(13);를 포함하는 선박용 온음용수 공급 장치를 제공한다.
또한, 선박에 설치된 장비들(11)의 냉각에 사용된 냉각수가 예열기(12)로 도입되는 제 1 공급 라인(21) 상에 설치되는 유량조절밸브(14); 예열기(12)에서 폐열을 전달한 냉각수가 냉각수 시스템으로 회수되는 제 2 공급 라인(22) 상에 설치되는 온도센서(15); 및 유량조절밸브(14)와 온도센서(15)에 연결되는 제 1 제어부(10);를 더 포함함으로써, 온도센서(15)에서 측정되는 온도가 설정 온도 미만이면 제 1 제어부(10)가 유량조절밸브(14)를 제어하여 예열기(12)로 도입되는 냉각수의 유량을 낮추도록 할 수 있다.
한편, 냉각수 시스템(A)은 예열기(12)에서 회수되는 냉각수를 냉각수 시스템으로 공급하는 청수 냉각 펌프(16); 및 냉각수 시스템 내의 압력을 유지시키는 팽창 탱크(expansion tank)(19);를 포함할 수 있고, 청수 냉각 펌프(16)로부터 선박에 설치된 장비들(11)로 냉각수가 공급되는 제 3 공급 라인(23) 상에 설치되는 온도조절밸브(17); 청수 냉각 펌프(16)에서 배출되는 냉각수의 일부를 해수와 열교환을 하여 온도조절밸브(17)로 공급하는 열교환기(18); 및 온도조절밸브(17)에 연결되는 제 2 제어부(20)를 더 포함하여, 온도조절밸브(17)로부터 선박에 설치된 장비들(11)로 공급되는 냉각수의 온도가 설정된 온도 이상이면 제 2 제어부(20)가 온도조절밸브(17)를 제어하여 열교환기(18)로부터 선박에 설치된 장비들(11)로 공급되는 냉각수의 유량을 증가시킬 수 있다.
또, 본 발명의 온음용수 공급 장치는 조수기(fresh water generator)(38)에서 생성된 청수(fresh water)를 저장하는 청수 탱크(31); 청수 탱크(31)에 저장된 청수를 외부로 공급하는 청수 공급 펌프(32); 청수 공급 펌프(32)와 연결되어 외부로 공급되는 청수의 공급량을 조절하는 청수 취수 용기(fresh water hydrophore vessel)(33); 청수 취수 용기(33)로부터 도입되는 청수에 미네랄(mineral)을 공급하는 경수화 장치(34); 및 경수화 장치(34)로부터 도입되는 청수를 살균하여 살균된 청수를 음용수로서 예열기(12)에 공급하는 살균기(35);를 더 포함할 수 있으며, 살균기(35)로부터 도입되는 음용수가 예열기(12)를 거치지 않고 온수기(13)로 직접 공급되는 제 4 공급 라인(41)을 더 포함할 수 있다.
상기 청수 취수 용기(33)는, 내부의 압력을 측정하는 압력센서(36); 및 압력센서(36)와 청수 공급 펌프(32)에 연결되는 제 3 제어부(30);를 더 포함할 수 있는데, 제 3 제어부(30)가 압력센서(36)에 측정되는 압력에 기초하여 청수 공급 펌프(32)를 제어함으로써 청수 취수 용기(33) 내의 청수의 양을 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 형태로, 냉각수 시스템(A)에 사용된 냉각수의 폐열을 이용하는 선박용 온음용수 공급 방법을 들 수 있는데, 선박에 설치된 장비들(11)의 냉각에 사용된 냉각수가 예열기(preheater)(12)로 도입되어 냉각수와의 열교환을 통해 폐열을 전달받아 음용수가 예열되는 단계; 및 예열기(12)에서 예열된 음용수를 공급받아 온수기(calorifier)(13)로 가열하는 단계;를 포함하는 선박용 온음용수 공급 방법이 이에 해당된다.
또한, 상기 예열기(12)에서 폐열을 전달한 냉각수가 냉각수 시스템으로 회수되는 제 2 공급 라인(22) 상에 설치되는 온도센서(15)에서 측정되는 온도가 설정 온도 미만이면, 유량조절밸브(14)와 온도센서(15)에 연결되는 제 1 제어부(10)가 선박에 설치된 장비들(11)의 냉각에 사용된 냉각수가 상기 예열기(12)로 도입되는 제 1 공급 라인(21) 상에 설치되는 유량조절밸브(14)를 제어하여, 예열기(12)로 도입되는 냉각수의 유량을 낮추도록 구성할 수 있다.
또, 예열기(12)에서 회수되는 냉각수는 청수 냉각 펌프(16)를 통해 상기 선박에 설치된 장비들(11)로 공급하는 단계;를 포함할 수 있으며, 청수 냉각 펌프(16)로부터 선박에 설치된 장비들(11)로 냉각수가 공급되는 제 3 공급 라인(23) 상에 설치되는 온도조절밸브(17)로부터 선박에 설치된 장비들(11)로 공급되는 냉각수의 온도가 설정된 온도 이상이면, 청수 냉각 펌프(16)에서 배출되는 냉각수의 일부를 해수와 열교환을 하여 온도조절밸브(17)로 공급하는 열교환기(18)를 온도조절밸브(17)에 연결되는 제 2 제어부(20)가 제어하여, 열교환기(18)로부터 선박에 설치된 장비들(11)로 공급되는 냉각수의 유량을 증가시키도록 구성할 수 있다.
한편, 상기 온음용수 공급 방법은 조수기(fresh water generator)(38)에서 생성된 청수(fresh water)가 청수 탱크(31)에 저장되는 단계; 청수 탱크(31)에 저장된 청수를 청수 공급 펌프(32) 및 상기 청수 공급 펌프(32)와 연결되어 외부로 공급되는 청수의 공급량을 조절하는 청수 취수 용기(fresh water hydrophore vessel)(33)를 이용하여 청수 탱크(31) 외부로 공급하는 단계; 청수 취수 용기(33)로부터 경수화 장치(34)로 도입되는 청수에 미네랄(mineral)을 공급하는 단계; 및 경수화 장치(34)로부터 살균기로 도입되는 청수를 살균하여 살균된 청수를 음용수로서 예열기(12)에 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 청수 취수 용기(33)에 설치된 청수 취수 용기(33) 내의 압력을 측정하는 압력센서(36)에 측정되는 압력에 기초하여, 압력센서(36) 및 청수 공급 펌프(32)와 연결되는 제 3 제어부(30)가 청수 공급 펌프(32)를 제어함으로써, 청수 취수 용기(33) 내의 청수의 양을 일정하게 유지할 수 있게 구성할 수 있으며, 상기 살균기(35)로부터 도입되는 음용수가 예열기(12)에 공급되는 단계 대신에 온수기(13)로 직접 공급되는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉각수 시스템(cooling water system)(A)에 사용된 냉각수를 온음용수 공급 시스템(hot potable water system)의 온수기(13)를 예열(calorifier preheating)하는데 활용함으로써 냉각수의 폐열을 효과적으로 회수할 수 있으며, 유량조절밸브를 통해 냉각수의 유량을 조절하여 폐열이 과하게 회수되지 않도록 함으로써 냉각수의 온도를 일정하게 유지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 온수기(calorifier)(13)의 예열기(preheating)(12)와 연결되는 냉각수 시스템(cooling water system)(A)을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 냉각수 시스템(A)과 연결되는 온음용수 공급 시스템(hot potable water system)을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 예열기에서 냉각수와 음용수의 열교환 과정을 도식적으로 나타낸 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 온수기(calorifier)(13)의 예열기(preheating)(12)와 연결되는 냉각수 시스템(cooling water system)(A)을 도식적으로 나타낸 것이다. 본 발명에 활용되는 냉각수 시스템은 저온 냉각수 시스템(low temperature cooling water system)인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 선박에 설치된 장비들(11)을 냉각하는데 사용된 냉각수는 선박 또는 해양용 온음용수 공급 시스템의 예열기(12)에 도입되어 그 폐열을 음용수와 열교환한다. 이에 따라, 냉각수의 온도는 낮아지고 음용수의 온도는 높아지게 된다. 저온 냉각수 시스템의 경우, 사용된 냉각수의 온도는 약 40 ℃ ~ 50 ℃ 정도인데, 온음용수 공급 시스템에 사용하기 위한 음용수의 목표 온도는 일반적으로 약 70 ℃ 정도이므로 상기 예열된 음용수는 온수기(calorifier)(13)에서 공급받아 목표 온도까지 더 가열된다.
온수기(13)로는 전기 히터(heater) 또는 증기(steam)를 이용할 수 있으며, 관리의 용이성 및 위생적인 측면에서 전기 히터를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 선박에 설치된 장비들(11)의 냉각에 사용된 냉각수가 예열기(12)로 도입되는 제 1 공급 라인(21) 상에는 유량조절밸브(14), 예열기(12)에서 폐열을 전달한 냉각수가 냉각수 시스템으로 회수되는 제 2 공급 라인(22) 상에는 온도센서(15), 그리고 유량조절밸브(14)와 온도센서(15)에 연결되는 제 1 제어부(10)가 설치될 수 있는데, 예열기(12)에서 냉각수의 폐열이 과하게 회수되어 설정된 온도 미만으로 냉각수의 온도가 떨어질 경우 제 1 제어부(10)가 유량조절밸브(14)를 제어하여 예열기(12)로 도입되는 냉각수의 유량을 낮추도록 하기 위함이다.
이는, 온음용수 공급 시스템에서 냉각수의 폐열이 과하게 회수되지 않도록 하기 위한 것인데, 저온 냉각수 시스템의 각 설비를 냉각시키기 위해 공급되는 냉각수의 온도가 설정된 온도(일반적으로 36 ℃)보다 낮아지면 다음과 같은 문제가 발생한다.
엔진과 같이 대형장비에 공급되는 윤활유의 경우에는 유동성이 확보되어야 하며 유막이 깨지지 않아야 하기 때문에 윤활유가 적정한 온도로 공급되어야 하는데(일반적으로 45 ℃), 엔진을 냉각하기 위해서 공급되는 냉각수 온도의 갑작스러운 변화에 의해 윤활유의 온도가 적정한 온도보다 더 낮아지면 그 기능에 문제가 발생할 수 있다.
또한 피스톤 타입의 압축기의 경우에는 피스톤을 냉각시키기 위해 냉각수가 공급되는데, 냉각수 온도가 너무 낮은 경우에는 공기내의 수분이 응축되어 해머링에 의해서 피스톤의 내부 구성들이 손상될 수 있는 등 냉각수의 갑작스러운 온도 변화에 의해 각종 장비들이 열충격(thermal shock)을 입을 수 있다.
그러므로, 타 시스템과 마찬가지로 냉각수 시스템 역시 안정성이 매우 중요하며, 상기 유량조절밸브(14), 온도센서(15) 및 제 1 제어부(10)를 통해 냉각수의 폐열이 과하게 회수되지 않도록 하여 각 장비들에 공급되는 냉각수의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 냉각수 시스템에 사용되는 냉각수의 온도는 약 36 ℃로 유지되는 것이 바람직하다.
선박에 설치된 장비들(11)을 냉각하는데 사용된 냉각수 및/또는 예열기(12)에서 폐열을 전달하고 회수되는 냉각수는 청수 냉각 펌프(16)에 의해 다시 냉각수 시스템으로 공급된다. 냉각수 시스템은 닫힌계(closed loop)이므로 상기 청수 냉각 펌프(16)는 해당 시스템 내에서 냉각수를 순환시키는 역할을 한다.
청수 냉각 펌프(16)에 의해 공급된 냉각수는 선박에 설치된 장비들(11)로 도입되어 장비들을 냉각시킨다. 선박에 설치된 장비들(11)로는 메인 엔진, 발전기 엔진, HVAC(공기조화) 장치, 냉동기, 냉각기(cooler), 보일러, 펌프 중 하나 이상이 될 수 있으며, 이 외에도 선박에 설치될 수 있는 기타 장비들이 이에 포함될 수 있다.
한편, 청수 냉각 펌프(16)에서 배출되는 냉각수의 일부가 도입되어 해수와의 열교환을 통해 온도가 낮아지도록 하는 열교환기(18)를 구비할 수 있는데, 청수 냉각 펌프(16)로부터 선박에 설치된 장비들(11)로 냉각수를 공급하는 제 3 공급 라인(23) 상에 온도조절밸브(17) 및 이에 연결되는 제 2 제어부(20)를 설치하고, 열교환기(18)와 연결하여 냉각수의 온도를 조절할 수 있다. 이는 예열기(12)에 폐열을 전달한 냉각수의 온도가 여전히 설정된 온도보다 높을 경우, 제 2 제어부(20)가 온도조절밸브(17)를 제어하여 열교환기(18)에서 해수와 열교환되어 온도가 낮아진 냉각수를 선박에 설치된 장비들(11)로 공급하는 양을 조절함으로써 이루어진다.
상기 냉각수의 온도는 온도조절밸브로부터 배출되어 선박의 각 장비들로 냉각수가 이동하는 공급 라인(26) 상에 온도센서를 설치함으로써 측정할 수 있다.
바람직하게는 열교환기(18) 2개 이상을 동시에 사용하여 온도가 낮아진 냉각수를 신속하게 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기의 냉각수 시스템과 연결되어 시스템 내의 압력을 유지시키는 팽창 탱크(expansion tank)(19)를 더 포함할 수 있다. 냉각수 시스템은 닫힌계(closed system)이므로 열 부하 및 열교환 장치에서 생기는 온도변화에 따라 그 부피, 압력 등이 변화하는데, 이를 보상해주기 위해서 팽창 탱크(19)를 설치한다.
냉각수는 설치된 장비들(11)을 냉각시킨 후 다시 공급 라인(27)을 따라 온음용수 공급 시스템의 예열기로 도입되며, 위의 과정을 반복하며 순환하게 된다.
도 2는 본 발명의 냉각수 시스템과 연결되는 온음용수 공급 시스템((hot potable water system)을 도식적으로 나타낸 것이다.
배에서 필요한 물인 청수(fresh water)는 조수기(fresh water generator)(38)에서 만들어진다. 조수기(38)는 구조에 따라 튜브형(tube type)과 플레이트형(plate type)이 될 수 있다.
조수기(38)에서 생성된 청수는 청수 탱크(31)에 저장되어 있다가 청수 공급 펌프(32)에 의해 청수 탱크(31) 외부로 공급된다.
청수 공급 펌프(32)는 외부로 공급되는 청수의 공급량을 조절하는 청수 취수 용기(fresh water hydrophore vessel)(33)가 연결될 수 있는데, 이 청수 취수 용기(33)는 청수 취수 용기(33) 내에 압축공기를 주입하는 압축공기 주입부(37), 청수 취수 용기(33) 내의 압력을 측정하는 압력센서(36) 및 압력센서(36)와 청수 공급 펌프(32)에 연결되는 제 3 제어부(30)를 포함할 수 있다.
이는, 실제 소모되는 양을 실시간으로 확인하여 그에 맞는 유량을 공급하는 것이 어렵기 때문에 도입하는 취수 시스템(hydrophore system)으로서, 해당 용기에 압축공기 주입부(37)를 통해 압축공기를 공급 후 청수를 도입하면 상부에 있는 공기부분이 압축되는 원리를 적용하여, 압력센서(36)에서 측정되는 압력이 설정된 압력보다 낮으면 청수 취수 용기(33) 내에 청수의 양이 적다는 의미이기 때문에 제 3 제어부(30)가 청수 공급 펌프(32)를 작동시켜서 청수를 용기에 채우고, 압력이 설정된 압력보다 높으면 용기 내에 청수의 양이 많다는 의미이기 때문에 청수 공급 탱크(31)의 작동을 중단시켜서 일정한 양의 청수를 유지할 수 있도록 하는 것이다.
청수의 일부는 청수 취수 용기(33)로부터 선박 내 각 장비의 냉각, 청소 등에 사용되는 상수(service water)(42)로서 이용될 수 있고, 나머지는 경수화 장치(34)로 도입되어 미네랄(mineral)이 공급된다. 조수기(38)에서 생산된 청수의 경우, pH, 경도, 미네랄의 부재로 음용수로 바로 사용하기 부적합하기 때문에, 여과기의 기능도 수행할 수 있는 경수화 장치(34)를 통해 pH 조절 및 각종 미네랄의 첨가 등을 거칠 수 있다.
경수화 장치(34)로부터 도입되는 청수는 살균기(35)에서 살균되어 선박의 음용수 공급 시스템에서 사용하는 음용수가 되어, 이 중 일부는 상온의 음용수(potable water)를 필요로 하는 곳으로 보내지고(43) 나머지는 온수기(13)의 예열기(12)에 공급된다. 예열기(12)에서 냉각수의 폐열을 전달받아 예열된 음용수는 온수기(13)로 도입되어 가열된다. 가열된 음용수인 온음용수(hot potable water)는 그 사용처로 보내진다(44).
또한, 상기 예열기(12)를 거치지 않고 살균기(35)와 온수기(13)가 직접 연결되는 제 4 공급 라인(41)을 더 포함하여, 예열기(12)로 도입되는 음용수의 양을 조절할 수 있다.
이하, 실시예 1에서 본 발명의 일 실시형태에 따라 냉각수의 폐열을 회수하여 음용수에 전달함으로써 절감할 수 있는 에너지량에 대한 계산을 수식을 포함하여 설명한다.
<냉각수 폐열의 회수에 의한 에너지 절감량 계산>
2 m3/h, 10 ℃의 음용수를 30 ℃로 승온시키기 위한 100 m3/h, 50 ℃인 냉각수의 온도 강하는 다음과 같이 계산할 수 있다.
먼저, 음용수를 승온시키는데 필요한 열량은 다음과 같다.
Q = CMΔT
Q = (1.0 kcal/kg·℃) * (2 m3/h * 1,000 kg/m3) * (30 ℃ - 10 ℃)
Q = 40,000 kcal/h
다음으로, 냉각수의 온도 강하는 다음과 같이 계산된다.
Q = CMΔT
40,000 kcal/h = (1.0 kcal/kg·℃) * (100 m3/h * 1000 kg/m3) * ΔT
ΔT = 0.4 ℃
(여기서, Q는 냉각수 또는 음용수의 시간당 열량(kcal/h)이고, C는 물의 비열(kcal/kg·℃)을 의미하며, M은 냉각수 또는 음용수의 유량(m3/h), T는 냉각수 또는 음용수의 온도(℃), Δ 는 변화량을 의미한다.)
냉각수와 음용수가 열교환하는 과정에서 손실되는 열이 없다고 가정하면, 전체 냉각수의 유량이 1,000 m3/h인 경우에는 그 유량의 10 %인 100 m3/h의 0.4 ℃ 변화만으로도 40,000 kcal/h의 기능을 하는 예열기를 얻을 수 있다. 다시 말해, 냉각수를 냉각하는데 필요한 열량이 40,000 kcal/h만큼 절감되는 효과가 있는 것이다.
즉, 2 m3/h, 10 ℃의 음용수를 온음용수로 사용하기 위한 목표 온도인 70 ℃까지 승온시키려면 전력이 140 kW가 필요한 반면, 상기 계산한 바와 같이 10 ℃에서 30 ℃까지 20 ℃를 승온시키는 만큼의 열량(40,000 kcal/h)을 냉각수의 폐열에서 예열기로 가져오면 온수기로 30 ℃에서 70 ℃까지만 승온시키면 되므로 전력이 46 kW 밖에 소요되지 않는다. 따라서, 이 경우 필요한 전력이 약 32 % 절감되는 우수한 효과를 확인할 수 있다.
10: 제 1 제어부 11: 선박에 설치된 장비들
12: 예열기 13: 온수기
14: 유량조절밸브 15: 온도센서
16: 청수 냉각 펌프 17: 온도조절밸브
18: 열교환기 19: 팽창 탱크
20: 제 2 제어부 21: 제 1 공급 라인
22: 제 2 공급 라인 23: 제 3 공급 라인
30: 제 3 제어부 31: 청수 탱크
32: 청구 공급 펌프 33: 청수 취수 용기
34: 경수화 장치 35: 살균기
36: 압력 센서 38: 조수기
41: 제 4 공급 라인

Claims (14)

  1. 냉각수 시스템(cooling water system)에 사용된 냉각수의 폐열을 이용하는 선박용 온음용수(hot potable water) 공급 장치에 있어서,
    선박에 설치된 장비들(11)의 냉각에 사용된 냉각수가 도입되어 상기 냉각수와의 열교환을 통해 폐열을 전달받아 음용수를 예열하는 예열기(preheater)(12); 및
    상기 예열기로 예열된 음용수를 공급받아 가열하는 온수기(calorifier)(13);를 포함하는, 선박용 온음용수 공급 장치
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 선박에 설치된 장비들(11)의 냉각에 사용된 냉각수가 상기 예열기(12)로 도입되는 제 1 공급 라인(21) 상에 설치되는 유량조절밸브(14);,
    상기 예열기(12)에서 폐열을 전달한 냉각수가 상기 냉각수 시스템으로 회수되는 제 2 공급 라인(22) 상에 설치되는 온도센서(15); 및
    상기 유량조절밸브(14)와 온도센서(15)에 연결되는 제 1 제어부(10);를 더 포함하여,
    상기 온도센서(15)에서 측정되는 온도가 설정 온도 미만이면 상기 제 1 제어부(10)가 상기 유량조절밸브(14)를 제어하여 상기 예열기(12)로 도입되는 냉각수의 유량을 낮추는 것을 특징으로 하는, 선박용 온음용수 공급 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각수 시스템은, 상기 예열기(12)에서 회수되는 냉각수를 상기 선박에 설치된 장비들(11)로 공급하는 청수 냉각 펌프(16); 및
    상기 냉각수 시스템 내의 압력을 유지시키는 팽창 탱크(expansion tank)(19);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박용 온음용수 공급 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 냉각수 시스템은, 상기 청수 냉각 펌프(16)로부터 상기 선박에 설치된 장비들(11)로 냉각수가 공급되는 제 3 공급 라인(23) 상에 설치되는 온도조절밸브(17);,
    상기 청수 냉각 펌프(16)에서 배출되는 냉각수의 일부를 해수와 열교환을 하여 상기 온도조절밸브(17)로 공급하는 열교환기(18); 및
    상기 온도조절밸브(17)에 연결되는 제 2 제어부(20)를 더 포함하여,
    상기 온도조절밸브(17)로부터 상기 선박에 설치된 장비들(11)로 공급되는 냉각수의 온도가 설정된 온도 이상이면 상기 제 2 제어부(20)가 상기 온도조절밸브(17)를 제어하여 상기 열교환기(18)로부터 상기 선박에 설치된 장비들(11)로 공급되는 냉각수의 유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 선박용 온음용수 공급 장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온음용수 공급 장치는, 조수기(fresh water generator)(38)에서 생성된 청수(fresh water)를 저장하는 청수 탱크(31);,
    상기 청수 탱크(31)에 저장된 청수를 상기 청수 탱크(31) 외부로 공급하는 청수 공급 펌프(32);,
    상기 청수 공급 펌프(32)와 연결되어 외부로 공급되는 청수의 공급량을 조절하는 청수 취수 용기(fresh water hydrophore vessel)(33);,
    상기 청수 취수 용기(33)로부터 도입되는 청수에 미네랄(mineral)을 공급하는 경수화 장치(34); 및
    상기 경수화 장치(34)로부터 도입되는 청수를 살균하여 상기 살균된 청수를 음용수로서 상기 예열기(12)에 공급하는 살균기(35);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박용 온음용수 공급 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 청수 취수 용기(33) 내부의 압력을 측정하는 압력센서(36); 및
    상기 압력센서(36)와 청수 공급 펌프(32)에 연결되는 제 3 제어부(30);를 더 포함하여,
    상기 제 3 제어부(30)가 상기 압력센서(36)에 측정되는 압력에 기초하여 상기 청수 공급 펌프(32)를 제어함으로써 상기 청수 취수 용기(33) 내의 청수의 양을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는, 선박용 온음용수 공급 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 살균기(35)로부터 도입되는 음용수가 상기 예열기(12)를 거치지 않고 상기 온수기(13)로 직접 공급되는 제 4 공급 라인(41)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박용 온음용수 공급 장치.
  8. 냉각수 시스템(cooling water system)에 사용된 냉각수의 폐열을 이용하는 선박용 온음용수(hot potable water) 공급 방법에 있어서,
    선박에 설치된 장비들(11)의 냉각에 사용된 냉각수가 예열기(preheater)(12)로 도입되어 열교환을 통해 폐열을 전달받아 음용수가 예열되는 단계; 및
    상기 예열기(12)에서 예열된 음용수를 공급받아 온수기(calorifier)(13)로 가열하는 단계;를 포함하는, 선박용 온음용수 공급 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 예열기(12)에서 폐열을 전달한 냉각수가 상기 냉각수 시스템으로 회수되는 제 2 공급 라인(22) 상에 설치되는 온도센서(15)에서 측정되는 온도가 설정 온도 미만이면,
    상기 유량조절밸브(14)와 온도센서(15)에 연결되는 제 1 제어부(10)가 상기 선박에 설치된 장비들(11)의 냉각에 사용된 냉각수가 상기 예열기(12)로 도입되는 제 1 공급 라인(21) 상에 설치되는 유량조절밸브(14)를 제어하여,
    상기 예열기(12)로 도입되는 냉각수의 유량을 낮추는 것을 특징으로 하는, 선박용 온음용수 공급 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 예열기(12)에서 회수되는 냉각수는 청수 냉각 펌프(16)를 통해 상기 선박에 설치된 장비들(11)로 공급되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박용 온음용수 공급 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 청수 냉각 펌프(16)로부터 상기 선박에 설치된 장비들(11)로 냉각수가 공급되는 제 3 공급 라인(23) 상에 설치되는 온도조절밸브(17)로부터 상기 선박에 설치된 장비들(11)로 공급되는 냉각수의 온도가 설정된 온도 이상이면,
    상기 청수 냉각 펌프(16)에서 배출되는 냉각수의 일부를 해수와 열교환을 하여 상기 온도조절밸브(17)로 공급하는 열교환기(18)를 상기 온도조절밸브(17)에 연결되는 제 2 제어부(20)가 제어하여,
    상기 열교환기(18)로부터 상기 선박에 설치된 장비들(11)로 공급되는 냉각수의 유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 선박용 온음용수 공급 방법.
  12. 제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온음용수 공급 방법은, 조수기(fresh water generator)(38)에서 생성된 청수(fresh water)가 청수 탱크(31)에 저장되는 단계;,
    상기 청수 탱크(31)에 저장된 청수를 청수 공급 펌프(32) 및 상기 청수 공급 펌프(32)와 연결되어 외부로 공급되는 청수의 공급량을 조절하는 청수 취수 용기(fresh water hydrophore vessel)(33)를 이용하여 상기 청수 탱크(31) 외부로 공급하는 단계;,
    상기 청수 취수 용기(33)로부터 경수화 장치(34)로 도입되는 청수에 미네랄(mineral)을 공급하는 단계; 및
    상기 경수화 장치(34)로부터 살균기로 도입되는 청수를 살균하여 살균된 청수를 음용수로서 상기 예열기(12)에 공급하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박용 온음용수 공급 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 청수 취수 용기(33)에 설치된 상기 청수 취수 용기(33) 내의 압력을 측정하는 압력센서(36)에 측정되는 압력에 기초하여,
    상기 압력센서(36) 및 청수 공급 펌프(32)와 연결되는 제 3 제어부(30)가 상기 청수 공급 펌프(32)를 제어함으로써,
    상기 청수 취수 용기(33) 내의 청수의 양을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는, 선박용 온음용수 공급 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 살균기(35)로부터 도입되는 음용수가 상기 예열기(12)에 공급되는 단계 대신에 상기 온수기(13)로 직접 공급되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 선박용 온음용수 공급 방법.
KR1020150039153A 2015-03-20 2015-03-20 냉각수 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치 및 선박용 온음용수 공급 방법 KR101682897B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150039153A KR101682897B1 (ko) 2015-03-20 2015-03-20 냉각수 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치 및 선박용 온음용수 공급 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150039153A KR101682897B1 (ko) 2015-03-20 2015-03-20 냉각수 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치 및 선박용 온음용수 공급 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160112815A true KR20160112815A (ko) 2016-09-28
KR101682897B1 KR101682897B1 (ko) 2016-12-20

Family

ID=57102067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150039153A KR101682897B1 (ko) 2015-03-20 2015-03-20 냉각수 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치 및 선박용 온음용수 공급 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101682897B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190036090A (ko) * 2017-09-27 2019-04-04 대우조선해양 주식회사 선박용 연료가스 공급 시스템 및 방법
KR20190066353A (ko) * 2017-12-05 2019-06-13 대우조선해양 주식회사 청수 유량제어를 활용한 선박냉각시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110002227A (ko) * 2009-07-01 2011-01-07 대우조선해양 주식회사 선박의 안정형 냉각 시스템
KR20110052811A (ko) * 2009-11-13 2011-05-19 대우조선해양 주식회사 선박의 위생용수 공급장치
KR101157924B1 (ko) * 2010-09-29 2012-06-25 대우조선해양 주식회사 선박의 엔진 냉각수를 이용한 폐열회수시스템
KR20130022201A (ko) * 2011-08-25 2013-03-06 에스티엑스조선해양 주식회사 선박 시운전용 청수 공급 펌프의 원격 제어 장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110002227A (ko) * 2009-07-01 2011-01-07 대우조선해양 주식회사 선박의 안정형 냉각 시스템
KR20110052811A (ko) * 2009-11-13 2011-05-19 대우조선해양 주식회사 선박의 위생용수 공급장치
KR101157924B1 (ko) * 2010-09-29 2012-06-25 대우조선해양 주식회사 선박의 엔진 냉각수를 이용한 폐열회수시스템
KR20130022201A (ko) * 2011-08-25 2013-03-06 에스티엑스조선해양 주식회사 선박 시운전용 청수 공급 펌프의 원격 제어 장치 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190036090A (ko) * 2017-09-27 2019-04-04 대우조선해양 주식회사 선박용 연료가스 공급 시스템 및 방법
KR20190066353A (ko) * 2017-12-05 2019-06-13 대우조선해양 주식회사 청수 유량제어를 활용한 선박냉각시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR101682897B1 (ko) 2016-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108603668B (zh) 热管理设备及控制热管理设备的方法
EP3557143B1 (en) A local thermal energy consumer assembly and a local thermal energy generator assembly for a district thermal energy distribution system
DK2470850T3 (en) Symmetrical intermediate bearings for heat pumps with cyclic discharge in a main system
CA2455582A1 (en) Passive back-flushing thermal energy system
SE539398C2 (sv) Värmeanläggning innefattande värmepump med växelvis anslutbara ackumulatortankar
KR101682897B1 (ko) 냉각수 폐열을 이용한 선박용 온음용수 공급 장치 및 선박용 온음용수 공급 방법
CN106536419A (zh) 余热水净化器和冷却系统
KR20190018444A (ko) 결합된 냉각 및 가열 시스템
EP3593054B1 (en) A local thermal energy consumer assembly and a local thermal energy generator assembly for a district thermal energy distribution system
KR101944815B1 (ko) 열효율을 극대화한 전극보일러를 사용한 난방 시스템
US20160230700A1 (en) Exhaust heat recovery apparatus of engine
RU2737650C2 (ru) Нагревательная система
KR101699708B1 (ko) 응축수의 폐열을 이용한 선박 또는 해양 구조물용 온음용수 공급 장치 및 온음용수 공급 방법
KR101800873B1 (ko) 엔진의 배기가스에 포함된 열을 회수하는 열유의 폐열을 이용한 온음용수 공급 장치 및 온음용수 공급 방법
CN104654015B (zh) 一种多级匹配供能设备及工艺
CN206684592U (zh) 一种油循环温度控制器
KR101996577B1 (ko) 가압열수를 이용한 금형의 급온·급냉 시스템
KR20130006057A (ko) 냉각용 청수를 이용한 선박용 중유저장탱크 가열 시스템
EP3502575B1 (en) Building heating system and connection method
RU2652499C1 (ru) Котельная
CN104141979A (zh) 一种船用低温采暖系统
KR20150015940A (ko) 선박의 폐열 회수 장치
NL2012338B1 (nl) Warmtedistributiesysteem en werkwijze.
KR20120108591A (ko) 열매체유 열원을 이용한 액체 가열장치
NO324193B1 (no) Reguleringsanordning for temperatur og veskemengde i forbindelse med veskefylte varme- og kjoleanlegg i form at et organ med en 6-lops plateventil

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191203

Year of fee payment: 4