KR20170067431A - 폐열회수방법 및 폐열회수시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐열회수방법에 관한 것으로, 일시적으로 미리 설정된 량 이상의 많은 량으로 배출되는 것을 감지하는 단계(단계 S1), 폐수열교환기를 통한 폐수의 원활한 유동을 위해 폐수의 유동속도를 증대시키도록 강제순환유닛의 폐수펌프를 가동하는 단계(단계 S2), 상기 폐수펌프를 가동시켜 폐수열교환기에서의 폐수의 유동 속도를 증대시켜 많은 량의 배출되는 폐수로 부터 폐수열교환기에서 폐열을 회수하는 단계(단계 S3), 온수사용처에서 온수를 사용하지 않거나, 사용하는 온수가 미리 설정된 량 보다 작은 경우에 이를 감지하는 단계(단계 S4), 폐수열교환기를 통해 방류되는 폐수와의 열교환으로 승온된 저수조로 부터의 공급수를 온수탱크로 공급하지 않고, 바이패스유닛에 의해 공급라인에서 바이패스된 바이패스라인을 통해 저수조로 귀환시키는 단계(단계 S5)를 포함하여 구성됨으로써, 다량의 온수가 방류될 때, 강제순환유닛에 의해 폐수열교환기에서의 폐수의 유동 속도를 증가시킴과 함께 폐수열교환기에서 폐열에 의해 저수조로 부터 공급되는 공급수를 승온시켜 필요한 온도로 승온시키는데 필요한 에너지 소비를 감소시킬 수 있고, 폐수로 부터의 폐열회수 효율이 향상되는 효과가 있다.

Description

폐열회수방법 및 폐열회수시스템{WASTE HEAT RECOVERY METHOD AND SYSTEM}

본 발명은 폐열회수방법에 관한 것으로, 특히 고온의 폐수로 부터 열교환을 통해 공급수를 가열시켜 폐열을 회수하는 폐열회수방법에서 폐수의 과잉공급시 바이패스되는 폐수로 인한 열손실을 방지하도록 개선된 구조의 폐열회수방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기한 폐수의 바이패스에 의한 방류로 인한 열손실을 방지하도록 개선된 폐열회수시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 사우나 혹은 공장에서 발생되는 고온의 폐수로 부터 열교환장치를 이용하여 폐수의 열에너지를 공급수를 가열하도록 하는 폐열회수방법 및 장치가 널리 알려져 있다.

예를들어, 사우나 시설에서는 사용자가 고온의 공급수를 사용한 다음 방류되는 폐수가 열교환장치를 통과하도록 하여 공급수를 가열하도록 함으로써 폐열을 회수하는 것이 알려져 있다.

도 1에는 종래 폐열회수시스템이 개략적으로 도시되어 있다. 종래의 폐열회수시스템은 사우나와 같은 온수 사용처(1)에서 발생되는 폐수는 먼저 헤어캐쳐(2)를 통해 머리카락과 같은 이물질을 제거하여 폐수열교환기(5)로 공급된 다음 폐수방류처로 방류된다. 이때 폐수의 과잉공급시 또는 사우나 시설을 사용하는 사람이 없어 청소를 하는 경우에는 온수 사용처(1)로 부터 폐수열교환기를 거치지 않고 바이패스라인(3)을 통해 바로 방류되었다.

또한, 지하수 또는 수도관을 통해 공급되는 물은 저수조(6)에서 수용된 다음 상기한 폐수열교환기(5)에서 폐열에 의해 승온되어 온수탱크(7)에 수용되며, 상기 온수탱크의 물은 보일러(8)를 통해 요구되는 온도로 가열된 다음 온수라인을 통해 온수 사용처로 공급된다. 또한 상기한 폐수열교환기를 통해 승온된 물은 냉수라인(9)을 통해 사용처로 바로 공급될 수 있다.

이러한 종래 폐수열교환장치에서는, 사우나 시설에서 일시적으로 많은 사람들이 동시에 많은 량의 온수를 사용하거나, 밤늦게 사우나 시설을 사용하는 사람이 없는 때에는 반드시 시설 내부를 남은 온수로 청소를 해야 하는데, 이 경우 일시에 과도한 량의 폐수가 발생되어 열교환기의 처리 용량을 초과하게 되며, 이때에는 바이패스라인을 통해 즉시 방류시키도록 되어 있다. 이와 같이 바이패스로 방류되는 고온의 폐수에 의한 열에너지 낭비에 대한 방안이 요구되었다.

또한, 사우나 시설을 이용하는 사람이 없는 때에는 발생되는 폐수로 부터 열교환장치에서 열을 회수하여도 공급되는 온수를 이용할 사람이 없게 되어 폐수가 열교환기를 통하지 않고 방류시킴에 따라 회수된 폐열을 효율적으로 이용할 방안이 요구되었다.

본 발명의 목적은 상기한 종래 폐열회수방법 및 장치에서의 문제점을 해결하기 위하여, 과잉공급되는 폐수를 방류시키지 않고 폐수열교환장치가 강제 순환시켜 폐수열교환장치에서 폐열을 회수하여 사용처로 물을 공급하도록 수용하는 저수조로 공급하도록 하여 방류되는 폐수로 부터의 폐열을 회수하는 폐열회수방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 폐수의 과잉 공급시 폐수를 강제순환유니트에 의해 폐수열교환장치를 통과하도록 강제순환시키고, 상기 강제순환유니트의 작동시 연동하여 저수조로 부터 폐수열교환장치를 통하여 온수탱크로 공급되는 공급수를 바이패스유니트에 의해 선택적으로 온수탱크와 저수조로 바이패스시키도록 된 폐수열교환시스템을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 폐열 회수방법은, 일시적으로 미리 설정된 량 이상의 많은 량으로 배출되는 것을 감지하는 단계(S1),

폐수열교환기를 통한 폐수의 원활한 유동을 위해 폐수의 유동속도를 증대시키도록 강제순환유닛의 폐수펌프를 가동하는 단계(S2),

상기 폐수펌프를 가동시켜 폐수열교환기에서의 폐수의 유동 속도를 증대시켜 많은 량의 배출되는 폐수로 부터 폐수열교환기에서 폐열을 회수하는 단계(S3),

온수사용처에서 온수를 사용하지 않거나, 사용하는 온수가 미리 설정된 량 보다 작은 경우에 이를 감지하는 단계(S4), 및

폐수열교환기를 통해 방류되는 폐수와의 열교환으로 승온된 저수조로 부터의 공급수를 온수탱크로 공급하지 않고, 바이패스유닛에 의해 공급라인에서 바이패스된 바이패스라인을 통해 저수조로 귀환시키는 단계(S5)를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 폐열회수시스템은, 사우나장과 같은 온수사용처에서 사용한 폐수가 배출되는 배수라인에 설치된 폐수열교환기와, 상기 온수사용처로 공급하기 위한 물을 저장하는 저수조와, 상기 저수조로 부터 물을 공급하기 위한 공급라인이 상기 폐수열교환기에 연결되어 공급수가 폐수와의 열교환에 의해 승온된 물을 온수사용처에서 요구되는 온도로 가열하는 보일러와 온수탱크를 구비한 폐열회수시스템에 있어서,

상기 온수사용처에서 미리설정된 이상의 다량의 폐수가 방류될 때, 상기 폐수열교환기를 통한 폐수의 유동속도를 증가시키도록 폐수를 강제순환시키는 강제순환유니트와,

상기 저수조로 부터 공급되는 공급수가 폐수열교화기에서 폐열에 의해 승온된 다음 온수탱크로 공급되는 승온된 물을 상기 온수탱크로의 공급라인에서 분기된 바이패스라인을 통해 저수조로 귀환시키도록 상기 강제순횐유니트의 동작에 연동하는 바이패스유니트를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성된다.

상기 강제순환유니트는 온수사용처에서 폐수를 배출하기 위한 배수라인에서 분기된 바이패스관과, 그 바이패스관에 설치된, 모터에 의해 구동되는 폐수펌프, 온수사용처로 부터 방류되는 폐수가 미리 설정된 량 이상으로 많은 량이 방류될 때, 그에 대한 신호를 받고 그 신호에 연동하여 폐수펌프를 구동하도록 제어하는 모터컨트롤러를 포함하여 구성된다.

상기 바이패스유닛은 온수탱크로 연결된 공급수 공급라인에서 분기되어 저수조로 연결된 바이패스라인과, 상기 강제순환유니트의 작동에 연동하여 상기 바이패스라인를 개폐시키도록 바이패스라인에 설치된 전자제어밸브를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따라 종래 사우나장의 청소시 다량의 온수를 방류하거나 공장에서 일시에 다량의 온수를 방류시키는 문제점이 해소되며, 다량의 온수가 방류될 때, 강제순환유닛에 의해 폐수열교환기에서의 폐수의 유동 속도를 증가시킴과 함께 폐수열교환기에서 폐열에 의해 저수조로 부터 공급되는 공급수를 승온시켜 필요한 온도로 승온시키는데 필요한 에너지 소비를 감소시킬 수 있고, 폐수로 부터의 폐열회수 효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래 폐열회수시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 폐열회수시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 폐열회수방법의 개략적인 구성도.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는, 본 발명에 의한 폐열회수방법을 실시하기 위한 폐열회수시스템이 도시되어 있다.

본 발명에 따른 폐열회수시스템은, 사우나장과 같은 온수사용처(11)에서 사용한 폐수가 배출되는 배수라인에 설치된 폐수열교환기(14)와, 폐수를 강제순환시키는 강제순환유니트(20)를 포함하며, 또한 상기 온수사용처(11)로 공급하기 위한 물을 저장하는 저수조(16)와, 그 저수조로 부터 물을 공급하기 위한 공급라인은 상기 폐수열교환기(14)에 연결되어 공급수가 폐수와의 열교환에 의해 승온되어 냉수공급라인(19)을 통해 온수사용처(11)로 냉수가 공급됨과 함께 보일러(18)에 의해 가열되어 온수사용처(11)로 온수를 공급하기 위한 온수탱크(17) 및 상기 온수탱크앞의 위치에서 공급라인에서 저수조(16)로 공급수를 바이패스시키는 바이패스유니트(30)를 포함한다.

상기 온수사용처에서 폐수를 배출하는 관로에는 헤어캡쳐(12)가 제공되어 머리카락이나 기타 다른 이물질을 제거하도록 한다.

상기 강제순환유니트(20)는 배수라인(21)에서 분기된 바이패스관(22)과, 그 바이패스관(22)에 설치된, 모터(23)에 의해 구동되는 폐수펌프(24)에 의해 폐수열교환기(14)로 부터의 폐수를 펌핑하여 폐수열교환기에서의 폐수 유동을 가속시켜 보다 많은 량이 통과되도록 한다. 상기 폐수펌프(23)는 예를들어 폐수열교환기에 설치되는 압력센서에 의해 폐수의 과잉 방류에 대응된 유입압력에 대한 신호를 받고 그에 연동하여 폐수펌프를 구동하도록 모터컨트롤러(25)에 의해 제어되는 모터에 의해 구동된다. 상기 배수라인(21)에는 체크밸브(26)가 설치되어 폐수의 역류를 방지하도록 되어 있다.

이와 같이 모터에 의해 구동되는 폐수펌프(24)의 작동에 의해 배수라인(21)에서의 폐수가 강제로 방류됨으로써 폐수열교환기(14)에서의 폐수 흐름이 증가되어 보다 많은 량의 폐수가 처리될 수 있음에 따라, 종래 폐수의 과잉공급시 무조건 바이패스라인(13)을 통해 방류되는 것과 비교하여 폐수의 열에너지 회수 효율이 향상될 수 있다.

상기 온수사용처(11)로 부터의 폐수 배수라인에는 종래와 마찬가지로 바이패스라인(13)이 설치되고 전자제어밸브에 의해 유로가 개폐되도록 함으로써, 폐수로 부터의 열교환을 하지 않고 바로 방류시키고자 하는 경우에 그리고 비상시의 폐수열회수시스템의 안전을 위해 선택적으로 이용할 수 있도록 바이패스 라인(13)을 설치하고 전자제어밸브(27)가 설치되어 선택적으로 개폐되도록 하는 것이 필요하다.

또한, 상기 저수조(16)에서 펌프(15)에 의해 공급수가 폐수열교환기(14)를 통과하면서 승온된 물은 일반적으로는 온수탱크(17)로 공급되어 보일러(18)에 의해 사우나장에서 요구되는 온도로 승온되어 공급되는 구성은 종래와 같다.

폐수열교환기(14)를 통과하면서 회수되는 폐열을 효율적으로 이용하기 위하여, 상기 폐수 강제순환유니트의 가동시에, 즉 사우나장에서의 청소를 위해 사우나장 내에서 온수조에 수용된 모든 온수를 일시에 배출하는 경우에, 배출되는 온수에서의 폐열을 회수하기 위하여 저수조(16)로 부터 공급되는 공급수는 폐수열교환기(14)를 통해 승온된 상태에서 온수탱크(17)로 공급되지 않고, 본 발명에 따라 제공되는 바이패스유닛(30)에 의해 저수조(16)로 바이패스되도록 한다. 상기 저수조는 일반적으로 사우나장에서의 사용하는 물을 확보하기 위하여 미리 설정된 용량의 탱크로서 수도물이나 지하수를 저장한다.

상기 바이패스유닛(30)은 온수탱크로 연결된 공급수 공급라인에서 바이패스라인(31)이 분기되고, 그 바이패스라인에는 전자제어밸브(32)가 설치되어 선택적으로 바이패스라인을 개폐되게 한다. 또한, 온수탱크(17) 입구측에도 전자제어밸브(33)가 제공되어 상기 전자제어밸브(32)가 개방되어 바이패스라인을 통해 승온된 공급수가 바이패스될 때, 상기 전자제어밸브(33)가 폐쇄되어 공급라인을 통해 공급되는 승온된 공급수는 온수탱크로 유입되지 않게 한다.

평상시에는 상기 바이패스라인(31)은 폐쇄되어 폐수열교환기(14)에서 승온된 공급수는 온수탱크(17)로 공급된다. 그러나, 많은 량의 폐수가 배출됨에 따라 강제순환유닛(20)이 가동될 때, 이와 연동하여 상기 전자제어밸브(32)가 개방됨으로써, 승온된 공급수는 저수조로 귀환되어 저장되며, 이러한 과정은 온수사용처에서의 폐수 방류가 완료될 때까지 계속된다.

본 발명에 따른 폐열회수방법을 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

일시적으로 많은 사람이 온수를 사용하거나 사우나장에서의 청소의 경우와 같이, 일시적으로 많은 량으로 배출되는 폐수를 종래와 같이 바이패스라인을 통해 방류하지 않고, 폐수열교환기를 통하여 배출토록 하되, 압력센서에 의해 폐수열교환기로의 미리 설정된 압력 이상으로 폐수가 유입되는 것이 감지되면(단계 S1), 강제순환유닛의 폐수펌프를 가동한다(단계 S2). 상기 압력센서에 의하지 않고 많은 량의 폐수를 일시에 방류하는 경우에 대하여 수작업에 의해 폐수펌프를 가동케 할 수도 있다.

이로써, 폐수열교환기를 통해 강제 배수시켜 폐수열교환기에서의 폐수의 유동 속도를 증대시켜 많은 량의 배출되는 폐수로 부터 폐수열교환기에서 폐열을 회수한다(단계 S3).

이와 함께, 비록 당장은 온수를 사용하지 않거나, 온수 사용처에서 사용하는 온수가 미리 설정된 량 보다 작은 경우에 이를 감지하여(단계 S4), 폐수열교환기를 통해 방류되는 폐수와의 열교환으로 승온된 공급수를 온수탱크로 공급하지 않고, 공급라인에서 바이패스된 바이패스라인을 통해 저수조로 귀환시켜(단계 S5), 폐수의 다량 방류시 폐수열교환기에서 회수된 폐열에 의해 저수조의 물을 승온시킴으로써, 결국 사우나장이 다시 개장될 때 사용되는 저수조의 승온된 물을 보일러 가동으로 사우나장에서 필요로 하는 온도까지 승온시키는데 필요한 에너지를 절감할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 폐열회수방법 및 시스템에서는 종래 폐수의 다량 방류시 바이패스라인을 통해 방류되게 하는 것과 비교하여, 폐수강제순환유닛에 의해 폐수열교환기를 통한 폐수의 유동속도를 증대시켜 다량의 폐수 방류에도 폐수열교환기에 의해 방류되는 폐수로 부터 폐열을 회수함으로써, 폐열 회수 효율이 향상되고, 상기 폐수열교환기에서 회수된 폐열로 저수조의 물을 승온시켜 저장함으로써 다음날 또는 다시 저수조의 물이 공급될 때 요구되는 온도로 승온시키는데 필요한 열에너지를 절감할 수 있게 되어 폐열을 효율적으로 이용할 수 있게 된다.

본 발명의 폐수열교환방법 및 시스템은 예를들어 다량의 온수를 사용하여 방류하는 사우나장이나 염색공장과 같은 산업시설등에 이용할 수 있다.

Claims (4)

1. 일시적으로 미리 설정된 량 이상의 많은 량으로 배출되는 것을 감지하는 단계(단계 S1),
   폐수열교환기를 통한 폐수의 원활한 유동을 위해 폐수의 유동속도를 증대시키도록 강제순환유닛의 폐수펌프를 가동하는 단계(단계 S2),
   상기 폐수펌프를 가동시켜 폐수열교환기에서의 폐수의 유동 속도를 증대시켜 많은 량의 배출되는 폐수로 부터 폐수열교환기에서 폐열을 회수하는 단계(단계 S3),
   온수사용처에서 온수를 사용하지 않거나, 사용하는 온수가 미리 설정된 량 보다 작은 경우에 이를 감지하는 단계(단계 S4),
   폐수열교환기를 통해 방류되는 폐수와의 열교환으로 승온된 저수조로 부터의 공급수를 온수탱크로 공급하지 않고, 바이패스유닛에 의해 공급라인에서 바이패스된 바이패스라인을 통해 저수조로 귀환시키는 단계(단계 S5)를 포함하는 폐수열회수방법.
2. 사우나장과 같은 온수사용처(11)에서 사용한 폐수가 배출되는 배수라인에 설치된 폐수열교환기(14)와, 상기 온수사용처(11)로 공급하기 위한 물을 저장하는 저수조(16)와, 상기 저수조로 부터 물을 공급하기 위한 공급라인이 상기 폐수열교환기(14)에 연결되어 공급수가 폐수와의 열교환에 의해 승온된 물을 온수사용처에서 요구되는 온도로 가열하는 보일러와 온수탱크를 구비한 폐열회수시스템에 있어서,
   상기 온수사용처에서 미리설정된 이상의 다량의 폐수가 방류될 때, 상기 폐수열교환기(14)를 통한 폐수의 유동속도를 증가시키도록 폐수를 강제순환시키는 강제순환유니트(20)와,
   상기 저수조로 부터 공급되는 공급수가 폐수열교화기(14)에서 폐열에 의해 승온된 다음 온수탱크로 공급되는 승온된 물을 상기 온수탱크로의 공급라인에서 분기된 바이패스라인을 통해 저수조로 귀환시키도록 상기 강제순횐유니트(20)의 동작에 연동하는 바이패스유니트(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열회수시스템.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 강제순환유니트(20)는 온수사용처에서 폐수를 배출하기 위한 배수라인(21)에서 분기된 바이패스관(22)과, 그 바이패스관(22)에 설치된, 모터(23)에 의해 구동되는 폐수펌프(24), 온수사용처로 부터 방류되는 폐수가 미리 설정된 량 이상으로 많은 량이 방류될 때, 그에 대한 신호를 받고 그 신호에 연동하여 폐수펌프를 구동하도록 제어하는 모터컨트롤러(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열회수시스템.
4. 제 2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 바이패스유닛(30)은 온수탱크로 연결된 공급수 공급라인에서 분기되어 저수조로 연결된 바이패스라인(31)과, 상기 강제순환유니트의 작동에 연동하여 상기 바이패스라인를 개폐시키도록 바이패스라인에 설치된 전자제어밸브(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐열회수시스템.

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