KR20230067092A - Hybrid thermal network system of renewable energy linked to district heating - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신재생에너지를 지역난방에 연계하여 열에너지 사용 효율이 향상되도록 하는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 관한 것이다.The embodiment relates to a district heating-linked new and renewable heat energy hybrid heat network system, and more particularly, to a district heating-linked new and renewable heat energy hybrid heat network system that improves the efficiency of heat energy use by linking new and renewable energy to district heating. .
지역난방 시스템은 일정 지역 내에 있는 주택 및 건물에 개별적으로 난방설비를 갖추는 대신 열병합발전소, 열전용 보일러, 쓰레기 소각로 등의 집중된 대규모 열원플랜트를 통해 경제적으로 생산된 열에너지를 지역 전체에 일괄적으로 공급하는 열에너지 공급 시스템이다.The district heating system supplies heat energy economically produced through concentrated large-scale heat source plants such as combined heat and power plants, heat-only boilers, and waste incinerators to the entire region instead of individually installing heating facilities for houses and buildings in a certain area. It is a thermal energy supply system.
일반적으로, 지역난방이 이루어지는 건물의 경우 대부분 자체 열생산 설비 등이 구축되어 있지 않으며, 도 1에 도시된 바와 같은 지역난방만을 통해 난방 및 급탕을 실시하고 있다. 각 건물(1, 2)은 난방열 순환경로(3)를 통해 열을 공급받으며, 건물의 난방 및 급탕을 위해 열을 소진하고, 소진된 열은 지역난방 환수배관을 통해 회수된다.In general, in the case of buildings where district heating is performed, most of the buildings do not have their own heat production facilities, and heating and hot water supply are performed only through district heating as shown in FIG. 1 . Each building (1, 2) is supplied with heat through the heating heat circulation path (3), and the heat is consumed for heating and hot water supply in the building, and the exhausted heat is recovered through the district heating return pipe.
한편, 우리나라에서는 사계절의 기후가 뚜렷하므로 계절간 필요한 난방부하의 양이 크게 달라지게 된다. 예를 들어, 여름철에는 난방부하가 거의 없고 급탕부하와 냉방부하가 대부분을 차지하는 반면, 겨울철에는 냉방부하가 거의 없고 난방부하와 급탕부하가 대부분을 차지한다.On the other hand, since the climate of the four seasons is distinct in Korea, the amount of heating load required between seasons varies greatly. For example, in summer, there is almost no heating load, and domestic hot water and cooling loads account for most of the load, whereas in winter, there is almost no cooling load, and heating and domestic hot water loads account for most of the load.
이와 같은 계절에 따른 열에너지 수요의 변화를 고려하면서 지역난방의 효율을 증대시키기 위해, 최근에는 계간(계절간) 축열 방식이 주목받고 있다.In recent years, in order to increase the efficiency of district heating while considering the change in thermal energy demand according to the season, a seasonal (seasonal) heat storage method has been attracting attention.
계간 축열 방식이란 비난방기에 남는 잉여열을 저장하여 열수요가 많은 난방기에 주로 적용되며 발전폐열, 산업폐열, 폐기물 소각열, 연료전지, 바이오매스, 태양열 등 연중 생산되는 (폐)열을 열원으로 이용하는 방식이다. 이는 간헐적이거나 배출온도가 일정치 않거나 온도가 낮아서 전력생산이나 산업용으로 이용하기 곤란한 열도 회수하여 건물 냉난방으로 사용 가능하도록 한다.The quarterly heat storage method is mainly applied to heaters with high heat demand by storing surplus heat remaining in non-radiating equipment, and using (waste) heat produced throughout the year, such as power generation waste heat, industrial waste heat, waste incineration heat, fuel cell, biomass, solar heat, etc., as a heat source. am. This also recovers heat that is difficult to use for power generation or industrial purposes due to intermittent or inconsistent discharge temperature or low temperature, so that it can be used for cooling and heating the building.
대한민국 등록특허 제10-0903765호는 태양열과 수축열 히트펌프를 이용한 중앙 냉, 난방 공급시스템을 제안한다. 이 시스템에 따르면, 태양열을 급탕생성 또는 난방을 구현함에 있어 활용하며 태양열을 축열하였다가 필요한 시기에 사용할 수 있도록 한다.Korean Patent Registration No. 10-0903765 proposes a central cooling and heating supply system using solar heat and water storage heat pump. According to this system, solar heat is used to generate hot water or to implement heating, and the solar heat is stored and used when needed.
그러나, 이와 같은 시스템은 태양열이 냉난방이 필요한 단위 건물(시스템)에 한하여 사용되기에 적합한 구성이며, 지역난방이 사용되는 복수의 건물(시스템) 간의 열에너지의 공급 및 배분에는 한계가 있다.However, such a system is suitable for use only in unit buildings (systems) that require solar heat to be cooled and heated, and there are limitations in supplying and distributing heat energy between a plurality of buildings (systems) where district heating is used.
또한, 상기 특허문헌에서는 열매체에 포함된 열에너지 외에는 태양열만을 자체 생성 에너지로 사용하므로, 최근 대두되고 있는 다양한 신재생에너지를 연계하는 데 본 특허문헌의 기술을 적용하기는 어렵다.In addition, since the above patent document uses only solar heat as self-generated energy other than the thermal energy contained in the heat medium, it is difficult to apply the technology of this patent document to linking various new and renewable energies that have recently emerged.
즉, 상기 특허문헌에 개시된 기술을 포함한 종래의 기술들은 지역난방만을 사용하거나, 또는 태양열 등의 신재생에너지를 단위 건물(시스템)에 한하여 축열하여 필요한 시기에 제공하는데 그치고 있는 실정이다.That is, conventional technologies, including the technology disclosed in the patent document, use only district heating, or store heat only in unit buildings (systems) using renewable energy such as solar heat and provide it at a necessary time.
따라서, 다양한 신재생에너지를 연계하여 적용하면서도 지역난방에 있어서 복수의 건물(시스템) 간의 필요한 열에너지를 상황에 따라 적절하게 공급 및 배분하는 기술이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a technology that appropriately supplies and distributes the necessary thermal energy between a plurality of buildings (systems) according to circumstances in district heating while applying various new and renewable energies in connection.
대한민국 등록특허공보 제10-0903765호.Republic of Korea Patent Registration No. 10-0903765.
실시예는 태양열의 축열을 통해 계절 간 열에너지의 생산 및 수요의 불균형을 해소하고, 신재생에너지원의 열네트워크를 복합적으로 구성하여 단위 건물(시스템) 내에 신재생에너지를 효율적으로 공급할 수 있는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The embodiment is district heating that can efficiently supply new and renewable energy within a unit building (system) by resolving the imbalance in the production and demand of thermal energy between seasons through solar heat storage and by constructing a heat network of new and renewable energy sources in a complex way. Its purpose is to provide a hybrid thermal network system for linked renewable thermal energy.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned herein will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 실시예는, 난방열 순환경로를 통해 열에너지를 공급 및 회수하는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서, 태양열을 이용하여 태양열 순환경로 내 열매체에 열에너지를 전달하는 태양열 집열기; 상기 태양열 순환경로 내 열매체로부터 전달된 열에너지를 저장하는 태양열 축열조; 상기 태양열 축열조와 연결된 계간축열조; 및 상기 태양열 축열조 및 상기 계간축열조 사이의 열매체가 순환하는 경로 상의 복수의 밸브를 개별적으로 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.An embodiment of the present invention is a district heating-linked new and renewable thermal energy hybrid heat network system that supplies and recovers thermal energy through a heating heat circulation path, using solar heat to transfer heat energy to a heat medium in a solar heat circulation path. A solar heat collector; a solar heat storage tank for storing the heat energy transferred from the heat medium in the solar heat circulation path; A quarterly heat storage tank connected to the solar heat storage tank; and a control unit individually controlling a plurality of valves on a path through which the heat medium circulates between the solar heat storage tank and the season heat storage tank.
바람직하게는, 상기 태양열 축열조는 저온축열조와 고온축열조를 포함하고, 상기 저온축열조는 상기 계간축열조와 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the solar heat storage tank may include a low-temperature heat storage tank and a high-temperature heat storage tank, and the low-temperature heat storage tank may be connected to the seasonal heat storage tank.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 저온축열조와 상기 태양열 집열기 사이의 온도차를 통해 공급된 열에너지를 상기 계간축열조에 저장하도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the control unit may control a valve to store thermal energy supplied through a temperature difference between the low-temperature storage tank and the solar thermal collector in the seasonal storage tank.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 고온축열조의 상부 온도가 미리 설정된 제1 기준온도 이상일 때, 상기 고온축열조 내 열매체에 저장된 열이 상기 난방열 순환경로에 공급되도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the control unit controls a valve so that the heat stored in the heat medium in the high-temperature heat storage tank is supplied to the heating heat circulation path when the upper temperature of the high-temperature heat storage tank is equal to or higher than a preset first reference temperature.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 고온축열조의 상부 온도가 미리 설정된 제1 기준온도 미만일 때, 상기 계간축열조에 저장된 열에너지를 상기 저온축열조를 통해 상기 난방열 순환경로에 공급하도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the control unit controls a valve to supply the thermal energy stored in the quarterly heat storage tank to the heating circulation path through the low temperature storage tank when the upper temperature of the high-temperature storage tank is less than a preset first reference temperature. can
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 계간축열조의 온도가 미리 설정된 제2 기준온도 미만일 때, 상기 저온축열조와 상기 태양열 집열기 사이의 온도차를 통해 공급된 열을 상기 난방열 순환경로에 더 공급하도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the control unit controls a valve to further supply heat supplied through a temperature difference between the low temperature storage tank and the solar collector to the heating heat circulation path when the temperature of the quarterly heat storage tank is less than a preset second reference temperature that can be characterized.
바람직하게는, 상기 저온축열조로부터 공급된 열매체의 열을 전달하는 히트펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the heat pump may further include a heat pump that transfers heat of the heat medium supplied from the low-temperature heat storage tank.
바람직하게는, 상기 저온축열조와 상기 계간축열조 사이에서 연결되어, 연료전지에서 발생한 열을 열매체에 전달하는 연료전지 열교환부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the fuel cell heat exchanger may further include a fuel cell heat exchange unit connected between the low-temperature heat storage tank and the quarterly heat storage tank to transfer heat generated in the fuel cell to a heat medium.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 연료전지가 가동할 때, 상기 저온축열조 내 열매체가 상기 연료전지 열교환부로 유입되도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the control unit may control a valve so that the heat medium in the low temperature storage tank is introduced into the fuel cell heat exchange unit when the fuel cell is operating.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 고온축열조의 상부 온도가 미리 설정된 제1 기준온도 이하일 때, 상기 연료전지를 가동시키고 상기 저온축열조 내 열매체가 상기 연료전지 열교환부로 유입되도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the controller operates the fuel cell and controls a valve so that the heat medium in the low-temperature storage tank flows into the fuel cell heat exchange unit when the upper temperature of the high-temperature storage tank is equal to or less than a preset first reference temperature. can
바람직하게는, 지중에 매설된 지중 열교환기; 상기 지중 열교환기로 열매체를 순환시키는 지열원 히트펌프; 및 상기 지열원 히트펌프를 통해 공급된 열을 저장하는 보조축열조를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 지중 열교환기, 지열원 히트펌프, 및 보조축열조 사이의 열매체가 순환하는 경로 상의 복수의 밸브를 개별적으로 더 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, an underground heat exchanger buried in the ground; a geothermal source heat pump circulating a heat medium through the underground heat exchanger; and an auxiliary heat storage tank for storing heat supplied through the ground heat source heat pump, wherein the controller individually controls a plurality of valves on a path through which the heat medium circulates between the underground heat exchanger, the ground heat source heat pump, and the auxiliary heat storage tank. It can be characterized by further control.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 지열원 히트펌프를 가동시켜 상기 지중 열교환기를 통해 얻은 열을 상기 보조축열조에 저장하도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the control unit may operate the ground heat source heat pump to control a valve to store heat obtained through the underground heat exchanger in the auxiliary heat storage tank.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 보조축열조의 상부 온도가 미리 설정된 제3 기준온도 이상일 때, 상기 보조축열조에 저장된 열을 상기 난방열 순환경로에 공급하도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the control unit may control a valve to supply heat stored in the auxiliary heat storage tank to the heating heat circulation path when the upper temperature of the auxiliary heat storage tank is equal to or higher than a preset third reference temperature.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 보조축열조의 상부 온도가 미리 설정된 제3 기준온도 미만일 때, 상기 지열원 히트펌프를 가동시켜 상기 지중 열교환기를 통해 얻은 열을 상기 난방열 순환경로에 공급하도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the control unit controls a valve to supply heat obtained through the ground heat exchanger to the heating heat circulation path by operating the ground heat source heat pump when the upper temperature of the auxiliary heat storage tank is less than a preset third reference temperature that can be characterized.
바람직하게는, 다른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템과 열을 교환할 수 있는 열교환 라인이 더 설치되고, 상기 제어부는, 상기 보조축열조에 저장된 열을 상기 열교환 라인을 통해 상기 다른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 공급하도록 밸브를 더 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, a heat exchange line capable of exchanging heat with another district heating-related renewable heat energy hybrid heat network system is further installed, and the control unit transfers the heat stored in the auxiliary heat storage tank through the heat exchange line to the other district heating connection. It may be characterized in that the valve is further controlled to supply the renewable heat energy to the hybrid heat network system.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 다른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 포함된 태양열 축열조의 상부 온도가 제1 기준 온도 미만일 때, 상기 보조축열조에 저장된 열을 상기 열교환 라인을 통해 상기 다른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 공급하도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the controller transfers the heat stored in the auxiliary heat storage tank through the heat exchange line to the other region when the upper temperature of the solar heat storage tank included in the other district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system is less than a first reference temperature. It may be characterized in that the valve is controlled to supply to the heating-related renewable heat energy hybrid heat network system.
실시예에 따르면, 태양열의 축열을 통해 계절 간 열에너지의 생산 및 수요의 불균형을 해소하고, 신재생에너지원의 열네트워크를 복합적으로 구성하여 단위 건물(시스템) 내에 신재생에너지를 효율적으로 공급할 수 있다.According to the embodiment, it is possible to efficiently supply new and renewable energy within a unit building (system) by resolving the imbalance of production and demand of thermal energy between seasons through solar heat storage, and by constructing a thermal network of new and renewable energy sources in a complex manner. .
또한, 신재생에너지원이 분배되어 설치되는 각 시스템에서는 신재생 에너지를 생산하여 우선적으로 각 시스템의 수요처에 공급하며, 부족한 경우 지역난방을 통하여 열을 공급하도록 할 수 있다.In addition, in each system in which renewable energy sources are distributed and installed, new and renewable energy is produced and supplied to the demand side of each system with priority, and when insufficient, heat can be supplied through district heating.
또한, 생산된 신재생에너지가 부하를 초과하는 경우 잉여 신재생 에너지를 다른 시스템으로 공급하도록 하여, 다른 시스템 간 열에너지를 상호 교환할 수 있다.In addition, when the produced renewable energy exceeds the load, the surplus renewable energy is supplied to other systems, so that thermal energy can be exchanged between different systems.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Various advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above description, and will be more easily understood in the process of describing specific embodiments of the present invention.
도 1은 종래 기술에 따라 지역난방만을 통해 난방 및 급탕을 실시하는 열네트워크 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지역난방을 연계한 신재생에너지 열네트워크 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템의 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 태양열 집열기에 의해 열매체로 전달된 열을 계간축열조로 축열하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 연료전지에서 발생한 열을 계간축열조로 축열하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 태양열 집열기에 의해 열매체로 전달된 열에너지를 고온축열조를 통해 난방열 순환경로로 전달하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 계간축열조에 축열된 열에너지를 저온축열조 및 히트펌프를 통해 난방열 순환경로로 전달하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 연료전지로부터 축열된 열에너지를 계간축열조에 저장된 열에너지와 함께 저온축열조 및 히트펌프를 통해 난방열 순환경로로 전달하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 태양열로부터 축열된 열에너지를 계간축열조에 축열된 열에너지와 함께 저온축열조 및 히트펌프를 통해 난방열 순환경로로 전달하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 제1 지역난방 공급원으로부터 축열된 열에너지만을 제1 시스템의 난방에 사용하도록 하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 지중 열교환기로부터 축열된 열에너지를 보조축열조에 축열하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 보조축열조에 축열된 열에너지를 난방열 순환경로로 전달하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 지중 열교환기로부터 축열된 열에너지를 난방열 순환경로로 전달하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 제2 지역난방 공급원으로부터 축열된 열에너지만을 난방에 사용하도록 하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 제2 시스템의 열에너지를 제1 시스템에 전달하는 상태를 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a heat network in which heating and domestic hot water are performed only through district heating according to the prior art.
2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a new and renewable energy heat network linked to district heating according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the detailed configuration of a district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing the configuration of a control unit of a district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a state in which heat transferred to a heat medium by a solar collector is stored in a seasonal heat storage tank in the district heating-linked new and renewable thermal energy hybrid thermal network system according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a state in which heat generated from a fuel cell is stored in a seasonal heat storage tank in the district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a state in which thermal energy transferred to a heat medium by a solar collector is transferred to a heating heat circulation path through a high-temperature heat storage tank in a district heating-linked new and renewable thermal energy hybrid thermal network system according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing a state in which thermal energy stored in a quarterly heat storage tank is transferred to a heating heat circulation path through a low-temperature storage tank and a heat pump in the district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
9 is a state in which thermal energy stored from a fuel cell in a district heating-linked new and renewable thermal energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention is transferred to a heating heat circulation path through a low-temperature storage tank and a heat pump together with thermal energy stored in a quarterly heat storage tank. is a drawing showing
10 is a state in which the thermal energy stored from the sun is transferred to the heating circulation path through the low-temperature storage tank and the heat pump together with the thermal energy stored in the quarterly heat storage tank in the district heating-linked new and renewable thermal energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention. is a drawing showing
FIG. 11 is a view showing a state in which only thermal energy stored from a first district heating source is used for heating the first system in the district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
12 is a view showing a state in which thermal energy stored from an underground heat exchanger is stored in an auxiliary heat storage tank in a district heating-linked renewable thermal energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
13 is a view showing a state in which heat energy stored in an auxiliary heat storage tank is transferred to a heating heat circulation path in the district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
14 is a diagram showing a state in which thermal energy stored from an underground heat exchanger is transferred to a heating heat circulation path in a district heating-linked renewable thermal energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
15 is a view showing a state in which only thermal energy stored from a second district heating source is used for heating in the district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
16 is a view showing a state in which thermal energy of the second system is transferred to the first system in the district heating-linked renewable thermal energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical idea of the present invention is not limited to some of the described embodiments, but may be implemented in a variety of different forms, and if it is within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the components among the embodiments can be selectively implemented. can be used by combining and substituting.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention, unless explicitly specifically defined and described, can be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. It can be interpreted as meaning, and commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, can be interpreted in consideration of contextual meanings of related technologies.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.Also, terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In this specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when described as “at least one (or more than one) of A and (and) B and C”, A, B, and C are combined. may include one or more of all possible combinations.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.Also, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used to describe components of an embodiment of the present invention.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only used to distinguish the component from other components, and the term is not limited to the nature, order, or order of the corresponding component.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.In addition, when a component is described as being 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected to, combined with, or connected to the other component, but also with the component. It may also include the case of being 'connected', 'combined', or 'connected' due to another component between the other components.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In addition, when it is described as being formed or disposed on “above (above) or below (below)” of each component, “upper (above)” or “lower (below)” is not only a case where two components are in direct contact with each other, but also one A case in which another component above is formed or disposed between two components is also included. In addition, when expressed as “up (up) or down (down)”, it may include the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one component.
본 명세서에서는 본 발명의 실시예에 따른 신재생에너지 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템을 예시적으로 2개의 건물 간의 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템을 일 예로 하여 설명하지만, 이는 복수의 건물 중 임의의 2개의 건물 간의 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템으로 해석될 수 있다. 또한, 이는 건물에 제한되는 것은 아니며, 열에너지를 필요로 하는 어떠한 범위의 시스템 내 또는 복수의 시스템 간에도 동일하게 적용될 수 있다.In the present specification, the new and renewable energy district heating-linked new and renewable heat energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention is exemplarily described as a district heating-linked new and renewable heat energy hybrid heat network system between two buildings as an example, but this is a plurality It can be interpreted as a new and renewable heat energy hybrid heat network system linked to district heating between any two buildings in In addition, this is not limited to buildings, and may equally be applied to any range of systems or between a plurality of systems requiring thermal energy.
또한, 본 명세서에서의 신재생에너지는 태양열, 지열, 연료전지 등의 에너지원을 모두 포함할 수 있으며, 2개의 건물 각각에서의 신재생에너지의 배치도 임의로 정해질 수 있다.In addition, renewable energy in this specification may include all energy sources such as solar heat, geothermal heat, and fuel cells, and the arrangement of renewable energy in each of the two buildings may be arbitrarily determined.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components regardless of reference numerals are given the same reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted.
도 2 내지 도 16은, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.2 to 16 clearly show only the main features in order to clearly understand the present invention conceptually, and as a result, various modifications of the diagram are expected, and the scope of the present invention is limited by the specific shapes shown in the drawings. It doesn't have to be.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지역난방을 연계한 신재생에너지 열네트워크 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a new and renewable energy heat network linked to district heating according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신재생에너지 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템은 지역난방과 연계될 수 있다.Referring to FIG. 2 , a new and renewable heat energy hybrid heat network system linked to district heating with renewable energy according to an embodiment of the present invention may be linked with district heating.
각 건물(1, 2)에서는 각각 적어도 하나 이상의 신재생에너지원(4)이 설치될 수 있다. 신재생에너지원(4)으로부터 생산된 신재생에너지는 각 건물에 우선적으로 공급될 수 있으며, 신재생에너지가 각 건물의 열에너지 수요를 만족시키기 어려운 경우에는 지역난방을 통해 난방열 순환경로(3)로 열을 공급받을 수 있다.In each building (1, 2), at least one renewable energy source (4) may be installed. New and renewable energy produced from new and renewable energy sources (4) can be preferentially supplied to each building. heat can be supplied.
또한, 생산된 신재생에너지가 일 건물의 열에너지 부하를 초과하는 경우, 잉여 신재생에너지를 열에너지 공급이 부족한 다른 건물로 공급하도록 설정될 수 있다. 이를 위해, 건물 간 열공급이 가능한 양방향 열공급 배관(5)이 추가로 구성될 수 있다.In addition, when the produced new and renewable energy exceeds the thermal energy load of one building, it can be set to supply the surplus new and renewable energy to other buildings that lack thermal energy supply. To this end, a bi-directional
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템의 세부 구성을 나타낸 도면이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템의 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing the detailed configuration of a district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention. 4 is a diagram showing the configuration of a control unit of a district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 신재생에너지 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템은 난방열 순환경로(3)를 통해 열에너지를 공급 및 회수하도록 구성될 수 있다. 난방열 순환경로(3)는 수요처에 난방열을 제공하는 복수의 관을 포함하며, 열공급 배관 및 열회수 배관으로 구성될 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4 , the new and renewable heat energy hybrid heat network system associated with district heating of new and renewable energy according to the present invention may be configured to supply and recover thermal energy through a heating heat circulation path (3). The heating
이때, 난방열 순환경로(3)는 제1 지역난방 공급원(6)과 연계되어, 제1 지역난방 공급원(6)으로부터 열교환기를 통해 열을 공급받을 수 있다. 동시에, 난방열 순환경로(3)는 배관을 통해 적어도 하나 이상의 신재생에너지원과도 직간접적으로 연결될 수 있다.At this time, the heating
본 발명의 실시예에 따른 신재생에너지 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템은 태양열 집열기(10), 태양열 축열조(20), 계간축열조(30), 및 제어부(40)를 포함할 수 있다.The renewable energy district heating-linked renewable thermal energy hybrid thermal network system according to an embodiment of the present invention may include a
태양열 집열기(10)는 태양열을 이용하여 태양열 순환경로 내 열매체에 열을 전달할 수 있다. 태양열 순환경로(7)는 태양열 집열기(10)와 난방열 순환경로(3) 사이에 직간접적으로 연결된 복수의 배관들을 포함한다.The
태양열 집열기(10)는 태양열로 열매체를 가열시켜 제1 및 제2 태양열용 열교환기(11, 12)를 통해 대략 80℃ 이하의 온수를 생산할 수 있다.The
태양열 축열조(20)는 태양열 순환경로(7) 내 열매체로부터 전달된 열을 저장할 수 있다. 태양열 축열조(20)는 저온축열조(21)와 고온축열조(22)를 포함할 수 있다. 태양열 축열조(20)의 저온축열조(21) 및 고온축열조(22)는 각각 제1 및 제2 태양열용 열교환기(11, 12)로 저온의 열매체를 공급하고, 제1 및 제2 태양열용 열교환기(11, 12)에서 열교환되어 배출되는 대략 80℃ 이하의 열매체를 저장한다.The solar
예를 들어, 저온축열조(11)는 급탕용으로 사용될 수 있으며, 고온축열조(12)는 급탕을 제외한 일반 난방용으로 사용되는 등 별도의 용도로 사용될 수 있다.For example, the low-temperature
저온축열조(11)로부터 공급된 열매체는 히트펌프(50)에 의해 난방열 순환경로(3)에 열을 전달할 수 있다. 또한, 고온축열조(22)로부터 공급된 열매체는 히트펌프(50)를 거치지 않고 바로 난방열 순환경로(3)에 열을 전달할 수 있다.The heat medium supplied from the low-temperature
계간축열조(30)는 태양열 축열조와 연결되도록 구성된다. 또한, 저온축열조(21)는 계간축열조(30)와 연결될 수 있다. 계간축열조(30)는 계절 단위로 태양열 축열이 가능하도록 지중에 탱크를 매설하는 방식으로 사전에 정해진 소정 온도 이상의 고온의 열매체를 축열할 수 있다.The quarterly
이때, 계간축열조(30)는 'U'자형 관을 수직으로 지중에 매설하는 보어홀 방식의 축열조로 이루어질 수 있다.At this time, the quarterly
또한, 저온축열조(11)와 계간축열조(30) 사이에서 연결되어, 연료전지(61)에서 발생한 열을 열매체에 전달하는 연료전지 열교환부(60)를 더 포함할 수 있다. 연료전지 열교환부(60)는 상기 저온축열조(11)와 계간축열조(30) 사이의 배관에서 분기되어 연장되는 배관에 형성될 수 있으며, 연료전지(61)로부터 연장되는 배관을 순환하는 열매체와 열교환을 수행한다.In addition, a fuel
제어부(40)는 태양열 축열조(20) 및 계간축열조(30) 사이의 열매체가 순환하는 경로 상의 복수의 밸브를 개별적으로 제어할 수 있다. 태양열 축열조(20) 및 계간축열조(30) 사이의 열매체가 순환하는 경로는 열매체가 태양열 축열조(20) 또는 계간축열조(30)를 거치는 중간 경로를 모두 포함할 수 있다.The
도 4를 참조하면, 제어부(40)는 고온축열조(22)의 상부 온도를 검출하는 제1 온도 검출부(41), 및 계간축열조(30)의 온도를 검출하는 제2 온도 검출부(42)를 포함할 수 있다. 제어부(40)는 고온축열조(22), 계간축열조(30)의 온도를 감지하는 온도 센서로부터 온도 정보를 수신할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
또한, 제어부(40)는 태양열 집열기(10)와 난방열 순환경로(3) 사이의 밸브들을 제어하는 제1 밸브 제어부(100)를 포함할 수 있다.In addition, the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템은 지중 열교환기(70), 지열원 히트펌프(80), 및 보조축열조(90)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the district heating-linked renewable thermal energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention may further include an
지중 열교환기(70)는 지중에 매설되어 지중열을 이용하여 열에너지를 생산한다. 지중열 순환경로(9)는 지중 열교환기(70)와 난방열 순환경로(3) 사이에 직간접적으로 연결된 복수의 배관들을 포함한다.The
지열원 히트펌프(80)는 지중 열교환기(70)로 열매체를 순환시킬 수 있다. 또한, 지중 열교환기(70)로부터 열에너지를 받은 열매체는 지열원 히트펌프(80)를 통해 난방열 순환경로(3)로 열이 전달될 수 있다.The geothermal
보조축열조(90)는 지열원 히트펌프(80)를 통해 공급된 열에너지를 저장한다. 보조축열조(90)에 저장된 열에너지는 난방열 순환경로(3)로 공급될 수 있다.The auxiliary
도 4를 참조하면, 제어부(40)는 보조축열조(90)의 온도를 검출하는 제3 온도 검출부(43), 및 저온축열조(21)의 상부의 온도를 검출하는 제4 온도 검출부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어부(40)는 저온축열조(21), 및 보조축열조(90)의 온도를 감지하는 온도 센서로부터 온도 정보를 더 수신할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
또한, 제어부(40)는 지중 열교환기(70)와 난방열 순환경로(3) 사이의 밸브들을 제어하는 제2 밸브 제어부(200)를 더 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 제어부(40)는 본 발명에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템 상의 임의의 밸브를 각각 제어할 수 있다.In addition, the
제어부(40)는 지중 열교환기(70), 지열원 히트펌프(80), 및 보조축열조(90) 사이의 열매체가 순환하는 경로 상의 복수의 밸브를 개별적으로 더 제어할 수 있다.The
이때, 지중 열교환기(70), 지열원 히트펌프(80), 및 보조축열조(90)가 속하는 제2 시스템은 태양열 집열기(10), 계간축열조(30), 및 연료전지(61)가 속하는 제1 시스템과 별개의 시스템일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 시스템은 난방열 순환경로(3)에 의해 상호 연결된 별개의 건물 또는 구역일 수 있다.At this time, the second system to which the
다만, 이에 제한되지 않고, 상기 지중 열교환기(70), 지열원 히트펌프(80), 보조축열조(90), 태양열 집열기(10), 계간축열조(30), 및 연료전지(61)와 같은 제1 시스템 및 제2 시스템 내의 장치들은, 제1 시스템과 제2 시스템에 임의로 분배되어 설치될 수도 있다.However, it is not limited thereto, and the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 태양열 집열기에 의해 열매체로 전달된 열을 계간축열조로 축열하는 상태를 나타낸 도면이다.5 is a view showing a state in which heat transferred to a heat medium by a solar collector is stored in a seasonal heat storage tank in the district heating-linked new and renewable thermal energy hybrid thermal network system according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 제어부(40)는 저온축열조(21)와 태양열 집열기(10) 사이의 온도차를 통해 공급된 열을 계간축열조(30)에 저장하도록 밸브를 제어할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
상세하게는, 태양열 집열기(10)에서 가열된 열매체는 제1 태양열용 열교환기(11)로 전달된다. 저온축열조(21)로부터 공급된 열매체는 제1 태양열용 열교환기(11)에서 상기 태양열 집열기(10)에서 승온된 열매체와 열교환되어 열을 공급받는다. 상기 저온축열조(21)로부터 공급된 열매체는 승온된 후, 다시 저온축열조(21)에 되돌아가 저온축열조(21)에 저장된다.In detail, the heat medium heated in the
또한, 저온축열조(21)에 저장된 열매체 중 일부는 계간축열조(30)로 향하는 배관을 통해 이동하여 계간축열조(30)에 열을 저장할 수 있다. 상기 배관도 태양열 순환경로 내에 포함된다.In addition, some of the heat medium stored in the low-temperature
이를 위해, 제어부(40)는 태양열 집열기(10)와 제1 태양열용 열교환기(11) 사이의 태양열용 밸브(101), 제1 태양열용 열교환기(11)와 저온축열조(21) 사이의 저온축열용 밸브(102), 및 저온축열조(21)와 계간축열조(30) 사이의 저온축열조(21)로 열매체가 이동하도록 하는 제1 계간축열용 밸브(103a)를 개방(open) 상태로 만들 수 있다.To this end, the
이에 따라, 예를 들어 춘계, 하계, 또는 추계와 같이 열에너지의 공급이 많은 시기에, 수요처에 열에너지를 공급하고 남는 태양열 집열기(10)로부터 발생한 열이 저온축열조(21) 및 계간축열조(30)에 저장될 수 있다.Accordingly, for example, in a period when the supply of thermal energy is high, such as spring, summer, or autumn, the heat generated from the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 연료전지에서 발생한 열을 계간축열조로 축열하는 상태를 나타낸 도면이다.6 is a view showing a state in which heat generated from a fuel cell is stored in a seasonal heat storage tank in the district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 제어부(40)는 연료전지(61)가 가동할 때, 저온축열조(21) 내 열매체가 연료전지 열교환부(60)로 유입되도록 밸브를 제어할 수 있다.Referring to FIG. 6 , when the
상세하게는, 계간축열조(30)로부터 저온축열조(21)로 유동하는 열매체는 저온축열조(21)와 계간축열조(30) 사이에서 분기된 배관을 통하여 연료전지 열교환부(60)로 흘러 연료전지(61)에서 승온된 열매체로부터 열을 공급받으면서 계간축열조(30)와 저온축열조(21) 사이에서 순환한다.In detail, the heat medium flowing from the quarterly
이를 위해, 제어부(40)는 저온축열조(21)와 계간축열조(30) 사이의 제1 계간축열용 밸브(103a), 및 연료전지(61)와 연료전지 열교환부(60) 사이의 연료전지용 밸브(104)를 개방(open) 상태로 만들 수 있다.To this end, the
이에 따라, 하계 피크시간대와 같이 전력소모가 많아 연료전지(61)의 사용량이 증가하고, 이로 인해 연료전지(61)로부터 발생한 열을 계간축열조(30)에 축열할 수 있는 시기에, 연료전지(61)로부터 축열된 열에너지가 저온축열조(21) 및 계간축열조(30)에 저장될 수 있다.Accordingly, the use of the
추가적으로, 도 5에서와 같이, 제어부(40)는 태양열 집열기(10)와 제1 태양열용 열교환기(11) 사이의 태양열용 밸브(101)를 개방(open) 상태로 하여 태양열 집열기(10)로부터 발생한 열이 저온축열조(21) 및 계간축열조(30)로 저장되도록 제어할 수도 있다.Additionally, as shown in FIG. 5 , the
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 태양열 집열기에 의해 열매체로 전달된 열에너지를 고온축열조를 통해 난방열 순환경로로 전달하는 상태를 나타낸 도면이다.7 is a view showing a state in which thermal energy transferred to a heat medium by a solar collector is transferred to a heating heat circulation path through a high-temperature heat storage tank in a district heating-linked new and renewable thermal energy hybrid thermal network system according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 제어부(40)는 고온축열조(22)의 상부 온도가 미리 설정된 제1 기준온도 이상일 때, 고온축열조(22) 내 열매체에 저장된 열을 난방열 순환경로(3)로 공급하도록 밸브를 제어할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
예를 들어, 제1 기준온도는 50℃ 이상 70℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이상 70℃ 이하로 설정될 수 있다.For example, the first reference temperature may be set to 50°C or more and 70°C or less, preferably 60°C or more and 70°C or less.
상세하게는, 태양열 집열기(10)에서 가열된 열매체는 제2 태양열용 열교환기(12)로 전달된다. 고온축열조(22)로부터 공급된 열매체는 제2 태양열용 열교환기(12)에서 상기 태양열 집열기(10)에서 승온된 열매체와 열교환되어 열에너지를 공급받는다. 상기 고온축열조(22)로부터 공급된 열매체는 승온된 후, 다시 고온축열조(22)에 되돌아가 고온축열조(22)에 저장된다.In detail, the heat medium heated in the
또한, 고온축열조(22)에 저장된 열매체 중 일부는 난방열 순환경로(3)로 연장되는 배관을 통해 이동하여, 난방열 순환경로(3)를 따라 수요처에 열에너지를 공급하게 된다. In addition, some of the heat medium stored in the high-temperature
이를 위해, 제어부(40)는 태양열 집열기(10)와 제2 태양열용 열교환기(12) 사이의 태양열용 밸브(101), 제2 태양열용 열교환기(12)와 고온축열조(22) 사이의 고온축열용 밸브(105), 및 고온축열조(22)와 난방열 순환경로(3) 사이의 일반난방용 밸브(106)를 개방(open) 상태로 만들 수 있다.To this end, the
이에 따라, 예를 들어 동계와 같이 에너지의 수요가 많은 시기에, 태양열 집열기(10)로부터 축열된 열에너지가 고온축열조(22)를 통해 난방열 순환경로(3)로 전달될 수 있다.Accordingly, in a period of high demand for energy, such as in the winter season, thermal energy stored from the
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 계간축열조에 축열된 열에너지를 저온축열조 및 히트펌프를 통해 난방열 순환경로로 전달하는 상태를 나타낸 도면이다.8 is a view showing a state in which thermal energy stored in a quarterly heat storage tank is transferred to a heating heat circulation path through a low-temperature storage tank and a heat pump in the district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 제어부(40)는 고온축열조(22)의 상부 온도가 미리 설정된 제1 기준온도 미만일 때, 계간축열조(30)에 저장된 열에너지를 저온축열조(21)를 통해 난방열 순환경로(3)에 공급하도록 밸브를 제어할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the
상세하게는, 계간축열조(30)에 저장된 열에너지는 열매체를 통해 저온축열조(21)에 전달되어, 저온축열조(21)에 저장된 열매체를 승온시킨다. 저온축열조(21)로부터 공급된 열매체의 일부는 히트펌프(50)에 도달하고, 히트펌프(50)를 통과할 수 있다. 히트펌프(50)를 통과한 열매체는 난방열 순환경로(3)로부터 연장된 배관을 따라 이동하는 열매체를 열교환을 통해 승온시켜, 다시 난방열 순환경로(3)로 되돌아가도록 한다.In detail, the thermal energy stored in the quarterly
이를 위해, 제어부(40)는 저온축열조(21)와 계간축열조(30) 사이의 계간축열조(30)로 열매체가 이동하도록 하는 제2 계간축열용 밸브(103b), 저온축열조(21)와 히트펌프(50) 사이의 히트펌프용 밸브(107), 및 히트펌프(50)와 난방열 순환경로(3) 사이의 보조난방용 밸브(108)를 개방(open) 상태로 만들 수 있다.
To this end, the
이에 따라, 예를 들어 동계와 같이 에너지의 수요가 많은 시기에, 계간축열조(30)로부터 축열된 열에너지가 저온축열조(21) 및 히트펌프(50)를 통해 난방열 순환경로(3)로 전달될 수 있다.Accordingly, in times of high energy demand, such as in the winter season, the thermal energy stored in the quarterly
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 연료전지로부터 축열된 열에너지를 계간축열조에 저장된 열에너지와 함께 저온축열조 및 히트펌프를 통해 난방열 순환경로로 전달하는 상태를 나타낸 도면이다.9 is a state in which thermal energy stored from a fuel cell in a district heating-linked new and renewable thermal energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention is transferred to a heating heat circulation path through a low-temperature storage tank and a heat pump together with thermal energy stored in a quarterly heat storage tank. is a drawing showing
도 9를 참조하면, 제어부(40)는 고온축열조(22)의 상부 온도가 미리 설정된 제1 기준온도 이하일 때, 연료전지(61)를 가동시키고 저온축열조(21) 내 열매체가 연료전지 열교환부(60)로 유입되도록 밸브를 제어할 수 있다. Referring to FIG. 9 , the
상세하게는, 연료전지(61)로부터 축열된 열에너지는 계간축열조(30)에 저장된 열에너지와 함께 분기된 배관으로 유동하는 열매체를 통해 저온축열조(21)에 전달되어, 저온축열조(21)에 저장된 열매체를 승온시킨다. 저온축열조(21)로부터 공급된 열매체의 일부는 히트펌프(50)에 도달하고, 히트펌프(50)를 통과할 수 있다. 히트펌프(50)를 통과한 열매체는 난방열 순환경로(3)로부터 연장된 배관을 따라 이동하는 열매체를 열교환을 통해 승온시켜, 다시 난방열 순환경로(3)로 되돌아가도록 한다.In detail, the thermal energy stored in the
이때, 계간축열조(30)로부터 저온축열조(21)로 유동하는 열매체는 저온축열조(21)와 계간축열조(30) 사이에서 분기된 배관을 통하여 연료전지 열교환부(60)로 흘러 연료전지(61)에서 승온된 열매체로부터 열을 공급받으면서 계간축열조(30)와 저온축열조(21) 사이에서 순환한다.At this time, the heat medium flowing from the quarterly
이를 위해, 제어부(40)는 저온축열조(21)와 계간축열조(30) 사이의 계간축열조(30)로 열매체가 이동하도록 하는 제2 계간축열용 밸브(103b), 연료전지(61)와 연료전지 열교환부(60) 사이의 연료전지용 밸브(104), 저온축열조(21)와 히트펌프(50) 사이의 히트펌프용 밸브(107), 및 히트펌프(50)와 난방열 순환경로(3) 사이의 보조난방용 밸브(108)를 개방(open) 상태로 만들 수 있다.To this end, the
이에 따라, 예를 들어 동계와 같이 에너지의 수요가 많은 시기에, 연료전지(61) 및 계간축열조(30)로부터 축열된 열에너지가 저온축열조(21) 및 히트펌프(50)를 통해 난방열 순환경로(3)로 전달될 수 있다.Accordingly, when energy demand is high, such as in the winter season, the heat energy stored from the
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 태양열로부터 축열된 열에너지를 계간축열조에 축열된 열에너지와 함께 저온축열조 및 히트펌프를 통해 난방열 순환경로로 전달하는 상태를 나타낸 도면이다.10 is a state in which the thermal energy stored from the sun is transferred to the heating circulation path through the low-temperature storage tank and the heat pump together with the thermal energy stored in the quarterly heat storage tank in the district heating-linked new and renewable thermal energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention. is a drawing showing
도 10을 참조하면, 제어부(40)는 계간축열조(30)의 온도가 미리 설정된 제2 기준온도 미만일 때, 저온축열조(21)와 태양열 집열기(10) 사이의 온도차를 통해 공급된 열을 난방열 순환경로(3)에 더 공급하도록 밸브를 제어할 수 있다.Referring to FIG. 10 , the
예를 들어, 제2 기준온도는 저온축열조(21) 상부와 계간축열조(30) 상부의 온도차가 5℃ 내지 10℃ 이상이 되도록 설정할 수 있으며, 바람직하게는 제2 기준온도는 20℃ 이상 55℃ 이하로 설정될 수 있다.For example, the second reference temperature may be set so that the temperature difference between the upper part of the low-temperature
상세하게는, 태양열 집열기(10)에서 가열된 열매체는 제1 태양열용 열교환기(11)로 전달된다. 저온축열조(21)로부터 공급된 열매체는 제1 태양열용 열교환기(11)에서 상기 태양열 집열기(10)에서 승온된 열매체와 열교환되어 열에너지를 공급받는다. 상기 저온축열조(21)로부터 공급된 열매체는 승온된 후, 다시 저온축열조(21)에 되돌아가 저온축열조(21)에 저장된다.In detail, the heat medium heated in the
또한, 계간축열조(30)에 저장된 열에너지는 열매체를 통해 저온축열조(21)에 전달되어, 저온축열조(21)에 저장된 열매체를 승온시킨다. 저온축열조(21)로부터 공급된 열매체의 일부는 히트펌프(50)에 도달하고, 히트펌프(50)를 통과할 수 있다. 히트펌프(50)를 통과한 열매체는 난방열 순환경로(3)로부터 연장된 배관을 따라 이동하는 열매체를 열교환을 통해 승온시켜, 다시 난방열 순환경로(3)로 되돌아가도록 한다.In addition, the thermal energy stored in the quarterly
이를 위해, 제어부(40)는 태양열 집열기(10)와 제1 태양열용 열교환기(11) 사이의 태양열용 밸브(101), 제1 태양열용 열교환기(11)와 저온축열조(21) 사이의 저온축열용 밸브(102), 저온축열조(21)와 계간축열조(30) 사이의 계간축열조(30)로 열매체가 이동하도록 하는 제2 계간축열용 밸브(103b), 저온축열조(21)와 계간축열조(30) 사이의 계간축열조(30)로 열매체가 이동하도록 하는 제2 계간축열용 밸브(103b), 및 히트펌프(50)와 난방열 순환경로(3) 사이의 보조난방용 밸브(108)를 개방(open) 상태로 만들 수 있다.To this end, the
이에 따라, 예를 들어 동계와 같이 에너지의 수요가 많은 시기에, 태양열 집열기(10) 및 계간축열조(30)로부터 축열된 열에너지가 저온축열조(21) 및 히트펌프(50)를 통해 난방열 순환경로(3)로 전달될 수 있다.Accordingly, for example, in times of high energy demand, such as in the winter season, the heat energy stored from the
추가적으로, 도 9에서와 같이, 선택적으로 제어부(40)는 연료전지(61)와 연료전지 열교환부(60) 사이의 연료전지용 밸브(104)를 개방(open) 상태로 하여, 추가적으로 연료전지(61)로부터 축열된 열에너지도 저온축열조(21) 및 히트펌프(50)를 통해 난방열 순환경로(3)로 전달될 수 있도록 제어할 수 있다.Additionally, as shown in FIG. 9, the
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 제1 지역난방 공급원으로부터 축열된 열에너지만을 제1 시스템의 난방에 사용하도록 하는 상태를 나타낸 도면이다.11 is a diagram showing a state in which only thermal energy stored from a first district heating source is used for heating the first system in the district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 제어부(40)는 고온축열조의 상부 온도가 제1 기준온도 미만이고, 동시에 저온축열조의 상부 온도가 제4 기준온도 미만일 때 또는 시스템 운영자의 판단에 따라, 제1 지역난방 공급원(6)으로부터 축열된 열에너지만을 난방에 사용하도록 하며, 태양열 집열기(10), 계간축열조(30), 및 연료전지(61)와 연결된 관의 밸브를 폐쇄(close) 상태로 만들 수 있다.Referring to FIG. 11 , the
이를 통해, 열에너지의 수요가 많은 동계에, 태양열 집열기(10), 계간축열조(30), 또는 연료전지(61)로부터 생산된 열에너지를 일차적으로 공급하고, 부족한 경우 이차적으로 지역난방을 통해 열에너지를 수요처에 공급할 수 있다.Through this, the thermal energy produced from the
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 지중 열교환기로부터 축열된 열에너지를 보조축열조에 축열하는 상태를 나타낸 도면이다.12 is a view showing a state in which thermal energy stored from an underground heat exchanger is stored in an auxiliary heat storage tank in the district heating-linked renewable thermal energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 제어부(40)는 지열원 히트펌프(80)를 가동시켜 지중 열교환기(70)를 통해 얻은 열을 보조축열조(90)에 저장하도록 밸브를 제어할 수 있다. 이를 통해, 외기의 온도가 지중보다 상대적으로 낮아 지중 열교환기의 효율이 높은 동계에, 지중 열교환기(70)로부터 축열된 열에너지를 보조축열조(90)에 축열할 수 있다. 예를 들어, 보조축열조(90)로의 열에너지의 축열은 동절기 심야시간대에 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 12 , the
상세하게는, 지중 열교환기(70)에서 가열된 열매체는 지열원 히트펌프(80)에 도달하고, 지열원 히트펌프(80)를 통과할 수 있다. 지열원 히트펌프(80)를 통과한 열매체는 보조축열조(90)로부터 연장된 배관을 따라 이동하는 열매체를 열교환을 통해 승온시켜, 다시 보조축열조(90)로 되돌아가도록 한다.In detail, the heat medium heated in the
이를 위해, 제어부(40)는 지중 열교환기(70)와 지열원 히트펌프(80) 사이의 지열원 히트펌프용 밸브(201), 및 지열원 히트펌프(80)와 보조축열조(90) 사이의 보조축열조용 밸브(202)를 개방(open) 상태로 만들 수 있다.To this end, the
이에 따라, 외기의 온도가 지중보다 상대적으로 낮아 지중 열교환기의 효율이 높은 동계에, 지중 열교환기(70)로부터 축열된 열에너지가 보조축열조(90)에 저장될 수 있다.Accordingly, the thermal energy stored in the
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 보조축열조에 축열된 열에너지를 난방열 순환경로로 전달하는 상태를 나타낸 도면이다.13 is a view showing a state in which thermal energy stored in an auxiliary heat storage tank is transferred to a heating heat circulation path in the district heating-linked renewable thermal energy hybrid thermal network system according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 제어부(40)는 보조축열조(90)의 상부 온도가 미리 설정된 제3 기준온도 이상일 때, 보조축열조(90)에 저장된 열에너지를 난방열 순환경로(3)에 공급하도록 밸브를 제어할 수 있다.Referring to FIG. 13 , the
예를 들어, 제3 기준온도는 40℃ 이상 60℃ 이하, 바람직하게는 55℃ 이상 60℃ 이하로 설정될 수 있다.For example, the third reference temperature may be set to 40°C or more and 60°C or less, preferably 55°C or more and 60°C or less.
상세하게는, 보조축열조(90)에 저장된 열매체는 지열난방용 펌프(203)를 통해 난방열 순환경로(3)로 이동할 수 있다.In detail, the heat medium stored in the auxiliary
이를 위해, 제어부(40)는 보조축열조(90)와 난방열 순환경로(3) 사이의 지열난방용 펌프(203)를 개방(open) 상태로 만들 수 있다.To this end, the
이에 따라, 보조축열조(90)에 축열된 열에너지가 난방열 순환경로(3)로 전달될 수 있다.Accordingly, thermal energy stored in the auxiliary
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 지중 열교환기로부터 축열된 열에너지를 난방열 순환경로로 전달하는 상태를 나타낸 도면이다.14 is a view showing a state in which thermal energy stored from an underground heat exchanger is transferred to a heating heat circulation path in a district heating-linked renewable thermal energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 제어부(40)는 보조축열조(90)의 상부 온도가 미리 설정된 제3 기준온도 미만일 때, 지열원 히트펌프(80)를 가동시켜 지중 열교환기(70)를 통해 얻은 열에너지를 난방열 순환경로에 공급하도록 밸브를 제어할 수 있다.Referring to FIG. 14, the
상세하게는, 지중 열교환기(70)에서 가열된 열매체는 지열원 히트펌프(80)에 도달하고, 지열원 히트펌프(80)를 통과할 수 있다. 지열원 히트펌프(80)를 통과한 열매체는 보조축열조(90)로부터 연장된 배관을 따라 이동하는 열매체를 열교환을 통해 승온시켜, 다시 난방열 순환경로(3)로 되돌아가도록 한다.In detail, the heat medium heated in the
이를 위해, 제어부(40)는 지중 열교환기(70)와 지열원 히트펌프(80) 사이의 지열원 히트펌프용 밸브(201), 및 지열원 히트펌프(80)와 난방열 순환경로(3) 사이의 지열난방용 펌프(203)를 개방(open) 상태로 만들 수 있다.To this end, the
이에 따라, 열에너지의 수요가 많은 동계에, 지중 열교환기(70)로부터 축열된 열에너지가 난방열 순환경로(3)로 전달될 수 있다.Accordingly, in the winter season when the demand for thermal energy is high, the thermal energy stored in the
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 제2 지역난방 공급원으로부터 축열된 열에너지만을 난방에 사용하도록 하는 상태를 나타낸 도면이다.15 is a view showing a state in which only thermal energy stored from a second district heating source is used for heating in the district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
도 15을 참조하면, 제어부(40)는 고온축열조의 상부 온도가 제1 기준온도 미만이고, 동시에 저온축열조의 상부 온도가 제4 기준온도 미만일 때 또는 시스템 운영자의 판단에 따라, 제2 지역난방 공급원(8)으로부터 축열된 열에너지만을 열교환기를 통해 제2 시스템의 난방에 사용하도록 하며, 지중 열교환기(70), 지열원 히트펌프(80), 및 보조축열조(90)와 연결된 관의 밸브를 폐쇄(close) 상태로 만들 수 있다.Referring to FIG. 15 , the
예를 들어, 제4 기준온도는 20℃ 이상 60℃ 이하로 설정될 수 있다.For example, the fourth reference temperature may be set to 20°C or more and 60°C or less.
이를 통해, 예를 들어 동계와 같이 에너지의 수요가 많은 시기에, 지중 열교환기(70), 또는 보조축열조(90)로부터 생산된 열에너지를 일차적으로 수요처에 공급하고, 부족한 경우 이차적으로 지역난방을 통해 열에너지를 수요처에 공급할 수 있다.Through this, for example, in times of high demand for energy, such as in winter, the heat energy produced from the
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 있어서 제2 시스템의 열에너지를 제1 시스템에 전달하는 상태를 나타낸 도면이다.16 is a view showing a state in which thermal energy of the second system is transferred to the first system in the district heating-linked renewable thermal energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention.
도 16을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템은 제1 및 제2 시스템과 같은 서로 다른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템과 열을 교환할 수 있는 열교환 라인(300)이 더 설치될 수 있다.Referring to FIG. 16, the district heating-related new and renewable heat energy hybrid heat network system according to an embodiment of the present invention can exchange heat with different district heating-related new and renewable heat energy hybrid heat network systems such as the first and second systems. A
또한, 제어부(40)는 보조축열조(90)에 축열된 열에너지를 열교환 라인(300)을 통해 다른 네트워크 시스템에 공급하도록 밸브를 더 제어할 수 있다. 열교환 라인(300)은 서로 다른 제1 시스템과 제2 시스템을 연결하는 배관으로 이루어질 수 있다.In addition, the
상세하게는, 지중 열교환기(70)에서 가열된 열매체는 지열원 히트펌프(80)에 도달하고, 지열원 히트펌프(80)를 통과할 수 있다. 지열원 히트펌프(80)를 통과한 열매체는 보조축열조(90)로부터 연장된 배관을 따라 이동하는 열매체를 열교환을 통해 승온시켜, 다시 난방열 순환경로(3)로 되돌아가도록 한다.In detail, the heat medium heated in the
이때, 제2 시스템의 난방열 순환경로(3)로 되돌아온 열매체는 열교환 라인(300)을 통해 제1 시스템으로 전달될 수 있다.At this time, the heat medium returned to the heating
또는, 보조축열조(90)에 축열된 열에너지를 난방열 순환경로(3)로 열매체를 통해 전달하고, 상기 열매체는 열교환 라인(300)을 통해 제1 시스템으로 전달될 수도 있다.Alternatively, the thermal energy stored in the auxiliary
이를 위해, 제어부(40)는 고온축열조의 상부 온도가 제1 기준온도 미만이거나 제2 시스템의 열부하가 미리 설정된 일정 범위 이하일 때, 지중 열교환기(70)와 지열원 히트펌프(80) 사이의 지열원 히트펌프용 밸브(201), 및 지중 열교환기(70)와 열교환 라인(300) 사이의 열교환용 펌프(204)를 개방(open) 상태로 만들 수 있다.To this end, the
또는, 제어부(40)는 고온축열조의 상부 온도가 제1 기준온도 미만이거나 제2 시스템의 열부하가 미리 설정된 일정 범위 이하일 때, 보조축열조(90)와 열교환 라인(300) 사이의 열교환용 펌프(204)를 개방(open) 상태로 만들 수 있다.Alternatively, the
이에 따라, 열에너지의 수요가 많은 동계에 상기 제2 시스템의 열에너지가 열교환 라인(300)을 통해 상기 제1 시스템으로 전달될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 예를 들어 제1 시스템의 열에너지를 제2 시스템으로 전달하는 등 서로 다른 시스템 간에 열에너지가 교차적으로 전달될 수 있다.Accordingly, the thermal energy of the second system can be transferred to the first system through the
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템은 지역난방으로부터의 열에너지를 저온축열조(21)에 다시 저장하도록 설계될 수도 있다.Meanwhile, the district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system according to another embodiment of the present invention may be designed to store thermal energy from district heating in the low-temperature
이를 위해, 제어부(40)는 저온축열조(21)와 히트펌프(50) 사이의 히트펌프용 밸브(107), 및 히트펌프(50)와 난방열 순환경로(3) 사이의 보조난방용 밸브(108)를 개방(open) 상태로 하고, 역펌프를 가동할 수 있다.To this end, the
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템은 지역난방으로부터의 열에너지를 보조축열조(90)에 다시 저장하도록 설계될 수도 있다.In addition, the district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system according to another embodiment of the present invention may be designed to store thermal energy from district heating in the auxiliary
이를 위해, 제어부(40)는 보조축열조(90)와 난방열 순환경로(3) 사이의 지열난방용 펌프(203)를 개방(open) 상태로 하고, 역펌프를 가동할 수 있다.To this end, the
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템은 저온축열조(21)와 보조축열조(90)가 연동되도록 하여 서로 다른 시간대 수요처에 열에너지를 제공하도록 가동할 수도 있다.In addition, the district heating-linked new and renewable heat energy hybrid heat network system according to another embodiment of the present invention may be operated to provide heat energy to demanders at different times by interlocking the low-temperature
예를 들어, 제1 시스템에 있어서 저온축열조(21)로부터 축열된 열에너지가 난방열 순환경로(3)로 전달되고, 제2 시스템에 있어서 보조축열조(90)로부터 축열된 열에너지가 난방열 순환경로(3)로 전달되되, 제1 시스템의 난방열 순환경로(3)와 제2 시스템의 난방열 순환경로(3) 각각의 열에너지가 열교환 라인(300)을 따라 교환되도록 할 수 있다.For example, in the first system, the thermal energy stored from the low-
이를 위해, 제어부(40)는 저온축열조(21)와 계간축열조(30) 사이의 계간축열조(30)로 열매체가 이동하도록 하는 제2 계간축열용 밸브(103b), 및 히트펌프(50)와 난방열 순환경로(3) 사이의 보조난방용 밸브(108)를 개방(open) 상태로 만들 수 있다.To this end, the
동시에, 제어부(40)는 보조축열조(90)와 난방열 순환경로(3) 사이의 지열난방용 펌프(203)를 개방(open) 상태로 만들 수 있다. 또한, 제어부(40)는 보조축열조(90)에 축열된 열에너지를 열교환 라인(300)을 통해 다른 네트워크 시스템에 공급하도록 밸브를 더 제어할 수 있다.At the same time, the
이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.In the above, the embodiments of the present invention were examined in detail with reference to the accompanying drawings.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art can make various modifications, changes, and substitutions without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
3: 난방열 순환경로 6: 제1 지역난방 공급원
7: 태양열 순환경로 8: 제2 지역난방 공급원
9: 지중열 순환경로 10: 태양열 집열기
11, 12: 제1 및 제2 태양열용 열교환기
20: 태양열 축열조 21: 저온축열조
22: 고온축열조 30: 계간축열조
40: 제어부 41: 제1 온도 검출부
42: 제2 온도 검출부 43: 제3 온도 검출부
50: 히트펌프 60: 연료전지 열교환부
61: 연료전지 70: 지중 열교환기
80: 지열원 히트펌프 90: 보조축열조
3: heating heat circulation path 6: first district heating source
7: Solar thermal circuit 8: Second district heating source
9: geothermal heat circulation path 10: solar collector
11, 12: first and second solar heat exchangers
20: solar heat storage tank 21: low temperature heat storage tank
22: high-temperature heat storage tank 30: quarterly heat storage tank
40: control unit 41: first temperature detection unit
42: second temperature detector 43: third temperature detector
50: heat pump 60: fuel cell heat exchange unit
61: fuel cell 70: underground heat exchanger
80: geothermal source heat pump 90: auxiliary heat storage tank
Claims (16)
태양열을 이용하여 태양열 순환경로 내 열매체에 열에너지를 전달하는 태양열 집열기;
상기 태양열 순환경로 내 열매체로부터 전달된 열에너지를 저장하는 태양열 축열조;
상기 태양열 축열조와 연결된 계간축열조; 및
상기 태양열 축열조 및 상기 계간축열조 사이의 열매체가 순환하는 경로 상의 복수의 밸브를 개별적으로 제어하는 제어부를 포함하는, 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.In a district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system that supplies and recovers heat energy through a heating heat circulation path,
A solar heat collector that transfers heat energy to a heat medium in a solar heat circulation path by using solar heat;
a solar heat storage tank for storing the heat energy transferred from the heat medium in the solar heat circulation path;
A quarterly heat storage tank connected to the solar heat storage tank; and
A district heating-linked renewable thermal energy hybrid heat network system comprising a control unit individually controlling a plurality of valves on a path in which the heat medium circulates between the solar heat storage tank and the quarterly heat storage tank.
상기 태양열 축열조는 저온축열조와 고온축열조를 포함하고,
상기 저온축열조는 상기 계간축열조와 연결된 것을 특징으로 하는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.According to claim 1,
The solar heat storage tank includes a low temperature heat storage tank and a high temperature heat storage tank,
The low temperature storage tank is a district heating-linked renewable thermal energy hybrid heat network system, characterized in that connected to the quarterly heat storage tank.
상기 제어부는
상기 저온축열조와 상기 태양열 집열기 사이의 온도차를 통해 공급된 열에너지를 상기 계간축열조에 저장하도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.According to claim 2,
The control unit
The district heating-linked renewable thermal energy hybrid heat network system, characterized in that for controlling the valve to store the thermal energy supplied through the temperature difference between the low-temperature heat storage tank and the solar heat collector in the quarterly heat storage tank.
상기 제어부는
상기 고온축열조의 상부 온도가 미리 설정된 제1 기준온도 이상일 때, 상기 고온축열조 내 열매체에 저장된 열이 상기 난방열 순환경로에 공급되도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.According to claim 2,
The control unit
When the upper temperature of the high-temperature heat storage tank is equal to or higher than a preset first reference temperature, a valve is controlled so that the heat stored in the heat medium in the high-temperature heat storage tank is supplied to the heating heat circulation path. District heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system .
상기 제어부는
상기 고온축열조의 상부 온도가 미리 설정된 제1 기준온도 미만일 때, 상기 계간축열조에 저장된 열에너지를 상기 저온축열조를 통해 상기 난방열 순환경로에 공급하도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.According to claim 2,
The control unit
When the upper temperature of the high-temperature heat storage tank is less than a preset first reference temperature, a valve is controlled to supply the thermal energy stored in the quarterly heat storage tank to the heating heat circulation path through the low-temperature heat storage tank. thermal network system.
상기 제어부는
상기 계간축열조의 온도가 미리 설정된 제2 기준온도 미만일 때, 상기 저온축열조와 상기 태양열 집열기 사이의 온도차를 통해 공급된 열을 상기 난방열 순환경로에 더 공급하도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.According to claim 5,
The control unit
When the temperature of the quarterly heat storage tank is less than the second reference temperature set in advance, district heating linkage characterized in that for controlling the valve to further supply heat supplied through the temperature difference between the low temperature storage tank and the solar collector to the heating heat circulation path Renewable thermal energy hybrid heat network system.
상기 저온축열조로부터 공급된 열매체의 열을 전달하는 히트펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.According to claim 5,
District heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system, characterized in that it further comprises a heat pump for transferring heat of the heat medium supplied from the low temperature storage tank.
상기 저온축열조와 상기 계간축열조 사이에서 연결되어, 연료전지에서 발생한 열을 열매체에 전달하는 연료전지 열교환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.According to claim 2,
A fuel cell heat exchange unit connected between the low-temperature heat storage tank and the quarterly heat storage tank to transfer heat generated in the fuel cell to a heat medium, characterized in that it further comprises a district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system.
상기 제어부는
상기 연료전지가 가동할 때, 상기 저온축열조 내 열매체가 상기 연료전지 열교환부로 유입되도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는, 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.According to claim 8,
The control unit
When the fuel cell is operating, a valve is controlled so that the heat medium in the low-temperature storage tank flows into the fuel cell heat exchanger.
상기 제어부는
상기 고온축열조의 상부 온도가 미리 설정된 제1 기준온도 이하일 때,
상기 연료전지를 가동시키고 상기 저온축열조 내 열매체가 상기 연료전지 열교환부로 유입되도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는, 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.According to claim 9,
The control unit
When the upper temperature of the high-temperature heat storage tank is equal to or less than a preset first reference temperature,
The fuel cell is operated and a valve is controlled so that the heat medium in the low-temperature storage tank is introduced into the fuel cell heat exchange unit.
지중에 매설된 지중 열교환기;
상기 지중 열교환기로 열매체를 순환시키는 지열원 히트펌프; 및
상기 지열원 히트펌프를 통해 공급된 열을 저장하는 보조축열조를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 지중 열교환기, 지열원 히트펌프, 및 보조축열조 사이의 열매체가 순환하는 경로 상의 복수의 밸브를 개별적으로 더 제어하는 것을 특징으로 하는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.According to claim 1,
An underground heat exchanger buried in the ground;
a geothermal source heat pump circulating a heat medium through the underground heat exchanger; and
Further comprising an auxiliary heat storage tank for storing the heat supplied through the geothermal source heat pump,
The control unit individually controls a plurality of valves on a path in which the heat medium circulates between the underground heat exchanger, the geothermal source heat pump, and the auxiliary heat storage tank.
상기 제어부는
상기 지열원 히트펌프를 가동시켜 상기 지중 열교환기를 통해 얻은 열을 상기 보조축열조에 저장하도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.According to claim 11,
The control unit
The district heating-linked renewable thermal energy hybrid heat network system, characterized in that by operating the geothermal source heat pump to control the valve to store the heat obtained through the underground heat exchanger in the auxiliary heat storage tank.
상기 제어부는
상기 보조축열조의 상부 온도가 미리 설정된 제3 기준온도 이상일 때, 상기 보조축열조에 저장된 열을 상기 난방열 순환경로에 공급하도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.According to claim 11,
The control unit
When the upper temperature of the auxiliary heat storage tank is equal to or higher than a preset third reference temperature, a valve is controlled to supply the heat stored in the auxiliary heat storage tank to the heating heat circulation path.
상기 제어부는
상기 보조축열조의 상부 온도가 미리 설정된 제3 기준온도 미만일 때, 상기 지열원 히트펌프를 가동시켜 상기 지중 열교환기를 통해 얻은 열을 상기 난방열 순환경로에 공급하도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.According to claim 11,
The control unit
When the upper temperature of the auxiliary heat storage tank is less than a preset third reference temperature, the geothermal source heat pump is operated to control a valve to supply heat obtained through the underground heat exchanger to the heating heat circulation path. Renewable thermal energy hybrid heat network system.
다른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템과 열을 교환할 수 있는 열교환 라인이 더 설치되고,
상기 제어부는,
상기 보조축열조에 저장된 열을 상기 열교환 라인을 통해 상기 다른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 공급하도록 밸브를 더 제어하는 것을 특징으로 하는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.According to claim 11,
More heat exchange lines that can exchange heat with other district heating-linked renewable heat energy hybrid heat network systems are installed,
The control unit,
The district heating-related new and renewable heat energy hybrid heat network system, characterized in that further controlling the valve to supply the heat stored in the auxiliary heat storage tank to the other district heating-related new and renewable heat energy hybrid heat network system through the heat exchange line.
상기 제어부는
상기 다른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 포함된 태양열 축열조의 상부 온도가 제1 기준 온도 미만일 때, 상기 보조축열조에 저장된 열을 상기 열교환 라인을 통해 상기 다른 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템에 공급하도록 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 지역난방 연계 신재생 열에너지 하이브리드 열네트워크 시스템.
According to claim 15,
The control unit
When the upper temperature of the solar heat storage tank included in the other district heating-related new and renewable heat energy hybrid heat network system is lower than the first reference temperature, the heat stored in the auxiliary heat storage tank is transferred through the heat exchange line to the other district heating-related new and renewable heat energy hybrid heat. District heating-linked renewable heat energy hybrid heat network system, characterized in that for controlling the valve to supply to the network system.
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|---|---|---|---|
| KR1020210152813A KR102562746B1 (en) | 2021-11-09 | 2021-11-09 | Hybrid thermal network system of renewable energy linked to district heating |
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| KR1020210152813A KR102562746B1 (en) | 2021-11-09 | 2021-11-09 | Hybrid thermal network system of renewable energy linked to district heating |
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|---|---|
| KR20230067092A true KR20230067092A (en) | 2023-05-16 |
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| KR1020210152813A KR102562746B1 (en) | 2021-11-09 | 2021-11-09 | Hybrid thermal network system of renewable energy linked to district heating |
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-
2021
- 2021-11-09 KR KR1020210152813A patent/KR102562746B1/en active IP Right Grant
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| KR102562746B1 (en) | 2023-08-02 |
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