WO2015064848A1 - 양방향 열량계 및 이를 구비하는 열에너지 공급 시스템 - Google Patents

양방향 열량계 및 이를 구비하는 열에너지 공급 시스템 Download PDF

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WO2015064848A1
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check valve
fluid
flow rate
unit
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Inventor
이재용
임용훈
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Korea Institute of Energy Research KIER
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Korea Institute of Energy Research KIER
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    • G01K17/06—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device
    • G—PHYSICS
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    • G01K17/08—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device based upon measurement of temperature difference or of a temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/07—Arrangement or mounting of devices, e.g. valves, for venting or aerating or draining
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/06—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission

Definitions

  • the present invention relates to a bidirectional calorimeter and a system for supplying individual thermal energy and a central thermal energy having the same. More specifically, the bidirectional calorimeter is mounted on a pipeline to measure a flow rate of a fluid flowing in one direction and the other through the interior of the pipeline. And it relates to a thermal energy supply system having the same.
  • the heat supply method for providing heating and hot water supply required for buildings or apartments can be largely divided into district heating, central heating, and individual heating.
  • District heating means that a company equipped with a large-scale cogeneration or heat-only facility in a high heat density area supplies hot water or steam to the machine room of a building or apartment house by using a heat transportation pipe that is represented by the primary side. It refers to the heat supply method distributed to the demand source.
  • Central heating is a small-scale heat supply system in which the machine room of a building or apartment house has its own heat production facilities to produce heat directly and distribute it to each heat demand. In such a heat supply method, an integrated calorimeter is essential for measuring the amount of thermal energy used by each customer.
  • a thermal energy network can be defined as a system that supplies thermal energy by connecting one or more heat energy supply sides with pipes that transport one or more heat energy demand sides and a heating medium. Can be.
  • the conventional thermal energy network system is a unidirectional heat supply method for supplying thermal energy in accordance with heat demand from the supply side at the supply side. Specifically, if the supply side supplies the high temperature heat medium to the demand side, the demand side obtains thermal energy from the high temperature heat medium. By supplying the heat energy to the demand side, the heat-reduced heat medium is returned to the supply side.
  • the two-way heat trading system not only supplies heat energy to the heat energy demand side but also surplus heat energy is generated from the demand side through its own heat energy generating device.
  • Such bidirectional heat trading can be performed not only between the supply side and the demand side, but also between different demand sides.
  • the cumulative calorimeter is divided into two types: a flow meter method for accumulating only the flow rate or a calorimeter method for adding the temperature difference to the flow rate and integrating the calories. More specifically, the flow meter method is composed of two parts, the flow measurement unit and the calculation unit, the calorimeter method is composed of the details of the flow measurement unit, the temperature measurement unit and the calculation unit. In general, the integrated calorimeter is installed on the return side of the heat transport pipe to measure the flow rate and the return temperature, and the supply temperature is measured by connecting a separate temperature sensor to the supply side.
  • the flow rate is measured in various ways, but a dual flow fluid rotates the impeller only in one direction, and a permanent magnet attached to the impeller rotates to measure the flow rate.
  • This flow chamber is combined with the calculation unit to measure the flow rate.
  • the rotational force of the permanent magnet attached to the flow chamber impeller rotates the permanent magnet of the mechanical gear of the operation unit, which in turn causes the rotation speed of the intermediate gear of the operation unit to which the permanent magnet is attached.
  • the mechanical flow measurement method which is detected as a flow rate value, is used.However, in recent years, the mechanical flow measurement method has been avoided to generate electricity using a permanent magnet pickup coil attached to an impeller for electronic flow measurement.
  • the flow rate is measured by detecting a change in the magnetic lines of the magnetic poles of the N pole and the S pole when the permanent magnet attached to the impeller rotates.
  • the calorimeter method is further equipped with a temperature measuring unit to further measure the difference between the heat medium supply temperature and the heat medium return temperature is multiplied by the flow rate to accurately measure the calories used.
  • thermal energy network system capable of providing the supply side or the surplus heat energy produced on the demand side to the supply side or another demand side is still in the state of insufficient development of the technology.
  • the thermal energy network system according to the related art can accurately measure the flow rate of heat energy generated during heat transactions only in one-way flow, and cannot measure in both directions because of the flow measurement structure of the calorimeter.
  • the flow chamber of the calorimeter has a structure in which the flowed inlet flows from the lower part of the impeller to the upper part for precise flow rate measurement through precise rotation of the impeller.
  • An object of the present invention is to provide a bidirectional calorimeter capable of measuring both amounts of heat in both directions with a device having one flow measuring unit in a bidirectional heat trading based heat energy network, and each heat energy demand side, supply side and another demand side.
  • a thermal energy network system of the liver it is to provide a thermal energy network system capable of purchasing and selling mutual thermal energy.
  • Bidirectional calorimeter 600 according to an aspect of the present invention for achieving this object,
  • bidirectional calorimeter 600 mounted on the pipeline to measure the flow rate of the fluid flowing in one direction and the other direction through the interior of the pipeline
  • First branch pipe parts 611 and 622 and second branch pipe parts 612 and 621 which are bidirectionally branched on the pipe lines 610 and 620;
  • a first check valve 631 and a fourth check valve 634 mounted to the first branch pipe parts 611 and 622 to control a flow direction of the internal fluid;
  • a second check valve 632 and a third check valve 633 mounted to the second branch pipe parts 612 and 621 to control a flow direction of the internal fluid;
  • a flow rate measuring part 640 mounted to the first branch pipe parts 611 and 622 and the second branch pipe parts 612 and 621 to measure a flow rate of the internal fluid
  • a temperature measuring unit measuring a temperature of thermal energy in the first branch pipe unit 611 and 622 or the second branch pipe unit 612 and 621;
  • a calculation unit calculating a heat amount based on the flow rate measured by the flow rate measuring unit 640 and the temperature measured by the temperature measuring unit;
  • bidirectional calorimeter 500 mounted on the pipeline to measure the flow rate of the fluid flowing in one direction and the other direction through the interior of the pipeline
  • the main body unit 110 including the flow chamber 112, the first side cover portion 120 and the second fluid entrance 131 including the first fluid inlet 121 and mounted on one side of the main body unit 110.
  • a first check valve 210 and a second check valve mounted between the first side cover part 120 and the main body part 110 to control a flow direction of the fluid flowing through the first fluid inlet and outlet 121;
  • a first check valve portion 201 having a 220;
  • a third check valve 230 and a fourth check valve mounted between the second side cover part 130 and the main body part 110 to control a flow direction of the fluid flowing through the second fluid inlet and outlet 131.
  • a second check valve unit 202 having a 240;
  • the flow rate measurement is installed in the flow chamber 112 of the housing part 100 and measures the flow rate in one direction and the flow rate in the other direction of the fluid flowing in and out through the first fluid inlet 121 and the second fluid inlet 131.
  • a temperature measuring unit 300 measuring a temperature of thermal energy of the fluid flowing into the flow chamber 112 through the first fluid inlet 121;
  • a calculation unit calculating a heat amount based on the flow rate measured by the flow rate measuring unit 400 and the temperature measured by the temperature measuring unit;
  • the main body 110 is composed of a polyhedron-shaped main body 111 having an internal flow chamber 112 of a structure open to one side,
  • the first through-hole 113 is formed in a position corresponding to the first check valve 210 and the second check valve 220 and in communication with the flow chamber 112 and
  • the second through hole 114 is formed,
  • a sphere 115 and a fourth through hole 116 may be formed.
  • the formation height H1 of the first through hole 113 and the third through hole 116 is based on the bottom surface 111bt of the main body 111 and the second through hole 114 and the fourth through hole. It may have a structure lower than the formation height H2 of 115.
  • the flow measuring unit 400 may be an impeller flow meter (impeller flow meter).
  • the flow rate measuring unit 400 In another embodiment of the present invention, the flow rate measuring unit 400,
  • a flow rate measuring part cover 410 supporting the shaft of the rotary blade 420 and sealing the inside of the flow rate chamber 112 from the outside;
  • a rotary blade cover 430 which adjusts the flow direction of the fluid flowing into the flow chamber 112 to induce one direction rotation or the other direction rotation of the rotary blade 420;
  • Holes 431, 432, 433, and 434 may be provided.
  • the present invention can also provide a thermal energy supply system, characterized in that it comprises one or more of the two-way calorimeter.
  • FIG. 1 is a perspective view of a bidirectional calorimeter in accordance with one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the bidirectional calorimeter shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a front view of the bidirectional calorimeter shown in FIG. 1.
  • 4 and 5 are cross-sectional views taken along line AA ′ of FIG. 3.
  • FIG. 6 is a plan view of the main body shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 of FIG. 7 It is a side view of FIG. 6 of FIG. 7 and FIG.
  • FIG. 9 is a side view of the rotary blade cover shown in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line D-D 'of FIG. 9.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 9.
  • 12 and 13 are plan schematic diagrams showing the flow of the fluid introduced into the flow chamber.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram of a bidirectional calorimeter according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of a thermal energy supply system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a bidirectional calorimeter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the bidirectional calorimeter shown in FIG. 1.
  • the bidirectional calorimeter 500 includes a housing part 100, a first check valve part 201, a second check valve part 202, a flow rate measuring part 400, and a temperature. It may be a configuration including a measuring unit 300 and a calculation unit.
  • the housing part 100 includes a main body part 110 including the flow chamber 112 and a first side cover part including the first fluid entrance and exit 121 and mounted on one side of the main body part 110.
  • the second side cover part 130 may include a second fluid cover 131 and a second fluid cover 131, and may be mounted on the other side of the main body part 110.
  • the first check valve part 201 is mounted between the first side cover part 120 and the main body part 110 and has a first check for controlling the flow direction of the fluid flowing through the first fluid inlet and outlet 121.
  • the valve 210 and the second check valve 220 may be configured.
  • the second check valve portion 202 is mounted between the second side cover portion 130 and the main body portion 110, and the third check to control the flow direction of the fluid flowing through the second fluid inlet 131
  • the valve 230 and the fourth check valve 240 may be configured.
  • the flow rate measuring part 400 is mounted in the flow chamber 112 of the housing part 100 and flows in one direction and in the other direction of the fluid entering and exiting through the first fluid inlet 121 and the second fluid inlet 131. It may be a structure for measuring the flow rate.
  • the temperature measuring unit 300 measures the temperature of the thermal energy of the fluid flowing into the flow chamber 112 through the first fluid entrance and exit 121, and the calculation unit measures the flow rate and temperature measured by the flow measuring unit 400.
  • the calorific value may be calculated based on the temperature measured by the measuring unit. More specifically, the calorific value is measured by using a temperature difference between the temperature measured by installing a separate temperature sensor connected to a temperature (return temperature) measured inside the bidirectional calorimeter 500 and a calculation unit (not shown) on the supply side. Can be calculated.
  • the housing 100 may be further equipped with a temperature measuring sensor 300, so that the temperature of the fluid flowing through the flow chamber 112 can be measured.
  • FIG. 3 is a front view of the bidirectional calorimeter shown in FIG. 1, and FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views taken along line AA ′ of FIG. 3.
  • one side of the main body 111 of the bidirectional calorimeter 500 may be positioned at a position corresponding to the first check valve 210 and the second check valve 220.
  • the first through hole 113 and the second through hole 114 having a structure formed in communication with the flow chamber 112 may be formed.
  • the third structure of the structure which is formed at a position corresponding to the third check valve 230 and the fourth check valve 240 and communicate with the flow chamber 112
  • the through hole 115 and the fourth through hole 116 may be formed.
  • FIG. 4 illustrates a flow path of the fluid through which the fluid introduced through the first fluid inlet 121 is discharged through the second fluid inlet 131.
  • the fluid flowing into the first fluid inlet and outlet 121 flows into the flow chamber 112 through the first check valve 210, and the fluid introduced into the flow chamber 112 flows.
  • the rotating blade 420 of the measuring unit 400 in the clockwise direction is discharged through the fourth check valve 240 and the second fluid inlet 131.
  • the rotational speed of the rotating blade 442 rotated in the clockwise direction can be calculated to measure the flow rate of the fluid.
  • the cutaway view shown in FIG. 5 shows a flow path of the fluid through which the fluid introduced through the second fluid inlet 131 is discharged through the first fluid inlet 121.
  • the fluid introduced into the second fluid inlet 131 flows into the flow chamber 112 through the third check valve 230, and the fluid introduced into the flow chamber 112 flows.
  • the flow rate of the fluid may be measured by calculating the rotation speed of the rotating blade 420 rotated counterclockwise.
  • the bidirectional calorimeter 500 of this structure can accurately measure the flow direction and the flow rate of the fluid flowing through the pipeline.
  • FIG. 6 is a plan view of the main body shown in FIG. 1, and a side view of FIG. 6 is shown in FIGS. 7 and 8.
  • the main body 110 may be configured as a polyhedral main body 111 having an internal flow chamber 112 having a structure open to one side.
  • the forming height H1 of the first through hole 113 and the third through hole 116 is based on the second through hole based on the bottom surface 111bt of the main body 111. It may be lower than the formation height H2 of the 114 and the fourth through hole 115.
  • This structure is a structure that can more accurately control the flow of the fluid introduced into the flow chamber 112, and thereby more accurately control the rotation direction and the rotation speed of the rotary blade 420, a detailed description Will be described later.
  • FIG. 9 is a side view of the rotary blade cover shown in FIG. 2
  • FIG. 10 is a sectional view taken along the line D-D 'of FIG. 9
  • FIG. 11 is a sectional view taken along the line E-E' of FIG. 9. Is shown.
  • the flow rate measuring part 400 may include a rotating blade 420, a flow rate measuring part cover 410, and a rotating blade cover 430.
  • the flow rate measuring part cover 410 may support a shaft of the rotary blade 420 and seal the inside of the flow chamber 112 from the outside.
  • the rotary blade cover 430 may adjust the flow direction of the fluid flowing into the flow chamber 112 to induce one direction rotation or the other direction rotation of the rotation blade 420, the fluid guide holes 431, 432 , 433, 434 may be provided.
  • the fluid guide holes 431 and 432 symmetrical with respect to the vertical axis of symmetry CL1 are formed at the lower portion of the rotary blade cover 430 as shown in FIG. 10. It may be provided.
  • the fluid guide holes 431 and 432 are inclined at an angle with respect to the center point of the rotary blade cover 430, and the fluid flowing into the rotary blade cover 430 through the fluid guide holes 431 and 432. To provide rotational force.
  • fluid guide holes 433 and 434 symmetrical with respect to the vertical axis of symmetry CL2 may be provided on the upper portion of the rotary blade cover 430.
  • the fluid guide holes 433 and 434 are inclined at an angle with respect to the center point of the rotary blade cover 430, and after the fluid introduced into the rotary blade cover 430 rotates the rotary blade 420. For example, it can be induced to be discharged to the outside naturally.
  • 12 and 13 are planar schematics showing the flow of the fluid introduced into the flow chamber.
  • the planar schematic diagram shown in FIG. 12 is a planar schematic diagram which combines the left part (based on the vertical symmetry axis CL1) of FIG. 10 and the right part (based on the vertical symmetry axis CL2) of FIG.
  • the planar schematic diagram shown in FIG. 13 is a planar schematic diagram combining the right part (based on the vertical symmetry axis CL1) of FIG. 10 and the left part (based on the vertical symmetry axis CL2) of FIG.
  • the fluid introduced into the first fluid inlet 121 may flow into the lower portion of the flow chamber 112bt through the first check valve 210 and the first through-hole 113.
  • the fluid introduced into the lower flow chamber 112bt rotates the rotary blade 420 of the flow measuring unit 400 in the clockwise direction, and then moves to the upper flow chamber 112tp to form the third through hole 115 and the third. 4 may be discharged to the second fluid inlet 131 through the check valve 240.
  • the rotational speed of the rotating blade 442 rotated in the clockwise direction can be calculated to measure the flow rate of the fluid.
  • the fluid introduced into the second fluid inlet 131 flows into the flow chamber lower portion 112bt through the third check valve 230 and the third through hole 115.
  • the fluid flowing into the flow chamber lower portion 112bt rotates the rotary blade 420 of the flow rate measuring unit 400 in a counterclockwise direction, and then moves to the upper portion of the flow chamber 112tp to pass through the second through hole 114.
  • a second fluid outlet 121 through the second check valve 220 In this case, the flow rate of the fluid may be measured by calculating the rotation speed of the rotating blade 442 rotated counterclockwise.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram of a bidirectional calorimeter according to the present invention.
  • the bidirectional calorimeter 600 may include a first branch pipe part 611 and a second branch pipe part 612 bidirectionally branched on the pipe lines 610 and 620. ), Four check valves 631, 632, 633, 634, a flow rate measuring unit 640, a temperature measuring unit, and a calorific value calculating unit.
  • first check valve 631 and the fourth check valve 634 may be mounted to the first branch pipe parts 611 and 622 to control the flow direction of the internal fluid.
  • second check valve 632 and the third check valve 633 may be mounted to the second branch pipe parts 612 and 621 to control the flow direction of the internal fluid.
  • the temperature measuring unit may measure the temperature of the thermal energy in the first branch pipe 611 or the second branch pipe 612, the calculation unit and the flow rate and the temperature measuring unit measured by the flow rate measuring unit 640 and The amount of heat can be calculated through the temperature difference measured at another location (not shown).
  • the flow rate measuring unit 640 may be mounted on the first branch pipe parts 611 and 622 and the second branch pipe parts 612 and 621 to measure the flow rate of the internal fluid. More specifically, the flow measuring unit 640 is not particularly limited as long as it can measure the flow rate of the internal fluid, for example, may be an impeller flow meter (impeller flow meter).
  • the bidirectional calorimeters 500 and 600 can control the flow of fluid using check valves 431b, 432b, 433b and 434b, and check valves 210, 220 and 230.
  • 240, 631, 632, 633, and 634 can accurately measure the flow of the fluid controlled by the flow measurement units 400 and 640.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of a thermal energy supply system according to an embodiment of the present invention.
  • the thermal energy supply system 700 may be configured to include one or more bidirectional calorimeters 500 and 600 according to the present invention.
  • the thermal energy supply system 700 may be composed of a building or a common house 710 and a central heat supply 720 composed of two or more individual households or buildings 710, individual households or buildings 710 may be connected to the central heat supply unit 720 through a central pipe 730 composed of a supply pipe 731 and a return pipe 732.
  • the central pipe 730 connecting the individual household or building 710 and the central heat supply unit 720 is equipped with two-way calorimeters 500 and 600, and the individual household or building 710 and the central heat supply unit 720. It is possible to accurately measure the flow of thermal energy in between.
  • the thermal energy supply system 700 including the bidirectional calorimeters 500 and 600 having such a structure can accurately measure the amount of heat energy purchased and sold between individual households or buildings 710 and the central heat supply unit 720. It is possible to build a thermal energy network system.
  • the bidirectional calorimeter according to the present embodiment by providing a check valve for controlling the flow direction of the fluid, a housing portion and a flow rate measuring unit of a specific structure, it is possible to measure the heat of both directions with one device.
  • the flow direction and the flow rate of the fluid can be accurately measured, so that the flow rate of thermal energy can be measured without generating an error.
  • the heat energy supply system according to the present invention by mounting the bidirectional calorimeter according to the present invention in the pipeline, it is possible to build a heat energy network system between each heat energy demand side, supply side and another demand side, to measure the accurate flow rate of thermal energy It has the technical advantage that it is possible to buy and sell thermal energy based on this.
  • the bidirectional calorimeter according to the present invention by providing a check valve for controlling the flow direction of the fluid, a housing portion and a flow measurement unit of a specific structure, it is possible to measure the heat in both directions with one device .
  • the flow direction and the flow rate of the fluid can be accurately measured, so that the flow rate of the thermal energy can be measured without generating an error.
  • the heat energy supply system according to the present invention by mounting the bidirectional calorimeter according to the present invention in the pipeline, it is possible to build a heat energy network system between each heat energy demand side, supply side and another demand side, to measure the accurate flow rate of thermal energy It is possible to buy and sell thermal energy based on this.

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Abstract

양방향 열량계 및 이를 구비하는 열에너지 공급 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 양방향 열량계는, 관로 상에 장착되어 관로 내부를 통해 일측방향 및 타측방향으로 유동하는 유체의 유량을 측정하는 양방향 열량계(600)로서, 관로(610, 620) 상에 양방향으로 분기된 제 1 분기배관부(611, 622) 및 제 2 분기배관부(612, 621); 상기 제 1 분기배관부(611, 622)에 장착되어 내부 유체의 흐름 방향을 제어하는 제 1 체크밸브(631) 및 제 4 체크밸브(634); 상기 제 2 분기배관부(612, 621)에 장착되어 내부 유체의 흐름 방향을 제어하는 제 2 체크밸브(632) 및 제 3 체크밸브(633); 상기 제 1 분기배관부(611, 622) 및 제 2 분기배관부(612, 621)에 장착되어 내부 유체의 유량을 측정하는 유량측정부(640); 상기 제 1 분기배관부(611, 622) 또는 제 2 분기배관부(612, 621) 내 열에너지의 온도를 측정하는 온도 측정부; 및 상기 유량측정부(640)에 의해 측정되는 유량과 상기 온도 측정부에서 측정되는 온도를 기초로 열량을 산출하는 연산부;를 포함한다.

Description

양방향 열량계 및 이를 구비하는 열에너지 공급 시스템
본 발명은 양방향 열량계 및 이를 구비하는 개별 열에너지 및 중앙 열에너지 공급 연계 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 관로 상에 장착되어 관로 내부를 통해 일측방향 및 타측방향으로 유동하는 유체의 유량을 측정하는 양방향 열량계 및 이를 구비하는 열에너지 공급 시스템에 관한 것이다.
건물 또는 공동주택에서 필요로 하는 열수요인 난방과 급탕을 제공 하기 위한 열공급 방식은 크게 지역난방, 중앙난방, 개별난방으로 구분할 수 있다. 지역난방이란 열밀도가 높은 지역에 대규모 열병합 또는 열전용 설비를 구비한 사업자가 1차측으로 대변되는 열수송 배관을 이용하여 건물 또는 공동주택의 기계실까지 고온수 또는 스팀을 공급하면 기계실에서 이를 각 열수요처에 배분하는 열공급 방식을 말한다. 중앙난방이란 건물 또는 공동주택의 기계실이 자체적으로 열생산 설비를 보유하여 직접 열을 생산하고, 이를 각 열수요처에 배분하는 소규모의 열공급 방식이다. 이러한 열공급 방식의 경우 각 수요처의 열에너지 사용량을 계측하기 위한 적산열량계가 필수적으로 요구된다.
종래의 지역난방이나 중앙난방 방식이 이러한 열에너지 네트워크 시스템의 일종으로서 열에너지 네트워크란 하나 혹은 다수의 열에너지 공급측이 하나 혹은 다수의 열에너지 수요측과 열매체를 수송하는 배관으로 연계되어 열에너지를 공급하는 시스템으로 정의할 수 있다.
종래 개념의 열에너지 네트워크 시스템은 공급측에서 수요측의 열수요에 맞춰 열에너지를 공급하는 단방향 열 공급 방식이다. 구체적으로, 공급측에서 고온의 열매체를 수요측으로 공급하면, 수요측에서는 고온의 열매체로부터 열에너지를 획득하게 된다. 열에너지를 수요측으로 제공하여 저온화된 열매체는 다시 공급측으로 환수되게 된다.
한편, 최근에는 공급측에서 수요측의 열수요에 맞춰 열에너지를 공급하는 단방향 열 공급 방식에서 더 나아가 양방향 열거래 기반의 열에너지 네트워크 시스템이 대두되고 있다.
양방향 열거래 시스템은 열에너지 공급측이 열에너지 수요측으로 열에너지를 공급하는 것은 물론, 수요측에서 자체의 열에너지 발생기기를 통해 잉여 열에너지가 발생하는 경우, 수요측에서 공급측에 열에너지를 공급 및 판매하는 방식이다.
이러한 양방향 열거래는 공급측과 수요측 간에도 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 서로 다른 수요측 간에도 이루어질 수 있다.
따라서, 열거래 시 공급측과 수요측 간에 이루어지는 열량을 정확히 측정할 필요가 있다. 종래의 경우 공급측에서 수요측으로의 단방향 열량 측정에 최적화된 적산열량계를 사용해왔다.
상기의 적산열량계는 유량만을 적산하는 유량계 방식 또는 유량에 온도차이를 부가하여 열량으로 적산하는 열량계 방식 두가지로 나뉜다. 보다 자세하게는 유량계 방식은 유량측정부와 연산부의 두 부분으로 구성되고, 열량계 방식은 유량측정부, 온도측정부 및 연산부의 세부분으로 구성된다. 일반적으로 적산열량계는 열수송 배관의 환수측에 설치되어 유량과 환수온도를 측정하고, 공급온도는 공급측에 별도의 온도센서를 연결하여 측정한다.
두 방식 모두 유량을 측정하는 방식은 여러 가지이나 이중 흐르는 유체가 임펠러를 일방향으로만 회전시키고, 임펠러에 부착된 영구자석이 회전하면서 유량을 측정하는 방식이 가장 많이 사용되고 있다. 이러한 유량실은 연산부와 결합하여 유량을 측정하게 되는데, 과거에는 유량실 임펠러에 부착된 영구자석의 회전력이 연산부 기계식 기어의 영구자석을 회전시키고 이것은 다시 영구자석이 부착된 연산부 중간기어의 회전수가 리드스위치를 통해 유량 값으로 검출되는 기계식 유량계측 방식을 사용하였으나, 최근에는 이러한 방식을 탈피하여 전자식 유량계측을 위해 임펠러에 부착된 영구자석의 픽업 코일로 전기를 발전시켜 회전된 주파수로 환산하여 유량을 검출하거나, 임펠러에 부착된 영구자석의 회전 시 N극, S극의 자력선 변화를 감지하는 방식으로 유량을 측정하고 있다. 여기에 열량계 방식은 추가로 온도측정부를 구비하여 열매체 공급온도 및 열매체 환수온도의 차이를 더 측정한 값을 유량과 곱하여 사용열량으로 정확하게 측정하게 된다.
현재까지의 적산열량계는 단방향 열공급에 최적화되도록 설계 및 제작되어 왔으나, 본 발명에서는 양방향 열공급에 최적화될 수 있는 양방향 열량계의 유량실구조를 제안하는 것이다.
종래 기술에 있어서, 공급측에서 생산된 열에너지 또는 수요측에서 생산된 잉여 열에너지를 공급측 또는 또 다른 수요측에 제공할 수 있는 열에너지 네트워크 시스템은 아직도 그 기술의 개발이 미흡한 상태이다. 더욱이 종래 기술에 따른 열에너지 네트워크 시스템은 열거래 시 발생하는 열에너지의 유량을 일방향 흐름에 관해서만 정확하게 측정할 수 있을 뿐, 양방향 모두에 관해서 측정할 수 없는 문제점이 있는데 이는 열량계의 유량 측정구조 때문이다. 열량계의 유량실은 임펠러의 정확한 회전을 통한 정밀 유량 측정을 위해서 유입된 유체는 임펠러의 하부에서 차올라 상부로 빠져나가는 구조로 제작된다. 이러한 구조로 인해 단순히 단방향으로 설계된 열량계의 임펠러를 반대쪽으로 회전시키려는 경우 유체가 임펠러 상부로부터 유입되어 하부로 빠져나가게 되므로, 유량실이 가득 차있는 경우 임펠러를 회전시키지 않고 빠져나갈 수 있어 양방향의 정확한 유량측정은 불가능하다. 그러므로 상기의 문제점을 해결하기 위해 종래의 열량계를 사용해야 하는 경우 각 방향별로 별개의 열량계를 각각 장착해야 하며, 이에 따라 열량의 수기 혹은 원격 검침시 검침개수 및 데이터량이 증가하면서 검침오류가 동반하여 증가하는 문제 이외에, 유지 보수해야 하는 열량계의 개수가 증가하는 등의 또 다른 문제점을 야기하고 있다.
본 발명의 목적은, 양방향 열거래 기반의 열에너지 네트워크에 있어서, 하나의 유량측정부를 보유한 장치로 양방향의 열량을 모두 측정할 수 있는 양방향 열량계를 제공하고, 각 열에너지 수요측, 공급측 및 또 다른 수요측 간의 열에너지 네트워크 시스템에 있어서, 상호 열에너지의 구매 및 판매가 가능한 열에너지 네크워크 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 양방향 열량계(600)는,
관로 상에 장착되어 관로 내부를 통해 일측방향 및 타측방향으로 유동하는 유체의 유량을 측정하는 양방향 열량계(600)로서,
관로(610, 620) 상에 양방향으로 분기된 제 1 분기배관부(611, 622) 및 제 2 분기배관부(612, 621);
상기 제 1 분기배관부(611, 622)에 장착되어 내부 유체의 흐름 방향을 제어하는 제 1 체크밸브(631) 및 제 4 체크밸브(634);
상기 제 2 분기배관부(612, 621)에 장착되어 내부 유체의 흐름 방향을 제어하는 제 2 체크밸브(632) 및 제 3 체크밸브(633);
상기 제 1 분기배관부(611, 622) 및 제 2 분기배관부(612, 621)에 장착되어 내부 유체의 유량을 측정하는 유량측정부(640);
상기 제 1 분기배관부(611, 622) 또는 제 2 분기배관부(612, 621) 내 열에너지의 온도를 측정하는 온도 측정부; 및
상기 유량측정부(640)에 의해 측정되는 유량과 상기 온도 측정부에서 측정되는 온도를 기초로 열량을 산출하는 연산부;
를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 양방향 열량계는,
관로 상에 장착되어 관로 내부를 통해 일측방향 및 타측방향으로 유동하는 유체의 유량을 측정하는 양방향 열량계(500)로서,
유량실(112)을 구비하는 본체부(110), 제 1 유체 출입구(121)를 구비하고 본체부(110)의 일측면에 장착되는 제 1 측커버부(120) 및 제 2 유체 출입구(131)를 구비하고 본체부(110)의 타측면에 장착되는 제 2 측커버부(130)로 구성된 하우징부(housing part, 100);
상기 제 1 측커버부(120)와 본체부(110) 사이에 장착되고, 제 1 유체 출입구(121)를 통해 유동하는 유체의 흐름 방향을 제어하는 제 1 체크밸브(210) 및 제 2 체크밸브(220)를 구비하는 제 1 체크밸브부(201);
상기 제 2 측커버부(130)와 본체부(110) 사이에 장착되고, 제 2 유체 출입구(131)를 통해 유동하는 유체의 흐름 방향을 제어하는 제 3 체크밸브(230) 및 제 4 체크밸브(240)를 구비하는 제 2 체크밸브부(202);
상기 하우징부(100)의 유량실(112) 내부에 장착되고, 제 1 유체 출입구(121) 및 제 2 유체 출입구(131)를 통해 출입하는 유체의 일측방향 유량 및 타측방향 유량을 측정하는 유량측정부(400);
상기 제 1 유체 출입구(121)를 통해 유량실(112) 내부로 유입되는 유체의 열에너지의 온도를 측정하는 온도 측정부(300); 및
상기 유량측정부(400)에 의해 측정되는 유량과 상기 온도 측정부에서 측정되는 온도를 기초로 열량을 산출하는 연산부;
를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 본체부(110)는 일측면으로 개방된 구조의 내부 유량실(112)을 구비하는 다면체 형상의 본체(111)로 구성되고,
상기 본체(111)의 일측면에는, 제 1 체크밸브(210) 및 제 2 체크밸브(220)와 대응되는 위치에 형성되고 유량실(112)과 연통되는 구조의 제 1 관통구(113) 및 제 2 관통구(114)가 형성되어 있고,
상기 본체(111)의 일측면과 대향하는 타측면에는, 제 3 체크밸브(230) 및 제 4 체크밸브(240)와 대응되는 위치에 형성되고 유량실(112)과 연통되는 구조의 제 3 관통구(115) 및 제 4 관통구(116)가 형성될 수 있다.
이때, 상기 제 1 관통구(113) 및 제 3 관통구(116)의 형성 높이(H1)는, 본체(111)의 밑면(111bt)을 기준으로 제 2 관통구(114) 및 제 4 관통구(115)의 형성 높이(H2)보다 낮은 구조일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 유량측정부(400)는, 임펠러 유량계(impeller flow meter)일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 유량측정부(400)는,
유량실(112) 내부로 유입된 유체에 의해 회전하는 회전 블레이드(420);
상기 회전 블레이드(420)의 축을 지지하고, 상기 유량실(112) 내부를 외부로부터 밀봉하는 유량측정부 커버(410); 및
상기 유량실(112) 내부로 유입되는 유체의 흐름 방향을 조정하여 회전 블레이드(420)의 일방향 회전 또는 타방향 회전을 유도하는 회전 블레이드 커버(430);
를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 회전 블레이드 커버(430)에는, 유량실(112) 내부로 유입된 유체의 흐름을 조정하여 내부에 장착되는 회전 블레이드(420)의 일방향 또는 타방향 회전을 유도할 수 있도록, 유체 가이드 홀(431, 432, 433, 434)이 구비될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 양방향 열량계를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 열에너지 공급 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 양방향 열량계의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 양방향 열량계의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 양방향 열량계의 정면도이다.
도 4 및 도 5는 도 3의 A - A' 선 절단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 본체부의 평면도이다.
도 7 및 도 8의 도 6의 측면도이다.
도 9는 도 2에 도시된 회전 블레이드 커버의 측면도이다.
도 10은 도 9의 D - D' 선 절단면도이다.
도 11은 도 9의 E - E' 선 절단면도이다.
도 12 및 도 13은 유량실 내부로 유입된 유체의 흐름을 나타내는 평면 모식도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양방향 열량계의 개념도이다.
도 15는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 열에너지 공급 시스템의 모식도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 양방향 열량계의 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 도시된 양방향 열량계의 분해 사시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 양방향 열량계(500)는, 하우징부(100), 제 1 체크밸브부(201), 제 2 체크밸브부(202), 유량측정부(400), 온도 측정부(300) 및 연산부를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 하우징부(100)는, 유량실(112)을 구비하는 본체부(110), 제 1 유체 출입구(121)를 구비하고 본체부(110)의 일측면에 장착되는 제 1 측커버부(120) 및 제 2 유체 출입구(131)를 구비하고 본체부(110)의 타측면에 장착되는 제 2 측커버부(130)로 구성될 수 있다.
제 1 체크밸브부(201)는, 제 1 측커버부(120)와 본체부(110) 사이에 장착되고, 제 1 유체 출입구(121)를 통해 유동하는 유체의 흐름 방향을 제어하는 제 1 체크밸브(210) 및 제 2 체크밸브(220)로 구성될 수 있다.
제 2 체크밸브부(202)는, 제 2 측커버부(130)와 본체부(110) 사이에 장착되고, 제 2 유체 출입구(131)를 통해 유동하는 유체의 흐름 방향을 제어하는 제 3 체크밸브(230) 및 제 4 체크밸브(240)로 구성될 수 있다.
유량측정부(400)는 하우징부(100)의 유량실(112) 내부에 장착되고, 제 1 유체 출입구(121) 및 제 2 유체 출입구(131)를 통해 출입하는 유체의 일측방향 유량 및 타측방향 유량을 측정하는 구조일 수 있다.
온도 측정부(300)는, 제 1 유체 출입구(121)를 통해 유량실(112) 내부로 유입되는 유체의 열에너지의 온도를 측정하며, 연산부는 유량측정부(400)에 의해 측정되는 유량과 온도 측정부에서 측정되는 온도를 기초로 열량을 산출할 수 있다. 더욱 구체적으로, 열량은 양방향 열량계(500) 내부에서 측정되는 온도(환수 온도)와 연산부(도시하지 않음)로 연결되는 별도의 온도센서를 공급측에 설치하여 측정되는 온도의 온도 차이를 이용하여 열량을 산출할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징부(100)에는 유량실(112) 내부를 통해 유동하는 유체의 온도를 측정할 수 있도록, 온도측정 센서(300)가 더 장착될 수 있다.
도 3에는 도 1에 도시된 양방향 열량계의 정면도가 도시되어 있고, 도 4 및 도 5에는 도 3의 A - A' 선 절단면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 도 2와 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 양방향 열량계(500)의 본체(111)의 일측면에는, 제 1 체크밸브(210) 및 제 2 체크밸브(220)와 대응되는 위치에 형성되고 유량실(112)과 연통되는 구조의 제 1 관통구(113) 및 제 2 관통구(114)가 형성될 수 있다. 또한, 본체(111)의 일측면과 대향하는 타측면에는, 제 3 체크밸브(230) 및 제 4 체크밸브(240)와 대응되는 위치에 형성되고 유량실(112)과 연통되는 구조의 제 3 관통구(115) 및 제 4 관통구(116)가 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 절단면도는, 제 1 유체 출입구(121)를 통해 유입된 유체가 제 2 유체 출입구(131)를 통해 배출되는 유체의 흐름 경로를 나타내고 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 유체 출입구(121)로 유입된 유체는, 제 1 체크밸브(210)를 통해 유량실(112)로 유입되고, 유량실(112)로 유입된 유체는 유량측정부(400)의 회전 블레이드(420)를 시계방향으로 회전시킨 후 제 4 체크밸브(240) 및 제 2 유체 출입구(131)를 통해 배출된다. 이때 시계방향으로 회전된 회전 블레이드(442)의 회전수를 산출하여 유체의 유량을 측정할 수 있다.
반면, 도 5에 도시된 절단면도는, 제 2 유체 출입구(131)를 통해 유입된 유체가 제 1 유체 출입구(121)를 통해 배출되는 유체의 흐름 경로를 나타내고 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 유체 출입구(131)로 유입된 유체는, 제 3 체크밸브(230)를 통해 유량실(112)로 유입되고, 유량실(112)로 유입된 유체는 유량측정부(400)의 회전 블레이드(420)을 반시계방향으로 회전시킨 후 제 2 체크밸브(220) 및 제 1 유체 출입구(121)를 통해 배출된다. 이때 반시계방향으로 회전된 회전 블레이드(420)의 회전수를 산출하여 유체의 유량을 측정할 수 있다.
따라서, 이러한 구조의 양방향 열량계(500)는, 관로 내부를 통해 유동하는 유체의 유동 방향 및 유량을 정확하게 측정할 수 있다.
도 6에는 도 1에 도시된 본체부의 평면도가 도시되어 있고, 도 7 및 도 8에는 도 6의 측면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 본체부(110)는 일측면으로 개방된 구조의 내부 유량실(112)을 구비하는 다면체 형상의 본체(111)로 구성될 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 관통구(113) 및 제 3 관통구(116)의 형성 높이(H1)는, 본체(111)의 밑면(111bt)을 기준으로 제 2 관통구(114) 및 제 4 관통구(115)의 형성 높이(H2)보다 낮을 수 있다.
이러한 구조는, 유량실(112) 내부로 유입된 유체의 흐름을 보다 더 정확히 제어하고, 이를 통해 회전 블레이드(420)의 회전 방향 및 회전수를 더욱 정확히 제어할 수 있는 구조로서, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
도 9에는 도 2에 도시된 회전 블레이드 커버의 측면도가 도시되어 있고, 도 10에는 도 9의 D - D' 선 절단면도가 도시되어 있으며, 도 11에는 도 9의 E - E' 선 절단면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 도 2와 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 유량측정부(400)는, 회전 블레이드(420), 유량측정부 커버(410) 및 회전 블레이드 커버(430)로 구성될 수 있다.
구체적으로, 유량측정부 커버(410)는 회전 블레이드(420)의 축을 지지하고, 상기 유량실(112) 내부를 외부로부터 밀봉하는 구조일 수 있다.
또한, 회전 블레이드 커버(430)는 유량실(112) 내부로 유입되는 유체의 흐름 방향을 조정하여 회전 블레이드(420)의 일방향 회전 또는 타방향 회전을 유도할 수 있도록, 유체 가이드 홀(431, 432, 433, 434)이 구비된 구조일 수 있다.
도 10을 참조하여 더욱 더 자세히 설명하면, 도 10에 도시된 바와 같이, 회전 블레이드 커버(430)의 하부에는 수직 대칭축(CL1)을 중심으로 좌우 대칭 형상을 이루는 유체 가이드 홀(431, 432)이 구비될 수 있다. 이러한 유체 가이드 홀(431, 432)은 회전 블레이드 커버(430)의 중심점을 중심으로 일정 각도로 기울어진 형상으로서, 유체 가이드 홀(431, 432)를 통해 회전 블레이드 커버(430) 내부로 유입되는 유체에 회전력을 제공할 수 있다.
한편, 도 11을 참조하면, 회전 블레이드 커버(430)의 상부에는 수직 대칭축(CL2)을 중심으로 좌우 대칭 형상을 이루는 유체 가이드 홀(433, 434)이 구비될 수 있다. 이러한 유체 가이드 홀(433, 434)은 회전 블레이드 커버(430)의 중심점을 중심으로 일정 각도로 기울어진 형상으로서, 회전 블레이드 커버(430) 내부로 유입된 유체가 회전 블레이드(420)를 회전시킨 후, 자연스럽게 외부로 배출될 수 있도록 유도할 수 있다.
이에 관한 더욱 구체적인 설명을 후술하기로 한다.
도 12 및 도 13에는 유량실 내부로 유입된 유체의 흐름을 나타내는 평면 모식도가 도시되어 있다.
도 12 및 도 13에 도시된 평면 모식도는, 도 10 및 도 11에 도시된 절단면도를 각기 좌우로 조합하여 배치한 평면 모식도이다. 구체적으로, 도 12에 도시된 평면 모식도는, 도 10의 좌측부분(수직 대칭축 CL1 기준) 및 도 11의 우측부분(수직 대칭축 CL2 기준)을 조합한 평면 모식도이다. 반면, 도 13에 도시된 평면 모식도는, 도 10의 우측부분(수직 대칭축 CL1 기준) 및 도 11의 좌측부분(수직 대칭축 CL2 기준)을 조합한 평면 모식도이다.
우선 도 12를 도 4와 함께 참조하면, 제 1 유체 출입구(121)로 유입된 유체는, 제 1 체크밸브(210) 및 제 1 관통구(113)를 통해 유량실 하부(112bt)로 유입되고, 유량실 하부(112bt)로 유입된 유체는 유량측정부(400)의 회전 블레이드(420)를 시계방향으로 회전시킨 후, 유량실 상부(112tp)로 이동하여 제 3 관통구(115) 및 제 4 체크밸브(240)를 통해 제 2 유체 출입구(131)로 배출될 수 있다. 이때 시계방향으로 회전된 회전 블레이드(442)의 회전수를 산출하여 유체의 유량을 측정할 수 있다.
다음으로 도 13을 도 5와 함께 참조하면, 제 2 유체 출입구(131)로 유입된 유체는, 제 3 체크밸브(230) 및 제 3 관통구(115)를 통해 유량실 하부(112bt)로 유입되고, 유량실 하부(112bt)로 유입된 유체는 유량측정부(400)의 회전 블레이드(420)를 반시계방향으로 회전시킨 후, 유량실 상부(112tp)로 이동하여 제 2 관통구(114) 및 제 2 체크밸브(220)를 통해 제 1 유체 출입구(121)로 배출될 수 있다. 이때 반시계방향으로 회전된 회전 블레이드(442)의 회전수를 산출하여 유체의 유량을 측정할 수 있다.
도 14에는 본 발명에 따른 양방향 열량계의 개념도가 도시되어 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양방향 열량계(600)는, 관로(610, 620) 상에 양방향으로 분기된 제 1 분기배관부(611) 및 제 2 분기배관부(612), 네 개의 체크밸브(631, 632, 633, 634), 유량측정부(640), 온도 측정부 및 열량 산출 연산부를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 제 1 체크밸브(631) 및 제 4 체크밸브(634)는, 제 1 분기배관부(611, 622)에 장착되어 내부 유체의 흐름 방향을 제어할 수 있다. 또한, 제 2 체크밸브(632) 및 제 3 체크밸브(633)는 제 2 분기배관부(612, 621)에 장착되어 내부 유체의 흐름 방향을 제어할 수 있다. 또한, 온도 측정부는 제 1 분기배관부(611) 또는 제 2 분기배관부(612) 내 열에너지의 온도를 측정할 수 있고, 연산부는 유량측정부(640)에 의해 측정되는 유량과 온도 측정부 및 타위치(미도시)에서 측정되는 온도 차이를 통해 열량을 산출할 수 있다.
또한, 유량측정부(640)는 제 1 분기배관부(611, 622) 및 제 2 분기배관부(612, 621)에 장착되어 내부 유체의 유량을 측정할 수 있다. 더욱 구체적으로, 유량측정부(640)는 내부 유체의 유량을 측정할 수 있는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 임펠러 유량계(impeller flow meter)일 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 양방향 열량계(500, 600)는, 유체의 흐름을 체크밸브(431b, 432b, 433b, 434b)를 활용하여 제어할 수 있고, 체크밸브(210, 220, 230, 240, 631, 632, 633, 634)에 의해 제어된 유체의 흐름을 유량측정부(400, 640)를 통해 정확히 측정할 수 있다.
도 15에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 열에너지 공급 시스템의 모식도가 도시되어 있다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 열에너지 공급 시스템(700)은, 본 발명에 따른 양방향 열량계(500, 600)를 하나 이상 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 열에너지 공급 시스템(700)은, 둘 이상의 개별 세대 혹은 건물(710)로 구성된 건물 또는 공동 주택(710) 및 중앙 열공급부(720)로 구성될 수 있으며, 개별 세대 혹은 건물(710)는 공급 배관(731) 및 환수 배관(732)로 구성되는 중앙 배관(730)를 통해 중앙 열공급부(720)와 연결될 수 있다.
또한, 개별 세대 혹은 건물(710)과 중앙 열공급부(720)를 연결하는 중앙 배관(730)에는 양방향 열량계(500, 600)가 장착되어, 개별 세대 혹은 건물(710)과 중앙 열공급부(720) 사이에 이뤄지는 열에너지의 흐름을 정확히 측정해낼 수 있다.
따라서, 이러한 구조의 양방향 열량계(500, 600)를 포함하는 본 발명에 따른 열에너지 공급 시스템(700)은, 개별 세대 혹은 건물(710)과 중앙 열공급부(720) 간의 열에너지 구매 및 판매량을 정확하게 측정할 수 있어, 열에너지 네트워크 시스템을 구축할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 양방향 열량계에 따르면, 유체의 흐름 방향을 제어하는 체크밸브, 특정 구조의 하우징부 및 유량측정부를 구비함으로써, 하나의 장치로 양방향의 열량을 모두 측정할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 양방향 열량계에 따르면, 유체의 흐름 방향 및 유량을 정확히 측정할수 있어 열에너지의 유량을 오차 발생 없이 측정할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 열에너지 공급 시스템은, 본 발명에 따른 양방향 열량계를 관로에 장착함으로써, 각 열에너지 수요측, 공급측 및 또 다른 수요측 간의 열에너지 네트워크 시스템을 구축할 수 있고, 열에너지의 정확한 유량을 측정할 수 있으며, 이를 바탕으로 열에너지 구매 및 판매가 가능하다는 기술적 이점을 가지게 된다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 양방향 열량계에 따르면, 유체의 흐름 방향을 제어하는 체크밸브, 특정 구조의 하우징부 및 유량측정부를 구비함으로써, 하나의 장치로 양방향의 열량을 모두 측정할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 양방향 열량계에 따르면, 유체의 흐름 방향 및 유량을 정확히 측정할 수 있어 열에너지의 유량을 오차 발생 없이 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열에너지 공급 시스템은, 본 발명에 따른 양방향 열량계를 관로에 장착함으로써, 각 열에너지 수요측, 공급측 및 또 다른 수요측 간의 열에너지 네트워크 시스템을 구축할 수 있고, 열에너지의 정확한 유량을 측정할 수 있으며, 이를 바탕으로 열에너지 구매 및 판매가 가능하다.

Claims (8)

  1. 관로 상에 장착되어 관로 내부를 통해 일측방향 및 타측방향으로 유동하는 유체의 유량을 측정하는 양방향 열량계(600)로서,
    관로(610, 620) 상에 양방향으로 분기된 제 1 분기배관부(611, 622) 및 제 2 분기배관부(612, 621);
    상기 제 1 분기배관부(611, 622)에 장착되어 내부 유체의 흐름 방향을 제어하는 제 1 체크밸브(631) 및 제 4 체크밸브(634);
    상기 제 2 분기배관부(612, 621)에 장착되어 내부 유체의 흐름 방향을 제어하는 제 2 체크밸브(632) 및 제 3 체크밸브(633);
    상기 제 1 분기배관부(611, 622) 및 제 2 분기배관부(612, 621)에 장착되어 내부 유체의 유량을 측정하는 유량측정부(640);
    상기 제 1 분기배관부(611, 622) 또는 제 2 분기배관부(612, 621) 내 열에너지의 온도를 측정하는 온도 측정부; 및
    상기 유량측정부(640)에 의해 측정되는 유량과 상기 온도 측정부에서 측정되는 온도를 기초로 열량을 산출하는 연산부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 열량계.
  2. 관로 상에 장착되어 관로 내부를 통해 일측방향 및 타측방향으로 유동하는 유체의 유량을 측정하는 양방향 열량계(500)로서,
    유량실(112)을 구비하는 본체부(110), 제 1 유체 출입구(121)를 구비하고 본체부(110)의 일측면에 장착되는 제 1 측커버부(120) 및 제 2 유체 출입구(131)를 구비하고 본체부(110)의 타측면에 장착되는 제 2 측커버부(130)로 구성된 하우징부(housing part, 100);
    상기 제 1 측커버부(120)와 본체부(110) 사이에 장착되고, 제 1 유체 출입구(121)를 통해 유동하는 유체의 흐름 방향을 제어하는 제 1 체크밸브(210) 및 제 2 체크밸브(220)를 구비하는 제 1 체크밸브부(201);
    상기 제 2 측커버부(130)와 본체부(110) 사이에 장착되고, 제 2 유체 출입구(131)를 통해 유동하는 유체의 흐름 방향을 제어하는 제 3 체크밸브(230) 및 제 4 체크밸브(240)를 구비하는 제 2 체크밸브부(202);
    상기 하우징부(100)의 유량실(112) 내부에 장착되고, 제 1 유체 출입구(121) 및 제 2 유체 출입구(131)를 통해 출입하는 유체의 일측방향 유량 및 타측방향 유량을 측정하는 유량측정부(400);
    상기 제 1 유체 출입구(121)를 통해 유량실(112) 내부로 유입되는 유체의 열에너지의 온도를 측정하는 온도 측정부(300); 및
    상기 유량측정부(400)에 의해 측정되는 유량과 상기 온도 측정부에서 측정되는 온도를 기초로 열량을 산출하는 연산부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 열량계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 본체부(110)는 일측면으로 개방된 구조의 내부 유량실(112)을 구비하는 다면체 형상의 본체(111)로 구성되고,
    상기 본체(111)의 일측면에는, 제 1 체크밸브(210) 및 제 2 체크밸브(220)와 대응되는 위치에 형성되고 유량실(112)과 연통되는 구조의 제 1 관통구(113) 및 제 2 관통구(114)가 형성되어 있고,
    상기 본체(111)의 일측면과 대향하는 타측면에는, 제 3 체크밸브(230) 및 제 4 체크밸브(240)와 대응되는 위치에 형성되고 유량실(112)과 연통되는 구조의 제 3 관통구(115) 및 제 4 관통구(116)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 양방향 열량계.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 관통구(113) 및 제 3 관통구(116)의 형성 높이(H1)는, 본체(111)의 밑면(111bt)을 기준으로 제 2 관통구(114) 및 제 4 관통구(115)의 형성 높이(H2)보다 낮은 것을 특징으로 하는 양방향 열량계.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 유량측정부(400)는, 임펠러 유량계(impeller flow meter)인 것을 특징으로 하는 양방향 열량계.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 유량측정부(400)는,
    유량실(112) 내부로 유입된 유체에 의해 회전하는 회전 블레이드(420);
    상기 회전 블레이드(420)의 축을 지지하고, 상기 유량실(112) 내부를 외부로부터 밀봉하는 유량측정부 커버(410); 및
    상기 유량실(112) 내부로 유입되는 유체의 흐름 방향을 조정하여 회전 블레이드(420)의 일방향 회전 또는 타방향 회전을 유도하는 회전 블레이드 커버(430);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 열량계.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 회전 블레이드 커버(430)에는, 유량실(112) 내부로 유입된 유체의 흐름을 조정하여 내부에 장착되는 회전 블레이드(420)의 일방향 또는 타방향 회전을 유도할 수 있도록, 유체 가이드 홀(431, 432, 433, 434)이 구비된 것을 특징으로 하는 양방향 열량계.
  8. 상기 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 양방향 열량계를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 열에너지 공급 시스템.
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