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KR100755322B1 - 열병합 발전시스템 및 그의 전력제어방법 - Google Patents

열병합 발전시스템 및 그의 전력제어방법 Download PDF

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KR100755322B1 KR1020050061798A KR20050061798A KR100755322B1 KR 100755322 B1 KR100755322 B1 KR 100755322B1 KR 1020050061798 A KR1020050061798 A KR 1020050061798A KR 20050061798 A KR20050061798 A KR 20050061798A KR 100755322 B1 KR100755322 B1 KR 100755322B1
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Abstract

본 발명은 공기조화기의 운전상태에 의해 발전기의 운전을 제어하는 열병합 발전시스템 및 그의 전력제어방법에 관한 것으로서, 통신선을 통해 송수신되는 제어신호에 따라 동작이 제어되는 공기조화기와 상기 통신선을 통해 수신된 상기 공기조화기의 동작신호에 따라 동작이 제어되는 발전기와 상기 발전기와 연결되어 상기 공기조화기와 발전기의 동작 및 상태 모니터링을 수행하는 외부제어기를 포함하여 구성됨에 따라, 외부제어기로 발전기의 운전을 제어함으로서 상기 공기조화기와 상기 발전기간의 상호연동을 통해 발전전력을 최대한 이용할 수 있으며, 외기온도가 상대적으로 낮을 경우에 발전기 엔진부의 폐열을 이용하여 압축기를 미리 예열함으로서 발전전력의 효율을 극대화할 수 있다.
열병합 발전시스템, 히트펌프식 공기 조화기, 외부제어기, 발전기 콘트롤러

Description

열병합 발전시스템 및 그의 전력제어방법 {Steam supply and power generation system and it's power control method}
도 1 은 종래 발명에 따른 열병합 발전시스템의 동작이 도시된 블럭도,
도 2 는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 회로의 구성이 도시된 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 동작의 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10: 히트펌프식 공기 조화기 11: 실내기
12: 실외기 20: 발전기
21: 발전기 엔진 22: 발전기 콘트롤러
30: 외부제어기 31: 실내기의 리모컨
A1: RS-485 통신선 A2: RS-232 통신선
B1: 전력선(상용전원인가) B2: 전력선(발전전력인가)
C: Serial Cable EHP: 히트펌프식 공기 조화기
본 발명은 열병합 발전시스템 및 그의 제어방법에 관한 것으로서, 특히 공기조화기의 실내기의 구동신호를 통신선에 의해 입력받은 발전기가 구동되어 발생한 발전전력이 공급되어 상기 공기조화기를 구동시키는 열병합 발전시스템 및 그의 전력제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 열병합 발전시스템은 엔진과, 상기 엔진에서 출력된 회전력으로 전력을 생산하는 발전기와, 상기 엔진의 폐열을 급탕이나 공기조화기등의 열수요처로 공급하는 열공급수단으로 포함하여 구성된다.
상기 발전기에서 생산된 전력은 전등이나 공기조화기등의 각종전기장치를 작동시키는데 사용된다.
상기 열공급수단은 상기 엔진을 냉각시킨 냉각수의 폐열이나 엔진에서 배기된 배기가스의 폐열을 회수하여 상기 급탕이나 공기조화기에 공급한다.
상기 열병합 발전시스템에서 생산된 발전전력을 공급받는 전자기기로는 여러 종류의 전자기기가 있을 수 있으나, 이하의 실시예는 공기조화기로 한정되었다.
이때, 상기 공기조화기는 일반적으로 여름에는 냉방기로 사용되고, 겨울에는 난방기로 사용되는 냉난방기기로서, 실내 열교환기와 실내 팬 및 모터등이 포함된 실내기와, 압축기와 실외 열교환기와 실외 팬 및 모터등이 포함된 실외기로 이루어진다.
도 1 은 종래 발명에 따른 열병합 발전시스템의 동작이 도시된 블럭도이다.
종래의 열병합 발전시스템은 도 1 에 도시된 바와 같이 수동으로 동작이 제어되어 발전전력을 발생시키는 발전기(1)와, 상기 발전전력을 인가 받아 구동되는 공기조화기(2)로 구성되며, 상기 발전기(1)는 상기 공기조화기(2)로 전원을 인가하기 위해 전력선(3)으로 연결된다.
이때, 상기 발전기(1)에 수동으로 온(ON)신호를 가하면, 상기 발전기(1)는 엔진이 구동되며, 그때 발생한 발전전력을 상기 전력선(3)을 통해 상기 공기조화기(2)에 공급하여 상기 공기조화기(2)를 구동시키게 된다. 이때, 엔진(미도시)에서 발생된 폐열은 열공급수단(미도시)수단에 의해 회수되어 급탕등의 용도로 열수요처(미도시)로 공급된다. 또한, 상기 발전기(1)에 오프(OFF)신호가 가해지면, 공기조화기(2)의 구동을 정지하게 된다.
상기와 같이 구성 및 동작하는 종래의 기술에 따른 열병합 발전시스템은 별도로 수동으로 동작된 발전기에서 생산된 발전전력만으로 공기조화기를 구동시키게 되며, 외기온도가 상대적으로 낮을 경우 상기 공기조화기를 구동함에 있어서 압축기의 동작에 일정한 시간을 필요로 하고, 이로 인해 상기 발전기에서 발생한 발전전력의 소비효율이 떨어지는 문제점등이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공기조화기와 발전기간에 상호통신을 통해 상기 공기조화기 운전상태에 의해 발전 기의 운전을 원격제어하고, 상기 공기조화기의 압축기를 미리 예열시키는 발전기 엔진의 폐열과 상대적으로 소비전력이 큰 상기 공기조화기의 압축기, 팬등에 발전전력을 공급함으로서, 열병합 발전시스템의 발전전력의 소비효율의 향상을 꾀할 수 있다는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열병합 발전시스템은 통신선을 통해 송수신되는 제어신호에 따라 동작이 제어되는 공기조화기와, 상기 통신선을 통해 수신된 상기 공기조화기의 동작신호에 따라 동작이 제어되는 발전기와, 상기 발전기와 연결되어 상기 공기조화기와 발전기의 동작 및 상태 모니터링을 수행하는 외부제어기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도 2 를 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템의 회로 구성이 도시된 구성도이다.
한편, 공기조화기는 일반적으로 여름에는 냉방기로 사용되고, 겨울에는 난방기로 사용되는 냉난방기기로서, 이하 설명에서는 히트펌프식 공기조화기로 하여 설명한다.
본 실시예에 따른 열병합 발전시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 히트펌프식 공기조화기(10)와, 발전기(20)와, 외부제어기(30)로 구성된다.
상기 히트펌프식 공기조화기(10)는 복수개의 실내기(11)와 실외기(12)를 포 함하여 구성되며, 데이터 송수신을 수행하는 통신선(A1)으로 병렬 연결된다.
또한, 상기 히트펌프식 공기조화기(10)의 실내기(11)는 리모컨(31)로부터 구동신호를 입력받아 구동되고, 상기 공기조화기(10)의 실외기(12)는 상기 구동신호가 RS-485 통신방식으로 발전기의 콘트롤러(22)로 입력된 후 발생한 발전전력으로 구동된다.
그리고, 상기 발전기(20)는 RS-485 통신방식으로 수신된 상기 히트펌프식 공기조화기(10)의 구동신호 또는 자체 입력된 제어명령에 따라 수동적으로 동작이 제어되는 발전기 엔진(21)과, 수신된 구동신호에 따라 RS-230통신방식으로 상기 발전기 엔진(21)의 구동을 제어하는 발전기 콘트롤러(22)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 발전기(20)는 상기 히트펌프식 공기조화기(10)와 데이터를 송수신하여 상호 연동될 수 있도록, 상기 히트펌프식 공기조화기(10)의 복수의 실외기(12)와 상기 발전기의 콘트롤러(22)간과, 상기 발전기의 콘트롤러(22)와 상기 발전기의 엔진(21)사이에 통신선(A1,A2)으로 연결되어 있다.
따라서, 상기 발전기의 콘트롤러(22)가 상기 히트펌프식 공기조화기(10)의 온(ON) 신호를 수신한 경우, 상기 발전기(10)를 구동하여 발전전력을 발생시키고, 오프(OFF)신호가 수신되는 경우에는 일정시간이 흐르면 발전전력을 차단시킨다.
그리고, 상기 외부제어기(30)는 상기 히트펌프식 공기조화기(10)의 구동을 원격제어하는 리모컨(31)과, 상기 발전기의 콘트롤러(22)에 연결되어 상기 히트펌프식 공기조화기(10)와 발전기(20)의 동작 및 상태 모니터링을 수행하는 마이컴(30)으로 구성된다.
또한, 상기 히트펌프식 공기조화기의 내부에 장착된 제어기(미도시)는 상용전원(Vac)에 대해 전력선(B1)으로 병렬 연결된다.
이때, 상기 리모컨(31)을 통해 상기 히트펌프식 공기조화기(10)의 동작신호를 출력하고, 상기 마이컴(30)을 통해 상기 히트펌프식 공기조화기(10)와 발전기(20)의 동작 및 상태를 모니터링하여 상호연동을 제어한다.
따라서, 본 발명에 따른 열병합발전시스템의 구동은 상기 발전기(20)와 상기 히트펌프식 공기조화기의 제어기(미도시)에 상용전원(Vac)을 인가한 후, 상기 히트펌프식 공기조화기(10)의 구동을 위해 리모컨(31)으로부터 온(ON)신호가 출력되고, 상기 신호는 상기 공기조화기(10)의 실내기(11)를 구동시킴과 동시에 RS-485 통신방식으로 발전기의 콘트롤러(22)에 인가된다.
그리고, 상기 신호가 수신된 발전기 콘트롤러(22)는 RS-485 통신방식으로 상기 발전기 엔진(21)를 구동시켜 발전전력을 발생시킨다. 상기 발전전력은 상기 발진기(20)와 전력선(B2)을 통해 연결된 상기 히트펌프식 공기조화기(10)의 실외기(12)에 인가되어 상기 공기 조화기(10)의 실외기(12)가 구동되게 된다.
이때, 상기 열병합발전시스템의 발전기 엔진(21)의 구동에 의해 발생하는 발전전력으로 상기 실외기(12)의 압축기(미도시) 및 팬(미도시)등의 소비전력이 상대적으로 큰 부하에 상기 발전전력을 공급하여 상용전력을 최소한 이용하고, 상기 발전기(20)의 발전전력을 최대한 이용할 수 있게 된다.
또한, 외기온이 상대적으로 낮은 저온시에는 상기 엔진(21)을 냉각시킨 냉각수의 폐열과, 상기 엔진(21)에서 배기된 배기가스의 폐열을 이용하여 상기 실외기 (12)의 압축기(미도시)를 미리 예열함으로서 발전전력의 효율을 높일수 있다.
상기 히트펌프식 공기조화기(10)의 실내기(11)에 오프(OFF)신호가 일정시간 유지될 경우, 상기 발전기의 콘트롤러(22)는 통신선(A1)에 의해 상기 히트펌프식 공기조화기(10)의 운전정지상태로 인지되고, 상기 발전전력을 차단하여 상기 발전기(20)의 구동을 정지시키게 된다.
또한, 상기와 같이 구성되는 열병합 발전시스템의 전력제어방법은 도 3 에 도시된 바와 같이, 제 1단계에서 발전기 및 히트펌프식 공기조화기의 제어기에 상용전원을 인가한다.(S1)
제 2단계에서는 실내기의 리모컨이 상기 히트펌프식 공기조화기의 온(ON)신호를 출력한다.(S2)
제 3단계에서는 상기 출력된 상기 히트펌프식 공기조화기의 온(ON)신호가 RS-485 통신방식을 통해 발전기의 콘트롤러에 수신된다.(S3)
제 4단계에서는 상기 구동신호가 수신된 상기 발전기의 콘트롤러가 RS-230 통신방식을 통해 상기 발전기의 엔진을 구동시켜 발전전력을 발생시킨다.(S4)
제 5단계에서는 상기 발전전력을 상기 발전기와 전력선에 의해 연결된 상기 실외기에 인가하고, 상기 실외기를 구동시켜 상기 히트펌프식 공기조화기를 운전시킨다.(S5)
만일 상기 제 2단계(S2)에서 상기 히트펌프식 공기조화기의 오프(OFF)신호가 일정시간 유지될 경우, 상기 제 3단계(S3)에서 상기 발전기의 콘트롤러가 상기 히 트펌프식 공기조화기의 운전정지상태로 인지하고, 상기 제 4단계(S4)에서 상기 발전전력을 차단하여 상기 발전기의 엔진구동을 정지시킨다.
이상과 같이 본 발명에 의한 열병합 발전시스템 및 제어방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열병합 발전시스템 및 그의 전력제어방법은 외부제어기로 발전기의 운전을 제어함으로서 상기 공기조화기와 상기 발전기간의 상호연동을 통해 발전전력을 최대한 이용할 수 있으며, 외기온도가 상대적으로 낮을 경우에 발전기 엔진의 폐열을 이용하여 압축기를 미리 예열함으로서 발전전력의 효율을 극대화할 수 있다.

Claims (7)

  1. 실내기 및 실외기를 포함하는 공기 조화기와;
    상기 실내기의 구동신호를 수신하여 상기 실내기 동작시에만 상기 실외기로 전력을 인가하는 발전기와;
    상기 발전기와 연결되어 상기 공기 조화기와 발전기의 동작 및 상태 모니터링을 수행하는 외부제어기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한 열병합 발전시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발전기 및 공기조화기의 실내기는 상용전원으로부터 구동전원이 공급되며, 상기 공기조화기의 실외기는 상기 발전기의 발전전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기조화기는 RS-485 통신방식으로 상기 실내기와 실외기간 데이터통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 발전기는 상기 공기조화기와 RS-485 통신방식으로 연결되어 상기 공기조화기의 제어신호에 의해 제어되거나 또는 자체 입력된 제어명령에 따라 수동적으로 동작이 제어되는 것을 특징으로 한 열병합 발전시스템.
  5. 공기조화기의 실내기 리모컨이 구동신호를 출력하는 제 1단계;
    상기 공기조화기가 상기 구동신호를 수신한 후 통신선을 통해 발전기의 콘트롤러에 인가되는 제 2단계; 및
    상기 발전기의 콘트롤러는 상기 구동신호에 대응하여 상기 공기조화기의 실외기에 상기 발전기의 발전전력을 인가하도록 상기 발전기의 엔진을 제어하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템의 전력제어방법
  6. 공기조화기의 실내기 리모컨이 구동신호를 출력하는 제 1단계;
    상기 공기조화기가 상시 구동신호를 수신 후, 통신선을 통해 발전기의 콘트롤러로 상기 구동신호를 인가하는 제 2단계; 및
    상기 발전기의 콘트롤러는 상기 구동신호가 오프(OFF)신호로 일정시간 유지되는 경우, 상기 공기조화기가 운전정지 상태인 것으로 인지하여, 상기 발전기의 발전전력을 차단하도록 상기 발전기의 엔진을 정지시키는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열병합 발전시스템의 전력제어방법.
  7. 삭제
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